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KR101445672B1 - Manufacturing method of crankshaft and crankshaft manufactured by the same method - Google Patents

Manufacturing method of crankshaft and crankshaft manufactured by the same method Download PDF

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KR101445672B1
KR101445672B1 KR1020110019920A KR20110019920A KR101445672B1 KR 101445672 B1 KR101445672 B1 KR 101445672B1 KR 1020110019920 A KR1020110019920 A KR 1020110019920A KR 20110019920 A KR20110019920 A KR 20110019920A KR 101445672 B1 KR101445672 B1 KR 101445672B1
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가부시키가이샤 메탈아트
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

트위스트 가공을 필요로 하지 않고, 트위스트 가공에 따르는 과제를 해소하도록 한 크랭크샤프트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(1)의 제조 방법에 있어서 1세트의 웨브(4, 4), 상기 웨브(4, 4) 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀(5) 및 각 웨브(4, 4)의 크랭크 핀(5)과 대향하는 부위에 형성된 카운터 웨이트(6, 6)로 이루어지는 3개의 크랭크부(3)의 무게 중심이 크랭크샤프트(1)의 축(2)을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 웨브(4, 4) 및 카운터 웨브(6, 6)가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형한다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a crankshaft that does not require twisting and eliminates the problems associated with twisting.
A method of manufacturing a crankshaft (1) for use in a three-cylinder three-cylinder engine comprising a set of webs (4,4), a crank pin (5) sandwiched between the webs The center of gravity of the three crank portions 3 constituted by the counterweights 6 and 6 formed at the portion facing the crank pin 5 of the crankshaft 1 is rotated by 120 degrees about the axis 2 of the crank shaft 1 A molding die is used in which the webs 4 and 4 and the counter webs 6 and 6 are formed in a shape having a minus slope with the parting line L of the molding die in a symmetrical position Forging.

Figure R1020110019920
Figure R1020110019920

Description

크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트{MANUFACTURING METHOD OF CRANKSHAFT AND CRANKSHAFT MANUFACTURED BY THE SAME METHOD}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft, and a crankshaft manufactured by the method.

본 발명은 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 관한 것이고, 특히 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft and a crankshaft manufactured by the method, and more particularly to a method of manufacturing a crankshaft used in an in-line three-cylinder engine and a crankshaft manufactured by the method.

직렬 기통 엔진의 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하기 위해서 사용되는 크랭크샤프트는 열간 단조로 조(粗)성형을 행한 후 축(저널)이나 크랭크 핀 등의 각 부에 연삭 가공 등을 실시해서 완성품이 된다.The crankshaft used for converting the reciprocating motion of the piston of the serial-cylinder engine into the rotary motion is subjected to rough forming by hot forging and then subjected to grinding or the like on each part such as a shaft (journal) and a crank pin, .

열간 단조에 의한 크랭크샤프트는 통상 유도 가열 등에 의해 소정 온도로 가열한 소재(강재)로 조성형의 크랭크샤프트 조재(粗材)를 성형하는 블록·마무리(block·finish) 성형 공정, 성형한 크랭크샤프트 조재로부터 돌출된 버(burr)의 대부분을 제거하는 트림(trim) 공정 및 주로 구부러짐 교정을 행해서 완성 형상으로 사이징(sizing)하는 사이징 공정을 거쳐 성형된다.The crankshaft by hot forging is generally formed by a block-finish molding process for forming a crankshaft stock (crude material) of a composition type with a material (steel material) heated to a predetermined temperature by induction heating or the like, A trim process for removing most of the burrs protruded from the burrs, and a sizing process for sizing the burrs by performing bending correction.

그런데, 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(10)(이치 밸런스 크랭크샤프트)는, 도 2(a1)∼(a3)에 나타내는 바와 같이, 형상이 복잡하기 때문에 열간 단조에 의해 성형되는 경우에는 완성 형상인 채로는 탈형(demold)이 곤란하다.However, as shown in Figs. 2 (a1) to (a3), the crankshaft 10 (equivalent balance crankshaft) used in the in-line three-cylinder engine is complicated in shape, It is difficult to demold while maintaining the shape.

이 때문에, 도 2(b1)∼(b3)에 나타내는 바와 같이, 크랭크샤프트 조재(10')를 탈형이 용이한 형상, 구체적으로는 성형 금형(도시 생략)의 파팅 라인(L')을 사이에 두고 웨브(4), 크랭크 핀(5) 및 카운터 웨이트(6)가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형한 후 양 단의 제 1 기통 및 제 3 기통을 축 둘레에서 정역 방향의 소정의 각도, 이 예에서는 60°씩 비틀어 트위스트 가공을 실시하고, 일반적으로 트위스트 공정에서의 회전 방향의 정밀도를 향상시키기 위해서 트위스트 공정 후에 사이징 공정을 행하여 소망의 형상을 얻도록 하고 있다.Therefore, as shown in Figs. 2 (b1) to 2 (b3), the crankshaft stock 10 'is formed in a shape easy to be demoulded, specifically between the parting lines L' After the forging is performed by using a forming die in which the web 4, the crank pin 5 and the counterweight 6 are formed into a shape having a draft gradient, the first cylinder and the third cylinder of both ends In this embodiment, the twist is twisted at a predetermined angle, in this example, by 60 degrees. In order to improve the accuracy of the rotation direction in the twist process in general, a sizing process is performed after the twist process to obtain a desired shape .

여기서, 크랭크샤프트 조재(10')에 버가 잔류하고 있어서 트위스트 가공이 행해지면 트위스트 가공에 의해 파팅 라인이 경사 자세가 되므로 사이징 다이의 임프레션(새김) 형상에 의해 버를 찌부러뜨리게 된다. 그러나, 임프레션 형상으로 버를 찌부러뜨리면 크랭크샤프트 조재(10')의 표면에 작은 스크래치가 발생하는 등의 문제가 있었다.Here, if the burr remains in the crankshaft stock 10 ', twisting is performed to twist the parting line to an inclined posture, so that the burr is crushed by the impression (shaping) shape of the sizing die. However, when the burr is crushed by the impression shape, a small scratch is generated on the surface of the crankshaft stock 10 '.

또한, 크랭크샤프트(10)로서의 소망의 형상을 얻기 위해서 트위스트 가공을 필요로 하므로 공정 수가 증가하는 만큼 제조 비용이 높아진다는 문제가 있었다.Further, in order to obtain a desired shape of the crankshaft 10, a twist process is required, so that there is a problem that the manufacturing cost increases as the number of processes increases.

한편, 버에 의한 스크래치의 발생을 방지하면서 구부러짐 교정력을 확보할 수 있고, 또한 사이징 다이의 모서리부의 마모를 회피할 수 있도록 한 크랭크샤프트의 제조 방법(특허문헌 1 참조)도 제안되어 있지만, 이 제조 방법의 경우도 트위스트 가공을 필요로 하는 것이기 때문에 제조 비용의 문제는 해소할 수 없었다.On the other hand, there has also been proposed a manufacturing method of a crankshaft (refer to Patent Document 1) that can prevent the occurrence of scratches due to burrs while ensuring a bending correction force and avoid the abrasion of the corner portion of the sizing die. However, since the twist process is also required, the problem of manufacturing cost can not be solved.

일본 특허 공개 2009-208147호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-208147

본 발명은 상기 종래의 크랭크샤프트의 제조 방법이 갖는 문제점을 감안하여 트위스트 가공을 필요로 하지 않고, 트위스트 가공에 따른 문제를 해소하도록 한 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트를 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the problems of the conventional crankshaft manufacturing method, the present invention provides a method of manufacturing a crankshaft, which eliminates the problem of twisting, without requiring twisting, and a crankshaft manufactured by the method .

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법은 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트의 제조 방법에 있어서 제조되는 크랭크 샤프트는, 1세트의 웨브, 상기 웨브 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀 및 각 웨브의 크랭크 핀과 크랭크샤프트의 축심을 사이에 두고 대향하는 부위에 축심측으로부터 반경 방향 외측을 향해서 확대되는 형상으로 형성된 카운터 웨이트로 이루어지는 3개의 크랭크부의 무게 중심이 크랭크샤프트의 축을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하는 이치 밸런스 크랭크샤프트이며, 또한 성형 금형의 파팅 라인을 사이에 두고 모든 웨브 및 상기 카운터 웨이트가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a crankshaft according to the present invention is a crankshaft manufacturing method used in a three-cylinder three-cylinder engine. The crankshaft includes a set of webs, crank pins formed between the webs, The center of gravity of the three crank parts constituted by the crank pin of the web and the counterweight formed so as to extend in the radially outward direction from the axial center side in the portion facing the crank pin between the axial centers of the crank shaft and the crank shaft is set to 120 And is characterized in that it is forged by using a forming die which is a true balance crankshaft located at a position of rotational symmetry and which is formed so that all webs and the counterweight are formed into a shape having a minus slope with a parting line of the molding die interposed therebetween .

이 경우에 있어서 성형 금형의 각 크랭크 핀의 성형부의 파팅 라인을, 3개의 크랭크 핀의 중심을 지나는 성형 금형의 파팅 라인과 평행한 면에 설정되도록 할 수 있다.In this case, the parting lines of the forming portions of the respective crank pins of the molding die can be set on the plane parallel to the parting line of the molding die passing the center of the three crank pins.

또한, 본 발명의 크랭크샤프트는 상기 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.Further, the crankshaft of the present invention is characterized in that it is manufactured by the method of manufacturing the crankshaft.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 의하면 직렬 3기통 엔진에 사용되는 이치 밸런스 크랭크샤프트를 트위스트 가공을 필요로 하지 않고 제조할 수 있고, 이것에 의해 트위스트 가공에 따르는 성형 정밀도(크랭크샤프트의 구부러짐 정밀도나 크랭크 핀의 위치 정밀도)의 악화, 제조 비용 등의 많은 문제점을 해소할 수 있다.The crankshaft manufacturing method of the present invention and the crankshaft manufactured by the manufacturing method of the present invention can be used to manufacture an equilibrium crankshaft used in an in-line three-cylinder engine without requiring twisting, It is possible to solve many problems such as deterioration of molding precision (bending precision of crankshaft and position accuracy of crank pin) and manufacturing cost.

또한, 성형 금형의 크랭크 핀의 성형부의 파팅 라인을, 3개의 크랭크 핀의 중심을 지나는 성형 금형의 파팅 라인과 평행한 면에 설정되도록 함으로써 크랭크 핀의 성형을 다른 부위의 성형과 동시에 행할 수 있다.Further, by forming the parting line of the forming part of the crank pin of the forming die on a plane parallel to the parting line of the molding die passing the center of the three crank pins, the forming of the crank pin can be performed simultaneously with molding of the other part.

도 1은 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크샤프트의 일실시예를 나타내는 설명도로 (a)는 정면도, (b)는 평면도, (c)는 측면도, (d)는 사시도, (e)는 (d)를 축을 중심으로 좌회전 방향으로 90°회전시킨 상태의 사시도, (f)는 (d)를 축을 중심으로 우회전 방향으로 90°회전시킨 상태의 사시도이다.
도 2는 종래의 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조되는 크랭크샤프트의 일례를 나타내는 설명도로 (a1)은 크랭크샤프트의 정면도, (a2)는 동 측면도, (a3)는 동 사시도, (b1)은 트위스트 가공을 실시하기 전의 크랭크샤프트 조재의 정면도, (b2)는 동 측면도, (b3)는 동 사시도이다.1 is a front view, Fig. 1 (b) is a plan view, Fig. 1 (c) is a side view, Fig. 1 (d) is a perspective view, (e) is a perspective view in which (d) is rotated 90 degrees in a left-turning direction about an axis, and (f) is a perspective view in a state in which (d) is rotated 90 degrees in a right-turning direction about an axis.
Fig. 2 is an explanatory view (a1) showing an example of a crankshaft produced by a conventional method of manufacturing a crankshaft is a front view of a crankshaft, Fig. 2 (a2) (B2) is a side elevational view thereof, and (b3) is a perspective view thereof.

이하, 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트의 실시의 형태를 도면에 의거해서 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing a crankshaft of the present invention and embodiments of a crankshaft manufactured by the method will be described with reference to the drawings.

도 1에 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크샤프트(이치 밸런스 크랭크샤프트)의 일실시예를 나타낸다.Fig. 1 shows an embodiment of a crankshaft (equivalent balance crankshaft) manufactured by the method for manufacturing a crankshaft of the present invention.

크랭크샤프트(1)는 종래의 크랭크샤프트와 마찬가지로 단면이 원형상인 축(2)을 구비하고 있고, 이 축(2)은 베어링(도시 생략)을 개재하여 회전 가능하게 축지지된다.The crankshaft 1 has a shaft 2 having a circular section in the same manner as a conventional crankshaft. The shaft 2 is rotatably supported by a bearing (not shown).

축(2)에는 엔진의 기통 수에 상당하는 3개의 크랭크부(3)가 형성되어 있다.In the shaft 2, three crank parts 3 corresponding to the number of cylinders of the engine are formed.

각 크랭크부(3)는 1세트의 웨브(4, 4)와 이들의 웨브(4, 4) 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀(5)(도 1에 있어서는 5a, 5b, 5c로서 표시.)으로 구성된다. 이 크랭크 핀(5)은 축(2)의 축심과 편심된 위치에 배치되고, 피스톤의 커넥팅 로드(콘로드)(도시 생략)에 연결되고, 단면이 원형상으로 형성되어 있다. 또한, 각 웨브(4)의 크랭크 핀(5)과 대향하는(반대측의) 부위에는 중량 밸런스를 잡아서 회전 오차를 경감하는 카운터 웨이트(6)가 형성되어 있다.Each crank portion 3 is constituted by a set of webs 4 and 4 and a crank pin 5 (indicated as 5a, 5b and 5c in Fig. 1) sandwiched between the webs 4 and 4 do. The crank pin 5 is disposed at a position eccentric to the central axis of the shaft 2 and connected to a connecting rod (con rod) (not shown) of the piston, and has a circular cross section. A counterweight 6 is provided at a portion of each web 4 opposed to the crank pin 5 on the opposite side so as to balance the weight to reduce the rotation error.

그리고, 이 크랭크샤프트(1)는 1세트의 웨브(4, 4), 이들의 웨브(4, 4) 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀(5) 및 각 웨브(4, 4)의 크랭크 핀(5)과 대향하는 부위에 형성된 카운터 웨이트(6, 6)로 이루어지는 기통 수에 대응된 3개의 크랭크부(3)의 무게 중심이 크랭크샤프트(1)의 축(2)을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형(도시 생략)의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 웨브(4, 4) 및 카운터 웨이트(6, 6)가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형되는 것이다.The crankshaft 1 includes a set of webs 4 and 4, crank pins 5 sandwiched between the webs 4 and 4 and crank pins 5 of the webs 4 and 4, The center of gravity of the three crank parts 3 corresponding to the number of cylinders constituted by the counterweights 6 and 6 formed on the opposite sides of the crankshaft 1 is rotated by 120 degrees about the axis 2 of the crankshaft 1 And the webs 4 and 4 and the counterweights 6 and 6 are formed in a shape having a minus slope with a parting line L of a forming die And is forged.

또한, 웨브(4, 4) 및 카운터 웨이트(6, 6)의 형상은 상기 요건, 즉 크랭크부(3)의 무게 중심이 크랭크샤프트(1)의 축(2)을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 빼기 구배를 구비한 형상이 되는 한에 있어서 본 실시예의 것에 한정되는 것은 아니다.The shapes of the webs 4 and 4 and the counterweights 6 and 6 are set such that the above requirement, that is, the center of gravity of the crank portion 3 is rotationally symmetrical by 120 ° around the shaft 2 of the crankshaft 1 And is not limited to that of the present embodiment as long as it has a shape with a subtraction gradient with the parting line L of the molding die interposed therebetween.

이 경우에 있어서 성형 금형의 크랭크 핀(5)의 성형부의 파팅 라인(L5a, L5b, L5C)을 각각의 크랭크 핀(5a, 5b, 5c)의 중심을 지나는 성형 금형의 파팅 라인(L)과 평행한 면에 설정할 수 있다.Molding portion at the parting line of the crank pin 5 of a molding die according to the case (L 5a, L 5b, L 5C) of each crank pin (5a, 5b, 5c) at the parting line of the molding die that passes through the center of the (L ) On a plane parallel to the plane of the substrate.

이것에 의해 크랭크 핀(5a, 5b, 5c)의 성형을 다른 부위의 성형과 동시에 행할 수 있다.As a result, the crank pins 5a, 5b and 5c can be formed simultaneously with the molding of the other portions.

이와 같이 이 크랭크샤프트의 제조 방법은 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(1)를 트위스트 가공을 필요로 하지않고 단조로 제조할 수 있고(또한, 단조 공정은 종래 범용되어 있는 열간 단조 등의 공지의 제조 방법을 그대로 적용할 수 있다.), 이것에 의해 트위스트 가공에 따르는 성형 정밀도(크랭크샤프트(1)의 구부러짐 정밀도나 크랭크 핀(5)의 위치 정밀도)의 악화, 제조 비용 등이 많은 문제점을 해소할 수 있다.As described above, the method of manufacturing the crankshaft is capable of forging the crankshaft 1 used in the in-line three-cylinder engine without requiring a twist process (the forging process is also known in the art, (The bending precision of the crankshaft 1 and the positional accuracy of the crank pin 5) due to the twist processing and the manufacturing cost are many problems Can be solved.

이상, 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 대해서 이치 밸런스 크랭크샤프트를 예로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 기재된 구성에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적당히 그 구성을 변경할 수 있는 것이다.As described above, the crankshaft manufactured by the method of the present invention and the crankshaft manufactured by the method have been described as an equivalent balance crankshaft. However, the present invention is not limited to the structure described in the above embodiment, It is possible to appropriately change the configuration in the range.

본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트는 트위스트 가공을 필요로 하지 않고, 트위스트 가공에 따르는 문제를 해소하도록 할 수 있으므로 직렬 3기통 엔진에 사용되는 이치 밸런스 크랭크샤프트에 바람직하게 사용할 수 있다.The crankshaft manufacturing method of the present invention and the crankshaft manufactured by the manufacturing method of the present invention can eliminate the problem of twisting without need of twist processing, and therefore, it is preferable to use a balanced balance crankshaft used in a three- Can be used.

1: 크랭크샤프트 2: 축
3: 크랭크부 4: 웨브
5: 크랭크 핀 6: 카운터 웨이트
L: 파팅 라인1: crankshaft 2: shaft
3: crank portion 4: web
5: Crank pin 6: Counterweight
L: parting line

Claims (3)

직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트의 제조 방법에 있어서:
제조되는 크랭크샤프트는, 1세트의 웨브, 상기 웨브 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀 및 각 웨브의 크랭크 핀과 크랭크샤프트의 축심을 사이에 두고 대향하는 부위에 축심측으로부터 반경 방향 외측을 향해서 확대되는 형상으로 형성된 카운터 웨이트로 이루어지는 3개의 크랭크부의 무게 중심이 크랭크샤프트의 축을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하는 이치 밸런스 크랭크샤프트이며, 또한 성형 금형의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 모든 웨브 및 상기 카운터 웨이트가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트의 제조 방법.A method of manufacturing a crankshaft for use in an in-line three-cylinder engine, the method comprising:
The crankshaft to be manufactured is constituted by a set of webs, crank pins formed between the webs, and a plurality of crankpins each having a shape extending in a radially outward direction from a central axis side Balance crankshaft in which the center of gravity of the three crank parts constituted by the counterweights formed is present at a position symmetrical with respect to the axis of the crankshaft by 120 占 and all the webs and crankshafts Characterized in that the forging is performed by using a forming die in which the counterweight is formed into a shape having a minus slope. 제 1 항에 있어서,
상기 성형 금형의 각 크랭크 핀의 성형부의 파팅 라인(L5a, L5b, L5C)을, 3개의 크랭크 핀의 중심을 지나는 상기 성형 금형의 파팅 라인(L)과 평행한 면에 설정해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트의 제조 방법.The method according to claim 1,
(L 5a , L 5b , L 5C ) of the forming portion of each crank pin of the forming die are set on the plane parallel to the parting line (L) of the forming die passing the center of the three crank pins Wherein the crankshaft comprises a crankshaft. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
A crankshaft manufactured by the method for manufacturing a crankshaft according to any one of claims 1 to 3.
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