JP2004285428A - 浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】製造にかかる時間短縮が計れ、費用の増加を抑制できる浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法を提供する。
【構成】浸炭処理前の第二浸炭部材に浸炭処理を施し、所定の浸炭硬化層深さの第二硬化層より浅い浸炭深さの予備浸炭層を成形する予備浸炭工程と、第一浸炭部材が係合する第二浸炭部材の第二結合部に成形された予備浸炭層を切削加工等により取り除く切除工程と、第二浸炭部材の第二結合部に浸炭処理前の第一浸炭部材を溶接固着して溶接品を形成する溶接工程と、溶接品に浸炭焼入焼戻し処理を施し、第一浸炭部材に所定の浸炭硬化層深さの第一硬化層を成形するとともに、第二浸炭部材の予備浸炭層の浸炭深さを更に深くし、所定の浸炭硬化層深さの第二硬化層を成形する浸炭焼入焼戻し工程とからなる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、浸炭硬化層深さが異なる浸炭部材からなる浸炭品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などのエンジンでは、図７に示す如く、図示せぬ始動モータからの駆動力をスターターギヤ１６１、ワンウェイクラッチ１０１を介して動力伝達軸であるクランクシャフト１３１に伝達し、エンジンを始動していた。ワンウェイクラッチ１０１は、環状のインナーレース１７１と、インナーレース１７１の外周側に同心状に配置されるアウターレース１０２と、インナーレース１７１とアウターレース１０２との間に介在されるローラー１０９とを備え、軸方向に延出するインナーレース１７１の延出部１７２外周にスターターギヤ１６１が溶接により一体的に固着されていた。
【０００３】
インナーレース１７１及びスターターギヤ１６１は表面硬度を高めるため浸炭焼入焼戻し処理が施され、表面に硬化層１６５，１７５が成形される。ここで、図８に示す如く、スターターギヤ（第一浸炭部材）１６１における第一硬化層１６５の浸炭硬化層深さｈに比較して、ローラー１０９が当接して多大な荷重のかかるインナーレース（第二浸炭部材）１７１における第二硬化層１７５の浸炭硬化層深さｇは深く設定されていた。
【０００４】
このような浸炭硬化層深さｈ，ｇが異なる第一浸炭部材１６１と第二浸炭部材１７１とからなる浸炭品１５１を製造する場合、図９に示す如く、予め塑性加工により所定形状に成形した第一浸炭部材１６１及び第二浸炭部材１７１に各々異なる浸炭焼入焼戻し処理を施し、第一浸炭部材１６１には浸炭硬化層深さｈが浅い、例えば０．４ｍｍの第一硬化層１６５が形成され、第二浸炭部材１７１には浸炭硬化層深さｇが深い、例えば１．０ｍｍの第二硬化層１７５が成形される。
次に、図１０に示す如く、第二浸炭部材１７１と当接する第一浸炭部材１６１の第一結合部１６３に成形された第一硬化層１６５、及び第一浸炭部材１６１と当接する第二浸炭部材１７１の第二結合部１７３に成形された第二硬化層１７５をバイト１９９による切削加工により取り除き、続いて図１１に示す如く、第一及び第二結合部１６３，１７３が対向するように第一浸炭部材１６１及び第二浸炭部材１７１を組付ける。そして最後に、結合部１６３，１７３をレーザビーム溶接にて固着して、図８に示す如き浸炭品１５１を製造していた。
【０００５】
ここで上記浸炭品１５１の製造方法では、レーザビーム溶接前に第一及び第二結合部１６３，１７３に成形された第一及び第二硬化層１６５，１７５を取り除いたが、この硬化層１６５，１７５が存在する状態でレーザビーム溶接を施すと、硬化層１６５，１７５の溶融に基づく炭素含有量の増加により溶接金属中に亀裂が発生する可能性が高くなるため、硬化層１６５，１７５を取り除いている。あるいは、予め結合部１６３，１７３に防炭処理を施し、結合部１６３，１７３に硬化層１６５，１７５が成形されることを防止する方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、浸炭硬化層深さｈ，ｇが異なる第一浸炭部材１６１及び第二浸炭部材１７１を溶接にて固着し浸炭品１５１を製造するときに、第一浸炭部材１６１の第一結合部１６３に成形される第一硬化層１６５及び第二浸炭部材１７１の第二結合部１７３に成形される第二硬化層１７５を取り除く、または第一及び第二硬化層１６５，１７５の成形を防止することにより、溶接金属中の亀裂の発生を抑え、信頼性の高い溶接を実現できるという利点がある。
【０００７】
しかし、浸炭焼入焼戻し処理を施した第一浸炭部材１６１及び第二浸炭部材１７１は硬度が高くなるため、切削加工による硬化層１６５，１７５の取り除きに時間がかかり、更に切削に使用されるバイト１９９等の切削工具の寿命も短くなるということがある。また、第一浸炭部材１６１の第一結合部１６３及び第二浸炭部材１７１の第二結合部１７３に防炭処理を施し、第一及び第二硬化層１６５，１７５の成形を防止する方法は効果的ではあるが、防炭処理の工程が増加するとともに処理に時間がかかり、費用も増加するということがある。
【０００８】
従って本発明は上述の如き課題を解決し、製造にかかる時間短縮が計れ、費用の増加を抑制できる浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法は以下のとおりである。
【００１０】
表面に浸炭硬化層深さの浅い第一硬化層が設けられる第一浸炭部材と、第一硬化層より浸炭硬化層深さの深い第二硬化層が設けられる第二浸炭部材とからなる浸炭品の製造方法において、浸炭処理前の第二浸炭部材に浸炭処理を施し、所定の浸炭硬化層深さの第二硬化層より浅い浸炭深さの予備浸炭層を成形する予備浸炭工程と、第一浸炭部材が係合する第二浸炭部材の第二結合部に成形された予備浸炭層を切削加工等により取り除く切除工程と、第二浸炭部材の第二結合部に浸炭処理前の第一浸炭部材を溶接固着して溶接品を形成する溶接工程と、溶接品に浸炭焼入焼戻し処理を施し、第一浸炭部材に所定の浸炭硬化層深さの第一硬化層を成形するとともに、第二浸炭部材の予備浸炭層の浸炭深さを更に深くし、所定の浸炭硬化層深さの第二硬化層を成形する浸炭焼入焼戻し工程とからなる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例の浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法について図１乃至図６に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、浸炭硬化層深さｈ，ｇが異なる第一浸炭部材６１及び第二浸炭部材７１からなる浸炭品５１、この場合、スターターギヤ６１及びインナーレース７１からなる浸炭品５１を備える自動車用エンジンのワンウェイクラッチ１付近を表す。３１はエンジンの動力伝達軸であるクランクシャフトで、軸線垂直方向に偏心するバランスウェイト３４，３４を備え、バランスウェイト３４はピン３５により連結される。このピン３５には、図示せぬシリンダ内に収容されるピストン３８の端部に揺動可能に取着されたコンロッド３７の反ピストン側端部が回転自在に嵌挿される。
【００１３】
クランクシャフト３１の端部には、先端に向かって漸次小径となる外周テーパ３２が形成され、外周テーパ３２の大径側に隣接して、その外周に焼き付き防止部材、ここではローラベアリング２３を介してワンウェイクラッチ１が設けられる。このようなワンウェイクラッチ１は、クランクシャフト３１に対して上記ローラベアリング２３により回転自在に挿嵌されるインナーレース７１と、インナーレース７１の外周側に同心状に配置されるアウターレース２と、インナーレース７１とアウターレース２との間に介在されるトルク伝達部材である複数のローラー９とを備える。
【００１４】
アウターレース２は、径方向内側へ延び更に軸線方向へ延出する断面Ｌ字状の延出部６が一体に設けられ、延出部６内周の内周テーパ７がクランクシャフト３１の外周テーパ３２に係着され、クランクシャフト３１の先端雄裸子に螺合するナット３６により固定される。このアウターレース２の延出部６は、周方向内側に延びる壁がローラー９の一方側面を規制し、他方側面がアウターレース２の外周にカシメ固定されるがカバー１９により規制される。またインナーレース７１は、軸方向へ延出する延出部７２を有し、延出部７２外周にスターターギヤ６１が一体的に固着される。
【００１５】
上記エンジンの作動状態を説明すると、まず図示せぬ始動モータを駆動させ、その駆動力をスターターギヤ６１を介してワンウェイクラッチ１のインナーレース７１に伝達する。そしてワンウェイクラッチ１は、複数介在されるローラー９がインナーレース７１とアウターレース２との間で摩擦係合され、インナーレース７１と一体的にアウターレース２も回転する。そしてこの回転の駆動力は、アウターレース２の延出部６が係着するクランクシャフト３１を一体的に回転させるとともに、クランクシャフト３１に対し偏心するピン３５に取着されるコンロッド３７を介してピストン３８が図示せぬシリンダ内を直線的に駆動し、エンジンが始動する。エンジンが始動すると、ピストン３８の直線運動の速度が増加し、クランクシャフト３１、更にクランクシャフト３１に係着するアウターレース２の回転速度も増加し、アウターレース２の回転速度が始動モータにより回転するインナーレース７１の回転速度より速くなり、ワンウェイクラッチ１はローラー９の摩擦係合によるロックが解除され、アウターレース２はインナーレース７１に関係なく回転する。
【００１６】
ここで上記インナーレース７１及びスターターギヤ６１からなる浸炭品５１は、高い動力伝達に耐えるため、表面硬度を高める浸炭焼入焼戻し処理が施され、図２示す如く、表面に硬化層６５，７５が成形される。この硬化層６５，７５を詳細に説明すると、スターターギヤ、つまり第一浸炭部材６１における第一硬化層６５の浸炭硬化層深さＨに比較して、ローラー９により摩擦係合され多大な荷重のかかるインナーレース、つまり第二浸炭部材７１における第二硬化層７５の浸炭硬化層深さＧは深く設定される。
【００１７】
このような浸炭硬化層深さＨ，Ｇが異なる第一浸炭部材６１と第二浸炭部材７１とからなる浸炭品５１を製造する場合、図３に示す如く、予め塑性加工により第一浸炭部材６１及び第二浸炭部材７１を所定形状に成形し、その後、第二浸炭部材７１に浸炭処理のみ（焼入焼戻し無し）を施し、第二浸炭部材７１に所定の浸炭硬化層深さＧ、例えば１．０ｍｍの第二硬化層７５より浅い浸炭深さＦ，例えば０．７〜０．８ｍｍの予備浸炭層７４を成形する。次に、図４に示す如く、第一浸炭部材６１の第一結合部６３が係合する第二浸炭部材７１の第二結合部７３に成形された予備浸炭層７４をバイト９９による切削加工により取り除き、続いて図５に示す如く、第一及び第二結合部６３，７３が対向するように、浸炭未処理の第一浸炭部材６１及び浸炭処理を施した第二浸炭部材７１を組付け、組付品５１ａを形成する。そしてその組付状態で図６に示す如く、結合部６３，７３をレーザビーム溶接にて固着して溶接品５１ｂを形成する。最後に、この溶接品５１ｂに浸炭焼入焼戻し処理を施し、図２示す如く、第一浸炭部材６１に所定の浸炭硬化層深さＨ、例えば０．４ｍｍの第一硬化層６５を成形するとともに、第二浸炭部材７１の予備浸炭層７４の浸炭深さＦ、例えば０．７〜０．８ｍｍを更に深くし、第二浸炭部材７１に所定の浸炭硬化層深さＧ、例えば１．０ｍｍの第二硬化層７５を成形し、浸炭品５１の製造が完了する。
【００１８】
従って、上述の如き浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法では、浸炭処理前の第二浸炭部材７１に浸炭処理を施し、所定の浸炭硬化層深さＧの第二硬化層７５より浅い浸炭深さＦの予備浸炭層７４を成形する予備浸炭工程と、第一浸炭部材６１が係合する第二浸炭部材７１の第二結合部７３に成形された予備浸炭層７４を切削加工等により取り除く切除工程と、第二浸炭部材７１の第二結合部７３に浸炭処理前の第一浸炭部材６１を溶接固着して溶接品５１ｂを形成する溶接工程と、溶接品５１ｂに浸炭焼入焼戻し処理を施し、第一浸炭部材６１に所定の浸炭硬化層深さＨの第一硬化層６５を成形するとともに、第二浸炭部材７１の予備浸炭層７４の浸炭深さＦを更に深くし、所定の浸炭硬化層深さＧの第二硬化層７５を成形する浸炭焼入焼戻し工程とからなるため、浸炭処理のみされた第二浸炭部材７１の予備浸炭層７４は硬度が低く、容易に切削等により取り除くことが可能であり、溶接後の浸炭焼入焼戻し処理により、所定の浸炭硬化層深さＨ，Ｇ及び硬度の第二硬化層７５及び第一硬化層６５を容易に成形することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明の浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法によれば、表面に浸炭硬化層深さの浅い第一硬化層が設けられる第一浸炭部材と、第一硬化層より浸炭硬化層深さの深い第二硬化層が設けられる第二浸炭部材とからなる浸炭品の製造方法において、浸炭処理前の第二浸炭部材に浸炭処理を施し、所定の浸炭硬化層深さの第二硬化層より浅い浸炭深さの予備浸炭層を成形する予備浸炭工程と、第一浸炭部材が係合する第二浸炭部材の第二結合部に成形された予備浸炭層を切削加工等により取り除く切除工程と、第二浸炭部材の第二結合部に浸炭処理前の第一浸炭部材を溶接固着して溶接品を形成する溶接工程と、溶接品に浸炭焼入焼戻し処理を施し、第一浸炭部材に所定の浸炭硬化層深さの第一硬化層を成形するとともに、第二浸炭部材の予備浸炭層の浸炭深さを更に深くし、所定の浸炭硬化層深さの第二硬化層を成形する浸炭焼入焼戻し工程とからなるため、浸炭処理のみされた第二浸炭部材の予備浸炭層は硬度が低く、容易に切削等により取り除くことが可能であり、溶接後の浸炭焼入焼戻し処理により、所定の浸炭硬化層深さ及び硬度の第二硬化層及び第一硬化層を容易に成形することができるので、製造にかかる時間の短縮が可能であり、費用削減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による製造方法により製造される浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を使用するワンウェイクラッチ付近を表す部分断面平面図である。
【図２】本発明の実施例による製造方法により製造される浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を表し、（ア）は断面平面図、（イ）は（ア）のＡ部拡大説明図である。
【図３】本発明の実施例による浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第一段階を表す断面平面図である。
【図４】本発明の実施例による浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第二段階を表す断面平面図である。
【図５】本発明の実施例による浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第三段階を表し、（ア）は断面平面図、（イ）は（ア）のＢ部拡大説明図である。
【図６】本発明の実施例による浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第四段階を表し、（ア）は断面平面図、（イ）は（ア）のＣ部拡大説明図である。
【図７】従来の製造方法により製造される浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を使用するワンウェイクラッチ付近を表す部分断面平面図である。
【図８】従来の製造方法により製造される浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を表し、（ア）は断面平面図、（イ）は（ア）のＤ部拡大説明図である。
【図９】従来の浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第一段階を表す断面平面図である。
【図１０】従来の浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第二段階を表す断面平面図である。
【図１１】従来の浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品を製造する第三段階を表し、（ア）は断面平面図、（イ）は（ア）のＥ部拡大説明図である。
【符号の説明】
５１ｂ 溶接品
６１ 第一浸炭部材
６５ 第一硬化層
７１ 第二浸炭部材
７３ 第二結合部
７４ 予備浸炭層
７５ 第二硬化層
Ｆ （予備浸炭層の）浸炭深さ
Ｇ （第二硬化層の）浸炭硬化層深さ
Ｈ （第一硬化層の）浸炭硬化層深さ

Claims (1)

1. 表面に浸炭硬化層深さ（Ｈ）の浅い第一硬化層（６５）が設けられる第一浸炭部材（６１）と、該第一硬化層（６５）より浸炭硬化層深さ（Ｇ）の深い第二硬化層（７５）が設けられる第二浸炭部材（７１）とからなる浸炭品の製造方法において、浸炭処理前の前記第二浸炭部材（７１）に浸炭処理を施し、所定の浸炭硬化層深さ（Ｇ）の第二硬化層（７５）より浅い浸炭深さ（Ｆ）の予備浸炭層（７４）を成形する予備浸炭工程と、前記第一浸炭部材（６１）が係合する第二浸炭部材（７１）の第二結合部（７３）に成形された予備浸炭層（７４）を切削加工等により取り除く切除工程と、該第二浸炭部材（７１）の第二結合部（７３）に浸炭処理前の前記第一浸炭部材（６１）を溶接固着して溶接品（５１ｂ）を形成する溶接工程と、該溶接品（５１ｂ）に浸炭焼入焼戻し処理を施し、前記第一浸炭部材（６１）に所定の浸炭硬化層深さ（Ｈ）の第一硬化層（６５）を成形するとともに、前記第二浸炭部材（７１）の予備浸炭層（７４）の浸炭深さ（Ｆ）を更に深くし、所定の浸炭硬化層深さ（Ｇ）の第二硬化層（７５）を成形する浸炭焼入焼戻し工程とからなることを特徴とする浸炭硬化層深さが異なる部材からなる浸炭品の製造方法。

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