JP2006010052A

JP2006010052A - クランクシャフトの誘導焼入方法

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Publication number: JP2006010052A
Application number: JP2004192287A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Koyama; 雅行小山; Chiaki Ide; 千明井出; Sakae Okude; 栄奥出; Akihiko Shinohara; 明彦篠原; Hitoshi Suzuki; 仁鈴木
Original assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Fuji Electronics Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP4559779B2

Abstract

【課題】クランクシャフトＷのピン部Ｐ等を低歪みでＲ焼入れすることを可能にする。
【構成】クランクシャフトＷのピン部Ｐ等に半開放鞍型の加熱コイル１１を置き、同シャフトＷを回転させながら加熱コイル１１に電力を供給してピン部Ｐ等の全周面を誘導加熱し、その後、加熱コイル１１により加熱された部分に対して冷却ジャケット１２により冷却液を噴射して冷却し、この過程でピン部Ｐ等のＲ焼入れを行う方法である。クランクシャフトＷのピン部Ｐを誘導加熱するに当たり、クランクシャフトの回転数が45〜60(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が5.00〜6.67(sec) という各設定の下で行う一方、ジャーナル部Ｊを誘導加熱するに当たり、クランクシャフトの回転数が60〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜5.00(sec) という各設定の下で行う。
【選択図】図１

Description

本発明はクランクシャフトのピン部やジャーナル部に加熱コイルを置き、同シャフトを回転させながら加熱コイルに電力を供給してピン部等の全周面を誘導加熱し、その後、加熱コイルにより加熱された部分に対して冷却ジャケットにより冷却液を噴射して冷却し、この過程でピン部等のＲ焼入れを行うクランクシャフトの誘導焼入方法に関する。

エンジンの主要部品であるクランクシャフトにおいては、エンジンの小型化及び高出力化の要請に伴って、耐磨耗性及び耐疲労性の向上が重要視されている。クランクシャフトの表面強化法の代表例として高周波誘導焼入法がある。特に、クランクシャフトのピン部やジャーナル部の耐疲労強度等の向上を図ることが要求されるときには、これらの周面にだけ焼入れを行うフラット焼入れではなく、そのＲ部及びフィレット面を含んだＲ焼入れを行うのが一般的である。

このようなＲ焼入れを行うのに問題となっているのは、クランクシャフトのピン部やジャーナル部が誘導加熱時の熱により変形し、これに伴ってクランクシャフトに大きな歪みが発生し易いという点である。そのため、この歪みを抑えるためにクランクシャフトのジャーナル部等を誘導加熱する際の電力をその回転角度に応じて微調整する等の種々の対策を採用していた（例えば、特許文献１等）。

特開２０００−１７８６５１号公報

しかしながら、上記従来法による場合、クランクシャフトの歪みを十分に抑えることができないことから、熱処理終了後に研磨等の後処理を行うことが必要不可欠であり、その結果、研磨等に適した材質のものを選定することも含めて、クランクシャフトの製造コストが割高であるという問題がある。

本発明は上記背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、クランクシャフトのピン部やジャーナル部を低歪みでＲ焼入れすることが可能なクランクシャフトの誘導焼入方法を提供することにある。

本発明に係るクランクシャフトの誘導焼入方法は、クランクシャフトのピン部に半開放鞍型の加熱コイルを置き、同シャフトを回転させながら加熱コイルに電力を供給してピン部の全周面を誘導加熱し、その後、加熱された部分に対して冷却ジャケットにより冷却液を噴射して冷却し、この過程でピン部のＲ焼入れを行うクランクシャフトの誘導焼入方法であって、クランクシャフトの回転数が45〜60(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が5.00〜6.67(sec) という各設定の下でクランクシャフトのピン部の全周面を誘導加熱するようにする。又は、クランクシャフトの回転数が60〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜5.00(sec) という各設定の下でクランクシャフトのジャーナル部の全周面を誘導加熱するようにする。

クランクシャフトのピン部及びジャーナル部の全周面を誘導加熱する場合には、クランクシャフトの回転数が45〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜6.67(sec) という設定の下で行うと良い。

好ましくは、クランクシャフトのピン部の公転回転角度を検出する一方、その検出結果が上死点を含む所定領域該当する角度範囲にあるときは、他の角度範囲にあるときに比べて当該加熱コイルに供給する電力を低減させるすることが望ましい。

クランクシャフトの全ピン部のＲ焼入れを並行して行う場合、クランクシャフトの回転角度を検出して各ピン部の公転回転角度を認識する一方、各ピン部が共通の焼入開始点に該当する公転回転角度に順次的に位置した時点で当該加熱コイルに対する通電を順次的に開始するようにすることが望ましい。

小型のクランクシャフトである場合、次のような構成の加熱コイルを使用することが望ましい。即ち、加熱コイルは、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の両側にその周方向に沿って互いに平行に配置される断面菱形の一対の円弧状加熱導体部を備え、円弧状加熱導体部は、ピン部又はジャーナル部の片側から垂直に立ち上がったフィレット部に平行に配置される外方側面と、外方側面と平行であり且つ外方側面より若干高い位置に配置される内方側面と、外方側面の上端と内方側面の上端との間に配置される傾斜上面と、外方側面の下端と内方側面の下端との間に配置される傾斜下面とを有し、円弧状加熱導体部には、外方側面を除いた部分を覆うコア部が装着されている。

本発明の請求項１、２又は３に係るクランクシャフトの誘導焼入方法による場合、従来では全く考えられない短時間及び大電力の設定でもってクランクシャフトのピン部やジャーナル部のＲ焼入れを行ったことから、クランクシャフトの歪みを十分に抑えることが可能になった。そのため、従来とは異なり研磨等の後処理が不要になるとともに研磨等に適した材質のものを選定する必要がなくなり、熱処理に要する時間も短いことも含めて、クランクシャフトの製造コストの大幅な低減化を図ることが可能になった。

本発明の請求項４に係るクランクシャフトの誘導焼入方法による場合、上死点を含む領域とそれ以外の領域とで熱容量が大きく異なるクランクシャフトのピン部の表面が均一に加熱されることから、この点でクランクシャフトの歪みを一層低く抑えることが可能になる。

本発明の請求項５に係るクランクシャフトの誘導焼入方法による場合、クランクシャフトの各ピン部の焼入が共通の焼入開始点から順次開始されることから、その後、各ピン部での誘導加熱や冷却が位置的に同一の条件で並行して行われることになり、この点でクランクシャフトの歪みを一層低く抑えることが可能になる。

本発明の請求項６に係るクランクシャフトの誘導焼入方法による場合、小型化に適した構成の加熱コイルを用いていることから、ジャーナル部やピン部の長さが短い小型のクランクシャフトであってもそのＲ焼入れを行うことができ、同クランクシャフトの製造コストの大幅な低減化を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はクランクシャフト用誘導焼入装置の模式的構成図、図２は同装置を用いてクランクシャフトのピン部を焼入れする様子を示す同装置の熱処理ユニット等の模式的正面図、図３は同装置によりＲ焼入れされて硬化層が作成された後のクランクシャフトのピン部の縦断面図、図４は同熱処理ユニットの正面図、図５（ａ）、（ｂ）は同熱処理ユニット内の加熱コイルの模式的斜視図、平面図、図６は同加熱コイルの断面図、図７はクランクシャフトの各ピン部の誘導加熱及び冷却のタイミングを示す説明図である。

ここに掲げるクランクシャフトの誘導焼入方法を実現するに当たり、図１に示すクランクシャフト用誘導焼入装置を使用している。ここではクランクシャフトＷとして、ｎ気筒の自動車エンジン用クランクシャフトを想定している。即ち、クランクシャフトＷには、合計ｍ個のジャーナル部Ｊ、各ジャーナル部Ｊの間に各々位置する合計ｎ個のピン部Ｐ、ピン部Ｐの両側に各々位置するクランクアーム部Ｋが設けられている。

同装置は、クランクシャフトＷの一端部を把持するチャック４１、クランクシャフトＷの他端部を支持するセンター４２と、センター４２に連結されており且つクランクシャフトＷをセンター４２を通じて回転させる誘導電動機等のモータ６０と、クランクシャフトＷの回転角度を検出するエンコーダ等の回転角検出器６１と、チャック４１とセンター４２との間にクランクシャフトＷを着脱させるためにチャック４１を水平方向等に移動させるためのシリンダ等の移動機構５０と、クランクシャフトＷのピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の外周面を周方向に沿って均一にＲ焼入れする熱処理ユニット１０と、熱処理ユニット１０の上方位置に連結されたディスクトランス２０と、熱処理ユニット１０及びディスクトランス２０を移動自在に吊り下げる吊り下げ装置３０と、熱処理ユニット１０内の加熱コイル１１にディスクトランス２０、図外のケーブルを通じて電気接続されており且つピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の誘導加熱に必要な電力を供給する電源８０と、熱処理ユニット１０内の冷却ジャケット１２に図外の配管を通じて接続されており且つ加熱後のピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の冷却に必要な冷却液（焼入液）を供給する冷却液供給装置９０と、上記各構成部を所定のシーケンスに従って制御する制御装置７０等とを備えている。

即ち、熱処理ユニット１０及びディスクトランス２０は吊り下げ装置３０により吊り下げられており、図２に示すように熱処理ユニット１０がクランクシャフトＷのピン部Ｐに置かれる。この状態でモータ６０によりクランクシャフトＷが回転すると（図中ＡはクランクシャフトＷの回転中心を示している。）、ピン用の熱処理ユニット１０等がピン部Ｐと共に公転運動する（図中Ｂはピン部Ｐの公転運動軌跡を示している。）。この過程でピン部Ｐの外周面がピン用の熱処理ユニット１０により周方向に沿って均一にＲ焼入れされる。

ここでいうピン部ＰのＲ焼入れとは、図３に示すようにピン部Ｐの外周面α、ピン部Ｐの両側とクランクアーム部Ｋとの間に位置するＲ部β、クランクアーム部Ｋの内側面であるフィレット部γにわたって硬化層を作成することを目的とした焼入れをいう。

なお、ジャーナル部ＪのＲ焼入れについてもジャーナル用の熱処理ユニット１０を用いてピン部Ｐの場合と全く同様の方法で行われる。これにより作成される硬化層のパターンについても図３に示すものと同様である。ただ、両端のジャーナル部Ｊについては片Ｒ焼入れとなる。

熱処理ユニット１０は、図４に示すようにピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）に対して上方から誘導加熱する半開放鞍型の加熱コイル１１と、ピン部Ｐ等に対して両側から冷却液を噴射して冷却する合計２個の冷却ジャケット１２と、ピン部Ｐ等と加熱コイル１１との間のギャップを一定にする９０度ピッチ間隔で配置された合計３個のスペーサ１３と、加熱コイル１１等を挟んで取り付けるために互いに平行配置された合計２枚のベース板１４と、ベース板１４の上部に取り付けられており且つ加熱コイル１１のリード部１１１（図５参照）と電気接続された端子１５と、冷却ジャケット１２に冷却液（焼入液）を各々供給するための冷却液供給管１６と、加熱コイル１１の内部に冷却液を流通させてコイルから発するジュール熱を放熱させるための冷却液流通管１７とを備えている。

なお、冷却液供給管１６は図外のフレキシブル配管等を通じて焼入液供給装置９０に、冷却液流通管１７は図外のフレキシブル配管等を介して冷却液循環装置に各々接続されている。

加熱コイル１１はピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の長さ及び直径に応じた図５に示すような円弧状をなしたコイルであって、リード部１１１と、円弧状加熱導体部１１２、１１３と、直線状加熱導体部１１５、１１６と、連結導体部１１４とを有し、これらの内部には冷却液が流通するようになっている。

円弧状加熱導体部１１２、１１３については、クランクシャフトＷのピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の両側にその周方向に沿って互いに平行に配置されるもので、図６に示すように断面菱形の銅管を用いている。直線状加熱導体部１１５、１１６については、クランクシャフトＷのピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の軸方向に沿って互いに平行に配置されるもので、断面円状の銅管を用いている。リード部１１１及び連結導体部１１４についても断面円状の銅管を用いている。これらがロウ付け等により組み立てられている。

円弧状加熱導体部１１２、１１３は図６に示すように上記したように接合したものがは断面円状のパイプであり、円弧状加熱導体部１１２、１１３については断面菱形のパイプを用いている。

円弧状加熱導体部１１２は、ピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）の片側から垂直に立ち上がったフィレット部γに平行に配置される外方側面１１２１と、外方側面１１２１と平行であり且つ外方側面１１２１より若干高い位置に配置される内方側面１１２２と、外方側面１１２１の上端と内方側面１１２２の上端との間に配置される傾斜上面１１２３と、外方側面１１２１の下端と内方側面１１２２の下端との間に配置される傾斜下面１１２４とを有している。そして円弧状加熱導体部１１２には、外方側面１１２１を除いた部分を覆うコア部１１７が装着されている。コア部１１７は略コ字状の珪素鋼板等を多数に積み重ねたものである。なお、円弧状加熱導体部１１３についても全く同様である。

このような熱処理ユニット１０がディスクトランス２０の下方に連結されている。この状態で加熱コイル１１が端子１５を通じてディスクトランス２０と電気的に接続されるようになっている。

ディスクトランス２０は電源８０の出力電圧を大電流に変換して加熱コイル１１に出力する薄型のカレントトランスであり、熱処理ユニット１０とともに吊り下げ装置３０に取り付けられている。

吊り下げ装置３０は、図示されていないが、熱処理ユニット１０及びディスクトランス２０の高さ位置を調整するために設置されたシリンダと、シリンダとディスクトランス２０との間を連結するワイヤと、ワイヤの途中に設けられており且つ熱処理ユニット１０等の自重がクランクシャフトＷのピン部Ｐ（又はジャーナル部Ｊ）に直接に作用しないように吊り上げ力を発するスプリング等を有した基本構成となっている。ここでは、ピン用の熱処理ユニット１０等を吊り下げるものと、ジャーナル用の熱処理ユニット１０等を吊り下げるものとの２台用意されている。

電源８０はクランクシャフトＷのピン部Ｐ（及びジャーナル部Ｊ）を誘導加熱するに適した周波数の電流を生成する出力可変機能を有したトランジスタインバータ電源であって、加熱コイル１１に対する給電のオンオフだけでなく、オン時の出力電圧の大きさも制御装置７０から導かれた制御信号を通じて制御可能な構成となっている。また、図示されていないが、電源８０の出力段には加熱コイル１１を二次側に含んだカレントトランス２０と並列共振回路を構成する共振コンデンサが接続されている。

なお、電源８０の台数については、後述するようにピン部Ｐの公転角度に応じて誘導加熱時の電力を可変にしているため、クランクシャフトＷの種類（互いに異なるピッチ角度間隔を有したピン部Ｐの組合せの数等）の他、ピン部Ｐを全部焼入れするか又は順次焼入れするか等に応じて適宜選定すれば良い。

制御装置７０は、シーケンサ等のコントローラであって、回転角検出器６１の出力信号等が入力されている一方、チャック４１、モータ６０、移動機構５０、吊り下げ装置３０、電源８０、冷却液供給装置９０等を制御するための各種制御信号を出力しており、これちの各構成部を予め用意されたシーケンスプログラムに従って制御し、これによりクランクシャフトＷのピン部Ｐやジャーナル部Ｊを全自動でＲ焼入れするようになっている。具体的なシーケンス制御の内容は以下の通りである。

ここではクランクシャフトＷとして、ピン部Ｐの数が６、ジャーナル部Ｊの数が７であり、ピン部Ｐのピッチ間隔が１２０度のものを例として掲げる。これらのピン部Ｐ（各ピン部を順番にＰ１〜Ｐ６で表すとする。ピン部Ｐ１及びＰ６、ピン部Ｐ２及びＰ５、ピン部Ｐ３及びＰ４が同一位相である。）を同時にＲ焼入れし、その後にジャーナル部Ｊ（各ジャーナル部を順番にＪ１〜Ｊ７で表すとする。）を同時にＲ焼入れする場合について説明する。

まず、図外の搬送装置によりクランクシャフトＷが搬送されてきたことを近接センサが検知すると、チャック４１及び移動機構５０を作動し、これによりクランクシャフトＷがチャック４１とセンター４２との間にセットされる。そして回転角検出器６１の検出信号が原点位置を示すまでモータ６０が微細動作し、これによりクランクシャフトＷの回転角度が初期状態に戻される。

この状態でピン用の吊り下げ装置３０が動作し、ピン用の熱処理ユニット１０等が所定位置まで図２に示すように降下する。すると、クランクシャフトＷのピン部Ｐの上に熱処理ユニット１０の加熱コイル１１が置かれる。この状態で電源８０及びモータ６０が動作し、クランクシャフトＷが図２に示すような方向に回転する一方、加熱コイル１１が通電されてクランクシャフトＷのピン部Ｐが誘導加熱される。

ただ、電源８０が全て同じタイミングで動作するのではなく、クランクシャフトＷの各ピン部Ｐが図２中に示す上死点ｂ１（共通の焼入開始点に相当する）に位置したタイミングで順次的に動作する。即ち、回転角検出器６１の検出信号を通じて各ピン部Ｐの公転回転角度を認識しており、各ピン部Ｐが上死点ｂ１に該当する公転回転角度に順次的に位置した時点で当該加熱コイル１１に対する通電を順次的に開始する。なお、共通の焼入開始点の位置については任意であり適宜設定すれば良い。

各ピン部Ｐに対する加熱コイル１１による誘導加熱は所定時間行われる。そして誘導加熱が終了すると、引き続いて冷却液供給装置９０が動作し冷却ジャケット１２から冷却液が噴射する。各ピン部Ｐに対する冷却ジャケット１２による冷却は所定時間行われる。この結果、ピン部Ｐ１及びＰ２、ピン部Ｐ５及びＰ６、ピン部Ｐ３及びＰ４についての誘導加熱及び冷却のシーケンスは図７に示す通りとなる。

しかも、誘導加熱時における電源８０の出力は常に一定ではなく、クランクシャフトＷの各ピン部Ｐが図２中に示す上死点ｂ１を含むｂ２−ｂ３間領域に該当する角度範囲に位置しているときは、他の角度範囲にあるときに比べて当該加熱コイル１１に供給する電力を低減させる。即ち、クランクシャフトＷの各ピン部Ｐがｂ１点に位置すると、電源８０の出力電圧を低下させ（パワーリダクション）、その後、ｂ２点に位置すると、電源８０の出力電圧を元に戻すようになっている。なお、パワーリダクション範囲については上死点ｂ１を含んだ領域である限り任意でありピン部毎に適宜設定すれば良い。

このようにしてクランクシャフトＷの各ピン部Ｐの誘導加熱及び冷却が全て終了すると、各ピン部ＰのＲ焼入れが完了する。

各ピン部ＰのＲ焼入れが完了すると、ピン用の吊り下げ装置３０が逆動作し、ピン用の熱処理ユニット１０等が所定位置まで上がる。その後、ジャーナル用の吊り下げ装置３０が動作し、ジャーナル用の熱処理ユニット１０等が所定位置まで降下する。すると、クランクシャフトＷのジューナル部Ｊの上にジャーナル用の熱処理ユニット１０の加熱コイル１１が置かれる。この状態で電源８０及びモータ６０が動作し、クランクシャフトＷが図２に示すような方向に回転する一方、加熱コイル１１が通電されてクランクシャフトＷのジャーナル部Ｊが誘導加熱される。ジャーナル部ＪのＲ焼入れ自体は、各ジャーナル部ＪのＲ焼入れが同時に開始される点、パワーリダクションが行われない点を除いてピン部Ｐの場合と全く同様である。

このようにしてクランクシャフトＷのピン部Ｐ、ジャーナル部ＪのＲ焼入が順次完了すると、チャック４１及び移動機構５０を上記とは全く逆に作動させ、熱処理が終了したクランクシャフトＷを搬出させる。このような内容のシーケンスが繰り返し行われる。

制御装置７０に予め入力されたシーケンスプログラムには、クランクシャフトＷの回転数、加熱コイル１１に供給する電力及び加熱時間の各設定値等が含まれている。ピン部ＰをＲ焼入れするときのシーケンス制御と、ジャーナル部ＪをＲ焼入れするときのシーケンス制御とは別個であるので、これらの各設定値についても２種類用意されている。

例えば、クランクシャフトＷの種類がＶ型６気筒、材質が38MnS6、全長が480(mm) 、ピン部Ｐ１〜Ｐ６の幅が21(mm)、直径が53(mm)、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ７の幅が25（最小：１番ジャーナル）〜28（最大：５番ジャーナル）(mm)、直径が61(mm)である場合、従来の上記設定値は表１に示す通りであった。

但し、表１で示す電力は加熱コイル１１に供給する電力をピン部Ｐ又はジャーナル部Ｊの焼入れ領域の単位面積で示した単位面積当たりの設定値である。ピン部Ｐ１〜Ｐ６等に応じて若干の差があるが、その基準となる数値を表１に示している。また、上記の通りパワーリダクションを行っているので、最大値と最小値の両方を同表に併記している。これらの点は、表２についても全く同様である。

このような従来の設定で同装置を用いてクランクシャフトＷのピン部Ｐ１〜Ｐ６及びジャーナル部Ｊ１〜Ｊ７のＲ焼入れを行い、その歪みを測定したところ、０．30〜0.40(mm)T.I.R.であった。このレベルの歪みであれば、上記した通り熱処理終了後に研磨等の後処理を行うことが必要になっている。

本実施形態においては、クランクシャフトＷが全く同一であるにもかかわらず、クランクシャフトＷの回転数、加熱コイル１１に供給する電力及び加熱時間の各設定値を表２に示す通りにしている。

このような設定の下で（他の設定値については従来のものと全く同一である）、同装置を用いてクランクシャフトＷのピン部Ｐ１〜Ｐ６及びジャーナル部Ｊ１〜Ｊ７のＲ焼入れを行い、その歪みを測定したところ、0.07〜0.10(mm)T.I.R.という結果が得られた。このレベルの歪みであれば、熱処理終了後に研磨等の後処理を行うことが不要である。

クランクシャフトＷの回転数、加熱コイル１１に供給する電力及び加熱時間の各設定値等を微調整するということは広く行われているところであるが、このような短時間及び高電力でもってクランクシャフトＷのピン部Ｐやジャーナル部Ｊを誘導加熱するということは従来の常識からするとあり得ないことであり、その結果の歪みの程度についても驚異的である。このような結果はクランクシャフトＷの種類等が異なる場合であっても同様であるのは実験により確かめられている。

クランクシャフトＷの回転数、加熱コイル１１に供給する電力及び加熱時間の各設定値については、上記例だけ限定されないのは勿論である。即ち、クランクシャフトＷのピン部ＰをＲ焼きする場合、クランクシャフトＷの回転数が45〜60(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が5.00〜6.67(sec) という各設定にする一方、クランクシャフトＷのジャーナル部ＪをＲ焼きする場合、クランクシャフトの回転数が60〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜5.00(sec) という各設定の下で行うようにすると良い。また、クランクシャフトＷのピン部Ｐ及びジャーナル部ＪをＲ焼きする場合、クランクシャフトの回転数が45〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜6.67(sec) という設定の下で行うようにすると良い。これらの場合であっても上記と同様な結果が得られると考えられる。

なお、本発明に係るクランクシャフトの誘導焼入方法は、これに使用する誘導焼入装置については特に限定されない。例えば、加熱コイルはクランクシャフトのピン部又はジャーナル部に形成すべき硬化層のパターン等に応じて適宜設定すれば良いし、クランクシャフトの各ピン部等を一つ一つ順次Ｒ焼入れしたり、各ピン部等の焼入れ開始のタイミングを全て同じにする形態であってもかわない。

本発明の実施形態を説明するための図であって、クランクシャフト用誘導焼入装置の模式的構成図である。同装置を用いてクランクシャフトのピン部を焼入れする様子を示す同装置の熱処理ユニット等の模式的正面図である。同装置によりＲ焼入れされて硬化層が作成された後のクランクシャフトのピン部の縦断面図である。同熱処理ユニットの正面図である。（ａ）、（ｂ）は同熱処理ユニット内の加熱コイルの模式的斜視図、平面図である。同加熱コイルの横断面図である。クランクシャフトの各ピン部の誘導加熱及び冷却のタイミングを示す説明図である。

符号の説明

Ｗクランクシャフト
Ｐピン部
Ｊジャーナル部
１０熱処理ユニット
１１加熱コイル
１２冷却ジャケット
２０ディスクトランス
３０吊り下げ装置
７０制御装置
８０電源

Claims

クランクシャフトのピン部に半開放鞍型の加熱コイルを置き、同シャフトを回転させながら加熱コイルに電力を供給してピン部の全周面を誘導加熱し、その後、加熱された部分に対して冷却ジャケットにより冷却液を噴射して冷却し、この過程でピン部のＲ焼入れを行うクランクシャフトの誘導焼入方法において、クランクシャフトの回転数が45〜60(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が5.00〜6.67(sec) という各設定の下でクランクシャフトのピン部の全周面を誘導加熱するようにしたことを特徴とするクランクシャフトの誘導焼入方法。
クランクシャフトのジャーナル部に半開放鞍型の加熱コイルを置き、同シャフトを回転させながら加熱コイルに電力を供給してジャーナル部の全周面を誘導加熱し、その後、加熱された部分に対して冷却ジャケットにより冷却液を噴射して冷却し、この過程でジャーナル部のＲ焼入れを行うクランクシャフトの誘導焼入方法において、クランクシャフトの回転数が60〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜5.00(sec) という各設定の下でクランクシャフトのジャーナル部の全周面を誘導加熱するようにしたことを特徴とするクランクシャフトの誘導焼入方法。
クランクシャフトのピン部及びジャーナル部に半開放鞍型の加熱コイルを置き、同シャフトを回転させながら加熱コイルに電力を供給してピン部及びジャーナル部の全周面を誘導加熱し、その後、加熱された部分に対して冷却ジャケットにより冷却液を噴射して冷却し、この過程でピン部及びジャーナル部のＲ焼入れを行うクランクシャフトの誘導焼入方法において、クランクシャフトの回転数が45〜90(rpm) 、加熱コイルに供給する電力が1.3 〜2.0 (kW/cm²)、加熱時間が3.34〜6.67(sec) という設定の下でクランクシャフトのピン部及びジャーナル部の全周面を誘導加熱するようにしたことを特徴とするクランクシャフトの誘導焼入方法。
請求項１又は３記載のクランクシャフトの誘導焼入方法において、クランクシャフトのピン部の公転回転角度を検出する一方、その検出結果が上死点を含む所定領域該当する角度範囲にあるときは、他の角度範囲にあるときに比べて当該加熱コイルに供給する電力を低減させるようになっていることを特徴とするクランクシャフトの誘導焼入方法。
クランクシャフトの全ピン部のＲ焼入れを並行して行う請求項１、３又は４記載のクランクシャフトの誘導焼入方法において、クランクシャフトの回転角度を検出して各ピン部の公転回転角度を認識する一方、各ピン部が共通の焼入開始点に該当する公転回転角度に順次的に位置した時点で当該加熱コイルに対する通電を順次的に開始するようにしたことを特徴とするクランクシャフトの誘導焼入方法。
請求項１、２、３、４又は５記載のクランクシャフトの誘導焼入方法において、前記加熱コイルは、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の両側にその周方向に沿って互いに平行に配置される断面菱形の一対の円弧状加熱導体部を備え、円弧状加熱導体部は、ピン部又はジャーナル部の片側から垂直に立ち上がったフィレット部に平行に配置される外方側面と、外方側面と平行であり且つ外方側面より若干高い位置に配置される内方側面と、外方側面の上端と内方側面の上端との間に配置される傾斜上面と、外方側面の下端と内方側面の下端との間に配置される傾斜下面とを有し、円弧状加熱導体部には、外方側面を除いた部分を覆うコア部が装着されていることを特徴とするクランクシャフトの誘導焼入方法。