JPH01176039A - クランクシャフトの高周波表面焼入法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この考案はクランクシャフトの高周波表面焼入法に関す
る。

従来皇肢歪 従来、クランクシャフトのピン部の高周波表面焼入れを
行う場合には、割型コイルによる一発焼入れが行われて
きた。

第２図はクランクシャフトの高周波表面焼入れを行う場
合の従来の方法を示しており、第２図（ａ）および伽）
は割型コイルの斜視図であり、第２図（ａ）は割型コイ
ルを閉じた場合、第２図（ｂ）は割型コイルを開いた場
合をそれぞれ示す。第２図（Ｃ）はクランクシャフトの
ピン部を周回するように取り付けられた割型コイルの端
面とクランクシャフトの正面図および割型コイルに通電
することによって形成されたクランクシャフトのピン部
の硬化層の断面を示す。

第２図（ａ）に示すように、割型コイル５０は、横幅が
等しい下側コイル５１と、上側コイル５２と、中央コイ
ル５３とを具備しており、上側コイル５２と中央コイル
５３とはヒンジ５４によって連結されており、また下側
コイル５１と中央コイル５３のそれぞれの先端に形成さ
れたフランジ部５５と５６とが、フランジ部５５に設け
られているレバー５７によって締め合わされているので
、下側コイル５１、中央コイル５３および上側コイル５
２で１ターンの割型コイル５０を形成している。６１．
６２および６３は冷却液を割型コイル５０に供給するホ
ースである。また下側コイル５１、中央コイル５３およ
び上側コイル５２のそれぞれの内面には冷却液の噴射口
６４が形成されている。

レバー５７を操作して中央コイル５３を第２図（ｂ）に
示すように上方に開いて後、割型コイル５０をクランク
シャフトのピン部７１の回りに設置し、割型コイル５０
を閉じて後割型コイル５０に通電してピン部に高周波表
面加熱を行う。その後冷却液の噴射口６４から冷却液が
噴射される。第２図（Ｃ）の５０ａおよび５０ｂは、そ
れぞれ割型コイル５０の縦断端面の上側部分および下側
部分を示す。

Ｂ　＜”しよ゛と　る−　占 しかしながら、以上の従来の方法によってピン部７１に
高周波表面焼入れを行った場合には、第２図（Ｃ）に示
すように、クランクシャフト７０を回転してピン部７１
が最も上に来た位置におけるピン部７１の上端には、硬
化層７２が形成されており、またピン部７１の下端には
硬化層７３が形成されている。しかして、硬化層７２の
横幅は一般的には予想値より大きく、硬化層７３の横幅
は一般的には予想値より小さい、即ち、焼入れ幅が均一
でないという問題点がある。

硬化層７２の横幅が予想値より大きく成りがちであるの
は、高周波コイルによって発生する磁束が、ピン部７１
の上部の突起部７４に集中して、突起部７４が期待しな
い被加熱部分となる傾向があり、希望する被焼入れ部分
即ち硬化層７２の部分から期待しない被加熱部分の周辺
即ち突起部７４の周辺であるピン部７１の上端部分の左
右の端部近辺に熱が伝動することによる。

硬化層７３の横幅が予想する値よりも小さく成りがちで
あるのは、硬化層７３の近辺には熱伝動の大きいマス部
７５が有ることにより、希望する被加熱部分即ち硬化層
７３の部分の熱が容易にこのマス部７５に伝導して硬化
層７３の熱が奪われるからである。

この硬化層７２．７３の幅の差は、割型コイル５０の幅
、ワークと割型コイル５０との間隙等の修正を施しても
解消不可能である。

ピン部７１の被焼入れ部分表面に斜交貫通する油孔等が
あるときは、焼入れ幅の不均一は特に甚だしく、ピン部
７１の幅２５ａｕ＋＋に対して焼入れ幅の仕様を１３〜
１９ｍｍとしても、なおしばしば仕様外の不良品を発生
する危険度が皆無とならない現況である。

本考案は以上のことに鑑みてなされたもので、ピン部の
焼入れ幅が均一となるクランクシャフトの高周波表面焼
入れ方法を堤供することを目的としている。

ロ　占　′　　るた　の 以上の問題点を解決するために、本発明の方法は、セミ
・ループ式鞍型の高周波表面焼入れコイル体を使用し、
クランクシャフトを中心軸のまわりに回転せしめつつピ
ン部の表面を、前記ピン部の円柱部の表面のみを硬化し
、前記円柱部に続くＲ部およびクランクシャフトの長手
方向と直角方向のフィレット部とを未硬化とするフラッ
ト焼入れをする高周波表面焼入れ法において、前記クラ
ンクシャフトの各回転において、前記クランクシャフト
を前記中心軸を水平に置いて回転した場合に、ピン部が
最高となる位置の手前の所定の位置とピン部が最高とな
る位置との区間、およびピン部が最高となる位置とピン
部が最高となる位置の後の所定の位置との区間をピン部
が通過する間だけ、高周波表面焼入れコイル体に加える
電力を階段的にまたは連続的に低下させるとともに、前
記両区間は、前記クランクシャフトの前記中心軸のまわ
りの回転角度にして１５°乃至９０”の範囲の中の所定
の角度とする。

旦 クランクシャフトを中心軸のまわりに回転せしめ、前記
クランクシャフトの各回転において、前記クランクシャ
フトを前記中心軸を水平に置いて回転した場合に、ピン
部が最高となる位置の手前の所定の位置とピン部が最高
となる位置との区間、およびピン部が最高となる位置と
ピン部が最高となる位置の後の所定の位置との区間をピ
ン部が通過する間だけ、高周波表面焼入れコイル体に加
える電力を階段的にまたは連続的に低下させるとともに
、前記両区間は、前記クランクシャフトの前記中心軸の
まわりの回転角度にして１５°乃至９０゜の所定の角度
であるようにする。

実施± 第１図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は本発
明の方法によって高周波表面焼入れされるクランクシャ
フトの一例の正面図を、第１図℃）は第１図（ａ）に示
したピン部１１の部分の拡大図を、第１図（Ｃ）および
（ｄ）は本発明の高周波表面焼入法を説明するための説
明図をそれぞれ示す。

第１図（ａ）において、クランクシャフト１０は、ピン
部１１．１２．１３．１４、ジャーナル部２１．２２．
２３．２４．２５およびピン部とジャーナル部とを結合
する結合部２８ａ　、　２８ｂ、２８ｃ　、２８ｄ　、
２８ｅ　、２８ｆ　、２８ｇ、２８ｈを具備している。

これらピン部、ジャーナル部および結合部は一体形成さ
れている。

第１図（ｂ）において、３０はピン部１１の円柱状の部
分である円柱部であり、２６は円柱部３０に隣接するＲ
部であり、２７は８部２６につづく部分でクランクシャ
フト１０の長手方向（矢印Ａの方向）に直角な方向の平
面部をなすフィレット部である。

第１図（Ｃ）において、セミ・ループ式で鞍型のコイル
体４０はリードパイプ４４および加熱部導体４３を具備
している。加熱部導体４３の下面は、先端がピン部１１
の円柱部３０の上半部分に当接している一対の絶縁性の
アッパースペーサ４１ａと、円柱部３０の直径の両端に
当接している一対の絶縁性のサイドスペーサ４１ｂとに
よって、円柱部３０とは一定の間隔を保持している。ま
たサイドスペーサはフィレット部にも当接する。

３１は円柱部３０の断面の中心点であり、３２はクラン
クシャフト１０の任意のジャーナル部の断面の中心点に
当たり且つクランクシャフト１０が焼入れのために回転
される場合の回転の中心軸である。３３はクランクシャ
フト１０がこのように回転された場合に中心点３１が描
く円周である。４２は、加熱された円柱部３０に焼入れ
液を噴射するための冷却液ジャケットでコイル体４０に
付設されている。

次にクランクシャフト１０のピン部１１を本発明の方法
によってフラット焼入れする場合について説明する。フ
ラット焼入れとは、ピン部１１の円柱部３０の表面のみ
を硬化し、それに続く８部２６およびフィレット部２７
とを未硬化とする焼入れ方法である。

いま、水平（第１図（Ｃ）において前後方向）な中心軸
３２を中心としてクランクシャフト１０を矢印Ｐの方向
に回転させると、円柱部３０の中心点３１は、円周３３
の上を移動する。即ち、円柱部３０は円周３３の上を中
心軸３２を中心として矢印Ｐ方向に公転しながら、中心
点３１を中心として矢印Ｑ方向に１公転につき１回の割
合で自転する。

コイル体４０の加熱部導体４３は、アッパースペーサ４
１ａおよびサイドスペーサ４１ｂとが円柱部３０とフィ
レット部２７とに当接していることから、円柱部３０の
前記公転および自転にともない、円柱部３０と常に一定
の間隔を保持しながら、公知のパンタグラフ機構（図示
省略）により、クランクシャフト１００回転に応じて矢
印ＲおよびＳの方向に往復移動して円柱部３０の動きに
追従する。

クランクシャフト１０は上記のように中心軸３２のまわ
りに回転されるが、その各回転の第１図（Ｃ）および（
ｄ）にクランクシャフト１０の中心軸３２のまわりの回
転角度として表した角度θとして示す区間においては、
コイル体４０には、この区間以外の区間でコイル体４０
に加える電力よりも低い電力を加える。かくして適当な
時間加熱した後、冷却液ジャケット４２から冷却液を噴
射して被焼入れ部分の表面を急冷却する。しかる場合に
は、ピン部１１の円柱部３０に、焼入れ幅の均一な硬化
層が得られる。

コイル体４０に加える電力を上記のように低い電力に切
り換えたり、或いは低い電力から元の電力への切り換え
は、要求される硬化層の幅や深さによって、電力の大き
さの変化を段階的に行ったり、或いは連続的に行う。

なお、このように第１図（ａ）に示した長手方向が水平
に配置されたクランクシャフト１０を第１図（Ｃ）に示
すように中心軸３２のまわりに回転した場合、ピン部１
１の円柱部３０が最高となる位置は、円柱部３０の中心
３１がＭ点にきた状態即ち第１図（Ｃ）の状態であり、
前記θとして示した区間の中央点である。

また、円柱部３０の中心３１が第１図（Ｃ）のＡ点にあ
るときは、円柱部３０が前記中央点の手前の所定の位置
即ちＭ点より手前でクランクシャフト１０の回転角度に
して略θ／２の角度の位置にある。更に円柱部３０の中
心３１が第１図（Ｃ）のＢ点にきたときは、円柱部３０
が前記中央点の後の所定の位置即ちＭ点より後でクラン
クシャフト１０の回転角度にして略θ／２の角度だけ通
り過ぎた位置にあることを示す。即ち、前記中心３１が
中心軸３２を中心として行う各回転において、中心３１
がＡ点とＭ点との区間、およびＭ点とＢ点との区間を通
過する間だけ、高周波表面焼入コイル体に加える電力を
前記のように低くする。また、円柱部３０の中心３１が
第１図Ｃｂ）の０点にあることは、円柱部３０が最も低
い位置にあることを示している。第１図（ロ）の中央、
右側および左側の図は、それぞれ円柱部３０の中心３１
が第１図（Ｃ）のＡ点、Ｂ点および０点の位置にあるこ
とを示している。

θの大きさは、クランクシャツ目Ｏの鋼種と形状および
要求される硬化層の幅や深さに応じて、３０″から１８
０＠の、従ってθ／２では１５°から９０°の範囲にお
いて適切な所定の値が選定される。

次に、本発明の方法を鋼種５５０Ｃ１直径４５ｍｏ＋、
幅２５閣であるピン部に適用した場合には以下の表に示
す通り均一な焼入れ幅を得ることができた。

なお、本発明を適用する以前においては、焼入れ幅は大
多数は１３〜１９ｍｍの範囲にばらついていたが、この
範囲外になることも皆無ではなかった。

また、本発明を４気筒のエンジンのクランクシャフトに
適用した結果は、以下の表に示す通りクランクシャフト
の曲がりの絶対値とそのばらつきが少なくなった。

但し、ＴＩＲはタラクシャフトの両端をセンターで支持
し、ジャーナル部の曲がりをダイアルゲージにて測定し
た値を意味する。

主皿■四米 以上説明したように本発明によれば、セミ・ループ形状
の鞍型コイルを使用し、クランクシャフトを中心軸のま
わりに回転せしめつつピン部の表面をフラット焼入れす
る高周波表面焼入れ法において、クランクシャフトの各
回転において、クランクシャフトを中心軸を水平に置い
て回転した場合に、ピン部が最高となる位置の手前の所
定の位置とピン部が最高となる位置との区間、およびピ
ン部が最高となる位置とピン部が最高となる位置の後の
所定の位置との区間をピン部が通過する間だけ、高周波
表面焼入れコイル体に加える電力を階段的にまたは連続
的に低下させるようにしていいるので、ピン部に均一な
幅の硬化層が得られ、従ってピン部の後加工が容易に行
える利点を有する。また、クランクシャフトの曲がりの
絶対値とばらつきが少なくなる利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は本発
明の方法によって高周波表面焼入れされるクランクシャ
フトの一例の正面図を、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に
示すピン部１１の部分の拡大図を、第１図（Ｃ）および
（ｄ）は本発明の高周波表面焼入れ法を説明するための
説明図をそれぞれ示す。第２図はクランクシャフトの高
周波表面焼入れを行う場合の従来の方法を示しており、
第２図（ａ）および（ｂ）は割型コイルの斜視図であり
、第２図（ａ）は割型コイルを閉じた場合、第２図（ハ
）は割型コイルを開いた場合をそれぞれ示す。第２図（
Ｃ）はクランクシャフトのピン部を周回するように取り
付けられた割型コイルの端面とクランクシャフトの正面
図および割型コイルに通電することによって形成された
クランクシャフトのピン部の硬化層の断面を示す。 １０・・・クランクシャフト、１１．１２．１３．１４
・・・ピン部、２６・・・Ｒ部、２７・・・フィレット
部、３０・・・円柱部、３２・・・中心軸、４０・・・
コイル体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セミ・ループ式鞍型の高周波表面焼入れコイル体
   を使用し、クランクシャフトを中心軸のまわりに回転せ
   しめつつピン部の表面を、前記ピン部の円柱部の表面の
   みを硬化し、前記円柱部に続くＲ部およびクランクシャ
   フトの長手方向と直角方向のフィレット部とを未硬化と
   するフラット焼入れをする高周波表面焼入れ法において
   、前記クランクシャフトの各回転において、前記クラン
   クシャフトを前記中心軸を水平に置いて回転した場合に
   、ピン部が最高となる位置の手前の所定の位置とピン部
   が最高となる位置との区間、およびピン部が最高となる
   位置とピン部が最高となる位置の後の所定の位置との区
   間をピン部が通過する間だけ、高周波表面焼入れコイル
   体に加える電力を階段的にまたは連続的に低下させると
   ともに、前記両区間は、前記クランクシャフトの前記中
   心軸のまわりの回転角度にして１５°乃至９０°の範囲
   の中の所定の角度であることを特徴とするクランクシャ
   フトの高周波表面焼入法。