JPH01307507A - ダクタイル鋳鉄クランク軸 - Google Patents
ダクタイル鋳鉄クランク軸Info
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- JPH01307507A JPH01307507A JP13913988A JP13913988A JPH01307507A JP H01307507 A JPH01307507 A JP H01307507A JP 13913988 A JP13913988 A JP 13913988A JP 13913988 A JP13913988 A JP 13913988A JP H01307507 A JPH01307507 A JP H01307507A
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- Japan
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- crankshaft
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- machined
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- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 24
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Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はダクタイル鋳鉄クランク軸に関する。
例えば自動車エンジンのクランク軸には、最近、軽量化
及びコスト低減のために、鋳鉄製のものが採用されてい
る。
及びコスト低減のために、鋳鉄製のものが採用されてい
る。
この種のクランク軸では、第６図側面図及び正面図に示
すように、クランクピン部Ｃｐに−様な円形断面の通し
孔０１を軸方向に鋳抜くと＼もに、ジャーナル部Ｊｏの
ウェブＷｅ側にそれぞれ凹穴０２，０２を鋳抜くことに
より、その軽量化を図ることができるのであるが、従来
の鍛造クランク軸に比べると、材質の差に基づいて、ウ
ェブ部・ジャーナル部間のジャーナル側フィレット部Ｒ
ｊｐ ウェブ部・クランクピン部間のピン側フィレッ
ト部Ｒｐにおける集中応力のため、疲労強度が若干低下
する。
すように、クランクピン部Ｃｐに−様な円形断面の通し
孔０１を軸方向に鋳抜くと＼もに、ジャーナル部Ｊｏの
ウェブＷｅ側にそれぞれ凹穴０２，０２を鋳抜くことに
より、その軽量化を図ることができるのであるが、従来
の鍛造クランク軸に比べると、材質の差に基づいて、ウ
ェブ部・ジャーナル部間のジャーナル側フィレット部Ｒ
ｊｐ ウェブ部・クランクピン部間のピン側フィレッ
ト部Ｒｐにおける集中応力のため、疲労強度が若干低下
する。
こ＼で、フィレット部の半径Ｒを大きくすることによる
集中応力の低減も一応考えられるのであるが、Ｒを大き
くするためには、クランクピン部、ジャーナル部の長さ
を長くすることが必要となり、これはエンジンの小型軽
量化の点で不具合である。
集中応力の低減も一応考えられるのであるが、Ｒを大き
くするためには、クランクピン部、ジャーナル部の長さ
を長くすることが必要となり、これはエンジンの小型軽
量化の点で不具合である。
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、従
来の鋳鉄クランク軸に比べて、さらに軽量化を図ると＼
もに、疲労強度の増加を図る経済的なダクタイル鋳鉄ク
ランク軸を提供することを目的とする。
来の鋳鉄クランク軸に比べて、さらに軽量化を図ると＼
もに、疲労強度の増加を図る経済的なダクタイル鋳鉄ク
ランク軸を提供することを目的とする。
そのために本発明は、ダクタイル鋳鉄クランク軸のクラ
ンクピン部外周面及びジャーナル部外周面を高周波焼入
れし、該高周波焼入れ端縁をフィレット部近傍のウェブ
部側面まで形成すると共に上記高周波焼入れ端縁近傍の
ウェブ部側面を機械加工して、該機械加工面に上記高周
波焼入れ端縁の焼入れ境界が存在するようにしたことを
特徴とする。
ンクピン部外周面及びジャーナル部外周面を高周波焼入
れし、該高周波焼入れ端縁をフィレット部近傍のウェブ
部側面まで形成すると共に上記高周波焼入れ端縁近傍の
ウェブ部側面を機械加工して、該機械加工面に上記高周
波焼入れ端縁の焼入れ境界が存在するようにしたことを
特徴とする。
このような構成により、焼入れ部は焼準したのち高周波
焼入れを施すことにより、ダクタイル鋳鉄の表面硬化が
行われ、焼入れ部は焼入れ後、研磨による表面仕上によ
り、その疲労強度が向上し、フィレット部は残留応力が
完全にゼロになる範囲を巾Δ、Δ′にわたってそれぞれ
機械加工することにより、その疲労強度を高め、長寿命
かつ軽量のダクタイル鋳鉄クランク軸を得ることができ
る。
焼入れを施すことにより、ダクタイル鋳鉄の表面硬化が
行われ、焼入れ部は焼入れ後、研磨による表面仕上によ
り、その疲労強度が向上し、フィレット部は残留応力が
完全にゼロになる範囲を巾Δ、Δ′にわたってそれぞれ
機械加工することにより、その疲労強度を高め、長寿命
かつ軽量のダクタイル鋳鉄クランク軸を得ることができ
る。
本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その部分側面図、第２図は第１図の■部の部分拡大図、
第３図は第２図のフィレット部における残留応力分布図
で説明の便宜上、鋳肌、加工面、焼入れ面を横軸上に展
開して示している。第４図はフィレット部の焼入れ深さ
と疲れ強度との関係を示す線図、第５図はダクタイル鋳
鉄のフェライト率に対する疲れ強度の大きさを示す線図
である。
その部分側面図、第２図は第１図の■部の部分拡大図、
第３図は第２図のフィレット部における残留応力分布図
で説明の便宜上、鋳肌、加工面、焼入れ面を横軸上に展
開して示している。第４図はフィレット部の焼入れ深さ
と疲れ強度との関係を示す線図、第５図はダクタイル鋳
鉄のフェライト率に対する疲れ強度の大きさを示す線図
である。
まず、第１図において、第６図と同一の符番はそれぞれ
同図と同一の部材を示し、１はダクタイル鋳鉄クランク
軸で、ハツチングを施した部分２は高周波焼入れ部をそ
れぞれ示す、、３は油孔用橋絡部である。
同図と同一の部材を示し、１はダクタイル鋳鉄クランク
軸で、ハツチングを施した部分２は高周波焼入れ部をそ
れぞれ示す、、３は油孔用橋絡部である。
同図において、ｄｉ、ｄ２はそれぞれクランクピン部の
両端の焼入れ部の境界外径９機械加工部の境界外径を示
し、ｄ３．ｄ４はそれぞれジャーナル部の両端の焼入れ
部の境界外径２機械加工部の境界外径を示す。
両端の焼入れ部の境界外径９機械加工部の境界外径を示
し、ｄ３．ｄ４はそれぞれジャーナル部の両端の焼入れ
部の境界外径２機械加工部の境界外径を示す。
こ＼でウェブ側面部の機械加工面と鋳肌面との境界の外
径ｄ２． ｄ４をそれぞれ下記式のように高周波焼入れ
境界外径ｄｉ、 ｄ３より大とする。
径ｄ２． ｄ４をそれぞれ下記式のように高周波焼入れ
境界外径ｄｉ、 ｄ３より大とする。
ｄ２＞ｄｉ
ｄ４＞ｄ３
本発明のクランク軸の表面処理を行うには、下記の手順
による。
による。
（１） 鋳肌素材のま＼所定温度で加熱し、その後空
冷した後、焼準する。
冷した後、焼準する。
（２） 加工面を旋盤加工し、その際、ジャーナル部
について述べれば、その円筒部の両端は第２図に示すよ
うに、半径Ｒの円弧状切刃及び半径「の円弧状切刃より
なるバイトを使用して一度に旋削する。なお、フィレッ
ト部及びジャーナル部は研摩代を残しておくと＼もに第
１図の△、Δ′の部分も旋削する。
について述べれば、その円筒部の両端は第２図に示すよ
うに、半径Ｒの円弧状切刃及び半径「の円弧状切刃より
なるバイトを使用して一度に旋削する。なお、フィレッ
ト部及びジャーナル部は研摩代を残しておくと＼もに第
１図の△、Δ′の部分も旋削する。
（３） ダクタイル鋳鉄クランク軸の第１図及び第２
図のハンチング部２に高周波焼入れを旋す。
図のハンチング部２に高周波焼入れを旋す。
（４）第２図に示すように、焼入れ面を研摩する。
このような熱処理工程において、ダクタイル鋳鉄の結晶
組織は高周波焼入れによってマルテンサイト組織となっ
て膨張し、非焼入れ部分の組織との関係により相対的に
圧縮応力を生じ、これにより、焼入れ部分の疲労強度が
高まる。
組織は高周波焼入れによってマルテンサイト組織となっ
て膨張し、非焼入れ部分の組織との関係により相対的に
圧縮応力を生じ、これにより、焼入れ部分の疲労強度が
高まる。
従来、鋳鉄はグラファイト粒を囲繞するフェライトの作
用により、焼入れ効果は生じないとみられていたのであ
るが、本発明者等の研究によれば、フェライト組織の少
ないＦＣＤ 。
用により、焼入れ効果は生じないとみられていたのであ
るが、本発明者等の研究によれば、フェライト組織の少
ないＦＣＤ 。
８０、硬度）（Ｂ＝２５０以上のものは規準しなくても
よい場合があるが、比較的フェライト組織の多いものに
ついては規準することにより、パーライト組織が緻密化
し、フェライト組織が大きく減少乃至消滅するので、高
周波焼入れにより表面硬化ができることが判明した。
よい場合があるが、比較的フェライト組織の多いものに
ついては規準することにより、パーライト組織が緻密化
し、フェライト組織が大きく減少乃至消滅するので、高
周波焼入れにより表面硬化ができることが判明した。
そのためには、焼入れに先立って、フェライト率≦７％
になるような材料を選出することが実用上重要であり、
規準はそのために行うものである。
になるような材料を選出することが実用上重要であり、
規準はそのために行うものである。
こ＼で、機械加工すべき巾は
△、Δ′〉３ｗｎ
とし、焼入れ深さは０．５瓢〜４． Ｏｍｍで、硬度は
Ｈｖ ＝ ４９０〜８００とする。
Ｈｖ ＝ ４９０〜８００とする。
これは、焼入れによる残留応力の分布は、第３図に示す
ように分布し、ジャーナル部の焼入れ深さは点ａ（焼き
境）でゼロになるが、残留圧縮応力δは点すでゼロにな
ったのち、−旦、圧縮応力から引張応力に変わったのち
、再びゼロになるように分布する。従って鋳肌の状態で
は一般の機械加工面に比べ疲れ強度が３０〜５０％低下
するため、△、−Δ′部を機械加工して、Δ、Δ′の領
域に引張り残留応力分布の範囲を収めるようにしたので
ある。
ように分布し、ジャーナル部の焼入れ深さは点ａ（焼き
境）でゼロになるが、残留圧縮応力δは点すでゼロにな
ったのち、−旦、圧縮応力から引張応力に変わったのち
、再びゼロになるように分布する。従って鋳肌の状態で
は一般の機械加工面に比べ疲れ強度が３０〜５０％低下
するため、△、−Δ′部を機械加工して、Δ、Δ′の領
域に引張り残留応力分布の範囲を収めるようにしたので
ある。
こβで、焼入れ深さと疲労強度との関係は、第４図に示
す関係にある。
す関係にある。
要するに本発明によれば、ダクタイル鋳鉄クランク軸の
クランクピン部外周面及びジャーナル部外周面を高周波
焼入れし、該高周波焼入れ端縁をフィレット部近傍のウ
ェブ部側面まで形成すると共に上記高周波焼入れ端縁近
傍のウェブ部側面を機械加工して、該機械加工面に上記
高周波焼入れ端縁の焼入れ境界が存在するようにしたこ
とにより、従°来の鋳鉄クランク軸に比べて、さらに軽
量化を図ると＼もに、疲労強度の増加を図る経済的なダ
クタイル鋳鉄クランク軸を得るから−、本発明は産業上
極めて有益なものである。
クランクピン部外周面及びジャーナル部外周面を高周波
焼入れし、該高周波焼入れ端縁をフィレット部近傍のウ
ェブ部側面まで形成すると共に上記高周波焼入れ端縁近
傍のウェブ部側面を機械加工して、該機械加工面に上記
高周波焼入れ端縁の焼入れ境界が存在するようにしたこ
とにより、従°来の鋳鉄クランク軸に比べて、さらに軽
量化を図ると＼もに、疲労強度の増加を図る経済的なダ
クタイル鋳鉄クランク軸を得るから−、本発明は産業上
極めて有益なものである。
第１図は本発明の一実施例を示すクランク軸の部分側面
図、第２図は第１図の■部の部分拡大図、第３図は第２
図のフィレット部における残留応力分布図で説明の便宜
上、鋳肌。 加工面、焼入れ面を横軸上に展開して示している。第４
図はフィレット部の焼入れ深さと疲れ強度との関係を示
す線図、第５図はダクタイル鋳鉄のフェライト率に対す
る疲れ強度の大きさを示す線図である。 第６図は公知の鋳鉄クランク軸を示す部分側面図である
。 １・・ダクタイル鋳鉄クランク軸、２・・焼入れ部、３
・・油孔用橋絡部 ｄｌ・・ピン側フィレット部の高周波焼入れ境界（焼き
境） ｄ２・・ピン側フィレット部の機械加工面と鋳肌面との
境界外径 ｄ３・・ジャーナル側フィレット部の高周波焼入れ境界
外径（焼き境） ｄ４・・ジャーナル側フィレット部の機械加工面と鋳肌
面との境界外径 Δ、Δ′・・機械加工面 代理人 弁理士 塚 本 正 文 第１図 第４図 第５図 第６図 Ｃρ
図、第２図は第１図の■部の部分拡大図、第３図は第２
図のフィレット部における残留応力分布図で説明の便宜
上、鋳肌。 加工面、焼入れ面を横軸上に展開して示している。第４
図はフィレット部の焼入れ深さと疲れ強度との関係を示
す線図、第５図はダクタイル鋳鉄のフェライト率に対す
る疲れ強度の大きさを示す線図である。 第６図は公知の鋳鉄クランク軸を示す部分側面図である
。 １・・ダクタイル鋳鉄クランク軸、２・・焼入れ部、３
・・油孔用橋絡部 ｄｌ・・ピン側フィレット部の高周波焼入れ境界（焼き
境） ｄ２・・ピン側フィレット部の機械加工面と鋳肌面との
境界外径 ｄ３・・ジャーナル側フィレット部の高周波焼入れ境界
外径（焼き境） ｄ４・・ジャーナル側フィレット部の機械加工面と鋳肌
面との境界外径 Δ、Δ′・・機械加工面 代理人 弁理士 塚 本 正 文 第１図 第４図 第５図 第６図 Ｃρ
Claims (1)
- ダクタイル鋳鉄クランク軸のクランクピン部外周面及び
ジャーナル部外周面を高周波焼入れし該高周波焼入れ端
縁をフィレット部近傍のウェブ部側面まで形成すると共
に、上記高周波焼入れ端縁近傍のウェブ部側面を機械加
工して、該機械加工面に上記高周波焼入れ端縁の焼入れ
境界が存在するようにしたことを特徴とするダクタイル
鋳鉄クランク軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139139A JP2565374B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | ダクタイル鋳鉄クランク軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139139A JP2565374B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | ダクタイル鋳鉄クランク軸 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307507A true JPH01307507A (ja) | 1989-12-12 |
| JP2565374B2 JP2565374B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=15238455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63139139A Expired - Lifetime JP2565374B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | ダクタイル鋳鉄クランク軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565374B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03130911U (ja) * | 1990-04-17 | 1991-12-27 | ||
| JPH03130422U (ja) * | 1990-04-11 | 1991-12-27 | ||
| JP2006207739A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Toyota Motor Corp | 高強度クランクシャフト |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160084295A1 (en) * | 2014-09-22 | 2016-03-24 | GM Global Technology Operations LLC | Method of manufacturing a crankshaft from a high shrink metal alloy |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633261A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-03 | Hino Motors Ltd | Machining of crank shaft |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP63139139A patent/JP2565374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633261A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-03 | Hino Motors Ltd | Machining of crank shaft |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03130422U (ja) * | 1990-04-11 | 1991-12-27 | ||
| JPH03130911U (ja) * | 1990-04-17 | 1991-12-27 | ||
| JP2006207739A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Toyota Motor Corp | 高強度クランクシャフト |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2565374B2 (ja) | 1996-12-18 |
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