【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
【発明の目的】[Purpose of the invention]
（産業上の利用分野）
この発明は、自動車部品などにおいてとくに疲労強度に
優れていることが要求される部品（もしくは製品）ない
しは素材を製造するのに利用され、この種部材の疲労強
度をより一暦向上させると共に所要部位の寸法精度や表
面粗さを十分確保したものとするのに好適な部材の強化
方法に関するものである。
（従来の技術）
第４図は、疲労強度に優れていることが要求される部材
の一例として自動車の自動変速機用入力軸を示しており
、この入力軸５１は、ＪＩＳＳ ＣＭ４２ ＯＨ鋼より
なるものであって、外径が２２ ｍ ｍ 、中心穴５１
ａの直径が７ ｍ ｍ 、袖穴５１ｂの直径が５ｍｍ、
長さが２００ｍｍであって１両端にスプライン加工部５
１ｄ、５１ｅを有する仕様をなすものである。
この入力軸５１を製作するにあたっては、丸棒素材（Ｓ
ＣＭ４２ＯＨ鋼）に対して後の研削代を考慮した外径に
外周旋削を行ったのち端部のスプライン転造加工を行い
、ドリルによって中心穴５１ａを加工したのち径方向に
袖穴５１ｂの加工を行い、浸炭焼入れ焼もどしの熱処理
を施したのちシ、ットピーニングを行い、そのｖｋ第４
図（ｂ）に仮想線で示すように研削代ｄ（約ｌＯＯ〜１
５０ＪＬｍ）の分だけ研削加工を行うようにしていた。
この場合、研削は、入力軸５１が回転して軸受と摺動す
るため、所要の寸法精度および表面粗さを確保するため
に実施するものである。
一方、この研削に先立って行うシ、ットビーニングは、
部材の疲労強度をより一層高めるために実施するもので
ある。
（発明が解決しようとする課題）
前記したように、ショットピーニングは、部材の疲労強
度をより一層高める手法として採用されるが、浸炭焼入
れ焼もどしを施した部材に対しショットピーニング後に
研削を行う場合には次に示すような問題がある。
第５図は、ショットピーニングを行うことによって、圧
縮残留応力分布がどのように変化するかを調べた結果の
一例を示す図であり、線■は浸炭焼入れ焼もどしのまま
の場合の残留応力分布を示し、線■は浸炭焼入れ焼もど
し後にショットピーニングを行った場合の残留応力分布
を示している。
第５図より明らかなように、表面から１００μｍ以上の
深さのところでは、両者において残留応力にほとんど差
のないことがわかる。
すなわち、ショットピーニング後に研削代ｄ＝１００〜
１５０ＪＬｍ程度の研削を行って軸受との摺動部分にお
ける寸法精度および表面粗さが確保されるようにしよう
とした場合には、ショットピーニングにより高い圧縮残
留応力が発生した部分が研削によりすべて除去されてし
まうため、ショットピーニングによる疲労強度の向上作
用を十分に活用することができなくなるという問題点が
あり、このような問題点を解決することが課題となって
いた。
（発明の目的）
この発明は、上述した従来の課題にかんがみてなされた
もので、部材の強度上問題となる部位（問題となりやす
い部位も含む、）は、ショットピーニングによる疲労強
度の向上作用を十分に活用することができるようにする
と共に、所要の寸法精度や表面粗さが確保されることが
望まれる部位は研削による寸法精度や表面粗さの向上作
用を十分に活用することができるようにして、寸法精度
および表面粗さの要求と疲労強度の要求とを十分に満た
すことが可能であるようにすることを目的としている。(Industrial Application Field) This invention is used to manufacture parts (or products) or materials that are required to have particularly excellent fatigue strength, such as automobile parts, and improves the fatigue strength of these types of parts. The present invention relates to a method of reinforcing a member suitable for improving the dimensional accuracy and ensuring sufficient dimensional accuracy and surface roughness of required parts. (Prior Art) Fig. 4 shows an input shaft for an automatic transmission of an automobile as an example of a member required to have excellent fatigue strength, and this input shaft 51 is made of JISS CM42 OH steel. It has an outer diameter of 22 mm and a center hole 51.
The diameter of a is 7 mm, the diameter of armhole 51b is 5 mm,
The length is 200mm and there are splined parts 5 on both ends.
1d and 51e. When manufacturing this input shaft 51, a round bar material (S
CM42OH steel) was turned to the outer diameter in consideration of the later grinding allowance, then spline rolling was performed on the end, and after drilling a center hole 51a, a side hole 51b was formed in the radial direction. After applying heat treatment such as carburizing, quenching and tempering, the VK 4th
As shown by the virtual line in Figure (b), the grinding allowance d (approximately lOO~1
50 JLm). In this case, since the input shaft 51 rotates and slides on the bearing, the grinding is performed to ensure required dimensional accuracy and surface roughness. On the other hand, the grinding performed prior to this grinding is
This is done to further increase the fatigue strength of the member. (Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, shot peening is employed as a method to further increase the fatigue strength of a member, but when grinding a member that has been carburized, quenched, and tempered after shot peening, has the following problems. Figure 5 is a diagram showing an example of the results of investigating how the compressive residual stress distribution changes by performing shot peening. , and the line ■ indicates the residual stress distribution when shot peening is performed after carburizing, quenching, and tempering. As is clear from FIG. 5, there is almost no difference in residual stress between the two at a depth of 100 μm or more from the surface. That is, after shot peening, the grinding allowance d=100~
If grinding of approximately 150 JLm is attempted to ensure dimensional accuracy and surface roughness at the sliding part with the bearing, all areas where high compressive residual stress has been generated due to shot peening will be removed by grinding. Therefore, there is a problem in that the effect of improving fatigue strength by shot peening cannot be fully utilized, and it has been a challenge to solve this problem. (Purpose of the Invention) This invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the fatigue strength improving effect of shot peening is applied to parts where the strength of the member is problematic (including parts that are likely to be problematic). In addition, in areas where it is desired to ensure the required dimensional accuracy and surface roughness, it is possible to fully utilize the dimensional accuracy and surface roughness improvement effect of grinding. The purpose of the present invention is to make it possible to sufficiently satisfy the requirements for dimensional accuracy and surface roughness as well as the requirements for fatigue strength.
【発明の構成】[Structure of the invention]
（課題を解決するための手段）
この発明に係わる部材の強化方法は、素材に対して浸炭
焼入れ焼もどしなどの表面硬化処理を施したのち、ショ
ットピーニングを行い、その後研削加工を加えて部材を
得るに際し、前記部材の強度上問題となる部位（および
必要に応じて、前記強度上問題となる部位の近傍部位を
含むことも当然ありうる。また１強度上問題となりそう
な部分をも当然含む、）に、ショー２トピーニング後の
研削代が５０μｍ以下となる生加工をあらかじめ施し１
次いで浸炭焼入れ焼もどしなどの表面硬化処理を施した
のちシ、ｌ−／トビーニングを行い、その後研削加工を
加えて前記強度上問題となる部位（ないしは強度上問題
となりやすい部位、および必要に応じてそれらの近傍部
位）の研削代を少なくしてショットピーニングによる疲
労強度の向上作用を十分に得ることができるようにした
構成としたことを特徴としており、このような部材の強
化方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手
段としている。
第１図はこの発明に係わる部材の強化方法の実施態様を
示すものであって、ＳＣＭ４２ＯＨ鋼や５Ｃｒ４２０Ｈ
鋼などよりなる丸棒素材１１に対して後の研削加工代を
考慮した外径で外周旋削を行ったのち、第１図（ａ）に
仮想線で示す袖穴１１ｂの部分（袖穴１１ｂを形成する
ことによって強度上問題となる部位（ないしはなりやす
い部位））に、この袖穴１１ｂの直径の例えば約３倍の
軸方向長さにわたって、ショットピーニング後の研削代
が５０μｍ以下となるような生加工をあらかじめ施すこ
とによって、第１図（ｂ）に示すような若干細径にした
生加工部分１１ｃを形成し、さらにドリルによって同じ
く第１図（ａ）に仮想線で示した中心穴１１ａの形状に
沿って加工することにより第１図（ｂ）に示すような中
心穴１１ａを形成すると共に、前記生加工部分１１ｃの
中心に径方向の袖穴１１ｂをあける。
次いで、第１図（ｂ）に示す中空素材１１に対して浸炭
焼入れ焼もどしなどの表面硬化処理を施したのち、ショ
ットピーニングを行い、その後第１図（Ｃ）に仮想線で
示す研削代で研削加工を加えて第１図（Ｃ）に示すよう
な中心穴１１ａと袖穴１１ｂを有する部材１２を得る。
（発明の作用）
この発明に係わる部材の強化方法は、上述した構成を有
するものであるから、部材１２の強度上問題となる部位
（第１図（ｃ）の袖穴１１ｂの部位およびこの袖穴１１
ｂの近傍の部位）は研削加工の際の研削代が５０ｐｍ以
下となっていることから、第５図の線■でも示したよう
に、シ、ットビーニングによる圧縮残留応力の増大が確
保されて疲労強度の向上作用が十分に得られるようにな
ると共に、上記以外の部位は研削代がｌＯＯ〜１５０μ
ｍ程度となっているため、研削による寸法精度および表
面粗さが十分に確保されたものとなる。
（実施例）
ＳＣｒ４２０Ｈ鋼よりなる丸棒素材に対して、外周旋削
を行って後の研削加工の際の研削代を見越した所定形状
に加工したのち、袖穴の部分を中心にしてこの袖穴の直
径の約３倍の軸方向長さにわたって外径を着干小さくす
る生加工を旋削によす行い、ショットピーニング後の研
削代が５０ＪＬｍ以下となるようにした若干細径の生加
工部分（第１図（ｂ）の生加工部分１１Ｃ参照）を形成
し、両端にスプライン転造加工を行うと共にドリルによ
って中心穴の穴あけ加工を行い、さらに前記生加工部分
の中心に径方向の袖穴をあけたのち、浸炭焼入れ焼もど
しを施した。
このときの浸炭焼入れ焼もどしは、９３０℃×３ｈｒ
→８６０℃×２０分→油冷（１００℃）の焼入れ、およ
び１７０℃Ｘ１ｈｒの焼もどしにより行った。
次いで、袖穴の周辺部分に、アークハイト＝０ 、４−
０ 、７ｍｍＡ 、カバレージ：１００％以上、使用シ
ョット：ＳＡＥ＃２８０ （硬さ：ＨＲＣ５２〜５４）
の条件でショー、トピーニングを施したのち研削を行っ
た。このときの研削代は、上記生加工部分以外の部分で
約１１００ｐであり、上記生加工部分で５０ｐｍ以下で
あり、これによって、＃！２図に示すような部材（自動
変速機用入力軸を模擬した試験用部材）１を得た。
この部材１は、外径が２２ｍｍ、中心穴１ａの直径が７
ｍｍ、袖穴１ｂ（７）直径が２．５ｍｍ、袖穴１ｂの開
口部分のテーパ角度が４５’ 、長さが２００ｍｍのも
のであり、両端にスプライン加工部１ｄ、ｌｅを有する
ものである。
また、比較のため、袖穴１ｂの部分にあらかじめ生加工
を行わないほかは上記実施例と全く同じ工程とし、研削
加工の際には袖穴１ｂの部分およびそれ以外の部分の研
削代がともに約１１００１Ｌとなる研削加工を行って第
２図に示した形状の部材１を得た。
このようにして得た各部材１の袖穴１ｂの近傍における
表面の残留応カイ１を調べたところ、第１表に示すとお
りであった。
第１表
第１表に示すように、本発明実施例では、袖穴１ｂの近
傍における研削代が５０μｍ以下となるようにしている
ため、圧縮残留応力値が高いものとなっていたのに対し
て、比較例の場合には研削代が約１１００ｕＬとなって
ショットピーニングによる残留応力増大部分が除去され
てしまっているため、圧縮残留応力値は低いものとなっ
てぃた。
さらに、両部材１のねじり疲労強度を調べたところ、第
３図に示す結果であった。
第３図に示すように１本発明実施例では、比較例に比べ
てねじり疲労強度がより高いものとなっており、シ、ッ
トピーニングによる疲労強度の向上作用が十分に活かさ
れていることが認められた。(Means for Solving the Problems) The method of strengthening a member according to the present invention is to perform surface hardening treatment such as carburizing, quenching, and tempering on the material, then shot peening, and then grinding to strengthen the member. When obtaining the material, it may naturally include parts of the member that pose problems in terms of strength (and, if necessary, parts in the vicinity of the parts that pose problems in terms of strength. It also naturally includes parts that are likely to pose problems in terms of strength). , ) is pre-processed so that the grinding allowance after show 2 peening is 50 μm or less.
Next, surface hardening treatment such as carburizing, quenching, and tempering is performed, followed by grinding, and then grinding is performed to remove the areas that are problematic in terms of strength (or areas that are likely to be problematic in terms of strength, and as necessary). It is characterized by a structure in which it is possible to sufficiently obtain the effect of improving fatigue strength by shot peening by reducing the grinding allowance of the parts (nearby parts). This is a means to solve the problems that have arisen in the past. FIG. 1 shows an embodiment of the method of reinforcing members according to the present invention.
After turning the outer diameter of the round bar material 11 made of steel or the like in consideration of the later grinding allowance, the part of the armhole 11b shown by the imaginary line in FIG. 1(a) (the armhole 11b is For example, over an axial length of about three times the diameter of the sleeve hole 11b, the grinding allowance after shot peening will be 50 μm or less in the area where the formation of the armhole 11b causes a problem in terms of strength (or the area where it is likely to occur). By performing green processing in advance, a green-processed portion 11c with a slightly smaller diameter as shown in FIG. 1(b) is formed, and then a center hole 11a, which is also shown by a phantom line in FIG. 1(a), is formed using a drill. By machining along the shape, a center hole 11a as shown in FIG. 1(b) is formed, and a radial armhole 11b is made in the center of the green-machined portion 11c. Next, the hollow material 11 shown in FIG. 1(b) is subjected to surface hardening treatment such as carburizing, quenching, and tempering, and then shot peening is performed, and then the hollow material 11 shown in FIG. By applying a grinding process, a member 12 having a center hole 11a and a side hole 11b as shown in FIG. 1(C) is obtained. (Function of the Invention) Since the method for reinforcing a member according to the present invention has the above-described structure, it is possible to strengthen the parts of the member 12 that are problematic in terms of strength (the part of the sleeve hole 11b in FIG. 1(c) and the part of this sleeve). hole 11
Since the grinding allowance during grinding is less than 50 pm in the area near b), as shown by the line ■ in Figure 5, an increase in compressive residual stress due to seat beaning is ensured and fatigue is reduced. A sufficient strength improvement effect can be obtained, and the grinding allowance for parts other than the above is 100~150μ
Since the diameter is approximately m, dimensional accuracy and surface roughness due to grinding are sufficiently ensured. (Example) A round bar material made of SCr420H steel is turned into a predetermined shape that takes into account the grinding allowance for later grinding. The raw-machined part with a slightly smaller diameter was made by turning to reduce the outer diameter considerably over an axial length approximately three times the diameter of the raw-machined part ( 1(b)), spline rolling is performed on both ends, a center hole is drilled with a drill, and a radial armhole is formed in the center of the green part. After opening, it was carburized, quenched, and tempered. At this time, carburizing, quenching and tempering was carried out at 930°C x 3 hours.
→ Quenching at 860°C for 20 minutes → Oil cooling (100°C) and tempering at 170°C for 1 hour. Next, around the armhole, arc height = 0, 4-
0, 7mmA, Coverage: 100% or more, Shot used: SAE #280 (Hardness: HRC52-54)
After showing and topeening under the following conditions, grinding was performed. The grinding allowance at this time is approximately 1,100 pm in the parts other than the above-mentioned raw-processed part, and is less than 50 pm in the above-mentioned raw-processed part, so that #! A member 1 (test member simulating an input shaft for an automatic transmission) as shown in FIG. 2 was obtained. This member 1 has an outer diameter of 22 mm and a diameter of the center hole 1a of 7 mm.
mm, the armhole 1b (7) diameter is 2.5 mm, the opening of the armhole 1b has a taper angle of 45', and the length is 200 mm, and has splined parts 1d and le at both ends. In addition, for comparison, the process was exactly the same as the above example except that the raw machining was not performed in advance on the armhole 1b part, and during the grinding process, the grinding allowance for both the armhole 1b part and the other parts was the same. A member 1 having the shape shown in FIG. 2 was obtained by grinding to about 11001L. When the residual stress 1 on the surface of each member 1 thus obtained near the armhole 1b was examined, the results were as shown in Table 1. As shown in Table 1, in the embodiment of the present invention, the grinding allowance in the vicinity of the armhole 1b was set to be 50 μm or less, so the compressive residual stress value was high. In the case of the comparative example, the grinding allowance was approximately 1100 μL and the portion of increased residual stress due to shot peening was removed, so the compressive residual stress value was low. Furthermore, when the torsional fatigue strength of both members 1 was examined, the results were shown in FIG. 3. As shown in Figure 3, the torsional fatigue strength of Example 1 of the present invention is higher than that of the comparative example, and it is recognized that the fatigue strength improving effect of seat peening is fully utilized. It was done.
【発明の効果】【Effect of the invention】
この発明に係わる部材の強化方法では、部材の強度上問
題となる部位（ないしはなるかも知れない部位を含む、
）に、ショットピーニング後の研削代が５０Ｂｍ以下と
なる生加工をあらかじめ施したのち、表面硬化処理を施
し、次いで、ショットピーニングを行い、その後研削加
工を加えて部材を得るようにしているので、得られた部
材の強度上問題となる部位はショットピーニングによる
圧縮残留応力の増大が確保されて疲労強度の向上作用を
十分に得ることができるようになると共に、上記以外の
部位は研削による寸法精度および表面粗さが十分良好に
確保されたものになり、研削による寸法精度および表面
粗さを十分に確保しつつ疲労強度の向上を実現すること
ができるようになるという著しく優れた効果がもたらさ
れる。In the method of reinforcing a member according to the present invention, the strength of the member is strengthened by
) is pre-processed so that the grinding allowance after shot peening is 50 Bm or less, then surface hardening treatment is performed, then shot peening is performed, and then grinding is added to obtain the component. Shot peening ensures an increase in compressive residual stress in areas where strength is a problem in the resulting member, making it possible to sufficiently improve fatigue strength, and dimensional accuracy is improved in areas other than the above by grinding. and the surface roughness is ensured sufficiently well, resulting in the remarkable effect of being able to improve fatigue strength while ensuring sufficient dimensional accuracy and surface roughness through grinding. .
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明に係わる部材の強化方
法の実施態様を工程順に示す各々断面説明図、第２図（
ａ）（ｂ）はこの発明の実施例において製作した試験用
部材の全体形状および油穴部分の形状を示す各々説明図
、第３図はねじり疲労試験結果を例示するグラフ、第４
図（ａ）（ｂ）は自動変速機用入力軸の全体形状および
油穴部分の形状を示す各々断面説明図、第５図は浸炭焼
入れ部材およびさらにショットピーニングを行った部材
の残留応力分布を例示するグラフである。
特許出願人 日産自動車株式会社FIGS. 1(a) to (C) are cross-sectional explanatory views showing the embodiment of the member strengthening method according to the present invention in the order of steps, and FIG.
a) and (b) are explanatory diagrams showing the overall shape and the shape of the oil hole portion of the test member produced in the example of the present invention, FIG. 3 is a graph illustrating the torsional fatigue test results, and FIG.
Figures (a) and (b) are cross-sectional explanatory diagrams showing the overall shape and the shape of the oil hole of an input shaft for an automatic transmission, and Figure 5 shows the residual stress distribution of a carburized and quenched member and a member that has been shot peened. This is an illustrative graph. Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd.