JPH0914252A - クランクシャフトとその硬化処理方法 - Google Patents
クランクシャフトとその硬化処理方法Info
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- JPH0914252A JPH0914252A JP15916395A JP15916395A JPH0914252A JP H0914252 A JPH0914252 A JP H0914252A JP 15916395 A JP15916395 A JP 15916395A JP 15916395 A JP15916395 A JP 15916395A JP H0914252 A JPH0914252 A JP H0914252A
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- Japan
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- crankshaft
- lubricating oil
- opening
- laser
- hardening
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 潤滑油通路が成されたクランクシャフトの径
を大きくすることなく、同シャフトの剛性、特に、ねじ
り疲労強度を高める硬化処理方法と、ねじり疲労強度の
高いクランクシャフトを提供する。 【構成】 このクランクシャフト１は、潤滑油通路５の
開口部７ａを含む表面４ａに、高周波焼入れを行なって
高周波焼入れ層８を形成し、開口部７ａ近傍の高周波焼
入れ層８の下部にレーザ焼入れまたはショットピーニン
グを行ない、高周波焼入れ層８の下にレーザー焼入れ層
１０を形成している。レーザー焼入れ層１０は、クラン
クシャフト１の回転時に、開口部７ａ近傍の引張応力が
かかる部位に照射されていて、同引張応力のかかる部位
に圧縮残留応力を与えている。
を大きくすることなく、同シャフトの剛性、特に、ねじ
り疲労強度を高める硬化処理方法と、ねじり疲労強度の
高いクランクシャフトを提供する。 【構成】 このクランクシャフト１は、潤滑油通路５の
開口部７ａを含む表面４ａに、高周波焼入れを行なって
高周波焼入れ層８を形成し、開口部７ａ近傍の高周波焼
入れ層８の下部にレーザ焼入れまたはショットピーニン
グを行ない、高周波焼入れ層８の下にレーザー焼入れ層
１０を形成している。レーザー焼入れ層１０は、クラン
クシャフト１の回転時に、開口部７ａ近傍の引張応力が
かかる部位に照射されていて、同引張応力のかかる部位
に圧縮残留応力を与えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、潤滑油通路が形成され
たクランクシャフトとその潤滑油通路とつながる開口部
の硬化処理方法に関するものである。
たクランクシャフトとその潤滑油通路とつながる開口部
の硬化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、エンジン内のピストンに
は、コネクチングロッドを介してクランクシャフトが接
続していて、ピストンの上下運動を回転運動に変換して
いる。このようなクランクシャフトには、強度アップの
ために、その表面に高周波焼入れ処理が施されている。
また、クランクシャフトのジャーナル部とピン部の間に
は、潤滑油通路が形成されていて、メーンベアリングの
潤滑オイルの一部をピン部に送りコネクチングロッドに
設けたベアリングを潤滑するようになっている。この潤
滑油通路は、ジャーナル部においてクランクシャフトの
回転中心に向かって略直行して設けられ、ピン部におい
て同シャフトの回転中心に対して傾斜して設けられてお
り、ジャーナル部とピン部との表面にそれぞれ開口して
いる。このように、潤滑油通路が設けられたクランクシ
ャフトでは、潤滑油通路が形成されているため、特に、
ピン部でのねじり疲労強度が低下してしまう問題があ
る。そこで、ピン部でのねじり疲労強度を上げるため
に、潤滑油通路の開口周辺にレーザー焼入れ処理を施し
ている。
は、コネクチングロッドを介してクランクシャフトが接
続していて、ピストンの上下運動を回転運動に変換して
いる。このようなクランクシャフトには、強度アップの
ために、その表面に高周波焼入れ処理が施されている。
また、クランクシャフトのジャーナル部とピン部の間に
は、潤滑油通路が形成されていて、メーンベアリングの
潤滑オイルの一部をピン部に送りコネクチングロッドに
設けたベアリングを潤滑するようになっている。この潤
滑油通路は、ジャーナル部においてクランクシャフトの
回転中心に向かって略直行して設けられ、ピン部におい
て同シャフトの回転中心に対して傾斜して設けられてお
り、ジャーナル部とピン部との表面にそれぞれ開口して
いる。このように、潤滑油通路が設けられたクランクシ
ャフトでは、潤滑油通路が形成されているため、特に、
ピン部でのねじり疲労強度が低下してしまう問題があ
る。そこで、ピン部でのねじり疲労強度を上げるため
に、潤滑油通路の開口周辺にレーザー焼入れ処理を施し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の潤滑
油通路の開口部へのレーザー焼入れ処理は、クランクシ
ャフトのピン部に形成された開口部近傍全体にレーザー
光を照射しているため、開口部近傍のクランクシャフト
表面の高周波焼入れ層が軟化して、ねじり疲労強度が低
下してしまうという問題点がある。また、ピン部の潤滑
油通路は斜めに穿孔されているので、潤滑油通路の奥ま
でレーザー焼入れ処理をすることは難しく、コスト的に
も高くなってしまうという問題も抱えている。本発明
は、潤滑油通路が形成されたクランクシャフトの径を大
きくすることなく、同シャフトの強度、特に、ねじり疲
労強度を高める硬化処理方法と、ねじり強度の高いクラ
ンクシャフトを提供することにある。
油通路の開口部へのレーザー焼入れ処理は、クランクシ
ャフトのピン部に形成された開口部近傍全体にレーザー
光を照射しているため、開口部近傍のクランクシャフト
表面の高周波焼入れ層が軟化して、ねじり疲労強度が低
下してしまうという問題点がある。また、ピン部の潤滑
油通路は斜めに穿孔されているので、潤滑油通路の奥ま
でレーザー焼入れ処理をすることは難しく、コスト的に
も高くなってしまうという問題も抱えている。本発明
は、潤滑油通路が形成されたクランクシャフトの径を大
きくすることなく、同シャフトの強度、特に、ねじり疲
労強度を高める硬化処理方法と、ねじり強度の高いクラ
ンクシャフトを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、レ
ーザー焼入れ処理やショットピーニング処理等の表面に
圧縮残留応力を与える表面処理を、表面に高周波焼入れ
が施され潤滑油通路の開口部が表面に形成されたクラン
クシャフトにおける高周波焼入れ層を避けて、開口部内
の引張応力のかかる部位に行なった。
ーザー焼入れ処理やショットピーニング処理等の表面に
圧縮残留応力を与える表面処理を、表面に高周波焼入れ
が施され潤滑油通路の開口部が表面に形成されたクラン
クシャフトにおける高周波焼入れ層を避けて、開口部内
の引張応力のかかる部位に行なった。
【０００５】
【作用】本発明によると、表面に高周波焼入れが施され
潤滑油通路の開口部が表面に形成されたクランクシャフ
トにおける、潤滑油通路の開口部内の引張応力のかかる
部位に、高周波焼入れ層を避けてレーザー焼入れやショ
ットピーニング等の表面処理を行なうので、これら処理
により、開口部内の引張応力のかかる部位に圧縮残留応
力が与えられる。また、本発明では、開口部に形成され
た高周波焼入れ層の下にレーザー焼入れ部分またはショ
ットピーニング部分が形成された潤滑油通路を有するの
で、潤滑油通路の開口部近傍の疲労強度が上がる。
潤滑油通路の開口部が表面に形成されたクランクシャフ
トにおける、潤滑油通路の開口部内の引張応力のかかる
部位に、高周波焼入れ層を避けてレーザー焼入れやショ
ットピーニング等の表面処理を行なうので、これら処理
により、開口部内の引張応力のかかる部位に圧縮残留応
力が与えられる。また、本発明では、開口部に形成され
た高周波焼入れ層の下にレーザー焼入れ部分またはショ
ットピーニング部分が形成された潤滑油通路を有するの
で、潤滑油通路の開口部近傍の疲労強度が上がる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図３に符号１で示すクランクシャフトは、高炭素鋼
等の焼入れ性の優れた材質を用い、バランスウエイト２
を一体成形された鍛造品である。クランクシャフト１に
は、図示しないベアリングに支持されるジャーナル部３
と図示しないコネクチングロッドが装着されるピン部４
とがそれぞれ複数形成されている。ジャーナル部３とピ
ン部４には、図４に示すように、潤滑油通路５を構成す
る第１穿孔部６と第２穿孔部７がそれぞれ形成されてお
り、潤滑油をジャーナル部３とピン部４とに供給可能と
なっている。第１穿孔部６の開口部６ａと第２穿孔部７
の開口部７ａは、それぞれジャーナル部３とピン部４の
表面３ａ，４ａに配置されている。クランクシャフト１
は、メインの出力発生時に、矢印Ａで示す方向に回転す
るようになっている。ここでのメインの出力発生時と
は、車両前進時のことを指す。
る。図３に符号１で示すクランクシャフトは、高炭素鋼
等の焼入れ性の優れた材質を用い、バランスウエイト２
を一体成形された鍛造品である。クランクシャフト１に
は、図示しないベアリングに支持されるジャーナル部３
と図示しないコネクチングロッドが装着されるピン部４
とがそれぞれ複数形成されている。ジャーナル部３とピ
ン部４には、図４に示すように、潤滑油通路５を構成す
る第１穿孔部６と第２穿孔部７がそれぞれ形成されてお
り、潤滑油をジャーナル部３とピン部４とに供給可能と
なっている。第１穿孔部６の開口部６ａと第２穿孔部７
の開口部７ａは、それぞれジャーナル部３とピン部４の
表面３ａ，４ａに配置されている。クランクシャフト１
は、メインの出力発生時に、矢印Ａで示す方向に回転す
るようになっている。ここでのメインの出力発生時と
は、車両前進時のことを指す。
【０００７】第１穿孔部６は、クランクの回転中心軸線
Ｏに対して略直行するよように穿設されていて、第２穿
孔部７は、第１穿孔部６に向かってピン部４から斜めに
穿設されている。これら、第１穿孔部６と第２穿孔部７
は、クランクシャフト１の表面に高周波焼入れ等の表面
処理が施される前にドリル等で穿設されている。
Ｏに対して略直行するよように穿設されていて、第２穿
孔部７は、第１穿孔部６に向かってピン部４から斜めに
穿設されている。これら、第１穿孔部６と第２穿孔部７
は、クランクシャフト１の表面に高周波焼入れ等の表面
処理が施される前にドリル等で穿設されている。
【０００８】クランクシャフト１の表面（ここでは、ピ
ン部の表面４ａ）には、上述した高周波焼入れ処理によ
り、図１に示すように、高周波焼入れ層８が形成されて
いる。高周波焼入れ層８は、第２穿孔部７を挟んで左方
に位置する層厚Ｌ１が、右方に位置する層厚Ｌよりも厚
くなっている。これは、第２穿孔部７が表面４ａに対し
て斜めに穿孔されているため、高周波焼入れ時の熱の回
り方にムラが発生するためと思われる。
ン部の表面４ａ）には、上述した高周波焼入れ処理によ
り、図１に示すように、高周波焼入れ層８が形成されて
いる。高周波焼入れ層８は、第２穿孔部７を挟んで左方
に位置する層厚Ｌ１が、右方に位置する層厚Ｌよりも厚
くなっている。これは、第２穿孔部７が表面４ａに対し
て斜めに穿孔されているため、高周波焼入れ時の熱の回
り方にムラが発生するためと思われる。
【０００９】開口部７ａの周部は、図示しない切削工具
により面取部７ｂが設けられている。この面取部７ｂと
高周波焼入れ層８との境界部には、レーザー焼入れ装置
９からレーザー光９Ａが照射され、高周波焼入れ層８の
下方にレーザー焼入れ層１０を形成している。レーザー
焼入れ装置９は、図１に示すように、回転中心軸線Ｏに
対して開口部７ａの左方側から略４５°の照射角度θで
レーザー光９Ａを照射するように設定されている。
により面取部７ｂが設けられている。この面取部７ｂと
高周波焼入れ層８との境界部には、レーザー焼入れ装置
９からレーザー光９Ａが照射され、高周波焼入れ層８の
下方にレーザー焼入れ層１０を形成している。レーザー
焼入れ装置９は、図１に示すように、回転中心軸線Ｏに
対して開口部７ａの左方側から略４５°の照射角度θで
レーザー光９Ａを照射するように設定されている。
【００１０】このレーザー焼入れ層１０は、図２に示す
ように、クランクシャフト１が矢印Ａで回転するときの
応力のうち、回転中心軸線Ｏに対して傾斜した線Ｘ１上
における開口部７ａにかかる最大引張応力部位に形成さ
れている。ここでの最大引張応力は、レーザー焼入れ層
１０と対向する部位１０’にもかかるが、この部位１
０’は、第２穿孔部７を挟んで左方に位置するため、こ
こではレーザ焼入れはしない。それは、左方側の高周波
焼入れ層８の層厚Ｌ１は、右方側の高周波焼入れ層８の
層厚Ｌよりも厚くなっているからである（図１参照）。
仮に、層厚Ｌ１が層厚Ｌと同等である場合、開口部７ａ
の近傍部位１０’にもレーザー焼入れ処理を施しても良
い。
ように、クランクシャフト１が矢印Ａで回転するときの
応力のうち、回転中心軸線Ｏに対して傾斜した線Ｘ１上
における開口部７ａにかかる最大引張応力部位に形成さ
れている。ここでの最大引張応力は、レーザー焼入れ層
１０と対向する部位１０’にもかかるが、この部位１
０’は、第２穿孔部７を挟んで左方に位置するため、こ
こではレーザ焼入れはしない。それは、左方側の高周波
焼入れ層８の層厚Ｌ１は、右方側の高周波焼入れ層８の
層厚Ｌよりも厚くなっているからである（図１参照）。
仮に、層厚Ｌ１が層厚Ｌと同等である場合、開口部７ａ
の近傍部位１０’にもレーザー焼入れ処理を施しても良
い。
【００１１】本実施例は、レーザ出力０．５ｋＷ、溶接
速度１．０ｍ／分、窒素ガスをアシストガスとして２０
ｄｍ／3分、焦点−４０ｍｍ、ビーム照射時間７ｓｅｃ
の条件でレーザー焼入れを行なってところ、開口部７ａ
の高周波焼入れ層８と面取部７ｂとの境界部に局部的に
レーザー光９Ａを照射することができ、かつ、良好なレ
ーザー焼入れ処理を施すことができた。
速度１．０ｍ／分、窒素ガスをアシストガスとして２０
ｄｍ／3分、焦点−４０ｍｍ、ビーム照射時間７ｓｅｃ
の条件でレーザー焼入れを行なってところ、開口部７ａ
の高周波焼入れ層８と面取部７ｂとの境界部に局部的に
レーザー光９Ａを照射することができ、かつ、良好なレ
ーザー焼入れ処理を施すことができた。
【００１２】このように、従来のレーザー焼入れ処理と
は異なり、開口部７ａ近傍の高周波焼入れ層８に直接レ
ーザー光９Ａを照射するのではなく、開口部７ａ内の高
周波焼入れの行なわれていない部位で、かつ、クランク
シャフト１の回転により引張応力がかかる部位にレーザ
ー光９Ａを照射するので、引張応力のかかる部位に圧縮
残留応力が与えられる。
は異なり、開口部７ａ近傍の高周波焼入れ層８に直接レ
ーザー光９Ａを照射するのではなく、開口部７ａ内の高
周波焼入れの行なわれていない部位で、かつ、クランク
シャフト１の回転により引張応力がかかる部位にレーザ
ー光９Ａを照射するので、引張応力のかかる部位に圧縮
残留応力が与えられる。
【００１３】よって、クランクシャフト１の回転時にお
いて高周波焼入れ層８が軟化することなく、かつ、引張
応力部位を補強できるので、同シャフト１の回転時にお
ける潤滑油通路５のねじり疲労強度が向上する。従っ
て、クランクシャフト１の径を大きくしなくとも、既存
のクランクシャフトへのレーザ焼入れ処理を上述の如く
に行なうことで、同シャフト１の強度アップを図ること
ができる。このことは、機関の出力アップに伴いクラン
クシャフト１に高強度が求められる場合であっても、ク
ランクシャフト１を新たに製作しなくて済むことにな
り、部品の共通化を図れて生産コストの低減につながる
こととなる。なお、本実施例では、高周波焼入れ層８の
下方であり、かつ、引張応力のかかる開口部７ａ内の部
位にレーザ焼入れ処理を施したが、圧縮空気で小さな鉄
球を飛ばすショットピーニング処理を、同部位（図１に
符号１０で示す部位）に施して圧縮残留応力を有するシ
ョットピーニング層を設けることでも無論構わない。
いて高周波焼入れ層８が軟化することなく、かつ、引張
応力部位を補強できるので、同シャフト１の回転時にお
ける潤滑油通路５のねじり疲労強度が向上する。従っ
て、クランクシャフト１の径を大きくしなくとも、既存
のクランクシャフトへのレーザ焼入れ処理を上述の如く
に行なうことで、同シャフト１の強度アップを図ること
ができる。このことは、機関の出力アップに伴いクラン
クシャフト１に高強度が求められる場合であっても、ク
ランクシャフト１を新たに製作しなくて済むことにな
り、部品の共通化を図れて生産コストの低減につながる
こととなる。なお、本実施例では、高周波焼入れ層８の
下方であり、かつ、引張応力のかかる開口部７ａ内の部
位にレーザ焼入れ処理を施したが、圧縮空気で小さな鉄
球を飛ばすショットピーニング処理を、同部位（図１に
符号１０で示す部位）に施して圧縮残留応力を有するシ
ョットピーニング層を設けることでも無論構わない。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、表面に高周波焼入れが
施され潤滑油通路の開口部が表面に形成されたクランク
シャフトにおける潤滑油通路の開口部内の引張応力のか
かる部位に、高周波焼入れ層を避けてレーザー焼入れや
ショットピーニング等の表面処理を行なうことで、開口
部内の引張応力のかかる部位に圧縮残留応力を与えるこ
とができ、開口部の強度を上げることができる。また、
本発明では、開口部に形成された高周波焼入れ層の下に
レーザー焼入れ部分またはショットピーニング部分を形
成するので、潤滑油通路の開口部近傍の軟化を防止でき
る。よって、既存のクランクシャフトに本発明の表面処
理方法を施すことで、強度、特に、開口部のねじり疲労
強度が向上するので、クランクシャフトの径を大きくし
なくともクランクシャフトのねじり強度アップを図るこ
とができ、同時に、生産コストの低減も達成できる。
施され潤滑油通路の開口部が表面に形成されたクランク
シャフトにおける潤滑油通路の開口部内の引張応力のか
かる部位に、高周波焼入れ層を避けてレーザー焼入れや
ショットピーニング等の表面処理を行なうことで、開口
部内の引張応力のかかる部位に圧縮残留応力を与えるこ
とができ、開口部の強度を上げることができる。また、
本発明では、開口部に形成された高周波焼入れ層の下に
レーザー焼入れ部分またはショットピーニング部分を形
成するので、潤滑油通路の開口部近傍の軟化を防止でき
る。よって、既存のクランクシャフトに本発明の表面処
理方法を施すことで、強度、特に、開口部のねじり疲労
強度が向上するので、クランクシャフトの径を大きくし
なくともクランクシャフトのねじり強度アップを図るこ
とができ、同時に、生産コストの低減も達成できる。
【図１】本発明の一実施例を示すクランクシャフトの硬
化処理部の拡大図である。
化処理部の拡大図である。
【図２】クランクシャフトに形成した開口部の一部破断
平面図である。
平面図である。
【図３】本発明の一実施例を示すクランクシャフトの一
部破断斜視図である。
部破断斜視図である。
【図４】潤滑油通路の構成を示すクランクシャフトの破
断図である。
断図である。
【図５】開口部近傍にかかる応力分布を示す図である。
１ クランクシャフト ５ 潤滑油通路 ７ａ 開口部 ８ 高周波焼入れ層 １０ レーザー焼入れ部分（ショットピ
ーニング部分）
ーニング部分）
Claims (2)
- 【請求項１】開口部に高周波焼入れ層、同高周波焼入れ
層の下にレーザー焼入れ層またはショットピーニング層
が形成された潤滑油通路を有することを特徴とするクラ
ンクシャフト。 - 【請求項２】潤滑油通路を有するクランクシャフトの上
記潤滑油通路の開口部を含む表面に、高周波焼入れを行
ない、上記開口部の高周波焼入れ層の下部にレーザ焼入
れまたはショットピーニングを行なうことを特徴とする
クランクシャフトの硬化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15916395A JPH0914252A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | クランクシャフトとその硬化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15916395A JPH0914252A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | クランクシャフトとその硬化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914252A true JPH0914252A (ja) | 1997-01-14 |
Family
ID=15687654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15916395A Withdrawn JPH0914252A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | クランクシャフトとその硬化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0914252A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6648995B2 (en) | 2000-06-07 | 2003-11-18 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of quenching workpiece with hole, assistive tool for use in quenching, and crankshaft |
| US6655026B1 (en) | 1999-01-28 | 2003-12-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Production process for connecting rod for internal combustion engine |
| WO2007147930A1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Wärtsilä Finland Oy | Method of treating a crankshaft |
| CN112595248A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-02 | 莱芜环球汽车零部件有限公司 | 一种汽车曲轴轴颈精度测量设备 |
-
1995
- 1995-06-26 JP JP15916395A patent/JPH0914252A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6655026B1 (en) | 1999-01-28 | 2003-12-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Production process for connecting rod for internal combustion engine |
| US6648995B2 (en) | 2000-06-07 | 2003-11-18 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of quenching workpiece with hole, assistive tool for use in quenching, and crankshaft |
| WO2007147930A1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Wärtsilä Finland Oy | Method of treating a crankshaft |
| US8222577B2 (en) | 2006-06-22 | 2012-07-17 | Wärtsilä Finland Oy | Method of treating a crankshaft |
| CN112595248A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-02 | 莱芜环球汽车零部件有限公司 | 一种汽车曲轴轴颈精度测量设备 |
| CN112595248B (zh) * | 2020-12-23 | 2022-07-08 | 莱芜环球汽车零部件有限公司 | 一种汽车曲轴轴颈精度测量设备 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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