JPS62158823A - クランクシヤフトの焼入方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザやプラズマ等の高密度エネルギービー
ムを用いるクランクシャフトの焼入方法に関する。

（従来の技術） 従来、第１図に示すように、クランクシャフトＷのピン
向やジャーナルｗｂの端部のフィレット部に斜線示す如
く焼入れ硬化層を形成して該部を強化すべく、これに高
密度エネルギービームを照射することは知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如く、高密度エネルギービームでフィレット部の
焼入れを行なうと、クランクシャフトＷが第１図に仮想
線で示すように、ピン向の間隙を狭める方向に湾曲変形
し、後工程での歪取り作業が必要となる。

クランクシャフトＷが変形する理由は、高密度エネルギ
ービームを照射した場合、高周波焼入を行なう場合と異
なりフィレット部の内部までは加熱されず、ビーム照射
により加熱されるフィレット部の表層部がオーステナイ
トに変化して体積が膨張すると、肉の逃げ場がないため
、その膨張分が表面に盛上り、その後の急冷によってマ
ルテンサイトに変化する際、表層部が表面の盛上りを残
したまま収縮して、フィレット部のアールが焼入前より
小さくなるような現象を生じ、ピン向のフィレット部の
第１図にＡで示すジャーナル柿側の内半周部分でのかか
る収縮現象により、ウェイトＷｃ、　Ｗｃの間隙を狭め
る方向の力が働き、一方ピン向のフィレット部の第１図
にＢで示す外半周部分の収縮現象によりウェイト−ｃ、
　Ｗｃを開く方向の力が働くが、クランクシャフトＷの
変形への影響度は内半周部分の収縮現象が遥かに大きく
、その結果クランクシャフトＷがウェイトＷｃ、　Ｗｃ
の間隙を狭める方向に湾曲するためと推測される。

本発明は、以上のことに着目し、ピンのフィレッ１〜部
の内半周部分の収縮を抑制して、クランクシャフトの変
形を防止し得るようにした焼入方法を提供することをそ
の目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成すべく、レーザやプラズマ等
の高密度エネルギービームをクランクシャフトのピンの
フィレット部に照射して焼入する際に、クランクシャフ
トにそのジャーナルの軸線方向への引張力を付与するよ
うにし、且つ該フィレット部のジャーナル側の内半周部
分に該ビームを照射するとき引張力を増加させ、該フィ
レット部の外半周部分に該ビームを照射するとき引張力
を零又はこれに近い値に減少させるようにしたことを特
徴とする。

（作　用） 高密度エネルギービームをピンフィレット部の第１図に
Ａで示す内半周部分に照射する際、該部分は、クランク
シャフトＷのジャーナル柿の軸線方向に作用させる引張
力によりそのアールを大きくする方向の応力を受け、表
層部のオーステナイトへの変化による体積膨張に際し、
表層部がアールに沿って膨張して表面の盛上りが抑制さ
れ、その後の急冷によるマルテンサイトへの変化で表層
部が収縮したとき、該部分のアールが焼入前より小さく
なるような現象は生じない。

又、フィレット部の第１図にＢで示す外半周部分は、引
張力によりそのアールを小さくする方向の応力を受ける
ため、該部分に高密度エネルギービームを照射する際に
も大きな引張力を付与すると、表層部のオーステナイト
への変化に伴う体積膨張による表面の盛上りを助長する
ことになり、その後のマルテンサイトへの変化による収
縮で外生周側のフィレット肩部Ｗｄが内方に倒れるよう
になるが、本発明では、外半周部分へのビーム照射に際
し引張力を減少させるため、かかる不具合は生じない。

（実施例） 第２図は本発明方法の実施に用いる焼入れ装置を示し、
図中（１）は機台であり、該機台（１）上に、−側のス
ピンドルヘッド（２）と、他側のテールストック（３）
とを設け、該ヘッド（２）と該ストック（３）とに億え
る軸（２ａＨ３ａ）に取付けたチャック（２ｂ）（３ｂ
）にクランクシャフトＷの両端を把持させて、該ヘッド
（２）側に設けた回転駆動源（４）によりクランクシャ
フトＷを焼入すべぎピン向の軸線を中心にして低速で回
転させるようにし、又該機台（１）上に、頂部に斜状の
反射面（５ａ）を形成したロッド（５）をクランクシャ
フトＷの軸方向に移動自在に設け、該ロッド（５）を焼
入すべきピン向の対向位置に位置決めして、クランクシ
ャフトＷを回転させつつ、レーザ発娠器（６）からのレ
ーザービームを該反射面（５ａ）を介してピンＷａのフ
ィレット部に照射するようにした。

図面で（７）はテールストック（３）に連結して設けた
張力付与装置、（８）は変位計を示し、該張力付与装置
（７）により該ストック（３）を軸方向外方に牽引して
、クランクシャフトＷにそのジャーナルｗｂの軸線方向
の引張力を付与し１ｑるようにし、更に該装置（７）を
前記回転駆動源（４）に内蔵する位相検出器からの信号
により制御して、クランクシャフトＷに付与する引張力
を以下の如く増減するようにした。

即ち、第３図に示す状態からクランクシャフトＷをピン
向を中心にして反時計方向に回転させる場合を考えるに
、回転位相に対する引張力の関係は第４図に示す通りで
あり、ピン向のフィレット部の外生周部にレーザビーム
が照射される０°〜１８０°の範囲では引張力を小さく
　　′押えて９０’で最小とし、１８０”を越えてフィ
レット部の内半周部分にレーザービームが照射されるよ
うになったとき引張力を急増させて２７０で最大となる
ようにした。これによれば、上記作用の項で説明したよ
うに、クランクシャフトＷが湾曲変形せず、且つ外生周
側のフィレット肩部−ｄが内方に倒れるような変形も生
じない。

尚、ピン−ａにレーザービームをその両端のフィレット
部に亘って往復照射させて、フィレット部と同時にピン
Ｈａの周面に焼入を施す場合にも、ピン−ａの内生周部
を照射するときに引張力が大きくなるように引張力を増
減することで同様の作用を得られる。

又、ジャーナルｌｌ４ｂのフィレット部にレーザービー
ムを照射して焼入するときも引張力を付与することが好
ましい。

即ち、ジャーナルＷｂのフィレット部の第１図にＣで示
すピンＷａ側の半周部分の収縮現象を生ずると、ウェイ
ト−ｃＳＨｃを開く方向の力が働き、′ピン−ａのフィ
レット部の内半周部分の収縮が上記の如く抑制される結
果、ジャーナルｔｕｂのフィレット部に引張力を付与し
ないでレーザービームを照射して焼入すると、ウェイト
甑、Ｗｃが開く方向に多少ではあるが変形する。

この場合、引張力を付与すれば、ジャーナルＷｂのフィ
レット部にそのアールを大きくする方向の応力が作用し
て、上記と同様に該フィレット部の収縮現象が抑制され
、クランクシャフトＷの変形が防止される。

第５因は、クランクシャフトＷを第３図示の状態からジ
ャーナルＷｂを中心にして反時計方向に回転させてビー
ム照射を行なうときの引張力の変化特性を示し、ジャー
ナル−ｂのフィレット部のピン向側の半周部分にレーザ
ービームが照射される０゛〜１８０°の範囲で引張力を
増加させ、フィレット部の反対側の半周部分にレーザー
ビームが照射される１８０°〜３６０”の範囲で引張力
を減少させるようにした。

尚、上記実施例ではレーザービームを用いたが、プラズ
マ等の他の高密度エネルギービームを用いるときにも同
様に本発明を適用できる。

（発明の効果） 以上の如く本発明によるときは、クランクシャフトに湾
曲変形を生ずることなく高密度エネルギービームによる
ピンフィレット部の焼入を行なうことができ、後工程で
の歪取り作業がつようとなって生産性が向上される効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼入れ箇所を示すクランクシャフトの模式的な
線図、第２図は本発明方法の実施に用いられる装置の正
面図、第３図は第２図の■−ＩＩｌ線拡大截断面図、第
４図及び第５図は夫々ピンのフィレット部にビーム照射
する場合とジャーナルのフィレット部にビーム照射する
場合における引張力の変化特性を示す線図である。 Ｗ・・・クランクシャフト　　１ｌｌａ・・・ピン１１
ｂ・・・ジャーナル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザやプラズマ等の高密度エネルギービームをクラン
   クシャフトのピンのフィレット部に照射して焼入する際
   に、クランクシャフトにそのジャーナルの軸線方向への
   引張力を付与するようにし、且つ該フィレット部のジャ
   ーナル側の内半周部分に該ビームを照射するとき引張力
   を増加させ、該フィレット部の外半周部分に該ビームを
   照射するとき引張力を零又はこれに近い値に減少させる
   ようにしたことを特徴とするクランクシャフトの焼入方
   法。