JPS62194017A - 高強度クランクシヤフトの製造法 - Google Patents
高強度クランクシヤフトの製造法Info
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- JPS62194017A JPS62194017A JP3485686A JP3485686A JPS62194017A JP S62194017 A JPS62194017 A JP S62194017A JP 3485686 A JP3485686 A JP 3485686A JP 3485686 A JP3485686 A JP 3485686A JP S62194017 A JPS62194017 A JP S62194017A
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Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (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）
本発明は自動車等用エンジンの重要な構成部品であるク
ランクシャフトの製造法に関し、特には曲げ強度及びね
じり強度に優れたクランクシャフトの製造法に関する。
ランクシャフトの製造法に関し、特には曲げ強度及びね
じり強度に優れたクランクシャフトの製造法に関する。
（従来の技術）
クランクシャフトは高い燃焼ガス圧を軸回転力に転換す
る一方、高重量の車両からも反力を受けておシ、爆発圧
力や慣性方による曲げ応力、駆動トルクによるねじシ応
力のほか、曲げ振動、ねじり振動、縦振動による付加応
力に耐える強度と剛性が要求される。したがって一般的
には構造用炭素鋼を用いて鍛造されたものを焼入れ、焼
戻し、焼ならし等の調質処理を施して供されてき九。そ
して最近ではエンジンの高出力化に伴い、より高強度な
りランクシャフトが要求さ１てきている。
る一方、高重量の車両からも反力を受けておシ、爆発圧
力や慣性方による曲げ応力、駆動トルクによるねじシ応
力のほか、曲げ振動、ねじり振動、縦振動による付加応
力に耐える強度と剛性が要求される。したがって一般的
には構造用炭素鋼を用いて鍛造されたものを焼入れ、焼
戻し、焼ならし等の調質処理を施して供されてき九。そ
して最近ではエンジンの高出力化に伴い、より高強度な
りランクシャフトが要求さ１てきている。
クランクシャフトにかかる応力としては曲げ応力が、次
いでねじり応力が池に比べ大きい為それらが重要視され
、その応力府中部位は第３図及び第４図の付号２で示し
たピンフィレット部である。なお第３図（断面図）及び
第４図（←）は正面図、Φ）ＶｉそのＩＶ−ＩＶ線断面
図）Ｖｉ各異なる一般的なりランクシャフト１のピン部
を示し友もので、３はピン、４はジャーナル、５はコン
ロッドベアリングに潤滑油を供給するための油孔、６は
ジャーナルフィレット部である。
いでねじり応力が池に比べ大きい為それらが重要視され
、その応力府中部位は第３図及び第４図の付号２で示し
たピンフィレット部である。なお第３図（断面図）及び
第４図（←）は正面図、Φ）ＶｉそのＩＶ−ＩＶ線断面
図）Ｖｉ各異なる一般的なりランクシャフト１のピン部
を示し友もので、３はピン、４はジャーナル、５はコン
ロッドベアリングに潤滑油を供給するための油孔、６は
ジャーナルフィレット部である。
従来、クランクシャフトの曲げ強度やねじり強度を向上
させるために、一般的にロール加工、高周波焼入れ、軟
窒化処理等の表面加工処理が施さｎてきた。他方では構
造用炭素鋼の代わりに、母材自体の疲労強度が高いクロ
ムモリブデン鋼、二ツゲルモリブデン鋼、窒化用鋼等の
ｌ持場下のような問題がある。
させるために、一般的にロール加工、高周波焼入れ、軟
窒化処理等の表面加工処理が施さｎてきた。他方では構
造用炭素鋼の代わりに、母材自体の疲労強度が高いクロ
ムモリブデン鋼、二ツゲルモリブデン鋼、窒化用鋼等の
ｌ持場下のような問題がある。
まずロール加工は第５図に示すようにクランクシャフト
１のＬ６カ集中部であるフィレット部２をローラ７によ
り塑性加工を施して、即ちこの部位に圧縮残留応力を与
え強化するものであるが、一般にはフィレット部２にＩ
Ｑ ｍの溝が形成さルるため、その切欠による逆効果も
生じ、実質的に大幅な強度高上は望めないという問題が
ある。
１のＬ６カ集中部であるフィレット部２をローラ７によ
り塑性加工を施して、即ちこの部位に圧縮残留応力を与
え強化するものであるが、一般にはフィレット部２にＩ
Ｑ ｍの溝が形成さルるため、その切欠による逆効果も
生じ、実質的に大幅な強度高上は望めないという問題が
ある。
また高周波焼入れによってフィレット部２の曲げ強度や
ねじり強度を向上させようとする場合にはコンロッドベ
アリングとの耐摩耗性も考１喋し第６図に示すようにビ
ン３の全周にも焼入几が施されるがその際、油孔５ 加
工部の焼入硬化層８と母材の境界には引張残留応力が発
生する。また特に油孔５がビン３軸に直交方向に貫通す
る形状でねじり応力が作用した場合には油孔表面付近が
フィレット部２と並んで応力集中部となシ、七の結果焼
入境″！ｆ一部の引張応力発生が悪影響し、ねじり疲労
破壊時の最弱部位となる。即ち高周波焼入几を施しても
、ねじり強度の向上が計ｎないｔめ、総体的Ｖこ”ｙＲ
度水準が非高周波処理品に比べ高くならないという問題
が残さｎている。
ねじり強度を向上させようとする場合にはコンロッドベ
アリングとの耐摩耗性も考１喋し第６図に示すようにビ
ン３の全周にも焼入几が施されるがその際、油孔５ 加
工部の焼入硬化層８と母材の境界には引張残留応力が発
生する。また特に油孔５がビン３軸に直交方向に貫通す
る形状でねじり応力が作用した場合には油孔表面付近が
フィレット部２と並んで応力集中部となシ、七の結果焼
入境″！ｆ一部の引張応力発生が悪影響し、ねじり疲労
破壊時の最弱部位となる。即ち高周波焼入几を施しても
、ねじり強度の向上が計ｎないｔめ、総体的Ｖこ”ｙＲ
度水準が非高周波処理品に比べ高くならないという問題
が残さｎている。
ま之、上記のような焼入境界部における問題を生じない
点でねじり強度の向上が期待できる軟窒化処理では、高
周波焼入れに比べ曲げ強度を殆ど向上することができな
い。軟窒化処理の強度向上効果は母材強度（硬さ）に左
右され、一般的に引張強さ６０〜８０Ｋｙｆ／ｍ （
硬さＨＶ１８０〜２８０）程度のクランクシャフト材料
に軟窒化処理を施しても引張り強さ１００に９ｆ ／ｒ
ａｎ２以上（硬さＨｖ ３００以上）のものは望めず、
仁のためには高価なりロムモリブデン鋼、二ッゲルクａ
ムモリブデン鋼、窒化用鋼等め合金鋼の調質し九ものを
用いる必要がある。
点でねじり強度の向上が期待できる軟窒化処理では、高
周波焼入れに比べ曲げ強度を殆ど向上することができな
い。軟窒化処理の強度向上効果は母材強度（硬さ）に左
右され、一般的に引張強さ６０〜８０Ｋｙｆ／ｍ （
硬さＨＶ１８０〜２８０）程度のクランクシャフト材料
に軟窒化処理を施しても引張り強さ１００に９ｆ ／ｒ
ａｎ２以上（硬さＨｖ ３００以上）のものは望めず、
仁のためには高価なりロムモリブデン鋼、二ッゲルクａ
ムモリブデン鋼、窒化用鋼等め合金鋼の調質し九ものを
用いる必要がある。
一方、そのような合金鋼は高価という問題の他に被削性
が著しく劣るため、該合金鋼を母材として採用する場合
は生産性も問題となる。
が著しく劣るため、該合金鋼を母材として採用する場合
は生産性も問題となる。
本発明に上記問題点を解決するためになさ１友ものであ
り、その目的とするところは曲げ強度とねじり強度を同
時に向上させ且つ経済性にも優れた高強度クランクシャ
フトの製造法を提供することである。
り、その目的とするところは曲げ強度とねじり強度を同
時に向上させ且つ経済性にも優れた高強度クランクシャ
フトの製造法を提供することである。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するための本発明の高強度クランクシャ
フトの製造法は、炭素量０．４５〜０．６重量％の構造
用炭素鋼を熱間鍛造して粗形材を得、続く機械加工工程
内でビン軸及びフィレット部に高周波焼入ｎを施し、研
削加工後に軟窒化処理を行なうことを特徴とする。
フトの製造法は、炭素量０．４５〜０．６重量％の構造
用炭素鋼を熱間鍛造して粗形材を得、続く機械加工工程
内でビン軸及びフィレット部に高周波焼入ｎを施し、研
削加工後に軟窒化処理を行なうことを特徴とする。
使用することのできる上記鋼の例をＪＩＳ規格品で挙げ
るなら５４５Ｃ−８ｓｓｃであり、炭素量が０．４５
％以下のものは所望の強度が得ら几ず、０．６１以上の
ものは切削性が、慝＜かつ脆い。
るなら５４５Ｃ−８ｓｓｃであり、炭素量が０．４５
％以下のものは所望の強度が得ら几ず、０．６１以上の
ものは切削性が、慝＜かつ脆い。
上記鋼は熱間鍛造された後、調質することなく機械加工
に付されるが該鍛造粗材は引張り強さ６０〜８０陶Δ♂
あるいは硬さｆ−１７１８０〜２８００強度水準にある
のが好ましい。機械加工工程内においてビンフインット
部を含めてビン軸の半周以上から全周にわたり高周波焼
入れを行ない、必要に応じて歪修正や研削加工を行い、
その後に軟窒化処理を施すことになる。
に付されるが該鍛造粗材は引張り強さ６０〜８０陶Δ♂
あるいは硬さｆ−１７１８０〜２８００強度水準にある
のが好ましい。機械加工工程内においてビンフインット
部を含めてビン軸の半周以上から全周にわたり高周波焼
入れを行ない、必要に応じて歪修正や研削加工を行い、
その後に軟窒化処理を施すことになる。
上記の熱間鍛造、高周波焼入れ及び軟窒化処理の各工程
は従来と同様の条件、方法に従い行なってよい。
は従来と同様の条件、方法に従い行なってよい。
（作 用）
クランクシャフトの製造に上記構成からなる製造法を採
用することにより、強い曲げ及びねじシ作用（外力）に
対して従来以上に耐えることのできる性質をクランク７
ヤフトに付与することができる。
用することにより、強い曲げ及びねじシ作用（外力）に
対して従来以上に耐えることのできる性質をクランク７
ヤフトに付与することができる。
（実施例）
以下に本発明のクランクシャフトの製造法について、実
施例を喝げ更に詳しく説明する。なお、本発明はこｆＬ
により何ら限定されるものではない。
施例を喝げ更に詳しく説明する。なお、本発明はこｆＬ
により何ら限定されるものではない。
Ｊ Ｉ Ｓ ＋！＊；ｎ用炭素鋼Ｓ ５５Ｃを素材とす
るクランクシャフトを１２００℃で熱間鍛造後、室温ま
で空冷し、硬さＨＶ２１５の粗形材を得、ついでピン軸
直交方向への油孔穿設加工も含め機械加工によりピン径
φ４５、ジャーナル径φ５５、貫通油孔径ψ６、フィレ
ット几ｚ５の４気筒クランクシヤフトを製作した。その
後ビンフィレット及び軸部全周に高周波焼入を行い麩深
さ１．７鴨の半製品を得、後に５８０℃×１ｈｒ電気炉
中で焼戻しを行い硬化層の硬さをＩ（Ｙ３１Ｑとした。
るクランクシャフトを１２００℃で熱間鍛造後、室温ま
で空冷し、硬さＨＶ２１５の粗形材を得、ついでピン軸
直交方向への油孔穿設加工も含め機械加工によりピン径
φ４５、ジャーナル径φ５５、貫通油孔径ψ６、フィレ
ット几ｚ５の４気筒クランクシヤフトを製作した。その
後ビンフィレット及び軸部全周に高周波焼入を行い麩深
さ１．７鴨の半製品を得、後に５８０℃×１ｈｒ電気炉
中で焼戻しを行い硬化層の硬さをＩ（Ｙ３１Ｑとした。
その後研削加工をおこない所要の精度を確保した後５８
０ＣＸ９０分塩浴中で軟窒化処理を行い、こうして得た
最終製品を後記試験に供した。
０ＣＸ９０分塩浴中で軟窒化処理を行い、こうして得た
最終製品を後記試験に供した。
比較例１〜４
本発明方法の効果を確認するため、４種の比較用クラン
クシャフト材を製造した。すなわち、上記実施例の製造
法を準用しつつ、表面処理として、高周波焼入れのみを
施し友もの（比較材１）、軟窒化処理のみを施し亀もの
（比較材２）、全く表面処理を施さなかつｔもの（比較
材３）及び母材としてＪＩＳ構造用炭素鋼５５５Ｃの代
わりに合金鋼ＳＮＣＭ４４０ を用い焼入１、焼戻しを
行い硬さＨｖ３２５としたのち５８０℃×９０分塩浴中
で軟窒化処理を施したもの（比較材４）を製造した。
クシャフト材を製造した。すなわち、上記実施例の製造
法を準用しつつ、表面処理として、高周波焼入れのみを
施し友もの（比較材１）、軟窒化処理のみを施し亀もの
（比較材２）、全く表面処理を施さなかつｔもの（比較
材３）及び母材としてＪＩＳ構造用炭素鋼５５５Ｃの代
わりに合金鋼ＳＮＣＭ４４０ を用い焼入１、焼戻しを
行い硬さＨｖ３２５としたのち５８０℃×９０分塩浴中
で軟窒化処理を施したもの（比較材４）を製造した。
曲げ強度試験
前記の実施例で得らルたもの（以下「本発明品」という
）及び上記の比較材１〜４について共逗式疲労試験機を
用いてビンフィレット部に繰り返し曲げ荷重を加え、両
振り曲げ疲１限度を調べた。即ち各荷重ごとの試験品破
断に至るまでの負荷繰り返し数を求め、第１図に示すよ
うな結果を得た。第１図から、本発明品は合金鋼製のも
の（比較材４）と比べ同等ないしやや優る強度を、そし
て比較材１〜３に比べ明らかに優る強度を有しているこ
とが判る。そして本発明方法によｎば疲れ限度３．８１
の非調質品を疲れ限度９．５ｔの製品へと変えることが
でき大幅な曲げ強度の向上を計ることができることを示
している。
）及び上記の比較材１〜４について共逗式疲労試験機を
用いてビンフィレット部に繰り返し曲げ荷重を加え、両
振り曲げ疲１限度を調べた。即ち各荷重ごとの試験品破
断に至るまでの負荷繰り返し数を求め、第１図に示すよ
うな結果を得た。第１図から、本発明品は合金鋼製のも
の（比較材４）と比べ同等ないしやや優る強度を、そし
て比較材１〜３に比べ明らかに優る強度を有しているこ
とが判る。そして本発明方法によｎば疲れ限度３．８１
の非調質品を疲れ限度９．５ｔの製品へと変えることが
でき大幅な曲げ強度の向上を計ることができることを示
している。
ねじり強度試験
本発明品、比較材１及び４について油圧式ねじり疲労試
験機を用い、１×１０ 回の繰り返しねじり荷重負荷で
変形を来ｔさない最大トルクｊ＆１鴫を求めた。その結
果を下表に示す。該表から本発明品は、表面処理として
高周波焼入のみを施しｔものに比べ約３０チ高の、そし
て合金鋼製のものとほぼ同等のねじり強度を示すことが
判る。
験機を用い、１×１０ 回の繰り返しねじり荷重負荷で
変形を来ｔさない最大トルクｊ＆１鴫を求めた。その結
果を下表に示す。該表から本発明品は、表面処理として
高周波焼入のみを施しｔものに比べ約３０チ高の、そし
て合金鋼製のものとほぼ同等のねじり強度を示すことが
判る。
表、ねじり強度試験成績
硬さ試験
本発明品、比較材２及び４について、ビッカース硬さ試
験機を用い、油孔近傍表面部の表面からの深さごとの硬
さを調べた。その結果を第２図に示す。この図から本発
明品は高周波焼入れ深さく １．７ ｍｍ ）に相当す
る深さまで合金鋼なみのＨＶ３２０の硬さを維持してい
ることが判る。
験機を用い、油孔近傍表面部の表面からの深さごとの硬
さを調べた。その結果を第２図に示す。この図から本発
明品は高周波焼入れ深さく １．７ ｍｍ ）に相当す
る深さまで合金鋼なみのＨＶ３２０の硬さを維持してい
ることが判る。
（発明の効果）
本発明方法によれば、高強度の調質合金鋼を用いること
なく、曲げ強度及びねじυ強度ともに該合金鋼に匹敵す
る程の強度を持ったクランクシャフトを提供することが
できる。
なく、曲げ強度及びねじυ強度ともに該合金鋼に匹敵す
る程の強度を持ったクランクシャフトを提供することが
できる。
また本発明方法は、合金鋼に比べ安価で且つ加工性の良
い構造用鋼を用い、しかも非調質のまま機械加工を施す
工程を含むため、生産性や経済性の面でも優れている。
い構造用鋼を用い、しかも非調質のまま機械加工を施す
工程を含むため、生産性や経済性の面でも優れている。
従って別の見地に立てば、本発明方法により製造コスト
や強度を犠牲にすることなくクランクシャフトの幅縮小
、細径化ができ、エンジンの小型ＩＩ！ＩＩ量化に寄与
することができる。
や強度を犠牲にすることなくクランクシャフトの幅縮小
、細径化ができ、エンジンの小型ＩＩ！ＩＩ量化に寄与
することができる。
第１図はクランクシャフトの曲げ強度試験における荷重
と破断に至るまでの負荷回数の関係を示す図、 第２図はクランクシャフト表面部の深さと硬さの関係を
示す図、 第３図はクランクシャフトのビン部の一例を示す断面図
、 第４図は他の例を示すもので気）は正面図、（ｂ）はそ
のＩＶ−ＩＶ線断面図、 第５図はフィレット部の加工法を示す部分弘太図、 第６図は高周波焼入状態を示すもので（転）は断面図、
（ｂ）はその■−■線断面図である。 図中、 １・・・クランクシャフト ２・・・ビンフィレット部 ３・・・クランクビン ５ ・・・油 子し ８・・・高周波焼入れ層 第１１２３ １０５ＴＯ’ １０７（回） １湾回数 ＆面から／）距離（ｍｍ） 牙３図 １ クランクシイ− ２・と°ンフィレット ３、クランクビン ５・油孔 ８・高ＩＶｌ波焼入層 牙 ５図 牙４図 ′ト 部 牙６図 Ｑ）
と破断に至るまでの負荷回数の関係を示す図、 第２図はクランクシャフト表面部の深さと硬さの関係を
示す図、 第３図はクランクシャフトのビン部の一例を示す断面図
、 第４図は他の例を示すもので気）は正面図、（ｂ）はそ
のＩＶ−ＩＶ線断面図、 第５図はフィレット部の加工法を示す部分弘太図、 第６図は高周波焼入状態を示すもので（転）は断面図、
（ｂ）はその■−■線断面図である。 図中、 １・・・クランクシャフト ２・・・ビンフィレット部 ３・・・クランクビン ５ ・・・油 子し ８・・・高周波焼入れ層 第１１２３ １０５ＴＯ’ １０７（回） １湾回数 ＆面から／）距離（ｍｍ） 牙３図 １ クランクシイ− ２・と°ンフィレット ３、クランクビン ５・油孔 ８・高ＩＶｌ波焼入層 牙 ５図 牙４図 ′ト 部 牙６図 Ｑ）
Claims (1)
- 炭素量０．４５〜０．６重量％の構造用炭素鋼を熱間鍛
造して粗形材を得、続く機械加工工程内でピン軸及びフ
ィレット部に高周波焼入れを施し、研削加工後に軟窒化
処理を行なうことを特徴とする高強度クランクシャフト
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3485686A JPS62194017A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 高強度クランクシヤフトの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3485686A JPS62194017A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 高強度クランクシヤフトの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62194017A true JPS62194017A (ja) | 1987-08-26 |
| JPH0512564B2 JPH0512564B2 (ja) | 1993-02-18 |
Family
ID=12425818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3485686A Granted JPS62194017A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 高強度クランクシヤフトの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62194017A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999020412A1 (fr) * | 1997-10-17 | 1999-04-29 | Aoyama Seisakusho Co., Ltd. | Fabrication d'un arbre a surface rafinee |
| JP2006002814A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Honda Motor Co Ltd | 窒化処理摺動面の形成方法 |
| JP2008088473A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Daido Steel Co Ltd | クランクシャフトの製造方法 |
-
1986
- 1986-02-19 JP JP3485686A patent/JPS62194017A/ja active Granted
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| WO1999020412A1 (fr) * | 1997-10-17 | 1999-04-29 | Aoyama Seisakusho Co., Ltd. | Fabrication d'un arbre a surface rafinee |
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| JP2006002814A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Honda Motor Co Ltd | 窒化処理摺動面の形成方法 |
| JP4520223B2 (ja) * | 2004-06-16 | 2010-08-04 | 本田技研工業株式会社 | 窒化処理摺動面の形成方法 |
| JP2008088473A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Daido Steel Co Ltd | クランクシャフトの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0512564B2 (ja) | 1993-02-18 |
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