JPS63137125A - 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） 本発明はクランクシャフト、特にジャーナル部の焼入れ
に適する改良された焼入方法に関するものである。

（従来の技術） クランクシャフトのジャーナル部を高周波焼入れするに
は、実公昭５６−４８７６４号、実開昭５９−３７３８
２号等の如く半円状の高周波加熱コイルを上下、或は左
右からジャーナル部に遊嵌し、高周波加熱コイルに高周
波電流を流してジャーナル部の表面を加熱し、加熱後高
周波コイルに内蔵した冷却水ジャケットから冷却水を加
熱部に噴射し、冷却等して焼入れを行っている。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の従来技術においては、ジャーナル部の軸部周囲に
焼入れして所定深さの硬化層を形成し、強度、耐摩耗性
を向上せしめ、併せてジャーナル部の軸方向両端のＲ部
、即ちフィレット部表面にも焼入れ硬化層を形成し、こ
の部分の疲労強度を向上せしめる。

ところでフィレット部分の肉厚はピン部との連続部は厚
肉であるが、これの反対側の部分の肉厚は極端に薄く、
厚い側でもピン部に比したら肉厚が薄い、従って焼入れ
のための加熱時にはフィレット部の薄肉部はヒートマス
が小さいことから過加熱されることとなり、この結果冷
却時には薄肉部の冷却速度が速く、且つ過加熱されてい
ることからフィレット部と軸部との間の冷却速度に極端
な差が生じ、焼き割れが発生する虞れがある。

そこで上記に対処すべく特公昭６１−８８７号、特開昭
６１−６４８１９号等の如く誘導電流、電圧、加熱コイ
ルの形状、ワークとコイルとのクリアランス、コイルの
８！！Ｊｌ速度、加熱温度、冷却速度等の高周波焼入条
件を設定して高周波焼入れを行っているのが現状である
が、前記条件を生産工程の中で調整、制御することは実
際上は困難で、上記によれば充分でないにしても焼割れ
は防止できるが品質的には不安定である。

本発明は以上の問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的とする処は、クランクシャフトのジャーナル部、
フィレット部夫々の焼入硬化特性を満足させつつフィレ
ット部薄肉部の焼割れを防止し、品質の優れたクランク
シャフトを安定した品質で得せしめるようにしたことに
ある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するための手段は、クランクシャフ
トのジャーナル部の外周に高周波加熱機構を臨ませ、ク
ランクシャフトを中心軸を中心に回転させながらジャー
ナル部を加熱し、焼入れするようにしたクランクシャフ
トの焼入方法において、前記高周波加熱機構はフィレッ
ト部に近いフィレット部加熱部とジャーナル部の軸部局
を加熱するフラット部加熱部とを備え、前記クランクシ
ャフトの回転によりジャーナル部の角度位置を検出し、
フィレット部加熱部がフィレット部薄肉部に臨んだ角度
で高周波加熱機構の出力を低下させるように制御するよ
うにしたことである。

（上記手段による作用） 上記手段によれば、高周波加熱コイルは略属内部で対称
的にジャーナル部上でフィレット部薄肉部に近いフィレ
ット加熱部分を備え、該薄肉部に該加熱部がクランクシ
ャフトの回転で臨んだ時のみ出力を低下させて薄肉部の
過加熱を防止し、他の部分では出力を上げ、クランクシ
ャフトジャーナル部局の夫々の部位に適した加熱焼入れ
が行え、又クランクシャフトの回転角度を検出して高周
波加熱装置の出力を制御するので制御が正確に高精度に
、且つ容易に行える。

（実施例） 次に本発明の好適する一実施例を添付図面を参照しつつ
詳述する。

第１図は本発明に係る焼入方法の概略説明のための側面
図で、（１）はクランクシャフトを示し、クランクシャ
フト（１）は回転軸線をなすジャーナル部（１０１）　
、　（１０２）　、　（１０３）　、　（１０４）　、
　（１０５）　　と、この間のピン部（１０６）　、　
（１０７）　、　（１０８）　、　（１０９）とを備え
、実施例は囲気筒用のものを示している。本発明が実施
されるジャーナル部は（１０２）及び（１０４）で、ジ
ャーナル部軸部（１０２ａ）　、　（１０４ａ）の軸方
向両端部にフィレット部（１０２ｂ）　、　（１０２ｃ
）　、　（１０４ｂ）　、　（１０４ｃ）が形成され、
フィレット部は軸方向一端のピン部への連続立ち上がり
部（１０２ｄ）　、　（１０４ｄ）は厚肉に形成される
が、該立ち上がり部（１０２ｄ）　、　（１０４ｄ）と
反対側の部分は薄肉部（１０２ｅ）　、　（１０４ｅ）
　、となり、薄肉部（１０２ｅ）　、　（１０４ｅ）は
軸部（１０２ａ）　、　（１０４ａ）の軸方向両端で円
周方向に角度、実施例では９０°位相がズして形成され
る。

以上のクランクシャフト（１）のジャーナル部（１０２
）　、　（１０４）周に高周波加熱機構（２）をこれの
％周をコイル（２１０）が囲むように臨ませ、該加熱機
構（２）は不図示の電源に制御装置（３）を介して接続
され、制御装置（３）　はクランクシャフトのジャーナ
ル軸心の回転角度変化を検出する位相検出器（４）の検
出信号で制御され、加熱機構（２）の出力を制御する。

加熱機構（２）　は実施例では冷却ジャケット（２０１
）を備えるタイプを示し、門型で下端の対向する面には
冷却媒体噴出用のノズル（２０２）・・・を備え、内部
にコイル（２１０）を備える。一方、上からジャーナル
部半周を囲むように加熱機構（２）を臨ませるとともに
、下方にはフィレット部冷却機構（５）を臨ませ、フィ
レット部加熱時の冷却を行う。

加熱コイル（２１０）の詳細は第３図、第４図に示され
る如くで、正（背）固視（ジャーナル部の軸方向から見
て）半円形をなし、ジャーナル部軸方向一端側、例えば
これを前側とすればこれの中央部に接近して平行し、起
立する二本の端子部（２１１）　、　（２１２）を備え
、これの下端から対称的に略イ円状の前部（２１３）　
、　（２１４）が延設され、これら前部（２１３）　、
　（２１４）でジャーナル部の軸周に離間して融合する
前部半円部（２１５）を形成し、前部（２１３）。

（２１４）の各下端から後方に左右のジャーナル部と平
行する部分（２１６）　、　（２１７）を一体に延出し
、該平行部分（２１６）　、　（２１７）の後端から前
部と軸方向（前後方向）に離間して対向する半円状の後
部（２１８）を連設し、後部（２１８）は前部と異り連
続して一体であり、以上の一方の端子部（２１１）から
他方の端子部（２１２）の間は連続して一体である。以
上のコイル（２１０）は第４図の底面図に示す如く底固
視横長の矩形枠状をなし、横の平行部（２１６）　、　
（２１７）はジャーナル部の軸方向両端のフィレット部
間に収まる長さに設定されている。

以上のコイル（２１０）はジャーナル部の軸部の軸方向
を第４図の上下方向として左右に対称形状に仮想に分割
し、第４図明示の如く右側の前部（２１４）は前後方向
の幅を大きくして前方に突出してフィレット部加熱用部
分（Ａ）とし、右側の平部の前部を該部分（Ａ）とする
。隣接する左側の部分（２１３）は右側の部分（２１４
）よりも後方に一段下がフでフラット部加熱用部分（Ｂ
）とする、このように各部分（Ａ）、（Ｂ）は半円形、
従って１８０°の弧をなす前部（２１５）を９０’に円
周方向に分けて設けられる。半円形、従って１８０゜の
弧をなすように設けられた後部（２１８）は前部に対応
し、１８０°の弧を仮想に左右に分けて右側、即ち前部
（２１４）がフィレット部加熱用部分（Ａ）と対応する
後方の半部（２１８ａ）をフラット部加熱用部分（Ｂ）
とし、左側、即ち前部（２１３）がフラット部加熱用部
分（Ｂ）と対応する後方の半部（２１８ｂ）を後方に突
出したフィレット部加熱用部分（Ａ）とする。即ちコイ
ル（２１０）は左右の宇部（ａ）　、　（ｂ）で軸方向
に位相がズレるように構成する。

従って第５図、第６図の如くジャーナル部（１０４）の
軸部（１０４ａ）に遊合した状態が、第５図の如くフィ
レット部加熱用部分（Ａ）はフィレット部（１０４ｂ）
の起壁（１０４ｆ）との間隔（Ｄ）が小さく、フィレッ
ト部（１０４ｂ）のＲ部（１０４ｇ）と対向する角部の
ｒは小さく、軸部（１０４ａ）周との間に間隔（Ｃ）を
侃持し、一方、ジャーナル部（１０４）の円周方向に位
相がずれた同側の部分はフラット部加熱用部分（Ｂ）と
なり、この部分（Ｂ）は起壁（１０４ｆ）との間隔（Ｅ
）が前記（Ｄ）よりも大きく、Ｒ部（ｔｏ４ｇ）と対向
する角部のＲはｒよりも大きく、軸部（１０４ａ）周と
の間の間隔（Ｃ）は前記と同じとする。

従ってＤＩＥ、ｒ＜Ｒ，Ｃ＝一定の関係に設定する。

以上において、既述の如くクランクシャフト（１）の中
心軸を中心にして回転させ、コイル（２１０）はジャー
ナル部（１０４）の軸部（１０４ａ）周に遊合し、固定
である。ジャーナル部（１０４）は回転し、一方、固定
側のコイル（２１０）には通電し、ジャーナル部（１０
４）の軸部（１０４ａ）周及び軸方向両端のフィレット
部（１０４ｂ）　、　（ＩＱ４ｃ）を高周波加熱する。

ところでフィレット部（１０４ｂ）　、　（１０４ｃ）
は軸方向端の一方が略属周近く薄肉部（１０４ｅ）であ
り、軸方向端の他方が前記とは位相をぼ周方向にズラせ
て略Ａ周近くが薄肉部（１０４ｅ）である。そこでフィ
レット部に接近する加熱用部分（Ａ）、（Ａ）−コイル
の軸方向両端に９０゛位相をズラせて設けられて前後一
対ある□が該薄肉部（１０４ｅ）に接近したときにコイ
ルへの出力を低下させ、軸部局よりも低温で加熱する。

これを第７図、第８図で示すと、クランクシャフトのジ
ャーナル部（１０４）を前後から見た図で、第７図を例
えば前方から、第８図を後方から見た図としよう、今ジ
ャーナル部（１０４）を四等分し、（１）をフィレット
部薄肉部とし、薄肉部（Ｉ）は軸方向に離間して実施例
では１８０°位相がズしている。コイル（２１０）の第
７図では前部の左半（Ａ）が、又第８図では右半部（Ａ
）がフィレット部加熱用部分で、第７図の正面側でジャ
ーナル部（１０４）　、従ってクランクシャフト（１）
が図中右方向に回転するとすると第８図の背面側では反
対の左方向の回転となり、軸方向前後の位相の１８０°
異なる薄肉部（Ｉ）。

（りの中心部がフィレット部加熱用部分（Ａ）。

（Ａ）に臨んださいコイル（２１０）の出力を低下させ
る。このように薄肉部（１）、（Ｉ）の加熱にさいして
は他の部分に比して低出力で加熱し、該加熱時に既述の
冷却機構（５）から例えば水の如き冷却媒体を噴射させ
、過加熱を抑制しても良い。

これにより薄肉部（Ｉ）、（１）の過加熱は抑制され、
焼割れの生じない焼入れが行え、一方、薄肉部（ｆ）、
Ｈ）がフィレット部加熱用部分（Ａ）、（Ａ）を通過し
た角度を既述の位相検出器（４）で検出し、他のゾーン
（ＩＩ）、（Ｉｌｊ）、（ＩＶ）ではコイル（２１０）
の出力を高める。これにより軸部（１０４ａ）及びフィ
レット部（１０４ｂ）　、　、（１０４ｃ）はフィレッ
ト部薄肉部（１０４ａ）以外の部分が高出力で加熱され
、フィレット部（１０４ｂ）　、　（１０４ｃ）は薄肉
部具外の部分が起立部（１０４ｄ）　、　（１０４ｄ）
により充分の肉厚を備え、ヒートマスが大せいことから
、又フィレット部加熱用部分がフィレット部（ｘｏ４ｂ
）　。

（１０４ｃ）に接近していることから高出力で充分に加
熱され、加熱後冷却水の供給で焼入れされる。

第９図は以上の本発明方法によるジャーナル部（１０４
）の焼入れパターンを示し、フィレット部（１０４ｂ）
　、　（１０４ｃ）の薄肉部（１０４ｅ）　、　（１０
４ｅ）は焼入れ硬化層（Ｈ）が浅く、軸部（１０４ａ）
周では薄肉部から反対方向へ順次深くなり、フィレット
部の薄肉部具外の部分は更に深くなる。従ってかかる焼
入れ硬化パターンに従えば、薄肉部においては焼割れが
防止でき、その反対側のフィレット部のＲ部分は焼入れ
深さが深くなるので疲労強度が更に向上する。

他のジャーナル部（１０２）も同様に焼入れする。。

次に具体的な実施例を述べると、 クランクシャフトの素材として３４８高周波（ＪＩＳ）
材を用い、クランクシャフト形状に熱間鍛造後、ピン部
、ジャーナル部に機械加工を施して既述の高周波加熱機
構にセットして加熱した。クランクシャフトの加熱にさ
いし、クランクシャフトを回転させ、ジャーナル部のフ
ィレット部薄肉部を外周により冷却媒体により冷却を行
いながら加熱を行った。そしてこのときクランクシャフ
トの中心軸から回転時の位相変化を位相検出器により検
出し、ジャーナル部のフィレット部薄肉部が既述のコイ
ルのフィレット部加熱用部分（Ａ）直下を通り、この部
分を通り過ざる迄の間の位相変化を検出し、この間だけ
高周波出力を低下させる。次いで薄肉部が上記加熱用部
分（Ａ）を通過したらもとの高周波出力にもどす。この
一連のことを一回転の中で行い、ジャーナル部を焼入れ
温度迄加熱し、焼入れ温度に達した時点で加熱を停止し
、コイル内に内蔵されたノズルから冷却媒体を噴出させ
て冷却を行い、焼入れを行った。

以上の焼入れ処理の結果、クランクシャフトのジャーナ
ル部のフィレット部付近の薄肉部の割れは発生せず、良
好な焼入れ硬化層と焼入れ深さ、焼入れ硬度を有するク
ランクシャフトが得られた。

以上の焼入れ処理の条件及び結果は下記の如くである。

クランクシャフト材質　５４８Ｃ（ＪＩＳ）（発明の効
果） 以上で明らかな如く本発明によれば、 クランクシャフトの中心軸の回転で各ジャーナル部の角
度位置を検出し、高周波加熱機構のコイルのフィレット
部加熱部が薄肉部に臨んださいに高周波出力を低下させ
、該加熱部が薄肉部から外れた状態で出力を元にもどす
ように制御するようにしたので、焼割れ等の発生し易い
ジャーナル部フィレット部の薄肉部に対して出力制御が
容易に、精度良く行える。従ってジャーナル部の軸部、
フィレット部、フィレット部薄肉部の各部に薄肉部の焼
き割れのない各部に必要な焼入れ硬化層を生成すること
ができ、トータルとして機能上要求される耐摩耗性、疲
労強度等に優れ、品質の優れたクランクシャフトを得る
ことことができるとともに、クランクシャフトの中心軸
の回転角度を検出して加熱用高周波出力を制御するので
出力制御が容易であり、又精度も正確に得られて信頼性
に優れ、品質の安定した良好なりランクシャフトを効率
良く生産することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はクラン
クシャフト焼入れの説明的側面図、第２図は高周波加熱
機構の斜視図、第３図は加熱コイルの斜視図、第４図は
同底面図、第５図、第６図はコイルのフィレット部加熱
部及びフラット部加熱部とジャーナル部の関係を示す説
明的断面図、第７図及び第８図はフィレット部加熱部と
ジャーナル部のフィレット部薄肉部との関係を示す説明
図、第９図は本発明に係る方法による焼入パターンの説
明図である。 尚図面中（１）はクランクシャフト、　（１０２）　、
　（１０４）はジャーナル部、（１０２ａ）　、　（ｌ
ｏ４ａ）は軸部、（１０２ｂ）　。 （１０２Ｃ）　、　（１０４ｂ）　、　（ＩＱ４Ｃ）は
フィレット部、（１０２ｅ）　。 （１０４ｅ）は薄肉部、（２）は高周波加熱機構、（２
１０）は加熱用コイル、（Ａ）はフィレット部加熱部、
（Ｂ）はフラット部加熱部、（４）は位相検出器である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランクシャフトのジャーナル部の外周に高周波
   加熱機構を臨ませ、クランクシャフトを中心軸を中心に
   回転させながらジャーナル部を加熱し、焼入れするよう
   にしたクランクシャフトの焼入方法において、前記高周
   波加熱機構はフィレット部に近いフィレット部加熱部と
   ジャーナル部の軸部周を加熱するフラット部加熱部とを
   備え、前記クランクシャフトの回転によりジャーナル部
   の角度位置を検出し、フィレット部加熱部がフィレット
   部薄肉部に臨んだ角度で高周波加熱機構の出力を低下さ
   せるように制御す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。
2. （２）前記加熱中にジャーナル部のフィレット部薄肉部
   を冷却するようにした前記特許請求の範囲第１項のクラ
   ンクシャフトの焼入方法。