JPS6397325A

JPS6397325A - 軸フイレツト部のロ−ル加工方法

Info

Publication number: JPS6397325A
Application number: JP24229986A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yonezawa; 米沢　純一; Yasuki Ishibashi; 石橋　保樹
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-04-28
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPH0683934B2

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）この発明は被加工軸のフィレット部にロールを押しつけ
、ここに加工硬化層を形成させて被加工軸の強度を向上
させる方法の改良に関する。

（従来の技術）特開昭４７−３４１５７号には従来の軸フィレット部の
ロール加工方法の１例が開示されている。第５図はロー
ル加工方法をクランク軸に適用したもので、クランク軸
（１）をクランクピン（２）の回転軸心（ｘ）のまわり
に回転させ、ピン（２）とクランクアーム（３１（３）
との境界のフィレット部（４）　（４１に１対の傾斜軸
心（ｙ）で支承した曲面ロールｆ５１　（５）を押付け
、その反端側からフィレット部につづくピン部に１対の
平ロール＋６１　（６１を押付けて加工する。両種ロー
ル（５１（６）の加工領域（ａ）　ｆｂ＋は一部重複す
る。

（発明が解決しようとする問題点）最近のエンジンのクランク軸の１スローの形状を第１図
（イ）に示し、対比のため従来の同部分の形状を第１図
（ロ）に示す。近年エンジンのコンパクト化に伴いフィ
レット部（４）のえぐり込み寸法（Ｆ）は深くなり、ア
ーム間隔（Ｄ）は狭くなり、さらにエンジンの最大爆発
圧力Ｐｍａｘの増大によりフィレット半径（Ｒ１）を大
きくする傾向にある。そのため、前記従来技術では、フ
ィレット部の応力分布に応じたロール加工を施すには、
大きくなったフィレット半径（Ｒ６）に対応して曲面ロ
ール（５）の加工周面の断面の曲率半径を大きくしなけ
ればならない。しかし、ロール周面の断面の曲率半径を
大きくすると、接触面積が大きくなり、それに伴い必要
加圧力も増大する。加圧ロールの軸承部は、その加圧力
に耐える設計にしなければならないが、アール間隔（Ｄ
）が前記のように狭くなるとスペース的に軸承部を強化
することが困難である。その結果、フィレット部の応力
分布に対応したクランク軸の強度向上を得ることが、ロ
ール軸承部の強度上の理由によって困難となり、これが
エンジンの近代化のために解決を要する問題となってい
る。

本発明は、従来のロール加工技術では対応できない上記
問題を解消させ、最近のクランク軸にもその応力分布に
応じた理想的な強度向上を可能にするロール加工法を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明方法では次の諸手段を
とる。

（１）第１図（イ）に示すように、大きくなったフィレ
ット半径（Ｒ１）のフィレットを複数の領域に分けて領
域毎にロール加工を行い、相俟って全域が加工されるよ
うにすること。

（旧複数の加工周面の断面の曲線形状の異なる加工ロー
ルを使用して段階的に対称的な領域の加工を行うこと。

（Ｉ［［）各加工ロールの加工周面の断面の半径はフィ
レット半径（Ｒ１）に較べて小径とし必要加圧力の軽減
を図ること。

これら手段を総合した本発明の軸フィレット部のロール
加工方法は、構成としては、フィレット部を有する被加
工軸をその回転軸心のまわりに回転させ、フィレット部
およびその近傍に加工ロールを押しつけて加工硬化層を
形成させ被加工軸の強度を向上させる場合に、前記加工
軸の回転軸心に対して傾斜した回転軸心のもとに回転支
承された加工ロールとして加工周面の断面の曲線形状が
異なる複数種類のロールを使用し、これらを順次フィレ
ット部に押付けてフィレット部の分割？■域が一部重複
する関係のもとに段階的に、かつ各加工段階の面圧がで
きるだけ小さくなる関係として加工することを特徴とす
る。

以下、本発明方法を第２図を参照し実例に即して具体的
に説明する。この例は１番ロール（１０）、２番ロール
（１１）および３番ロール（１２）の３種の曲面ロール
を使用するもので、各ロールによる段階的加工状況をそ
れぞれ第２図（イ）（ロ）および（ハ）に示す。各図中
、（４）はフィレット部、（Ｒ＋）はフィレット半径、
（ｚ）は被加工軸の回転軸心（ｘ）に対し傾斜した回転
軸心のまわりに支承される各曲面加工ロールの中心線を
示す。

第２図（イ）は、１番ロール（１０）による第１段階の
加工状況を示し、このロールの加工周面（１３）は断面
の曲率半径（Ｒｇ）が最も小さく、フィレット半径（Ｒ
８）のフィレット部（４）の中央部の領域（Ａ）を加工
する。

第２図（ロ）は２番ロール（１１）による第２段階の加
工状況を示す。２番ロール（１１）の周面の断面は中心
線（ｚ）近傍の中央部がフラット部（１４）に形成され
、その両側の加工周面（１５）　（１５）が曲率半径（
Ｒ３）に形成されている。曲率半径（Ｒ３）は１番ロー
ルの曲率半径（Ｒ２）より大きくフィレット半径（Ｒ１
）より小さい。フラット部（１４）はフィレット部（４
）に接触せず加工を行わず、両側の加工周面（１５）　
（１５）は領域（八）の両側の領域（Ｂ）　（Ｂ）を加
工する。領域（Ａ）（Ｂ）は一部重複する。

第２図（ハ）は３番ロール（１２）による第３段階の加
工状況を示す。３番ロール（１２）の加工周面（１６）
は断面の曲率半径（Ｒ４）に形成される。曲率半径（Ｒ
４）は２番ロールの曲率半径（Ｒ１）に等しいかそれよ
り小さく１番ロールの曲率半径（Ｒ２）より大きい。

曲率半径の関係は、とりまとめてＲ１＜ｌｈ＜Ｒ１、Ｉ
ｈ＜Ｒ４≦Ｒ３である。

（作用）以上３種のロール（１０）　（１１）　（１２）による
３段階加工において、２番ロール（１１）のフラット部
（１４）の幅は、１番ロール（１０）によって形成され
る加工領域（Ａ）の両側に２番ロール（１１）による加
工領域が一部重複して形成されるようになっており、両
領域境界では第２図（ロ）に示すように加工度が不充分
となる傾向がある。そこで３番ロール（１２）により領
域（Ａ）　（Ｂ）の一部重複した部分を押すことにより
重複部での硬度分布を第２図（ハ）に示すように一層な
めらかにすることができる。以上のようなロール加工に
より最近のクランク軸のフィレット部に作用する応力に
応じた理想的な硬化領域を得ることができる。

（実施例）本発明の軸フィレット部のロール加工方法の実施例を、
第２図（イ）（ロ）および（ハ）に対応する第３図（イ
）（ロ）および（ハ）に示す。

第３図中に被加工軸フィレット部半径、各ロールの各部
曲率半径の龍単位の数値を記入して示した。第１段階の
１番ロール（１０）の押付力は３７．０００ｋｇ、第２
段階の２番ロール（１１）の押付力は２５，０００ｋｇ
、第３段階の３番ロール（１２）の押付力は２５，００
０ｋｇである。

第３図（イ）の第１工程において加工軸心に最大硬化深
さが得られるようにし、第３図（ロ）の第２工程におい
て第１工程の加工領域の両側を硬化させ硬化領域を拡げ
る。さらに第３図（ハ）の第３工程において、第１工程
と第２工程とで形成された硬化領域の重複した部分を押
さえることにより、なめらかな硬度分布が得られるよう
にした。

第４図にはこの加工によって得られた硬度分布（１１）
を示す。第４図にはフィレット部に作用する応力分布（
Ｓ）も併記しているが、本発明方法によるロール加工は
フィレット部に作用する応力分布に対応したものになる
ことが知られる。

（発明の効果）以上のように本発明方法によりロール加工を施すことに
よって、フィレット半径が大きくアーム間隔の狭いクラ
ンク軸に対してもフィレット部に発生する応力分布によ
く対応した硬度分布の強度向上加工を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は最近のエンジンのクランク軸の形状を示
す分部分図、第１図（ロ）は対比のための通常のエンジ
ンの同部分を示す図、第２図（イ）は本発明方法の第１
段階の加工状況を示す図、第２図（ロ）はその第２段階
の加工状況を示す図、第２図（ハ）はその第３段階の加
工状況を示す図、第３図（イ）は実施例の１番ロールの
寸法を示す図、第３図（ロ）その２番ロールの寸法を示
す図、第３図（ハ）はその３番ロールの寸法を示す図、
第４図は本発明方法によるロール加工後のフィレット部
の硬度分布を応力分布とともに示す図、第５図は従来技
術のロール加工方法の状況を示す部分図である。（１）・・・クランク軸、（２１・・・クランクピン、
（３）・・・クランクアーム、（４）・・・フィレット
部、（５）・・・曲面ロール、（６）・・・平ロール、
（１０）・・・１番ロール、（１１）・・・２番ロール
、（１２）・・・３番ロール、（１３）　（１５）　（
１６）・・・加工周面、（１４）・・・フラット部、（
Ｆ）・・・えぐり込み寸法、（Ｄ）・・・アーム間隔、
（Ｒ１）・・・フィレット半径、（Ｒｚ）　（Ｒａ）　
（Ｒ４）・・・ロール周面曲率半径、（Ａ）　（Ｂ）・
・・フィレット領域、（１１）・・・硬度分布、（Ｓ）
・・・応力分布、（ｘ）・・・回転軸心、（ｙ）・・・
ロール軸心、（ｚ）・・・ロール中心線、＋ａ）　（ｂ
）・・・加工領域。第４　図纂５Ａ手続補正書−発）昭和６１年１１月１４日１、事件の表示　昭和６１　手持　許　願第２４２２９
９　号２、発明の名称　　軸フィレット部のロール加工
方法３、補正をする各事件との関係　特　許　出願人代
表者　　牧　　　冬　彦４・　代　　理　　人　　〒６５０５、補正指令の日付　昭和　　年　　月　　日（１）明
細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正します。（２）明細書の第３頁第１１行目「アール間」とあるの
を「アーム間」に補正します。（３）同第６頁第４行口「フィレット部（４）」とある
の全「フィレット部（４）」に補正し捷す〇（４）同第６頁第８行目「中心線（ｚ）１とあるのを「
中心線（Ｚ）」に補正します。（５〕同第９頁第９行目「示す分部分図」とあるのを「
示す部分図」に補正します。（６）同第１０頁第８行目「囚［Ｂｌ・・・フィレット
領域Ｊとあるのを［ＡＪ［Ｂ＋・・・加工領域」に補正
します。（７）図面（第２図げ）（ロ））を別紙の通シ補正しま
す。（別　紙）特許請求の範囲フィレット部を有する被加工軸をその回転軸心のまわり
に回転させフィレット部およびその近傍に加工ロールを
押しつけて加工硬化層を形成させ被加工軸の強度を向上
させる場合に、前記被加工軸の回転軸心に対して傾斜し
た回転軸心のもとに回転支承された加工ロールとして加
工周面の断面の曲線形状が異なる複数種類のロールを使
用し、これらを順次にフィレット部に押付けてフィレッ
ト部の分割領域を一部重複する関係のもとに、段階的に
、かつ各加工段階の面圧ができるだけ小さくなる関係と
して加工することを特徴とする軸フィレット部のロール
加工方法。１とイ娶工べ舘２図

Claims

【特許請求の範囲】

フィレット部を有する被加工軸をその回軸心のまわりに
回転させフィレット部およびその近傍に加工ロールを押
しつけて加工硬化層を形成させ被加工軸の強度を向上さ
せる場合に、前記被加工軸の回転軸心に対して傾斜した
回転軸心のもとに回転支承された加工ロールとして加工
周面の断面の曲線形状が異なる複数種類のロールを使用
し、これらを順次にフィレット部に押付けてフィレット
部の分割領域を一部重複する関係のもとに、段階的に、
かつ各加工段階の面圧ができるだけ小さくなる関係とし
て加工することを特徴とする軸フィレット部のロール加
工方法。