JPH09143631A - 車両の軸部材 - Google Patents
車両の軸部材Info
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- JPH09143631A JPH09143631A JP30082895A JP30082895A JPH09143631A JP H09143631 A JPH09143631 A JP H09143631A JP 30082895 A JP30082895 A JP 30082895A JP 30082895 A JP30082895 A JP 30082895A JP H09143631 A JPH09143631 A JP H09143631A
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- Japan
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- treatment
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】弾性率は高弾性率鋼を用いることで向上させた
状態で表面硬化処理するにより疲労強度及び耐摩耗性を
向上させ、硬性を保ちつつ、軽量なピンピストン等の車
両の軸部材を提供する。 【解決手段】車両の軸部材は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜
３％Ａｌ、０．５％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング
率鋼に、表面硬化処理を施して形成している。
状態で表面硬化処理するにより疲労強度及び耐摩耗性を
向上させ、硬性を保ちつつ、軽量なピンピストン等の車
両の軸部材を提供する。 【解決手段】車両の軸部材は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜
３％Ａｌ、０．５％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング
率鋼に、表面硬化処理を施して形成している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両のピストン
ピン、クランクピン等に用いられる車両の軸部材に関す
るものである。
ピン、クランクピン等に用いられる車両の軸部材に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、一般的に用いられているピスト
ンピンは、ＳＣＭ４１５等の合金肌焼き鋼に浸炭焼き入
れ処理を施して用いられている。特に、ピストンピン
は、エンジンの出力向上のために軽量化が図られ、例え
ばパイプを用い、しかも薄肉にすること等が行なわれ
る。
ンピンは、ＳＣＭ４１５等の合金肌焼き鋼に浸炭焼き入
れ処理を施して用いられている。特に、ピストンピン
は、エンジンの出力向上のために軽量化が図られ、例え
ばパイプを用い、しかも薄肉にすること等が行なわれ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ピストンピンは、強度と剛性を確保する必要性から充分
な軽量化が果たせず、エンジン回転数を上げ、高出力化
する上での障害となっている。即ち、ピストンピンの薄
肉化により軽量化を図ろうとすると剛性不足が生じ、ピ
ストンピンが作動によって撓みピストンのピン孔の内周
面及びピストンピンの異常摩耗、疲労破壊、さらにピス
トンのピン孔が形成されるピンボス破壊等の問題が生じ
る場合がある。
ピストンピンは、強度と剛性を確保する必要性から充分
な軽量化が果たせず、エンジン回転数を上げ、高出力化
する上での障害となっている。即ち、ピストンピンの薄
肉化により軽量化を図ろうとすると剛性不足が生じ、ピ
ストンピンが作動によって撓みピストンのピン孔の内周
面及びピストンピンの異常摩耗、疲労破壊、さらにピス
トンのピン孔が形成されるピンボス破壊等の問題が生じ
る場合がある。
【０００４】従来の材料の場合、表面硬化処理により強
度は向上できるが、弾性率は変わらない。そのため、薄
肉化による軽量化を行なうと強度は保つことができても
剛性が足りずにピストンが破損してしまう。
度は向上できるが、弾性率は変わらない。そのため、薄
肉化による軽量化を行なうと強度は保つことができても
剛性が足りずにピストンが破損してしまう。
【０００５】この発明は、かかる実情を背景にしてなさ
れたもので、弾性率は高弾性率鋼を用いることで向上さ
せた状態で表面硬化処理するにより疲労強度及び耐摩耗
性を向上させ、硬性を保ちつつ、軽量なピンピストン等
の車両の軸部材を提供することを目的としている。
れたもので、弾性率は高弾性率鋼を用いることで向上さ
せた状態で表面硬化処理するにより疲労強度及び耐摩耗
性を向上させ、硬性を保ちつつ、軽量なピンピストン等
の車両の軸部材を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明の車両の軸
部材は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜３％Ａｌ、０．５％Ｙ
2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング率鋼に、表面硬化処理
を施して形成したことを特徴としている。
目的を達成するために、請求項１記載の発明の車両の軸
部材は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜３％Ａｌ、０．５％Ｙ
2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング率鋼に、表面硬化処理
を施して形成したことを特徴としている。
【０００７】このように、車両の軸部材が、高ヤング率
鋼に、表面硬化処理を施して形成されており、ヤング率
を高くすることで弾性変形を低減し、さらに表面硬化処
理により耐摩耗性及び疲労強度を向上させることによ
り、強度と剛性を両立させた軽量な軸部材となり、作動
時の撓みを低減し、振動低減が可能で、かつ高精度作動
が可能になる。
鋼に、表面硬化処理を施して形成されており、ヤング率
を高くすることで弾性変形を低減し、さらに表面硬化処
理により耐摩耗性及び疲労強度を向上させることによ
り、強度と剛性を両立させた軽量な軸部材となり、作動
時の撓みを低減し、振動低減が可能で、かつ高精度作動
が可能になる。
【０００８】請求項２記載の発明の車両の軸部材は、前
記表面硬化処理として、窒化処理または浸炭焼入れ処理
を用いたことを特徴としている。
記表面硬化処理として、窒化処理または浸炭焼入れ処理
を用いたことを特徴としている。
【０００９】このように、表面硬化処理として、窒化処
理を用い、処理時間を長くすることで厚い硬化層を得る
ことができる。また、表面硬化処理として、浸炭焼入れ
処理を用いることで、表面硬さが高く、硬化深さを大き
くすることが可能で、内部の硬さも高くすることができ
る。
理を用い、処理時間を長くすることで厚い硬化層を得る
ことができる。また、表面硬化処理として、浸炭焼入れ
処理を用いることで、表面硬さが高く、硬化深さを大き
くすることが可能で、内部の硬さも高くすることができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の車両の軸部材の
実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】まず、この発明の車両の軸部材が用いられ
るピストンピン及びクランクピンについて説明する。
るピストンピン及びクランクピンについて説明する。
【００１２】図１はピストンとピストンピンの連結を示
す断面図である。ピストン１は、図示しないシリンダに
往復動可能に設けられ、ピストン１のピンボス１ａには
ピン孔１ｂが形成されている。このピン孔１ｂにはピス
トンピン２が挿入され、このピストンピン２はパイプ状
に形成されている。ピストンピン２には、コンロッド３
の小端部３ａが回動可能に設けられている。コンロッド
３は、図示しない大端部をクランクピンに回動可能に設
けられ、ピストンの往復動をクランクピンを介してクラ
ンク軸に伝達して回転させる。
す断面図である。ピストン１は、図示しないシリンダに
往復動可能に設けられ、ピストン１のピンボス１ａには
ピン孔１ｂが形成されている。このピン孔１ｂにはピス
トンピン２が挿入され、このピストンピン２はパイプ状
に形成されている。ピストンピン２には、コンロッド３
の小端部３ａが回動可能に設けられている。コンロッド
３は、図示しない大端部をクランクピンに回動可能に設
けられ、ピストンの往復動をクランクピンを介してクラ
ンク軸に伝達して回転させる。
【００１３】図２はクランク軸とコンロッドの連結を示
す断面図である。左右のクランク軸１０，１１のクラン
クウェブ１０ａ，１１ａにピン孔１０ｂ，１１ｂが形成
され、このピン孔１０ｂ，１１ｂにクランクピン１２を
挿着し、このクランクピン１２で左右のクランク軸１
０，１１が連結されている。この左右のクランク軸１
０，１１は、軸受１３，１４を介して図示しないクラン
クケース２０に回動可能に軸支されている。クランクピ
ン１２には、コンロッド１５の大端部１５ａがニードル
軸受１６を介して回動可能に軸支されている。
す断面図である。左右のクランク軸１０，１１のクラン
クウェブ１０ａ，１１ａにピン孔１０ｂ，１１ｂが形成
され、このピン孔１０ｂ，１１ｂにクランクピン１２を
挿着し、このクランクピン１２で左右のクランク軸１
０，１１が連結されている。この左右のクランク軸１
０，１１は、軸受１３，１４を介して図示しないクラン
クケース２０に回動可能に軸支されている。クランクピ
ン１２には、コンロッド１５の大端部１５ａがニードル
軸受１６を介して回動可能に軸支されている。
【００１４】このようにピストンピン及びクランクピン
に用いられる車両の軸部材は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜
３％Ａｌ、０．５％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング
率鋼に、表面硬化処理を施して形成している。
に用いられる車両の軸部材は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜
３％Ａｌ、０．５％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング
率鋼に、表面硬化処理を施して形成している。
【００１５】１３〜１６％Ｃｒ、１〜３％Ａｌ、０．５
％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング率鋼は、フェライ
ト系組成粉末にＹ2Ｏ3の分散粒子を分散させ、＜１１１
＞集合組織が形成される温度にて再結晶熱処理を行なう
ことにより、ヤング率２９０ＧＰａが得られ、ヤング率
を高くすることで弾性変形を低減することができる。
％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング率鋼は、フェライ
ト系組成粉末にＹ2Ｏ3の分散粒子を分散させ、＜１１１
＞集合組織が形成される温度にて再結晶熱処理を行なう
ことにより、ヤング率２９０ＧＰａが得られ、ヤング率
を高くすることで弾性変形を低減することができる。
【００１６】この高ヤング率鋼の特性を、従来の鋼Ｓ４
５Ｃと比較し、その結果を表１に示す。
５Ｃと比較し、その結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】そして、この車両の軸部材は、高ヤング率
鋼に表面硬化処理を施して形成され、この表面硬化処理
として、窒化処理または浸炭焼入れ処理を用いている。
窒化処理とは、鋼の表面から窒素原子を固溶させること
で表面近傍を硬くすることを目的とする処理である。そ
の強化機構は窒素原子が鉄原子の間に入り込むことによ
る固溶強化と、入り込んだ窒素原子が鋼中の合金元素、
例えばＣｒ，Ａｌ，Ｖと化合物をつくり、微細に析出す
ることによる析出強化の２つが存在する。析出強化の方
が効果が大きい。
鋼に表面硬化処理を施して形成され、この表面硬化処理
として、窒化処理または浸炭焼入れ処理を用いている。
窒化処理とは、鋼の表面から窒素原子を固溶させること
で表面近傍を硬くすることを目的とする処理である。そ
の強化機構は窒素原子が鉄原子の間に入り込むことによ
る固溶強化と、入り込んだ窒素原子が鋼中の合金元素、
例えばＣｒ，Ａｌ，Ｖと化合物をつくり、微細に析出す
ることによる析出強化の２つが存在する。析出強化の方
が効果が大きい。
【００１９】今回の材料は、後者の機構に寄与する合金
元素が多量に含まれており、また拡散を阻害する炭素が
殆ど含まれていないため、窒化処理時に著しい硬度上昇
を得ることができる。
元素が多量に含まれており、また拡散を阻害する炭素が
殆ど含まれていないため、窒化処理時に著しい硬度上昇
を得ることができる。
【００２０】窒化処理は処理時間を長くすることで、深
い硬化層が得られるが、硬化深さの点では浸炭焼き入れ
処理の方が短い時間で同等の深さが得られる。熱歪みは
窒化処理の方が浸炭焼き入れ処理よりも小さい。
い硬化層が得られるが、硬化深さの点では浸炭焼き入れ
処理の方が短い時間で同等の深さが得られる。熱歪みは
窒化処理の方が浸炭焼き入れ処理よりも小さい。
【００２１】この実施例での窒化処理は、ＮＨ3雰囲気
中で約５７０±１０℃に、５０〜１００時間程度に保つ
ことによりＮを、高ヤング率鋼に拡散浸透させてオイル
焼入れをする。このように、表面硬化処理として、窒化
処理を用いることで、厚い硬化層を得ることができる。
この高ヤング率鋼は、Ｃｒ、Ａｌ等の窒化物生成元素を
多量に含み、窒素の拡散を阻害するＣを殆ど含んでいな
いため、窒化後の特性として優れた表面硬さを示す。
中で約５７０±１０℃に、５０〜１００時間程度に保つ
ことによりＮを、高ヤング率鋼に拡散浸透させてオイル
焼入れをする。このように、表面硬化処理として、窒化
処理を用いることで、厚い硬化層を得ることができる。
この高ヤング率鋼は、Ｃｒ、Ａｌ等の窒化物生成元素を
多量に含み、窒素の拡散を阻害するＣを殆ど含んでいな
いため、窒化後の特性として優れた表面硬さを示す。
【００２２】また、浸炭焼入れ処理は、Ｃｐを０．８５
％、ＣＯ2を０．２５％を含む雰囲気中で、例えば９０
０℃に１時間２５分程度に保ち、高ヤング率鋼の表面か
ら所定の深さまでＣを拡散浸透させてからオイル焼入れ
を行ない、この焼入れ後、１９０℃に１時間程度に保
ち、空気冷却を行ない焼戻しをする。このように、表面
硬化処理として、浸炭焼き入れ処理を用いることで、表
面硬さが高く、硬化深さを大きくすることが可能で、内
部の硬さも高くすることができる。
％、ＣＯ2を０．２５％を含む雰囲気中で、例えば９０
０℃に１時間２５分程度に保ち、高ヤング率鋼の表面か
ら所定の深さまでＣを拡散浸透させてからオイル焼入れ
を行ない、この焼入れ後、１９０℃に１時間程度に保
ち、空気冷却を行ない焼戻しをする。このように、表面
硬化処理として、浸炭焼き入れ処理を用いることで、表
面硬さが高く、硬化深さを大きくすることが可能で、内
部の硬さも高くすることができる。
【００２３】このように、車両の軸部材が、高ヤング率
鋼に、表面硬化処理を施して形成されており、ヤング率
を高くすることで弾性変形を低減し、さらに表面硬化処
理により耐摩耗性に優れ、強度と剛性を両立させた軽量
な軸部材となり、作動時の撓みを低減し、振動低減が可
能で、かつ高精度作動が可能になる。
鋼に、表面硬化処理を施して形成されており、ヤング率
を高くすることで弾性変形を低減し、さらに表面硬化処
理により耐摩耗性に優れ、強度と剛性を両立させた軽量
な軸部材となり、作動時の撓みを低減し、振動低減が可
能で、かつ高精度作動が可能になる。
【００２４】従って、図１に示すピストンピン２を高ヤ
ング率鋼に、表面硬化処理を施して形成すると、強度と
剛性を両立させた軽量なピストンピン２になり、エンジ
ン回転数を上げ、高出力化することができる。また、ピ
ストンピン２の薄肉化により軽量化しても、ピストンピ
ン２の強度と剛性が確保され、ピストン１のピン孔１ｂ
の内周面及びピストンピン２の異常摩耗、疲労破壊、さ
らにピストン１のピン孔１ｂが形成されるピンボス１ａ
の破壊等が防止される。
ング率鋼に、表面硬化処理を施して形成すると、強度と
剛性を両立させた軽量なピストンピン２になり、エンジ
ン回転数を上げ、高出力化することができる。また、ピ
ストンピン２の薄肉化により軽量化しても、ピストンピ
ン２の強度と剛性が確保され、ピストン１のピン孔１ｂ
の内周面及びピストンピン２の異常摩耗、疲労破壊、さ
らにピストン１のピン孔１ｂが形成されるピンボス１ａ
の破壊等が防止される。
【００２５】同様に、図２に示すクランクピン１２を高
ヤング率鋼に、表面硬化処理を施して形成すると、強度
と剛性を両立させた軽量なクランクピン１２になり、エ
ンジン回転数を上げ、高出力化することができる。ま
た、クランクピン１２の薄肉化により軽量化しても、ク
ランクピン１２の強度と剛性が確保され、クランク軸１
０，１１のピン孔１０ｂ，１１ｂの内周面及びピストン
ピン１２の異常摩耗、疲労破壊、さらにクランクピン１
２のピン孔１０ｂ，１１ｂが形成されるクランクウェブ
１０ａ，１１ａの破壊等が防止される。
ヤング率鋼に、表面硬化処理を施して形成すると、強度
と剛性を両立させた軽量なクランクピン１２になり、エ
ンジン回転数を上げ、高出力化することができる。ま
た、クランクピン１２の薄肉化により軽量化しても、ク
ランクピン１２の強度と剛性が確保され、クランク軸１
０，１１のピン孔１０ｂ，１１ｂの内周面及びピストン
ピン１２の異常摩耗、疲労破壊、さらにクランクピン１
２のピン孔１０ｂ，１１ｂが形成されるクランクウェブ
１０ａ，１１ａの破壊等が防止される。
【００２６】なお、この発明の車両の軸部材は、前記し
たピストンピン及びクランクピンに限定されることな
く、クランク軸、カム軸、ドライブ軸等の種々の軸部材
に適用することができる。
たピストンピン及びクランクピンに限定されることな
く、クランク軸、カム軸、ドライブ軸等の種々の軸部材
に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜３％Ａｌ、０．５％Ｙ2Ｏ3
を含む粒子微細分散高ヤング率鋼に、表面硬化処理を施
して形成したから、ヤング率を高くすることで弾性変形
を低減し、さらに表面硬化処理により耐摩耗性に優れ、
強度と剛性を両立させた軽量な軸部材となり、作動時の
撓みを低減し、振動低減が可能で、かつ高精度作動が可
能である。
は、１３〜１６％Ｃｒ、１〜３％Ａｌ、０．５％Ｙ2Ｏ3
を含む粒子微細分散高ヤング率鋼に、表面硬化処理を施
して形成したから、ヤング率を高くすることで弾性変形
を低減し、さらに表面硬化処理により耐摩耗性に優れ、
強度と剛性を両立させた軽量な軸部材となり、作動時の
撓みを低減し、振動低減が可能で、かつ高精度作動が可
能である。
【００２８】請求項２記載の発明は、表面硬化処理とし
て、窒化処理を用い、処理時間を長くすることで厚い硬
化層を得ることができる。また、表面硬化処理として、
浸炭焼入れ処理を用いることで、表面硬さが高く、硬化
深さを大きくすることが可能で、内部の硬さも高くする
ことができる。
て、窒化処理を用い、処理時間を長くすることで厚い硬
化層を得ることができる。また、表面硬化処理として、
浸炭焼入れ処理を用いることで、表面硬さが高く、硬化
深さを大きくすることが可能で、内部の硬さも高くする
ことができる。
【図１】ピストンとピストンピンの連結を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】クランク軸とコンロッドの連結を示す断面図で
ある。
ある。
１ ピストン １ａ ピンボス １ｂ ピン孔 ２ ピストンピン ３ コンロッド ３ａ 小端部 １０，１１ クランク軸 １０ａ，１１ａ クランクウェブ １０ｂ，１１ｂ ピン孔 １２ クランクピン １５ コンロッド １５ａ 大端部
Claims (2)
- 【請求項１】１３〜１６％Ｃｒ、１〜３％Ａｌ、０．５
％Ｙ2Ｏ3を含む粒子微細分散高ヤング率鋼に、表面硬化
処理を施して形成したことを特徴とする車両の軸部材。 - 【請求項２】前記表面硬化処理として、窒化処理または
浸炭焼入れ処理を用いたことを特徴とする請求項１記載
の車両の軸部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30082895A JPH09143631A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 車両の軸部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30082895A JPH09143631A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 車両の軸部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09143631A true JPH09143631A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=17889602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30082895A Pending JPH09143631A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | 車両の軸部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09143631A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003105505A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Kobe Steel Ltd | 高疲労強度・高剛性鋼およびその製造方法 |
| JP2006144928A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Yamaha Motor Co Ltd | コンロッド、エンジン、自動車両およびコンロッドの製造方法 |
-
1995
- 1995-11-20 JP JP30082895A patent/JPH09143631A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003105505A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Kobe Steel Ltd | 高疲労強度・高剛性鋼およびその製造方法 |
| JP2006144928A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Yamaha Motor Co Ltd | コンロッド、エンジン、自動車両およびコンロッドの製造方法 |
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