JPS6164819A - クランクシヤフト焼入装置 - 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、エンジン等に用いられるクランクシャフトの
ジャーナル部表面およびその近傍の表面を鞍型コイルに
よって高周波焼入れする焼入装置の改良に関するもので
ある。

（従来の技術） 近年、自動車用エンジンにおけるクランクシせフトとし
て、その軽量化を図るために、例えば第７図に４気筒エ
ンジン用クランクシヤフトの例で示すように、各ビン部
３１両側のクランクアーム部３２．３２を第１ないし第
５の各ジャーナル部３０ａ〜３０ｆ３に対しピン部３１
と反対側に延長してなるバランスウェイト部３３．３３
の一部を省略して、その数を４個に一半減するとともに
、上記各クランクアーム部３２のジャーナル部３０８〜
３０ｅまたはピン部３１への接続部分の一部を肉厚の薄
い薄肉部３２ａとしたクランクシせフトＷが広く採用さ
れている。

ところで、このようなりランクシャフトＷの各ジャーナ
ル部３０ａ〜３０ｅおよびビン部３１の各表面、ならび
５に各クランクアーム部３２の各ジャーナル部３０ａ〜
３０ｅ側およびビン部３１側の各表面、すなわちエンジ
ンの軸受部やコネクチングロッドに摺接する部分を高周
波焼入れする場合、通常、上記各ジャーナル部３０ａ〜
３０ｅ上またはピン部３１上に軸方向に移動不能に跨座
する鞍型コイル（跨座形コイル）を備えた焼入装置を用
い、そのコイルを各ジャーナル部上３０ａ〜３０ｅ上ま
たはビン部３１上に跨座させた状態で、該コイルに所定
の高周波電流を流すとともにクランクシャフトＷを回動
させることにより、クランクシャフトＷの焼入部を加熱
するようになされている。

しかし、上記の如く、クランクシャフトＷは各クランク
アーム部３２のジャーナル部３０ａ〜３ｏｅまたはビン
部３１への接続部分の一部に薄肉部３２ａが形成されて
おり、該薄肉部３２ａのヒートマスが他の部分と異なる
ために均一な焼入れを行うことが困難であった。

そこで、従来、例えば特開昭５８−１８１８２４号公報
に開示されているように、各ビン部でジャーナル部中心
からみた半径方向のヒートマスが異なるクランクシャフ
トに対して、ビン部のクランク運動に追従するコイルの
昇降運動に伴ってコイルへの電流値を可変制御すること
により、ビン部およびその近傍に対する焼入れを均一に
行い得るようにした焼入装置が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記の゛クランクシャフトＷは、第２および
第４ジヤーナル部３０ｂ、３０ｄエンジンの第１．第２
気筒問および第３．第４気筒間にそれぞれ位置するジャ
ーナル部の各両側のクランクアーム部３２．３２におけ
る薄肉部３２ａ、３２ａが互いにジャーナル部３０ｂ　
、３０ｄ円周方向に１８０°の位相角を持っているため
、上記従来のようにコイルへの電流値を可変制御したと
しても、ジャーナル部３０ｔ１．３０ｄの一側に位置す
る厚肉部３２ｂに比べて他側の薄肉部３２ａが過熱され
てしまい、その結果、加熱後の急冷時に薄肉部３２ａに
焼割れが生じるという問題があった。

さりとて、コイルへの電流値を上記薄肉部３２ａに合せ
て減少させたときには、厚肉部３２ｂに対する加熱量が
不足して厚内部３２ｂを良好に焼入れすることが困難に
なる。

本発明は以上の諸点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、上記した鞍型コイルでクランクシャフ
トのジャーナル部表面およびクランクアーム部のジャー
ナル部側表面を高周波焼入れするに当り、クランクシャ
フトのジャーナル部周りの回動に伴って上記鞍型コイル
をもクランクシャフト軸方向に移動させて、クランクア
ーム部の薄肉部からコイルを遠ざけるようにすることに
より、薄肉部に対する過熱を抑制するようにし、よって
クランクシャフトのクランクアーム部における厚肉部を
良好に焼入れしつつその薄肉部の焼割れを防止し得るよ
うにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、ジャー
ナル部両側のクランクアーム部における薄肉部が互いに
ジャーナル部円周方向に一定の位相角を持って形成され
てなるクランクシャフトに対し、上記ジャーナル部表面
およびクランクアーム部のジャーナル部側表面を高周波
焼入れする鞍型コイルは、上記ジャーナル部の長さより
も短い幅を有していて、該ジャーナル部表面でクランク
シャフト幅方向に移動可能とする。さらに、上記クラン
クシャフトをジャーナル部周りに回動させるクランクシ
ャフト駆動装置と、該駆動装置によるクランクシャフト
の回動に連動して上記コイルを各クランクアーム部の薄
肉部から離れる方向に移動させる制御装置とを設けたも
のである。

（作用） 上記構成により、本発明では、クランクシャフト駆動装
置に駆動されてクランクシャフトがそのジャーナル部周
りに回動すると、それに伴って上”記ジャーナル部上に
跨座状態に配置されている鞍型コイルが制御装置により
各クランクアーム部の薄肉部から離れて該薄肉部に対向
する厚肉部側を通るように軸方向にスライド移動される
。そのため、上記薄肉部はそのヒートマスの小さい分だ
けコイルから離れて加熱されるようになり、コイルへの
電流値を一定にしたままで薄肉部の過熱が抑制される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図および第２図は本発明の実施例に係るクランクシ
ャフト焼入装置Ａを示し、該焼入装置Ａは、第７図に示
すように、ジャーナル部３０ｂ。

３０ｄ両側のクランクアーム部３２．３２における薄肉
部３２ａ、３２ａが互いに円周方向に１８０゛の位相角
を持って形成されてなる４気筒エンジン用クランクシヤ
フトＷの所定部分の表面を高周波焼入れするものである
。該焼入装置ＡはクランクシャフトＷを加熱後に急冷す
るための冷却水が収容された冷却水槽１を備え、該冷却
水槽１内には水平方向の回転軸２ａを持つ円筒状のセン
タ台２が回転自在に支持され、該センタ台２の外周には
その４等分位置に４本のクランクシャフトＷ。

Ｗ、・・・が、各々心押し軸３およびクランプ部４によ
ってセンタ台２の回転軸２ａと平行にかつ回転自在にセ
ンタ支持されている。そして、これら４本のクランクシ
ャフトＷ、Ｗ、・・・のうちの１本は、センタ台２の回
動によってその回転軸２ａの真上位置たる加熱位置に位
置付けられていて、冷却水槽１内の冷却水から出た位置
にあり、かつ該加熱位置にあるクランクシャフトＷをク
ランプするクランプ部４は冷却水槽外面に取り付けたロ
ータリエンコーダ５を介して駆動モータ６に駆動連結さ
れるようになされている。而して、モータ６の回転によ
り加熱位置にあるクランクシャフトＷをそのジＶ−ナル
部３０８〜３０ｅ周りに回動させるようにしたクランク
シャフト駆動装［７が構成されている。

上記冷却水槽１の上面開口部の側部には上記センタ台２
の回転軸２ａと平行に延びる１対のガイドレール８．８
が取り付けられ、該ガイドレール８．８にはカレントト
ランス懸架台９が移動自在に乗架されている。該懸架台
９は昇降用モータ１０の駆動によって上記センタ台２の
上方位置を昇降移動するりフタ１１を備え、該リフタ１
１には、高周波電流を出力するカレントトランス１２と
、該カレントトランス１２の直下方に垂下され、カレン
トトランス１２からの高周波電流を受けて上記加熱位置
にあるクランクシャフトＷの各ジャーナル部３０ａ〜３
０ｅ、各ビン部３１等を誘導加熱する加熱コイル１３と
が取り付けられている。

そして、上記加熱コイル１３は、第４図に拡大詳示する
ように、クランクシャフトＷのジャーナル部３０８〜３
０ｅまたはピン部３１に跨座可能な鞍型コイルで構成さ
れ、その幅ａはクランクシャフトＷの第２および第４ジ
ヤーナル部３０ｂ、３０ｄの長さ９よりも所定寸法だけ
短＜（ａく９）設定されており、ガイドレール８．８上
でのカレントトランス懸架台９の移動に応じて、コイル
１３を上記加熱位置にあるクランクシャフトＷのジャー
ナル部３０ｂ、３０ｄ表面でクランクシＶフトＷ軸方向
に移動可能なように構成されている。

ざらに、上記冷却水槽１の上面には両ガイドレール８，
８間をそれと平行に延びるねじ棒１４が回転自在に支承
され、該ねじ棒１４には上記カレントトランス懸架台９
に一体形成した雌ねじ部材１５が螺合されており、ねじ
棒１４の回転によって雌勾じ部材１５およびカレントト
ランス懸架台９を図で左右方向に移動させるようになさ
れている。

また、上記ねじ棒１４の両端は冷Ｗ水槽１の外側に延出
され、上記駆動モータ６と反対側に延出された一端部１
４ａには手動ハンドル１６が連結されている一方、モー
タ６側に延出された他端部１４ｂにはｆｆ１ｌ！クラツ
チ１７を介してレバ一部材１８の支点部が一体に結合さ
れている。そして、第３図に拡大詳示するように、該レ
バ一部材１８の揺動端部には、該揺動端部をレバ一部材
１８長手方向に切り欠いてなる係合部１９が形成され、
該係合部１つには、冷却水槽１の外側面にセンタ台２の
回転軸２ａと平行な軸をもって回転自在に支持された従
動歯車２ｏ側面の偏心ピン２１が係合され、上記従動歯
車２０は上記駆動モータ６の出力軸６ａに取り付けＩＣ
、従動歯車２０と同歯故を有する駆動歯車２２に噛合さ
れている。而して、電磁クラッチ１７を作動させた状態
で、駆動モータ６によりセンタ台２上の加熱位置にある
クランクシャフトＷを回動させたときに、このクランク
シャフトＷの回動に連動して駆動歯車２２および従動歯
車２０を回動させて該従動歯１２０の偏心ビン２１の偏
心運動によりレバ一部材１８を揺動させ、このレバ一部
材１８の揺動に伴ってねじ棒１４を所定角度だけ正逆方
向に回動させてカレントトランス懸架台９を図で左右方
向に移動させることにより、クランクシャフトＷのジャ
ーナル部３０ｂ　、３０ｄ上にある鞍型コイル１３を各
クランクアーム部３２の薄肉部３２ａから離れてそれに
対向する厚肉部３２ｂへ向かう方向に移動させるように
した制御装置２３が構成されている。

尚、第１図中、２４は加熱位置にあるクランクシャフト
Ｗの各ジャーナル部３０ａ〜３０ｅおよび各ビン部３１
にコイル１３が対応するようにカレントトランス懸架台
９の停止位置を選択するりミツトスイッチユニット、２
５はねじ棒１４の回転をロック停止させる電磁ストッパ
である。

次に、上記実施例の作動について説明するに、作動開始
時、カレントトランス懸架台９のリフタ１１は上昇位置
にあり、該リフタ１１に支持されている鞍型コイル１３
は冷ｕ１水槽１の上方に停止している。また、電磁クラ
ッチ１７は不作動状態にあってねじ棒１４はハンドル１
６により回転自在な状態にある。

この状態で、センタ台２が回動して、該センタ台２の外
周にセンタ支持されている４本のクランクシャフトＷ、
Ｗ、・・・のうちの１本が冷却水槽１の冷却水から出た
加熱位置に位置付けられ、かつロータリエンコーダ５を
介して駆動モータ６に駆動連結される。その後、この加
熱位置にあるクランクシャフトＷは上記ローリエンコー
ダ５の作動によって所定の回動角度位置に位置付けられ
る。

次いで、ハンドル１６の操作によりねじ棒１４を回転さ
せてカレントトランス懸架台９およびそのリフタ１１に
支持されている鞍型コイル１３を移動させる。そして、
コイル１３が上記加熱位置のクランクシャフトＷにおけ
る焼入部、すなわち各ジせ−ナル部３０ａ〜３０ｅまた
は各ピン部３１のうちの所定の１箇所の上方位置に達す
ると、そのことをリミットスイッチユニット２４が検出
して電磁ストッパ２５が作動し、この電磁ストッパ２５
の作動によって上記コイル１３が上記クランクシャフト
Ｗの焼入部上方位置に停止保持される。

この後、昇降用モータ１０の作動によりコイル１３が下
降移動して上記加熱位置にあるクランクシ１１フトＷの
焼入部上に跨座状態に停止し、そののち、該コイル１３
にカレントトランス１２から高周波電流が出力されると
ともに、上記駆動モータ６が作動してクランクシャフト
Ｗが回動し、このことによりクランクシャフトＷの焼入
部表面が高周波誘導電流によって加熱される。

そして、この場合、上記クランクシャフトＷの焼入部が
第１．第３．第５ジャーナル部３０ａ。

３０ｃ、３Ｑｃまたはビン部３１であるとぎには、上記
電磁ストッパ２５は作動状態に、電磁クラッチ１７は不
作動状態にそれぞれ保たれたままとなる。そのため、ク
ランクシャフトＷを回動させるモータ６の作動により駆
動歯車２２およびそれに噛み合う従動歯車２０が回転し
、この従動歯車２０の回転によりその偏心ビン２１に係
合されたレバ一部材１８が揺動するが、その動きは電磁
クラッチ１７で遮断されてねじ棒１４には伝わらず、よ
ってカレントトランス懸架台９のコイル１３はクランク
シャフトＷの軸方向に移動することなく停止保持され、
このことにより各ジャーナル部３０、ａ　、　３．Ｏｃ
　、　３０ｅまたはビン部３１およびその両側に対向す
るクランクアーム部３２．，３２が均等に加熱される。

これに対して、クランクシャフトＷの焼入部が第２また
は第４ジャーナル部３０ｂ　、３０ｄであるとき、すな
わち焼入れするジャーナル部３０１）。

３０ｄ両側のクランクアーム部３２．３２にお（プる薄
肉部３２ａ、３２ａが互いにジャーナル部円周方向に１
８０°の位相角を持っているときには、上記Ｎ磁りラッ
チ１７が作動してねじ棒１４がレバ一部材１８に一体的
に連結されるとともに、この電磁クラッチ１７の作動に
よって上記電磁ストッパ２５の作動が解除される。その
ため、上記モータ６の作動に伴って揺動するレバ一部材
１８の動きはねじ棒１４に伝達されて該ねじ棒１４が所
定角度だけ正逆方向に回動する。このねじ棒１４の回動
によりカレントトランス懸架台９がガイドレール８，８
上を往復移動し、そのコイル１３は、第５図（ａ　）お
よび（ｂ）に示すようにクランクシャフトＷのジャーナ
ル部３０ｂ、３０ｄをその両側のクランクアーム部３２
．３２の薄肉部３２ａ、３２ａから離れて該薄肉部３２
ａ、３２ａと対向する厚肉部３２ｂ、３２ｂに接するよ
うに移動し、このコイル１３の移動により上記クランク
アーム部３２の薄肉部３２ａは厚肉部３２ｂと同等に加
熱されてその過熱が抑制される。

このような加熱後、直ちに上記昇降用モータ１０の作動
によりコイル１３が上昇してクランクシャフトＷから離
れるとともに、駆動モータ６の作動停止によりクランク
シャフトＷの回転が停止され、それと同時にセンタ台２
が９０°だけ回動して上記加熱位置にあるクランクシャ
フトＷが冷却水槽１の冷却水中に浸漬され、このことに
より上記クランクシ１ｒフトＷの焼入部が冷却水で急冷
されて焼入れされる。

その際、クランクシャフトＷの上記第２または第４ジヤ
ーナル部３０ｂ、３０ｄ両側のクランクアーム部３２．
３２における薄肉部３２ａ、３２ａは過熱されていない
ので、冷却水による急冷時に該薄肉部３２ａ、３２ａに
焼割れが生じることはなく、第６図に示すようにジャー
ナル部３ｏｂ。

３０６表面およびクランクアーム部、３２．３２のジャ
ーナル部３０ｂ　、３０ｄ側表面に略均−な厚さの焼入
層３４が形成され、よってクランクシャフトＷの品質を
向上させることができる。

以上により、１本のクランクシャフトＷの所定の焼入部
に対する焼入れが終了し、続いて上記加熱位置に新しく
位置付けられたクランクシャフトＷに対し始めのクラン
クシャフトＷと同じ部分が上記と同様にして焼入れされ
る。そして、このような焼入れの繰返しにより４本のク
ランクシャフトＷ、Ｗ、・・・の同じ焼入部に対する焼
入れが終了すると、ハンドル１６の操作によりコイル１
３を各クランクシャフトＷの他の焼入部に対応する位置
に移動させることにより、その焼入部が順次焼入れされ
る。以上の作動によって各クランクシャフトＷの全ての
焼入部に対する焼入れが終了する　゛と、その焼入れさ
れた４本のクランクシャフトＷ。

Ｗ、・・・が次のものと交換され、今度はその新しいク
ランクシャフトＷ、Ｗ、・・・に対し上記と同様の焼入
れが行われる。

尚、上記実施例では、４気筒エンジン用のクランクシャ
フトＷを焼入れする場合を説明したが、本発明は、ジャ
ーナル部両側のクランクアーム部における薄肉部が互い
にジャーナル部円周方向に一定の位相角を持って形成さ
れてなるその他各種のクランクシャフトを焼入れする場
合に適用することができるのは言うまでもない。

また、上記実施例では、クランクシャフトＷの回動に連
動してコイル１３を所定方向に移動させる制御装置とし
て、モータ６に駆動される歯車２２．２０、レバ一部材
１８、ねじ棒１４を備えたものを用いたが、他の各種の
連係Ｒ構を採用することができ、さらにはクランクシャ
フトの回動角度を電気的に検出してその電気信号により
コイルを移動制御するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ジャーナル部両
側のクランクアーム部における薄肉部が互いにジャーナ
ル部円周方向に一定の位相角を持って形成されてなるク
ランクシャツｌ−の上記ジャーナル部表面およびクラン
クアーム部のジャーナル部側表面を高周波焼入れする場
合に、クランクシャフトをそのジャーナル部層りに回動
させると同時に、上記ジャーナル部に跨座している鞍型
コイルを上記各クランクアーム部の薄肉部から離れる方
向に移動させるようにしたことにより、クランクアーム
部の薄肉部に対向する厚肉部を良好に焼入れしつつ、ク
ランクシャフトに対１゛る駆動勤力を利用して薄肉部の
過熱によるｖｌ？Ｊれを防止することができ、よってク
ランクシャフトの品質を向上させることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例を示し、第１図は
全体平面図、第２図は第１図のト（轢断面図、第３図は
制ｍ装置の要部拡大側面図、第４図は鞍型コイルの拡大
斜視図、第５図（ａ　）および（ｂ）はクランクシャフ
トの回動に伴うコイルの移動状態を示す正面図、第６図
は焼入れ後のクランクシャフトの要部断面図である。第
７図はクランクシャフトの全体正面図である。 Ａ・・・焼入装置、１・・・冷却水槽、２・・・センタ
台、６・・・駆動モータ、７・・・クランクシャフト駆
動装置、９・・・カレントトランス懸架台、１２・・・
カレントトランス、１３・・・コイル、１４・・・ねじ
棒、１５・・・雌ねじ部材、１７・・・電磁クラッチ、
１８・・・レバ一部。 材、１９・・・係合部、２０・・・従動歯車、２１・・
・偏心ピン、２２・・・駆動歯車、２３・・・制御装置
、Ｗ・：・クランクシャフト、３０ａ〜３０ｅ・・・ジ
ャーナル部、３２・・・クランクアーム部、３２ａ・・
・薄肉部、３４・・・焼入層。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社　Ｇ：；ジ、↓ 代　　　　　理　　　　　人　　　　前　　１）　　　
　弘　　・〔−４１茅４図 第５ＷＪ （ＣＩ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジャーナル部両側のクランクアーム部における薄
   肉部が互いにジャーナル部円周方向に一定の位相角を持
   って形成されてなるクランクシャフトの上記ジャーナル
   部表面およびクランクアーム部のジャーナル部側表面を
   鞍型コイルで高周波焼入れする焼入装置であって、上記
   鞍型コイルはクランクシャフトのジャーナル部の長さよ
   りも短い幅を有していて、該ジャーナル部表面でクラン
   クシャフト軸方向に移動可能に設けられており、かつ、
   上記クランクシャフトをジャーナル部周りに回動させる
   クランクシャフト駆動装置と、上記クランクシャフトの
   回動に連動して上記コイルを各クランクアーム部の薄肉
   部から離れる方向に移動させる制御装置とを備えている
   ことを特徴とするクランクシャフト焼入装置。