JPS64442B2 - - Google Patents

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
ヤフトのジヤーナル部表面およびその近傍の表面
を鞍型コイルによつ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ヤ
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、各ピン部３１両側のクランクアーム
部３２，３２を第１ないし第５の各ジヤーナル部
３０ａ〜３０ｅに対しピン部３１と反対側に延長
してなるバランスウエイト部３３，３３の一部を
省略して、その数を４個に半減するとともに、上
記各クランクアーム部３２のジヤーナル部３０ａ
〜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としたクランクシヤフト
Ｗが広く採用されている。

ところが、このようなクランクシヤフトＷの各
ジヤーナル部３０ａ〜３０ｅおよびピン部３１の
各表面、ならびに各クランクアーム部３２の各ジ
ヤーナル部３０ａ〜３０ｅ側およびピン部３１側
の各表面、すなわちエンジンの軸受部やコネクチ
ングロツドに摺接する部分を高周波焼入れする場
合、通常、上記各ジヤーナル部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、そのコイルを各ジヤーナル部上３０ａ〜
３０ｅ上またはピン部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
クランクシヤフトＷを回動させることにより、ク
ランクシヤフト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、クランクシヤフトＷは各
クランクアーム部３２のジヤーナル部３０ａ〜３
０ｅまたはピン部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つた。

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、各ピン部でジヤーナル
部中心からみた半径方向のヒートマスが異なるク
ランクシヤフトに対して、ピン部のクランク運動
に追従するコイルの昇降運動に伴つてコイルへの
電流値を可変制御することにより、ピン部および
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課題） ところが、上記のクランクシヤフト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気筒間および第３、第４気筒間にそ
れぞれ位置するジヤ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，３２
ａが互いにジヤーナル部３０ｂ，３０ｄ円周方向
に180゜の位相角を持つているため、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、
ジヤーナル部３０ｂ，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つた。

さりとて、コイルへの電流値を上記薄肉部３２
ａ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肉部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
クランクシヤフトのジヤーナル部表面およびクラ
ンクアーム部のジヤーナル部側表面を高周波焼入
れするに当り、クランクシヤフトのジヤーナル部
周りの回動に伴つて上記鞍型コイルをもクランク
シヤ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、
よつてクランクシヤ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。

（課題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、ジヤ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ヤーナル部円周方向に一定の
位相角を持つて形成されてなるクランクシヤフト
に対し、上記ジヤーナル部表面およびクランクア
ーム部のジヤーナル部側表面を高周波焼入れする
鞍型コイルは、上記ジヤーナル部の長さよりも短
い幅を有していて、該ジヤーナル部表面でクラン
クシヤフト幅方向に移動可能とする。

また、上記クランクシヤフトをジヤーナル部周
りに回動させるクランクシヤフト駆動装置を設け
る。

さらに、上記コイルを、上記駆動装置によるク
ランクシヤフトの回動に連動しかつジヤーナル部
円周方向における薄肉部の配設位置と連係して、
コイルが各クランクアーム部の薄肉部に対応する
ときに該薄肉部から離して薄肉部に対向する各ク
ランクアーム部の厚肉部に接近する位置に移動さ
せる制御装置を設ける。

（作用） 上記構成により、本発明では、クランクシヤフ
ト駆動装置に駆動されてクランクシヤフトがその
ジヤーナル部周りに回動すると、それに伴い制御
装置が作動し、この制御装置の作動により、上記
ジヤーナル部上に跨座状態に配置されている鞍型
コイルは、上記駆動装置により駆動されるクラン
クシヤフトの回動に連動しかつジヤーナル部円周
方向における薄肉部の配設位置と連係して、コイ
ルが各クランクアーム部の薄肉部に対応するとき
に該薄肉部から離れて薄肉部と対向する各クラン
クアーム厚肉部に接近す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
ることとなり、よつて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
ランクシヤフト焼入装置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が互いに円周方向に180゜
の位相角を持つて形成されてなる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
シヤフト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本のクランクシヤフトＷ，
Ｗ，……が、各々心押し軸３およびクランプ部４
によつてセンタ台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本のクランクシヤフトＷ，Ｗ，……のうちの１
本は、センタ台２の回動によつてその回転軸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ヤフト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ヤフト
Ｗをそのジヤーナル部３０ａ〜３０ｅ周りに回動
させるようにしたクランクシヤフト駆動装置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１
０の駆動によつて上記センタ台２の上方位置を昇
降移動するリフタ１１を備え、該リフタ１１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ヤフトＷを各
ジヤーナル部３０ａ〜３０ｅ、各ピン部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、クランクシヤフトＷのジヤ
ーナル部３０ａ〜３０ｅ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
クシヤフトＷの第２および第４ジヤーナル部３０
ｂ，３０ｄの長さｌよりも所定寸法だけ短く（ａ
＜ｌ）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ヤフト
Ｗのジヤーナル部３０ｂ，３０ｄ表面でクランク
シヤフトＷ軸方向に移動可能なように構成されて
いる。

さらに、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の回転によつ
て雌ねじ部材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の両端は冷却水槽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１４ａ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には電磁クラツチ１７を介してレバー部材
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、該レバー部材１８
の揺動端部には、該揺動端部をレバー部材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１９には、冷却水槽１の外側面にセンタ
台２の回転軸２ａと平行な軸をもつて回転自在に
支持された従動歯車２０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に取り付けた、従動歯車２０と同歯数
を有する駆動歯車２２に噛合されている。而し
て、電磁クラツチ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
ランクシヤフトＷを回動させたときに、このクラ
ンクシヤフト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車２０の
偏心ピン２１の偏心運動によりレバー部材１８を
揺動させ、このレバー部材１８の揺動に伴つてね
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、クランクシヤフトＷのジヤーナ
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へ接近する位置にス
ライド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
シヤフトＷの各ジヤーナル部３０ａ〜３０ｅおよ
び各ピン部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リ
ミツトスイツチユニツト、２５はねじ棒１４の回
転をロツク停止させる電磁ストツパである。

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は冷却水槽１の上方に停止
している。また、電磁クラツチ１７は不作動状態
にあつてねじ棒１４はハンドル１６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
クシヤフト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
ランクシヤフトＷは上記ロータリエンコーダ５の
作動によつ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
のクランクシヤフトＷにおける焼入部、すなわち
各ジヤーナル部３０ａ〜３０ｅまたは各ピン部３
１のうちの所定の１箇所の上方位置に達すると、
そのことをリミツトスイツチユニツト２４が検出
して電磁ストツパ２５が作動し、この電磁ストツ
パ２５の作動によつて上記コイル１３が上記クラ
ンクシヤフト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
シヤフト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ヤフトＷが回動し、こ
のことによりクランクシヤフトＷの焼入部表面が
高周波誘導電流によつて加熱される。

そして、この場合、上記クランクシヤフトＷの
焼入部が第１、第３、第５ジヤーナル部３０ａ，
３０ｃ，３０ｅまたはピン部３１であるときに
は、上記電磁ストツパ２５は作動状態に、電磁ク
ラツチ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、クランクシヤフト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ピン２１に係合され
たレバー部材１８が揺動するが、その動きは電磁
クラツチ１７で遮断されてねじ棒１４には伝わら
ず、よつてカレントトランス懸架台９のコイル１
３はクランクシヤフト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ヤーナル
部３０ａ，３０ｃ，３０ｅまたはピン部３１およ
びその両側に対向するクランクアーム部３２，３
２が均等に加熱される。

これに対して、クランクシヤフトＷの焼入部が
第２または第４ジヤーナル部３０ｂ，３０ｄであ
るとき、すなわち焼入れするジヤーナル部３０
ｂ，３０ｄ両側のクランクアーム部３２，３２に
おける薄肉部３２ａ，３２ａが互いにジヤーナル
部円周方向に180゜の位相角を持つているときに
は、上記電磁クラツチ１７が作動してねじ棒１４
がレバー部材１８に一体的に連結されるととも
に、この電磁クラツチ１７の作動によつて上記電
磁ストツパ２５の作動が解除される。そのため、
上記モータ６の作動に伴つて揺動するレバー部材
１８の動きはねじ棒１４に伝達されて該ねじ棒１
４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
シヤフトＷのジヤーナル部３０ｂ，３０ｄをその
両側のクランクアーム部３２，３２の薄肉部３２
ａ，３２ａから離れて該薄肉部３２ａ，３２ａと
対向する厚肉部３２ｂ，３２ｂに接近するように
スライド移動し、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と同等の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１
０の作動によりコイル１３が上昇してクランクシ
ヤフト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ヤフト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ヤフト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
クランクシヤフトＷの焼入部が冷却水で急冷され
て焼入れされる。

その際、クランクシヤフト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，３２
ａ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図に示すようにジヤーナル部３０
ｂ，３０ｄ表面およびクランクアーム部３２，３
２のジヤーナル部３０ｂ，３０ｄ側表面に略均一
な厚さの焼入層３４が形成され、よつてクランク
シヤフトＷの品質を向上させることができる。

以上により、１本のクランクシヤフト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ヤフト
Ｗに対し始めのクランクシヤフト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本のクランクシヤフ
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１３
を各クランクシヤフトＷの他の焼入部に対応する
位置に移動させることより、その焼入部が順次焼
入れされる。以上の作動によつて各クランクシヤ
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本のクランクシヤフト
Ｗ，Ｗ，……が次のものと交換され、今度はその
新しいクランクシヤフト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
ンクシヤフトＷを焼入れする場合を説明したが、
本発明は、ジヤ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ヤーナル部円周方向に
一定の位相角を持つて形成されてなるその他各種
のクランクシヤ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、クランクシヤフト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２
２，２０、レバー部材１８、ねじ棒１４を備えた
ものを用いたが、他の各種の連係機構を採用する
ことができ、さらにはクランクシヤフトの回動角
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、ジヤー
ナル部両側のクランクアーム部における薄肉部が
互いにジヤーナル部円周方向に一定の位相角を持
つて形成されてなるクランクシヤフトの上記ジヤ
ーナル部表面およびクランクアーム部のジヤーナ
ル部側表面を高周波焼入れする場合に、クランク
シヤフトをそのジヤーナル部周りに回動させると
同時に、このクランクシヤフトの回動に連係し
て、上記ジヤ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して厚
肉部に接近する位置に移動制御するようにしたこ
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、クランクシヤフト
に対する駆動動力を利用して薄肉部の過熱による
焼割れを防止することができ、よつてクランクシ
ヤ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−線
断面図、第３図は制御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はクランクシヤ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
シヤフトの要部断面図である。第７図はクランク
シヤ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……クランクシヤフ
ト駆動装置、９……カレントトランス懸架台、１
２……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
クラツチ、１８……レバー部材、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
クシヤフト、３０ａ〜３０ｅ……ジヤーナル部、
３２……クランクアーム部、３２ａ……薄肉部、
３４……焼入層。

【特許請求の範囲】

１ 一側にワークを、他側にこのワークのマスタ
ーを互いに逆の位相に配置して回転させながらレ
ーザービームによる表面処理をおこなう熱処理装
置において、前記ワークと前記マスターとを揺動
するフレームの両側にそれぞれ配設してなる揺動
倣い機構と、前記マスターの回転にともなう変位
量を検知するセンサーと、該センサーの検知信号
によつて前記ワークの周速度を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする熱処理装置。