(57)【要約】【課題】表面硬化処理が施されて十分な強度を有しながらも、塑性変形能を有するクランクシャフトを提供する。【解決手段】表面硬化処理されたクランクシャフトであって、複数のジャーナル１１，１２のうち一部の前記ジャーナル１２の表面の硬化度合が他の前記ジャーナル１１の表面の硬化度合に比較して低減されている。【選択図】      図１
2004293721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面硬化処理されたクランクシャフトであって、複数のジャーナルのうち一部の前記ジャーナルの表面の硬化度合が他の前記ジャーナルの表面の硬化度合と比較して低減されていることを特徴するクランクシャフト。
【請求項２】
クランクシャフトを構成する複数のジャーナルのうち一部の前記ジャーナルの表面に表面硬化防止処理を行う工程と、この表面硬化防止処理を行った後に前記クランクシャフトに表面硬化処理を行う工程と、前記表面硬化防止処理を行った前記ジャーナルに荷重をかけてクランクシャフトの曲りの矯正を行う工程とを備えることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面硬化処理されたクランクシャフト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クランクシャフトのピンやジャーナルには、窒化処理や浸炭焼入、高周波焼入、ロール処理といった表面硬化処理が施されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。このような表面硬化処理をクランクシャフトに施すと、コンロッドや軸受けが取り付けられるピンやジャーナルの強度が高められるので、クランクシャフトの長寿命化を図ることができる。
【０００３】
その一方で、表面硬化処理がクランクシャフトに施されると、クランクシャフトには曲り（軸振れ）が生じる。このようなクランクシャフトの軸振れは、エンジンの焼付きや打音の原因となる。したがって、例えば特許文献１に示されたクランクシャフトでは、クランクシャフトの両端を支持するとともに、クランクシャフトの中央に位置するジャーナルを押圧することによって、ジャーナルを塑性変形させ、クランクシャフトの曲りが所定の公差内に収まるように矯正されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１９４４３７号公報（第５頁右欄９行〜１１行、第５頁右欄４５行〜第６頁右欄２０行参照）
【特許文献２】
特開平１０−３０６３２号公報（第４頁左欄１０行〜１６行参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このクランクシャフトでは、ジャーナルの表面が硬化される一方で、ジャーナルの塑性変形能が低下している。その結果、このようなクランクシャフトに曲りの矯正を施すと、クランクアームに対するジャーナルの付け根（フィレット部）にクラックが発生する場合がある。そして、わずかでもクラックが生じたクランクシャフトは廃棄されていた。
【０００６】
したがって、塑性変形能を有しながらも、ジャーナルやピンの強度が高められたクランクシャフトが望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は、表面硬化処理が施されて十分な強度を有しながらも、塑性変形能を有するクランクシャフト及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のクランクシャフトは、表面硬化処理されたクランクシャフトであって、複数のジャーナルのうち一部の前記ジャーナルの表面の硬化度合が他の前記ジャーナルの表面の硬化度合と比較して低減されていることを特徴する。
【０００９】
このクランクシャフトによれば、クランクシャフトの曲りが矯正されるにあたって、表面の硬化度合が低減されたジャーナルは、表面硬化処理された他のジャーナル（ここでは、以下に「硬化度合が高いジャーナル」という）と比較して塑性変形能が高いので優先的に塑性変形する。その結果、前記硬化度合が高いジャーナルには、曲げ応力が集中しないので、当該硬化度合が高いジャーナル、特にそのフィレット部でのクラックの発生は回避される。また、このクランクシャフトのジャーナルは、表面硬化処理されているので、耐磨耗性を有する。したがって、このクランクシャフトは、十分な強度を有している。
【００１０】
また、このようなクランクシャフトは、前記一部のジャーナル（硬化度合が低減されたジャーナル）がクランクシャフトの両端のジャーナル（硬化度合が高いジャーナル）より内側に配置されているジャーナルであることを特徴するクランクシャフトであってもよい。
【００１１】
このようなクランクシャフトでは、両端の「硬化度合が高いジャーナル」と比較して、この内側に配置された「硬化度合が低減されたジャーナル」の塑性変形能は高い。したがって、このクランクシャフトでは、例えば両端の「硬化度合が高いジャーナル」を支持するとともに、内側に配置された「硬化度合が低減されたジャーナル」のいずれかを押圧すれば、「硬化度合が低減されたジャーナル」は、両端に配置された「硬化度合が高いジャーナル」に優先して塑性変形する。
その結果、クランクシャフトの曲りが矯正されるにあたって、両端の「硬化度合が高いジャーナル」には、曲げ応力が集中しないので、当該「硬化度合が高いジャーナル」、特にそのフィレット部でのクラックの発生は回避される。
【００１２】
なお、このクランクシャフトでは、エンジンに組み入れられた際に、両端の「硬化度合が高いジャーナル」には、それぞれプーリーやフライホイールが取り付けられる。そして、エンジンの駆動時に、この両端の「硬化度合が高いジャーナル」には、この内側に配置された「硬化度合が低減されたジャーナル」と比較して、より大きい曲げやねじれといった負荷が加えられるが、この両端の「硬化度合が高いジャーナル」は、その高い硬化度合にみあって、これらの負荷に耐え得る高い強度を発揮する。
【００１３】
また、このようなクランクシャフトは、前記他のジャーナル（硬化度合が高いジャーナル）の表面の硬化度合と比較して表面の硬化度合が低減されている前記一部のジャーナルが、クランクシャフトの両端側から中央に向かうにしたがって表面の硬化度合が低減されていることを特徴とするクランクシャフトであってもよい。
【００１４】
このクランクシャフトでは、ジャーナルが、クランクシャフトの両端側から中央に向かうにしたがって表面の硬化度合が低減されているので、中央に向かうにつれて、ジャーナルの塑性変形能が高くなっている。その一方で、クランクシャフトの曲りを矯正するにあたって、例えば、両端の「硬化度合が高いジャーナル」を支持するとともに、クランクシャフトの中央に配置された、最も「硬化度合が低減されたジャーナル」を押圧すると、この押圧された「硬化度合が低減されたジャーナル」では、その曲げ応力が最も大きい。そして、クランクシャフトの中央から両端側に向かって離れるほどジャーナルの曲げ応力は次第に小さくなっていく。すなわち、このクランクシャフトでは、曲りの矯正時における曲げ応力の大きさに応じてジャーナルの塑性変形能が調節されているため、各ジャーナルのフィレット部におけるクラックの発生は、より効率的に回避される。
【００１５】
請求項２に記載のクランクシャフトの製造方法は、クランクシャフトを構成する複数のジャーナルのうち一部の前記ジャーナルの表面に表面硬化防止処理を行う工程と、この表面硬化防止処理を行った後に前記クランクシャフトに表面硬化処理を行う工程と、前記表面硬化防止処理を行った前記ジャーナルに荷重をかけてクランクシャフトの曲りの矯正を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
この製造方法によれば、表面硬化防止処理を行ったジャーナルは、表面硬化防止処理を行わなかったジャーナルと比較して表面硬化処理後のその表面の硬化度合が低減する。そして、「硬化度合が低減されたジャーナル」に荷重をかけて曲りの矯正を行うと、「硬化度合が低減されたジャーナル」は優先的に塑性変形する。その結果、表面硬化防止処理を行わなかったジャーナル、すなわち「硬化度合が高いジャーナル」に曲げ応力が集中することは避けられる。したがって、当該「硬化度合が高いジャーナル」でのクラックの発生は回避される。また、ジャーナルは、表面硬化処理されているので、耐磨耗性を有する。したがって、このクランクシャフトの製造方法で得られたクランクシャフトは、十分な強度を有している。
【００１７】
また、このようなクランクシャフトの製造方法は、前記表面硬化防止処理を行う前記ジャーナルが前記クランクシャフトの両端に配置される前記ジャーナルより内側に配置される前記ジャーナルであることを特徴とする製造方法であってもよい。
【００１８】
このクランクシャフトの製造方法では、クランクシャフトの両端に配置されるジャーナルより内側に配置されるジャーナルの表面の硬化度合が低減されることによって、そのジャーナルの塑性変形能が高められる。そして、表面硬化防止処理を行ったジャーナル、すなわち「硬化度合が低減されたジャーナル」に荷重をかけて曲りの矯正を行うと、表面硬化防止処理を行わなかったジャーナル、すなわち「硬化度合が高いジャーナル」に曲げ応力が集中することは避けられる。したがって、当該「硬化度合が高いジャーナル」でのクラックの発生は回避される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態について適宜図面を参照しながら説明する。
参照する図面において、図１は、第１の実施の形態に係るクランクシャフトの概略図、図２は、図１のクランクシャフトの断面図、図３は、図２の円内の拡大図である。
【００２０】
本実施の形態に係るクランクシャフトは、図１及び図２に示すように、直列４気筒エンジン用の一体式クランクシャフトであり、両端にそれぞれ配置された１対の第１ジャーナル１１と、両第１ジャーナル１１間に配置された第２ジャーナル１２と、クランクアーム１３間に配置されたピン１４とを備えている。
【００２１】
第１ジャーナル１１は、その根元であるフィレット部１１ａをも含めて軟窒化処理が施されることによって、その表面が硬化している。また、図３を併せて参照すると明らかなように、第２ジャーナル１２及びピン１４は、それぞれのフィレット部１２ａ，１４ａをも含めて、第１ジャーナル１１と比較して表面の硬化度合が低くなるように軟窒化処理が施されている。なお、クランクアーム１３の表面、フランジ部１７（図１及び図２参照）の表面及びプーリー取り付け部１８（図３参照）の表面は、第２ジャーナル１２及びピン１４の表面と同程度に硬化するように軟窒化処理が施されている。
【００２２】
このクランクシャフトによれば、クランクシャフトの曲りを矯正するにあたって、後記するように、第２ジャーナル１２をプレス機２３（図１０参照）で押圧した際に、第２ジャーナル１２は、第１ジャーナル１１と比較して、表面の硬化度合が低減されているので、第１ジャーナル１１より塑性変形能が高い。その結果、曲りの矯正時に第２ジャーナル１２が優先的に塑性変形することによって、第１ジャーナル１１には、曲げ応力が集中しない。したがって、第１ジャーナル１１のフィレット部１１ａ（図３参照）でのクラックの発生は回避される。
【００２３】
また、このクランクシャフトは、エンジンに組み入れられた際に、両端の第１ジャーナル１１，１１にプーリーやフライホイールが取り付けられるようになっている。そして、エンジンの駆動時に、この第１ジャーナル１１，１１には、第２ジャーナル１２と比較して、より大きい曲げやねじれといった負荷が加えられるが、この第１ジャーナル１１，１１は、第２ジャーナル１２に比べて表面の硬化度合が高められているので、これらの負荷に耐え得る高い強度を発揮することができる。
【００２４】
次に、このクランクシャフトの製造方法について適宜図面を参照しながら説明する。
参照する図面において、図４は、クランクシャフトに施す軟窒化処理の説明図である。
【００２５】
まず、原材料から公知の鍛造工程、焼準工程及び切削加工や研磨処理といった機械加工工程を経ることによって、図１に示すクランクシャフトの形状と略同形状のクランクシャフト材料を製造する。
【００２６】
次に、クランクシャフト材料の表面に窒化防止剤含有層を形成する。なお、この工程は、特許請求の範囲にいう「表面硬化防止処理を行う工程」に相当する。この窒化防止剤含有層は、図４に示すように、第１ジャーナル１１（フィレット部１１ａを含む）の表面（図１及び図２参照）を除くすべてのクランクシャフト材料の表面に、窒化防止剤含有層２１が形成されている。具体的には、第２ジャーナル１２、ピン１４、クランクアーム１３及びプーリー取り付け部１８並びに図示しないフランジ部１７（図１及び図２参照）のそれぞれの表面に、窒化防止剤含有層２１は形成される。
【００２７】
この窒化防止剤含有層２１の厚みは、第１ジャーナル１１の表面の硬化度合に比較して低い硬化度合になるように、第２ジャーナル１２の表面が適度に軟窒化処理されるように調節すればよい。また、この場合、第２ジャーナル１２自体の表面の硬化度合をより高くするには、窒化防止剤含有層２１の厚みを薄く形成し、これとは逆に、表面の硬化度合をより低くするには窒化防止剤含有層２１の厚みを厚く形成すればよい。
【００２８】
この窒化防止剤含有層２１に含まれる窒化防止剤としては、公知の窒化防止剤を使用することができ、例えば硼砂、酸化硼素、フェニルボロン酸等の硼素系無機化合物；酸化硼素―酸化珪素、酸化硼素―酸化珪素―クレー、酸化硼素―酸化珪素―アルミナ等の酸化硼素系非晶質体；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムといったアルカリ金属の水酸化物、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウムといったアルカリ金属の塩化物、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の無機塩類が挙げられる。
【００２９】
この窒化防止剤含有層２１の形成方法としては、例えば、硼素系無機化合物や硼素系非晶質体を使用する場合にあっては、これと熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂といったバインダとを含む組成物をクランクシャフト材料の表面に塗布する方法、無機塩類を使用する場合にあっては、これの水溶液または分散液に糊剤を添加した組成物をクランクシャフト材料の表面に塗布する方法等が挙げられる。なお、このような形成方法で窒化防止剤含有層２１の厚みを調節するには、クランクシャフトに対する前記した組成物の重ね塗りの回数を変えればよい。
【００３０】
次に、このようにして窒化防止剤含有層２１を形成したクランクシャフト材料に軟窒化処理を施す。なお、この工程は、特許請求の範囲にいう「表面硬化処理を行う工程」に相当する。軟窒化処理法としては、公知の方法を使用することができ、例えばアンモニアガスといった窒素源ガスの雰囲気中でクランクシャフト材料を６００℃で２時間程度加熱した後、４５０℃程度で油冷する方法が挙げられる。
【００３１】
このように軟窒化処理すると、図４に示すように、窒化防止剤含有層２１が形成されていない第１ジャーナル１１（フィレット部１１ａを含む）は、軟窒化処理されることによってその表面には硬化処理層が形成される。その一方で、第２ジャーナル１２、ピン１４、クランクアーム１３及びプーリー取り付け部１８（図４参照）並びにフランジ部１７（図１及び図２参照）の表面には、所定の度合で軟窒化処理されるように、窒化防止剤含有層２１が形成されているので、第１ジャーナル１１等の表面と比較して硬度が低くなるように硬化処理が施される。そして、このようにして表面硬化処理されたクランクシャフト材料の両第１ジャーナル１１，１１には、表面硬化部が形成され、第２ジャーナル１２には、表面の硬化度合低減部が形成される。
【００３２】
次に、軟窒化処理を施したことによって、例えば、クランクシャフトの中央に配置された第２ジャーナル１２（図１及び図２参照）を中心に曲りが生じたクランクシャフトを矯正する場合を想定して説明する。まず、図１０に示すように、支持台２２に両第１ジャーナル１１，１１が支持されるように、クランクシャフト材料を配置する。そして、第２ジャーナル１２ｃをプレス機２３で下方に押圧する。なお、この工程は、特許請求の範囲にいう「曲りの矯正を行う工程」に相当する。この際、表面の硬化度合が低減されている第２ジャーナル１２が優先的に塑性変形するので、両第１ジャーナル１１，１１に曲げ応力が集中することはない。その結果、両第１ジャーナル１１，１１のフィレット部１１ａ，１１ａに過剰な負荷がかかることなく、クランクシャフト材料の曲りは矯正される。なお、この曲りの矯正は、軸振れの最大幅が０．０３ｍｍ以下になるように行えばよい。そして、所定のバランス取りやラップ加工が行われて、本実施の形態のクランクシャフトは完成する。
【００３３】
このようなクランクシャフトの製造方法では、曲りの矯正時に、表面の硬化度合が高いジャーナル、すなわち第１ジャーナル１１に曲げ応力が集中しないので、そのフィレット部１１ａでのクラックの発生は回避される。したがって、この製造方法によれば、クランクシャフトを廃棄することもないので、クランクシャフトを歩留まりよく製造することができる。
【００３４】
また、このクランクシャフトの製造方法によれば、クランクシャフトの表面に窒化防止剤含有層２１を形成することによって、クランクシャフトの表面の硬化度合を調節することができるので、矯正時に優先的に塑性変形させる部分を形成しつつ、第１ジャーナル１１といった、このクランクシャフトがエンジンに組み入れられた際に、プーリーやフライホイールが取り付けられて高い疲労強度が求められる部分をより硬く表面硬化処理することができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について適宜図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
参照する図面において、図５は、第２の実施の形態に係るクランクシャフトの概略図である。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態のクランクシャフトでは、複数ある第２ジャーナル１２の表面の硬化度合が、クランクシャフトの両端側からクランクシャフトの中央に向かうにしたがって段階的に低減されている。さらに詳しく説明すると、第１ジャーナル１１の表面の硬化度合に比較して第２ジャーナル１２ｂ（フィレット部１２ｄを含む）の表面の硬化度合は低減されており、第２ジャーナル１２ｂの表面の硬化度合に比較して第２ジャーナル１２ｃ（フィレット部１２ｅを含む）の表面の硬化度合は低減されている。そして、ピン１４（フィレット部１４ａを含む）、クランクアーム１３、フランジ部１７及びプーリー取り付け部１８のそれぞれの表面は、第２ジャーナル１２ｃの表面と同程度に硬化するように軟窒化処理が施されている。なお、本実施の形態に係るクランクシャフトは、第２ジャーナル１２ｃを中心に曲りが生じることを想定して構成されたものである。
【００３８】
このクランクシャフトでは、クランクシャフトの曲りを矯正するにあたって、例えば図１０に示すように、第２ジャーナル１２ｃをプレス機２３で押圧した際に、第２ジャーナル１２ｃでは、塑性変形する割合がすべての第２ジャーナル１２のうち最も大きい。このとき第２ジャーナル１２ｃは、すべての第２ジャーナル１２のうちで最も表面の硬化度合が低減されているので、塑性変形能が最も高い。そして、第２ジャーナル１２ｃに次いで塑性変形する割合が大きい第２ジャーナル１２ｂでは、第１ジャーナル１１に比較して表面の硬化度合が低減されているので、第２ジャーナル１２ｃに次いで塑性変形能が高い。
【００３９】
すなわち、この曲りの矯正時において生起する曲げ応力は、第２ジャーナル１２ｃで最も大きく、そして第２ジャーナル１２ｂ及び第１ジャーナル１１の順番で小さくなっていくが、このクランクシャフトでは、この曲げ応力の順番に合わせるように、第２ジャーナル１２ｃの塑性変形能が最も大きく、そして第２ジャーナル１２ｂ及び第１ジャーナル１１の順番で塑性変形能が小さくなるように表面硬化処理されているので、各ジャーナル１１，１２ｂ，１２ｃのフィレット部でのクラックの発生は、より効率的に回避される。
【００４０】
また、このクランクシャフトは、第１の実施の形態に係るクランクシャフトと同様に、第１ジャーナル１１，１１には、エンジンの駆動時に、第２ジャーナル１２ｂ，１２ｃと比較して、より大きい曲げやねじれといった負荷が加えられるが、この第１ジャーナル１１，１１は、第２ジャーナル１２ｂ，１２ｃに比べて表面の硬化度合が高められているので、これらの負荷に耐え得る高い強度を発揮することができる。
【００４１】
このようなクランクシャフトの製造方法は、第１の実施の形態のクランクシャフトの製造方法において、第２ジャーナル１２の表面に窒化防止剤含有層２１を形成する際に、窒化防止剤含有層２１の厚みがクランクシャフトの両端側からクランクシャフトの中央部に向かうにしたがって段階的に厚くなるように窒化防止剤含有層２１を形成するほかは、第１の実施の形態と同様の製造方法でよい。
【００４２】
このクランクシャフトの製造方法によれば、第１及び第２の実施の形態におけるクランクシャフトの製造方法と同様の効果を奏するほか、複数の第２ジャーナル１２ｂ，１２ｃのそれぞれに、異なった表面硬化度合を設定することができる。
【００４３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について適宜図面を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態に係るクランクシャフトは、第１または第２の実施の形態のクランクシャフトにおいて、表面硬化処理が軟窒化処理に代えて浸炭焼入が使用されているほかは、第１及び第２の実施の形態のクランクシャフトと同様に構成されている。
【００４５】
このクランクシャフトによれば、第１及び第２の実施の形態のクランクシャフトと同様に、矯正時に第２ジャーナル１２（１２ｂ，１２ｃ）が優先的に塑性変形することによって、第１ジャーナル１１に曲げ矯正時の曲げ応力が集中しないので、第１及び第２の実施の形態のクランクシャフトと同様の効果を奏することができる。
【００４６】
このようなクランクシャフトの製造方法は、第１または第２の実施の形態のクランクシャフトの製造方法において、クランクシャフトの表面に窒化防止剤含有層２１を形成した後、クランクシャフトの表面を軟窒化処理するのと同様に、図６に示すように、浸炭防止剤含有層２４の形成箇所やその厚みについても、第１及び第２の実施の形態と同様に設定することができる。
【００４７】
浸炭防止剤含有層２４に含まれる浸炭防止剤としては、公知の浸炭防止剤を使用することができ、前記した窒化防止剤と同様のものが挙げられる。また、浸炭防止剤含有層の形成方法も第１または第２の実施の形態のクランクシャフトの製造方法と同様でよい。
【００４８】
浸炭焼入の方法としては、公知の方法でよく、例えば変性ガス浸炭炉中でクランクシャフト材料を８８０℃で１時間程度加熱した後、さらに９３０℃程度でさらに焼入する方法が挙げられる。
【００４９】
このようなクランクシャフトの製造方法によれば、第１及び第２の実施の形態におけるクランクシャフトの製造方法と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について適宜図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、第１、第２及び第３の実施の形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
参照する図面において、図７は、第４の実施の形態に係るクランクシャフトを部分的に示す部分拡大概略図、図８は、図７のクランクシャフトについて行ったロール処理の位置を示す部分拡大概略図である。
【００５２】
本実施の形態に係るクランクシャフトは、図７に示すように、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２及びピン１４がクランクアーム１３から延びるその根元に、後記するＲ溝１０，１５，１６がそれぞれ形成されている。
【００５３】
このクランクシャフトでは、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２及びピン１４に高周波焼入が施されてその表面が硬化している。そして、第２ジャーナル１２及びピン１４は、第１ジャーナル１１と比較して表面の硬化度合が低くなるように高周波焼入が施されている。
【００５４】
また、このクランクシャフトのＲ溝１０，１５，１６は、図８を併せて参照すると明らかなように、前記したフィレット部１１ａ，１２ａ，１４ａ（図２参照）に対応する位置に形成された凹部１９にローラ処理を施して当該凹部１９を圧縮強化したものであり、その表面が硬化している。そして、第２ジャーナル１２及びピン１４のＲ溝１５，１６の表面の硬化度合は、第１ジャーナル１１のＲ溝１０の表面硬化度合と比較して低減されている。
【００５５】
このクランクシャフトによれば、クランクシャフトの曲りを矯正するにあたって、例えば図１０に示すように、第２ジャーナル１２をプレス機２３で押圧した際に、第２ジャーナル１２は、第１ジャーナル１１に比較して表面の硬化度合が低減されているので、第１ジャーナル１１より塑性変形能が高い。その結果、曲りの矯正時に、第２ジャーナル１２が優先的に塑性変形することによって、曲げ応力が第１ジャーナル１１に集中しない。したがって、第１ジャーナル１１のＲ溝１０でのクラックの発生が回避される。
【００５６】
次に、このクランクシャフトの製造方法について説明する。まず、第１の実施の形態と同様にして、クランクシャフト材料を製造する。そして、前記の所定の位置に凹部１９（図８参照）を形成した後、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２及びピン１４に高周波焼入が施される。このとき、第２ジャーナル１２及びピン１４への高周波焼入は、第１ジャーナル１１と比較して表面の硬化度合が低くなるように施される。第１ジャーナル１１への高周波焼入は、例えば１００ｋＷの出力で１５秒程度加熱した後、水冷すればよい。また、第２ジャーナル１２及びピン１４への高周波焼入は、例えば１００ｋＷの出力で５秒程度加熱した後、水冷すればよい。
【００５７】
次に、前記したフィレット部１１ａ，１２ａ，１４ａ（図２参照）に対応するそれぞれの位置に、凹部１９を形成するとともに、この凹部１９にローラ処理を施すことにより、Ｒ溝１０，１５，１６（図８参照）を形成する。なお、第１ジャーナル１１のＲ溝１０を形成するためのロール面圧は、２０００〜４０００Ｍｐａ程度でよい。このようなロール処理によって、Ｒ溝１０は圧縮強化されて、その表面は硬化する。そして、第２ジャーナル１２及びピン１４のＲ溝１５，１６を形成するためのロール面圧を、第１ジャーナル１１のＲ溝１０を形成するためのロール面圧より低減し、あるいはロール処理の押圧時間を短縮することによって、第１ジャーナル１１のＲ溝１０における表面の硬化度合に比較して、第２ジャーナル１２及びピン１４のＲ溝１５，１６における表面の硬化度合を低減させる。
【００５８】
次に、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２及びピン１４に高周波焼入が施される。このとき、第２ジャーナル１２及びピン１４への高周波焼入は、第１ジャーナル１１と比較して表面の硬化度合が低くなるように施される。なお、第１ジャーナル１１への高周波焼入は、例えば１００ｋＷの出力で１５秒程度加熱した後、水冷すればよい。また、第２ジャーナル１２及びピン１４への高周波焼入は、例えば１００ｋＷの出力で５秒程度加熱した後、水冷すればよい。
【００５９】
次に、このようにして得られたクランクシャフトの曲りを矯正する。この矯正は、第１の実施の形態と同様に実施すればよい。そして、所定のバランス取りやラップ加工が行われて、本実施の形態のクランクシャフトは完成する。
【００６０】
このようなクランクシャフトの製造方法によれば、第１、第２及び第３の実施の形態におけるクランクシャフトの製造方法と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
また、このクランクシャフトの製造方法によれば、クランクシャフトの表面に窒化防止剤含有層２１（図４参照）や浸炭防止剤含有層２４（図６参照）を形成することなく、高周波焼入を行う際の出力や焼入時間を調節することによって、クランクシャフトの表面の表面硬化度合を調節することができる。
【００６２】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について適宜図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、第１、第２、第３及び第４の実施の形態と同様の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
参照する図面において、図９は、第５の実施の形態に係るクランクシャフトを部分的に示す部分拡大概略図である。
【００６３】
本実施の形態に係るクランクシャフトは、図９に示すように、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２及びピン１４は、これらのフィレット部１１ａ，１２ａ，１４ａをも含めて、高周波焼入が施されてその表面が硬化している。そして、第２ジャーナル１２及びピン１４は、第１ジャーナル１１と比較して表面の硬化度合が低くなっている。
【００６４】
このクランクシャフトによれば、第１の実施の形態のクランクシャフトと同様に、曲りの矯正時に第２ジャーナル１２が優先的に塑性変形することによって、曲げ応力が第１ジャーナル１１に集中しない。その結果、第１ジャーナル１１のフィレット部１１ａでのクラックの発生は回避される。
【００６５】
このクランクシャフトの製造方法では、まず、第１の実施の形態と同様にして、クランクシャフト材料を製造した後に、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２及びピン１４には、これらのフィレット部１１ａ，１２ａ，１４ａをも含めて、高周波焼入が施される。第１ジャーナル１１への高周波焼入は、第４の実施の形態における第１ジャーナル１１への高周波焼入と同様の条件で行えばよい。そして、第２ジャーナル１２及びピン１４への高周波焼入は、第４の実施の形態における第２ジャーナル１２への高周波焼入と同様の条件で行えばよい。
【００６６】
このようなクランクシャフトの製造方法によれば、クランクシャフトの表面に窒化防止剤含有層２１（図４参照）や浸炭防止剤含有層２４（図６参照）を形成することなく、高周波焼入を行う際の出力や焼入時間を調節することによってクランクシャフトの表面の表面硬化度合を調節することができる。
【００６７】
以上、本発明のクランクシャフトを第１乃至第５の実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、これらの実施の形態に何ら制限されるものではない。
【００６８】
例えば、第１乃至第３の実施の形態に係るクランクシャフトでは、ピン１４の表面硬化度合が全て同じになるように表面硬化処理を施しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、クランクシャフトの両端側に配置されるピン１４からクランクシャフトの中央側に配置されるピン１４に向かって、その表面硬化度合が段階的に低減されていてもよい。
【００６９】
また、第１乃至第３及び第５の実施の形態に係るクランクシャフトでは、フィレット部を含む第２ジャーナル１２の全ての表面が、第１ジャーナル１１の表面の硬化度合と比較してその硬化度合が低減されるように硬化処理されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、第２ジャーナル１２のフィレット部のみの硬化度合が低減されていてもよい。
【００７０】
また、第２の実施の形態に係るクランクシャフトは、曲りが第２ジャーナル１２ｃを中心に生じることを想定して、第２ジャーナル１２ｃが、最も硬化度合が低減されるように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記したクランクシャフト材料の構造に応じて想定される曲りの中心位置に、表面の硬化度合が最も低減されたジャーナルを配置するように構成してもよい。なお、このようなクランクシャフトの製造方法では、曲りの矯正時に押圧するジャーナルは、最も硬化度合が低減されたジャーナルに設定すればよい。
【００７１】
また、第１乃至第３の実施の形態に係るクランクシャフトの製造方法では、第１ジャーナル１１の表面の硬化度合に比較して第２ジャーナル１２の表面の硬化度合が低くなるように、それらの表面に形成する窒化防止剤含有層２１や浸炭防止剤含有層２４の厚みを調節しているが、窒化防止剤含有層２１や浸炭防止剤含有層２４に含まれる窒化防止剤や浸炭防止剤の濃度を調節することによって、硬化度合を調節してもよい。
【００７２】
また、第４の実施の形態では、凹部１９（図１８参照）を除いて高周波焼入を行った後に、この凹部１９にロール処理を施してＲ溝１０，１５，１６を形成しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２、ピン１４及び凹部１９に高周波焼入を行った後に、凹部１９にロール処理を施すことによってＲ溝１０，１５，１６を形成してもよい。また、ロール処理を行ってＲ溝１０，１５，１６を形成した後に、第１ジャーナル１１、第２ジャーナル１２、ピン１４及びＲ溝１０，１５，１６に高周波焼入を行ってもよい。また、Ｒ溝１０，１５，１６へは、ロール処理と、窒化処理、浸炭焼入及び高周波焼入の少なくともいずれかを組み合わせて表面硬化処理を行ってもよい。また、この第４の実施の形態では、全ての凹部１９にロール処理を施してＲ溝１０，１５，１６を形成しているが、特に強化したい部分における凹部１９のみをロール処理してＲ溝を形成してもよい。
【００７３】
また、この第５の実施の形態では、第２の実施の形態と同様にして、複数ある第２ジャーナル１２の表面の硬化度合が、クランクシャフトの両端側からクランクシャフトの中央部に向かうにしたがって段階的に低減されるように、高周波焼入の度合を調節してもよい。
【００７４】
また、第１乃至第４の実施の形態では、第１ジャーナル１１の表面の硬化度合に比較して第２ジャーナル１２の表面の硬化度合が低くなるようにクランクシャフトの表面を硬化処理しているが、第２ジャーナル１２の表面を硬化処理しないことによって第１ジャーナル１１の表面に比較して第２ジャーナル１２の表面の硬化度合が低減するようにしてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１に記載のクランクシャフトによれば、クランクシャフトの曲りが矯正されるにあたって、表面の硬化度合が低減されたジャーナルは、表面硬化処理された他のジャーナルに比較して塑性変形能が高いので優先的に塑性変形する。その結果、表面の硬化度合が低減されていないジャーナル（硬化度合が高いジャーナル）には、曲げ応力が集中しないので、当該硬化度合が高いジャーナル、特にそのフィレット部でのクラックの発生は回避される。また、このクランクシャフトのジャーナルは、表面硬化処理されているので、耐磨耗性を有する。したがって、このクランクシャフトは、十分な強度を有しており、耐久性に優れる。
【００７６】
また、請求項２に記載のクランクシャフトの製造方法によれば、表面硬化防止処理を行ったジャーナルは、表面硬化防止処理を行わなかったジャーナルに比較して表面硬化処理後のその表面の硬化度合が低減する。そして、この表面の硬化度合が低減されたジャーナルに荷重をかけて曲りの矯正を行うと、表面の硬化度合が低減されたジャーナルは優先的に塑性変形する。その結果、フィレット部でのクラックの発生は回避される。したがって、この製造方法で得られたクランクシャフトは、高い疲労強度を発揮するので耐久性に優れるとともに、この製造方法によれば、クラック発生によるクランクシャフトの廃棄が免れるので、クランクシャフトを歩留まりよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るクランクシャフトの概略図である。
【図２】図１のクランクシャフトの断面図である。
【図３】図２の円内の拡大図である。
【図４】第１の実施の形態に係るクランクシャフトの製造方法における軟窒化処理の説明図である。
【図５】第２の実施の形態に係るクランクシャフトの概略図である。
【図６】第３の実施の形態に係るクランクシャフトの製造方法において、浸炭焼入の説明図である。
【図７】第４の実施の形態に係るクランクシャフトを部分的に示す部分拡大概略図である。
【図８】第４の実施の形態に係るクランクシャフトのロール処理部を示す概念図である。
【図９】第５の実施の形態に係るクランクシャフトを部分的に示す部分拡大概略図である。
【図１０】クランクシャフトの曲りの矯正を説明する概念図である。
【符号の説明】
１１    第１ジャーナル
１１ａ    第１ジャーナルのフィレット部
１２，１２ｂ，１２ｃ    第２ジャーナル
１２ａ，１２ｄ，１２ｅ    第２ジャーナルのフィレット部
１３    クランクアーム
１４    ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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