(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトのピン部の上に、投入電力が一定の半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部に追従させつつ前記ピン部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記高周波誘導加熱コイルより下方箇所において前記ピン部の加熱表面に冷却液を斜め上向き噴射角度をもって噴射して冷却することにより、前記ピン部を焼入する方法において、前記クランクシャフトの１回転中において前記ピン部が上死点位置を通過する時に最も少ない流量の冷却液を前記ピン部に噴射すると共に、前記クランクシャフトの１回転中において前記ピン部が下死点位置を通過する時に最も多い流量の冷却液を前記ピン部に噴射し、これにより、各所で熱容量の異なるピン部の表面に均一に焼入硬化層を形成するようにしたことを特徴とするクランクシャフトのピン部の高周波焼入冷却方法。
【請求項２】
焼入処理すべき前記ピン部の表面の各所における熱容量に応じて、前記ピン部が上死点位置から下死点位置に向かって移動する際には前記冷却液の噴射流量を段階的又は連続的に増大させると共に、前記ピン部が下死点位置から上死点位置に向かって移動する際には前記冷却液の噴射流量を段階的又は連続的に減少させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトのピン部の高周波焼入冷却方法。
【請求項３】
前記ピン部の加熱面への前記冷却液の噴射の開始及び停止を、前記ピン部が下死点位置から所定の角度だけ回転したときに行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクランクシャフトのピン部の高周波焼入冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフトのピン部の高周波焼入冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等に用いられるクランクシャフト１を示すものである。この種のクランクシャフト１は、図５に示すように、鍛造加工により例えば各４つのピン部１２，１４，１６，１８及びジャーナル部１１，１３，１５，１７，１９を一体に成形して成るものである。従来より、クランクシャフト１のピン部１２，１４，１６，１８には高周波焼入処理が施され、これによりピン部１２，１４，１６，１８の表面（外周面等）に焼入硬化層を形成するようにしている。なお、ピン部１２，１４，１６，１８の高周波焼入処理に当たっては、クランクシャフト１を中心軸Ｘ（ジャーナル部１１，１３，１５，１７，１９の軸線）を中心に回転させながらピン部１２，１４，１６，１８の上に半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、この高周波誘導加熱コイルをピン部１２，１４，１６，１８の回転に追従させながら高周波誘導加熱し、しかる後に冷却を行なうことにより高周波焼入を施工している。
【０００３】
ピン部１２及び１８とピン部１４及び１６とは位相が１８０゜ずれた位置に配置されているが、これらの形状はそれぞれ同一に構成されている。以下においては、ピン部１４を例にとってその形状を説明する。図６及び図７に示すように、このピン部１４は、円筒状の外周面を有する円柱部１４１と、この円柱部１４１に続くＲ部（角部若しくは隅部）１４２と、このＲ部１４２に続いて形成されかつクランクシャフト１の中心軸Ｘに対して直角に延びるように形成されたフィレット部１４３とから成る。図６（Ａ）に示す焼入硬化層１４７は、円柱部１４１のみを焼入処理ることによって得られたものであり、このような焼入の仕方をフラット焼入と称している。また、図６（Ｂ）に示す焼入硬化層１４７は、円柱部１４１，Ｒ部１４２及びフィレット部１４３をそれぞれ含む連続した部分の全てを焼入処理することにより得られるものであり、このような焼入の仕方をフィレットＲ焼入と称している。
【０００４】
ところで、大多数のクランクシャフト１は、一般的に、ピン部１４の中心軸Ｙ（図５参照）に対してクランクシャフト１の中心軸Ｘとは反対側のピン部近傍の肩部１４４（図７参照）の質量が小さく、従ってこの肩部１４４の熱容量がその他の部分の熱容量に比べて小さい。このように熱容量が各所で異なるピン部１４の表面（外周面及びその周辺部分）を例えばフィレットＲ焼入のために高周波誘導加熱を行なう際に、熱容量の小さい肩部１４４が部分的に過熱され易くなり、ひいては肩部１４４にその他の部分よりも深く焼きが入ることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の方法によりピン部１４を一定電力にて高周波誘導加熱した場合には、ピン部１４の表面の各所における熱容量が異なるため、ピン部１４のうちクランクシャフト１の中心軸Ｘに対してより遠い部分の肩部１４４、円柱部１４１、及びこの円柱部１４１に続くＲ部（角部若しくは隅部）１４２と、ピン部１４のうちクランクシャフト１の中心軸Ｘにより近い部分のフィレット部１４３の側面、Ｒ部（角部若しくは隅部）１４２及び円柱部１４１との加熱パターン及び加熱温度が異なり、一定の冷却条件で加熱部表面を噴射冷却したときには、ピン部１４の表面の各所における冷却速度が異なり、マルテンサイト変態開始時間にズレが生じる。このようにピン部１４の表面の各所における冷却速度に差が生じてマルテンサイト変態開始時間にズレが生じると、焼割れ及び焼き歪等の欠陥を引き起こす原因となる。
【０００６】
すなわち、従来のようにクランクシャフト１の回転速度及び高周波誘導加熱コイルへの投入電力をそれぞれ一定にしてピン部１４の高周波誘導加熱を行なった後にピン部１４の加熱表面の全周に亘って一定の冷却液噴射圧力及び流量で焼入冷却を行なうと、図７に示すように、円柱部１４１の外周面αのうちクランクシャフト１の中心軸Ｘから遠い部分に形成される焼入硬化層１４５の深さａが、クランクシャフト１の中心軸Ｘに近い部分に形成される焼入硬化層１４６の深さｂよりも深くなる（ａ＞ｂ）。そのため、焼割れし易くなり、互いに対向する一対のウエイト部５間の寸法Ｌが減少され、偏心変形が矢印Ｚの方向に生ずる。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、焼割れの発生を防止でき、しかも焼き歪みの程度を小さく抑えることができるようなクランクシャフトのピン部の高周波焼入冷却方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、クランクシャフトのピン部の上に、投入電力が一定の半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトをその中心軸を中心に回転せしめて前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部に追従させつつ前記ピン部を高周波誘導加熱し、しかる後に前記高周波誘導加熱コイルより下方箇所において前記ピン部の加熱表面に冷却液を斜め上向き噴射角度をもって噴射して冷却することにより、前記ピン部を焼入する方法において、前記クランクシャフトの１回転中において前記ピン部が上死点位置を通過する時に最も少ない流量の冷却液を前記ピン部に噴射すると共に、前記クランクシャフトの１回転中において前記ピン部が下死点位置を通過する時に最も多い流量の冷却液を前記ピン部に噴射し、これにより、各所で熱容量の異なるピン部の表面に均一に焼入硬化層を形成するようにしている。
また、本発明では、焼入処理すべき前記ピン部の表面の各所における熱容量に応じて、前記ピン部が上死点位置から下死点位置に向かって移動する際には前記冷却液の噴射流量を段階的又は連続的に増大させると共に、前記ピン部が下死点位置から上死点位置に向かって移動する際には前記冷却液の噴射流量を段階的又は連続的に減少させるようにしている。
また、本発明では、前記ピン部の加熱面への前記冷却液の噴射の開始及び停止を、前記ピン部が下死点位置から所定の角度だけ回転したときに行うようにしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係るクランクシャフトのピン部の高周波焼入方法を施行するために使用される焼入装置２を示すものである。この焼入装置２は、図１に示すように、黄銅製の一対の側板（保持板）３と、この側板３に取付けられ、高周波誘導加熱時には投入電力が一定となる半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４と、この高周波誘導加熱コイル４にリード５を介して電力を供給する高周波電源６と、側板３の下端に取付られて高周波誘導加熱コイルの下方位置に配置された焼入冷却用の一対の冷却液噴射環７ａ，７ｂと、高周波電源６とリード５とを接続するための一対の接続端子８ａ，８ｂと、接続端子８ａ，８ｂ及びリード５を保持するために側板３の上端に取付けられた絶縁性材料から成るブロック９と、ワーク（例えば、ピン部１４）と高周波誘導加熱コイル４との間の間隔を一定（僅かな間隔）に保つための複数のセラミックス製の接触子（チップ部材）１０をそれぞれ具備している。
【００１１】
なお、側板３、高周波誘導加熱コイル４、冷却液噴射環７ａ，７ｂ、接続端子８ａ，８ｂ及びブロック９を互いに一体に組付けて成るアッセンブリ１００が図外の支持機構によって垂下状態で保持されている。そして、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転されるのに伴い、図外のワーク追従機構により、高周波誘導加熱コイル４がピン部１４の上に載置された状態のまま、前記アッセンブリ１００がピン部１４に追従して移動し得るように構成されている。なお、この際、ピン部１４の上半分部分の周面には例えば３本の接触子１０が当接され、これにより高周波誘導加熱コイル４の半円状凹部４ａとピン部１４の周面とが僅かな所定間隔を隔ててピン部１４上に載置された状態でこのピン部１４が高周波誘導加熱コイル４にて高周波誘導加熱されるようになっている。
【００１２】
上述の一対の冷却液噴射環７ａ，７ｂは、図１に示すように、高周波誘導加熱コイル４の下方の所定の位置において既述の側板３に固定されている。そして、この冷却液噴射環７ａ，７ｂの内周壁には多数の冷却液噴射孔２０が所要の斜め上向き噴射角度β（図１参照）をもって形成されると共に、その外周壁には冷却液導入管２１ａ，２１ｂがそれぞれ接続されている。しかして、図２に示すように、冷却液供給槽２２内に貯溜された冷却液２３が前記冷却液導入管２１ａ，２１ｂをそれぞれ介して冷却液噴射環７ａ，７ｂに導入され、これらの冷却液噴射環７ａ，７ｂの冷却液噴射口２０から所要圧力、流量の冷却液２３がピン部１４の加熱表面部に高周波誘導加熱コイル４の下方位置から上向き角度βをもって噴射され、これによりピン部１４の表面が冷却されて焼入処理が施されるように構成されている。
【００１３】
図２は、冷却液供給槽２２から冷却液２３を冷却液噴射環７ａ，７ｂに供給するための冷却液供給配管系統を示している。図２に示すように、一対の噴射冷却環７ａ，７ｂへ冷却液２３を供給するための冷却液供給機構は、ポンプ３０に接続された冷却液吸い上げ管３１を通して冷却液貯溜槽２２から吸い上げられた所要圧力、流量の冷却液２３を噴射冷却環７ａ，７ｂに供給するための冷却液供給管３２と、この冷却液供給管３２からそれぞれ分岐されて並列に配管された４本の冷却液供給用分岐管４０，４１，４２，４３と、これらの分岐管４０〜４３にそれぞれ配設された流量調整弁５０，５１，５２，５３、流量計６０，６１，６２，６３、及び、切り替えバルブ（電磁弁）７０，７１，７２，７３と、これらの切り替えバルブ７０〜７３によりそれぞれ切替調整された圧力・流量の冷却液２３を高周波誘導加熱コイル４の下方近傍位置にまで導くために１本に合流された冷却液供給管８０と、高周波誘導加熱コイル４の下方近傍位置において側板３に取付けられて高周波誘導加熱コイル４と一体に組付けられている一対の噴射冷却環７ａ，７ｂへ冷却液２３をそれぞれ導入するために前記冷却液供給管８０から２系統に分岐されて並列に配設された既述の冷却液導入管２１ａ，２１ｂとにより構成されている。
【００１４】
冷却液噴射流量の調整は、冷却液２３の流量を減少させてゆく場合には、冷却液供給用分岐管４０〜４３にそれぞれ配設された切り替えバルブ（電磁弁）７０〜７３を全て開いた状態とし、所要流量の冷却液２３を供給し、段階的に流量を減らすべく切り替えバルブ７０，７１，７２を次々に閉じてゆき、最小冷却液流量の供給は、切り替えバルブ７３を開いておき、１本の冷却液導入管４３により行う。この状態から冷却液２３の流量を段階的に増やしてゆく場合には、切り替えバルブ７０，７１，７２を次々に開けてゆき、最大冷却液流量の供給は、４本の冷却液導入管４０〜４３にそれぞれ配設された切り替え弁７０〜７３の全てを開いた状態で行うようにしている。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態に係る高周波焼入冷却方法を上述の焼入装置２を用いて施行する際の動作及び作用を説明するための説明図である。ここでは、クランクシャフト１のピン部１４にフィレットＲ焼入を施す場合に、高周波加熱後のピン部１４の表面への冷却液２３の噴射の仕方を説明する。なお、図３は、ピン部１４の表面を高周波誘導加熱した後に冷却液２３を冷却液噴射環７ａ，７ｂからピン部１４の表面（周面）に噴射する際にクランクシャフト１の１回転中の各区間における冷却液噴射量を切り替える工程を説明するために、クランクシャフト１のピン部１４の回動動作を概略的に示したものである。
【００１６】
まず、クランクシャフト１のピン部１４を高周波焼入（フラット焼入又はフィレットＲ焼入）する場合、クランクシャフト１の中心軸Ｘが水平になるようにクランクシャフト１の両端を図外のワーク保持装置により回転可能に保持し、この状態の下でクランクシャフト１を図外の回転駆動装置にて回転させながら半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４をピン部１４の上方位置にセラミック製の接触子１０を介して所定の僅かな間隙をもって載置する。その直後に、高周波電源６から高周波誘導加熱コイル４に一定の高周波電力を供給してこの高周波誘導加熱コイル４に高周波電流を流し、これによりピン部１４の表面を所要の焼入温度まで高周波誘導加熱する。しかる後に、高周波誘導加熱コイル４の下方位置において冷却液噴射冷却環７ａ，７ｂからピン部１４の加熱表面（ピン部１４の下側周面部分の表面及びクランクシャフト１のフィレット部分の表面）に冷却液２３を噴射させることにより、この加熱表面を急速冷却して焼入硬化層を形成する。
【００１７】
なお、図３において、Ｘはクランクシャフトの中心軸（すなわち、ジャーナル部の断面中心）、Ｙはピン部１４の中心軸である。クランクシャフト１を前記中心軸Ｘを中心として例えば矢印Ｕ方向に回転させることにより、ピン部１４の中心軸Ｙはクランクシャフト１の中心軸Ｘを中心とする円弧βに沿って移動（回動）する。すなわち、ピン部１４は矢印Ｕ方向に公転しながら矢印Ｗ方向に１公転につき１回の割合で自転する。
【００１８】
高周波誘導加熱コイル４は、ピン部１４の公転及び自転に対応して、図外のワーク追従機構によって、図３において矢印Ｋ方向（上下方向）及び矢印Ｑ方向（水平方向）に往復運動してピン部１４の公転及び自転に追従する。
【００１９】
この際、クランクシャフト１の回転角度の検出が、図外の回転角度検出装置（例えばホール素子やエンコーダ等）により行われる。この検出装置は、クランクシャフト１の回転角度に関する信号を図外の信号線を経由して図外の制御装置に送給する。かくして、この制御装置により、クランクシャフト１の回転の開始及び停止、回転速度、高周波電源６のＯＮ・ＯＦＦ切換、噴射冷却液の噴射の開始及び停止や噴射速度等の制御が行なわれるようになっている。
【００２０】
次に、本発明のクランクシャフト１のピン部１４の回転速度の変速の仕方を図３に基づいて説明する。なお、ここでは、クランクシャフト１の１回転中においてピン部１４が下死点（最下位置）にきたときのピン部１４の中心軸Ｙの位置を点Ａ（回転角度０゜）とし、この点Ａからクランクシャフト１の回転方向（矢印Ｕ方向）に沿って回転角度θ１，θ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７，θ８だけ順次に回転した中心軸Ｙの位置を点Ｂ，点Ｃ，点Ｄ，点Ｅ，点Ｆ，点Ｇ，点Ｈとする。但し、θ１＋θ２＋θ３＋θ４＋θ５＋θ６＋θ７＋θ８＝３６０゜である。この場合、点Ａはピン部１４の回転の下死点であり、点Ｅはピン部１４の回転の上死点であり、点Ｃ及び点Ｇは前記点Ａ及び点Ｅに対して直交する水平位置点である。さらに、クランクシャフト１の回転開始後において、最初に加熱を開始する位置及びこの加熱開始位置からクランクシャフト１が所定角度だけ回転して加熱を停止する位置（加熱停止位置）におけるピン部１４の中心軸Ｙの位置をそれぞれ点Ｓ及び点Ｔとする。
【００２１】
図外の回転角度検出装置により、クランクシャフト１が回転を開始し、ピン部１４の中心軸Ｙが最初に点Ａの位置にきたときの回転角度を０゜とした場合のクランクシャフト１の矢印Ｕ方向の回転角度が検出され、これに基づいてピン部１４の中心軸Ｙの回転位置（前記点Ａ〜点Ｔ）が検出される。そして、クランクシャフト１の回転に伴いピン部１４に追従する高周波誘導加熱コイル４によりピン部１４の表面が所要の焼入温度まで高周波誘導加熱された後に、ピン部１４の中心軸Ｙが点Ｓに到達すると、この時点から加熱状態のピン部１４の噴射冷却（ピン部１４への冷却液２３の噴射）が開始され、前記中心軸Ｙが点Ｓより点Ｂへきたときに前記回転角度検出装置にて角度θ１を検出し、図外の制御装置に信号を送り図５に示した切り替え弁（電磁弁）７０を閉じ冷却液噴射流量を減じてピン部１４の加熱表面を噴射冷却し、続いて、ピン部１４の中心軸Ｙが点Ｃにきたときに回転角度θ２、点Ｄにきたときに回転角度θ３をそれぞれ検出し、制御装置に信号を送り、切り替え弁７１，７２を次々と閉じてゆき冷却液噴射流量をそれぞれ減少させてゆく。すなわち、点Ｂ，Ｃ，Ｄにおいてそれぞれ階段的に冷却液噴射流量を減少させてゆく。続いて、ピン部１４の中心軸Ｙが点Ｆにきたときに回転角度θ５、点Ｇにきたときに回転角度θ６、点Ｈにきたときに回転角度θ７を検出し、制御装置に信号を送り切り替え弁７２，７１，７０を次々と開いてゆきそれぞれ冷却液噴射流量を増加させてゆく。
【００２２】
この場合、冷却液噴射環７ａ，７ｂから噴射される単位時間当たりの冷却水の噴射量（冷却液噴射流量）は、ピン部１４が公転移動する区間Ｐ１〜Ｐ６（図３参照）に応じて切換調整されるように構成されている。本実施形態においては、点Ｈから点Ｂまでの区間Ｐ１における冷却液噴射流量が最も多く、点Ｂから点Ｃ、及び、点Ｇから点Ｈまでの区間Ｐ２，Ｐ６の冷却液噴射流量は互いに同じ流量であってかつ上記区間Ｐ１の冷却液噴射流量よりも僅かに少なく、点Ｃから点Ｄまで、及び、点Ｆから点Ｇまでの区間Ｐ３，Ｐ５の冷却液噴射流量が互いに同じ流量であって前記区間Ｐ２，Ｐ６における冷却液噴射流量よりも僅かに少なく、点Ｄから点Ｆまでの区間Ｐ４における冷却液噴射流量が前記区間Ｐ３，Ｐ５における冷却液噴射流量よりも僅かに少なく設定されている。かくして、クランクシャフト１ひいてはピン部１４の１回転中においてピン部１４が上死点位置（点Ｅ）を通過する時に、最も少ない流量の冷却液がピン部１４の下半分部分の周面に噴射され、クランクシャフト１ひいてはピン部１４の１回転中においてピン部１４が下死点位置（点Ａ）を通過する時に、最も多い流量の冷却液がピン部１４の下半分部分の周面に噴射される。
【００２３】
次に、前記点Ｓより噴射冷却が開始されて上述の如く冷却液噴射流量を段階的に変化させながらピン部１４点を前記点Ａからｎ回転せしめて、この点Ａがその後さらに回転して点Ｔにきたときに、前記回転角度検出装置により前記中心軸Ｙが角度（ｎ×３６０゜十θ９）だけ移動したことが検出され、この検知信号に基づいて前記制御装置により切り替えバルブ７０，７１，７２，７３の全てが閉弁状態に切り替えられて噴射冷却（冷却液２３の噴射）が停止され、ピン部１４の表面の焼入処理が完了される。
【００２４】
このような方法によりクランクシャフト１のピン部を高周波焼入する際の操作手順及び作用は、以下の通りである。
【００２５】
（１）  まず、クランクシャフト１の中心軸Ｘを水平にして、ワーク保持装置（チヤツク及びセンター）により回転可能に保持する。
（２）  その後に、ピン部１４を下死点位置（図２において点Ａで示す回転角度０゜の位置）に配置し、図外のワーク追従機構の下部に固定された半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル４を上方より下降させて、ピン部１４上に接触子１０を介して高周波誘導加熱コイル４を載置する。
（３）  次いで、クランクシャフト１の回転（回転速度は一定）を開始する。これに伴い、高周波誘導加熱コイル４がクランクシャフト１の回転（ピン部１４の回動）に追従して上下方向及び前後方向に揺動してピン部１４に追従する。
（４）  ピン部１４の中心軸Ｙが所定位置にきたときに高周波誘導加熱コイル４に所定の高周波電流を供給し、ピン部１４の表面（焼入処理すべき表面部分）の高周波誘導加熱を開始する。
（５）  そして、クランクシャフト１を所定の回転速度で回転させ、所要回転数で所要時間に亘ってピン部１４に表面を所要焼入温度まで高周波誘導加熱する。
（６）  しかる後、ピン部１４の表面が所要焼入温度に到達した時点で、所定の位置において高周波誘導加熱コイル４への通電を遮断し、高周波誘導加熱を停止する。
（７）  次いで、ピン部１４の中心軸Ｙが図３で示す点Ｓの位置（回転角度；３６０゜−θ９）に到達した時点で、高周波誘導加熱コイル４の下方に組み込まれた冷却液噴射環７より所要流量の冷却液をピン部１４の加熱表面に噴射し、噴射冷却を開始する。
（８）  冷却液噴射環７ａ，７ｂから噴射される冷却液２３の噴射冷却流量は、前記点Ｂ，点Ｃ，点Ｄにおいてそれぞれ冷却液流量切り替え用バルブ（電磁弁）７０〜７３により所要流量に段階的に減少されるように調整し、前記点Ｆ，点Ｇ，点Ｈにおいてそれぞれ冷却液流量切り替え用バルブ（電磁弁）７０〜７３により所要流量に段階的に増大されるように調整する。すなわち、ピン部１４が上死点位置（点Ｅ）を通過する時に最も少ない流量の冷却液２３をピン部１４に噴射すると共に、ピン部１４が下死点位置（点Ａ）を通過する時に最も多い流量の冷却液２３をピン部１４に噴射する。
（９）  所要時間にわたる噴射冷却後に、ピン部１４の表面が常温に到達した時点で、すなわちピン部１４の中心軸Ｙが図３で示す点Ｔの位置（ｎ×３６０゜十θ１０）（ここで、ｎはクランクシャフト１の回転数）にきた時点で、ピン部１４への冷却液２３の噴射冷却を停止する。
（１０）  次いで、ピン部１４の表面のうちクランクシャフト１の中心軸Ｘに近い側の部分が上向きとなる点Ａに位置（下死点位置）にピン部１４の中心軸Ｙがきたときに、クランクシャフト１の回転を停止し、一連の焼入処理を完了する。
【００２６】
以下に、本発明に係わる具体的な実施例を示す。
実施例
〈１〉  ワーク  ：  ４気筒クランクシャフト
（ａ）  材質  ：  Ｓ−３５Ｃ
（ｂ）  ピン部寸法  ：  ピン径 ４３φ、ピン幅  ２０ｍｍ
〈２〉  ピン部の高周波誘導加熱条件
（ａ）  周波数    ：  ２０ｋＨｚ
（ｂ）  出力      ：  ７０ｋＷ
（ｃ）  加熱時間  ：  １６Ｓｅｃ
（ｄ）  回転数    ：  ３０ｒｐｍ
〈３〉  冷却条件
（ａ）  冷却液  ：  ユーコンクエンチャントＡ（８．０％）
（ｂ）  液温    ： ３０℃
（ｃ）  流量    ：  点Ｈ〜点Ｂ（下死点側）    ９０ １/ｍｉｎ
点Ｂ〜点Ｃ及び点Ｇ〜点Ｈ  ８５ ｌ／ｍｉｎ
点Ｃ〜点Ｄ及び点Ｆ〜点Ｇ  ８０ １／ｍｉｎ
点Ｄ〜点Ｆ（上死点側）    ７５ １／ｍｉｎ
【００２７】
上記加工条件により上述の焼入手順（焼入方法）に従ってピン部１４のフィレットＲ焼入を施した場合の焼入硬化層パターンと、ピン部１４の高周波誘導加熱時にクランクシャフト１の回転速度を一定に固定するようにした従来の方法による焼入硬化層パターンとを互いに比較したところ、図４に示すような結果が得られた。なお、図４において、（Ａ）は従来の方法による焼入硬化層パターンであり、（Ｂ）は本発明の方法による焼入硬化層パターンである。また、図４において、６０は冷却油が流通される油孔である。
【００２８】
冷却液噴射流量を一定にしてピン部１４の加熱表面を焼入冷却するようにした従来の方法では、図７に示すように、ピン部１４の肩部１４４及び円柱部１４１のうちクランクシャフト１の中心軸Ｘに対してより離れた側の過熱され易い部分の焼入硬化層Ｍは、クランクシャフト１の中心軸Ｘに近い側の部分の焼入硬化層Ｎと比較するとより深くなっており、ピン部１４の表面部において全体的に不均一な焼入硬化層パターンとなる。これに対し、ピン部１４が上死点位置（点Ｅ）を通過する時に最も少ない流量の冷却液を、そしてピン部１４が下死点位置（Ａ点）を通過する時に最も多い流量の冷却液をピン部１４に噴射するようにした本発明の方法によれば、図４（Ｂ）に示すように、加熱され易いピン部１４の肩部１４４及び円柱部１４１の上死点側の冷却はその他の部分より一層効果的に冷却されることとなるため、ピン部１４の表面部において全体的に略均一な焼入硬化層パターンを得ることができる。
【００２９】
また、本発明の方法を施行した場合の焼入歪は、従来法と比較すると、図７においてＬで示すウエイト部５の間の寸法は、従来の方法では減少する傾向を示したが、本発明の方法では焼入前と殆ど変化がなかった。また、円柱部１４１の変形については、従来法では矢印Ｂ方向に偏心変形をしたが本発明の方法では、どちらの方向にも偏心変形は生ずることなくバランスを保っていた。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態につき述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、クランクシャフト１の１回転中におけるピン部１４の公転移動の区間をｐ１〜ｐ６（図３参照）に区切って冷却液噴射流量を段階的に切り換えて変化させるようにしているが、ピン部１４が上死点位置を通過する時に最も少ない流量の冷却液がピン部１４に噴射され、ピン部１４が下死点位置を通過する時に最も多い流量の冷却液がピン部１４に噴射されさえすれば、これより多くの区間に区切って或いはこれより少ない区間に区切って冷却液噴射流量を段階的に増大及び減少させるようにしても良く、また、クランクシャフト１の回転速度を回転角度に応じて連続的に変化させるようにしても良い。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、クランクシャフトの１回転中においてピン部が上死点位置を通過する時に最も少ない流量の冷却液をピン部に噴射すると共に、クランクシャフトの１回転中においてピン部が下死点位置を通過する時に最も多い流量の冷却液をピン部に噴射し、これにより、各所で熱容量の異なるピン部の表面に均一に焼入硬化層を形成するようにしたものであるから、クランクシャフトのピン部の表面を焼割れを生じること無く、かつクランクシャフトの全体形状に曲り等の変形を生じるのを抑えることとができて変形の少ない焼入を行なうことが可能となる。
【００３２】
また、請求項２に記載の本発明は、焼入処理すべきピン部の表面の各所における熱容量に応じて、ピン部が上死点位置から下死点位置に向かって移動する際には冷却液の噴射流量を段階的又は連続的に増大させると共に、ピン部が下死点位置から上死点位置に向かって移動する際には冷却液の噴射流量を段階的又は連続的に減少させるようにしたものであるから、各部における熱容量が異なるピン部うち熱容量が小さくて高周波誘導加熱され易い部分への冷却水噴射流量を熱容量が大きくて高周波誘導加熱されにくい部分への冷却水噴射流量よりも相対的に多くすることによって、高周波誘導加熱時に加熱層が不均一になっても焼入冷却後には深さが均一で理想的な焼入硬化層パターンを得ることができる。従って、均一な焼入硬化層パターンを得ることができ、焼割れや焼入歪の発生を抑制することができる。
【００３３】
また、請求項３に記載の本発明は、ピン部の加熱面への冷却液の噴射の開始及び停止を、ピン部が下死点位置から所定の角度だけ回転したときに行うようにしたものであるから、ピン部の各部における熱容量の相違を考慮して、ピン部のうちで熱容量の最も大きな部分には相対的に最大の冷却作用が有効に付与せしめると共に、ピン部のうちで熱容量の最も小さな部分には相対的に最少の冷却作用が付与せしめることが可能となり、効率良くピン部の表面全体の均一加熱を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るクランクシャフトのピン部の高周波焼入方法を施行するために用いられる焼入装置の構成図である。
【図２】  冷却液供給配管の系統図である。
【図３】  半開放鞍型の高周波誘導加熱コイルにてピン部を高周波誘導加熱する際のクランクシャフトひいてはピン部の回転速度の変速方法を説明するための説明図である。
【図４】従来の方法と本発明の方法とによる焼入硬化層パターンの比較をするためのものであって、図４（Ａ）は従来の方法によりピン部の表面に得られる焼入硬化層パターンを示す断面図、図４（Ｂ）は本発明の方法によりピン部の表面に得られる焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【図５】クランクシャフトの外観を示す側面図である。
【図６】焼入硬化層パターンの違いによる焼入方法の種類を示すものであって、図６（Ａ）はフラット焼入の焼入硬化層パターンを示す断面図、図６（Ｂ）はフィレットＲ焼入の焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【図７】従来の方法により得られる焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【符号の説明】
１  クランクシャフト
２  焼入装置
４  高周波誘導加熱コイル
６  高周波電源
７  冷却液噴射環
１１，１３，１５，１７  ジャーナル部
１２，１４，１６，１８  ピン部
２３  冷却液
３０  ポンプ
４０〜４３  冷却液供給用分岐管
５０〜５３  流量調整弁
６０〜６３  流量計
７０〜７３  切り替えバルブ（電磁弁）
Ａ  点（回転開始点，下死点位置）
Ｂ，Ｃ，Ｄ  点（高速終了点、低速開始点）
Ｅ  点（上死点位置）
Ｆ，Ｇ，Ｈ  点（低速終了点、高速開始点）
Ｓ  点（加熱開始点）
Ｔ  点（加熱停止点）
Ｕ  クランクシャフトの公転方向
Ｗ  ピン部の自転方向
Ｘ  クランクシャフトの中心軸
Ｙ  ピン部の中心軸
Ｋ  コイル上下移動方向
Ｑ  コイル水平移動方向
Ｍ，Ｎ  焼入硬化層
【図１】
0004477727.tif 000002
【図２】
0004477727.tif 000003
【図３】
0004477727.tif 000004
【図４】
0004477727.tif 000005
【図５】
0004477727.tif 000006
【図６】
0004477727.tif 000007
【図７】
0004477727.tif 000008