JPH01257528A - クランクシャフトの製造方法 - 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】 技術分野 本発明はクランクシャフトの製造方法に係り、特に、ク
ランクピンのストローク精度が高いクランクシャフトを
製造する方法に関するものである。

従来技術 クランクシャフトは、ジャーナル部に対して偏心して設
けられたクランクピンおよび連接棒を介してピストンと
連結され、そのピストンの往復運動に伴って回転駆動さ
れることによりエンジンの軸出力を取り出すもので、高
い強度や剛性、耐摩耗性等が要求される。このため、か
かるクランクシャフトの製造に際しては、一般に、所定
の形状に鍛造された機械構造用炭素鋼等から成るクラン
クシャフトに対して、焼入れ、焼戻しによる熱処理を施
すことによりその機械的強度を改善し、その後、その熱
処理に伴う歪取りを行った後ジャーナル部やクランクピ
ンなどの研削加工を行うようにしているのが普通である
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このようにして製造されたクランクシャ
フトについて本発明者等が詳しく検査したところ、クラ
ンクピンのストロークに誤差やばらつきが生じたり、各
部で振れが発生したりする問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、クランクピンのストローク精度を
向上させるとともに各部の振れを低減することにある。

課題を解決するための手段 そして、かかる目的を達成するために、本発明者等が更
に実験、研究を重ねたところ、前記クランクピンを研削
加工した後に各部の振れが大きくなり、クランクシャフ
トの両端面に予め設けられたセンタ穴を基準としてジャ
ーナル部に研削加工を施すと、クランクピンのストロー
ク精度が大きく損なわれることを見出した。これは、研
削加工によってクランクピンの表層部が削り取られるこ
とにより、熱処理の際にその表層部に生じた残留応力が
解放されてクランクシャフトが変形し、センタ穴とジャ
ーナル部の軸心とがずれてしまうためと考えられる。

本発明はかかる知見に基づいて為されたもので、その要
旨とするところは、ジャーナル部とクランクピンとを有
するクランクシャフトに所定の熱処理を行った後、それ
等ジャーナル部およびクランクピンに研削加工を行うに
際して、前記クランクピンに研削加工を行った後、前記
クランクシャフトの両端面に予め設けられたセンタ穴を
前記ジャーナル部の軸心と一致させるように修正し、そ
の後にその修正されたセンタ穴にてそのクランクシャフ
トを保持しつつ前記ジャーナル部に研削加工を行うよう
にしたことを特徴とする。

作用および発明の効果 このようにすれば、クランクピンに研削加工が施される
ことによってクランクシャフトが変形しても、その後に
ジャーナル部の軸心と一致するようにセンタ穴が修正さ
れ、その修正されたセンタ穴にてクランクシャフトを保
持しつつジャーナル部に研削加工が行われるため、その
ジャーナル部を基準として回転駆動されるクランクシャ
フトのクランクピンのストローク精度が向上させられる
一方、クランクピン研削後にジャーナル部が研削加工さ
れることにより、各部の振れも低減される。

なお、上記センタ穴の修正に際しては、ジャーナル部の
寸法誤差等に起因する芯ずれを防止する上で、ジャーナ
ル部を回転可能に支持してクランクシャフトを回転させ
ながら修正することが望ましい。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

先ず、第１図は本発明の製造方法に従う加工工程を示す
図で、第２図は第１図の加工工程に従って製造されるク
ランクシャフトの一例を示す図である。このクランクシ
ャフトは、自動車の４気筒エンジンに用いられるもので
、５箇所のジャーナル部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０
ｄ、１０ｅと、４本のクランクピン１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ、１２ｄとを備えているとともに、各クランクピン
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの反対側にはそれぞれ
カウンタウェイト１４ａ、１４ｂ、１４ｃ。

１４ｄが設けられている（以下、特に区別しない場合に
↓よ、それぞれ単にジャーナル部１０．クランクピン１
２．カウンタウェイト１４という）。

また、このクランクシャフトの両端部には、それぞれフ
ロント軸１６．リヤフランジ１８が設けられているとと
もに、両端面の中央にはねじ穴２０゜パイロット穴２２
が形成されている。上記フロント軸１６には、一対のプ
ーリーがそれぞれスラスト面２４．２６に当接させられ
、且つキー溝２８゜３０に嵌め入れられた回止めキーに
より相対回転が阻止された状態で、ねじ穴２０にボルト
が締め付けられることによって取り付けられる一方、リ
ヤフランジ１８には、フライホイールがスラスト面３２
に密着させられた状態でねじ穴３４にボルトが締め付け
られることによって一体的に固設される。また、パイロ
ット穴２２にはベアリングが配設される。上記ねし穴２
０．パイロット穴２２の開口部３６．３８は何れもテー
バ面とされ、前記加工工程、或いはその後の工程におい
てセンタ穴として利用される。

そして、かかるクランクシャフトの製造に際しては、先
ず、機械構造用炭素鋼などの素材を所望する形状、すな
わち上記ジャーナル部１０．クランクピン１２．　カウ
ンタウェイト１４．フロント軸１６．およびリヤフラン
ジ１８を有する形状に鍛造成形し、その後、前記第１回
に示されている加工工程に従って加工する。以下、この
加工工程について第１図を参照しつつ詳しく説明する。

先ず、鍛造成形されたクランクシャフト・は、所望する
機械的強度が得られるように高周波焼入れおよび焼戻し
による熱処理が施され、その後、その熱処理による歪測
定および歪取りが行われる。

綺いて、両端部のジャーナル部１０ａ、１０ｅを基準と
して、すなわちそれ等のジャーナル部１０ａ、１０ｅを
固定して、クランクシャフトの端面に対向１〜て設Ｕら
れた回転工具により、その端面に前記ねに穴２０．パイ
ロツト穴２２を形成する。

また、前記リヤ：７ラユ・′ジ１８にはねじ穴３４を加
工する。

次に、上記形成されたねじ穴２０．パイロッＩ・穴２２
の開口部３６．３８を基準として、すなわち一対のセン
タをそれ等の開口部３６．３８に係合さ・１！−７、り
うン々シャフトを回転させつつ前記ジャーナル部１０に
溝入れおよびローラ掛けを行った後、両端のジャーナル
部１０ａ、１０ｅのみに中仕上げ研削加工を行う。この
中仕上げ研削加工は、続いて行われるクランクピン１２
の研削加工やセンタ穴の修正およびパイロット穴２２の
仕上げ加工の加工精度を高めるためのもので、ジャーナ
ル部１０ａ、１０ｅはそれ等の加工が行われる際の基準
となる。

すなわち、次のクランクピン１２の研削加工は、ジャー
ナル部１０ａ、１０ｅを固定して、それ等の軸心からク
ランクピン１２のストロークの半分だけ離間した位置に
おいて、そのクランクピン１２に対して研削加工が施さ
れるのであり、また、その後に行われるセンタ穴の修正
およびパイロット穴２２の仕上げ加工では、ジャーナル
部１０ａ。

１０ｅにおいてクランクシャフトを回転可能に支持し、
クランクシャフトを回転させつつ端面に対向して設けら
れた回転工具によって前記開口部３６．３８を修正する
とともに、パイロット穴２２を仕上げ加工するのである
。この開口部３６．３８の修正により、それ等の中心線
は上記ジャーナル部１０ａ、１０ｅの軸心と一致させら
れる。なお、開口部３８の修正およびパイロット穴２２
の仕上げ加工は、円筒内周面を研削するための工具とテ
ーバ面を研削するための工具とを一体的に備えたコンビ
ネーションツールを用いることにより、パイロット穴２
２の仕上げ加工に続いて開口部３８の修正を連続的に行
うことができる。

ここで、上記クランクピン１２の研削加工に続いてセン
タ穴の修正を行うのは、クランクピン１２の研削加工に
よってクランクシャフトが変形し、先に加工されたねじ
穴２０．パイロット穴２２の中心線とジャーナル部１０
の軸心とがずれてしまうため、そのままでそれ等のねじ
穴２０．パイロット穴２２の開口部３６．３８を基準と
して後工程の加工を行うと、加工誤差が生じてしまうか
らである。上記クランクピン１２の研削加工に伴うクラ
ンクシャフトの変形は、本発明者等の実験によれば、第
２図において中央部が上方へ凸となるように湾曲するも
ので、これは、前記熱処理によってクランクピン１２に
生じた残留応力が、研削加工による表層部の削除によっ
て解放されるために生じる現象と考えられる。

その後、上記修正された開口部３６．３８を基準として
クランクシャフトを回転させつつ、前記フロント軸１６
．リヤフランジ１８．および中央のジャーナル部１０ｃ
を挟んで相対向する一対のスラスト面４０に研削加工を
行うとともに、全てのジャーナル部１０に仕上げ研削加
工を行い、更に、クランクシャフトの回転を止めて前記
キー溝２８．３０の溝削りを行う。そして、最後にカウ
ンタウェイト１４のバランス取りおよびペーパラップ仕
上げを行って一連の加工は終了する。これにより、前記
第２図に示されているクランクシャフトが得られる。

このように、本実施例ではクランクピン１２の研削加工
に続いて両端のジャーナル部１０ａ、１０ｅの軸心とセ
ンタ穴とが一致するように開口部３６．３８が修正され
、その修正された開口部３６．３８を基準としてジャー
ナル部１０の仕上げ研削加工が行われるため、それ等の
ジャーナル部１０を基準として回転駆動されるクランク
シャフトのクランクピン１２のストローク精度が向上さ
せられる一方、クランクピン１２の研削加工後にジャー
ナル部１０が研削加工されるところから、各部の振れも
低減される。

特に、本実施例では上記センタ穴の修正に際して、ジャ
ーナル部１０ａ、１０ｅを回転可能に支持してクランク
シャフトを回転させながら開口部３６．３８を修正する
ようにしているため、ジャーナル部１０ａ、１０ｅの寸
法誤差等に起因するそれ等の軸心とセンタ穴の中心線と
の芯ずれが防止され、前記クランクピン１２のストロー
ク精度が一層向上させられる。

これに対し、前記クランクピン１２に研削加工を行った
ままのクランクシャフトを、例えば両端のジャーナル部
１０ａ、１０ｅを基準として回転駆動すると、クランク
ピン１２の研削加工に伴うクランクシャフトの変形によ
り、他のジャーナル部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、および
フロント軸１６において何れも振れが発生する。また、
かかるクランクシャフトのセンタ穴、すなわち開口部３
６．３８を修正することなく、それ等を基準としてジャ
ーナル部１０に研削加工を行うと、クランクシャフトの
変形に伴う芯ずれによって研削取代が偏り、クランクピ
ン１２のストロークが変化してしまうのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例ではクランクシャフトを回転させつ
つセンタ穴、すなわち開口部３６．３８を修正する場合
について説明したが、クランクシャフトを固定してセン
タ穴を修正することも可能である。

また、前記実施例では両端のジャーナル部１０ａ、１０
ｅを基準としてセンタ穴を修正するようになっているが
、ジャーナル部１０ｂ、１０ｄなどの他のジャーナル部
１０を基準としてセンタ穴の修正を行うこともできる。

また、前記実施例ではクランクピン１２の研削加工に先
立ってジャーナル部１０ａ、ｉｏｅに中仕上げ研削加工
を行うようになっているが、かかる研削加工は必ずしも
必要なものではない。

また、前記実施例では自動車の４気筒エンジンに用いら
れるクランクシャフトの製造方法について説明したが、
６気筒エンジンなど他の多気筒エンジンに用いられるク
ランクシャフトの製造に際しても本発明は同様に適用さ
れ得る。

また、クランクピン１２に対する溝入れ、ローラ掛は加
工やフロント軸１６．リヤフランジ１８゜およびスラス
ト面４０の研削加工、キー溝２８゜３０のキー溝削りな
どは必要に応じて適宜行われるものであり、それ等の加
工手順を変更することも可能である。要するに、クラン
クピン１２の研削加工を行った後にセンタ穴の修正を行
い、その後にジャーナル部１０の研削仕上げ加工を行う
ようになっておれば良いのである。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に従うクランクシャフトの加工工程
を説明する図である。第２図は第１図の加工工程に従っ
て製造されるクランクシャフトの一例を示す一部を切り
欠いた正面図である。 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ：ジャーナル
部 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：クランクピン３６．
３８：開口部（センタ穴） 出願人　　トヨタ自動車株式会社 同　　　株式会社　不二越 第１図 ヘ　　　　　−リ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ジャーナル部とクランクピンとを有するクランクシャフ
   トに所定の熱処理を行った後、該ジャーナル部およびク
   ランクピンに研削加工を行うに際して、 前記クランクピンに研削加工を行った後、前記クランク
   シャフトの両端面に予め設けられたセンタ穴を前記ジャ
   ーナル部の軸心と一致させるように修正し、その後に該
   修正されたセンタ穴にて該クランクシャフトを保持しつ
   つ前記ジャーナル部に研削加工を行うようにしたことを
   特徴とするクランクシャフトの製造方法。