クランクシャフトの製造方法
【課題】クランクシャフトの複数の偏心部に熱処理を施し耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸に対するリア軸の振れのないクランクシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】第１、第２偏心部に高周波の焼き入れ処理を施す（工程Ｓ１１）。そして、フロント軸を研磨加工してから（工程Ｓ１２）、第１偏心部を研磨加工し（工程Ｓ１３）、続いて、第２偏心部を研磨加工し（工程Ｓ１４）、最後に、リア軸を研磨加工する（工程Ｓ１５）。
【解決手段】第１、第２偏心部に高周波の焼き入れ処理を施す（工程Ｓ１１）。そして、フロント軸を研磨加工してから（工程Ｓ１２）、第１偏心部を研磨加工し（工程Ｓ１３）、続いて、第２偏心部を研磨加工し（工程Ｓ１４）、最後に、リア軸を研磨加工する（工程Ｓ１５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、空調機や冷凍機等に用いられる圧縮機等用のクランクシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトの製造方法としては、クランクシャフトのフロント軸およびリア軸に対して、焼き入れ処理を行い、硬度を高めて、耐摩耗性を向上していたものがある（特開２００８−３８７８７号公報：特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３８７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来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フロント軸とリア軸との間に配置された２つの偏心部に対しては、焼き入れ処理を行っておらず、この偏心部の耐摩耗性は向上していなかった。
【０００５】
そこで、上記クランクシャフトの偏心部に焼き入れ処理を行って、この偏心部の耐摩耗性を向上させる場合、一般的に、図５に示すように、２つの偏心部に焼き入れ処理を行ってから（工程Ｓ１０１）、フロント軸およびリア軸を研磨加工により仕上げ処理を行い（工程Ｓ１０２）、その後、一方の偏心部を研磨加工により仕上げ処理を行ってから（工程Ｓ１０３）、他方の偏心部を研磨加工により仕上げ処理を行う（工程Ｓ１０４）。
【０００６】
ここで、図６に示すように、クランクシャフト１００は、軸方向に沿って順に配置された、フロント軸１０１と、第１偏心部１０３と、連結軸部１０５と、第２偏心部１０４と、リア軸１０２とを有し、このクランクシャフト１００に、焼き入れ処理を行うと、第１、第２偏心部１０３，１０４のそれぞれにおいて、偏心側と反偏心側とで熱の逃げ易さが異なることにより、焼き入れ深さにアンバランスが発生する。
【０００７】
具体的に述べると、上記第１偏心部１０３に焼き入れ処理を行う場合、第１偏心部１０３の偏心側の角部（図中、Ａ１部分）において、この角部の近傍には軸部１０１，１０５が存在しないため、焼き入れの熱が軸部１０１，１０５へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層１０３ａは、角部においても深くなる。一方、上記第１偏心部１０３の反偏心側の角部（図中、Ａ２部分）において、この角部の近傍には軸部１０１，１０５が存在するため、焼き入れの熱が軸部１０１，１０５へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層１０３ａは、浅くなる。
【０００８】
同様に、上記第２偏心部１０４に焼き入れ処理を行う場合、第２偏心部１０４の偏心側の角部（図中、Ｂ１部分）において、この角部の近傍には軸部１０２，１０５が存在しないため、焼き入れの熱が軸部１０２，１０５へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層１０４ａは、角部においても深くなる。一方、上記第２偏心部１０４の反偏心側の角部（図中、Ｂ２部分）において、この角部の近傍には軸部１０２，１０５が存在するため、焼き入れの熱が軸部１０２，１０５へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層１０４ａは、浅くなる。
【０００９】
そして、図５に示す手順で、上記第１、第２偏心部１０３，１０４に仕上げ加工を施すと、第１、第２偏心部１０３，１０４に焼き入れによる残留応力がアンバランスに発生し、第１、第２偏心部１０３，１０４で曲がりが起こって、クランクシャフト１００の軸心１００ａに示すように、フロント軸１０１に対してリア軸１０２が振れるという問題が発生する。このリア軸１０２が振れると、軸受の線接触となり、信頼性が低下する。本願発明者は、このリア軸１０２の振れの現象を、新たに見出した。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、クランクシャフトの複数の偏心部に熱処理を施し耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸に対するリア軸の振れのないクランクシャフトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明のクランクシャフトの製造方法は、
互いに同心に配置されたフロント軸およびリア軸と、上記フロント軸と上記リア軸との間に配置された複数の偏心部とを有するクランクシャフトの製造方法であって、
上記複数の偏心部に表面改質処理を施す工程と、
少なくとも上記フロント軸を研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸を研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴としている。
【００１２】
この発明のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、少なくとも上記フロント軸を研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を研磨加工する工程とを順に行うので、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルして、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【００１３】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、
上記複数の偏心部に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸のみを研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸を研磨加工する工程と
を順に行う。
【００１４】
この実施形態のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、上記フロント軸のみを研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を研磨加工する工程とを順に行うので、加工基準としやすいフロント軸から順に仕上げ加工を施すことにより、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。
【００１５】
したがって、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【００１６】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、上記表面改質処理は、高周波焼き入れ処理、窒化処理、浸炭焼き入れ処理または浸炭窒化焼き入れ処理の何れか一つの処理である。
【００１７】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、上記クランクシャフトの材質は、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼または合金鋼の何れか一つである。
【００１８】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、
上記複数の偏心部に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸と上記リア軸とを同時に研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸を再度研磨加工する工程と
を順に行う。
【００１９】
この実施形態のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、上記フロント軸と上記リア軸とを同時に研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を再度研磨加工する工程とを順に行うので、リア軸を再度研磨加工することにより、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。また、最初の仕上げ加工であるフロント軸とリア軸との同時加工時に、リア軸の取代を例えば20〜60μm程度だけ残しておくことにより、リア軸の最終仕上げの加工時間を短縮できる。
【００２０】
したがって、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、少なくとも上記フロント軸を研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を研磨加工する工程とを順に行うので、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の圧縮機の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のクランクシャフトの製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図３】クランクシャフトの拡大図である。
【図４】本発明のクランクシャフトの製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図５】従来のクランクシャフトの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】クランクシャフトの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の圧縮機の第１実施形態である断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器１と、密閉容器１内に配置されるモータ３と、密閉容器１内に配置されると共にモータ３に近い順に配置される第１圧縮要素２Ａおよび第２圧縮要素２Ｂと、モータ３と第１圧縮要素２Ａおよび第２圧縮要素２Ｂとを連結するクランクシャフト１２とを有する。
【００２５】
上記圧縮機は、高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、圧縮要素２Ａ，２Ｂを下に、モータ３を上に、配置している。圧縮要素２Ａ，２Ｂからガス状の高圧流体を吐出し、この高圧流体は、密閉容器１の内部を満たし、モータ３を冷却した後、吐出管１３から密閉容器１の外部に吐出される。
【００２６】
上記圧縮機は、図示しない凝縮器、膨張機構および蒸発器と共に、冷媒回路を構成する。圧縮機により圧縮された冷媒等の流体は、凝縮器、膨張機構および蒸発器を順に流れ、圧縮機に戻る。
【００２７】
上記モータ３は、ロータ６と、このロータ６の径方向外側にエアギャップを介して配置されたステータ５とを有する。ロータ６には、クランクシャフト１２が取り付けられている。
【００２８】
上記ロータ６は、例えば積層された電磁鋼板からなるロータコアと、このロータコアに埋設された磁石とを有する。上記ステータ５は、例えば鉄からなるステータコアと、このステータコアに巻かれたコイルとを有する。
【００２９】
上記モータ３は、コイルに電流を流してステータ５に発生する電磁力によって、ロータ６をクランクシャフト１２と共に回転させ、このクランクシャフト１２を介して、圧縮要素２Ａ，２Ｂを駆動する。
【００３０】
上記クランクシャフト１２は、例えば、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼または合金鋼の何れか一つの材質から構成される。クランクシャフト１２は、互いに同心に配置されたフロント軸１４０およびリア軸２４０と、上記フロント軸１４０と上記リア軸２４０との間に直列に配置された第１偏心部１２６および第２偏心部２２６とを有する。
【００３１】
上記フロント軸１４０と、上記第１偏心部１２６と、上記第２偏心部２２６と、上記リア軸２４０とは、モータ３側から順に、配置されている。第１偏心部１２６は、第１圧縮要素２Ａ内に配置される。第２偏心部２２６は、第２圧縮要素２Ｂ内に配置される。第１偏心部１２６と第２偏心部２２６とは、連結軸３４０により、連結される。
【００３２】
上記第１圧縮要素２Ａは、上記第２圧縮要素２Ｂよりも、上側に配置されている。第１圧縮要素２Ａは、第１シリンダ１２１と、この第１シリンダ１２１内に配置されている第１ローラ１２７とを有する。
【００３３】
上記第１シリンダ１２１は、上側の端板部材５０と中間の端板部材７０とに挟まれて、第１シリンダ室１２２を形成している。第１シリンダ１２１には、図示しないアキュームレータに接続された第１配管１１１が接続されている。
【００３４】
上記第１ローラ１２７は、第１シリンダ室１２２に配置されたクランクシャフト１２の第１偏心部１２６に、嵌合している。第１ローラ１２７は、第１シリンダ室１２２に、公転可能に配置され、第１シリンダ１２１内を偏心回動して圧縮作用を行う。第１シリンダ室１２２で圧縮された流体は、マフラを介して、第１シリンダ室１２２の外側に排出される。
【００３５】
上記第２圧縮要素２Ｂは、第２シリンダ２２１と、この第２シリンダ２２１内に配置されている第２ローラ２２７とを有する。
【００３６】
上記第２シリンダ２２１は、中間の端板部材７０と下側の端板部材６０とに挟まれて、第２シリンダ室２２２を形成している。第２シリンダ２２１には、図示しないアキュームレータに接続された第２配管２１１が接続されている。
【００３７】
上記第２ローラ２２７は、第２シリンダ室２２２に配置されたクランクシャフト１２の第２偏心部２２６に、嵌合している。第２ローラ２２７は、第２シリンダ室２２２に、公転可能に配置され、第２シリンダ２２１内を偏心回動して圧縮作用を行う。第２シリンダ室２２２で圧縮された流体は、マフラを介して、第２シリンダ室２２２の外側に排出される。
【００３８】
次に、上記クランクシャフト１２の製造方法について説明する。
【００３９】
図２に示すように、まず、上記第１、第２偏心部１２６，２２６に高周波の焼き入れ処理を施す（工程Ｓ１１）。そして、上記フロント軸１４０のみを研磨加工してから（工程Ｓ１２）、第１偏心部１２６を研磨加工し（工程Ｓ１３）、続いて、第２偏心部２２６を研磨加工し（工程Ｓ１４）、最後に、上記リア軸２４０を研磨加工する（工程Ｓ１５）。
【００４０】
ここで、図３に示すように、上記クランクシャフト１２に、焼き入れ処理を行うと、第１、第２偏心部１２６，２２６のそれぞれにおいて、偏心側と反偏心側とで熱の逃げ易さが異なることにより、焼き入れ深さにアンバランスが発生する。
【００４１】
具体的に述べると、上記第１偏心部１２６に焼き入れ処理を行う場合、第１偏心部１２６の偏心側の角部（図中、Ａ１部分）において、この角部の近傍には軸１４０，３４０が存在しないため、焼き入れの熱が軸１４０，３４０へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層１２６ａは、角部においても深くなる。一方、上記第１偏心部１２６の反偏心側の角部（図中、Ａ２部分）において、この角部の近傍には軸１４０，３４０が存在するため、焼き入れの熱が軸１４０，３４０へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層１２６ａは、浅くなる。
【００４２】
同様に、上記第２偏心部２２６に焼き入れ処理を行う場合、第２偏心部２２６の偏心側の角部（図中、Ｂ１部分）において、この角部の近傍には軸２４０，３４０が存在しないため、焼き入れの熱が軸２４０，３４０へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層２２６ａは、角部においても深くなる。一方、上記第２偏心部２２６の反偏心側の角部（図中、Ｂ２部分）において、この角部の近傍には軸２４０，３４０が存在するため、焼き入れの熱が軸２４０，３４０へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層２２６ａは、浅くなる。
【００４３】
そして、上記クランクシャフト１２の製造方法では、第１、第２偏心部１２６，２２６に焼き入れ処理を施した後に、フロント軸１４０、第１偏心部１２６、第２偏心部２２６、リア軸２４０を順に研磨加工するので、加工基準としやすいフロント軸１４０から順に仕上げ加工を施すことになる。このため、焼き入れ処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。
【００４４】
したがって、焼き入れ処理により偏心部１２６，２２６の耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸１４０に対するリア軸２４０の振れのないクランクシャフト１２を製造できる。つまり、クランクシャフト１２の軸心１２ａを曲がりのないものとできる。
【００４５】
なお、上記偏心部１２６，２２６を、高周波焼き入れ処理以外に、例えば、窒化処理や浸炭焼き入れ処理や浸炭窒化焼き入れ処理等の表面改質処理を施すことにより、偏心部１２６，２２６の耐摩耗性を向上させた場合にも、偏心部１２６，２２６の偏心側と反偏心側とで表面改質の深さにアンバランスが発生するが、上記クランクシャフト１２の製造方法によって、クランクシャフト１２の軸心１２ａを曲がりのないものとできる。また、焼き入れ処理では、焼き入れを行った後、焼き戻しを行うのが通常であるが、焼き戻しを行わず焼き入れのみ行う場合にも、上記クランクシャフト１２の製造方法は同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００４６】
また、クランクシャフトが３つ以上の偏心部を有する場合、図２の工程Ｓ１３および工程Ｓ１４において、複数の偏心部を、フロント軸側からリア軸側に順に、研磨加工することで、クランクシャフトの軸心を曲がりのないものとできる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４は、この発明のクランクシャフトの製造方法の第２の実施形態を示している。このクランクシャフトの製造方法を説明すると、図４に示すように、まず、第１、第２偏心部１２６，２２６に高周波の焼き入れ処理を施す（工程Ｓ２１）。
【００４８】
そして、フロント軸１４０とリア軸２４０とを同時に研磨加工してから（工程Ｓ２２）、第１偏心部１２６を研磨加工し（工程Ｓ２３）、続いて、第２偏心部２２６を研磨加工し（工程Ｓ２４）、最後に、リア軸２４０を再度研磨加工する（工程Ｓ２５）。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００４９】
上記クランクシャフトの製造方法によれば、リア軸２４０を再度研磨加工することにより、焼き入れ処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。また、最初の仕上げ加工であるフロント軸１４０とリア軸２４０との同時加工時に、リア軸２４０の取代を例えば20〜60μm程度だけ残しておくことにより、リア軸２４０の最終仕上げの加工時間を短縮できる。
【００５０】
したがって、焼き入れ処理により偏心部１２６，２２６の耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸１４０に対するリア軸２４０の振れのないクランクシャフト１２を製造できる。また、クランクシャフト１２の研磨加工において、フロント軸１４０とリア軸２４０とのセンタ穴の精度が不要となる。
【００５１】
なお、クランクシャフトが３つ以上の偏心部を有する場合、図４の工程Ｓ２３および工程Ｓ２４において、複数の偏心部を、フロント軸側からリア軸側に順に、研磨加工することで、クランクシャフトの軸心を曲がりのないものとできる。
【００５２】
また、上記第１実施形態と同様に、偏心部を、高周波焼き入れ処理以外に、例えば、窒化処理や浸炭焼き入れ処理や浸炭窒化焼き入れ処理等の表面改質処理を施した場合でも、上記クランクシャフトの製造方法によって、クランクシャフトの軸心を曲がりのないものとできる。
【００５３】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
【００５４】
また、この発明のクランクシャフトの製造方法では、複数の偏心部に表面改質処理を施した後に、リア軸を、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルするように、研磨加工するようにすればよく、表面改質処理により偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸に対するリア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 密閉容器
２Ａ 第１圧縮要素
２Ｂ 第２圧縮要素
３ モータ
５ ステータ
６ ロータ
１２ クランクシャフト
１２ａ 軸心
１２１ 第１シリンダ
１２６ 第１偏心部
１２７ 第１ローラ
１４０ フロント軸
２２１ 第２シリンダ
２２６ 第２偏心部
２２７ 第２ローラ
２４０ リア軸
３４０ 連結軸
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、空調機や冷凍機等に用いられる圧縮機等用のクランクシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトの製造方法としては、クランクシャフトのフロント軸およびリア軸に対して、焼き入れ処理を行い、硬度を高めて、耐摩耗性を向上していたものがある（特開２００８−３８７８７号公報：特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３８７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来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フロント軸とリア軸との間に配置された２つの偏心部に対しては、焼き入れ処理を行っておらず、この偏心部の耐摩耗性は向上していなかった。
【０００５】
そこで、上記クランクシャフトの偏心部に焼き入れ処理を行って、この偏心部の耐摩耗性を向上させる場合、一般的に、図５に示すように、２つの偏心部に焼き入れ処理を行ってから（工程Ｓ１０１）、フロント軸およびリア軸を研磨加工により仕上げ処理を行い（工程Ｓ１０２）、その後、一方の偏心部を研磨加工により仕上げ処理を行ってから（工程Ｓ１０３）、他方の偏心部を研磨加工により仕上げ処理を行う（工程Ｓ１０４）。
【０００６】
ここで、図６に示すように、クランクシャフト１００は、軸方向に沿って順に配置された、フロント軸１０１と、第１偏心部１０３と、連結軸部１０５と、第２偏心部１０４と、リア軸１０２とを有し、このクランクシャフト１００に、焼き入れ処理を行うと、第１、第２偏心部１０３，１０４のそれぞれにおいて、偏心側と反偏心側とで熱の逃げ易さが異なることにより、焼き入れ深さにアンバランスが発生する。
【０００７】
具体的に述べると、上記第１偏心部１０３に焼き入れ処理を行う場合、第１偏心部１０３の偏心側の角部（図中、Ａ１部分）において、この角部の近傍には軸部１０１，１０５が存在しないため、焼き入れの熱が軸部１０１，１０５へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層１０３ａは、角部においても深くなる。一方、上記第１偏心部１０３の反偏心側の角部（図中、Ａ２部分）において、この角部の近傍には軸部１０１，１０５が存在するため、焼き入れの熱が軸部１０１，１０５へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層１０３ａは、浅くなる。
【０００８】
同様に、上記第２偏心部１０４に焼き入れ処理を行う場合、第２偏心部１０４の偏心側の角部（図中、Ｂ１部分）において、この角部の近傍には軸部１０２，１０５が存在しないため、焼き入れの熱が軸部１０２，１０５へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層１０４ａは、角部においても深くなる。一方、上記第２偏心部１０４の反偏心側の角部（図中、Ｂ２部分）において、この角部の近傍には軸部１０２，１０５が存在するため、焼き入れの熱が軸部１０２，１０５へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層１０４ａは、浅くなる。
【０００９】
そして、図５に示す手順で、上記第１、第２偏心部１０３，１０４に仕上げ加工を施すと、第１、第２偏心部１０３，１０４に焼き入れによる残留応力がアンバランスに発生し、第１、第２偏心部１０３，１０４で曲がりが起こって、クランクシャフト１００の軸心１００ａに示すように、フロント軸１０１に対してリア軸１０２が振れるという問題が発生する。このリア軸１０２が振れると、軸受の線接触となり、信頼性が低下する。本願発明者は、このリア軸１０２の振れの現象を、新たに見出した。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、クランクシャフトの複数の偏心部に熱処理を施し耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸に対するリア軸の振れのないクランクシャフトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、この発明のクランクシャフトの製造方法は、
互いに同心に配置されたフロント軸およびリア軸と、上記フロント軸と上記リア軸との間に配置された複数の偏心部とを有するクランクシャフトの製造方法であって、
上記複数の偏心部に表面改質処理を施す工程と、
少なくとも上記フロント軸を研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸を研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴としている。
【００１２】
この発明のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、少なくとも上記フロント軸を研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を研磨加工する工程とを順に行うので、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルして、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【００１３】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、
上記複数の偏心部に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸のみを研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸を研磨加工する工程と
を順に行う。
【００１４】
この実施形態のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、上記フロント軸のみを研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を研磨加工する工程とを順に行うので、加工基準としやすいフロント軸から順に仕上げ加工を施すことにより、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。
【００１５】
したがって、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【００１６】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、上記表面改質処理は、高周波焼き入れ処理、窒化処理、浸炭焼き入れ処理または浸炭窒化焼き入れ処理の何れか一つの処理である。
【００１７】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、上記クランクシャフトの材質は、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼または合金鋼の何れか一つである。
【００１８】
また、一実施形態のクランクシャフトの製造方法では、
上記複数の偏心部に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸と上記リア軸とを同時に研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸を再度研磨加工する工程と
を順に行う。
【００１９】
この実施形態のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、上記フロント軸と上記リア軸とを同時に研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を再度研磨加工する工程とを順に行うので、リア軸を再度研磨加工することにより、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。また、最初の仕上げ加工であるフロント軸とリア軸との同時加工時に、リア軸の取代を例えば20〜60μm程度だけ残しておくことにより、リア軸の最終仕上げの加工時間を短縮できる。
【００２０】
したがって、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明のクランクシャフトの製造方法によれば、上記複数の偏心部に表面改質処理を施した後、少なくとも上記フロント軸を研磨加工する工程と、上記複数の偏心部を、上記フロント軸側から上記リア軸側に順に、研磨加工する工程と、上記リア軸を研磨加工する工程とを順に行うので、表面改質処理により上記偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、上記フロント軸に対する上記リア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の圧縮機の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のクランクシャフトの製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図３】クランクシャフトの拡大図である。
【図４】本発明のクランクシャフトの製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図５】従来のクランクシャフトの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】クランクシャフトの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の圧縮機の第１実施形態である断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器１と、密閉容器１内に配置されるモータ３と、密閉容器１内に配置されると共にモータ３に近い順に配置される第１圧縮要素２Ａおよび第２圧縮要素２Ｂと、モータ３と第１圧縮要素２Ａおよび第２圧縮要素２Ｂとを連結するクランクシャフト１２とを有する。
【００２５】
上記圧縮機は、高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、圧縮要素２Ａ，２Ｂを下に、モータ３を上に、配置している。圧縮要素２Ａ，２Ｂからガス状の高圧流体を吐出し、この高圧流体は、密閉容器１の内部を満たし、モータ３を冷却した後、吐出管１３から密閉容器１の外部に吐出される。
【００２６】
上記圧縮機は、図示しない凝縮器、膨張機構および蒸発器と共に、冷媒回路を構成する。圧縮機により圧縮された冷媒等の流体は、凝縮器、膨張機構および蒸発器を順に流れ、圧縮機に戻る。
【００２７】
上記モータ３は、ロータ６と、このロータ６の径方向外側にエアギャップを介して配置されたステータ５とを有する。ロータ６には、クランクシャフト１２が取り付けられている。
【００２８】
上記ロータ６は、例えば積層された電磁鋼板からなるロータコアと、このロータコアに埋設された磁石とを有する。上記ステータ５は、例えば鉄からなるステータコアと、このステータコアに巻かれたコイルとを有する。
【００２９】
上記モータ３は、コイルに電流を流してステータ５に発生する電磁力によって、ロータ６をクランクシャフト１２と共に回転させ、このクランクシャフト１２を介して、圧縮要素２Ａ，２Ｂを駆動する。
【００３０】
上記クランクシャフト１２は、例えば、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼または合金鋼の何れか一つの材質から構成される。クランクシャフト１２は、互いに同心に配置されたフロント軸１４０およびリア軸２４０と、上記フロント軸１４０と上記リア軸２４０との間に直列に配置された第１偏心部１２６および第２偏心部２２６とを有する。
【００３１】
上記フロント軸１４０と、上記第１偏心部１２６と、上記第２偏心部２２６と、上記リア軸２４０とは、モータ３側から順に、配置されている。第１偏心部１２６は、第１圧縮要素２Ａ内に配置される。第２偏心部２２６は、第２圧縮要素２Ｂ内に配置される。第１偏心部１２６と第２偏心部２２６とは、連結軸３４０により、連結される。
【００３２】
上記第１圧縮要素２Ａは、上記第２圧縮要素２Ｂよりも、上側に配置されている。第１圧縮要素２Ａは、第１シリンダ１２１と、この第１シリンダ１２１内に配置されている第１ローラ１２７とを有する。
【００３３】
上記第１シリンダ１２１は、上側の端板部材５０と中間の端板部材７０とに挟まれて、第１シリンダ室１２２を形成している。第１シリンダ１２１には、図示しないアキュームレータに接続された第１配管１１１が接続されている。
【００３４】
上記第１ローラ１２７は、第１シリンダ室１２２に配置されたクランクシャフト１２の第１偏心部１２６に、嵌合している。第１ローラ１２７は、第１シリンダ室１２２に、公転可能に配置され、第１シリンダ１２１内を偏心回動して圧縮作用を行う。第１シリンダ室１２２で圧縮された流体は、マフラを介して、第１シリンダ室１２２の外側に排出される。
【００３５】
上記第２圧縮要素２Ｂは、第２シリンダ２２１と、この第２シリンダ２２１内に配置されている第２ローラ２２７とを有する。
【００３６】
上記第２シリンダ２２１は、中間の端板部材７０と下側の端板部材６０とに挟まれて、第２シリンダ室２２２を形成している。第２シリンダ２２１には、図示しないアキュームレータに接続された第２配管２１１が接続されている。
【００３７】
上記第２ローラ２２７は、第２シリンダ室２２２に配置されたクランクシャフト１２の第２偏心部２２６に、嵌合している。第２ローラ２２７は、第２シリンダ室２２２に、公転可能に配置され、第２シリンダ２２１内を偏心回動して圧縮作用を行う。第２シリンダ室２２２で圧縮された流体は、マフラを介して、第２シリンダ室２２２の外側に排出される。
【００３８】
次に、上記クランクシャフト１２の製造方法について説明する。
【００３９】
図２に示すように、まず、上記第１、第２偏心部１２６，２２６に高周波の焼き入れ処理を施す（工程Ｓ１１）。そして、上記フロント軸１４０のみを研磨加工してから（工程Ｓ１２）、第１偏心部１２６を研磨加工し（工程Ｓ１３）、続いて、第２偏心部２２６を研磨加工し（工程Ｓ１４）、最後に、上記リア軸２４０を研磨加工する（工程Ｓ１５）。
【００４０】
ここで、図３に示すように、上記クランクシャフト１２に、焼き入れ処理を行うと、第１、第２偏心部１２６，２２６のそれぞれにおいて、偏心側と反偏心側とで熱の逃げ易さが異なることにより、焼き入れ深さにアンバランスが発生する。
【００４１】
具体的に述べると、上記第１偏心部１２６に焼き入れ処理を行う場合、第１偏心部１２６の偏心側の角部（図中、Ａ１部分）において、この角部の近傍には軸１４０，３４０が存在しないため、焼き入れの熱が軸１４０，３４０へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層１２６ａは、角部においても深くなる。一方、上記第１偏心部１２６の反偏心側の角部（図中、Ａ２部分）において、この角部の近傍には軸１４０，３４０が存在するため、焼き入れの熱が軸１４０，３４０へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層１２６ａは、浅くなる。
【００４２】
同様に、上記第２偏心部２２６に焼き入れ処理を行う場合、第２偏心部２２６の偏心側の角部（図中、Ｂ１部分）において、この角部の近傍には軸２４０，３４０が存在しないため、焼き入れの熱が軸２４０，３４０へ逃げない。このため、偏心側の角部では、焼き入れにより発生する（ハッチングにて示す）硬化層２２６ａは、角部においても深くなる。一方、上記第２偏心部２２６の反偏心側の角部（図中、Ｂ２部分）において、この角部の近傍には軸２４０，３４０が存在するため、焼き入れの熱が軸２４０，３４０へ逃げる。このため、反偏心側の角部では、焼き入れにより発生する硬化層２２６ａは、浅くなる。
【００４３】
そして、上記クランクシャフト１２の製造方法では、第１、第２偏心部１２６，２２６に焼き入れ処理を施した後に、フロント軸１４０、第１偏心部１２６、第２偏心部２２６、リア軸２４０を順に研磨加工するので、加工基準としやすいフロント軸１４０から順に仕上げ加工を施すことになる。このため、焼き入れ処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。
【００４４】
したがって、焼き入れ処理により偏心部１２６，２２６の耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸１４０に対するリア軸２４０の振れのないクランクシャフト１２を製造できる。つまり、クランクシャフト１２の軸心１２ａを曲がりのないものとできる。
【００４５】
なお、上記偏心部１２６，２２６を、高周波焼き入れ処理以外に、例えば、窒化処理や浸炭焼き入れ処理や浸炭窒化焼き入れ処理等の表面改質処理を施すことにより、偏心部１２６，２２６の耐摩耗性を向上させた場合にも、偏心部１２６，２２６の偏心側と反偏心側とで表面改質の深さにアンバランスが発生するが、上記クランクシャフト１２の製造方法によって、クランクシャフト１２の軸心１２ａを曲がりのないものとできる。また、焼き入れ処理では、焼き入れを行った後、焼き戻しを行うのが通常であるが、焼き戻しを行わず焼き入れのみ行う場合にも、上記クランクシャフト１２の製造方法は同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００４６】
また、クランクシャフトが３つ以上の偏心部を有する場合、図２の工程Ｓ１３および工程Ｓ１４において、複数の偏心部を、フロント軸側からリア軸側に順に、研磨加工することで、クランクシャフトの軸心を曲がりのないものとできる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４は、この発明のクランクシャフトの製造方法の第２の実施形態を示している。このクランクシャフトの製造方法を説明すると、図４に示すように、まず、第１、第２偏心部１２６，２２６に高周波の焼き入れ処理を施す（工程Ｓ２１）。
【００４８】
そして、フロント軸１４０とリア軸２４０とを同時に研磨加工してから（工程Ｓ２２）、第１偏心部１２６を研磨加工し（工程Ｓ２３）、続いて、第２偏心部２２６を研磨加工し（工程Ｓ２４）、最後に、リア軸２４０を再度研磨加工する（工程Ｓ２５）。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００４９】
上記クランクシャフトの製造方法によれば、リア軸２４０を再度研磨加工することにより、焼き入れ処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルできる。また、最初の仕上げ加工であるフロント軸１４０とリア軸２４０との同時加工時に、リア軸２４０の取代を例えば20〜60μm程度だけ残しておくことにより、リア軸２４０の最終仕上げの加工時間を短縮できる。
【００５０】
したがって、焼き入れ処理により偏心部１２６，２２６の耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸１４０に対するリア軸２４０の振れのないクランクシャフト１２を製造できる。また、クランクシャフト１２の研磨加工において、フロント軸１４０とリア軸２４０とのセンタ穴の精度が不要となる。
【００５１】
なお、クランクシャフトが３つ以上の偏心部を有する場合、図４の工程Ｓ２３および工程Ｓ２４において、複数の偏心部を、フロント軸側からリア軸側に順に、研磨加工することで、クランクシャフトの軸心を曲がりのないものとできる。
【００５２】
また、上記第１実施形態と同様に、偏心部を、高周波焼き入れ処理以外に、例えば、窒化処理や浸炭焼き入れ処理や浸炭窒化焼き入れ処理等の表面改質処理を施した場合でも、上記クランクシャフトの製造方法によって、クランクシャフトの軸心を曲がりのないものとできる。
【００５３】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
【００５４】
また、この発明のクランクシャフトの製造方法では、複数の偏心部に表面改質処理を施した後に、リア軸を、表面改質処理による残留応力開放によって発生する歪みをキャンセルするように、研磨加工するようにすればよく、表面改質処理により偏心部の耐摩耗性を向上させた場合、フロント軸に対するリア軸の振れのないクランクシャフトを製造できる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 密閉容器
２Ａ 第１圧縮要素
２Ｂ 第２圧縮要素
３ モータ
５ ステータ
６ ロータ
１２ クランクシャフト
１２ａ 軸心
１２１ 第１シリンダ
１２６ 第１偏心部
１２７ 第１ローラ
１４０ フロント軸
２２１ 第２シリンダ
２２６ 第２偏心部
２２７ 第２ローラ
２４０ リア軸
３４０ 連結軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置されたフロント軸（１４０）およびリア軸（２４０）と、上記フロント軸（１４０）と上記リア軸（２４０）との間に配置された複数の偏心部（１２６，２２６）とを有するクランクシャフト（１２）の製造方法であって、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）に表面改質処理を施す工程と、
少なくとも上記フロント軸（１４０）を研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）を、上記フロント軸（１４０）側から上記リア軸（２４０）側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸（２４０）を研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸（１４０）のみを研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）を、上記フロント軸（１４０）側から上記リア軸（２４０）側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸（２４０）を研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記表面改質処理は、高周波焼き入れ処理、窒化処理、浸炭焼き入れ処理または浸炭窒化焼き入れ処理の何れか一つの処理であることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つに記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記クランクシャフト（１２）の材質は、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼または合金鋼の何れか一つであることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸（１４０）と上記リア軸（２４０）とを同時に研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）を、上記フロント軸（１４０）側から上記リア軸（２４０）側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸（２４０）を再度研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項１】
互いに同心に配置されたフロント軸（１４０）およびリア軸（２４０）と、上記フロント軸（１４０）と上記リア軸（２４０）との間に配置された複数の偏心部（１２６，２２６）とを有するクランクシャフト（１２）の製造方法であって、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）に表面改質処理を施す工程と、
少なくとも上記フロント軸（１４０）を研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）を、上記フロント軸（１４０）側から上記リア軸（２４０）側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸（２４０）を研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸（１４０）のみを研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）を、上記フロント軸（１４０）側から上記リア軸（２４０）側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸（２４０）を研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記表面改質処理は、高周波焼き入れ処理、窒化処理、浸炭焼き入れ処理または浸炭窒化焼き入れ処理の何れか一つの処理であることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つに記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記クランクシャフト（１２）の材質は、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、炭素鋼または合金鋼の何れか一つであることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法において、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）に表面改質処理を施す工程と、
上記フロント軸（１４０）と上記リア軸（２４０）とを同時に研磨加工する工程と、
上記複数の偏心部（１２６，２２６）を、上記フロント軸（１４０）側から上記リア軸（２４０）側に順に、研磨加工する工程と、
上記リア軸（２４０）を再度研磨加工する工程と
を順に行うことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１５２５９（Ｐ２０１２−２１５２５９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１５８０（Ｐ２０１１−８１５８０）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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