CN107385154A - 用于凸轮件的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于凸轮件的热处理方法，该凸轮件具有：插入孔，凸轮轴插入到该插入孔中；基部，该基部用于构造凸轮的基圆；以及鼻部，该鼻部用于构造凸轮脊。用于凸轮件的热处理方法包括：第一步骤：使用夹具，该夹具形成为具有腔的形状，夹具被插入到插入孔中以使得腔位于凸轮件的鼻部的内周向表面与夹具的中心轴线之间；以及第二步骤：在夹具被插入凸轮件的插入孔中的状态下通过高频感应加热从凸轮件的外周向表面侧加热凸轮件。

Description

用于凸轮件的热处理方法

技术领域

本发明涉及用于构造组装型凸轮轴的凸轮件的热处理方法。

背景技术

如日本专利申请公报No.2002-356719中所公开的，已知有为了促进凸轮轴的耐磨性的提高等目的的凸轮轴的淬火方法。在这种淬火方法中，在加热凸轮轴的加热步骤之后，进行冷却凸轮轴的冷却步骤，以使凸轮轴的被加热部分的结构硬化。随着热通过加热而被更深入地施加，作为硬化层的厚度的淬火深度变得更深。因此，在JP 2002-356719A中公开的淬火方法中，凸轮轴的表面被均匀地加热，以减少淬火深度的变化，从而获得均匀的硬化层。

作为凸轮轴，存在通过将轴插入到凸轮件中而形成的实用的组装型凸轮轴，每个凸轮件设置有插入孔，如在日本专利申请公报No.2015-163785中所公开的。

发明内容

如在JP 2015-163785A中所公开的组装型凸轮轴中的每个凸轮件都设置有插入孔，轴插入到所述插入孔中。凸轮件具有基部和鼻部，基部的从凸轮件的插入孔至外周向表面的壁厚较小，鼻部的从凸轮件的插入孔至外周向表面的壁厚较大。在对这种凸轮件进行淬火的情况下，即使热量被均匀地施加至凸轮件的表面，具有较小壁厚的基部与具有较大壁厚的鼻部相比仍可能被过度加热。具体地，由于具有较大壁厚的鼻部的热容量比具有较小壁厚的基部的热容量更大，因此即使热量被均匀地施加至凸轮件的表面，鼻部的温度与基部的温度相比仍更难以被升高。因此，如果继续加热以将鼻部淬火至必要深度，则基部的硬化层到达对插入孔进行限定的凸轮件的内周向表面。因此，在一些情况下通过淬火硬化的部分(基部中的内周向表面)和未被淬火且未被硬化的部分(鼻部中的内周向表面)可能都存在于凸轮件的内周向表面中。如果这种硬度变化发生在凸轮件的内周向表面中，则难以加工凸轮件的内周向表面。总之，在构造组装型凸轮轴的凸轮件中，如果鼻部被充分淬火，则基部可能被太深地淬火。因此，在这种用于凸轮件的热处理方法中，需要适当地控制淬火深度。

根据本发明的第一方面的用于凸轮件的热处理方法是下述用于凸轮件的热处理方法：该凸轮件用于构造组装型凸轮轴，凸轮件包括：插入孔，用于构造组装型凸轮轴的轴插入到该插入孔中；基部，基部用于构造凸轮的基圆；以及鼻部，鼻部的从插入孔至外周向表面的壁厚比基部的从插入孔至外周向表面的壁厚更大，鼻部用于构造凸轮脊。用于凸轮件的热处理方法包括：第一步骤：使用夹具，该夹具形成为在夹具的柱状部内部具有腔的形状，腔位于夹具的中心轴线与外周向表面之间，夹具以使得腔位于凸轮件的鼻部中的内周向表面与夹具的中心轴线之间的方式插入到凸轮件的插入孔中，并且夹具与限定插入孔的内周向表面相接触；以及第二步骤：在夹具插入凸轮件的插入孔中的状态下通过高频感应加热从凸轮件的外周向表面加热凸轮件。

根据上述方面，在第二步骤中，产生了从凸轮件至夹具的热传递。当产生这种热传递时，如果夹具的温度升高并且凸轮件与夹具之间的温度差变小，则热变得难以从凸轮件传递至夹具。在上述方面中使用的夹具在其内部设置有腔，因而夹具具有壁厚较小的部分，使得该部分的温度很可能会升高。在上述方面中，夹具以使得腔位于鼻部的内周向表面与夹具的中心轴线之间的方式插入到凸轮件中。因此，高频感应加热是在夹具的具有较小壁厚且其温度很可能会升高的部分与鼻部相接触的状态下进行的，从而与抑制从基部至夹具的热传递相比更多地抑制从鼻部至夹具的热传递。这意味着从基部传递的每单位面积的热量变得大于从鼻部传递的每单位面积的热量。因此，在第二步骤中，能够进行高频感应加热以使具有较大壁厚的鼻部的温度升高且同时抑制具有较小壁厚的基部的温度的升高。因此，即使在对凸轮件施加热以使得在鼻部中执行淬火直至必要深度的情况下，仍能够抑制基部的过度加热。这意味着能够适当地控制凸轮件的淬火深度。

根据上述方面的用于凸轮件的热处理方法还可以包括第三步骤：在夹具插入经由第二步骤加热的凸轮件的插入孔中的状态下使用淬火液体对凸轮件和夹具进行冷却。

根据本发明的第二方面的用于凸轮件的热处理方法是下述用于凸轮件的热处理方法：凸轮件用于构造组装型凸轮轴，凸轮件包括：插入孔，用于构造组装型凸轮轴的轴插入到该插入孔中；基部，基部用于构造凸轮的基圆；以及鼻部，鼻部的从插入孔至外周向表面的壁厚比基部的从插入孔至外周向表面的壁厚更大，鼻部用于构造凸轮脊。用于凸轮件的热处理方法包括：第一步骤：使用下述夹具，该夹具形成为在夹具的柱状部的一部分处具有沿径向向内凹入的切口的形状，夹具以使得凸轮件的鼻部中的内周向表面面向夹具的切口的方式插入到凸轮件的插入孔中，并且夹具与限定插入孔的内周向表面相接触；以及第二步骤：在夹具插入凸轮件的插入孔中的状态下通过高频感应加热从凸轮件的外周向表面加热凸轮件。

在上述方面中，在第二步骤中，夹具被插入到凸轮件中使得鼻部面向夹具的切口。在凸轮件的内周向表面的与夹具不相接触的部分处，难以产生从凸轮件至夹具的热传递。因此，高频感应加热是在鼻部中的内周向表面与夹具不相接触的状态下进行的，从而与抑制从基部至夹具的热传递相比更多地抑制从鼻部至夹具的热传递。这意味着从基部传递的每单位面积的热量变得大于从鼻部传递的每单位面积的热量。因此，在第二步骤中，能够进行高频感应加热以使具有较大壁厚的鼻部的温度升高且同时抑制具有较小壁厚的基部的温度的升高。因此，即使在对凸轮件施加热以使得在鼻部中进行淬火直至必要深度的情况下，仍能够抑制基部的过度加热。这意味着能够适当地控制凸轮件的淬火深度。

根据上述方面的用于凸轮件的热处理方法还可以包括第三步骤：在夹具插入经由第二步骤加热的凸轮件的插入孔中的状态下使用淬火液体对凸轮件和夹具进行冷却。

作为用于凸轮件的热处理方法，在使用形成为在夹具的柱状部内部设置有腔的形状的夹具的情况下，可以在第二步骤中在腔填充有液体冷却剂的状态下开始高频感应加热。

在使用相同的夹具使多个不同的凸轮件逐个地经历热处理的情况下，如果夹具的温度由于先前的热处理而升高，则可能不能够在进行高频感应加热时产生从凸轮件至夹具的热传递。根据上述方面，夹具温度的升高是通过液体冷却剂来抑制的。具体地，即使在不同的凸轮件上重复进行热处理，仍能够利用向夹具的热传递来控制淬火深度。

上述方面中使用的液体冷却剂可以是在第三步骤中所使用的淬火液体，该第三步骤是在夹具插入经由第二步骤加热的凸轮件的插入孔中的状态下对凸轮件和夹具进行冷却。

在使用相同的夹具逐个地对多个不同的凸轮件重复地进行热处理的情况下，淬火液体保留在已经经历过先前的第三步骤的夹具的腔中。因此，根据上述方面，在第二热处理或后面的热处理中，保留在已经经历过先前的第三步骤的夹具的腔中的淬火液体可以用作液体冷却剂。

作为用于凸轮件的热处理方法，在使用形成为在夹具的柱状部内部设置有腔的形状的夹具的情况下，夹具的顶部表面可以包括覆盖腔的开口的板。

作为用于凸轮件的热处理方法，在使用形成为在夹具的柱状部的一部分处具有沿径向向内凹入的切口的形状的夹具的情况下，夹具的顶部表面可以包括从夹具的顶部表面覆盖切口的板。夹具的切口在与夹具的中心轴线正交的截面中可以呈扇形形状。夹具的切口的与夹具的中心轴线正交的截面可以具有小于180°的中心角。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术的和工业的意义进行描述，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中:

图1是示出了就用于凸轮件的热处理方法而言的组装型凸轮轴的示意图，作为热处理对象的每个凸轮件组装至凸轮轴；

图2是如从轴的轴向方向观察到的在本发明的用于凸轮件的热处理方法中作为对象的凸轮件的平面图；

图3是示出了第一实施方式的用于凸轮件的热处理方法的示意图；

图4是示出了根据本实施方式的用于凸轮件的热处理方法的凸轮件和夹具的示意图；

图5是如从轴的轴向方向观察到的在本实施方式的用于凸轮件的热处理方法中作为对象的凸轮件的视图，并且图5是示出了夹具插入插入孔中的状态的平面图；

图6是示出了根据本实施方式的用于凸轮件的热处理方法的步骤的顺序的流程图；

图7是示出了第一实施方式的用于凸轮件的热处理方法的变型的示例的图；

图8是示出了根据用于凸轮件的热处理方法的第二实施方式的凸轮件和夹具的示意图；以及

图9是示出了用于凸轮件的热处理方法的变型的示例的图。

具体实施方式

下文中，将参照图1至图6对用于凸轮件的热处理方法的第一实施方式进行描述。

参照图1和图2，下文将对作为热处理对象的凸轮件10进行描述。如在图1中所看到的，每个凸轮件10构造有凸轮脊，用以在组装型凸轮轴20中推动驱动对象并使驱动对象移动。每个凸轮件10通过对钢进行锻造等形成。轴21插入到凸轮件10中。在图1中，轴线CS表示轴21的中心轴线。

如图2所示，凸轮件10包括用于构造凸轮脊的鼻部11和不对驱动对象的动作起作用的用于构造基圆的基部13。凸轮件10设置有插入孔14，凸轮轴20的轴21插入到该插入孔14中。插入孔14具有与轴21的直径相对应的直径，使得凸轮件10可以被收缩配合至轴21。在热处理之后，凸轮件10在经历调整加工之后收缩配合至轴21。因此，插入孔14的直径是在考虑到用于执行该加工的调整余量的情况下而定义的。如以上构造的每个凸轮件10被组装至轴21，使得插入孔14的中心轴线CP与轴21的轴线CS重合，从而构造出凸轮轴20。

凸轮件10是以如下方式形成的：使得在基部13的范围内，限定插入孔14的内周向表面16与外周向表面15之间的距离TB不变化。同时，在鼻部11的范围内，内周向表面16与外周向表面15之间的距离TN被限定为等于或大于距离TB。在图2中，如果穿过中心轴线CP和鼻部11中的凸轮脊的顶点12的直线被定义为直线LP，则距离TN在直线LP上变为最大。鼻部11形成为使得随着距离TN离顶点12越远，该距离TN逐渐变得越小。

以这种方式，凸轮件10形成为使得距离TN等于或大于距离TB。即，鼻部11形成为使得从内周向表面16(插入孔14)至外周向表面15的厚度大于基部13的从内周向表面16(插入孔14)至外周向表面15的厚度。

接下来，下文将对用于凸轮件的热处理方法进行描述。热处理方法包括使用如图3所示的线圈81进行高频感应加热的加热步骤。加热步骤是在凸轮件10被固定至夹具30的状态下进行的。夹具30固定至保持装置82。线圈81呈环绕固定至夹具30的凸轮件10的圆形形状。线圈81以围绕线圈81的中心轴线且成圆圈的方式延伸，使得线圈81的面向凸轮件10的外周向表面15的表面的任何部分都与线圈81的中心轴线相距相等距离。线圈81连接至交流电源，并且提供交流电流，以在凸轮件10的外周向表面15上进行感应加热。线圈81连接至对热处理进行控制的控制器83。控制器83还连接至保持装置82，使得保持装置82的位置可以由控制器83控制。

如图4所示，夹具30包括插入到凸轮件10的插入孔14中的呈柱形形状的插入部31和直径大于插入部31的直径的呈柱形形状的基座部32。夹具30形成为带有阶梯的柱形形状，在该夹具30中，插入部31联接至基座部32以使得插入部31和基座部32的相应的中心轴线对准成一直线。插入部31形成为具有与插入孔14的直径相对应的直径，使得在插入部31被插入到插入孔14中的状态下插入部31的外周向表面33与插入孔14的内周向表面16相接触。在图4中，夹具30的中心轴线被表示为中心轴线CJ。在中心轴线CJ方向上，插入部31的长度LJ被限定为比凸轮件10的宽度HP长。腔35朝向插入部31的顶部表面34开口。

如图5所示，腔35构造成为朝向顶部表面34开口的空间，腔35沿中心轴线CJ方向延伸并且设置在插入部31的内部。腔35位于夹具30的中心轴线CJ与插入部31的外周向表面33之间。腔35的与中心轴线CJ正交的截面形成为具有中心角“α”的扇形形状。在图5中，直线E1和直线G1是穿过中心轴线CJ并与腔35的外边缘相接触的假想线。在图5中，上述中心角的二等分线被表示为直线F1，即，上述中心角的二等分线是对限定于直线E1与直线G1之间的角度之中的定位有腔35的角度划分成两个相等角度(α/2)的假想直线。插入部31设置有腔35以将在径向方向上具有较小壁厚的薄壁部36定位在限定于直线E1与直线G1之间的区域内。

如图6所示，本实施方式的热处理方法包括准备步骤S1、加热步骤S2和冷却步骤S3，且这些步骤按照准备步骤S1、加热步骤S2和冷却步骤S3这样的顺序执行。

在准备步骤S1中，夹具30的插入部31插入到凸轮件10的插入孔14中。以这种方式，当插入部31的外周向表面33与插入孔14的内周向表面16相接触时，夹具30固定至凸轮件10。

如图3所示，固定有凸轮件10的夹具30被固定至保持装置82，使得夹具30的顶部表面34面向上。线圈81和保持装置82的位置是通过控制器83来调节的。以这种方式，凸轮件10设置在线圈81内侧。

为了适当地执行凸轮件10的热处理，在准备步骤S1中的夹具30、凸轮件10和线圈81的定位也是很重要的。当夹具30固定至凸轮件10时，如图5所示，夹具30和凸轮件10定位成使得腔35位于鼻部11中的内周向表面16与中心轴线CJ之间。该定位是根据所涉及的凸轮件10的凸轮脊的形状来执行的。在本实施方式中，作为示例，执行以下定位。在以使如上所述的直线F1和直线LP(图2)彼此重合并且夹具30的薄壁部36与鼻部11中的内周向表面16相接触的方式来调节凸轮件10相对于夹具30的方向的同时，将凸轮件10固定至夹具30。

线圈81的定位和因而固定有凸轮件10的夹具30的定位可以执行如下。例如，在对夹具30进行保持的保持装置82和夹具30的基座部32中的底部表面上形成有凸出部和凹部。凸出部和凹部彼此互补，使得这些凸出部和凹部彼此接合，从而将夹具30固定至保持装置82。以这种方式，可以执行夹具30和凸轮件10相对于保持装置82的定位。通过控制器83来调节保持装置82相对于线圈81的位置，凸轮件10设置成使得凸轮件10的中心轴线CP与线圈81的中心轴线彼此重合。

在准备步骤S1之后执行的加热步骤S2中，线圈81被供给有交流电流，以在凸轮件10的外周向表面15上进行高频感应加热。在高频感应加热中，随着流动经过线圈的交流电流的频率变得越高，加热区域越有可能集中在加热对象的外表面上。这意味着，热处理之后的加热对象的淬火深度随着频率变高而变浅。淬火深度随着加热时间变长而变深。因此，在加热步骤S2中，线圈81的输出以及加热时间是由控制器83控制的，以获得期望的淬火深度。

在本实施方式中，夹具30的腔35被供给有液体冷却剂，以便用液体冷却剂填充腔35的空间，并且在该状态下开始加热步骤S2。例如，在准备步骤S1与加热步骤S2之间执行供给液体冷却剂的步骤。液体冷却剂与稍后描述的冷却步骤S3中使用的淬火液体相同。

在加热步骤S2之后执行的冷却步骤S3是使凸轮件10的在加热步骤S2中的被加热部分的结构硬化的步骤。在冷却步骤S3中，淬火液体从冷却水套朝向固定至夹具30的凸轮件10喷射以冷却凸轮件10。冷却水套设置有喷射孔，淬火液体被从该喷射孔喷射。冷却水套呈环绕凸轮件10的圆形形状并且设置在图3中的线圈81下方。固定有由线圈81环绕的凸轮件10和夹具30的保持装置82在图3中向下移动，使得凸轮件10设置成在凸轮件10被插入夹具30中的状态下被冷却水套包围。在该状态下，淬火液体从喷射孔喷射至凸轮件10和夹具30以冷却凸轮件10。通常使用的冷却液体比如水溶性液体冷却剂可以用作淬火液体。在凸轮件10被冷却之后，凸轮件10被从夹具30移除以完成热处理。

同时，在一些情况下可能使用相同的夹具逐个地对多个不同的凸轮件重复执行热处理。如果在对相关的凸轮件10进行热处理之后对下一个凸轮件进行热处理，则从准备步骤S1再次开始依次执行所述热处理方法。此时，在本实施方式中，继续使用在先前的热处理中使用的夹具30。淬火液体保留在已经经历过先前的冷却步骤S3的夹具30的腔35中。因此，保留在腔35中的淬火液体可以用作液体冷却剂。相应地，如果重复执行热处理，则在第二热处理中或后面的热处理中可以省去向腔35供给液体冷却剂的步骤。

接下来，下文将对根据第一实施方式的用于凸轮件的热处理方法的操作和效果进行描述。在加热步骤S2中，在夹具30被插入凸轮件10中的状态下利用具有腔35的夹具30来执行加热。因此，通过执行加热，产生从凸轮件10至夹具30的热传递。由此，能够抑制凸轮件10的温度上升并且能够控制凸轮件10的淬火深度。

如果夹具30的温度升高并且凸轮件10与夹具30之间的温度差变小，则从凸轮件10传递至夹具30的热量也变少。插入凸轮件10中的夹具30在准备步骤S1中定位成使得腔35位于凸轮件10的鼻部11中的内周向表面16与中心轴线CJ之间。因此，具有较小壁厚以使得其温度很可能升高的薄壁部36与鼻部11中的内周向表面16相接触。因此，在凸轮件10中，从基部13至夹具30的热传递变为大于从鼻部11至夹具30的热传递。具体地，在加热步骤S2中，从基部13传递的每单位面积的热量变为大于从鼻部11传递的每单位面积的热量。因此，能够执行高频感应加热，以使壁厚较大的鼻部11的温度升高同时抑制具有较小壁厚的基部13的温度的升高。因此，即使通过对线圈81的输出以及加热时间进行控制来对凸轮件10施加热，以在鼻部11中进行淬火直至必要的淬火深度，也能够抑制基部13的过度加热，由此防止基部13的淬火到达内周向表面16。这意味着能够适当地控制凸轮件10的淬火深度。

组装型凸轮轴20中的凸轮件10需要具有插入孔14的加工精度，轴21插入到该插入孔中。如果在插入孔14的内周向表面16中存在硬度变化，则可能不能够均匀地加工内周向表面16，这导致加工精度的恶化。相反，根据上述热处理方法，能够抑制基部13的过度加热，以防止基部13的淬火到达内周向表面16。总而言之，不太可能引起凸轮件10的内周向表面16的硬度的变化。因此，能够抑制内周向表面16的加工精度的恶化。

此外，在加热步骤S2中，加热是在插入凸轮件10中的夹具30的腔35填充有液体冷却剂的状态下开始的。通过这样，能够抑制夹具30的温度升高。如果使用相同的夹具逐个地对多个不同的凸轮件重复进行热处理，则夹具的通过先前的热处理而升高的温度可能会阻碍在进行高频感应加热时从凸轮件至夹具的热传递。这意味着，可能不能够通过重复的热处理而使用夹具来控制凸轮件的淬火深度。相反，根据上述热处理方法，即使在对凸轮件10重复进行热处理的情况下，仍能够通过利用向夹具的热传递来控制淬火深度。

另外，在上述热处理方法中，在冷却步骤S3中使用的淬火液体用作向夹具30的腔35供给的液体冷却剂。通过这样，如果使用相同的夹具逐个地对多个不同的凸轮件重复进行热处理，则在第二热处理中或后面的热处理中，保留在夹具30的腔35中的已经经历过先前的冷却步骤S3的淬火液体可以用作液体冷却剂。总之，能够省去向腔35供给液体冷却剂的步骤，因而促进生产率的提高。

可以通过以下方式适当地改变上述第一实施方式以及执行上述第一实施方式。冷却步骤S3也可以通过除了将淬火液体从冷却水套喷向夹具30和凸轮件10的方法之外的方法来执行。例如，线圈81设置有淬火液体的喷射孔，以便从喷射孔朝向凸轮件10喷射淬火液体，从而在凸轮件10被加热之后使该凸轮件10冷却。

凸轮件10可以通过在凸轮件10被插入夹具30中的状态下浸入淬火液体中而被冷却。在将凸轮件浸入到淬火液体中以冷却凸轮件的情况下，如果采用除了淬火液体之外的液体作为液体冷却剂，则保留在夹具30的腔35中的已经经历过加热步骤S2的液体冷却剂在冷却步骤S3中与淬火液体混合，使得淬火液体的浓度可能被改变。相反，就上述实施方式而言，由于将淬火液体用作液体冷却剂，因而即使液体冷却剂保留在腔35中，淬火液体的浓度在冷却步骤S3中也不太可能被改变。

可以使用具有与淬火液体的组分不同的组分的液体作为液体冷却剂。只要能够适当地控制凸轮件10的淬火深度，即使夹具30的温度升高，仍能够在不向腔35供给液体冷却剂的情况下执行加热步骤S2。

通过在夹具30以腔35位于鼻部11中的内周向表面16与中心轴线CJ之间的方式插入凸轮件10的插入孔14中的状态下执行加热步骤S2，能够抑制从鼻部11至夹具30的热传递。这意味着在准备步骤S1中，直线F1不必总是与直线LP重合。

夹具中的腔的形状不限于如在以上实施方式中所描述的形状。例如，代替夹具30，可以使用如图7所示的夹具40来执行热处理。夹具40包括位于插入部41的外周向表面43与中心轴线CJ之间的腔45。夹具40与夹具30的不同之处在于，相对于夹具30开口的腔35的中心角为“α”，而腔45的相对于夹具40设置的中心角为“β”，其中，“β”大于“α”。在如图7所示的示例中，“β”为180°。具体地，在图7中，直线E2和直线G2是穿过中心轴线CJ并与腔45的外边缘相接触的假想直线。在直线E2与直线G2之间限定的角度之中，定位有腔45的角度被定义为“β”。因此，与夹具30的薄壁部36的情况相比，夹具40的薄壁部46相对于插入部41设置在更宽的范围内。

当将凸轮件10固定至上述夹具40时，其定位实施成例如使得直线F2与直线LP(图2)彼此重合。直线F2是腔45的中心角的二等分线，即，将在直线E2与直线G2之间限定的角度之中的定位有腔45的角度划分成两个相等角度(β/2)的假想直线。通过以这种方式进行定位，能够将凸轮件10固定至夹具40，使得腔45位于鼻部11中的内周向表面16与中心轴线CJ之间。

以这种方式，即使在使用具有中心角为“β”的腔45的夹具40的情况下，仍能够获得与第一实施方式的效果相同的效果。随着夹具的腔的中心角变得越大，薄壁部相对于插入部的比率变得越大。具体地，凸轮件10具有与薄壁部相接触的较宽范围并且具有每单位时间从凸轮件10传递至夹具的热量少的较大区域。因此，优选的是，根据所涉及的凸轮件的形状采用具有不同中心角的夹具，以优化对所涉及的凸轮件的淬火深度的控制。为此，在一些情况下，夹具的腔的中心角可以设定为小于“α”。

如果使用形状与所涉及的凸轮件10的形状极为不同的凸轮件作为加热对象，则出于对线圈81与该凸轮件之间的位置关系进行调节的目的，可能需要重新设定线圈81和保持装置82的位置、或者用具有不同形状的线圈替换线圈81。这种大的定位调整或部件的替换可能会引起执行热处理的装置的部件之中的位置偏差，这很可能导致线圈81和凸轮件的定位误差。另外，可能由于这种误差而难以控制淬火深度。相反，在上述热处理方法中，用于控制淬火深度的夹具原本设计为能够在每次进行热处理时拆卸。因此，无需进行上述大的位置调整或部件的替换，就能够仅通过改变具有不同腔的形状的夹具来处理具有各种不同形状的凸轮件。因此，能够在不引起执行热处理的装置的每个部件的位置偏差的情况下控制淬火深度。

在下文中，将对用于凸轮件的热处理方法的第二实施方式进行描述。在第二实施方式中，代替第一实施方式中的夹具30，使用如图8所示的夹具50来执行热处理。相同的附图标记用于与第一实施方式共有的构型和步骤，并且将适当地省略其描述。

如图8所示的夹具50与夹具30的不同之处在于，插入部51形成为具有切口57的形状，该切口57在夹具的柱状部的一部分处沿径向向内凹入。切口57从顶部表面54沿中心轴线CJ方向延伸。切口57的与中心轴线CJ正交的截面形成为具有中心角“γ”的扇形形状。在图8中，直线E3和直线G3是穿过中心轴线CJ并与切口57的外边缘相接触的假想线。在图8中，上述中心角的二等分线被表示为直线F3，即，上述中心角的二等分线是将在直线E3与直线G3之间限定的角度之中的定位有切口57的角度划分成两个相等角度(γ/2)的假想直线。

在准备步骤S1中，当将凸轮件10固定至夹具50时，其定位执行成例如使得直线F3与穿过鼻部11的顶点12的直线LP(图2)重合的方式执行。通过以这种方式进行定位，能够将凸轮件10固定至夹具50，使得鼻部11中的内周向表面16面向夹具50的切口57。

在准备步骤S1之后执行加热步骤S2，以便在夹具50以使得鼻部11中的内周向表面16面向夹具50的切口57的方式插入凸轮件10的插入孔14中的状态下执行高频感应加热。具体地，加热步骤S2是在如下状态下执行的：夹具50与凸轮件10在切口57面向内周向表面16的部分处不相接触，并且插入部51的外周向表面53与凸轮件10的内周向表面16相接触。

在加热步骤S2之后执行冷却步骤S3。淬火液体从冷却水套朝向固定至夹具50的凸轮件10喷射，以使凸轮件10冷却并且使凸轮件10的结构硬化。

接下来，下文将对根据第二实施方式的用于凸轮件的热处理方法的操作和效果进行描述。在加热步骤S2中，加热是在具有切口57的夹具50以使得鼻部11面向夹具50的切口57的方式插入凸轮件10中的状态下执行的。因此，当执行加热时，在基部13中的内周向表面16与夹具50中的插入部51的外周向表面53彼此相接触的部分处，发生从凸轮件10至夹具50的热传递。同时，在鼻部11中的内周向表面16与夹具50中的插入部51的外周向表面53彼此不相接触的部分处，即，在切口57面向内周向表面16的部分处，不太可能发生从凸轮件10至夹具50的热传递。因此，能够抑制从鼻部11中的内周向表面16至夹具50的热传递。具体地，在加热步骤S2中，从基部13传递的每单位面积的热量变为大于从鼻部11传递的每单位面积的热量。通过这样，能够进行高频感应加热以使壁厚较大的鼻部11的温度升高而同时抑制具有较小壁厚的基部13的温度的升高。因此，即使通过控制线圈81的输出以及加热时间来对凸轮件10施加热以便在鼻部11中进行淬火直至必要的淬火深度，仍能够抑制基部13的过度加热，由此防止基部13的淬火到达内周向表面16。这意味着能够适当地控制凸轮件10的淬火深度。

能够抑制基部13的过度加热，以防止基部13中的淬火到达内周向表面16，因而不太可能引起凸轮件10的内周向表面16中的硬度的变化。因此，能够抑制内周向表面16的加工精度的恶化。

可以适当地改变上述第二实施方式并且通过以下方式执行上述第二实施方式。冷却步骤S3也可以通过除了从冷却水套朝向夹具50和凸轮件10喷射淬火液体的方法之外的方法来执行。例如，线圈81设置有淬火液体的喷射孔，以从喷射孔朝向凸轮件10喷射淬火液体，从而在凸轮件10被加热之后使该凸轮件10冷却。凸轮件10可以通过在凸轮件10被插入夹具50中的同时浸入淬火液体中而被冷却。

通过在夹具50以使得鼻部11中的内周向表面16面向夹具50的切口57的方式插入凸轮件10的插入孔14中的状态下执行加热步骤S2，能够抑制从鼻部11至夹具30的热传递。这意味着在准备步骤S1中，直线F3不必总是与直线LP重合。

夹具中的切口的中心角不限于“γ”。切口的中心角可以大于“γ”。切口的中心角可以小于“γ”。通过这样，能够仅通过改变具有不同切口形状的夹具来处理具有各种不同形状的各种凸轮件。因此，能够在不引起执行热处理的装置的每个部件的位置偏差的情况下控制淬火深度。应当指出的是，切口的中心角可以小于180°，以将凸轮件10固定并且将夹具插入插入孔14中。

另外，以下要素可以用作与上述实施方式共有的可变要素。加热步骤S2可以在凸轮件10中的插入孔14的中心轴线CP不与线圈81的中心轴线重合的状态下执行。换句话说，可以在中心轴线CP偏离线圈81的轴线的状态下进行高频感应加热。

例示了线圈81的面向凸轮件10的外周向表面15的表面以围绕线圈81的中心轴线成圆形的方式延伸，但是线圈的形状81不限于此，而是可以改变。例如，线圈81可以形成为使得其面向凸轮件10的外周向表面15的表面类似于凸轮件10的形状。

可以通过将具有能够围绕凸轮件10的中心轴线CP旋转的机构的保持装置用作保持装置82来进行热处理。通过在加热步骤S2中使保持装置82旋转，能够在使固定至保持装置82的凸轮件10旋转的同时进行高频感应加热。

在上述各实施方式中，已经例示了具有位于顶部表面处的腔或朝向顶部表面开口的切口的夹具。例如，可以使用具有不向插入部61的顶部表面64开口的切口67的夹具60，如图9所示。例如，夹具60可以通过为如图8所示的夹具50的顶部表面54设置用以从顶部表面54一侧覆盖切口57的板而获得。类似地，如图5所示的夹具30的顶部表面34也可以设置有用以覆盖腔35的开口的板，由此获得夹具的腔不朝向顶部表面开口的夹具。就上述实施方式而言，即使在使用这样的夹具进行热处理的情况下，仍能够进行高频感应加热，以使具有较大壁厚的鼻部11的温度升高而同时抑制具有较小壁厚的基部13的温度的升高。总之，能够适当地控制凸轮件10的淬火深度。

在上述各实施方式中，已经例示了其插入部设置有腔或切口的夹具。还可以使用这样的夹具：该夹具具有沿中心轴线CJ方向进一步延伸的腔或切口，使得夹具的插入部或基座部设置有腔或切口。

在如图6所示的热处理方法中的冷却步骤之后，可以添加对凸轮件10进行再加热以及随后使凸轮件10冷却的回火步骤。

Claims (10)

1.一种用于凸轮件的热处理方法，

所述凸轮件用于构造组装型凸轮轴，所述凸轮件包括：插入孔，用于构造所述组装型凸轮轴的轴插入到所述插入孔中；基部，所述基部用于构造凸轮的基圆；以及鼻部，所述鼻部的从所述插入孔至外周向表面的壁厚比所述基部的从所述插入孔至外周向表面的壁厚更大，所述鼻部用于构造凸轮脊，

用于所述凸轮件的所述热处理方法的特征在于包括：

第一步骤：使用夹具，所述夹具形成为在所述夹具的柱状部内部具有腔的形状，所述腔位于夹具的中心轴线与外周向表面之间，所述夹具以使得所述腔位于所述凸轮件的所述鼻部中的内周向表面与所述夹具的所述中心轴线之间的方式插入到所述凸轮件的所述插入孔中，并且所述夹具与限定所述插入孔的所述内周向表面相接触；以及

第二步骤：在所述夹具插入所述凸轮件的所述插入孔中的状态下通过高频感应加热从所述凸轮件的外周向表面对所述凸轮件进行加热。

2.根据权利要求1所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于，在所述第二步骤中，所述高频感应加热是在所述腔填充有液体冷却剂的状态下开始的。

3.根据权利要求2所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于还包括：

第三步骤：在所述夹具插入经由所述第二步骤加热的所述凸轮件的所述插入孔中的状态下使用淬火液体对所述凸轮件和所述夹具进行冷却；

其中，所述液体冷却剂是所述淬火液体。

4.根据权利要求1所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于还包括：

第三步骤：在所述夹具插入经由所述第二步骤加热的所述凸轮件的所述插入孔中的状态下使用淬火液体对所述凸轮件和所述夹具进行冷却。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于，所述夹具的顶部表面包括覆盖所述腔的开口的板。

6.一种用于凸轮件的热处理方法，

所述凸轮件用于构造组装型凸轮轴，所述凸轮件包括：插入孔，用于构造所述组装型凸轮轴的轴插入到所述插入孔中；基部，所述基部用于构造凸轮的基圆；以及鼻部，所述鼻部的从所述插入孔至外周向表面的壁厚比所述基部的从所述插入孔至外周向表面的壁厚更大，所述鼻部用于构造凸轮脊，

用于所述凸轮件的所述热处理方法的特征在于包括：

第一步骤：使用夹具，所述夹具形成为在所述夹具的柱状部的一部分处具有沿径向向内凹入的切口的形状，所述夹具以使得所述凸轮件的所述鼻部中的内周向表面面向所述夹具的所述切口的方式插入到所述凸轮件的所述插入孔中，并且所述夹具与限定所述插入孔的所述内周向表面相接触；以及

第二步骤：在所述夹具插入所述凸轮件的所述插入孔中的状态下通过高频感应加热从所述外周向表面对所述凸轮件进行加热。

7.根据权利要求6所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于还包括：

第三步骤：在所述夹具插入经由所述第二步骤加热的所述凸轮件的所述插入孔中的状态下使用淬火液体对所述凸轮件和所述夹具进行冷却。

8.根据权利要求6或7所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于，所述夹具的顶部表面包括从所述夹具的所述顶部表面覆盖所述切口的板。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于，所述夹具的所述切口在与所述夹具的中心轴线正交的截面中呈扇形形状。

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的用于凸轮件的热处理方法，其特征在于，所述夹具的所述切口的与所述夹具的中心轴线正交的截面具有小于180°的中心角。