DE112008003888T5

DE112008003888T5 - Anordnung von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule

Info

Publication number: DE112008003888T5
Application number: DE112008003888T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Chiyoda-ku Sawatsubashi
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: US20110073591A1; DE112008003888B4; WO2010007678A1

Abstract

Anordnung einer Mehrzahl von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die jeweils zwischen einem Seitenplatten-Paar zum Abstützen einer halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule angebracht sind, die, wenn ein Lagerabschnitt oder ein Nockenabschnitt einer Kurbelwelle von der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, zur Positionierung der Mitte des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts bezogen auf die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule verwendet werden und die zur Positionierung der halboffenen. sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts zwischen einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten der Kurbelwelle verwendet werden,
wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule Folgendes umfasst: ein Paar von Biegekörpern, die jeweils in den beiden Seitenplatten vorhanden sind und die eine Federfunktion ausüben, ein Paar von Elementen, die jeweils im Inneren des Paars von sich gegenüberliegenden und einander zugewandten Biegekörpern angeordnet sind, und ein Paar von Befestigungsplatten für die Elemente, die jeweils im Inneren des Paars von Führungselementen angeordnet und befestigt sind...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung einer Mehrzahl von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die jeweils zwischen einem Seitenplatten-Paar zum Abstützen einer halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule angebracht sind und die – wenn ein Lagerabschnitt oder ein Nockenabschnitt einer Kurbelwelle von der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird – zur Positionierung der Mitte des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts bezogen auf die halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule verwendet werden und die zur Positionierung der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts zwischen einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten der Kurbelwelle verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung einer Mehrzahl von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule, bei der die Anordnung es ermöglicht, dass der nicht-gehärtete Bereich der in dem Lagerabschnitt oder dem Nockenabschnitt gebildeten gehärteten Randschicht vollständig im Bereich der Spezifikation liegt.
Stand der Technik
Wie in 9 dargestellt, wird eine Kurbelwelle 1, die ein zu erwärmendes Objekt darstellt, durch einen als zentrale Welle dienenden Lagerabschnitt 2, durch zwischen den einander benachbarten Lagerabschnitten 2 angeordnete Gegengewichtsabschnitte 3 und durch einen Nockenabschnitt 4 zwischen den einander zugewandten Gegengewichtsabschnitten 3 und dergleichen gebildet. Zum Härten werden der Lagerabschnitt 2 und der Nockenabschnitt 4 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen. Härteverfahren sind Randschichthärten [flat hardening] und Fillethärtung [fillet R hardening]. Bei jedem der Verfahren muss in dem Lagerabschnitt 2 oder dem Nockenabschnitt 4 eine gehärtete Randschicht korrekt gebildet werden. Es ist zu bemerken, dass herkömmlicherweise als Hochfrequenzinduktionsheizgerät zum Anwenden von Hochfrequenz-Induktionserwärmung auf den Lagerabschnitt 2 oder den Nockenabschnitt 4 ein Gerät eingesetzt wird, wie es beispielsweise in 1 des offengelegten japanischen Patents Nr. 2002-226919 (Patentdokument 1) dargestellt ist.
Das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2002-226919 beschriebene Hochfrequenzinduktionsheizgerät ist ausgestaltet wie in 1 des offengelegten japanischen Patents Nr. 2002-226919 dargestellt. 10 zeigt ein Hochfrequenzinduktionsheizgerät 6, welches dem in 1 des offengelegten japanischen Patents Nr. 2002-226919 dargestellten Gerät ähnlich ist und welches eine halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 verwendet.
Wie in 10 dargestellt, umfasst das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 6 ein Paar von Seitenplatten 7, die derart mit der Geräthauptkörperseite verbunden sind, dass sie einander zugewandt angeordnet sind, die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5, die so in einem Öffnungsabschnitt am unteren Ende der Seitenplatte 7 angeordnet ist, dass sie von der Seitenplatte 7 abgestützt wird, Führungselemente 8a, 8b und 8c für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die entsprechend der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 derart an vorbestimmten Stellen angeordnet sind (im vorliegenden Beispiel an drei Stellen: dem oberseitigen Bereich bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts 2 der Kurbelwelle 1, sowie dem linksseitigen und dem rechtsseitigen Bereichs bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts 2), dass sie an der Seitenplatte 7 und dergleichen befestigt sind. Weiterhin ist bei dem Hochfrequenzinduktionsheizgerät 6 eine Stromversorgungsleitung 9 mit der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 verbunden und zum schnellen Kühlen eines erwärmten Abschnitts der Kurbelwelle 1 und dergleichen ist eine Kühlwasserzuführeinrichtung 10 vorgesehen. Die Führungselemente 8a, 8b und 8c für eine Hochfrequenzinduktionsspule sind Bauteile, die vorgesehen sind, damit ein vorbestimmter Spalt (etwa 0,5 mm bis 3,5 mm) zwischen dem Lagerabschnitt 2 (oder dem Nockenabschnitt 4) der Kurbelwelle 1 und der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 sichergestellt ist, wenn der Lagerabschnitt 2 (oder der Nockenabschnitt 4) durch die halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird. Darüber hinaus sind die Führungselemente 8a, 8b und 8c so ausgestaltet, dass die halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 über die Führungselemente 8a, 8b und 8c auf dem Lagerabschnitt 2 (oder dem Nockenabschnitt 4) der um die Achslinie der Kurbelwelle 1 (die Mittelachse des Lagerabschnitts 2) gedreht wird, gelagert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Mitte des Lagerabschnitts 2 (oder des Nockenabschnitts 4) durch Anlagewirkung der Führungselemente 8a, 8b und 8c an der äußeren Umfangsfläche des Lagerabschnitts 2 bezüglich der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 positioniert.
Patentdokument 1: japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-226919
Offenbarung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Die Führungselemente 8a, 8b und 8c für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die in dem herkömmlichen Hochfrequenzinduktionsheizgerät 6 mit der oben beschriebenen Anordnung vorgesehen sind, sind üblicherweise durch Komponenten wie in 11(a) und 11(b) dargestellt, gebildet. Das heißt, jedes der Führungselemente 8a, 8b und 8c wird gebildet durch: die Seitenplatten 7 und 7, die so angeordnet sind, dass sie einander über einen Spalt 11 hinweg gegenüberliegen, Elemente 12 und 12, die jeweils in Kontakt mit den Innenflächen der Seitenplatten 7 und 7 angeordnet sind, eine Befestigungsplatte 13 für die Führungselemente zwischen den Elementen 12 und 12, Schrauben 14 und 14, welche die Seitenplatten 7 und 7, die Elemente 12 und 12 und die Befestigungsplatte 13 für die Elemente eng und fest aneinander befestigen und dergleichen. Hier ist die Breitenabmessung L₁ (siehe 11(a)) zwischen den Außenflächen der Elemente 12 und 12 fest (nicht veränderbar) und folglich ist es erforderlich, die Breitenabmessung L₁ annähernd gleich der Breitenabmessung L₂ oder L₃ (siehe 9) des Lagerabschnitts 2 oder des Nockenabschnitts 4 der Kurbelwelle 1 auszubilden.
Wenn die Führungselemente 8a, 8b und 8c zwischen die Gegengewichtsabschnitte 3 und 3 auf beiden Seiten des Lagerabschnitts 2 eingeführt werden, damit sie an dem Lagerabschnitt 2 gelagert sind, werden die Führungselemente 8a, 8b und 8c in dem Fall, in dem die Breitenabmessung L₁ beispielsweise vollständig gleich der Breitenabmessung L₂ des Lagerabschnitts 2 festgelegt wird, nicht sanft eingeführt. Daher muss die Breitenabmessung L₁ geringfügig kleiner als die Breitenabmessung L₂ eingestellt werden. Weiterhin wird, selbst wenn die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule mit derselben Breitenabmessung L₁ wie die Breitenabmessung L₂ eines Lagerabschnitts 2 einer Kurbelwelle 1 eines bestimmten Typs verwendet werden, in dem Fall zwischen dem Gegengewichtsabschnitt 3 der Kurbelwelle 1 und dem Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule ein Spalt generiert, in dem dieselben Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule auch für eine Kurbelwelle 1 eines anderen Typs verwendet werden, die im Wesentlichen vergleichbare Abmessungen hat und bei der der Lagerabschnitt 2 denselben Außendurchmesser hat, aber eine Breitenabmessung aufweist, die geringfügig größer ist als die Breitenabmessung L₂. 12(a) zeigt einen Zustand, bei dem zwischen der Mantelfläche des Elements 12 und der Innenfläche des Gegengewichtsabschnitts 3 ein Spalt δ entsteht und zeigt einen Fall, in dem der Spalt δ dadurch entsteht, dass die Breitenabmessung L₁ des Führungselements 8a (und der Führungselemente 8b und 8c) kleiner ist als die Breitenabmessung L₂ des Lagerabschnitts 2. In diesem Fall ist die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 so angeordnet, dass sie der äußeren Umfangsfläche des Lagerabschnitt 2 in ähnlicher Weise wie die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule 8a (sowie 8b und 8c) an einer Position zugewandt ist, die gegenüber der Mittelposition in Breiterrichtung des Lagerabschnitts 2 verschoben ist.
Wenn die äußere Umfangsfläche des Lagerabschnitts 2 zum Randschichthärten [flat hardening] einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, während die Kurbelwelle 1 um dessen Achslinie (die Mittelachse des Lagerabschnitts 2) gedreht wird, wird in dem Zustand, in dem der Spalt 6 wie oben beschrieben vorhanden ist, eine gehärtete Randschicht S₁ an einer Position gebildet, die gegenüber der Mitte in Breitenrichtung des Lagerabschnitts 2 verschoben ist (beispielsweise an einer nach rechts verschobenen Position), wie in 12(b) dargestellt. Dies bewirkt eine Schwierigkeit dahingehend, dass die Abmessungen α und β zwischen jedem Endabschnitt der gehärteten Randschicht S₁ und den Innenflächen der Gegengewichtsabschnitte 3 voneinander verschieden sind. Die Abmessungen α und βwerden als „nicht-gehärtete Bereiche” bezeichnet und für die Abmessung[en] ist eine Spezifikation vorgegeben. Es entsteht jedoch ein Fall in dem die Abmessungen α und β die Spezifikation nicht erfüllen.
Außerdem wird in dem Fall, in dem die äußere Umfangsfläche des Lagerabschnitts 2 zur Fillethärtung [fillet R hardening] einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, während die Kurbelwelle 1 um dessen Achslinie gedreht wird, das Führungselement 8a (sowie die Führungselemente 8b und 8c) für eine Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts 2 nicht korrekt positioniert, wenn zwischen dem Führungselement 8a (sowie die Führungselemente 8b und 8c) für eine Hochfrequenzinduktionsspule und dem Gegengewichtsabschnitt 3 der Kurbelwelle 1 der Spalt 6, wie in 12(c) dargestellt, vorhanden ist. Folglich ist die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 ebenfalls nicht korrekt positioniert, so dass dadurch, wie in 12(d) dargestellt, eine Differenz zwischen den Härtetiefen t₁ und t₂ an Eckabschnitten der durch die Fillethärtung [fillet R hardening] gehärteten Randschicht S₂ bewirkt wird. Infolgedessen entsteht ein Fall, in dem die Werte der Härtetiefen t₁ und t₂ die Spezifikation nicht erfüllen.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anordnung der Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule bereitzustellen, wobei bei der Anordnung die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts der Kurbelwelle immer korrekt positioniert werden können, bei der folglich die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 immer in der vorstehend beschriebenen Breitenrichtung korrekt positioniert werden kann und bei der die nicht-gehärteten Bereiche bei Randschichthärten und die Härtetiefe am Eckabschnitt der gehärteten Randschicht bei Fillethärtung [fillet R hardening] die Spezifikationen erfüllen können, wodurch ein präzises Härten durchgeführt werden kann.
[Mittel zur Lösung der Probleme]
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes bereitgestellt: eine Anordnung einer Mehrzahl von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die jeweils zwischen einem Seitenplatten-Paar zur Abstützung einer halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule angebracht sind, die, wenn ein Lagerabschnitt oder ein Nockenabschnitt einer Kurbelwelle von der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, zur Positionierung der Mitte des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts bezogen auf die halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule verwendet werden und die zur Positionierung der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts zwischen den einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten der Kurbelwelle verwendet werden, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Führungselement für die Hochfrequenzinduktionsspule Folgendes umfasst: ein Paar von Biegekörpern, die eine Federfunktion ausüben und jeweils in dem Seitenplatten-Paar vorhanden sind, ein Paar von Elementen, die jeweils im Inneren des Paars von sich gegenüberliegenden und einander zugewandten Biegekörpern angeordnet sind und ein Paar von Befestigungsplatten für die Elemente, die jeweils im Inneren des Paars von Führungselementen angeordnet und befestigt sind und dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgestaltet sind, dass in einem Freizustand, in dem das Führungselement für die Hochfrequenzinduktionsspule nicht zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt ist, zwischen den Innenflächen des Paars von einander zugewandten Befestigungsplatten für die Führungselemente ein Spalt vorhanden ist und dadurch die Breitenabmessung zwischen den Außenflächen des Paars einander zugewandter Elemente größer eingerichtet ist, als die Breitenabmessung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts und so, dass der Spalt zwischen den Innenflächen des Paars von Befestigungsplatten für die Führungselemente durch die Federfunktion des Paars von Biegekörpern reduziert oder eliminiert wird, wenn das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt wird.
Außerdem ist sie [die Anordnung] gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, dass der Biegekörper in der Seitenplatte einstückig ausgebildet ist durch Bildung eines Paars von Schlitzen in der Seitenplatte, die derart beabstandet angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen und die sich zu einem Öffnungsabschnitt der Seitenplatte erstrecken, wobei der Lagerabschnitt oder der Nockenabschnitt in den Öffnungsabschnitt eingeführt und darin angeordnet wird.
Außerdem ist sie [die Anordnung] gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgestaltet, dass die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule an drei Stellen – oberseitig, linksseitig und rechtsseitig bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts – angeordnet sind und derart ausgestaltet, dass der Biegekörper an allen oder mindestens einer der drei Stellen bereitgestellt ist, an denen die drei Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule angeordnet sind.
Vorteile der Erfindung
Nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule ein Paar von Biegekörpern, die eine Federfunktion ausüben und die jeweils in einem Seitenplatten-Paar vorhanden sind, ein Paar von Elementen, die jeweils im Inneren des Paars von einander zugewandten Biegekörpern angeordnet und befestigt sind und ein Paar Befestigungsplatten für die Elemente, die jeweils im Inneren des Paars von Führungselementen angeordnet und befestigt sind und ist so ausgestaltet, dass in einem Freizustand, in dem das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule nicht zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt ist, zwischen den Innenflächen des Paars von einander zugewandten Befestigungsplatten für die Führungselemente ein Spalt vorhanden ist und dadurch die Breitenabmessung zwischen den Außenflächen des Paars einander zugewandter. Führungselemente größer eingerichtet ist, als die Breitenabmessung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts und so, dass der Spalt zwischen den Innenflächen des Paars von Befestigungsplatten für die Elemente durch die Federfunktion des Paars von Biegekörpern reduziert oder eliminiert wird, wenn das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt wird. Dementsprechend ermöglicht es die Anordnung des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Erfindung im Betrieb die nachfolgenden Effekte zu erhalten. Das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule ist also als ein flexibler Körper ausgestaltet (dessen Breitenabmessung veränderbar ist). Wenn das Element für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts eingeführt wird, wird das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule, dessen Breitenabmessung im Freizustand größer ist, als die Breitenabmessung zwischen den einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten, demnach elastisch verformt, so dass der Spalt zwischen den Innenflächen des Paars von Befestigungsplatten für die Führungselemente durch die Federfunktion der Biegekörper der Seitenplatten reduziert wird. Infolgedessen wird das Paar von Führungselementen zwischen den einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten so eingeführt und angeordnet, dass es mit den entsprechenden Gegengewichtsabschnitten in pressende Anlage gebracht wird. Dadurch kann das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts zwischen den einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten immer korrekt positioniert werden. Auf diese Weise kann die halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule in Breiterrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts immer korrekt positioniert werden. Dadurch kann der nicht-gehärtete Bereich stabil so unterdrückt werden, dass er innerhalb der Spezifikation ist. Ferner kann durch entsprechende Einstellung des flexiblen Bereichs des vorstehend beschriebenen Biegekörpers dasselbe Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule auch für eine Kurbelwelle eingesetzt werden, bei der der Lagerabschnitt oder der Nockenabschnitt denselben Außendurchmesser, aber eine leicht unterschiedliche Breitenabmessung hat.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nach ihrem zweiten Aspekt so ausgestaltet, dass der Biegekörper in der Seitenplatte einstückig ausgebildet ist durch Bildung eines Paars von Schlitzen in der Seitenplatte, die derart beabstandet angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen und sich zu einem Öffnungsabschnitt der Seitenplatte erstrecken, in welchen der Lagerabschnitt oder der Nockenabschnitt eingeführt wird. Daher ist es nicht erforderlich, einen Biegekörper bereitzustellen, der durch einen von der Seitenplatte separaten Körper gebildet wird. Folglich kann die Herstellung des Hochfrequenzinduktionsheizgeräts erleichtert werden.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nach ihrem dritten Aspekt so ausgestaltet, dass die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule an drei Stellen – oberseitig, linksseitig und rechtsseitig bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts – angeordnet sind und derart, dass der Biegekörper an allen oder mindestens einer der drei Stellen vorgesehen ist, an denen die drei Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule angeordnet sind. Wenn alle an den drei Stellen angeordneten Führungselemente flexibel gefertigt sind, ist es demzufolge offensichtlich, dass die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule und auf diese Weise die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts sicher positioniert werden können. Außerdem kann sogar wenn mindestens eines der an den drei Stellen angeordneten Führungselemente flexibel gefertigt ist, das vorstehend beschriebene Positionieren in Breitenrichtung genauer als bisher vorgenommen werden, so dass der nicht-gehärtete Bereich so unterdrückt werden kann, dass er innerhalb der Spezifikation ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht eines Hochfrequenzinduktionsheizgeräts mit einer Anordnung von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht einer Seitenplatte des in 1 dargestellten Hochfrequenzinduktionsheizgeräts in einem Zustand, in dem die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule an der Seitenplatte befestigt sind;
3 zeigt einen Aufbau des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Erfindung;
3(a) ist eine Schnittansicht des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule entlang der Linie A-A in 3(b);
3(b) ist eine Seitenansicht, die eine Stelle zeigt, an der das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule an der Seitenplatte befestigt ist;
4 zeigt eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule und einem Lagerabschnitt und einem Gegengewichtsabschnitt einer Kurbelwelle;
4(a) ist eine Schnittansicht des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule in einem Freizustand;
4(b) ist eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt ist;
5 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem unter Verwendung des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Abschnitt ohne Schmierloch im Lagerabschnitt eine gehärtete Randschicht ausgebildet ist;
6 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem unter Verwendung des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule in einem Abschnitt mit Schmierloch im Lagerabschnitt eine gehärtete Randschicht ausgebildet ist;
7 ist eine graphische Darstellung von nicht-gehärteten Bereichen, die im Abschnitt ohne Schmierloch in den Lagerabschnitten gebildet wurden unter Verwendung des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform und unter Verwendung eines herkömmlichen Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule;
8 ist eine graphische Darstellung von nicht-gehärteten Bereichen, die im Abschnitt mit Schmierloch in den Lagerabschnitten unter Verwendung der Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet wurden;
9 ist eine Seitenansicht einer Kurbelwelle;
10 ist eine Seitenansicht, die einen Hauptabschnitt eines Hochfrequenzinduktionsheizgeräts mit den konventionell ausgestalteten Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule darstellt;
11 zeigt eine Anordnung des herkömmlichen Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule;
11(a) ist eine Schnittansicht des herkömmlichen Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule entlang der Linie B-B in 11(b);
11(b) ist eine Vorderansicht des herkömmlichen Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule;
12 ist eine Schnittansicht, die ein Härteverfahren des Lagerabschnitts der Kurbelwelle unter Verwendung des herkömmlichen Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule darstellt;
12(a) ist eine Schnittansicht, die einen Zustand beim Randschichthärten zeigt;
12(b) ist eine Schnittansicht, die eine durch Randschichthärten in dem Lagerabschnitt gebildete gehärtete Randschicht darstellt;
12(c) ist eine Schnittansicht, die einen Zustand bei der Fillethärtung zeigt und
12(d) ist eine Schnittansicht, die eine durch Fillethärtung in dem Lagerabschnitt gebildete gehärtete Randschicht darstellt.
Bezugszeichenliste

1: Kurbelwelle
2: Lagerabschnitt
3: Gegengewichtsabschnitt
4: Nockenabschnitt
5: Halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule
7: Seitenplatte
20: Hochfrequenzinduktionsheizgerät
21a, 21b, 21c: Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule
22: Halbkreisbogenförmiger Öffnungsabschnitt
23: Schlitz
24a, 24b, 24c: Biegekörper
25, 26: Schlitz
29a: Führungselement
30a: Befestigungsplatte für das Führungselement
31a: Schraube
32: Spalt

Beste Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 eine Anordnung von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass in den 1 bis 8 dieselben Teile wie in den 9 bis 12 durch dieselben Bezugszeichen und Buchstaben bezeichnet werden und dass auf eine Wiederholung der Erläuterung verzichtet wird.
1 zeigt ein Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 mit einer Anordnung von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 ist dazu ausgestaltet, Hochfrequenz-Induktionserwärmung auf einen Lagerabschnitt 2 einer Kurbelwelle 1 anzuwenden. Wie in Fig. dargestellt 1, umfasst das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 ein Paar von Seitenplatten 7, die jeweils mit der Seite eines Transformators (nicht dargestellt) verbunden sind und die einander zugewandt angeordnet sind, eine halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5, die so in einem Öffnungsabschnitt am unteren Ende der Seitenplatte 7 angeordnet ist, dass sie von der Seitenplatte 7 abgestützt wird, eine Stromversorgungsleitung 9, die der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 Hochfrequenzstrom aus einer Stromquelle (nicht dargestellt) zuführt und drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 entsprechend an vorbestimmten Stellen der Seitenplatte 7 angeordnet sind (in der vorliegenden Ausführungsform an drei Stellen des oberseitigen Bereichs bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts 2 der Kurbelwelle 1 und des linksseitigen und des rechtsseitigen Bereichs bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts 2). Außerdem ist das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 mit einer Kühlwasserzuführeinrichtung 10 ausgestattet, um den Lagerabschnitt 2, der von der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, zur Härtungsbehandlung mit Kühlwasser zu bestrahlen. Es ist zu bemerken, dass 2 eine Vorderansicht der Seitenplatte 7 ist, um die Anordnung der drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die Hauptkomponenten der vorliegenden Ausführungsform sind, abzubilden.
Die drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule sind jeweils zwischen den Seitenplatten-Paaren 7 und 7 zum Abstützen der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 befestigt. Die drei Führungselemente 21a, 21b und 21c sind dazu angeordnet, mit dem oberseitigen, dem linksseitigen und dem rechtsseitigen Abschnitt des Lagerabschnitts 2 der Kurbelwelle 1 in Kontakt gebracht zu werden, um einen vorbestimmten Spalt zwischen dem Lagerabschnitt 2 und den halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspulen 5 sicherzustellen, wenn der Lagerabschnitt 2 von der halboffenen, sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, wobei der Lagerabschnitt von einem Drehantrieb (nicht dargestellt) um die Mittelachse des Lagerabschnitts 2 rotierend angetrieben wird. Insbesondere ist ein Führungselement 21a der drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule, wie in 1 und 2 dargestellt, bezüglich der Mittellinie des Lagerabschnitts 2 der Kurbelwelle 1 im oberseitigen Bereich angeordnet, während die anderen beiden Führungselemente 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule bezüglich der Mittellinie des Lagerabschnitts 2 im linksseitigen und im rechtsseitigen Bereich angeordnet sind. Ferner wird die Mitte des Lagerabschnitts 2 bezüglich der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule 5 positioniert, wenn die drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule mit der äußeren Umfangsfläche des Lagerabschnitts 2 in Kontakt gebracht werden.
Die 3(a) und 3(b) zeigen einen detaillierten Aufbau des Führungselements 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule, das bei dem Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 eingesetzt wird. 3(b) ist eine Seitenansicht des Führungselements 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule. 3(a) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 3(b). Es wird darauf hingewiesen, dass die Anordnungspositionen und -richtungen der anderen Führungselemente 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule sich von denen des Führungselements 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule unterscheiden, dass der Aufbau der Führungselemente 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule jedoch im Wesentlichen dieselbe ist, wie der Aufbau des Führungselements 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule. Daher wird die Beschreibung des Aufbaus der Führungselemente 21b und 21c weggelassen.
Wie in 2 dargestellt, ist im unteren Bereich der Seitenplatten 7 und 7 ein halbkreisbogenförmiger Öffnungsabschnitt 22 ausgebildet, in den der Lagerabschnitt 2 der Kurbelwelle 1 eingeführt und angeordnet wird. Die distalen Endabschnitte der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die wie in den 3(a) und (b) dargestellt ausgestaltet sind, sind so angeordnet, dass sie in den vorstehend beschriebenen halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitt 22 im oberseitigen, im linksseitigen und im rechtsseitigen Bereich des halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitts 22 der Seitenplatten 7 und 7 hineinragen (also im oberen Bereich bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts 2 und im linksseitigen und im rechtsseitigen Bereich bezogen auf die Mittellinie). Genauer ist im oberseitigen Abschnitt des halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitts 22 der Seitenplatten 7 und 7 jeweils ein Paar von Schlitzen 23 und 23 gebildet, die sich von dem halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitt 22 so nach oben erstrecken, dass sie parallel zueinander verlaufen, so dass der Abschnitt zwischen dem Paar von Schlitzen 23 und 23 (ein freitragend abgestützter plattenförmiger Körper mit einer Federfunktion) als Biegekörper 24a vorgesehen ist. Am linksseitigen und am rechtsseitigen Seitenabschnitten des halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitts 22 der Seitenplatten 7 und 7 sind ein Schlitz 25 und ein Schlitz 26 gebildet, die sich jeweils von dem halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitt 22 linksseitig und rechtsseitig erstrecken und die jeweils an die Schlitze 25 und 26 angrenzenden Seitenplattenabschnitte sind als Biegekörper 24b und 24c vorgesehen. Weiterhin ist das Führungselement 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen den Biegekörpern 24a und 24a der Seitenplatten 7 und 7 befestigt und die Führungselemente 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule sind jeweils zwischen den Biegekörpern 24b und 24b der Seitenplatten 7 und 7 und zwischen den Biegekörpern 24c und 24c der Seitenplatten 7 und 7 befestigt. Folglich sind in der vorliegenden Ausführungsform alle der drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule flexibel ausgestaltet. Es ist zu bemerken, dass die Bezugszeichen 27 und 27 in 1 Hilfsseitenplatten bezeichnen und ein Schlitz 25 und ein Schlitz 26 jeweils an den Seitenplatten 7 und 7 vorgesehen ist (siehe 2). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt und wie bei den vorstehend beschriebenen Schlitzen 23 und 23 kann sie auch so ausgestaltet sein, dass in den Seitenplatten 7 und 7 zwei parallel zueinander angeordnete Schlitze so vorgesehen sind, dass sie jeden der Biegekörper 24b und 24c zwischen sich einschließen.
Andererseits besteht das Führungselement 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule, wie in den 1 bis 4 dargestellt, aus dem Paar einander zugewandter Biegekörper (flexible Platten) 24a und 24a, die durch die Schlitze 23 und 23 flexibel gemacht werden, den Elementen 29a und 29a, die jeweils in engem Kontakt mit den Innenflächen der Biegekörper 24a und 24a befestigt sind und deren distale Endseiten sich über die Biegekörper 24a und 24a hinaus erstrecken und von der Mantelfläche der Biegekörper 24a und 24a vorstehend angeordnet sind und jeweils in engem Kontakt mit der Innenfläche der Führungselemente 29a und 29a befestigte Befestigungsplatten 30a und 30a für die Führungselemente. Ferner erfolgt die Fixierung der Biegekörper 24a und 24a, die Fixierung der Führungselemente 29a und 29a und die Fixierung der Befestigungsplatten 30a und 30a für die Führungselemente jeweils separat durch eines der Schraubenpaare 31a und 31a an einander zugewandten Stellen. Es ist zu bemerken, dass die Seitenplatte 7 und der Biegekörper 24a aus einer Kupferlegierung für eine Feder bestehen (in der vorliegenden Ausführungsform Phosphorbronze, Berylliumbronze oder dergleichen). Die Befestigungsplatte 30a für das Führungselement besteht hauptsächlich aus einem Messingmaterial und das Führungselement 29a besteht aus Keramik. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese [Materialien] beschränkt.
Weiterhin ist, wie in 3(a) dargestellt, in einem Freizustand, in dem das Führungselement 21a nicht zwischen die benachbarten Gegengewichtsabschnitte 3 und 3 eingeführt ist, in dem Führungselement 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule ein Spalt 32 zwischen den Innenflächen der Befestigungsplatten 30a und 30a für die Führungselemente ausgebildet. Der Biegekörper 24a wird in Richtung der Verringerung des Spalts 32 flexibel gemacht unter Verwendung einer durch das Bezugszeichen P in den 3(a) und 3(b) angezeigten Position als Drehpunkt. Auf diese Weise werden die Biegekörper 24a und 24a, sowie auch die Führungselemente 29a und 29a und die Befestigungsplatten 30a und 30a für die Führungselemente, die mit den Schrauben 31a und 31a jeweils separat an den Biegekörpern 24a und 24a befestigt sind, unter Verwendung der durch das Bezugszeichen P angezeigten Position flexibel und durch die Elastizität der Biegekörper 24a und 24a elastisch verformbar ausgestaltet. Es ist zu bemerken, dass die Breitenabmessung W₁ (siehe 3(a) und 4(a)) zwischen den Außenflächen der Führungselemente 29a und 29a so eingestellt ist, dass sie größer wird, als die Breitenabmessung L₂ (siehe 4(a), 4(b) und 9) des Lagerabschnitts 2 der Kurbelwelle 1, wenn das Führungselement 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule, wie in 3(a) dargestellt, im Freizustand ist. In diesem Fall ist, wenn die Breite des Spalts 32 im Freizustand als W₂ (siehe 3(a) und 4(a)) eingestellt ist, die Breite W₂ so eingestellt, dass sie die folgende Formel erfüllt: (W₁ – L₂) ≤ W₂.
Andererseits ist die Anordnung der Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die eingesetzt werden, wenn der Nockenabschnitt 4 der Kurbelwelle 1 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, dieselbe wie die vorstehend beschriebene Anordnung des Führungselements 21a für eine Hochfrequenzinduktionsspule und ihre Beschreibung wird folglich ausgelassen. Selbstverständlich ist für den Nockenabschnitt 4 der Kurbelwelle 1 die Breitenabmessung (nicht dargestellt) zwischen den Außenflächen eines Paars von Elementen des Führungselements für eine Hochfrequenzinduktionsspule größer eingestellt, als die Breitenabmessung L₃ (siehe 9) zwischen den Gegengewichtsabschnitten 3 und 3 an beiden Seiten des Nockenabschnitts 4.
Als Nächstes wird ein Vorgang zu dem Zeitpunkt beschrieben, zu dem der Lagerabschnitt 2 der Kurbelwelle 1 durch das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 mit den Führungselementen 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, um gehärtet zu werden. Zuerst wird das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 durch eine Hubvorrichtung (nicht dargestellt) nach unten bewegt, um Hochfrequenz-Induktionserwärmung auf den Lagerabschnitt 2 der Kurbelwelle 1 anzuwenden, so dass der Lagerabschnitt 2 in dem halbkreisbogenförmigen Öffnungsabschnitt 22 der Seitenplatte 7 angeordnet ist. Dadurch werden die distalen Endabschnitte der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule (beispielsweise die distalen Endabschnitte des Paars von Elementen 29a und 29a) zwischen die Gegengewichtsabschnitte 3 und 3 der Kurbelwelle 1 eingeführt, damit sie mit der äußeren Umfangsfläche des Lagerabschnitts 2 in Kontakt gebracht werden. Wie oben beschrieben ist die Breitenabmessung W₁ der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule im Freizustand größer eingestellt, als die Breitenabmessung L₂ zwischen den Gegengewichtsabschnitten 3 und 3 des Lagerabschnitts 2 (W₁ > L₂) (siehe 4(a)) und demzufolge werden zu diesem Zeitpunkt die Biegekörper 24a und 24a und dergleichen unter Verwendung der durch das Bezugszeichen P angezeigten Position (siehe 3(a) und 3(b)) elastisch verformt. Dadurch wird die Breite des Spalts 32 in jedem der Führungselemente 21a, 21b und 21c soweit reduziert, dass sie kleiner als die Breite W₂ des Spalts 32 im Freizustand ist und zu einer Breite W₃ wird. In diesem Fall wird der Biegekörper 24a elastisch verformt, um den Spalt 32 zu verringern und folglich werden jedes der Paare von Elementen 29a und 29a und dergleichen der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule durch die elastische Rückstellkraft (Federkraft in Richtung der Erhöhung der Breite W₃) von jedem der Paare von Biegekörpern 24a und 24a und dergleichen in pressende Anlage gebracht mit den Innenflächen der Gegengewichtsabschnitte 3 und 3 an beiden Seiten des Lagerabschnitts 2. Infolgedessen werden die Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule und dadurch die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 in Breitenrichtung des Lagerabschnitts 2 an einer korrekten Position positioniert. Die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 wird also an der Mittelposition in Breiterrichtung des Lagerabschnitts 2 zwischen den einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten 3 und 3 positioniert.
In einem solchen Zustand wird die Kurbelwelle 1 von dem Drehantrieb (nicht dargestellt) um ihre Achslinie (die Mittelachse des Lagerabschnitts 2) rotierend angetrieben. Das Hochfrequenzinduktionsheizgerät 20 und folglich die Führungselemente 21a, 21b und 21c und die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 sind ferner in einem Hochfrequenzinduktionsspulen-Folgemechanismus (nicht dargestellt) aufgenommen, so dass sie dem rotierenden Lagerabschnitt 2 folgen. Dadurch wird der Lagerabschnitt 2 durch die halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule 5 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen. Danach wird eine Härtungsbehandlung durchgeführt, indem die auf eine erforderliche Härtetemperatur hochfrequenzinduktionserwärmte äußere Umfangsfläche des Lagerabschnitts 2 von der Kühlwasserzuführeinrichtung 10 mit Kühlwasser bestrahlt wird, so dass eine gehärtete Randschicht gebildet wird.
5 zeigt eine gehärtete Randschicht S₃, die gebildet wird, wenn in dem Lagerabschnitt 2 ein Abschnitt 35 ohne Schmierloch 34 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, um unter Verwendung der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gehärtet zu werden. 6 zeigt eine gehärtete Randschicht S₄, die gebildet wird, wenn in dem Lagerabschnitt 2 ein Abschritt 37 mit einem Schmierloch 36 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, um unter Verwendung der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gehärtet zu werden. Weiterhin zeigt 7 nicht-gehärtete Bereiche in dem in 5 dargestellten Abschnitt 35 und 8 zeigt nicht-gehärtete Bereiche in dem in 6 dargestellten Abschnitt 37. Man beachte, dass in 7 und in 8 die horizontale Achse den Härtungsabschnitt und die vertikale Achse den nicht-gehärteten Bereich repräsentiert. Der Standardwert des nicht-gehärteten Bereichs wird in einem Bereich von 3,0 bis 4,5 mm festgesetzt. In 7 und 8 repräsentiert das Markierungszeichen ☐ ferner einen Fall, in dem die herkömmlichen Führungselemente 8a, 8b und 8c für eine Hochfrequenzinduktionsspule eingesetzt werden (siehe 12) und die Markierungszeichen ♢ und O repräsentieren Fälle, in denen die Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden. In den Figuren repräsentiert das Markierungszeichen ♢ einen Fall, in dem die Biegekörper 24a und 24a mit einer niedrigen Federkonstante (Federkonstante = 5,9 kg/mm) eingesetzt werden, während das Markierungszeichen O einen Fall repräsentiert, in dem die Biegekörper 24a und 24a mit einer hohen Federkonstante (Federkonstante = 7,8 kg/mm) eingesetzt werden. Hier entspricht der jeweilige, von einem der Markierungszeichen ☐, ♢ und O repräsentierte Punkt einem Mittelwert in dem nicht-gehärteten Bereich. Das obere Ende der von jedem der Markierungszeichen nach oben verlängerten geraden Linie entspricht ferner einem maximalen Messwert in dem nicht-gehärteten Bereich, während das untere Ende der von jedem der Markierungszeichen nach unten verlängerten geraden Linie einem minimalen Messwert in dem nicht-gehärteten Bereich entspricht. Die Härtungsabschnitte sind hingegen der in 9 dargestellte zweite Lagerabschnitt 2 von links (2J) der Kurbelwelle 1 und der in 9 dargestellte vierte Lagerabschnitt 2 von (4J) links der Kurbelwelle 1. Man beachte, dass der Durchmesser des zweiten Lagerabschnitts 2(2J) 76,8 mm beträgt und seine Breite 24,0 mm, während der Durchmesser des vierten Lagerabschnitts 2(4J) 76,8 mm beträgt und seine Breite 23,5 mm. Folglich ist die Breitenabmessung des vierten Lagerabschnitts 2(4J) geringfügig kleiner (–0,5 mm) als die des zweiten Lagerabschnitts 2(2J).
Aus der Darstellung in 7 ist ersichtlich, dass bei Einsatz der herkömmlichen Führungselemente 8a, 8b und 8c für eine Hochfrequenzinduktionsspule der untere Grenzwert des nicht-gehärteten Bereichs des zweiten Lagerabschnitts 2(2J) kleiner ist als der untere Grenzwert der Spezifikation und dass der nicht-gehärtete Bereich des vierten Lagerabschnitts 2(4J) knapp innerhalb des Bereichs der Spezifikation liegt. Andererseits ist aus der Figur ersichtlich, dass in dem Fall, in dem die Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden, der nicht-gehärtete Bereich des Lagerabschnitts ausreichend innerhalb des Bereichs der Spezifikation liegt. Weiterhin neigt die Variation in dem nicht-gehärteten Bereich in dem Abschnitt 37 mit dem Schmierloch 36 im Lagerabschnitt 2 dazu, vergleichsweise groß zu werden. Aus 8 ist jedoch ersichtlich, dass in dem Fall, in dem die Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden, sogar bei dem Abschnitt 37 mit dem Schmierloch 36 im Lagerabschnitt 2, der nicht-gehärtete Bereich ausreichend innerhalb des Bereichs der Spezifikation liegt.
Es ist anzumerken, dass die 5 und 6 gehärtete Randschichten S₃ und S₄ zeigen, die in einem Fall gebildet werden, in dem die Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden und durch die Figuren wird bestätigt, dass die gehärteten Randschichten S₃ und S₄ sowohl in dem Abschnitt 35 ohne das Schmierloch 34 als auch in dem Abschnitt 37 mit dem Schmierloch 36 in dem Lagerabschnitt 2 an im Wesentlichen korrekten Positionen gebildet werden.
Vorstehend wurde eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und im Rahmen des Umfangs der vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen und Abänderungen vorgenommen werden. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist sie beispielsweise so ausgestaltet, dass der Lagerabschnitt 2 der Kurbelwelle 1 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, um unter Verwendung der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gehärtet zu werden, die vorliegende Erfindung ist aber auch in dem Fall anwendbar, in dem der Nockenabschnitt 4 der Kurbelwelle 1 einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, um unter Verwendung der Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule gehärtet zu werden. Weiterhin sind in der vorliegenden Ausführungsform die drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule flexibel ausgestaltet, es kann aber auch nur ein einziges der Führungselemente flexibel ausgestaltet sein. Auch in diesem Fall können die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule und folglich die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule in Breiterrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts korrekt positioniert werden. Weiterhin ist sie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform so ausgestaltet, dass die drei Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule flexibel eingesetzt werden, es können jedoch auch zwei, vier oder mehr Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule eingesetzt werden. Außerdem ist sie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform so eingestellt, dass die Breite des Spalts 32 zwischen den einander zugewandten Befestigungsplatten 30a und 30a für die Führungselemente soweit reduziert wird, dass sie zu der Breite W₃ wird, wenn die Führungselemente 21a, 21b und 21c für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte 3 und 3 eingeführt werden (siehe 4(b)). Sie kann allerdings auch so eingestellt sein, dass die Breite des Spalts 32 zu diesem Zeitpunkt bis auf null reduziert wird (der Spalt 32 eliminiert wird). Vorstehend wurde die Anordnung der Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Anordnung der Führungselemente ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Anordnung beschränkt und es ist offensichtlich, dass die im technischen Umfang dieser Erfindung eingeschlossenen [Anordnungen] eingesetzt werden können.
Zusammenfassung
Ziel ist es, eine Anordnung von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule bereitzustellen, die es ermöglicht, die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung eines Lagerabschnitts oder eines Nockenabschnitts einer Kurbelwelle richtig zu positionieren und die es somit ermöglicht, eine halboffene sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts richtig zu positionieren.
Jedes der Führungselemente 21a bis 21c umfasst: jeweils ein Paar von Biegekörpern 24a bis 24c, die in den Seitenplatten 7 und 7 vorhanden sind und eine Federfunktion ausüben, ein Paar von Elementen 29a und 29a, die jeweils im Inneren des Paars von einander zugewandten Biegekörpern angeordnet und befestigt sind und ein Paar Befestigungsplatten 30a und 30a für die Elemente, die jeweils im Inneren des Paars von Führungselementen angeordnet und befestigt sind. Weiterhin sind die Führungselemente 21a bis 21c außerdem so ausgestaltet, dass im Freizustand zwischen den Innenflächen des Paars von Befestigungsplatten für die Elemente ein Spalt 32 vorhanden ist und außerdem die Breitenabmessung zwischen den Außenflächen des Paars von Elementen so eingestellt ist, dass sie größer wird, als die Breitenabmessung eines Lagerabschnitts 2 oder eines Nockenabschnitts 4 und so ausgestaltet, dass, wenn die Führungselemente zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte 3 und 3 eingeführt werden, der Spalt 32 durch die Federfunktion des Paars von Biegekörpern reduziert oder eliminiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-226919 [0002, 0003, 0004]

Claims

Anordnung einer Mehrzahl von Führungselementen für eine Hochfrequenzinduktionsspule, die jeweils zwischen einem Seitenplatten-Paar zum Abstützen einer halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule angebracht sind, die, wenn ein Lagerabschnitt oder ein Nockenabschnitt einer Kurbelwelle von der halboffenen sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule einer Hochfrequenz-Induktionserwärmung unterzogen wird, zur Positionierung der Mitte des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts bezogen auf die halboffen sattelförmige Hochfrequenzinduktionsspule verwendet werden und die zur Positionierung der halboffenen. sattelförmigen Hochfrequenzinduktionsspule in Breitenrichtung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts zwischen einander benachbarten Gegengewichtsabschnitten der Kurbelwelle verwendet werden, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule Folgendes umfasst: ein Paar von Biegekörpern, die jeweils in den beiden Seitenplatten vorhanden sind und die eine Federfunktion ausüben, ein Paar von Elementen, die jeweils im Inneren des Paars von sich gegenüberliegenden und einander zugewandten Biegekörpern angeordnet sind, und ein Paar von Befestigungsplatten für die Elemente, die jeweils im Inneren des Paars von Führungselementen angeordnet und befestigt sind und dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgestaltet sind, dass in einem Freizustand, in dem das Führungselement für die Hochfrequenzinduktionsspule nicht zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt ist, zwischen den Innenflächen des Paars von einander zugewandten Befestigungsplatten für die Führungselemente ein Spalt vorhanden ist und außerdem die Breitenabmessung zwischen den Außenflächen des Paars einander zugewandter Elemente so eingerichtet ist, dass sie größer wird, als die Breitenabmessung des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts und so ausgestaltet, dass, wenn das Führungselement für eine Hochfrequenzinduktionsspule zwischen die einander benachbarten Gegengewichtsabschnitte eingeführt wird, der Spalt zwischen den Innenflächen des Paars von Befestigungsplatten für die Elemente durch die Federfunktion des Paars von Biegekörpern reduziert oder eliminiert wird.
Anordnung der Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegekörper in der Seitenplatte einstückig ausgebildet ist durch Bildung eines Paars von Schlitzen in der Seitenplatte, die derart beabstandet angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen und die sich zu einem Öffnungsabschnitt der Seitenplatte erstrecken, wobei der Lagerabschnitt oder der Nockenabschnitt in den Öffnungsabschnitt eingeführt und darin angeordnet wird.
Anordnung der Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule an drei Stellen – oberseitig, linksseitig und rechtsseitig bezogen auf die Mittellinie des Lagerabschnitts oder des Nockenabschnitts – angeordnet sind und dadurch, dass der Biegekörper an allen oder mindestens einer der drei Stellen vorgesehen ist, an denen die drei Führungselemente für eine Hochfrequenzinduktionsspule angeordnet sind.