JP2005290410A - Apparatus and method for induction hardening shaft with high frequency - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シャフトの高周波焼入れ装置、及び、シャフトの高周波焼入れ方法に関し、例えば、ステアリングシャフトに穿設したロック孔部における周縁部の強度を高めるため焼入れを行う高周波焼入れ装置、及び、シャフトの高周波焼入れ方法に関する。 The present invention relates to a shaft induction hardening device and a shaft induction hardening method, for example, an induction hardening device that performs hardening in order to increase the strength of a peripheral portion of a lock hole formed in a steering shaft, and a shaft high frequency hardening method. It relates to a quenching method.
例えば、上記ロック孔部における周縁部は、耐摩耗性等の強度が必要とされるため、通常、上記ロック孔部の周縁部には、焼入れ処理が施される。
最近では、ステアリングシャフトの軸方向の精度を高精度に維持しつつ、上記ロック孔部の周縁部の強度を、より高い強度に保つため、該ロック孔部の周縁部の焼入れに関して様々な先行技術が提案されている。
For example, since the peripheral edge of the lock hole requires strength such as wear resistance, the peripheral edge of the lock hole is usually subjected to quenching.
Recently, in order to maintain the strength of the periphery of the lock hole with higher accuracy while maintaining high accuracy in the axial direction of the steering shaft, various prior arts regarding quenching of the periphery of the lock hole Has been proposed.
例えば、先行技術1(特許文献1参照)では、ロック穴部(上記ロック孔部部)を有する円周面上に連続して高周波焼入部を形成するステアリングシャフトのロック穴部構造が提案されている。 For example, in Prior Art 1 (see Patent Document 1), a lock shaft structure of a steering shaft is proposed in which an induction-hardened portion is continuously formed on a circumferential surface having a lock hole (the lock hole). Yes.
上記先行技術1によれば、ステアリングシャフトにおけるロック穴部を穿設した円周面全体に焼入れを行うことで、該ロック穴部の周縁部のみに焼入れを行うよりも、ステアリングシャフトの曲げ剛性などの強度をより高めることができるとの開示がなされている。
According to the above
しかし、上記ロック穴部の穿設した円周面全体に焼入れ処理を施すと、その分、焼入れ時間や電力消費量も増加してしまう。
さらに、ステアリングシャフトに捩じり応力や曲げ応力が生じた場合、ロック穴部の周縁部には、構造上、集中的に応力が加わることから、該ロック穴部の周縁部に対して、焼入れ処理を確実に行うことにより、上記円周面全体に焼入れを行う必要性は低いといえる。
However, if a quenching process is performed on the entire circumferential surface in which the lock hole is formed, the quenching time and the power consumption increase accordingly.
Furthermore, when torsional stress or bending stress is generated on the steering shaft, the peripheral edge of the lock hole is structurally stressed. Therefore, the peripheral edge of the lock hole is quenched. It can be said that the necessity of quenching the entire circumferential surface is low by reliably performing the treatment.
また、上記円周面全体に焼入れを施した場合、該円周面の一部に残留応力による歪みが残留し、ステアリングシャフトの軸方向の精度に影響がでるという弊害も有する。 In addition, when the entire circumferential surface is quenched, there is a disadvantage that distortion due to residual stress remains on a part of the circumferential surface, which affects the axial accuracy of the steering shaft.
一方、先行技術2(特許文献2参照)では、ステアリングシャフトに穿設したロック孔部の周囲、及び該ロック孔部のステアリングシャフトの軸心に対する対称位置に焼入れを行うことが提案されている。 On the other hand, in prior art 2 (see Patent Document 2), it is proposed that quenching is performed around the lock hole formed in the steering shaft and at a symmetrical position with respect to the axis of the steering shaft.
そして、上記先行技術2(特許文献2参照)の段落[0011]においては、上述した円周面全体に焼入れ処理を施した場合に、歪みが生じるという先行技術1のロック穴構造の有する問題についても指摘している。
And in paragraph [0011] of the above prior art 2 (see Patent Document 2), there is a problem with the lock hole structure of the
この問題に対して先行技術2では、ステアリングシャフトの軸心に対して互いに対称位置に焼入れ処理を行い、撓み変形の違いを緩和することにより、軸方向の精度も維持できることを開示している。
With respect to this problem, the
さらに、ロック孔部を穿設した部位における外周全体に焼入れ処理を施さない分、焼入れ時間を短縮できることも開示している。 Furthermore, it is disclosed that the quenching time can be shortened by the amount that the entire outer periphery at the site where the lock hole portion is drilled is not subjected to quenching.
しかし、先行技術2においては、ステアリングシャフトに対する焼入れの正確さ、確実性については、不充分といわざるを得ない。
なぜなら、ステアリングシャフトの軸心に対して、ロック孔部の周囲の対称位置だけでなく、ロック孔部の対称位置をも高周波焼入れ硬化することを前提としているためである。
However, in the
This is because it is assumed that not only the symmetrical position around the lock hole portion but also the symmetrical position of the lock hole portion is induction-hardened and hardened with respect to the axis of the steering shaft.
つまり、ステアリングシャフトにおける上記対称位置に相当する部位にも当然、高周波焼き入れ硬化がなされることになるため、ロック孔部の周縁部よりも、その上記対称位置に相当する上記部位の方がより撓み変形してしまうおそれも有する。 That is, since the induction hardening of the portion corresponding to the symmetric position in the steering shaft is naturally performed, the portion corresponding to the symmetric position is more preferable than the peripheral portion of the lock hole portion. There is also a risk of bending deformation.
また、実際には、焼入れ処理を行う際に、ステアリングシャフトを所定の部位に固定したり、高周波コイルを設置したりする工程が必要となるが、これらの工程を手動で行う場合は勿論、装置自体が自動で行う場合であっても、人為的な問題、装置の組み立て精度等の問題などから必然的にステアリングシャフトと、高周波コイルとの相対的な位置偏差が生じてしまうという問題も有する。
先行技術2では、このような問題について全く考慮がなされていない。
Also, in practice, when performing the quenching process, a process of fixing the steering shaft to a predetermined part or installing a high frequency coil is required. Of course, when performing these processes manually, the device Even when the process itself is performed automatically, there is a problem that a relative positional deviation between the steering shaft and the high-frequency coil inevitably occurs due to problems such as man-made problems and apparatus assembly accuracy.
In the
具体的には、上述したステアリングシャフト31と、高周波コイル32、33との間に相対的な位置偏差が生じた状態を、模式的に示した図6(a)から明らかなように、中空円筒部34は、高周波コイル32、33に対して周方向について通常、位置偏差(Δα)が生じる。
このため、中空円筒部34の周方向におけるロック孔部35の両縁部36a、36bでは、それぞれ高周波コイル32から受ける誘導起電力の値が異なるため、焼入れの具合も異なってしまう。
Specifically, as is apparent from FIG. 6A schematically showing a state in which a relative positional deviation has occurred between the
For this reason, since the values of the induced electromotive force received from the high-
ところが、ステアリングシャフト31に捩れ応力や曲げ応力が作用したとき、上記ロック孔部35の両縁部36a、36bには、前述したとおり、構造上、集中応力が加わる。
しかも、上記ロック孔部35の周縁部36には、ロックキーが摺動するため、該ロック孔部35の周縁部36には、耐摩耗性も必要となる。
However, when torsional stress or bending stress is applied to the
In addition, since the lock key slides on the
上述したことからも、ロック孔部35の周縁部36には、特に、正確、かつ確実な焼入れ処理を施す必要があるにも関わらず、上記位置偏差(Δα)が生じることで、焼入れすべき部位が少なくなったり、ロック孔部35から離れた部位に焼入れされたりしてしまうことや、ロック孔部35の周縁部36の温度が上昇しすぎて、いわゆるオーバーヒートの温度に達してしまう問題が有する。
From the above, the
また、例えば、高周波電流発生器、高周波コイルなどの電流管理の問題から各高周波コイル32、33に流れる高周波電流の値が異なった場合、その分、該高周波コイル32、33に対向さする各ロック孔部の焼入れ具合が互いに異なってしまうという事態が生じる。
Further, for example, when the value of the high-frequency current flowing through each of the high-
なお、ステアリングシャフト40は、本来、各高周波コイル32、33に対して、同一間隔になるよう取り付けられる必要があるが、取り付け精度等の問題などから、図6(b)のように、上記一対の高周波コイル32、33の各々と、ステアリングシャフト31との互いの間隔(d1、d2)が僅かながらも異なってしまうことも考えられる。
Note that the
このため、当然、焼入れの際の温度上昇も異なってしまうため、中空円筒部34が歪んでしまい、ステアリングシャフト31は、多少なりと屈曲してしまうという事態も生じる。
For this reason, naturally, since the temperature rise at the time of quenching is also different, the hollow
そこで本発明では、特に焼入れが必要となる孔部の縁部の焼入れを正確、且つ確実に行うことで、強度を確保するとともに、焼入れする上で必要となるコストを削減でき、しかもシャフトの軸方向の精度も確保することのできるシャフトの高周波焼入れ装置、及び、シャフトの高周波焼入れ方法の提供を目的とする。 Therefore, in the present invention, the edge of the hole portion that particularly needs to be hardened is accurately and reliably hardened to ensure strength and reduce the cost required for hardening, and the shaft shaft. It is an object of the present invention to provide an induction hardening apparatus for a shaft and an induction hardening method for a shaft that can ensure direction accuracy.
本発明のシャフトの高周波焼入れ装置は、軸方向の中部に中空円筒部を有した棒状の炭素鋼からなるとともに、上記中空円筒部の同一外周面に、該外周面を均等分配するよう2つ以上の孔部が穿設されたシャフトを保持する状態で、上記孔部の周縁部に高周波焼入れを行うべく、上記各孔部の周縁部に対して、コイル体を対向配設したことを特徴とする。 The induction hardening apparatus for shafts according to the present invention is made of rod-like carbon steel having a hollow cylindrical portion in the middle in the axial direction, and two or more so as to evenly distribute the outer peripheral surface to the same outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion. The coil body is disposed opposite to the peripheral portion of each hole so as to perform induction hardening on the peripheral portion of the hole while holding the shaft in which the hole is formed. To do.
さらに、本発明のシャフトの高周波焼入れ装置は、軸方向の中部に中空円筒部を有した棒状の炭素鋼からなるとともに、上記中空円筒部の同一外周面に孔部を穿設したシャフトを保持した状態で、上記孔部の周縁部に高周波焼入れを行うべく、該孔部の周縁部に対向配設したコイル体を備えたシャフトの高周波焼入れ装置であって、上記孔部に挿入して、上記コイル体に対する上記中空円筒部の位置決めを行う位置決め手段を具備したことを特徴とする。 Further, the induction hardening apparatus for a shaft of the present invention is made of a rod-like carbon steel having a hollow cylindrical portion in the axial center, and holds a shaft having a hole formed in the same outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion. In a state, in order to perform induction hardening on the peripheral portion of the hole, an induction hardening apparatus for a shaft provided with a coil body disposed opposite to the peripheral portion of the hole, the insert being inserted into the hole, A positioning means for positioning the hollow cylindrical portion with respect to the coil body is provided.
上記位置決め手段は、例えば、上記孔部の縁部に嵌入したり、上記中空円筒部の内壁面に当接させたりすることにより、物理的に上記コイル体に対する上記中空円筒部の位置決めに適用される。 The positioning means is physically applied to the positioning of the hollow cylindrical portion with respect to the coil body, for example, by being fitted to the edge of the hole portion or abutting against the inner wall surface of the hollow cylindrical portion. The
さらに、上記シャフトの高周波焼入れ装置は、上記シャフトが、上記孔部を2つ以上、上記中空円筒部における外周面に均等分配させたシャフトであり、該シャフトを保持する保持体を、互いに隣接する上記孔部どうしの上記中空円筒部の中心軸に対するなす角ごとに停止するよう回転可能に構成したことを特徴とする。 Furthermore, in the induction hardening apparatus for the shaft, the shaft is a shaft in which the two or more hole portions are evenly distributed on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion, and holding bodies that hold the shaft are adjacent to each other. The hole portion is configured to be rotatable so as to stop at every angle formed with respect to the central axis of the hollow cylindrical portion.
また、本発明のシャフトの高周波焼入れ方法は、軸方向の中部に中空円筒部を有した棒状の炭素鋼からなるとともに、上記中空円筒部の外周面に、孔部を穿設したシャフトを装着する装着工程を実行し、上記孔部の周縁部に対向配設したコイル体を用いて上記孔部の周縁部に高周波焼入れする高周波焼入れ工程を実行する高周波焼入れ方法であって、上記装着工程の後、上記孔部に位置決め用治具を挿入し、上記コイル体に対する上記中空円筒部の位置決め工程を実行することを特徴とする。 In addition, the induction hardening method for a shaft of the present invention comprises a rod-shaped carbon steel having a hollow cylindrical portion in the middle in the axial direction, and a shaft having a hole formed in the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion. An induction quenching method for performing an induction quenching process for performing an induction quenching process in which an induction quenching is performed on a peripheral edge of the hole by using a coil body disposed opposite to the peripheral edge of the hole. The positioning jig is inserted into the hole portion, and the positioning step of the hollow cylindrical portion with respect to the coil body is performed.
さらに、本発明のシャフトの高周波焼入れ方法は、上記シャフトが、上記孔部を2つ以上、上記中空円筒部における外周面に均等分配させたシャフトであり、該シャフトを回転可能に保持する保持体が、互いに隣接する上記孔部どうしの上記中空円筒部の中心軸に対するなす角ごとに停止しながら上記高周波焼入れ工程を実行することを特徴とする。 Furthermore, in the induction hardening method for a shaft according to the present invention, the shaft is a shaft in which two or more of the hole portions are evenly distributed on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion, and a holding body that rotatably holds the shaft. However, it is characterized in that the induction hardening process is performed while stopping at every angle formed between the hole portions adjacent to each other with respect to the central axis of the hollow cylindrical portion.
請求1に係る発明によれば、上記中空円筒部の同一外周面に、2つ以上、穿設した孔部の周縁部に対してのみに対して、高周波焼入れを施すことで、形状や面積等が同一の条件の対象物に対して高周波焼入れを施すことができる。よって、高周波焼入れを施した部位の撓み変形量を均等にすることができる。 According to the first aspect of the invention, the shape, area, etc. can be obtained by subjecting only two or more peripheral portions of the hole portion formed on the same outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion to induction hardening. Can be induction-hardened on an object under the same conditions. Therefore, the amount of bending deformation of the portion subjected to induction hardening can be made uniform.
しかも、上記シャフトは、上記孔部が上記外周面に対して均等分配した状態に穿設されたものを対象としているため、上記孔部の周縁部に対して高周波焼入れを施せば、上記中空円筒部の外周面を、その周方向に対して均等に分割する部位から高周波焼入れを施すことになる。 In addition, since the shaft is intended for the hole that is bored in a state of being uniformly distributed with respect to the outer peripheral surface, the hollow cylinder can be obtained by subjecting the peripheral edge of the hole to induction hardening. Induction hardening is performed from the part which divides | segments the outer peripheral surface of a part equally with respect to the circumferential direction.
以上により、シャフトが撓むことを防ぐことができるため、シャフトの軸方向の精度を高精度のまま保つことができる。 As described above, since the shaft can be prevented from bending, the accuracy in the axial direction of the shaft can be kept high.
請求項2、又は請求項4に係る発明によれば、位置決め手段により、コイル体に対するシャフトの中空円筒部の位置決めをすることができる。
これにより、構造上、集中荷重が最も加わり易いために強度を必要とする孔部の周縁部の高周波焼入れを正確、かつ確実に行うことできる。
According to the invention which concerns on
Accordingly, the induction hardening of the peripheral portion of the hole portion that requires strength because the concentrated load is most easily applied due to the structure can be performed accurately and reliably.
すなわち、孔部の周縁部のみに高周波焼入れを行うだけで、耐摩耗性、曲げ剛性などの強度を向上させることができることは勿論、シャフトに作用する捩れ応力などに対しても、充分強度を確保することができる。 In other words, it is possible to improve the strength such as wear resistance and bending rigidity only by induction hardening only at the peripheral edge of the hole, as well as ensuring sufficient strength against torsional stress acting on the shaft. can do.
さらに、上記中空円筒部の外周面全体に高周波焼入れする必要性がなくなるため、焼入れ時間の短縮を図ることができる。 Furthermore, since it is not necessary to perform induction hardening on the entire outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion, the quenching time can be shortened.
また、請求項3、又は請求項5に係る発明によれば、各コイル体を、上記中空円筒部に穿設した各孔部に対向させるが、各コイル体に対して、全ての孔部を逐次、対向させることになるため、同一条件で全ての孔部の周縁部に、高周波焼入れを施すことができる。 Moreover, according to the invention which concerns on Claim 3 or Claim 5, although each coil body is made to oppose each hole drilled in the said hollow cylindrical part, all hole parts are made to each coil body. Since it will be made to oppose sequentially, the peripheral part of all the hole parts can be induction-hardened on the same conditions.
よって、各コイル体において、流れる高周波電流値が常に一致しなくても、該高周波電流値の違いの影響を受けないばかりか、各孔部の周縁部と、それに対向するコイル体との間隔の違いが、仮に存在する場合においても、その間隔の違いなどの影響も受けない。 Therefore, in each coil body, even if the flowing high-frequency current value does not always match, not only is it not affected by the difference in the high-frequency current value, but also the distance between the peripheral edge of each hole and the coil body facing it. Even if a difference exists, it is not affected by the difference in the interval.
このため、全ての孔部の周縁部に対して均等に高周波焼入れするため、各コイル体どうし、常に一定の高周波電流値に保つなど電流管理の煩わしさを省くことができる。 For this reason, since the induction hardening is equally performed on the peripheral portions of all the holes, it is possible to eliminate the troublesomeness of current management such as always maintaining a constant high frequency current value between the coil bodies.
しかも、中空円筒部に、たわみ変形が生じないで高周波焼入れを行うことができるため、シャフトの軸方向の精度を高精度のまま保つことができる。特に、ステアリングシャフトに適用すれば、運転時に良好な操作感を得ることができる。 Moreover, since induction hardening can be performed without causing deformation in the hollow cylindrical portion, the accuracy in the axial direction of the shaft can be kept high. In particular, when applied to a steering shaft, a good operational feeling can be obtained during driving.
この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
図1は、自動車のステアリングホイールから延設されるステアリングシャフト11を示し、該ステアリングシャフト11は、図1に示したように中空円筒状の炭素鋼で形成される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a steering
上記ステアリングシャフト11の軸方向の中部における中空円筒部11aには、図1、図2に示したように、キーロックが差し込み可能な2つのロック孔部12、13を穿設している。具体的には、上記2つのロック孔部12、13は、中空円筒部11aの外周面上において軸心に対して対向する所定の対向部位に、軸方向に長い長孔形状に穿設されている。
なお、図2は、図1における中空円筒部11aを側面視したときの図である。
As shown in FIGS. 1 and 2, two
2 is a view of the hollow
上記2つのロック孔部12、13のうち、一方のロック孔部を第1ロック孔部12に設定し、他方のロック孔部を第2ロック孔部13に設定する。
Of the two
さらに、上記ステアリングシャフト11におけるロック孔部12、13の周縁部14、15には、高周波焼入れ処理が施されているが(図2参照)、まだ焼入れ処理をしていない状態のステアリングシャフト16(以下、単にステアリングシャフト16とする)に対して、高周波焼入れを行う高周波焼入れ装置の構成について以下、説明する。
Further, the
上記ステアリングシャフト16を保持する保持部(図示せず)は、上部側保持部と下部側保持部とを具備し、それぞれを上下方向で対向配設している。そして、ステアリングシャフト16は、上部を上部側保持部に保持され、下部を下部側保持部に保持された状態で保持部に装着される。
The holding portion (not shown) for holding the steering
さらに、上記上部側保持部は、ステアリングシャフト16を回転自在な状態で保持している。一方、上記下部側保持部は、ステアリングシャフト16を軸心回りに回転させるモータを具備し、該モータには、ブレーキが内蔵されている。該ブレーキが解除されているときは、上記下部側保持部も上記上部側保持部と同様にステアリングシャフト16を回転自在に保持した状態となる。
Further, the upper side holding portion holds the steering
また、上記ステアリングシャフト16を保持部に装着したとき、2つのロック孔部12、13の各周縁部14、15に対する対向側には、図3に示したようにそれぞれコイル体17、18を、ステアリングシャフト16に対して僅かな間隙を隔てて配設している。
When the steering
この2つのコイル体17、18は、それぞれ同一形態で構成し、上記第1ロック孔部12に対向するコイル体を第1コイル体17に設定し、上記第2ロック孔部13に対向するコイル体を第2コイル体18に設定する。
The two
上記コイル体17、18の形態は、それぞれ鞍形の同一形態で構成しているため、ここでは、第1コイル17を採りあげ、その形態について説明する。
具体的には、第1コイル体17の長さ方向、幅方向における長さはそれぞれの第1ロック孔部12の長さ方向、幅方向の長さよりもやや長い形態をとる。
Since the
Specifically, the length in the length direction and the width direction of the
第1コイル体17の長さ方向においては、2本の直線状の導線17a、17aで構成し、その2本の導線17a、17aの上端部どうしは、互いに幅方向において、中空円筒部11aの曲率半径よりもやや大きな曲率半径で円弧状の導線17bで連結している。
In the length direction of the
一方、上記2本の導線各下端部は、それぞれ幅方向の中間部まで、上記円弧状の導線と同一曲率半径をした導線17cであるが、該導線を幅方向の中間部において対向させた後、ロック孔部12、13の有する側と反対方向に屈曲している。
このように、屈曲した導線17cは、高周波電流発生器(図示せず)に連結されている。上記形態でコイル体17、18は構成し、該コイル体17、18には、上記高周波電流発生器から供給された高周波電流が流れる。
On the other hand, each lower end portion of the two conductors is a conductor 17c having the same radius of curvature as the arcuate conductor, up to an intermediate portion in the width direction. , Bent in the direction opposite to the side having the lock holes 12 and 13.
Thus, the bent conducting wire 17c is connected to a high frequency current generator (not shown). The
また、第1ロック孔部12に対する第1コイル体17を隔てた反対側では、位置決め用治具19(図3参照)が待避している。上記位置決め用治具19は、ステンレス製の縦長の略四角柱状に構成し、上下方向に保持されたステアリングシャフト16に対して、水平方向に倒伏した状態で空気圧シリンダ(図示せず)に取り付いている。
Moreover, the positioning jig 19 (see FIG. 3) is retracted on the opposite side of the
具体的には、位置決め用治具19の幅方向の中間部位と、第1コイル体17の幅方向の中間部位が一致するとともに、第1ロック孔部12の長さ方向の中間に相当する部位に取り付けられている。
Specifically, the intermediate portion in the width direction of the
さらに、上記位置決め用治具19は、第1ロック孔部12の幅方向の間隔よりも長く、第1コイル体17の幅方向の長さよりも短い幅を有して形成している。さらに、上記位置決め用治具19における第1ロック孔部12と対向する端部側における幅方向の両角部は、テーパ形状に切り欠いてテーパ形状部19a、19bを形成している。
Further, the
そして、上述したように、上記位置決め用治具19が空気圧シリンダのピストンロッドの先端に上述した配置となるよう取り付けられており、空気圧シリンダのピストンロッドが伸長するときは、位置決め用治具19を第1ロック孔部12の方向に直進させることができ(図3の仮想線参照)、伸縮した状態においては、上述したとおり、位置決め用治具19は、第1コイル体17に対して、ステアリングシャフト16と反対側の退避位置で退避している。
As described above, the
その他、図示しないが、焼入れ処理後に適宜、ステアリングシャフト16を冷却する冷却用ユニットと、ステアリングシャフト16を搬送する搬送ユニットと、上述した構成要素の制御をする制御部とを備えて構成している。
In addition, although not shown, it is configured to include a cooling unit that cools the steering
次に、上記構成を採る焼入れ装置により、ステアリングシャフト16に焼入れ処理を施すための一連の工程について説明を行う。
上記搬送部が任意のステアリングシャフト16を保持部の近傍にまで搬送し、コイル体17、18とロック孔部12、13とが上述したような略対向関係となるよう、ステアリングシャフト16の上部と下部とを保持部によって保持する。
なお、このとき上部側保持部におけるモータのブレーキは、解除しているため、ステアリングシャフト16の軸回りについての回転については、保持部に拘束されておらず、回転自在な状態である。
Next, a series of steps for performing a quenching process on the steering
The transport unit transports an
At this time, since the brake of the motor in the upper holding portion is released, the rotation about the axis of the steering
このようにして、ステアリングシャフト16の装着が完了すると、空気圧シリンダのピストンロッドが伸長し、位置決め用治具19は、退避位置からステアリングシャフト16の第1ロック孔部12の方向に直進する。
In this way, when the mounting of the steering
ここで、例えば、図4に示したようにステアリングシャフト16が位置決め用治具19に対して、左回り方向に位置偏差(Δα)が生じている場合(図4(a)参照)、空気圧シリンダのストロークが最大に達する直前において、第1ロック孔部12の周縁部14における右側の縁部14aが右側のテーパ形成部19aに当接する(図4(b)参照)。
Here, for example, as shown in FIG. 4, when the steering
しかし、ステアリングシャフト16は、回転自在に保持部によって保持されているため、位置決め用治具19がステアリングシャフト16に当接してもシリンダのピストンロッドの先端には、負荷がかからない。
However, since the steering
よって、空気圧シリンダのピストンロッドは、最大ストロークに達するまでさらに伸長するため、その間、位置決め用治具19の右側のテーパ形成部19aと第1ロック孔部12の右側の縁部14aとが摺動し、位置決め用治具19は、ステアリングシャフト16を右回りに受動的に回転させる。
Therefore, since the piston rod of the pneumatic cylinder further extends until the maximum stroke is reached, the right
そして、ピストンロッドが最大ストロークに達したのと略同時に、位置決め用治具19のテーパ形成部19a、19bが第1ロック孔部12の幅方向の両縁部14a 、14bに当接する(図4(c)参照)。つまり、位置決め用治具19の先端が、第1ロック孔部12内に嵌入されるため、ステアリングシャフト16の回転が停止し、第1コイル体17、第1ロック孔部12、及び、位置決め用治具19のそれぞれが幅方向で一致した状態に位置決めすることができる。
At substantially the same time as the piston rod reaches the maximum stroke, the
上述するように、中空円筒部11aのコイル体17、18に対する位置決めが完了すると、ブレーキが作動し、保持部は、ステアリングシャフト16の軸方向の回転を拘束する。このような状態においうて、ピストンロッドは、再度、収縮して、位置決め用治具19は、当初位置した退避位置にまで退避し、その後ブレーキは解除される。
As described above, when the positioning of the hollow
上記位置決め工程が完了すれば、高周波電流発生器が所定時間、稼動し、各コイル体17、18に高周波誘導電流(例えば、100KHz〜110KHz)が流れる。該高周波誘導電流に惹起された各ロック孔部12、13の周縁部14、15は、ジュール発熱により、温度が上昇し、高周波焼入れ硬化が進行する。
When the positioning process is completed, the high-frequency current generator operates for a predetermined time, and a high-frequency induction current (for example, 100 KHz to 110 KHz) flows through the
このとき、中空円筒部11aの周方向において、各ロック孔部12、13は、コイル体17、18に対して位置偏差(Δα)がない状態であるため、中空円筒部11aの周方向におけるロック孔部12、13の両縁部のそれぞれに対して、均等に高周波焼入れ硬化を進行させることができる。
At this time, in the circumferential direction of the hollow
すなわち、上述した位置決め用治具19を用いて位置決めすることで、中空円筒部11aの周方向におけるロック孔部12、13の周縁部14、15における特定の縁部(例えば、14b)のみ高周波焼入れが不完全となる事態にならない。また、このような高周波焼入れが不完全となる事態を考慮して、高周波焼入れに必要な時間以上に焼入れを施す必要もなく、周縁部14、15を逆に過熱しすぎることもない。
That is, by positioning using the
また、高周波焼入れ工程の間、上記位置決め用治具19は、第1コイル体17に対して上述のように待避しているため、該第1コイル体17と干渉することもなく、また、第1ロック孔部12の周縁部14の発熱温度、さらには、上記冷却ユニットによる冷却にも影響を与えることもない。
Further, during the induction hardening process, the
このように、高周波焼入れ工程を施してから所定時間が経過するまで、2つのロック孔部12、13の各縁部14、15にある程度の焼入れ硬化を進行させる。そして、該所定時間経過後にモータが駆動し、保持部に装着されたステアリングシャフト16は、該ステアリングシャフト16の軸心回りに180°(図5中、π参照)回転する。
これにより、第1ロック孔部12は第2コイル体18と対向し、第2ロック孔部13は、第1コイル体17と対向することになる。
In this way, a certain amount of quenching hardening is allowed to proceed to the
Thereby, the
コイル体17、18とロック孔部12、13とがこのように対向した後、さらに上述と同じ所定時間の間、第1ロック孔部12は、第2コイル体18に流れる高周波電流によって、高周波焼入れ硬化され、第2ロック孔部13は、第1コイル体17に流れる高周波電流によって、高周波焼入れ硬化される。
After the
そして、上記所定時間が経過すると同時に、再度、保持部によって、ステアリングシャフト16は、180°回転し、コイル体17、18とロック孔部12、13とは、焼入れ当初の対向関係で上記所定時間の間、高周波焼入れが行われる。このような、一連の工程を繰り返して、焼入れを行う。
At the same time as the predetermined time elapses, the steering
上述するような焼入れ工程を実行した後は、適宜、上記冷却ユニットなどにより、中空円筒部11aの温度を下げる処理などが行われ、ロック孔部12、13の周縁部14、15に高周波焼入れ処理が施されたステアリンググシャフト11を完成する。
After performing the quenching process as described above, the cooling unit or the like appropriately performs a process of lowering the temperature of the hollow
上述するように、上記焼入れ工程を実行すれば、第1ロック孔部12と第2ロック孔部13とは、第1コイル体17と第2コイル体18のそれぞれから均等に高周波焼入れ硬化がなされる。
As described above, when the quenching process is executed, the
このため、第1コイル体17と第2コイル体18とに流れる電流値の違いの影響を受けることがない。さらに、万一、2つのコイル体17、18とロック孔部12、13とが対向する間隔の違い(図5中、D1、D2)、が存在する場合であっても、該間隔の違い(図5中、D1、D2)の影響を受けることがない。
よって、第1ロック孔部12の周縁部14と第2ロック孔部13の周縁部15とを、均等に高周波焼入れすることができる。
For this reason, it is not influenced by the difference of the electric current value which flows into the
Therefore, the
しかも、第1ロック孔部12の周縁部14と第2ロック孔部13の周縁部15とは、中空円筒部11aにおいて、互いに同じだけたわむとともに、軸心に対して対向位置にあるため、ステアリングシャフト11が屈曲してしまうことがない。
In addition, since the
また、高周波焼入れを行うことで、焼入れしたい部位を正確に焼入れできるため、予め見積もった焼入れに必要な時間が経過すれば、確実に焼入れを完了させることができ、無駄な焼入れ時間も要しない。 In addition, by performing induction quenching, it is possible to accurately quench the part to be quenched, so that when the time necessary for quenching elapses in advance, the quenching can be surely completed and no unnecessary quenching time is required.
なお、保持部に有するモータを駆動させることで、ステアリングシャフト16を回転させて全てのロック孔部12、13の縁部を均等に焼入れしたが、高周波焼入れの際、ステアリングシャフト16は固定しておき、ステアリングシャフト16の外周側のコイル体がステアリングシャフト16の周囲を回転する構成としてもよい。
The steering
上述の実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態のステアリングシャフト11(16)は、この発明のシャフトに対応し、以下同様に、位置決め用治具19は、位置決め手段に対応するも、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In the correspondence between the above-described embodiment and the configuration of the present invention, the steering shaft 11 (16) of the present embodiment corresponds to the shaft of the present invention, and hereinafter the
11(16)…ステアリングシャフト
11a…中空円筒部
12…第1ロック孔部
13…第2ロック孔部
14…第1ロック孔部の周縁部
15…第2ロック孔部の周縁部
17…第1コイル体
18…第2コイル体
19…位置決め用治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 (16) ...
Claims (6)
シャフトの高周波焼入れ装置。 A shaft made of rod-shaped carbon steel having a hollow cylindrical portion in the middle in the axial direction, and having two or more holes formed on the same outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion so as to distribute the outer peripheral surface evenly. An induction hardening apparatus for a shaft in which a coil body is disposed oppositely to the peripheral edge of each hole so as to perform induction hardening on the peripheral edge of the hole while holding.
上記孔部に挿入して、上記コイル体に対する上記中空円筒部の位置決めを行う位置決め手段を具備した
シャフトの高周波焼入れ装置。 It is made of rod-like carbon steel with a hollow cylindrical part in the axial center, and is induction-hardened at the peripheral part of the hole while holding a shaft with a hole formed in the same outer peripheral surface of the hollow cylindrical part In order to perform the induction hardening apparatus of the shaft provided with the coil body disposed opposite to the peripheral portion of the hole,
An induction hardening apparatus for a shaft including positioning means for positioning the hollow cylindrical portion with respect to the coil body by being inserted into the hole.
該シャフトを保持する保持体を、互いに隣接する上記孔部どうしの上記中空円筒部の中心軸に対するなす角ごとに停止するよう回転可能に構成した
請求項2に記載のシャフトの高周波焼入れ装置。 The shaft is a shaft in which the two or more hole portions are evenly distributed on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion,
The induction hardening apparatus for a shaft according to claim 2, wherein the holding body for holding the shaft is configured to be rotatable so as to stop at every angle formed by the holes adjacent to each other with respect to the central axis of the hollow cylindrical portion.
上記装着工程の後、上記孔部に位置決め用治具を挿入し、
上記コイル体に対する上記中空円筒部の位置決め工程を実行する
シャフトの高周波焼入れ方法。 It is made of a rod-shaped carbon steel having a hollow cylindrical portion in the middle in the axial direction, and a mounting step of mounting a shaft having a hole formed on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion is executed, and the peripheral portion of the hole An induction hardening method for performing an induction hardening step of induction hardening to the peripheral edge of the hole using a coil body disposed opposite to
After the mounting step, a positioning jig is inserted into the hole,
An induction hardening method for a shaft, which performs a step of positioning the hollow cylindrical portion with respect to the coil body.
該シャフトを回転可能に保持する保持体が、互いに隣接する上記孔部どうしの上記中空円筒部の中心軸に対するなす角ごとに停止しながら上記高周波焼入れ工程を実行する
請求項4に記載のシャフトの高周波焼入れ方法。 The shaft is a shaft in which the two or more hole portions are evenly distributed on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical portion,
5. The shaft according to claim 4, wherein the induction hardening step is performed while the holding body that rotatably holds the shaft stops at each angle formed by the holes adjacent to each other with respect to the central axis of the hollow cylindrical portion. Induction hardening method.
A shaft induction-hardened by the induction hardening apparatus for a shaft according to claim 1, claim 2, or claim 3, or a shaft induction-hardened by the induction hardening method for a shaft according to claim 4 or 5.
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