JP2009007595A - 焼戻装置及び焼戻方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも短時間で等速ジョイント外輪の外周面と内周面を焼戻しできる焼戻方法を提供する。
【解決手段】螺旋状に巻かれた外周面コイル２２によって、ステム部１２の外周面１２ａに形成された硬化層１２ｂを焼戻しする。外周面コイル２２には外周面コイル用高周波電源３２から、周波数が例えば３ｋＨｚの高周波電力が供給される。マウス部１４の高さ方向に延びる柱型コイル２４によって、マウス部１４の内周面１４ａに形成された硬化層１４ｂを焼戻しする。導体部２５，２７の隣接する脚部２５ａ、２７ａはそれぞれ別のリード２５ｄ、２７ｃによって柱型コイル用高周波電源３４に電気的に接続されている。柱型コイル２４には柱型コイル用高周波電源３４から、周波数が例えば１０ｋＨｚの高周波電力が供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステム部の外周面とマウス部の内周面が焼入硬化された等速ジョイント外輪を同時に焼戻しするための焼戻装置及び焼戻方法に関する。

自動車部品の一つである等速ジョイント外輪には、例えば、円柱状のステム部と円筒状のマウス部が形成されている。ステム部の外周面とマウス部の内周面は焼入硬化された後に焼戻しされる。ステム部の外周面とマウス部の内周面を焼戻しする場合、外周面と内周面の形状や面積に相違があるので、外周面と内周面とを別々に焼戻ししている。即ち、外周面を焼戻しした後に内周面を焼戻しするか、又は、内周面を焼戻しした後に外周面を焼戻しする。または、螺旋状のコイルで等速ジョイント外輪全体（ステム部、マウス部）を包括し、等速ジョイント外輪全体を焼戻ししている、

上記のように外周面と内周面とを別々に焼戻しするので、焼戻しに要する時間が長くなり、焼戻作業に手間がかかる。また、等速ジョイント外輪のマウス部とステム部の境界部分は厚肉になっていることがおおく、この場合、この厚肉部が加熱されにくく、マウス部とステム部の焼戻温度を近づけることが難しい。また、螺旋状のコイルで等速ジョイント外輪全体を焼戻しする場合、等速ジョイント外輪全体を昇温させるために要する時間が上記よりも長くなる。

本発明は、上記事情に鑑み、マウス部とステム部の境界部分が厚肉の等速ジョイント外輪の外周面と内周面を従来よりも短時間で一様な温度に焼戻しできる焼戻装置及び焼戻方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の焼戻装置は、外周面が焼入硬化された円柱状のステム部及び内周面が焼入硬化された円筒状のマウス部が形成された等速ジョイント外輪の前記外周面と前記内周面を焼戻すための焼戻装置において、
（１）前記ステム部の上方から前記外周面を取り囲んで螺旋状に巻かれた同じ直径をもつ同径コイル、前記ステム部のうち前記マウス部に連続する部分を同一平面上で二重に取り囲むと共に前記同径コイルと同じ直径とこの直径よりも大きい直径とをもつ二重巻きコイル、及び、前記ステム部と前記マウス部との境界部分に配置されると共に前記二重巻きコイルよりも大きい直径をもつ拡径コイルが連続してなる外周面コイルと、
（２）前記マウス部の前記内周面に近接する、前記マウス部の高さ方向に延びる柱型コイルと、
（３）前記外周面コイルに高周波電力を供給する外周面コイル用高周波電源と、
（４）前記柱型コイルに高周波電力を供給する柱型コイル用高周波電源とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（５）前記外周面用高周波電源と前記柱型コイル用高周波電源とは互いに異なる周波数の高周波電力を同時に発振するものであってもよい。

また、上記目的を達成するための本発明の焼戻方法は、外周面が焼入硬化された円柱状のステム部及び内周面が焼入硬化された円筒状のマウス部が形成された等速ジョイント外輪の前記外周面と前記内周面を焼戻す焼戻方法において、
（６）前記ステム部の上方から前記外周面を取り囲んで螺旋状に巻かれた同じ直径をもつ同径コイル、前記ステム部のうち前記マウス部に連続する部分を同一平面上で二重に取り囲むと共に前記同径コイルと同じ直径とこの直径よりも大きい直径とをもつ二重巻きコイル、及び、前記ステム部と前記マウス部との境界部分に配置されると共に前記二重巻きコイルよりも大きい直径をもつ拡径コイルが連続してなる外周面コイルを配置すると共に、前記マウス部の前記内周面に近接するように前記マウス部の高さ方向に延びる柱型コイルを配置しておき、
（７）前記外周面コイル及び前記柱型コイル双方に別々の高周波電源から互いに異なる周波数の高周波電力を同時に供給して前記外周面及び前記内周面を同時に誘導加熱して焼戻しすることを特徴とするものである。

本発明によれば、等速ジョイント外輪の外周面と内周面を、別々の高周波電源を用いて同時に焼戻しするので、外周面及び内周面それぞれに最適な周波数の高周波電力によってこれら外周面及び内周面を同時に誘導加熱して焼戻しできる。このように外周面及び内周面を同時に焼戻しするので、各部分の加熱効果によって全体の温度が釣り合うこととなり、焼戻しに要する時間を短くできるだけでなく、焼戻作業を簡略化できる。また、等速ジョイント外輪のマウス部とステム部との境界部分が厚肉であっても、外周面コイルの二重巻きコイルによって、ステム部がマウス部に連続する外周面の一部が二重巻きコイルの内側コイルで加熱され、二重巻きコイルの外側のコイルで、境界面の端面が加熱されると共に、更に、柱型コイルによるマウス部内部からの加熱による伝導によってこの厚肉部分が加熱されるので、等速ジョイント外輪の全体が一様な温度に加熱されることとなる。

本発明は、等速ジョイント外輪の外周面と内周面を同時に焼戻しする焼戻方法に実現された。

図１と図２を参照して、本発明の焼戻装置によって焼戻しされる等速ジョイント外輪を説明する。図１は、等速ジョイント外輪を示す側面図である。図２は、図１の等速ジョイント外輪を示す底面図である。

等速ジョイント外輪１０には、外周面１２ａが焼入硬化された円柱状のステム部１２、及び内周面１４ａが焼入硬化された円筒状のマウス部１４が形成されている。ステム部１２の外周面１２ａには焼入硬化層１２ｂが形成されており、マウス部１４の内周面１４ａには焼入硬化層１４ｂが形成されている。２つの硬化層１２ｂ、１４ｂの硬化深さは互いに相違しており、硬化層１２ｂは硬化層１４ｂよりも深い。

ステム部１２は中実の棒状のものであり、マウス部１４は、その長手方向一端（底部）がステム部１２に連続している中空のものである。ステム部１２の外径は、マウス部１４の内径よりも小さい。マウス部１４の内周面には、その高さ方向（周方向に直交する方向）に延びる溝１４ｃが周方向に等間隔で３本形成されている。また、ステム部１２とマウス部１４の境界部分は、マウス部１４の厚さよりも厚い厚肉部１６となっている。なお、マウス部１４には、転動部（溝）または内球部（厚い部分）等が形成されており、この例では、厚肉部１６はこれらよりも厚い。

図３と図４を参照して、焼戻装置に備えられた誘導加熱コイルについて説明する。図３は、等速ジョイント外輪が焼戻位置に配置された誘導加熱コイルを示す側面図である。図４は、柱型コイルを示す斜視図である。これらの図では、図１と図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。

ステム部１２の外周面１２ａに形成された硬化層１２ｂを焼戻しするための誘導加熱コイルは、螺旋状に巻かれた外周面コイル２２であり、外周面１２ａを取り囲むように近接して配置されたものである。外周面コイル２２には外周面コイル用高周波電源３２から、周波数が例えば３ｋＨｚの高周波電力が供給される。

外周面コイル２２は、ステム部１２の上方（図３の矢印Ｌ方向）から外周面１２ａを取り囲んで螺旋状に巻かれた同じ直径をもつ同径コイル２２ａ、ステム部１２のうちマウス部１４に近い部分を同一平面上で二重に取り囲むと共に同径コイル２２ａと同じ直径とこの直径よりも大きい直径とをもつ二重巻きコイル２２ｂ、及び、ステム部１２とマウス部１４との境界部分（厚肉部１６）に配置されると共に二重巻きコイル２２ｂよりも大きい直径をもつ拡径コイル２２ｃが連続した構造である。

マウス部１４の内周面１４ａに形成された硬化層１４ｂを焼戻しするためにの誘導加熱コイルは、マウス部１４の高さ方向に延びる柱型コイル２４であり、この内周面１４ａに近接して配置されている。柱型コイル２４は、電気的に直列に接続された３つの門型の導体部２５、２６、２７を備えている。門型脚部２５ａ、２６ａ、２７ａがマウス部１４の高さ方向に互いに平行に延びている。一対の脚部２５ａの上端同士は接続導体２５ｂで電気的に接続されている。脚部２６ａ、２７ａについても同様に、接続導体２６ｂ、２７ｂで電気的に接続されている。導体部２５、２６の隣接する脚部２５ａ、２６ａ同士は、その下端で接続導体２５ｃで電気的に接続されている。導体部２６、２７の隣接する脚部２６ａ、２７ａ同士についても同様に接続導体（図示せず）で電気的に接続されている。導体部２５，２７の隣接する脚部２５ａ、２７ａはそれぞれ別のリード２５ｄ、２７ｃによって柱型コイル用高周波電源３４に電気的に接続されている。柱型コイル２４には柱型コイル用高周波電源３４から、周波数が例えば１０ｋＨｚの高周波電力が供給される。

図５、図６を参照して、等速ジョイント外輪１０を焼戻しした際の等速ジョイント外輪１０の各部位における温度について説明する。

図５は、ステム部１２とマウス部１４を誘導加熱する熱サイクルを示すグラフである。図６は、図１に示すＡ〜Ｆでの温度分布を示すグラフであり、（６−１）は、図５に示す（ａ）と（ｄ）を組み合わせた熱サイクルのときのグラフであり、（６−２）は、図５に示す（ｂ）と（ｅ）を組み合わせた熱サイクルのときのグラフであり、（６−３）は、図５に示す（ｃ）と（ｆ）を組み合わせた熱サイクルのときのグラフである。図６に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、図１に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの位置に対応しており、○、×、△は、図２に示す○、×、△の位置に対応している。表１に示すように、外周面コイル２２には外周面コイル用高周波電源３２から、周波数が３ｋＨｚの高周波電力を供給し、柱型コイル２４には柱型コイル用高周波電源３４から、周波数が１０ｋＨｚの高周波電力を供給した。

上述したように外周面コイル２２には外周面コイル用高周波電源３２から、周波数が例えば３ｋＨｚの高周波電力が供給される。このように２つの高周波電源３２、３４の周波数を変える理由は、ステム部１２とマウス部１４に形成された焼入れ深さが異なり、またステム部１２の太さ（径）がマウス部１４に比較して細いが、質量ではステム部１２が大きいからである。このような部材（等速ジョイント外輪）を同一の加熱時間で高周波加熱する場合、加熱を深く入れるためには、マウス部１４に比べ、ステム部１２の周波数は低い周波数による加熱が必要である。また、マウス部１４は転動面と内球面で肉厚が異なり、低い周波数で加熱した場合、肉厚の薄い転動面は転球面に比べて加熱による温度上昇が早くなり、均等な昇温が得られない。そこで、ステム部１２に比べ高い周波数の電力をマウス部１４に供給することとした。

図６に示すように、加熱時間が１０秒間でも１５秒間でも各部位Ａ〜Ｆでの温度は、２００°から約２６０°までの範囲内に収まった。このため、目的とする焼戻しを短時間で済ませることができた。

等速ジョイント外輪を示す側面図である。 図１の等速ジョイント外輪を示す底面図である。 等速ジョイント外輪が焼戻位置に配置された誘導加熱コイルを示す側面図である。 柱型コイルを示す斜視図である。 ステム部１２とマウス部１４を誘導加熱する熱サイクルを示すグラフである。 図１に示すＡ〜Ｆでの温度分布を示すグラフであり、（６−１）は、図５に示す（ａ）と（ｄ）を組み合わせた熱サイクルのときのグラフであり、（６−２）は、図５に示す（ｂ）と（ｅ）を組み合わせた熱サイクルのときのグラフであり、（６−３）は、図５に示す（ｃ）と（ｆ）を組み合わせた熱サイクルのときのグラフである。

符号の説明

１０ 等速ジョイント外輪
１２ ステム部
１２ａ 外周面
１４ マウス部
１４ａ 内周面
２２ 外周面コイル
２４ 柱型コイル
３２ 外周面コイル用高周波電源
３４ 柱型コイル用高周波電源

Claims (3)

1. 外周面が焼入硬化された円柱状のステム部及び内周面が焼入硬化された円筒状のマウス部が形成された等速ジョイント外輪の前記外周面と前記内周面を焼戻すための焼戻装置において、
   前記ステム部の上方から前記外周面を取り囲んで螺旋状に巻かれた同じ直径をもつ同径コイル、前記ステム部のうち前記マウス部に連続する部分を同一平面上で二重に取り囲むと共に前記同径コイルと同じ直径とこの直径よりも大きい直径とをもつ二重巻きコイル、及び、前記ステム部と前記マウス部との境界部分に配置されると共に前記二重巻きコイルよりも大きい直径をもつ拡径コイルが連続してなる外周面コイルと、
   前記マウス部の前記内周面に近接する、前記マウス部の高さ方向に延びる柱型コイルと、
   前記外周面コイルに高周波電力を供給する外周面コイル用高周波電源と、
   前記柱型コイルに高周波電力を供給する柱型コイル用高周波電源とを備えたことを特徴とする焼戻装置。
2. 前記外周面用高周波電源と前記柱型コイル用高周波電源とは互いに異なる周波数の高周波電力を同時に発振するものであることを特徴とする請求項１に記載の焼戻装置。
3. 外周面が焼入硬化された円柱状のステム部及び内周面が焼入硬化された円筒状のマウス部が形成された等速ジョイント外輪の前記外周面と前記内周面を焼戻す焼戻方法において、
   前記ステム部の上方から前記外周面を取り囲んで螺旋状に巻かれた同じ直径をもつ同径コイル、前記ステム部のうち前記マウス部に連続する部分を同一平面上で二重に取り囲むと共に前記同径コイルと同じ直径とこの直径よりも大きい直径とをもつ二重巻きコイル、及び、前記ステム部と前記マウス部との境界部分に配置されると共に前記二重巻きコイルよりも大きい直径をもつ拡径コイルが連続してなる外周面コイルを配置すると共に、前記マウス部の前記内周面に近接するように前記マウス部の高さ方向に延びる柱型コイルを配置しておき、
   前記外周面コイル及び前記柱型コイル双方に別々の高周波電源から互いに異なる周波数の高周波電力を同時に供給して前記外周面及び前記内周面を同時に誘導加熱して焼戻しすることを特徴とする焼戻方法。

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