JP2010126795A - Induction heating apparatus for ball-housing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等に使用されるステアリング用ボールねじのボールハウジングを誘導加熱する誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating apparatus for induction heating a ball housing of a ball screw for steering used in an automobile or the like.
従来、自動車等に使用されるステアリング用ボールねじのボールハウジングは、合金肌焼入鋼を浸炭焼入して製造していた。しかし、昨今は自動車の機械部分の小型軽量化が図られ、あらゆる部材の小型軽量化が要望されており、ボールねじのボールハウジングも薄肉化が進んできた。 Conventionally, ball housings for steering ball screws used in automobiles and the like have been manufactured by carburizing and quenching alloy skin hardened steel. However, in recent years, the mechanical parts of automobiles have been reduced in size and weight, and there has been a demand for reduction in size and weight of all members, and the ball housing of the ball screw has been made thinner.
ところで、このようなボールハウジングを得るために、従来のように浸炭焼入を実施すると、歪みが大きくなり、研磨取代を厚くする必要がある上に、製造のライン化ができないために製造コストがかさむという問題がある。 By the way, in order to obtain such a ball housing, when carburizing and quenching is performed as in the conventional case, distortion increases, and it is necessary to increase the polishing allowance. There is a problem of being bulky.
そこで、このようなボールハウジングを製造するために、浸炭焼入の代わりに高周波焼入を採用することが考えられる。特許文献1には、高周波加熱装置によってボールハウジングを焼入するための構成が開示されている。
ところで、ボールハウジングにはボールを循環させるための孔が側壁に開いており、高周波誘導加熱するとこの孔の開口部分が過熱状態となり易く、良好な焼入を実施するのが困難である。
そこで本発明は、良好に高周波焼入することができるボールハウジングの誘導加熱装置を提供することを目的とする。
By the way, a hole for circulating the ball is formed in the side wall of the ball housing, and when the high frequency induction heating is performed, the opening portion of the hole is easily overheated, and it is difficult to perform good quenching.
Therefore, an object of the present invention is to provide an induction heating device for a ball housing that can be satisfactorily induction hardened.
上記課題を解決するための請求項1の発明は、円筒の内側の側面にボール溝を有し、さらに円筒側壁にボール孔を備えたボールねじのボールハウジングを焼入する誘導加熱装置であって、前記ボールハウジングの外側に環状の外側冷却ジャケットを配置し、ボールハウジングの外側であって前記ボール孔に対向する位置にリフレクタを配置し、前記外側冷却ジャケットから噴射された冷却液が、前記リフレクタによってボール孔からボールハウジング内に侵入することを阻止されることを特徴とするボールハウジングの誘導加熱装置である。 The invention of claim 1 for solving the above-mentioned problem is an induction heating apparatus for quenching a ball housing of a ball screw having a ball groove on the inner side surface of a cylinder and further having a ball hole on the side wall of the cylinder. An annular outer cooling jacket is disposed outside the ball housing, a reflector is disposed outside the ball housing at a position facing the ball hole, and the coolant sprayed from the outer cooling jacket is disposed on the reflector. The ball housing induction heating device is prevented from entering the ball housing through the ball hole.
請求項1の発明では、ボールハウジングの外側に環状の外側冷却ジャケットを配置し、ボールハウジングの外側であって前記ボール孔に対向する位置にリフレクタを配置したので、ボールハウジングの外側から冷却液がボール孔に侵入しない。その結果、ボール孔周辺部の加熱を阻害せず、また、ボールハウジングの内部に冷却液がかかることを阻止でき、ボールハウジングの焼入を良好に実施できる。 In the first aspect of the invention, the annular outer cooling jacket is disposed outside the ball housing, and the reflector is disposed outside the ball housing and at a position facing the ball hole. Does not enter the ball hole. As a result, heating of the ball hole peripheral portion is not hindered, and it is possible to prevent the coolant from being applied to the inside of the ball housing, so that the ball housing can be hardened well.
請求項2の発明は、前記ボールハウジングは基台上に載置され、前記基台にはボールハウジングの向きを固定する固定手段と、前記リフレクタとが設けてあることを特徴とする請求項1に記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。
The invention of
請求項2の発明では、ボールハウジングは基台上に載置され、前記基台にはボールハウジングの向きを固定する固定手段と、前記リフレクタとが設けてあるので、容易にボール孔とリフレクタの位置合わせができる。すなわち、基台にボールハウジングを載置するだけでボール孔とリフレクタの位置合わせができる。
また、基台上にボールハウジングとリフレクタとが設置されるので、仮に基台が回転しても、ボールハウジングの孔とリフレクタの位置関係は不変である。よって、ボールハウジングを基台毎回転させると、孔にリフレクタを対向させた状態を維持でき、焼入時に孔から冷却液が侵入することを阻止することができる。
In the invention of
Further, since the ball housing and the reflector are installed on the base, even if the base rotates, the positional relationship between the hole of the ball housing and the reflector is unchanged. Therefore, when the ball housing is rotated for each base, it is possible to maintain the state where the reflector is opposed to the hole, and it is possible to prevent the coolant from entering from the hole during quenching.
請求項3の発明は、前記リフレクタは、高さの調整が可能であることを特徴とする請求項2に記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the ball housing induction heating device according to the second aspect, the height of the reflector can be adjusted.
請求項3の発明では、リフレクタは高さの調整が可能であるので、ボールハウジングに設けられたボール孔の位置に合わせて高さ方向に移動可能である。その結果、異なる高さ位置にボール孔が設けられている場合に対応できる。 In the invention of claim 3, since the height of the reflector can be adjusted, the reflector can be moved in the height direction in accordance with the position of the ball hole provided in the ball housing. As a result, it is possible to cope with a case where ball holes are provided at different height positions.
請求項4の発明は、ボールハウジングに付着した冷却液の一部が、ボール孔に沿って垂れることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちのいずれかに記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, a part of the cooling liquid adhering to the ball housing hangs down along the ball hole. The induction heating of the ball housing according to any one of the first to third aspects, Device.
請求項4の発明では、ボールハウジングに付着した冷却液の一部が、ボール孔に沿って垂れるので、ボール孔の開口端が冷却される。その結果、ボール孔の開口部が適度に冷却され、端面効果による過加熱もなく、開口部が良好に焼入される。
In the invention of
請求項5の発明は、ボールハウジングの焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちのいずれかに記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the ball housing induction heating device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the quenching of the ball housing is performed in a non-oxidized state or a weakly oxidized state. is there.
ここで無酸化焼入とは、酸素を完全に遮断した状態で実施する焼き入れであり、弱酸化焼入とは、酸素量が極めて少ない状態で実施する焼き入れである。例えば、窒素ガス等の不活性ガス(中性ガス)雰囲気中では、酸素濃度が極めて低い状態で焼入を実施できる。
例えば、ボールハウジングの内面を焼入する際に、仮にボールハウジングの内部に中性ガスを吹き込むと内部チャンバ効果が得られ、酸素を遮断して容易に加熱中の酸化を防止できる。
請求項5の発明では、ボールハウジングの焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施するので、加熱中は酸素が遮断される。その結果、ボールハウジングの表面に加熱中の酸化スケールが形成されない。
Here, non-oxidation quenching is quenching performed in a state in which oxygen is completely shut off, and weak oxidation quenching is quenching performed in a state where the amount of oxygen is extremely small. For example, in an inert gas (neutral gas) atmosphere such as nitrogen gas, quenching can be performed with an extremely low oxygen concentration.
For example, when quenching the inner surface of the ball housing, if a neutral gas is blown into the interior of the ball housing, an internal chamber effect can be obtained, and oxygen can be cut off and oxidation during heating can be easily prevented.
In the invention of
本発明の誘導加熱装置は、ボール孔を有するボールねじのボールハウジングの、高周波誘導加熱による焼入を良好に実施することができる。 The induction heating device of the present invention can favorably perform quenching of a ball housing of a ball screw having a ball hole by high frequency induction heating.
図1は、本発明を実施した誘導加熱装置の平面略図であり、図2は図1の誘導加熱装置の要部を示す一部縦断正面図である。また、図3(a)は、ボールねじのボールハウジングの斜視図であり、図3(b)は、ボールハウジングを載置する基台の斜視図である。さらに図4は、基台にボールハウジングを載置した状態の斜視図である。 FIG. 1 is a schematic plan view of an induction heating apparatus embodying the present invention, and FIG. 2 is a partially longitudinal front view showing a main part of the induction heating apparatus of FIG. 3A is a perspective view of a ball housing of a ball screw, and FIG. 3B is a perspective view of a base on which the ball housing is placed. Further, FIG. 4 is a perspective view of a state in which the ball housing is placed on the base.
図3(a)に示すように、焼入を実施するワークであるボールハウジング10は、ボール孔12が設けられた円筒側壁18を有している。ボールハウジング10の内側壁29にはボール溝11(図2)が形成されている。このボール溝11は、ボール孔12と連通しており、ボールねじとして使用された際に、ボール溝11に沿って移動したボール(図示せず)が、ボール孔12を介してボールハウジング10の内側と外側とを出入りできるようになっている。
図3(a)に示すように、ボールハウジング10の一端にはフランジ部23が設けられている。このフランジ部23には切欠き部24,25が形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
As shown in FIG. 3A, a flange portion 23 is provided at one end of the
次に、ボールハウジング10を誘導加熱装置1に設置する構成について説明する。
ボールハウジング10は、図3(b)に示す基台7上に載置される。基台7は円盤状であり、中心部に孔19が開いている。孔19には大径部21と小径部22とが設けられており、両者の間には段部20が形成されている。すなわち、段部20を介して大径部21と小径部22とがつながっている。大径部21は、ボールハウジング10のフランジ部23の直径よりも若干大きく、段部20にフランジ部23を載置できるようになっている。
Next, the structure which installs the
The
大径部21は平面視で略円形を呈しており、対向する2箇所に外側へ突出する突出部30a,30bが設けられている。突出部30a,30bは、段部20と連続している。この突出部30a,30bには細長い平板状の固定具8a,8b(固定手段)がねじ31で固定されている。固定具8a,8bは、段部20の一部に迫り出しており、平面視で環状の段部20の領域の一部に配置される。その結果、段部20は環状の外側部分の一部が切り欠かれた形状を呈する。
The large-
段部20にはボールハウジング10のフランジ部23が載置されるが、その際に、固定具8aにはボールハウジング10のフランジ部23の切欠き部25が係合し、固定具8bには切欠き部24が係合するように基台7に対してボールハウジング10の向きを限定する。このボールハウジング10の向きの限定は、後述するようにボール孔12とリフレクタ4との位置合わせに大きく寄与する。
The flange portion 23 of the
図3(b)に示すように、基台7には3つのボルト9が設置されている。ボルト9は、互いに120°の等間隔に孔19の周りに設置されている。各ボルト9には、上側ナット14と下側ナット15とで挟持された係合部13と一体のリフレクタ4が取り付けられている。すなわち、リフレクタ4は、ボルト9に沿って上側ナット14と下側ナット15とを移動させることによって高さ位置を変更することができるようになっている。
As shown in FIG. 3B, three
以上説明した図3(a)に示すボールハウジング10を、図3(b)に示す基台7上に載置すると、図4に示す状態となる。図4に示すように、ボールハウジング10の各ボール孔12には、各々基台7側のリフレクタ4が対向配置される。すなわち、リフレクタ4は、ボール孔12の高さに合わせてボルト9に沿って上側ナット14と下側ナット15を移動させることによって、ボール孔12に対向配置することができる。
基台7とボールハウジング10は、固定具8a,8bと切欠き部25,24とが係合することによって互いに一体に回転することができる。
When the
The
ボールハウジング10を載置した基台7は、図1に示す誘導加熱装置1によって焼入される。図1に示すように誘導加熱装置1は、加熱コイル28と、外側冷却ジャケット2と内側冷却ジャケット3とを備えている。
The
加熱コイル28は、ボールハウジング10のボール溝11と交差するようにボール溝11の表面に誘導電流を生じさせる。すなわち、加熱コイル28には図示しない電源,インバータ等が接続されており、高周波の交流電流が流れる。図1に示す例では、加熱コイル28は、互いに円周方向に90°離間した4つの直線部を有している。
The
外側冷却ジャケット2は、冷却液供給管26,27によって冷却液が供給される環状構造を有している。外側冷却ジャケット2の内周側壁の直径は、基台7の直径よりも若干大きい。また、外側冷却ジャケット2の内周側壁面には多数の孔(図示せず)が開いており、この孔から冷却液5が中心方向に向けて噴射できるようになっている。
The
内側冷却ジャケット3は、外側冷却ジャケット2の内側に同心状に配置されており、外側へ向けて冷却液6を噴射することができる。内側冷却ジャケット3の直径は、ボールハウジング10の内側に配置できる大きさである。この内側冷却ジャケット3は誘導加熱が終了すると冷却液6を噴射し、ボールハウジング10を急冷する。
The inner cooling jacket 3 is disposed concentrically on the inner side of the
また、図示していないが、誘導加熱装置1にはボールハウジング10を基台7ごと回転させる回転駆動装置を備えている。回転駆動装置は、ボールハウジング10の焼入時及び冷却時に基台7(ボールハウジング10)を回転駆動する。
Although not shown, the induction heating device 1 includes a rotation drive device that rotates the
誘導加熱装置1に基台7及びボールハウジング10を設置すると、図1に示すように、ボールハウジング10の外側には外側冷却ジャケット2が配置され、ボールハウジング10の内側には加熱コイル28と内側冷却ジャケット3が配置される。図示しない回転駆動装置が基台7を回転駆動すると、ボールハウジング10も回転するが、外側冷却ジャケット2,内側冷却ジャケット3,及び加熱コイル28は位置を変えず停止している。その結果、加熱コイル28及び内側冷却ジャケット3と、ボール溝11とが相対的に回転移動し、ボール溝11の全体が均一に焼入及び冷却される。
When the
以上説明した誘導加熱装置1によってボールハウジング10を誘導加熱すると、ボール溝11が良好に焼入される。すなわち、図2に示すように、外側冷却ジャケット2から噴射された冷却液5はリフレクタ4によってボール孔12内に侵入するのを阻止され、円筒側壁18に沿って冷却液16が滴り落ち、ボール孔12の縁には冷却液16が付着する。冷却液5は、誘導加熱中は常時噴射される。その結果、誘導加熱中にボール孔12の開口(縁)を含む周辺部が過熱状態になるのを防止することができ、ボール孔12も良好に焼入される。
When the
特に、ボール孔12は、ボール溝11と共にボール(図示せず)が転がる部位であり表面硬度が必要であるが、本発明を実施した誘導加熱装置1では、ボール溝11のみならずボール孔12も良好に焼入することができるので、耐摩耗性に優れたボールハウジング10を製造することができる。
In particular, the
上述のように、基台7上に載置されるボールハウジング10の向きを固定具8a,8bで限定し、各ボール孔12に対向する位置にリフレクタ4を配置することによって、ボール孔12に冷却液5が侵入することを防止できる。このリフレクタ4はボールハウジング10から離れているので、ボールハウジング10はリフレクタ4の存在に関わりなく基台7に対して上下方向に移動できる。
As described above, the orientation of the
すなわち、複数のボールハウジング10を連続して焼入する際には、基台7上の焼入済みのボールハウジング10を、焼入していない別のボールハウジング10と交換するが、交換する際には、ボールハウジング10の切欠き部25,24を固定具8a、8bに位置合わせして新たなボールハウジング10を基台7に載置するだけで各ボール孔12の対向位置にリフレクタ4が配置されるので利便性がよい。
That is, when quenching a plurality of
誘導加熱装置1に不活性ガス供給構造を備えることによって、ボールハウジング10の焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施すると、ボールハウジング10の表面に酸化スケールが形成されず、焼入後の表面処理加工が不要となる。すなわち、ボールハウジング10の周囲の空間に、例えば窒素ガス等の不活性なガスを充満させ、酸素濃度を可能な限り低下させる。この状態で焼入を実施すると、ボールハウジング10の表面に酸化スケールが形成されにくくなる。
When the induction heating device 1 is provided with an inert gas supply structure, when the quenching of the
1 誘導加熱装置
2 外側冷却ジャケット
3 内側冷却ジャケット
4 リフレクタ
5,6 冷却液
7 基台
8 固定具(固定手段)
10 ボールハウジング
11 ボール溝
12 ボール孔
16,17 滴り落ちる冷却液
23 ボールハウジングのフランジ部
24,25 ボールハウジングのフランジ部の切欠き部
28 加熱コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ボールハウジングの外側に環状の外側冷却ジャケットを配置し、ボールハウジングの外側であって前記ボール孔に対向する位置にリフレクタを配置し、
前記外側冷却ジャケットから噴射された冷却液が、前記リフレクタによってボール孔からボールハウジング内に侵入することを阻止されることを特徴とするボールハウジングの誘導加熱装置。 An induction heating device for quenching a ball housing of a ball screw having a ball groove on an inner side surface of a cylinder and further having a ball hole on a cylindrical side wall,
An annular outer cooling jacket is disposed outside the ball housing, and a reflector is disposed at a position outside the ball housing and facing the ball hole,
An induction heating apparatus for a ball housing, wherein the coolant injected from the outer cooling jacket is prevented from entering the ball housing from the ball hole by the reflector.
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