JP2017057442A - Electrification heating device for steering rack bar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリング用ラックバー(以下、単にラックバーという)の背面と歯面等を、通電加熱により焼入れしたり焼戻しする際に使用されるラックバーの通電加熱装置に関する。 The present invention relates to an electric heating apparatus for a rack bar used when a back surface and a tooth surface of a steering rack bar (hereinafter simply referred to as a rack bar) are quenched and tempered by electric heating.
従来、この種の通電加熱装置としては、例えば特許文献1に開示されている。この通電加熱装置は、ラックバーの歯面と背面の長手方向に沿って加熱範囲内で対向配置される一対の接触電極をそれぞれ有する歯面用焼入装置と背面用焼入装置を有し、各焼入装置の一対の接触電極はラックバーへの接触面の形状が異なるように設定されている。そして、歯面焼入装置の接触電極上に支持されたラックバーの歯面に所定の高周波電流を供給(通電加熱)することでラックバーの歯面を焼入れし、その後、歯面が焼入れされたラックバーを背面焼入装置の接触電極上に支持させて、所定の高周波電流を供給(通電加熱)することでラックバーの背面を焼入れするようにしている。
Conventionally, as this kind of electric heating apparatus, it is indicated by
しかしながら、このような通電加熱装置にあっては、図7に示すように、ラックバーWの歯面Waと背面Wbの焼入硬化層Kが、断面円形のラックバーWの円周方向の両側面Wcで分断された状態となり、ラックバーWの外周面の円周方向全域に連続した焼入硬化層Kを得ることができず、従来にない耐久性や軽量化等の性能が要求されるラックバーWへの適用が困難である。また、歯面Waと背面Wbを焼入れするために歯面用と背面用の専用の焼入装置が必要となり、通電加熱装置自体の構成が複雑化すると共に、各装置へのラックバーWのセット作業等の段取り作業が面倒になる等、作業能率が劣り、コスト的に安価なラックバーWが得られ難い。 However, in such an electric heating apparatus, as shown in FIG. 7, the hardened hardened layer K on the tooth surface Wa and the back surface Wb of the rack bar W has both sides in the circumferential direction of the rack bar W having a circular cross section. It becomes a state where it is divided by the surface Wc, and it is not possible to obtain a hardened and hardened layer K continuous over the entire circumferential direction of the outer peripheral surface of the rack bar W, and performances such as unprecedented durability and weight reduction are required. Application to the rack bar W is difficult. Moreover, in order to quench the tooth surface Wa and the back surface Wb, dedicated quenching devices for the tooth surface and the back surface are required, and the configuration of the current heating device itself becomes complicated, and the rack bar W is set in each device. It is difficult to obtain a rack bar W that is inferior in work efficiency and low in cost, such as troublesome setup work such as work.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ラックバーの外周面の円周方向全域に連続した状態で所定形態の硬化層を容易に形成することができると共に、装置の構成を簡素化しつつ通電作業を効率的に行うことができて、コスト的に有利なラックバーを得ることが可能なステアリング用ラックバーの通電加熱装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to easily form a hardened layer of a predetermined form in a state of being continuous over the entire circumferential direction of the outer peripheral surface of the rack bar, It is an object of the present invention to provide a steering rack bar energization heating apparatus capable of efficiently performing energization work while simplifying the configuration of the apparatus and obtaining a cost-effective rack bar.
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、ラックバーの歯面の加熱範囲両端部分に接触可能な一対の接触電極からなる第1通電電極と、前記ラックバーの背面の加熱範囲両端部分に接触可能な一対の接触電極からなる第2通電電極と、前記第1通電電極と第2通電電極に所定周波数の電流をそれぞれ供給可能な電源手段と、前記ラックバーの加熱範囲の外周側略全域に所定間隔で配置された冷却手段と、これらを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第1通電電極及び第2通電電極を前記ラックバーの外周面に接触させた状態で前記電源手段から電流を供給し、ラックバーの円周方向全域を通電加熱すると共に該加熱部分を前記冷却手段で冷却して、前記ラックバーの円周方向全域に連続した硬化層を形成することを特徴とする。
In order to achieve this object, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、前記硬化層が、所定の焼入れ通電条件で焼入れされた焼入れ層を所定の焼戻し通電条件で焼戻したものであることを特徴とする。また、請求項3に記載の発明は、前記硬化層の深さが、歯面部>背面部>両側面部に設定されていることを特徴とする。さらに、請求項4に記載の発明は、前記電源手段が、前記第1通電電極と第2通電電極に電流調整手段で異なる電流を供給することを特徴とする。また、請求項5に記載の発明は、前記冷却手段が、前記ラックバーの円周方向全域に対向配置可能な複数の冷却ジャケットを有することを特徴とする。また、請求項6に記載の発明は、前記ラックバーが、断面円形もしくは断面異形に形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that the hardened layer is obtained by tempering a quenching layer quenched under a predetermined quenching energization condition under a predetermined tempering energization condition. The invention according to claim 3 is characterized in that the depth of the hardened layer is set to tooth surface portion> back surface portion> both side surface portions. Furthermore, the invention according to claim 4 is characterized in that the power supply means supplies different currents to the first energizing electrode and the second energizing electrode by a current adjusting means. The invention according to
本発明のうち請求項1に記載の発明によれば、第1通電電極と第2通電電極の各接触電極をラックバーの歯面と背面に接触させた状態で、電源手段から電流を供給しラックバーの円周方向全域を通電加熱すると共に該加熱部分を冷却手段で冷却して、ラックバーの円周方向全域に連続した硬化層を形成するため、第1通電電極と第2通電電極への同時通電や加熱部分の同時冷却で、ラックバーの円周方向全域に連続した状態で所定形態の硬化層を容易に得ることができると共に、歯面や背面専用の加熱装置が不要となり装置の構成を簡素化しつつ、同時通電等で加熱作業を効率的に行うことができる等、コスト的に有利なラックバーを容易に得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, current is supplied from the power supply means in a state where the contact electrodes of the first energizing electrode and the second energizing electrode are in contact with the tooth surface and the back surface of the rack bar. In order to energize and heat the entire area of the rack bar in the circumferential direction and cool the heated portion with a cooling means to form a continuous hardened layer in the entire area of the rack bar in the circumferential direction. By simultaneously energizing and simultaneously cooling the heated part, it is possible to easily obtain a hardened layer with a predetermined form in a continuous state throughout the circumferential direction of the rack bar, and there is no need for a heating device dedicated to the tooth surface or the back surface. It is possible to easily obtain a rack bar that is advantageous in terms of cost, for example, heating operation can be efficiently performed by simultaneous energization or the like while simplifying the configuration.
また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、硬化層が所定の焼入れ通電条件で焼入れされた焼入れ層を所定の焼戻し通電条件で焼戻したものであるため、歯面や背面及びその連結部となる両側面に所定の焼入れと焼戻しを連続して行うことができて、所望の硬化層の形成を効率的に行うことができる。
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in
また、請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の発明の効果に加え、硬化層の深さが歯面部>背面部>両側面部に設定されているため、耐久性が要求される歯面部の深さを深くできる等、ラックバーに要求される特性に合致した所望の硬化層を有するラックバーを容易に得ることができる。
Further, according to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in
さらに、請求項4に記載の発明によれば、請求項1ないし3に記載の発明の効果に加え、電源手段が第1通電電極と第2通電電極に電流調整手段で異なる電流を供給するため、歯面と背面等の硬化層の深さ等を所望に調整できて、外周面の円周方向全域に効果的な硬化層を有するラックバーを容易に得ることができる。
Further, according to the invention described in claim 4, in addition to the effects of the invention described in
また、請求項5に記載の発明によれば、請求項1ないし4に記載の発明の効果に加え、冷却手段がラックバーの円周方向全域に対向配置可能な複数の冷却ジャケットを有するため、通電加熱された外周面の全域に冷却媒体を効果的に噴射冷却できて、焼入品質を安定させて高精度なラックバーを得ることができる。
According to the invention described in
また、請求項6に記載の発明によれば、請求項1ないし5に記載の発明の効果に加え、ラックバーが断面円形もしくは断面異形に形成されているため、従来から使用されている断面円形のラックバーの外周面全域に所望の硬化層を形成でき、また、断面異形のラックバーに適用することで、ラックバーの軽量化を図りつつ、その外周面全域に所望の硬化層を簡単に形成することができる。
Further, according to the invention described in claim 6, in addition to the effects of the invention described in
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図6は、本発明に係わる通電加熱装置の一実施形態を示している。図1に示すように、本発明の通電加熱装置1が適用されるステアリング用ラックバーW(ラックバーW)は、全体が断面円形の柱状に形成されて、軸線に対して所定角度をなす斜歯を有する歯面Waと、この歯面Waと反対側の略半円弧面からなる背面Wbと、歯面Waと背面Wbの連結部(接続部)となる側面Wcとで形成されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 6 show an embodiment of an electric heating apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, a steering rack bar W (rack bar W) to which the
そして、通電加熱装置1は、前記歯面Waに接触可能な第1通電電極2と、前記背面Wbに接触可能な第2通電電極3と、第1通電電極2と第2通電電極3に所定の電流(交流)を供給する電源手段としてのトランジスタインバータ4と、冷却水を噴射可能な複数の冷却ジャケット5a及びこの冷却ジャケット5aに冷却水を供給する冷却水供給部5bを有する冷却手段5と、制御装置6等を備えている。
Then, the
前記第1通電電極2は、ラックバーWの歯面Waの加熱範囲両端部分に下方から接触可能な一対の第1接触電極2a、2bを有し、第2通電電極3は、ラックバーWの背面Wbの加熱範囲両端部分に上方から接触可能な一対の接触電極3a、3bを有している。この接触電極2a、2b及び接触電極3a、3bは、所定厚さの例えばL字形状の銅板でそれぞれ形成され、その接触面にはラックバーWの外周面形状に対応して例えば略半円弧形状の図示しない凹部等が適宜に形成されている。
The first energizing electrode 2 has a pair of
そして、第1通電電極2及び第2通電電極3のそれぞれ一対の接触電極2a、2b、3a、3bは、トランジスタインバータ4の出力端子に電気的に並列接続されて、トランジスタインバータ4から第1通電電極2の一対の接触電極2a、2bと、第2通電電極3の一対の接触電極3a、3bに所定周波数の電流がそれぞれ供給されるようになっている。このとき、背面Wbに接触される第2通電電極3の一方の接触電極3aとトランジスタインバータ4の一方の出力端子間には、電流調整手段としての調整器7が接続されている。
The pair of
この調整器7は、図2に示すように、正面視コ字状の銅板7(銅柱を含む)を有し、その銅板7の一方の端部を前記トランジスタインバータ4の一方の出力端子に銅板、ケーブル等の導体を介して接続し、他方の端部を第2通電電極3の一方の接触電極3aに銅板、ケーブル等の導体を介して接続されている。そして、調整器7の銅板7の一対の垂直部分には、複数のネジ孔7bが対向する状態でそれぞれ形成され、対向する一対のネジ孔7bに銅板等からなる連結導体7cの両端部が例えばボルト7d等により固定されている。
As shown in FIG. 2, the
この調整器7の連結導体7cの各ネジ孔7bに対する固定位置を、図2の二点鎖線a、bで示すように変化させることで、第2通電電極3の回路インピーダンスが調整(変化)する。これにより、第2通電電極3に供給される電流値が、トランジスタインバータ4の出力端子に導体で直接接続される第1通電電極2に供給される電流値に対して例えば所定値低くなるように設定されている。なお、前記第1通電電極2及び第2通電電極3は、図示しない通電電極移動部に接続されて、後述する如く制御装置6の制御信号で通電電極移動部が作動することにより、ラックバーWの歯面Waや背面Wbに対して接離可能に構成されている。
The circuit impedance of the second conducting electrode 3 is adjusted (changed) by changing the fixing position of the
前記冷却手段5を構成する冷却ジャケット5aは、図3(a)に示すように、断面円形のラックバーWの外周面に所定間隔を有してそれぞれ配置された4つの冷却ジャケット5a1〜5a4で形成されている。すなわち、ラックバーWの歯面Wa側及び背面Wb側に対向配置される冷却ジャケット5a1、5a2と、前記側面Wc側に対向配置される冷却ジャケット5a3、5a4を有して、これらがラックバーWの外周面側の十字位置に対向状態で配置されている。
As shown in FIG. 3A, the
また、各冷却ジャケット5aは、図示しない内部の冷却水流路と、ラックバーWの対向面側の側壁に設けた多数の噴射孔(図示せず)等を有し、前記冷却水供給部5bからホース等を介して冷却水流路内に供給された冷却水(もしくは冷却ガス等の冷却媒体)が、噴射孔から所定圧でラックバーWの外周面に向けて噴射されるようになっている。このとき、各冷却ジャケット5aの噴射孔の向きは、ラックバーWの断面円形の外周面の円周方向全域(外周面全域という)に略均等に冷却水が噴射されるように設定されている。また、各冷却ジャケット5aは、図示しないジャケット移動部の作動により、ラックバーの外周面に対して噴射位置に設定されたり、焼入れ焼戻しされたラックバーWの取り出しを可能にするために、噴射位置から退去位置まで移動可能となっている。
Each
この冷却手段5の構成は、図3(a)に示す略平板状の4つの冷却ジャケット5a1〜5a4の使用に限定されず、図3(b)に示すように、正面視半円弧形状の2つの冷却ジャケット5a1、5a2で構成しても良い。この場合は、2個の冷却ジャケット5a1、5a2の噴射孔をラックバーWの外周面に略均等な間隔を有して配置できることになる。そして、この冷却ジャケット5aも、前記ジャケット移動部に接続されて、制御装置6の制御信号でジャケット移動部が作動することにより、ラックバーWの歯面Waや背面Wb、両側面Wcに対して接離可能に構成されている。
The configuration of the cooling means 5 is not limited to the use of the four substantially flat cooling jackets 5a1 to 5a4 shown in FIG. 3A, but as shown in FIG. Two cooling jackets 5a1 and 5a2 may be used. In this case, the injection holes of the two cooling jackets 5a1 and 5a2 can be arranged on the outer peripheral surface of the rack bar W with a substantially uniform interval. The cooling
また、冷却手段5の前記冷却水供給部5bは、冷却水供給源としてのタンクやこのタンク内の冷却水を汲み上げるポンプ等を有し、ポンプで汲み上げた冷却水を所定圧で各冷却ジャケット5aに供給するようになっている。なお、冷却手段5を構成する各冷却ジャケット5aの構成は、2つの例に限定されず、図3(a)に示す各冷却ジャケット5a1〜5a4を図3(b)に示すように円弧形状としたり、冷却ジャケット5a1、5a2の数を3個もしく5個等で構成することも勿論可能である。
The cooling
前記トランジスタインバータ4は、半導体スイッチング素子を使用した例えば焼入れ用と焼戻し用の2つのインバータ回路を有し、焼入れと焼鈍しに適した2種類の所定周波数で所定出力の電流を、その出力端子から前記第1通電電極2の接触電極2a、2bと第2通電電極3の接触電極3a、3bに出力可能となっている。
The transistor inverter 4 has two inverter circuits using a semiconductor switching element, for example, for quenching and tempering, and a current of a predetermined output at two predetermined frequencies suitable for quenching and annealing is output from its output terminal. Output to the
前記制御装置6は、CPU、ROM、RAM、タイマ等を有するマイコンあるいはシーケンサー等を有し、その出力側には、前記トランジスタインバータ4、調整器7、冷却水供給部5b、及びいずれも図示しない前記通電電極移動部、前記ジャケット移動部、前記ラックバーWの両端部を支持(チャック)する支持部等が接続され、その入力側には、ラックバーの加熱温度を測定する放射温度計等の各種センサが接続されている。
The control device 6 includes a microcomputer, a sequencer, or the like having a CPU, ROM, RAM, timer, etc., and the transistor inverter 4, the
次に、前記通電加熱装置1を使用したラックバーWの加熱方法の一例を図4の工程図に基づいて説明する。先ず、前記トランジスタインバータ4の出力端子に接続される調整器7の連結導体7bの位置を調整して、第2通電電極3の回路インピーダンスを、トランジスタインバータ4の出力端子に直接接続されている第1通電電極2の回路インピーダンスと異なるように設定する。このとき調整器7の連結導体7bの位置設定は、ラックバーWに形成される後述する硬化層9の各部の深さに応じて予め設定される。
Next, an example of a method of heating the rack bar W using the
また、ラックバーWは、その長手方向の両端部が円柱形状(断面円形)に形成されており、通電作業の開始に先立ち制御装置6の制御信号でラックバーWの両端部に配置された左右の前記支持部が作動することにより、ラックバーWが支持部にセット(K01)される。このセット状態で制御装置6の制御信号で通電電極移動部を作動させて、第1通電電極2の接触電極2a、2bと第2通電電極3の接触電極3a、3bを、ラックバーWの歯面Waと背面Wbの加熱範囲両端部分にそれぞれ接触(K02)させる。
Also, the rack bar W is formed in a cylindrical shape (circular cross section) at both ends in the longitudinal direction, and the left and right sides arranged at both ends of the rack bar W by the control signal of the control device 6 prior to the start of energization work. The rack bar W is set to the support part (K01) by the operation of the support part. In this set state, the energizing electrode moving unit is operated by the control signal of the control device 6, and the
また、各接触電極2a、2b、3a、3bの接触と同時もしくは前後して、制御装置6の制御信号で前記ジャケット移動部を作動させて各冷却ジャケット5aを噴射位置にセット(K03)する。この各通電電極2、3及び各冷却ジャケット5aのセット状態で、制御装置6の制御信号でトランジスタインバータ4を作動させて、第1通電電極2と第2通電電極3に所定周波数で所定出力の電流を供給して第1通電(焼入れ通電)を開始(K04)する。
Further, at the same time as or before or after the contact of each
この第1通電は、第1通電電極2と第2通電電極3に焼入れ用の電流を供給して、ラックバーWの外周面に焼入れ用の電流を通電することで行われ、このとき、第1通電の周波数と電流値(出力)あるいは各通電電極2、3の接触面の形態を所定に設定することで、ラックバーWの歯面Waと背面Wbが通電加熱されると共にこれらの連結部分である両側面Wcも通電加熱されて、ラックバーWの外周面全域が通電加熱されることになる。 This first energization is performed by supplying a quenching current to the first energizing electrode 2 and the second energizing electrode 3, and energizing the outer peripheral surface of the rack bar W with a first current. By setting the frequency and current value (output) of 1 energization or the form of the contact surface of each energizing electrode 2 and 3 to a predetermined value, the tooth surface Wa and the back surface Wb of the rack bar W are energized and heated, and their connecting portions The both side surfaces Wc are heated by energization, and the entire outer peripheral surface of the rack bar W is energized and heated.
なお、この第1通電時に、トランジスタインバータ4の焼入れ用のインバータ回路から予め設定した焼入れ用の一定の出力電流が第1通電電極2と第2通電電極3に同時に供給されるが、第2通電電極3には調整器7が接続されており、その回路インピーダンスが第1通電電極2の回路インピーダンスと異なる状態となって、第1通電電極2と第2通電電極3によるラックバーWの通電加熱条件が異なるように設定されている。この通電加熱条件が異なることで、後述する如く硬化層9に例えば互いに異なる所定の深さH1〜H3が形成されることになる。
At the time of the first energization, a constant output current for quenching set in advance from the inverter circuit for quenching of the transistor inverter 4 is simultaneously supplied to the first energizing electrode 2 and the second energizing electrode 3. A
この第1通電が予め設定された所定時間行われるか、もしくは前記放射温度計で検出されるラックバーWの加熱部分の温度が所定値になったら、制御装置6の制御信号でトランジスタインバータ4の焼入れ用のインバータ回路から第1通電電極2と第2通電電極3に供給されている電流を停止して第1通電(焼入れ通電)を停止(K05)する。そして、この第1通電の停止と略同時に制御装置6の制御信号で冷却水供給部5bを作動させて、各冷却ジャケット5a内に冷却水を供給して各冷却ジャケット5aの噴射孔から、第1通電で所定温度まで加熱されたラックバーWの外周面に向けて冷却水を噴射(K06)させる。
When this first energization is performed for a predetermined time set in advance or when the temperature of the heated portion of the rack bar W detected by the radiation thermometer reaches a predetermined value, the control signal of the control device 6 controls the transistor inverter 4. The current supplied to the first energizing electrode 2 and the second energizing electrode 3 from the inverter circuit for quenching is stopped to stop the first energization (quenching energization) (K05). Then, substantially simultaneously with the stop of the first energization, the cooling
この冷却水の所定時間の噴射でラックバーWの加熱部分が急速冷却される。これにより、各冷却ジャケット5aが、ラックバーWの歯面Waと背面Wb及び両側面Wcの外周面全域に所定の間隔を有して配置されていることから、冷却水がラックバーWの外周面全域に略均等に噴射されて加熱部分の全域が焼入れされて、所定硬度(例えば62〜65HRC)の焼入れ層が形成される。
The heated portion of the rack bar W is rapidly cooled by jetting the cooling water for a predetermined time. As a result, each cooling
そして、第1通電加熱と冷却水噴射により、ラックバーWの外周面が焼入れされたら、この焼入れされたままの状態で、制御装置6の制御信号でトランジスタインバータ4から第1通電電極2と第2通電電極3に所定の電流を供給して第2通電(焼戻し通電)を開始(K07)する。この第2通電は、トランジスタインバータ4の焼戻し用のインバータ回路から、第1通電電極2と第2通電電極3に焼戻し用の電流を供給してラックバーWの焼入れ層に焼戻し用の電流を通電することで行われ、ワックバーWの外周面全域の焼入れ層が所定硬度(例えば56HRC)に焼戻しされる。この焼戻し時にも、焼入れ時と同様に、調整器7により第1通電電極2と第2通電電極3に供給される電流値が異なることになる。
Then, when the outer peripheral surface of the rack bar W is quenched by the first energization heating and the cooling water injection, the first energization electrode 2 and the first energization electrode 2 and the first energization electrode 2 are transmitted from the transistor inverter 4 by the control signal of the control device 6 in the quenched state. A predetermined current is supplied to the second energizing electrode 3 to start the second energization (tempering energization) (K07). In this second energization, the tempering current is supplied to the first energizing electrode 2 and the second energizing electrode 3 from the tempering inverter circuit of the transistor inverter 4 and the tempering current is energized to the quenching layer of the rack bar W. The hardened layer in the entire outer peripheral surface of the wack bar W is tempered to a predetermined hardness (for example, 56HRC). Also at the time of tempering, the current value supplied to the first energizing electrode 2 and the second energizing electrode 3 by the
第2通電を所定時間行ったら、制御装置6の制御信号でトランジスタインバータ4から各通電電極2、3への電流の供給を停止して第2通電(焼戻し通電)を停止(K08)させ、このラックバーWを強制冷却(K09)して、ラックバーWの外周面全域に硬化層9を形成する。その後、制御装置6の制御信号でジャケット移動部を作動させて各冷却ジャケット5aを退去位置に退避させると共に、支持部を作動させてラックバーWの支持状態を解除して、ラックバーWを取り出す(K10)。これにより、ラックバーWの一連の焼入れ焼戻し作業(熱処理作業)が終了する。なお、工程K09のラックバーWの強制冷却は、焼戻し温度が200〜250℃程度であることから、例えば焼入れ時と同様に前記冷却ジャケット5aから冷却水を噴射すること等によって行われる。
When the second energization is performed for a predetermined time, the current supply from the transistor inverter 4 to the energization electrodes 2 and 3 is stopped by the control signal of the control device 6 to stop the second energization (tempering energization) (K08). The rack bar W is forcibly cooled (K09) to form the
つまり、前記ラックバーWの熱処理(焼入れ焼戻し処理)は、ラックバーWの両端部を支持した状態で、第1通電による加熱と冷却ジャケット5aによる急速冷却で、ラックバーWの外周面全域を焼入れして焼入れ層を形成し、この焼入れ後にラックバーWと第1通電電極2及び第2通電電極3等をそのままの状態として、第2通電による加熱を連続して行うことで、焼入れ層を焼戻してラックバーWの外周面全域に所定硬度の硬化層9を得るようにしている。
That is, the heat treatment (quenching and tempering treatment) of the rack bar W is performed by quenching the entire outer peripheral surface of the rack bar W by heating by the first energization and rapid cooling by the cooling
そして、この硬化層9は、図5に示すように構成される。すなわち、ラックバーWの歯面Waの外周面(斜歯の底面)から中心方向への深さ(幅)がH1で、背面Wbの深さがH2、両側面Wcの深さがH3でそれぞれ異なり、その関係がH1>H2>H3に設定されている。すなわち、外周面のうち最も荷重が加わる歯面Waの硬化層9の深さH1を最も深くして、ラックバーWの耐久性を十分高めるようにしている。
And this
このように、前記通電加熱装置1によれば、第1通電電極2と第2通電電極3をラックバーWの外周面に接触させた状態で、トランジスタインバータ4の所定のインバータ回路から電流を供給しラックバーWの外周面全域を通電加熱すると共に該加熱部分を冷却ジャケット5aで急速冷却して、ラックバーWの外周面全域に連続した硬化層9を形成するため、第1通電電極2と第2通電電極3への同時通電や加熱部分の同時冷却で、ラックバーWの円周方向全域に連続した状態で所定形態の硬化層9を容易に形成することができる。
As described above, according to the
また、従来のような歯面Waや背面Wb専用の加熱装置が不要となり、通電加熱装置1の構成を簡素化しつつ、歯面Waと背面Wbの同時通電で加熱作業を効率的に行うことができると共に、硬化層9が所定の焼入れ通電条件で焼入れされた焼入れ層を所定の焼戻し通電条件で焼戻して形成されるため、歯面Waや背面Wb及びその連結部となる両側面Wcに所定の焼入れと焼戻しを連続して行うことができ、ラックバーWの段取り時間を短縮できる等、外周部全域への所望の硬化層9の形成を効率的に行ってコスト安価なラックバーWを得ることができる。
In addition, the conventional heating device dedicated to the tooth surface Wa and the back surface Wb is not required, and the heating operation can be efficiently performed by simultaneously energizing the tooth surface Wa and the back surface Wb while simplifying the configuration of the
また、硬化層9の深さH1、H2、H3が、歯面Wa(H1)>背面Wb(H2)>両側面Wc(H3)に設定されているため、特に歯面Waの硬化層9の深さH1を深くできて、ラックバーW自体の耐久性を十分に高めることができると共に、他の部分の深さH2、H3を必要最低限として無駄な硬化層9の形成を防止しつつ、硬化層9の深さを円周方向の位置に応じて調整することができて、脆くもなく十分な耐久性が得られる所望形態の硬化層9を有するラックバーWを容易に製造することができる。
Further, since the depths H1, H2, and H3 of the
さらに、第2通電電極3に調整器7が接続されているため、トランジスタインバータ4から第1通電電極2と第2通電電極3に異なる電流を供給できて、歯面Waと背面Wb等の硬化層9の深さH1、H2等を所望に調整できて、外周面全域に所望の硬化層9を有するラックバーWを容易に得ることができる。また同時に、トランジスタインバータ4に周波数や出力の異なる2種類のインバータ回路を設けることで焼入れと焼戻しに対応できるため、構成簡易で省エネの面でも優れた電源手段を得ることができる。
Further, since the
また、冷却手段5がラックバーWの外周面全域に対向配置可能な4個の冷却ジャケット5a1〜5a4や半円弧形状の2個の冷却ジャケット5a1、5a2を有するため、通電加熱されたラックバーWの外周面全域に冷却水を均一かつ効果的に噴射冷却できて、焼入れ層の焼入品質を安定させ、結果として高精度な硬化層9を有するラックバーWを容易に得ることができる。
Further, since the cooling means 5 includes four cooling jackets 5a1 to 5a4 and two semicircular arc shaped cooling jackets 5a1 and 5a2 that can be arranged to face each other on the entire outer peripheral surface of the rack bar W, the rack bar W that is energized and heated. The cooling water can be uniformly and effectively sprayed and cooled on the entire outer peripheral surface of the steel plate, the quenching quality of the hardened layer can be stabilized, and as a result, the rack bar W having the highly accurate
ところで、前記実施形態においては、ラックバーWがその長手方向全域(歯面Wa部分は除く)において、断面円形である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば図6に示すような断面異形形状のラックバーWにも適用できる。すなわち、図6(a)に示すラックバーWは、背面Wbと両側面Wcを断面円弧形状ではなく断面直線(平坦面)で形成して異形としたものである。また、図6(b)に示すラックバーWは、背面Wbのみを断面直線(平坦面)で形成して異形としたものである。 By the way, in the said embodiment, although the case where the rack bar W was circular in cross section in the longitudinal direction whole region (except for the tooth surface Wa part) was demonstrated, this invention is not limited to this structure, For example, FIG. The present invention can also be applied to a rack bar W having a deformed cross section as shown. That is, the rack bar W shown in FIG. 6 (a) has a rear surface Wb and both side surfaces Wc formed in a cross-sectional straight line (flat surface) instead of an arc-shaped cross-section, and have an irregular shape. Further, the rack bar W shown in FIG. 6 (b) has an irregular shape in which only the back surface Wb is formed with a straight cross section (flat surface).
この例のラックバーWは、例えば引き抜き加工で形成されるが、長手方向の両端部は断面円形に形成されていることは言うまでもない。この例の場合も、硬化層9は前記実施形態と同様にラックバーWの外周面全域に形成され、前記実施形態と同様の作用効果が得られる他に、ラックバーWの断面積が断面円形の場合に比較して小さくなり、ラックバーW自体の重量を軽くできて、例えば車両の軽量化に貢献できるという作用効果を得ることもできる。
The rack bar W in this example is formed by drawing, for example, but it goes without saying that both end portions in the longitudinal direction are formed in a circular cross section. Also in this example, the
なお、前記実施形態においては、トランジスタインバータ4が焼入れ用と焼戻し用の2つのインバータ回路を有する構成としたが、例えば周波数と出力等が調整可能な一つのインバータ回路を有する構成とし、その出力等を制御装置6の制御信号で切り換えたり調整できるようにしても良い。また、本発明の電源手段は、その交流電流の周波数が低周波から高周波までに設定されると共に、その回路構成もインバータ回路の使用に限らず、交流電流を出力可能な適宜の電源回路を使用することができる。 In the embodiment, the transistor inverter 4 has two inverter circuits for quenching and tempering. However, for example, the transistor inverter 4 has a single inverter circuit whose frequency and output can be adjusted. May be switched or adjusted by a control signal of the control device 6. The power supply means of the present invention uses an appropriate power supply circuit capable of outputting an alternating current as well as using an inverter circuit, and the circuit configuration is not limited to the use of an inverter circuit, while the frequency of the alternating current is set from a low frequency to a high frequency. can do.
さらに、前記実施形態における、各通電電極2、3の形態やラックバーWへの接触位置、調整器7の形態、硬化層9の深さ等は一例であって、例えばラックバーWの歯面Wa側と背面Wb側の接触電極2a、2b、3a、3bの形態を異ならせたり、背面Wbと両側面Wcの硬化層9の深さを略同一とする等、ラックバーWの形態に応じて適宜に変更することができる。
Furthermore, the form of each energizing electrode 2, 3 in the above embodiment, the contact position to the rack bar W, the form of the
本発明は、通電加熱の利用で歯面と背面を含む外周面全域に硬化層を必要とする全てのステアリング用ラックバーに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for all steering rack bars that require a hardened layer over the entire outer peripheral surface including the tooth surface and the back surface by using electric heating.
1・・・通電加熱装置、2・・・第1通電電極、2a、2b・・・接触電極、3・・・第2通電電極、3a、3b・・・接触電極、4・トランジスタインバータ、5・・・冷却手段、5a、5a1〜5a4・・・冷却ジャケット、5b・・・冷却水供給部、7・・・調整器、7a・・・銅板、7b・・・ネジ孔、7c・・・連結導体、9・・・硬化層、W・・・ラックバー、Wa・・・歯面、Wb・・・背面、Wc・・・側面。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記制御手段は、前記第1通電電極及び第2通電電極を前記ラックバーの外周面に接触させた状態で前記電源手段から電流を供給し、ラックバーの円周方向全域を通電加熱すると共に該加熱部分を前記冷却手段で冷却して、前記ラックバーの円周方向全域に連続した硬化層を形成することを特徴とするステアリング用ラックバーの通電加熱装置。 A first energizing electrode comprising a pair of contact electrodes capable of contacting both ends of the heating range of the tooth surface of the rack bar, and a second energizing electrode comprising a pair of contact electrodes capable of contacting both ends of the heating range of the back surface of the rack bar. A power supply means capable of supplying a current of a predetermined frequency to the first energization electrode and the second energization electrode, a cooling means disposed at a predetermined interval substantially all over the outer peripheral side of the heating range of the rack bar, and Control means for controlling,
The control means supplies electric current from the power supply means in a state where the first energizing electrode and the second energizing electrode are in contact with the outer peripheral surface of the rack bar, and energizes and heats the entire circumferential direction of the rack bar. An electric heating apparatus for a steering rack bar, wherein a heating layer is cooled by the cooling means to form a continuous hardened layer in the entire circumferential direction of the rack bar.
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