JP3548523B2

JP3548523B2 - 高周波誘導加熱コイル

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Publication number: JP3548523B2
Application number: JP2000381267A
Authority: JP
Inventors: 秀明片沼; 光一宮下; 隆幸小野沢
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: JP2002180129A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段付き軸状部材を焼入処理等のために高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
等速ジョイントのアウターレースやインボードジョイント等の部品として、段付き軸状部材が用いられている。この種の段付き軸状部材は、エンジンの回転を車輪に伝達する重要保安部品であるため、強度についての要求が厳しく、特に段部における隅部（隅Ｒ部とも称される）はねじり疲労強度破壊の起点になる箇所であることから、隅部における焼入硬化層の焼入深さが重要視されている。
【０００３】
図７は、段部１を有する段付き軸状部材２を示すものである。この段付き軸状部材２は、図７に示すように、相対的に小さな直径を有する小径軸部３と、相対的に大きな直径を有する大径軸部４とから成り、小径軸部３と大径軸部４との境界箇所が段部１となされている。なお、この段部１は、小径軸部３の立ち上がり部分（付け根部分）に形成された隅部（断面円弧状の隅Ｒ部）５と、この隅部５に連なりかつ段付き軸状部材２の軸線Ｐに直交する平面上にリング状に形成された座面部６と、この座面部６から大径軸部４に連なる箇所に形成された肩部７とにより構成されている。このような段付き軸状部材２については、小径軸部３，隅部５，座面部６及び肩部７にわたって連続する均一な焼入硬化層パターン（焼入硬化層Ｓの深さは、２．０〜５．５ｍｍ程度）を要求される。
【０００４】
また、図８は、上述の段付き軸状部材２を焼入するために従来より用いられている高周波誘導加熱コイル１０を示すものである。この高周波誘導加熱コイル１０は、図８に示すように、段付き軸状部材２の軸線Ｐを中心に１８０゜隔てた位置で段付き軸状部材２の軸線Ｐに平行に配置されて小径軸部３に対応配置される直線形状の２本の小径軸部加熱導体１１，１２と、これらの小径軸部加熱導体１１，１２にそれぞれ接続され、かつ、段付き軸状部材２の軸線Ｐに対して直角に配置されると共に段付き軸状部材２の座面部６に平行に対応配置される直線形状の２本の座面部加熱導体１３，１４と、これらの座面部加熱導体１３，１４にそれぞれ接続されると共に、段付き軸状部材２の軸線Ｐを中心に１８０゜隔てた位置で段付き軸状部材２の肩部７の周囲において段付き軸状部材２の軸線Ｐに平行に配置される直線形状の２本の肩部加熱導体１５，１６と、これらの肩部加熱導体１５，１６の間に接続され、かつ、段付き軸状部材２の肩部７の付近において大径軸部４の周面の半円部分を取り囲むように対応配置される半円弧形状の大径軸部加熱導体１７とから構成されている。なお、図８において、１８，１９は図外の高周波電源から電流を供給するためのリード導体であり、これらのリード導体１８，１９間には図９に示す如く絶縁板２０が介在されるようになっている。
【０００５】
また、図９及び図１０に示すように、上述の高周波誘導加熱コイル１０の特定部分、すなわち、小径軸部加熱導体１１，１２と座面部加熱導体１３，１４との接続部分（図８及び図１０において符号Ｍ，Ｎで示す屈曲部分）及びその近傍領域に珪素鋼板やダストコア等の磁性材（磁束集中材）２１が取付けられ、これにより、段付き軸状部材２の隅部５（磁束密度の関係で最も加熱されにくい部分）の加熱効率の増大が図られるように構成されている。
【０００６】
かくして、段付き軸状部材２を焼入処理するに際しては、高周波誘導加熱コイル１０にて取り囲まれた領域内に被焼入体である段付き軸状部材２の半分部分を配置し、高周波誘導加熱コイル１０と段付き軸状部材２との間に所定の間隔を保った状態の下で段付き軸状部材２をその軸線Ｐを中心に回転させながら高周波誘導加熱コイル１０に高周波電流を流すことにより、段付き軸状部材２の小径軸部３，隅部５，座面部６及び肩部７の表面を高周波誘導加熱する。次いで、高周波誘導加熱された段付き軸状部材２の小径軸部３，隅部５，座面部６及び肩部７を冷却液にて急冷することにより、これらの部分の表面に連続する焼入硬化層を形成するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すように段付き軸状部材２の半径方向における座面部６の幅Ｌが広い場合には、座面部６の面積が大きくなることに起因して小径軸部３と座面部６とにおける加熱バランスが崩れ、座面部６に形成される焼入硬化層Ｓ_１の深さ（焼入硬化層深さ）が前記小径軸部３に形成される焼入硬化層Ｓ_２の深さよりも相対的に浅くなる。そして、これに伴い、最も加熱されにくい箇所である隅部５の焼入硬化層Ｓ_３の深さが、前記小径軸部３に形成される焼入硬化層Ｓ_２の深さよりも相対的に浅くなる。
【０００８】
このような現象を生じるのは、次のような理由からである。まず、段付き軸状部材２の隅部５は、図１２に示すように、高周波誘導加熱コイル１０のコイル導体を構成する柱状の小径軸部加熱導体１１，１２と、棒状の座面部加熱導体１３，１４とによって高周波誘導加熱される。座面部６の幅Ｌが広い段付き軸状部材２の場合、焼入硬化層Ｓを各部において均一な深さにするためには、座面部６の幅Ｌ（ひいては、面積）が広くなるのに対応して小径軸部３に対する座面部６の加熱容量を増やすことが必要となる。しかし、座面部６は小径軸部３に比べて加熱効率が悪く、従って座面部６における焼入硬化層Ｓ_１の深さを小径軸部３の焼入硬化層Ｓ_２の深さと同等にするのは難しいのが実状である。また、隅部５は、高周波誘導加熱されにくく、座面部６及び小径軸部３からの熱伝導にて加熱される割合が高いので、座面部６の加熱が充分でないと隅部５に形成される焼入硬化層Ｓ_３の深さが浅くなる。そのため、座面部６の幅Ｌが広い段付き軸状部材２の場合には、座面部６における焼入硬化層Ｓ_１、並びに、隅部５における焼入硬化層Ｓ_３の深さが、小径軸部３における焼入硬化層Ｓ_２の深さよりも浅くなり、焼入硬化層パターンが不均一な深さのパターンとなってしまうのである。
【０００９】
なお、焼入硬化層パターンが隅部５において浅くなるような不具合を解消するための手段としては、図１３に示すように座面部６を高周波誘導加熱する棒状の座面部加熱導体１３，１４に珪素鋼板やダストコア等の磁性材２１を配設したり、座面部加熱導体１３，１４と座面部６との間の間隔Ｇ（図１３参照）を狭くすることによって、座面部６の加熱効率を増大させることが考えられるが、このような手段を採用したとしても座面部６についての加熱効率の向上の程度に限界があり、座面部６における焼入硬化層Ｓ_１の深さを小径軸部３における焼入硬化層Ｓ_２の深さほどに深くすることができないのが実状である。
【００１０】
以上のようなことから、幅Ｌが広くて面積の大きな座面部６を有する段付き軸状部材２を従来の高周波誘導加熱コイル１０にて高周波誘導加熱して焼入冷却（焼入処理）しても、特に高い強度が要求される隅部５部分における焼入硬化層Ｓ_３の深さが相対的に浅くなり、段付き軸状部材２に充分な強度を付与することができない場合がある。
【００１１】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、段付き軸状部材の隅部における焼入硬化層の深さをより深くすることができると共に小径軸部の立ち上がり部の焼入硬化層の深さを相対的に浅くすることができ、ひいては、小径軸部，隅部及び座面部に連続して形成される焼入硬化層の深さの均一化を図ることができるような構成の高周波誘導加熱コイルを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、相対的に小さな直径を有する小径軸部と、相対的に大きな直径を有する大径軸部と、前記小径軸部と大径軸部との間に形成される段部とをそれぞれ備えた段付き軸状部材を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルにおいて、
（ａ）軸回転する段付き軸状部材の軸線を中心に１８０°隔てた位置で前記軸線に対して平行に配置され、かつ、前記小径軸部に対応配置される直線形状の第１及び第２の小径軸部加熱導体と、
（ｂ）前記第１の小径軸部加熱導体に接続されると共に、前記第１の小径軸部加熱導体に対して屈曲されて前記小径軸部の立ち上がり部から離れる方向に傾斜された第３の小径軸部加熱導体と、
（ｃ）前記第３の小径軸部加熱導体に接続されると共に、前記段部を構成する座面部に対応配置される円弧形状の座面部加熱導体と、
（ｄ）前記座面部加熱導体と前記第２の小径軸部加熱導体との間に接続されると共に、前記段部を構成する肩部の周囲に対応配置される円弧形状の肩部加熱導体と、
をそれぞれ設け、
前記座面部加熱導体の円弧の長さαと前記肩部加熱導体の円弧の長さβとの関係を、α≧βとなるように設定すると共に、
前記小径軸部の立ち上がり部分における前記第２の小径軸部加熱導体と前記第３の小径軸部加熱導体との間の間隔を、前記第１の小径軸部加熱導体及び前記第３の小径軸部加熱導体の接続部における前記第２の小径軸部加熱導体と前記第３の小径軸部加熱導体との間の間隔よりも広くなるように設定し、
前記第１及び第２の小径軸部加熱導体を前記小径軸部の１８０°隔てた位置において前記小径軸部に対して平行に配置し、かつ、前記第３の小径軸部加熱導体を前記小径軸部の立ち上がり部に近づくにつれて徐々に前記小径軸部から遠ざかるように配置することにより、前記第３の小径軸部加熱導体を前記小径軸部の立ち上がり部から遠ざけた位置に配置するようにしている。
また、本発明では、前記条件式α≧βを満たすことを前提として、前記座面部加熱導体の円弧の中心角θ₁を９０°≦θ₁≦２７０°の範囲で設定し、前記肩部加熱導体の円弧の中心角θ₂を４０°≦θ₂≦１８０°の範囲で設定するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図６を参照して説明する。なお、図１〜図６において、図７〜図１３と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱コイル３０を示している。この高周波誘導加熱コイル３０は、段付き軸状部材２の焼入処理時に段付き軸状部材２の小径軸部３及び段部１を高周波誘導加熱するために使用されるものである。図１に示すように、高周波誘導加熱コイル３０は、一続きのコイル構成体から成る導電性の部品であって、高周波電源３１に接続された第１のリード導体３２ａ，３２ｂ及び第２のリード導体３３ａ，３３ｂと、リード導体３２ｂ，３３ｂにそれぞれ接続されると共に、軸回転する段付き軸状部材２の軸線（小径軸部３及び大径軸部４の軸線）Ｐを中心に１８０゜隔てた位置で前記軸線Ｐに対して平行に配置され、かつ、小径軸部３に対応配置される直線形状の第１及び第２の小径軸部加熱導体３４，３５と、第１の小径軸部加熱導体３４に接続されると共に、この第１の小径軸部加熱導体３４に対して屈曲されて小径軸部３の立ち上がり部から離れる方向に傾斜される第３の小径軸部加熱導体３６と、この第３の小径軸部加熱導体３６に連結導体３７，３８を介して接続されると共に、段部１を構成する座面部６に対応配置される円弧形状の第１の座面部加熱導体３９と、この座面部加熱導体３９に連結導体４０，４１を介して接続されると共に、段部１を構成する肩部７の周囲に対応配置される円弧形状の肩部加熱導体４２と、この肩部加熱導体４２と前記第２の小径軸部加熱導体３５との間に連結導体４３を介して接続されると共に、前記座面部６に半径方向に沿って対応配置される直線形状の第２の座面部加熱導体４４とから構成されている。なお、図２，図３及び図４に示すように、上述の第１及び第２のリード導体３２ａ，３３ａ間には絶縁板２０が配設されている。
【００１５】
図１における矢印は、ある瞬間に高周波誘導加熱コイル３０に流れる電流の通電方向を示しており、この際には、高周波電流が高周波電源３１からリード導体３２ａ，３２ｂ、第１の小径軸部加熱導体３４、傾斜状の第３の小径軸部加熱導体３６、連結導体３７，３８、円弧形状の第１の座面部加熱導体３９、連結導体４０，４１、肩部加熱導体４２、連結導体４３、直線形状の第２の座面部加熱導体４４、第２の小径軸部加熱導体３５、及びリード導体３３ｂ，３３ａを順次に流れ、次の瞬間にはこれとは逆の方向に高周波電流が交互に流れるようになっている。
【００１６】
また、本実施形態の高周波誘導加熱コイル３０にあっては、図２及び図３に示すように、円弧形状の第１の座面部加熱導体３９に磁性材５０が取付けられると共に、円弧形状の肩部加熱導体４２に磁性材５１が取付けられている。さらに、第１の小径軸部加熱導体３５と座面部加熱導体４４との間に形成された直角屈曲部分に磁性材５２が取付けられている。かくして、磁性材５０，５１，５２が取付けられた加熱導体部分にて高周波誘導加熱される段付き軸状部材２の段部１の加熱効率（特に、座面部６の加熱効率）が増大されるようになっている。
【００１７】
さらに、本実施形態の高周波誘導加熱コイル３０では、図２に示すように、段付き軸状部材２の座面部６に対応配置されてこの座面部６を高周波誘導加熱する第１の座面部加熱導体３９の円弧の長さ（周長）αと、段付き軸状部材２の肩部７に対応配置されてこの肩部７を高周波誘導加熱する肩部加熱導体４２の円弧の長さ（周長）βとの関係は、α≧βとなるように設定されている。なお、図２におけるθ_１及びθ_２は、第１の座面部加熱導体３９及び肩部加熱導体４２の円弧の中心角である。
【００１８】
また、第１の小径軸部加熱導体３４は第２の小径軸部加熱導体３５よりも短く設定されており、図４に具体的に示すように、第３の小径軸部加熱導体３６が、第１の小径軸部加熱導体３４の下端位置（第１の小径軸部加熱導体３４と第３の小径軸部加熱導体３６との接続部）から第２の小径軸部加熱導体３５の下端位置（第１の段部１ａに対応配置される、第２の小径軸部加熱導体３５の端部）までの垂直距離Ｙの領域において、第１の小径軸部加熱導体３４に対して傾斜された状態で配置されている。すなわち、段付き軸状部材２の小径軸部３の立ち上がり部（付け根部）に対応する柱形状の第３の小径軸部加熱導体３６が座面部６から垂直距離Ｙだけ離れた（逃げた）箇所で段付き軸状部材２の小径軸部３の周面から遠ざかる方向に屈曲されて傾斜状態で配置されており、第１の小径軸部加熱導体３４及び前記第３の小径軸部加熱導体３６の接続部と、段付き軸状部材２の第１の段部１ａに対応配置される、第２の小径軸部加熱導体３５の端部（下端部）との間の軸方向領域（軸線Ｐに沿った領域すなわち垂直領域Ｙ）において、第３の小径軸部加熱導体３６が段付き軸状部材２の小径軸部３の立ち上がり部に対して逃げた状態で配置されるようになっている。従って、第３の小径軸部加熱導体３６は、第２の小径軸部加熱導体３５に対向する片側の加熱導体部の一部分において逃げ部となされており、これにより第３の小径軸部加熱導体３６による加熱効率が相対的に低くなる（加熱が弱くなる）ように構成されている。なお、隅部５の加熱は、主に、第１の座面部加熱導体３９、及び、第２の小径軸部加熱導体３５と第２の座面部加熱導体４４との間に形成されたコイル角部の加熱導体部分によってなされるようになっている。
また、小径軸部３の立ち上がり部分における第２の小径軸部加熱導体３５と第３の小径軸部加熱導体３６との間の間隔は、第１の小径軸部加熱導体３４及び第３の小径軸部加熱導体３６の接続部における第２の小径軸部加熱導体３５と第３の小径軸部加熱導体３６との間の間隔よりも広くなるように設定されている。そして、加熱時には、第１及び第２の小径軸部加熱導体３４，３５が小径軸部の１８０°隔てた位置において小径軸部３に対して平行に配置され、かつ、第３の小径軸部加熱導体３６が小径軸部３の立ち上がり部に近づくにつれて徐々に小径軸部３から遠ざかるように配置され、これにより、第３の小径軸部加熱導体３６が小径軸部３の立ち上がり部から遠ざけられた位置に配置されるようになっている。
【００１９】
このような構成の高周波誘導加熱コイル３０を用いて段付き軸状部材２の小径軸部３及び段部１の表面を焼入処理すると、良好な焼入硬化層パターンを得ることができる。さらに具体的に述べると、図５に示す如く高周波誘導加熱コイル３０によって囲まれた領域内に段付き軸状部材２を配置してこれらの間に所定の隙間を保った状態の下で段付き軸状部材２をその軸線を中心に回転させながら高周波誘導加熱を行ない、その直後に冷却液にて加熱部分を急冷すると、小径軸部３，隅部５及び座面部６の表面に一続きの均一な焼入硬化層（すなわち、強度についての最重要部である隅部５に充分な深さを有する焼入硬化層）Ｓを形成することができる。このように一続きの均一な焼入硬化層Ｓが得られる理由を述べると、次の通りである。
【００２０】
まず、第１の座面部加熱導体３９の円弧の長さαが肩部加熱導体４２の円弧の長さβよりも長く設定されているので（α≧β）、誘導加熱され易い肩部７よりも誘導加熱されにくい座面部６への高周波誘導加熱作用が相対的に増大される。換言すれば、肩部加熱導体４２は座面部加熱導体３９よりも周長が相対的に短く設定されているので、最も誘導加熱され易い肩部７における加熱効率が相対的に低減される。
【００２１】
また、誘導加熱され易い小径軸部３の一部分すなわち小径軸部３の立ち上がり部分（付け根部分；軸立ち上がり部分）を高周波誘導加熱するための加熱導体部分には小径軸部３の立ち上がり部から離れる方向に屈曲された傾斜状の第３の小径軸部加熱導体３６が設けられているので、小径軸部３の立ち上がり部分の加熱効率が相対的に低減され、この第３の小径軸部加熱導体３６の対応範囲すなわち小径軸部３の立ち上がり部分（第３の小径軸部加熱導体３６が傾斜状でなく第１の小径軸部加熱導体３４と直線をなすように配置される場合には焼入硬化層の深さが相対的に深くなる部分）における焼入硬化層が浅くなるように作用する。
【００２２】
一方、誘導加熱されにくい座面部６及び隅部５を高周波誘導加熱するための第１及び第２の座面部加熱導体３９，４４には磁性材５０，５２が取付けられているので、座面部６及び隅部５の加熱効率が増大される。さらに、第１の座面部加熱導体３９とは反対側にある肩部加熱導体４２には磁性材５１が取付けられているので、円弧形状の第１の座面部加熱導体３９よりも加熱作用が相対的に弱い直線形状の第２の座面部加熱導体４４による座面部６の加熱作用に加えて、肩部加熱導体４２による座面部６の加熱作用が増大される。
【００２３】
その結果、これらの効果が相俟って、図６に示すように隅部５における焼入硬化層Ｓ_３の深さがより深くなり、小径軸部３，隅部５及び座面部６の一連の表面部分に形成される焼入硬化層Ｓの各部（Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３）における深さが均一化されることとなる。かくして、耐久性の最重要部である隅部５における焼入硬化層深さが相対的に増大されることとなり、これに応じて段付き軸状部材２の強度（特に、ねじり疲労強度）を上げることができる。
【００２４】
以下に、本発明の一実施形態の具体的な実施例を示す。
実施例
（１）ワーク：ＢＪアウターレース
（ａ）材質：Ｓ４８Ｃ
（ｂ）軸部寸法： φ２４ｍｍ
（ｃ）肩部寸法： φ５９ｍｍ
（２）高周波誘導加熱コイル
（ａ）座面部加熱導体の円弧の長さα ：７４ｍｍ
（ｂ）座面部加熱導体の円弧の中心角θ_１：１７０゜
（ｃ）肩部加熱導体の円弧の長さβ ：６６ｍｍ
（ｄ）肩部加熱導体の円弧の中心角θ_２：９０゜
（ｅ）第３の小径軸部加熱導体の逃げ距離Ｙ：２４ｍｍ
（３）高周波誘導加熱条件
（ａ）周波数：８ｋＨｚ
（ｂ）出力：１２０ｋＷ
（ｃ）加熱時間：６．３ｓｅｃ
（ｄ）回転数：１２０ｒｐｍ
（４）冷却条件
（ａ）冷却液：ユーコンクエンチャントＡ（８％）
（ｂ）液温：３０℃
（ｃ）流量：１５０ｌ／ｍｉｎ
（ｅ）冷却時間：１３ｓｅｃ
【００２５】
上記の加工条件により段付き軸状部材２の焼入処理を施した場合の焼入硬化層Ｓの深さは、小径軸部３（スプライン付け根部）において４．８ｍｍ、隅部５において２．４ｍｍであった。なお、従来の高周波誘導加熱コイル１０（図８参照）を用いて段付き軸状部材２の焼入処理を施した場合の焼入硬化層Ｓの深さは、小径軸部において５．７ｍｍ、隅部５において１．８ｍｍであった。従って、本発明の高周波誘導加熱コイル３０によれば、小径軸部３における焼入硬化層Ｓ_２の深さが相対的に浅くなると共に、隅部５における焼入硬化層Ｓ_３の深さが相対的に深くなるため、焼入硬化層深さの全体としてのバランスが良くなって焼入硬化層パターンの深さを均一化することができることが確認された。
【００２６】
また、座面部加熱導体３９の円弧の中心角θ_１及び肩部加熱導体４２の円弧の中心角θ_２（図２参照）を適宜に変えて焼入硬化層パターンのデータをとったところ、前記条件式α≧βを満たすことを前提として、座面部加熱導体３９の円弧の中心角θ_１については９０゜≦θ_１≦２７０゜の範囲とし、肩部加熱導体４２の円弧の中心角θ_２については４０゜≦θ_２≦１８０゜の範囲とした場合に上述の如き効果を最も顕著に得ることができることが判明した。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、第３の小径軸部加熱導体３６の屈曲方向（傾斜方向）は、段付き軸状部材２の小径軸部３の立ち上がり部から離れる方向であれば、必要に応じてどのような方向に設定しても良い。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、段付き軸状部材の小径軸部を高周波誘導加熱する小径軸部加熱導体部分に前記小径軸部の立ち上がり部から離れる方向に屈曲された傾斜状の第３の小径軸部加熱導体（すなわち、小径軸部の立ち上がり部分における第２の小径軸部加熱導体と第３の小径軸部加熱導体との間の間隔を、第１の小径軸部加熱導体及び第３の小径軸部加熱導体の接続部における第２の小径軸部加熱導体と第３の小径軸部加熱導体との間の間隔よりも広くなるように設定し、小径軸部の立ち上がり部に近づくにつれて徐々に小径軸部から遠ざかるように配置し、小径軸部の立ち上がり部から遠ざけた位置に配置するようにした第３の小径軸部加熱導体）を設けると共に、座面部加熱導体の円弧の長さ（周長）αと肩部加熱導体の円弧の長さ（周長）βとの関係をα≧βとなるように設定したものであるから、α≧βの設定により、段付き軸状部材の肩部よりも座面部への加熱が増大されると共に、傾斜状の第３の小径軸部加熱導体を設けて段付き軸状部材の小径軸部（軸立ち上がり部）に対応する小径軸部加熱導体の一部を段付き軸状部材から離すことにより、すなわち、小径軸部の立ち上がり部に対応配置される加熱導体の一部に逃げコイル部分を設けることにより、誘導加熱され易い小径軸部（すなわち、焼入硬化層の深さが相対的に深くなり易い）小径軸部の立ち上がり部分への加熱が相対的に低減されることとなる。その結果、全体の加熱バランスにおいて段付き軸状部材の座面部に加熱作用を集中させることができ、これにより隅部（座面部から熱が伝導されて加熱される部分）の焼入硬化層深さを従来の場合よりも深くすることができ、ひいては小径軸部から隅部を経て座面部に至る一連の（一続きの）焼入硬化層の深さを均一化し得て均一な焼入硬化層パターンを得ることができる。従って、耐久性についての最重要部である隅部の焼入硬化層の深さを従来よりも深くすることができるので、段付き軸状部材の強度（特に、ねじり疲労強度）を充分に確保することが可能となる。
【００２９】
また、請求項２に記載の本発明は、前記条件式α≧βを満たすことを前提として、座面部加熱導体の円弧の長さαを９０゜≦α≦２７０゜とし、肩部加熱導体の円弧の長さβを４０゜≦β≦１８０゜としたものであるから、これらの条件の下に前記長さα及びβを設定して焼入処理することにより、実用上の要求強度を充分に満足する段付き軸状部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱コイルを示す斜視図である。
【図２】図１に示す高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図３】図１に示す高周波誘導加熱コイルの正面図である。
【図４】傾斜状の第３の小径軸部加熱導体の配設部分を示す斜視図である。
【図５】図１に示す高周波誘導加熱コイルにて段付き軸状部材を焼入処理のために高周波誘導加熱する際の状態を示す断面図である。
【図６】図１に示す高周波誘導加熱コイルを用いて焼入処理した場合に段付き軸状部材の表面に形成される焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【図７】被加熱体である段付き軸状部材を示す断面図である。
【図８】従来の高周波誘導加熱コイルを示す斜視図である。
【図９】図８に示す高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図１０】図８に示す高周波誘導加熱コイルの正面図である。
【図１１】座面部の幅が広い段付き軸状部材を示す断面図である。
【図１２】図８に示す高周波誘導加熱コイルにて図１１に示す段付き軸状部材を焼入処理のために高周波誘導加熱する際の状態を示す断面図である。
【図１３】図８に示す高周波誘導加熱コイルに磁性材を取付けて焼入処理した場合に段付き軸状部材の表面に形成される焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【符号の説明】
１段部
２段付き軸状部材
３小径軸部
４大径軸部
５隅部
６座面部
７肩部
３０高周波誘導加熱コイル
３４第１の小径軸部加熱導体
３５第２の小径軸部加熱導体
３６第３の小径軸部加熱導体
３９第１の座面部加熱導体
４２肩部加熱導体
４４第２の座面部加熱導体
Ｐ段付き軸状部材の軸線
Ｓ焼入硬化層
Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３焼入硬化層
α 座面部加熱導体の円弧の長さ（周長）
β 肩部加熱導体の円弧の長さ（周長）
θ_１座面部加熱導体の円弧の中心角
θ_２肩部加熱導体の円弧の中心角

Claims

相対的に小さな直径を有する小径軸部と、相対的に大きな直径を有する大径軸部と、前記小径軸部と大径軸部との間に形成される段部とをそれぞれ備えた段付き軸状部材を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルにおいて、
（ａ）軸回転する段付き軸状部材の軸線を中心に１８０°隔てた位置で前記軸線に対して平行に配置され、かつ、前記小径軸部に対応配置される直線形状の第１及び第２の小径軸部加熱導体と、
（ｂ）前記第１の小径軸部加熱導体に接続されると共に、前記第１の小径軸部加熱導体に対して屈曲されて前記小径軸部の立ち上がり部から離れる方向に傾斜された第３の小径軸部加熱導体と、
（ｃ）前記第３の小径軸部加熱導体に接続されると共に、前記段部を構成する座面部に対応配置される円弧形状の座面部加熱導体と、
（ｄ）前記座面部加熱導体と前記第２の小径軸部加熱導体との間に接続されると共に、前記段部を構成する肩部の周囲に対応配置される円弧形状の肩部加熱導体と、
をそれぞれ設け、
前記座面部加熱導体の円弧の長さαと前記肩部加熱導体の円弧の長さβとの関係を、α≧βとなるように設定すると共に、
前記小径軸部の立ち上がり部分における前記第２の小径軸部加熱導体と前記第３の小径軸部加熱導体との間の間隔を、前記第１の小径軸部加熱導体及び前記第３の小径軸部加熱導体の接続部における前記第２の小径軸部加熱導体と前記第３の小径軸部加熱導体との間の間隔よりも広くなるように設定し、
前記第１及び第２の小径軸部加熱導体を前記小径軸部の１８０°隔てた位置において前記小径軸部に対して平行に配置し、かつ、前記第３の小径軸部加熱導体を前記小径軸部の立ち上がり部に近づくにつれて徐々に前記小径軸部から遠ざかるように配置することにより、前記第３の小径軸部加熱導体を前記小径軸部の立ち上がり部から遠ざけた位置に配置するようにしたこと、
を特徴とする高周波誘導加熱コイル。
前記条件式α≧βを満たすことを前提として、前記座面部加熱導体の円弧の中心角θ₁を９０°≦θ₁≦２７０°の範囲で設定し、前記肩部加熱導体の円弧の中心角θ₂を４０°≦θ₂≦１８０°の範囲で設定したことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱コイル。