JP4101722B2

JP4101722B2 - カムシャフトの高周波誘導加熱装置

Info

Publication number: JP4101722B2
Application number: JP2003317766A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　　寛; 秀明片沼
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: JP2005082866A

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）などに用いられるカムシャフトを焼入処理や焼戻処理などのために高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱装置に関し、さらに詳しくは、カムシャフトのカム部の外周面とカムシャフトのジャーナル部の外周面とを、１台の高周波誘導加熱コイルを用いて、前記カムシャフトをその軸線に沿って順次に移動させて、前記カムシャフト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うカムシャフトの高周波誘導加熱装置に関するものである。

図７は、内燃機関の構成部品であるカムシャフト（例えば４気筒エンジン用カムシャフト）１を示すものであって、このカムシャフト１は、同一の軸線αを有する互いに同軸状のジャーナル部２と、互いに隣り合うジャーナル部２の間の各ブロック毎に配設された複数のカム部３とをそれぞれ備えている。なお、互いに隣り合うジャーナル部２の間の各ブロックにおけるカム部３の数は、エンジンのシリンダに付随するバルブの数に対応している。また、上述のジャーナル部２は、前記軸線α（ジャーナル部２の中心軸）に直交する面上における断面形状が円形であるが（図９（ａ）参照）、カム部３の断面形状は、円形ではなく、図８（ａ）に示すように一方側に偏倚して突出するカムトップ部分３ｃを有する形状となされている。すなわち、カム部３は、一般的に、前記軸線αを中心とする半円弧状外周面を有するカムベース部分３ｂと、この半円弧形状のカムベース部分３ｂから偏倚して突出するカムトップ部分３ｃとから構成されている。

カムシャフト１のジャーナル部２及びカム部３については、通常、耐摩耗性の向上等の目的のためにそれらの外周面に焼入処理を施すようにしている。従来において、カムシャフト１のカム部を焼入する場合には、図８（ａ），（ｂ）に示すような断面円形状（円環状）の高周波誘導加熱コイル５を用い、この高周波誘導加熱コイル５の軸線βをカムシャフト１の軸線αに対してオフセットした位置（オフセット距離；Ｘ，Ｙ）に配置してカム部３の外周面３ａの各部と高周波誘導加熱コイル５の内周面５ａとの間の間隔を所要の距離に保持し、この状態の下で、高周波誘導加熱コイル５に高周波電源４から所定の高周波電流を供給して、カムシャフト１を回転させることなく静止状態のままカム部３の外周面３ａを高周波誘導加熱し、しかる後に高周波誘導加熱コイル５の内周面５ａに設けられた焼入冷却液噴射孔６から焼入冷却液を噴射することにより前記カム部３の外周面３ａに所定の焼入硬化層を形成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、カムシャフト１のカム部３とほぼ同じ幅を有するジャーナル部２を高周波誘導加熱する場合には（カム部３の幅Ｗ₁＝ジャーナル部２の幅Ｗ₂）、図９（ａ），（ｂ）に示すように、前記カム部３を高周波誘導加熱するために用いたものと同一の高周波誘導加熱コイル５を用いて高周波誘導加熱を行なうようにしている。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、ジャーナル部２の幅Ｗ₃がカム部３の幅Ｗ₁よりも広い場合には、高周波誘導加熱コイル５をカムシャフト１の軸線αに沿って平行にジャーナル部２の加熱対象領域の一端位置と他端位置との間を所要回数にわたり繰り返して移動させることにより、高周波誘導加熱を行なうようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５６７１９号公報

しかしながら、図８（ａ）に示す如く断面円形の高周波誘導加熱コイル５の軸線βをカムシャフト１の軸線αに対してオフセットした位置に配置してカム部３の外表面３ａの各部と高周波誘導加熱コイル５の内周面５ａとの間の間隔を所要の距離に保持して高周波誘導加熱を行なうためには、以下の工程（動作）が必要である。
（ア）高周波誘導加熱すべきカム部３のそれぞれについてカムトップ部分３ｃの位置を検出する工程。
（イ）オフセット方向にカムトップ部分３ｃを相合わせする工程。
（ウ）高周波誘導加熱コイル５或いはカムシャフト１をオフセットする工程。
（エ）高周波誘導加熱する工程。
（オ）オフセットを解除する工程。

従って、従来の高周波誘導加熱装置では、既述の如きオフセット動作が必要なため、高周波誘導加熱装置が高価なものとなり、さらに、工程数が多いので高周波誘導加熱に要する時間ひいては焼入・焼戻などの熱処理時間が長くなるという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置価格を廉価にすることができると共に、高周波誘導加熱時間を短縮することができるカムシャフトの高周波誘導加熱装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明では、カムシャフトのカム部の外周面と前記カムシャフトのジャーナル部の外周面とを、１台の高周波誘導加熱コイルを用いて、前記カムシャフトをその軸線に沿って順次に移動させて高周波誘導加熱を行なうカムシャフトの高周波誘導加熱装置において、
（ａ）高周波電源に接続された第１及び第２のリード部と、
（ｂ）前記第１及び第２のリード部にそれぞれ接続されると共に、互いに対称の関係をもって対向配置された直線形状の第１及び第２の加熱導体部と、
（ｃ）前記第１及び第２の加熱導体部に対してそれぞれ直角に接続されると共に、互いに平行に対向配置された直線形状の第３及び第４の加熱導体部と、
（ｄ）前記第３及び第４の加熱導体部に対して直角に接続されて前記第３及び第４の加熱導体部を互いに接続する直線形状の第５の加熱導体部と、
をそれぞれ有する直列接続構造体から成る高周波誘導加熱コイルを備え、
前記第１〜第５の加熱導体部の断面形状を矩形とし、前記カムシャフトに対向配置される前記第１〜第５の加熱導体部の内周側の導体面に対してそれぞれ直交する一対の導体面に、前記第１乃至第５の加熱導体部から成るコイル本体の外周形状に一致する外形形状を有し、かつ、中央部分に円形のカムシャフト挿通孔をそれぞれ有する一対の環状の磁性体を配置し、
前記磁性体に形成される前記円形のカムシャフト挿通孔の内径を、前記カムシャフトの軸線と前記コイル本体の軸線とを一致させた状態で前記カムシャフトを軸線に沿って移動させる際に前記カムシャフトのカム部及びジャーナル部を通過し得る大きさに設定すると共に、前記カムシャフトのカムトップ部分から前記カムシャフト挿通孔の内周面までのクリアランスを狭くして加熱効率を上げかつ別のカムトップ部分の角部への熱影響を緩和すべく、前記第１及び第２の加熱導体部と前記第５の加熱導体部との間の距離、並びに、前記第３の加熱導体部と前記第４の加熱導体部との間の距離よりも短く設定し、
高周波誘導加熱すべきカムシャフトの軸線と高周波誘導加熱コイルの軸線とを互いに一致させた状態の下で、前記カムシャフトを軸線を中心に回転させながら、前記１台の高周波誘導加熱コイルにより、前記カムシャフトの複数のカム部及び複数のジャーナル部の全箇所を順次に高周波誘導加熱するようにしている。

請求項１に記載の本発明は、第１〜第５の加熱導体部の全体形状を断面円形ではなく矩形（具体的には、正方形又は長方形）に形成した直列接続構造体から成る高周波誘導加熱コイルを備え、第１〜第５の加熱導体部の断面形状を矩形とし、カムシャフトに対向配置される第１〜第５の加熱導体部の内周側の導体面に対してそれぞれ直交する一対の導体面に、第１乃至第５の加熱導体部から成るコイル本体の外周形状に一致する外形形状を有し、かつ、中央部分に円形のカムシャフト挿通孔をそれぞれ有する一対の環状の磁性体を配置し、磁性体に形成される円形のカムシャフト挿通孔の内径を、カムシャフトの軸線とコイル本体の軸線とを一致させた状態でカムシャフトを軸線に沿って移動させる際にカムシャフトのカム部及びジャーナル部を通過し得る大きさに設定すると共に、カムシャフトのカムトップ部分からカムシャフト挿通孔の内周面までのクリアランスを狭くして加熱効率を上げかつ別のカムトップ部分の角部への熱影響を緩和すべく、第１及び第２の加熱導体部と第５の加熱導体部との間の距離、並びに、第３の加熱導体部と第４の加熱導体部との間の距離よりも短く設定し、高周波誘導加熱すべきカムシャフトの軸線と高周波誘導加熱コイルの軸線とを互いに一致させた状態の下で、カムシャフトを軸線を中心に回転させながら、１台の高周波誘導加熱コイルにより、カムシャフトの複数のカム部及び複数のジャーナル部の全箇所を順次に高周波誘導加熱するようにしたものであるから、コイル形状を断面円形から矩形に変更したことにより、カム形状やカム幅の異なる複数のカム部及びジャーナル幅の異なる複数のジャーナル部の全箇所を順次に高周波誘導加熱する場合に、カムトップ部分が過熱状態になるのを回避し得てカムトップ部分からカムベース部分まで均一に高周波誘導加熱することができ、近接するカム部及びジャーナル部への熱影響がなく、１台の高周波誘導加熱コイルにてワークの軸線と高周波誘導加熱コイルの軸線をオフセットする動作を行なうことなく１本のカムシャフトを焼入処理などのために高周波誘導加熱することができる。そのため、本発明の高周波誘導加熱装置によれば、オフセット動作に伴う機械装置や制御装置及び監視装置が不要となり、ひいては高周波焼入装置の価格を下げることが可能となり、さらに、高周波誘導加熱に要する時間を短縮することが可能となる。

また、本発明によれば、第１〜第５の加熱導体部の断面形状を矩形とし、カムシャフトに対向配置される第１〜第５の加熱導体部の内周側の導体面に対してそれぞれ直交する一対の導体面に、第１乃至第５の加熱導体部から成るコイル本体の外周形状に一致する外形形状を有し、かつ、中央部分に円形のカムシャフト挿通孔をそれぞれ有する一対の環状の磁性体を配置するようにしたものであるから、加熱対象のカム部のカムトップ部分と磁性体との間のクリアランスを狭くすることにより、カム部についての加熱効率を上げることができる。

また、本発明によれば、磁性体に形成される円形のカムシャフト挿通孔の内径を、カムシャフトの軸線とコイル本体の軸線とを一致させた状態でカムシャフトを軸線に沿って移動させる際にカムシャフトのカム部及びジャーナル部を通過し得る大きさに設定すると共に、カムシャフトのカムトップ部分からカムシャフト挿通孔の内周面までのクリアランスを狭くして加熱効率を上げかつ別のカムトップ部分の角部への熱影響を緩和すべく、第１及び第２の加熱導体部と第５の加熱導体部との間の距離、並びに、第３の加熱導体部と第４の加熱導体部との間の距離よりも短く設定するようにしたものであるから、磁性体が加熱導体よりも加熱対象のカムトップ部分に近づいた位置に配置されることとなり、加熱対象のカムトップ部分を高周波誘導加熱する際に当該カムトップ部分に近接する別のカムトップ部分の角部への熱影響を緩和することができる。

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１０と同一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。

図１は、本発明の一実施形態に係るカムシャフト高周波誘導加熱装置１０に用いられている高周波誘導加熱コイル１１を示すものである。本例の高周波誘導加熱コイル１１は、図１に示すように、全体として矩形（本例では、正方形）の直列接続構造体から成る
コイル本体（加熱導体部）１１ａを有しており、このコイル本体１１ａに高周波電源１２から高周波電流が供給されるように構成されている。

上述の高周波誘導加熱コイル１１について具体的に述べると、本コイル１１は、図１及び図２に示すように、高周波電源１２に接続された第１及び第２のリード部１３ａ，１３ｂと、これらの第１及び第２のリード部１３ａ，１３ｂにそれぞれ接続されると共に、互いに対称の関係をもって対向配置された直線形状の第１及び第２の加熱導体部１４ａ，１４ｂと、これらの第１及び第２の加熱導体部１４ａ，１４ｂに対してそれぞれ直角に接続されると共に、互いに平行に対向配置された直線形状の第３及び第４の加熱導体部１５ａ，１５ｂと、これらの第３及び第４の加熱導体部１５ａ，１５ｂに対して直角に接続されて前記第３及び第４の加熱導体部１５ａ，１５ｂを互いに接続する直線形状の第５の加熱導体部１６とをそれぞれ有する直列接続構造体として構成されている。

また、コイル本体１０ａを構成する第１〜第５の加熱導体部１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂ、１６は、図３に示すように、断面形状が矩形の導電材にてそれぞれ構成されており、カムシャフト１に対向配置される第１〜第５の加熱導体部１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂ、１６の内周側の導体面Ｈ₁に対してそれぞれ直交する一対の導体面Ｈ₂，Ｈ₃に環状の磁性体１７ａ，１７ｂが配置されている。そして、図２に示すように、これらの磁性体１７ａ，１７ｂの外周形状は既述の矩形のコイル本体１１ａの外周形状に一致するように形成され、その中央部分には円形の内周面Ｒを有するカムシャフト挿通孔１８ａ，１８ｂがそれぞれ形成されている。なお、これらの磁性体１７ａ，１７ｂのカムシャフト挿通孔１８ａ，１８ｂを円形にしたのは、カム部３のカムトップ部分３ｃから磁性体１７ａ，１７ｂのカムシャフト挿通孔１８ａ，１８ｂの内周面Ｒまでのクリアランスをできるだけ狭くして加熱効率を上げるためである。

上述の如く一対の導体面Ｈ₂，Ｈ₃上に配置される磁性体１７ａ，１７ｂのカムシャフト挿通孔１８ａ，１８ｂの円筒面Ｒの内径は、図２及び図３に示すように、互いに対向して配置された第１及び第２の加熱導体部１４ａ，１４ｂと第５の加熱導体部１６との間の距離、並びに、互いに対向して配置された第３の加熱導体部１５ａと第４の加熱導体部１５ｂとの間の距離よりも短く設定され、これに応じて磁性体１７ａ，１７ｂの内周面Ｒを加熱導体よりも加熱対象のカムトップ部分３ｃに近づけた位置に配置せしめることにより、加熱対象のカムトップ部分３ｃを高周波誘導加熱する際に当該カムトップ部分３ｃに近接する別のカムトップ部分の角部Ｍ（図３参照）への熱影響を緩和するようにしている。

次に、上述の高周波誘導加熱コイル１１を備えた高周波誘導加熱装置１０にてカムシャフト１のカム部３及びジャーナル部２を例えば焼入処理（若しくは焼戻処理）する場合の手順及びその際の作用について述べると、以下の通りである。なお、１本のカムシャフト１の焼入に当たっては、複数箇所のカム部３を１つずつ処理した後に、複数箇所のジャーナル部２を処理する。

まず、カム部３の焼入に当たっては、カム部３を高周波誘導加熱コイル１１の内側に加熱対象であるカムシャフト１を図３に示す如く貫通状態で配置して、に示すようにカムシャフト１の軸線αと高周波誘導加熱コイル１１の軸線γとを一致させた状態でカムシャフト１の両端を図外の支持機構にて支持する（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。そして、図外のコイル移動機構により高周波誘導加熱コイル１１を軸線α（γ）の方向に沿って移動させて、高周波誘導加熱コイル１１を１つのカム部３に対応する位置に対応配置する。

上述の如くセッティングを行なった後に、カムシャフト１を図外の回転駆動機構により軸線αを中心に回転駆動すると共に、カムシャフト１を軸線α方向に沿って高周波誘導加熱コイル１１に対して相対的に移動させた状態（移動加熱の場合）の下で、或いは、高周波誘導加熱コイル１１に対して移動させない状態（一発加熱の場合）の下で、カム部３の外周面３ａを所要の焼入温度に高周波誘導加熱する。しかる後に、図外の焼入冷却液噴射機構からカム部３の外周面３ａに焼入冷却液を噴射する。これにより、当該カム部３の外周面３ａに焼入硬化層が形成され、１つのカム部３の焼入処理（輪郭焼入）が完了される。なお、このような焼入処理は、他の残りの複数のカム部３に対して引き続いて１つずつ行なわれる。

このようなカム部３の焼入処理に際しての高周波誘導加熱は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような態様によって行なわれる。すなわち、図４（ａ）に示す如くカム部３のカムトップ部分３ｃの回転移動は、高周波誘導加熱コイル１１の第５の加熱導体部１６に最も近づいたときの「０°位置」から、図４（ｂ）に示す如くカム部３のカムトップ部分３ｃが高周波誘導加熱コイル１１の第５の加熱導体部１６と第４の加熱導体部１５ｂとにより構成された角部に最も近づいたときの「４５°位置」を通って、図４（ｃ）に示す如くカム部３のカムトップ部分３ｃが高周波誘導加熱コイル１１の第５の加熱導体部１６に最も近づいたときの「９０°位置」に達するように行なわれる。

この場合、図４（ａ）に示す「０°位置」においては、カムトップ部分３ｃと第５の加熱導体部１６との間のクリアランスＬ₁が狭いため、カムトップ部分３ｃが高周波誘導加熱され易い。次の時点の図４（ｂ）に示す「４５°位置」においては、カムトップ部分３ｃと第５の加熱導体部１６との間のクリアランスＭ₁が広くなるため、カムトップ部分３ｃの加熱効率が既述の「０°位置」における場合よりも低下する。次の時点の図４（ｃ）に示す「９０°位置」においては、カムトップ部分３ｃと第４の加熱導体部１５ｂとの間のクリアランスＮ₁が狭くなるため、カムトップ部分３ｃが高周波誘導加熱され易い。以上のような態様は９０°にわたる回転範囲において行なわれ、それ以後の９０°〜３６０°の回転範囲においては上述の同様な態様でカムトップ部分３ｃの高周波誘導加熱が行なわれる。なお、図４におけるＬ₂，Ｍ₂，Ｎ₂は、カムトップ３ｃとは反対側（１８０°異なる）のカムベース部分３ｂとの間の各位置でのクリアランスを示している。

従って、カムシャフト１の回転に伴い、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す態様の下での加熱状態が繰り返して行なわれ、カムトップ部分３ｃの加熱温度は、図４（ａ）の「０°位置」で上昇、図４（ｂ）の「４５°位置」で保温、図４（ｃ）の「９０°位置」で上昇となり、カムトップ部分３ｃが過熱状態になるのが防止されることとなる。

一方、この際には、カム部３のカムベース部分３ｂは、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示す「０°位置」，「４５°位置」，「９０°位置」の何れにおいても第１〜第５の加熱導体部１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６との間のクリアランスＬ₂，Ｍ₂，Ｎ₂が広いので、過熱されず、緩やかな温度上昇となる。

次に、本発明の高周波誘導加熱装置１０を用いてカムシャフト１を焼入処理する実施例を以下に示す。
実施例
（１）ワーク：６気筒エンジン用カムシャフト
（ａ）材質：ＳＫ−５
（ｂ）カム部寸法：
カムシャフトの軸線からカムトップ部分までの距離＝５３．１ｍｍ，５０．５ｍｍ
カムシャフトの軸線からカムベース部分までの距離＝４０．０ｍｍ
カム幅＝２２ｍｍ，４７ｍｍ
（ｃ）ジャーナル部寸法：直径１０４ｍｍ×長さ５４ｍｍ
（２）高周波誘導加熱条件
〈１〉燃料噴射カムを移動焼入
（ａ）周波数：１２．４kＨｚ
（ｂ）出力：１２５ｋＷ
（ｃ）加熱時間：１２ｓｅｃ
（ｄ）焼入冷却液の流量：１００Ｌ／ｍｉｎ
〈２〉吸気カム及び排気カムを一発焼入
（ａ）周波数：１２．４kＨｚ
（ｂ）出力：９８ｋＷ
（ｃ）加熱時間：６．０ｓｅｃ
（ｄ）焼入冷却液の流量：１００Ｌ／ｍｉｎ
〈３〉ジャーナル部を移動焼入
（ａ）周波数：１２．４kＨｚ
（ｂ）出力：１２３ｋＷ
（ｃ）送り速度：３ｍｍ／ｓｅｃ
（ｄ）焼入冷却液の流量：１００Ｌ／ｍｉｎ

上記加工条件により、本発明の高周波誘導加熱装置１０を使用してカム部３及びジャーナル部２を高周波誘導加熱して焼入処理したところ、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す焼入硬化層パターンＳ₁，Ｓ₂が得られた。なお、図５（ａ），（ｂ）は燃料噴射カムの焼入硬化層パターンＳ₁であり、図６（ａ），（ｂ）は吸気カム、排気カムの焼入硬化層パターンである。従って、本発明の高周波誘導加熱装置１０を用いた焼入処理によれば、燃料噴射カム，吸気カム，及び排気カムの何れについても輪郭形状（外周面に沿って切れ目なく均一に連なる形状）となり、カム部３及びジャーナル部２に形成される焼入硬化層において所定の硬度が確保されていることが確認された。

以上の如き高周波誘導加熱装置１０によれば、１つのブロックに複数個のカム部３を有すると共に、ジャーナル部２を介して複数のブロックが連結された構成を有するカムシャフト１において、カム形状（外周面形状）やカム幅の異なるカム部３と、ジャーナル幅の異なるジャーナル部２の全箇所を順次に高周波焼入する場合に、カム部３のカムトップ部分３ｃが過熱状態なることを回避し得てカムトップ部分３ｃからカムベース部分３ｂまで均一に高周波誘導加熱することが可能となり、近接するカム部３及びジャーナル部２への熱影響がなく、１台の高周波誘導加熱コイル１１によりカムシャフト１の軸線αと高周波誘導加熱コイル１１の軸線γとを互いにオフセットさせるための動作を行なうことなく、１本のカムシャフト１を焼入処理等のために高周波誘導加熱することができる。そのため、既述の高周波誘導加熱装置１０によれば、オフセット動作に伴う機械装置や制御装置及び監視装置が不要となり、ひいては高周波焼入装置の価格を下げることが可能となり、さらに、高周波誘導加熱に要する時間を短縮することが可能となる。

以上、本発明の実施例につき述べたが、本発明はこれらの実施例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、高周波誘導加熱コイル１１を１ターンとして構成したが、既述の第１及び第２のリード部１３ａ，１３ｂ及び第１〜５の加熱導体部１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６を有するものであれば、２ターン，３ターン，或いはＮターン（但し、Ｎは４以上の整数）としてもよい。また、既述の高周波誘導加熱コイル１１は、その加熱導体部に高周波誘導加熱後のカムシャフト１ヘの焼入冷却液の噴射機能を備えていないが、加熱導体部に焼入冷却液の噴射孔を備えた一体構造のもとして構成することが可能である。また、高周波誘導加熱コイル１１の第１〜第５の加熱導体部１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６の全体形状は正方形である必要はなく、場合によってはその全体形状を長方形にしてもよい。また、既述の実施形態の本装置では、前記カム部及び前記ジャーナル部の外周面の両方を高周波誘導加熱するようにしているが、前記カム部の外周面だけを高周波誘導加熱するようしても（すなわち、前記ジャーナル部の外周面については高周波誘導加熱しない場合）、何ら問題はない。

本発明の一実施形態に係るカムシャフトの高周波誘導加熱装置に用いられている高周波誘導加熱コイルの平面図である。図１の高周波誘導加熱コイル上に配置された磁性体を示す平面図である。カム部の高周波誘導加熱時における高周波誘導加熱コイルとカム部との配置関係を示す断面図であって、図２におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。カムシャフトの回転に伴うカムトップ部分とカムベース部分との相対的な位置関係を説明するための図であって、図４（ａ）はカムシャフトが「０°位置」にある状態を示す図、図４（ｂ）はカムシャフトが「４５°位置」にある状態を示す図、図４（ｃ）はカムシャフトが「９０°位置」にある状態を示す図である。本発明の高周波誘導加熱装置を用いて燃料噴射カムの焼入処理を行なった場合に得られた焼入硬化層パターンを示すものであって、図５（ａ）は燃料噴射カムのカム部の縦断面図、図５（ｂ）は燃料噴射カムのカム部の横断面図である。本発明の高周波誘導加熱装置を用いて吸気カム及び排気カムの焼入処理を行なった場合に得られた焼入硬化層パターンを示すものであって、図６（ａ）は吸気カム及び排気カムの縦断面図、図６（ｂ）は吸気カム及び排気カムの横断面図である。カムシャフトの平面図である。従来の高周波誘導加熱コイルを用いてカムシャフトのカム部を高周波誘導加熱する際の状況を説明するためのものであって、図８（ａ）はカム部を断面円形の高周波誘導加熱コイル内においてオフセットした位置に配置した状態を示す側面図、図８（ｂ）は同上の断面図である。ジャーナル部の焼入幅がカム部の焼入幅とほぼ同じ場合に、従来の高周波誘導加熱コイルを用いてカムシャフトのジャーナル部を高周波誘導加熱する際の状況を説明するためのものであって、図９（ａ）は図８（ａ）と同様の側面図、図９（ｂ）は図８（ｂ）と同様の断面図である。ジャーナル部の焼入幅がカム部の焼入幅よりも広い場合に、従来の高周波誘導加熱コイルを用いてカムシャフトのジャーナル部を高周波誘導加熱する際の状況を説明するためのものであって、図１０（ａ）〜（ｄ）はジャーナル部を高周波誘導加熱する際の高周波誘導加熱コイルの移動状況を示すための断面図である。

符号の説明

１カムシャフト
２ジャーナル部
３カム部
３ａ外周面
３ｂカムベース部分
３ｃカムトップ部分
１０高周波誘導加熱装置
１１高周波誘導加熱コイル
１２高周波電源
１３ａ第１のリード部
１３ｂ第２のリード部
１４ａ第１の加熱導体部
１４ｂ第２の加熱導体部
１５ａ第３の加熱導体部
１５ｂ第４の加熱導体部
１６第５の加熱導体部
１７ａ，１７ｂ磁性体
１８ａ，１８ｂカムシャフト挿通孔
α カムシャフトの軸線
β，γ 高周波誘導加熱コイルの軸線

Claims

カムシャフトのカム部の外周面と前記カムシャフトのジャーナル部の外周面とを、１台の高周波誘導加熱コイルを用いて、前記カムシャフトをその軸線に沿って順次に移動させて、前記カムシャフト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うカムシャフトの高周波誘導加熱装置において、
（ａ）高周波電源に接続された第１及び第２のリード部と、
（ｂ）前記第１及び第２のリード部にそれぞれ接続されると共に、互いに対称の関係をもって対向配置された直線形状の第１及び第２の加熱導体部と、
（ｃ）前記第１及び第２の加熱導体部に対してそれぞれ直角に接続されると共に、互いに平行に対向配置された直線形状の第３及び第４の加熱導体部と、
（ｄ）前記第３及び第４の加熱導体部に対して直角に接続されて前記第３及び第４の加熱導体部を互いに接続する直線形状の第５の加熱導体部と、
をそれぞれ有する直列接続構造体から成る高周波誘導加熱コイルを備え、
前記第１〜第５の加熱導体部の断面形状を矩形とし、前記カムシャフトに対向配置される前記第１〜第５の加熱導体部の内周側の導体面に対してそれぞれ直交する一対の導体面に、前記第１乃至第５の加熱導体部から成るコイル本体の外周形状に一致する外形形状を有し、かつ、中央部分に円形のカムシャフト挿通孔をそれぞれ有する一対の環状の磁性体を配置し、
前記磁性体に形成される前記円形のカムシャフト挿通孔の内径を、前記カムシャフトの軸線と前記コイル本体の軸線とを一致させた状態で前記カムシャフトを軸線に沿って移動させる際に前記カムシャフトのカム部及びジャーナル部を通過し得る大きさに設定すると共に、前記カムシャフトのカムトップ部分から前記カムシャフト挿通孔の内周面までのクリアランスを狭くして加熱効率を上げかつ別のカムトップ部分の角部への熱影響を緩和すべく、前記第１及び第２の加熱導体部と前記第５の加熱導体部との間の距離、並びに、前記第３の加熱導体部と前記第４の加熱導体部との間の距離よりも短く設定し、
高周波誘導加熱すべきカムシャフトの軸線と高周波誘導加熱コイルの軸線とを互いに一致させた状態の下で、前記カムシャフトを軸線を中心に回転させながら、前記１台の高周波誘導加熱コイルにより、前記カムシャフトの複数のカム部及び複数のジャーナル部の全箇所を順次に高周波誘導加熱するようにしたことを特徴とするカムシャフトの高周波誘導加熱装置。