JP4209227B2 - クランクシャフトの高周波誘導加熱方法及び装置 - Google Patents
クランクシャフトの高周波誘導加熱方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面（円筒状外周面及びその両側の湾曲状隅部を含む）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高周波誘導加熱方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、４気筒エンジン用クランクシャフト１を示すものであって、このクランクシャフト１は、中心軸Ｘ（ジャーナル部の軸線と同じ）を軸心とするジャーナル部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅと、中心軸Ｘに対して偏心した位置にあるピン部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、カウンターウエイト部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈと、フランジ部５とを鍛造加工により一体に成形して成るものである。複数気筒エンジン用クランクシャフトであればピン部３は複数設けられ、図５に示す４気筒エンジン用クランクシャフト１の場合には、４つのピン部３ａ〜３ｄが設けられる。そして、これらのピン部３ａ〜３ｄは、中心軸Ｘの軸線方向に沿って所定の間隔を隔てた箇所において、互いに隣接するカウンターウエイト部４の間にそれぞれ配置される。また、中心軸Ｘの軸線方向において互いに隣接する各ピン部３ａ〜３ｄは、エンジンの形式に応じて、中心軸Ｘの回りに所定の位相角度だけ異なる角度位置に配設される。なお、図５に示す４気筒エンジン用クランクシャフト１の場合には、左右両端側のピン部３ａ，３ｄ（中心軸Ｙ1 を有する）が互いに同じ位相角度の箇所に配設されると共に、これらのピン部３ａ，３ｄ間のピン部３ｂ，３ｃ（中心軸Ｙ2 を有する）が互いに同じ位相角度の箇所に配設され、左右両端側のピン部３ａ，３ｄと中間位置のピン部３ｂ，３ｃとが互いに１８０度の位相角度をもって配設される。
【０００３】
この種のクランクシャフト１にあっては、従来より、クランクシャフト１のジャーナル部２ａ〜２ｅ及びピン部３ａ〜３ｄの外周面にそれぞれ高周波誘導加熱による焼入を施すことにより、耐摩耗性並びに疲労強度の向上を図るようにしている。ここで、クランクシャフト１のピン部３ａ〜３ｄ（以下においては、統括的にピン部３と記載する）を高周波誘導加熱する場合を例にとって説明すると、次の通りである。
【０００４】
図６は、ピン部３の外周面Ｓを焼入処理に際して高周波誘導加熱するために従来より用いられている高周波誘導加熱装置８を示すものである。この高周波焼入装置８は、図６に明示するように、真鍮製又は樹脂製の一対の側板１０ａ，１０ｂ間に挟持状態で保持され、かつ、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対向配置される半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル（半開放鞍型コイル）１１と、この高周波誘導加熱コイル１１に高周波電流を供給する高周波電源１２と、前記一対の側板１０ａ，１０に固定された例えば３つのセラミック製又は超硬合金製のガイド部材（チップ部材）１３ａ，１３ｂ，１３ｃとを備えている。
【０００５】
上述の高周波誘導加熱コイル１１は、図６及び図７に示すように、コイル頭部を構成する左右一対の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂと、これらの一対の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂとを互いに接続する接続導体部１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、一対の接続導体部１５ａ，１５ｂにそれぞれ接続された給電リード部１６ａ，１６ｂとから成り、上述の給電リード部１６ａ，１６ｂが高周波電源１２に接続されている。なお、このような構造のコイル体としては、例えば特開２００１−１８１７３９号に開示されているものがある。ここで、高周波誘導加熱コイル１１の第１の加熱コイル部分１４ａについて詳述すると、この第１の加熱コイル部分１４ａは、図７に明示するように、互いに平行な一対の円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａと、円弧状加熱導体部１７ａの一端と円弧状加熱導体部１８ａの一端とを互いに接続する直線状加熱導体部１９ａと、円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａの他端と接続導体部１５ａ，１５ｃの一端とをそれぞれ接続する直線状加熱導体部２０ａ，２１ａとから構成され、全体として湾曲したほぼ矩形形状となされている。また、第２の加熱コイル部分１４ｂも上述の第１の加熱コイル部分１４ａと同様に構成され、一対の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが左右対称の配置関係をもって対応配置されている。なお、図７においては、第２の加熱コイル部分１４ｂの一対の円弧状加熱導体部１７ｂ，１８ｂ、直線状加熱導体部１９ｂ、接続導体部１５ａ，１５ｃ、及び給電リード部１６ｂが図示されているが、既述の直線状加熱導体部２０ａ，２１ａに相当する部分の直線状加熱導体部２０ｂ，２１ｂは、隠れた位置にあるため、図示されていない。
【０００６】
また、給電リード部１６ａ，１６ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）に接続され、このトランスには高周波電源２０から所定の高周波電流が供給されるように構成されている。
【０００７】
上述の高周波誘導加熱装置８によりクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓを焼入処理或いは焼戻処理などのために高周波誘導加熱するに際しては、図外の昇降機構により高周波誘導加熱装置８を所定の待機位置から下降移動させてガイド部材１３ｂを介してピン部３の外周面Ｓ上に載置し、ガイド部材１３ａ〜１３ｃをピン部３の外周面Ｓに当接せしめることにより高周波誘導加熱コイル１１をピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して僅かな間隔を隔てて対向配置する。この状態の下で、クランクシャフト１を図外の回転駆動機構によりクランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動する。これに伴い、ピン部３が前記中心軸Ｘを中心として公転運動する。この際、高周波誘導加熱装置８が図外の追従機構によりピン部３に追従すると共に、高周波誘導加熱コイル１１の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが左右対称位置においてピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して常に対向配置された状態を維持する。
【０００８】
このような状態の下で、高周波電源１２から図外のトランス並びに給電リード部１６ａ，１６ｂ、接続導体部１５ａ，１５ｂを順次に介して高周波誘導加熱コイル１１の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂに高周波電流を供給し、これによりピン部３の外周面Ｓを誘導加熱する。次いで、ピン部３の外周面Ｓが所要の焼入温度に誘導加熱された時点で、高周波電源１２から高周波誘導加熱コイル１１への高周波電流の供給を遮断すると共に、ピン部３の外周面Ｓに焼入冷却水噴射手段（図示せず）により焼入冷却水を噴射する。これにより、ピン部３の外周面Ｓが急速冷却されてその表面に焼入硬化層が形成される。
【０００９】
また、図８は、別の形状の半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル（半開放鞍型コイル）３０を備える従来の高周波誘導加熱装置３１を示すものである。この高周波誘導加熱装置３１は、図８に示すように、真鍮製又は樹脂製の一対の側板１０ａ，１０ｂ間に挟持状態で保持され、かつ、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるピン部３（ピン部３ａ〜３ｄ）の外周面Ｓの上半分部分に対向配置される１つの加熱コイル部分２９を有する高周波誘導加熱コイル３０を備えている。なお、その他の構成は、図６の高周波誘導加熱装置８と同様である。
【００１０】
上述の高周波誘導加熱コイル３０は、図８及び図９に示すように、コイル頭部）を構成する１つの加熱コイル部分２９と、この加熱コイル部分２９に接続された一対の給電リード部３２ａ，３２ｂとから成り、上述の給電リード部３２ａ，３２ｂが高周波電源１２に接続されている。なお、このような構造のコイル体の類似物としては、例えば特開平３−１８３７２４号に開示されているものがある。ここで、高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９の構成について詳述すると、この加熱コイル部分２９は、図９に明示するように、互いに平行な一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと、円弧状加熱導体部３３ａの一端と円弧状加熱導体部３３ｂの一端とを互いに接続する直線状加熱導体部３４と、円孤状導体部３３ａ，３３ｂの他端と給電リード部３２ａ，３２ｂの一端とをそれぞれ接続する直線状加熱導体部３５ａ，３５ｂとから構成されている。
【００１１】
そして、給電リード部３２ａ，３２ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して高周波電源１２に接続されており、この高周波電源１２から所定の高周波電流が高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９に供給されるように構成されている。
【００１２】
なお、上述の高周波誘導加熱装置３１は、特に、ピン部３或いはジャーナル部２の直径が小さい小型のクランクシャフトを高周波誘導加熱するのに有効である。その理由を述べると、次の通りである。すなわち、図６の高周波誘導加熱装置８にあっては高周波誘導加熱コイル１１の頭部が２つの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂに２分割されており、円弧状加熱導体部１７ａと１７ｂとが周方向で２つに分割されると共に円弧状加熱導体部１８ａと１８ｂとが周方向で２つに分割されているため、ピン部３ａ〜３ｄ或いはジャーナル部２ａ〜２ｅの直径が小さい場合には、円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂ及び１８ａ，１８ｂの弧長が相対的に短くなり加熱効率が悪くなるが、図８の高周波誘導加熱装置３１にあっては、高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが２つに分割されていないので、ピン部３の外周面Ｓ（又はジャーナル部２の外周面Ｈ）に対向する円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂの弧長が上記の場合よりも相対的に長くなり、これに起因して加熱効率が向上するためである。
【００１３】
図８の高周波誘導加熱装置３１により、例えばクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓを焼入処理などのために高周波誘導加熱するに際しては、図外の昇降機構により高周波誘導加熱装置３１を所定の待機位置から下降移動させてガイド部材１３ａ〜１３ｃを介してピン部３の外周面Ｓ上に載置し、ガイド部材１５ｂをピン部３の外周面Ｓに当接せしめることにより高周波誘導加熱コイル３０をピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して僅かな間隔を隔てて対向配置する。この状態の下で、クランクシャフト１を図外の回転駆動機構によりクランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動する。これに伴い、ピン部３が前記中心軸Ｘを中心として公転運動する。この際、高周波誘導加熱装置３１が図外の追従機構によりピン部３に追従すると共に、高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９がピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して常に対向配置された状態を維持する。
【００１４】
このような状態の下で、高周波電源１２から図外のトランス並びに給電リード部３２ａ，３２ｂを順次に介して高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９に高周波電流を供給し、これによりピン部３の外周面Ｓを誘導加熱する。次いで、ピン部３の外周面Ｓが所要の焼入温度に誘導加熱された時点で、高周波電源１２から高周波誘導加熱コイル３０への高周波電流の供給を遮断すると共に、ピン部３の外周面Ｓに焼入冷却水噴射手段（図示せず）により焼入冷却水を噴射する。これにより、ピン部３の外周面Ｓが急速冷却されてその表面に焼入硬化層が形成される。
【００１５】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、高周波誘導加熱コイル１１又は３０の断面形状の代表的な例、並びに、上述の如き焼入工程によりピン部３の外周面Ｓに得られる望ましい（理想的な）硬化層パターンＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 をそれぞれ示している。なお、図１０（ａ）のようにピン部３の外周面（円筒状外周面）Ｓのみに焼入硬化層パターンＰ1 を形成する焼入は平焼入と称され、図１０（ｂ）のようにピン部３の外周面Ｓからその両側のＲ部（円弧状隅部）Ｍに連なる焼入硬化層パターンＰ2 を形成する焼入はフィレットＲ焼入と称され、図１０（ｃ）のようにピン部３の外周面Ｓから片側のＲ部Ｍ及びスラスト部（平面部）Ｎに連なる焼入硬化層パターンＰ3 を形成する焼入は片フィレットＲ焼入と通常呼ばれている。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−１８１７３９号公報
【特許文献２】
特開平３−１８３７２４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高周波誘導加熱装置８（又は３１）により形成される焼入硬化層Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、図１１〜図１３に示すように焼入硬化層深さが不均一になる傾向がある。この理由を、以下に述べる。
【００１８】
まず、図１１（ａ）は、従来の高周波誘導加熱装置８の平焼入用の高周波誘導加熱コイル１１の断面（図６においてＤ−Ｄ線で破断した断面）を示す図である。図１１（ａ）に示すように、高周波誘導加熱コイル８の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂを構成する円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂのうちの円弧状加熱導体部１７ａ及び１７ｂは、クランクシャフト１の中心軸Ｘに沿う方向において互いに同位置に配置されて前記ピン部３の外周面Ｓに対向されると共に、円弧状加熱導体部１８ａ及び１８ｂは、前記中心軸Ｘに沿う方向において互いに同位置に配置されてピン部３の外周面Ｓに対向されるため、前記中心軸Ｘを中心とするピン部３の公転運動中は、円孤状加熱導体部１７ａ及び１７ｂがピン部３の外周面Ｓに対応する位置であってかつピン部３の円周方向において同一の領域α1 を通過すると共に、円弧状加熱導体部１８ａ及び１８ｂがピン部３の外周面Ｓに対応する位置であってかつピン部３の円周方向において同一の領域α2 を通過することになる。
【００１９】
従って、ピン部３の外周面Ｓは、ピン部３の円周方向においてそれぞれ同一の領域である領域α1 及びα2 が集中的に加熱される一方、嶺域α1 ，α2 間の領域βは、主に熱伝導に依って昇温されることとなる。このような不均一な加熱の結果として得られる焼入硬化層パターンＰは、図１１（ｂ）に示すように、前記加熱導体部１７ａ，１７ｂ及び１８ａ，１８ｂにそれぞれ対向する前記領域α1 及びα2 の部分における焼入硬化層深さが相対的に深く、円弧状加熱導体部１７ａと１８ａとの間、並びに、円弧状加熱導体部１７ｂと１８ｂとの間に対向する領域βの焼入硬化層深さが相対的に浅くなるような傾向が現れる。特に、焼入硬化層深さを浅くした場合や、加熱時間が短い場合には、そのような傾向が非常に顕著に現れる。
【００２０】
また、ピン部３の幅が広い場合には、第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂの直線状加熱導体部１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ａ，２１ｂ，２１ｂの長さが長くなり、加熱導体としてピン部３の外周面Ｓの中央近傍部分（幅方向中央箇所）の加熱に寄与するため、焼入硬化層深さの不均一は発生しにくい。しかし、幅狭のピン部３を加熱する場合には、前記直線状加熱導体部の長さが短くなり、一対の円弧状加熱導体部１７ａと１８ａ、１７ｂと１８ｂにより誘導加熱が行われるため、ピン部３の幅方向の中央近傍部分は誘導加熱されにくくなり、その結果、上述した短時間加熱による焼入硬化層パターンＰと同様の傾向が現れる。
【００２１】
なお、フィレットＲ焼入の場合（図１２（ａ），（ｂ）参照）、及び、片Ｒ焼入の場合（図１３（ａ），（ｂ）参照）に関しても、上記の理由により、同様の傾向が生じる。
【００２２】
さらに、高周波誘導加熱装置８の高周波誘導加熱コイル１１は、ピン部３の外周面Ｓの上側の略１／２周にのみ対向しているため、誘導加熱完了直後にピン部３の外周面Ｓのうち高周波誘導加熱コイル１１の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが対向している上面側と開放側に位置する下面側とでは、焼入硬化層深さが異なってしまうといった問題もある。なお、このような現象は、上述の如き傾向と同様に、特に短時間加熱の場合に発生し易い。
【００２３】
なお、以上のような問題は、高周波誘導加熱装置３１についても同様な理由で発生するため、その説明を省略する。
【００２４】
本発明は、このような問題を解決するべくなされたものであって、その目的は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面をその全周にわたり短時間で均一加熱することができ、従って焼入硬化層深さの不均一を解消し得て良好な（均一な）焼入硬化層パターンを得ることのでき、或いは焼入硬化層の各部における硬化層深さを任意に調整することができるクランクシャフトの高周波誘導加熱方法及び装置を提供することにある。
【００２５】
【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、複数の高周波誘導加熱コイルをクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上に設置する際に、前記ピン部又はジャーナル部の外周面に僅かな隙間を隔てて対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面の全周を取り囲むと共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置し、この状態の下で、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させると共に前記複数の高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給することにより、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしている。
また、本発明では、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上にガイド部材を介して高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させて前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するようにしたクランクシャフトの高周波加熱装置において、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いに異なる外周面上の領域にそれぞれ対向配置される加熱コイル部分を有する複数の高周波誘導加熱コイルを備え、
前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置して、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて取り囲み、この状態の下で、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしている。
また、本発明では、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を互いに同一の形状に構成すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分は、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に対して直交し、かつ、前記ピン部又はジャーナル部の幅方向の２等分箇所において前記中心軸に直交する軸線に対して回転対称の位置関係を持って配置するようにしている。
【００２６】
【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４並びに図５及び図９を参照して説明する。なお、図１〜図４において、図５〜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。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置４０を示すものであって、この高周波誘導加熱装置４０は、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４１ａ，４１ｂ間に挟持状態で保持された第１の高周波誘導加熱コイル３０ａと、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４２ａ，４２ｂ間に挟持状態で保持された第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂとを備えている。
【００２８】
高周波誘導加熱装置４０に備えられる２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂは、それぞれ、図９の高周波誘導加熱コイル３０と同様に構成されたコイル体、すなわち高周波誘導加熱コイル３０と同様に構成された加熱コイル部分２９を有するコイル体であり、互いに同一の形状に構成されている。
【００２９】
また、互いに同一の形状を有する上述の２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂは、左右位置において互いに反対向きとなされて互いに対向配置されており、一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと、直線状加熱導体部３４と、一対の直線状加熱導体部３５ａ，３５ｂとから成る第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの加熱コイル部分２９が、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの一方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの加熱コイル部分２９が、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの他方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの各々の加熱コイル部分２９の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが、ピン部３の中心軸Ｙに沿う方向において互いにオフセットした配置関係をもって互いに対向するような状態で、ピン部３の直径に対応する直径の円周上に沿って配置されるようになっている。
【００３０】
また、図１に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの給電リード部３２ａ，３２ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第１の高周波電源１２ａに接続されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの給電リード部３２ａ，３２ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第２の高周波電源１２ｂに接続されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂには、上述の第１及び第２の高周波電源１２ａ，１２ｂから図外のトランスをそれぞれ介して所定の高周波電流が供給されるように構成されている。
【００３１】
さらに、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａが取付けられている一対の側板４１ａ，４１ｂ間には、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａに対応する箇所に一対のガイド部材４３ａ，４３ｂが取付けられており、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂが取付けられている一対の側板４２ａ，４２ｂ間には、前記第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂに対応する箇所に一対のガイド部材４４ａ，４４ｂが取付けられている。かくして、前記２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂは、これらのガイド部材４３ａ，４３ｂ及び４４ａ，４４ｂを介して、加熱対象であるピン部３の中心軸Ｙを挟む左右２方向からこのピン部３の外周面Ｓに対して僅かな隙間を隔てて対向配置され、これによりピン部３の外周面Ｓのほぼ全周が第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの加熱コイル部分２９にて取り囲まれた状態となるように構成されている。
【００３２】
図２（ａ）及び（ｂ）は、上述の高周波誘導加熱装置４０の図１中のＡ−Ａ線断面の例を示すものであって、図２（ａ）は、平焼入用高周波誘導加熱装置としての高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱蓑置４０のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置としての高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０のＡ−Ａ線断面図である。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）中において、加熱対象であるピン３に対する２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの位置関係に関して共通している点は、２台の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの加熱コイル部分２９が、ピン部３の中心軸Ｙと直交しかつピン部３の幅方向を２等分する箇所（ピン部３の幅方向の２等分箇所）においてピン部３の中心軸Ｙに直交する軸線Ｚを中心とした回転対称な位置関係をもって配置され、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂとがピン部３の中心軸Ｙに沿う方向において全て異なる位置に配置されるように設定されていることである。更に詳しく述べると、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが挟む領域（一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂ間の領域）、すなわち第１の高周波誘導加熱コイル３０ａのみでは誘導加熱されにくい領域β１ には、もう一方の第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａが対向するように配置されると共に、もう一方の第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが挟む領域（一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂ間の領域）、すなわち第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの加熱コイル部分２９のみでは誘導加熱されにくい領域β２ には、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ｂが対向するように２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイルが対向配置されるように構成されている。そのため、ピン部３の外周面Ｓは、中心軸Ｙに沿う方向（ピン幅方向）のほぼ全域が第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂのそれぞれの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと対向する状態になる。なお、図２中のα１ 〜α４ は、各加熱導体部３３ａ，３３ｂによる加熱領域である）。
【００３４】
このような状態で、中心軸Ｘを中心にクランクシャフトを回転駆動させて、図外の追従機構により前記中心軸Ｘを中心として公転運動するピン部３に第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを追従させながら、これらの第２及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂに第１及び第２の高周波電源１２ａ，１２ｂからそれぞれ高周波電流を供給することにより、加熱対象であるピン部３の外周面Ｓに対して既述のような配置関係をもって配置された２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂによってピン部３の外周面Ｓで各々の誘導加熱されにくい領域β1 、β2 を互いに補完するように均一に誘導加熱することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した誘導加熱の態様は、クランクシャフト１のジャーナル部２の誘導加熱においても同様である。
【００３６】
また、図２（ｃ）は、上述の高周波誘導加熱装置４０の図１中のＡ−Ａ線断面図の他の例を示すものであり、クランクシャフト１のジャーナル部２ａの外周面Ｈ，片側のＲ部Ｍ，及びスラスト部Ｎに連続する焼入硬化層を形成させる片フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置としての高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０のＡ−Ａ線断面図であり、特に片側にカウンターウエイト部が隣接しないジャーナル部２ａ（図５参照）に高周波焼入を施行する場合において有効である。
【００３７】
ジャーナル部２ａにはその一方側（図５では右側）にカウンターウエイト部４ａが隣接しているが、このカウンターウエイト４ａ側のＲ部Ｍと外周面Ｈに連続した焼入硬化層を形成する場合には、図１に示すように２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂをジャーナル部２ａの中心軸Ｘを挟む左右２方向から対向配置した状態の下で高周波誘導加熱が行なわれる。すなわち、図２（ｃ）に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａがジャーナル部２ａの外周面Ｈに対して僅かな隙間を隔てて対向配置され、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ｂがジャーナル部２のＲ部Ｍの近傍に配置される。そして、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂは、図２（ｃ）に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａの加熱領域を挟み込むように配置され、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ｂが第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂ間の領域に対応する位置に配置される。
【００３８】
なお、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂの断面形状は、フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置を構成する高周波誘導加熱コイルと類似形状をとり、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂの断面形状は、平焼入用高周波誘導加熱装置を構成する半開放鞍型加熱コイルと類似形状である（図２（ｃ）参照）。
【００３９】
上述したように、ジャーナル部２ａの高周波誘導加熱に際しても、図２（ａ），（ｂ）に示すピン部３の高周波誘導加熱の場合と同様に、２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ及び３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂがジャーナル部２の中心軸Ｘに沿う方向において全て異なる位置に配置するようにしている。更に詳しくは、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが挟む領域、すなわち第１の高周波誘導加熱コイル３０ａのみでは誘導加熱されにくい領域γ1 ，γ2 に第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂをそれぞれ対向配置すると共に、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ、３３ｂが挟む、誘導加熱されにくい領域γ3 に第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａを対向配置するように、２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを配置するようにしている。これにより、ジャーナル部２ａの外周面Ｈは、中心軸Ｘに沿う方向においてほぼ全域が第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂのそれぞれの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂに対向配置された状態になるように構成されている。
【００４０】
従って、このような状態で、中心軸Ｘを中心として回転駆動されたクランクシャフト１の回転運動に伴って公転運動を行うピン部に高周波誘導加熱装置４０を追従させて高周波誘導加熱を行なうと、既述の如く平焼入及びフィレットＲ焼入の場合と同様に配置された２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂによってジャーナル部２ａの外周面Ｈにおいてそれぞれ誘導加熱されにくい領域γ1 ，γ2 ，及びγ3 を互いに補完するように均一に誘導加熱することが可能となる。
【００４１】
さらに、上述した片側のＲ部Ｍとスラスト部Ｎに硬化層を形成させる片フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置としての２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０によれば、これらの高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂに高周波電流を供給するに際し、同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給可能なようにしているため、ジャーナル部２ａの外周面Ｈ及びＲ部Ｍに形成される焼入硬化層深さを調整することが可能である。
【００４２】
前述したようにジャーナル部２ａには片側にカウンターウエイト部４ａがあり、もう一方の側にはカウンターウエイト部がないため、ヒートマス（熱質量）に極端な差があり、ヒートマスの大きいカウンターウエイト４ａ側のＲ部Ｍにおける焼入硬化層深さは、熱伝導により熱が奪われるため焼入硬化層深さが浅くなり易く、反対側（カウンターウエイトが無い側）はヒートマスが小さいので加熱され易く、焼入硬化層深さが深くなる傾向がみられる。
【００４３】
そこで、カウンターウエイト部４ａ側のＲ部Ｍの焼入硬化層深さを深くし、反対側の焼入硬化層深さを浅くするためには、まず、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａに第１の高周波電源１２ａより高周波電流を供給し、次いで所要時間経過後に第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂに第２の高周波電源１２ｂより高周波電流を供給することにより、Ｒ部Ｍの近傍部分が先に昇温を開始してこれに続いて外周面Ｈが昇温するため、Ｒ部Ｍには深い焼入硬化層を、そして外周面Ｈは浅い焼入硬化層をそれぞれ得ることができる。
【００４４】
また、片側のＲ部Ｍとスラスト部Ｎに硬化層を形成させる片Ｒ焼入用高周波誘導加熱装置としての２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０は、これらの高周波誘導加熱コイル３０ａ、３０ｂに供給する高周波電流の大きさは各々任意に選択調整可能であるため、ジャーナル部２ａの外周面とＲ部の硬化層深さを調整することが可能である。
【００４５】
例えば、ジャーナル部２ａのＲ部Ｍには深い焼入硬化層を形成すると共に外周面Ｈには浅い焼入硬化層を形成する場合には、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａに供給する高周波電流を、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂに供給する高周波電流の大きさによりも相対的に小さくすればよい。この場合には、Ｒ部Ｍの近傍箇所に流れる誘導電流の値は外周面Ｈに流れる誘導電流の値よりも大きくなるため、Ｒ部Ｍには外周面Ｈよりも深い焼入硬化層を形成することができる。
【００４６】
図３は本発明の別の実施形態に係る高周波誘導加熱装置５０を示すものであって、この高周波誘導加熱装置５０は、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４１ａ，４１ｂ間に挟持状態で保持された第１の高周波誘導加熱コイル１１ａと、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４２ａ，４２ｂ間に挟持状態で保持された第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂとを備えている。
【００４７】
高周波誘導加熱装置５０に備えられる２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂは、それぞれ、図７の高周波誘導加熱コイル１１と同様に構成されたコイル体、すなわち高周波誘導加熱コイル１１と同様に構成された第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂを有するコイル体であり、互いに同一の形状に構成されている。
【００４８】
また、互いに同一の形状を有する上述の２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂは、左右位置において互いに反対向きとなされて互いに対向配置されており、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの一方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの他方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂの各々の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが、ピン部３の中心軸Ｙに沿う方向において互いにオフセットした配置関係をもって互いに対向した状態で、ピン部３の直径に対応する直径の円周上に沿って配置されている。
【００４９】
また、図７に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの給電リード部１６ａ，１６ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第１の高周波電源１２ａに接続されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの給電リード部１６ａ，１６ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第２の高周波電源１２ｂに接続されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂには、上述の第１及び第２の高周波電源１２ａ，１２から図外のトランスをそれぞれ介して所定の高周波電流が供給されるように構成されている。
【００５０】
さらに、本実施形態の高周波誘導加熱装置５０にあっては、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａが取付けられる一対の側板４１ａ，４１ｂには例えば３つのセラミック製又は超硬合金製のガイド部材５１ａ，５１ｂ，５１ｃが固定されており、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂが取付けられる一対の側板４２ａ，４２ｂには第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂ間の１箇所にのみガイド部材５１ｄが固定されている。
【００５１】
図４（ａ）は、図３におけるＢ−Ｂ線断面を示すものであり、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂの一対の円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａと１７ｂ，１８ｂとがピン部３のＲ部Ｍの近傍にそれぞれ配置され、これらの円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂが同一円周上に配置されると共に円弧状加熱導体部１８ａ，１８ｂが同一円周上に配置される。
【００５２】
図４（ｂ）は、図３におけるＣ−Ｃ線断面を示すものであり、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの第１の加熱コイル部分１４ａの一対の円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａと、第２の加熱コイル部分１４ｂの一対の円弧状加熱導体部１７ｂ，１８ｂとは、ピン部３の外周面Ｓ上にそれぞれの加熱領域が重複しないように互いにオフセットされた位置に配置される。そして、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂによる加熱領域は、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂと１８ａ，１８ｂとによる加熱領域の間に位置するように配置される。
【００５３】
従って、ピン部３の外周面Ｓ及びＲ部Ｍの近傍領域の全てが前記２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂの円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに対向するため、外周面Ｓの全周面にわたって均一に誘導加熱を行うことができる。
【００５４】
また、前述した片Ｒ焼入の場合と同様に、２台の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂに高周波電流を時間差を以て供給することにより、或いはそれぞれに供給する高周波電流の大きさを各々適宜選択することにより、Ｒ部Ｍ及び外周面Ｓの昇温速度を調整することにより硬化層全体の深さを任意に調整可能である。
【００５５】
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、本発明の別の実施形態における高周波誘導加熱装置５０の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂの形状は、２台とも従来の高周波誘導加熱装置 の高周波誘導加熱コイル１１と同等の構成のものとしたが、一方を高周波誘導加熱コイル３０と同等形状のものとしても良く、さらに、既述の実施形態では両方のＲ部Ｍの近傍に配置された第１の高周波誘導加熱コイル１１ａと外周面Ｓに対向配置された第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂに供給する高周波電流の大きさを調節することにより焼入硬化層各部の深さを調整するようにしているが、この２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂに異なる周波数の高周波電流を供給することにより焼入硬化層各部の深さを調整するようにしてもよい。また、既述の実施形態では、全て、２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂ、或いは、１１ａ，１１ｂとしたが、３台以上の高周波誘導加熱コイルをピン部３或いはジャーナル部２に対応配置して高周波誘導加熱を行なうことも可能である。また、既述の実施形態では、高周波誘導加熱による高周波焼入について述べたが、高周波焼戻にも適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、複数の高周波誘導加熱コイルをクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上に設置する際に、前記ピン部又はジャーナル部の外周面に僅かな隙間を隔てて対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面の全周を取り囲むと共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置し、この状態の下で、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させると共に前記複数の高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給することにより、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしたものであるから、加熱対象であるピン部又はジャーナル部の外周面の幅方向（ピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向）において前記外周面のほぼ全域に複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を対向配置することが可能となり、ピン部或いはジャーナル部の外周面を全周面にわたり熱伝導に依存することなく均一に高周波誘導加熱することができる。従って、熱伝導のために加熱時間を延長することなく、短時間で深さのバラツキの少ない良好な焼入硬化層を形成させることが可能であり、クランクシャフトの熱処理時間を短縮し得て生産性を向上させることができる。
【００５７】
また、請求項１に記載の本発明によれば、高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給するようにしているので、各高周波誘導加熱コイルに高周波電流を供給するタイミングを変化させることにより、焼入硬化層の各部の硬化層深さを任意に調整することが可能であり、高周波誘導加熱コイルの調整、交換を伴うことなく、多種多様な焼入仕様に対応することができる。
【００５８】
また、請求項１に記載の本発明によれば、複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしているので、各高周波誘導加熱コイルヘ供給する高周波電流の大きさを変化させることにより、焼入硬化層の各部の硬化層深さを任意に調整することができるため、高周波誘導加熱コイルの調整、交換を伴うことなく、多種多様な焼入仕様に対応することができる。
【００５９】
また、請求項２に記載の本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いに異なる外周面上の領域にそれぞれ対向配置される加熱コイル部分を有する複数の高周波誘導加熱コイルを備え、複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分をクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置して、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて取り囲み、この状態の下で、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしたものであるから、クランクシャフトのピン部或いはジャーナル部の全周面にわたり熱伝導に依存することなく均一に加熱することができる。そのため、熱伝導のために加熱時間を延長することなく、短時間で深さのバラツキの少ない良好な焼入硬化層を形成させることが可能であり、クランクシャフトの熱処理時間を短縮し得て生産性を向上させることができる。
【００６０】
また、請求項３に記載の本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に対向配置される複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を互いに同一の形状に構成すると共に、複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に対して直交し、かつ、ピン部又はジャーナル部の幅方向の２等分箇所において前記中心軸に直交する軸線に対して回転対称の位置関係を持って配置するようにしたものであるから、一方の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて加熱しにくい領域を他方の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分により補完的に高周波誘導加熱することができ、均一な加熱処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクランクシャフトの高周波誘導加熱方法を実施するために用いられる高周波誘導加熱装置の側面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図、図２（ｃ）はジャーナル部を高周波誘導加熱する場合を示す図２（ａ），（ｂ）と同様の断面図である。
【図３】本発明に係るクランクシャフトの高周波誘導加熱方法を実施するための別の実施形態の高周波焼入装置の側面図である。
【図４】図４（ａ）は図３におけるＢ−Ｂ線拡大断面図、図４（ｂ）は図３におけるＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図５】４気筒エンジン用クランクシャフトの斜視図である。
【図６】従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置の側面図である。。
【図７】図６の高周波誘導加熱装置の構成要素である高周波誘導加熱コイルの概斜視図である。
【図８】従来の別のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置の側面図である。
【図９】図８の高周波誘導加熱装置の構成要素である別の高周波誘導加熱コイルの斜視図である。
【図１０】ピン部及びジャーナル部の外周面に形成される好ましい焼入硬化層を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置を用いてピン部の外周面を平焼入のために高周波誘導加熱する場合の高周波誘導加熱コイルの配置関係を示す図６におけるＤ−Ｄ線拡大断面図、図１１（ｂ）はピン部の外周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１２】図１２（ａ）は従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置を用いてピン部の外周面をフィレットＲ焼入のために高周波誘導加熱する場合の高周波誘導加熱コイルの配置関係を示す断面図、図１２（ｂ）はピン部の外周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１３】図１３（ａ）は従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置を用いてピン部の外周面を片Ｒ焼入のために高周波誘導加熱する場合の高周波誘導加熱コイルの配置関係を示す断面図、図１３（ｂ）はピン部の外周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 ４気筒エンジン用クランクシャフト
２（２ａ〜２ｅ） ジャーナル部
３（３ａ〜３ｄ） ピン部
１１ａ 第１の高周波誘導加熱コイル
１１ｂ 第２の高周波誘導加熱コイル
１２ａ 第１の高周波電源
１２ｂ 第２の高周波電源
１４ａ 第１の加熱コイル部分
１４ｂ 第２の加熱コイル部分
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ 円弧状加熱導体部
２９ 加熱コイル部分
３０ａ 第１の高周波誘導加熱コイル
３０ｂ 第２の高周波誘導加熱コイル
４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ ガイド部材
５１ａ〜５１ｄ ガイド部材
Ｈ ジャーナル部の外周面
Ｓ ピン部の外周面
Ｘ クランクシャフトの中心軸
Ｙ ピン部の中心軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面（円筒状外周面及びその両側の湾曲状隅部を含む）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高周波誘導加熱方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、４気筒エンジン用クランクシャフト１を示すものであって、このクランクシャフト１は、中心軸Ｘ（ジャーナル部の軸線と同じ）を軸心とするジャーナル部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅと、中心軸Ｘに対して偏心した位置にあるピン部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、カウンターウエイト部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈと、フランジ部５とを鍛造加工により一体に成形して成るものである。複数気筒エンジン用クランクシャフトであればピン部３は複数設けられ、図５に示す４気筒エンジン用クランクシャフト１の場合には、４つのピン部３ａ〜３ｄが設けられる。そして、これらのピン部３ａ〜３ｄは、中心軸Ｘの軸線方向に沿って所定の間隔を隔てた箇所において、互いに隣接するカウンターウエイト部４の間にそれぞれ配置される。また、中心軸Ｘの軸線方向において互いに隣接する各ピン部３ａ〜３ｄは、エンジンの形式に応じて、中心軸Ｘの回りに所定の位相角度だけ異なる角度位置に配設される。なお、図５に示す４気筒エンジン用クランクシャフト１の場合には、左右両端側のピン部３ａ，３ｄ（中心軸Ｙ1 を有する）が互いに同じ位相角度の箇所に配設されると共に、これらのピン部３ａ，３ｄ間のピン部３ｂ，３ｃ（中心軸Ｙ2 を有する）が互いに同じ位相角度の箇所に配設され、左右両端側のピン部３ａ，３ｄと中間位置のピン部３ｂ，３ｃとが互いに１８０度の位相角度をもって配設される。
【０００３】
この種のクランクシャフト１にあっては、従来より、クランクシャフト１のジャーナル部２ａ〜２ｅ及びピン部３ａ〜３ｄの外周面にそれぞれ高周波誘導加熱による焼入を施すことにより、耐摩耗性並びに疲労強度の向上を図るようにしている。ここで、クランクシャフト１のピン部３ａ〜３ｄ（以下においては、統括的にピン部３と記載する）を高周波誘導加熱する場合を例にとって説明すると、次の通りである。
【０００４】
図６は、ピン部３の外周面Ｓを焼入処理に際して高周波誘導加熱するために従来より用いられている高周波誘導加熱装置８を示すものである。この高周波焼入装置８は、図６に明示するように、真鍮製又は樹脂製の一対の側板１０ａ，１０ｂ間に挟持状態で保持され、かつ、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対向配置される半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル（半開放鞍型コイル）１１と、この高周波誘導加熱コイル１１に高周波電流を供給する高周波電源１２と、前記一対の側板１０ａ，１０に固定された例えば３つのセラミック製又は超硬合金製のガイド部材（チップ部材）１３ａ，１３ｂ，１３ｃとを備えている。
【０００５】
上述の高周波誘導加熱コイル１１は、図６及び図７に示すように、コイル頭部を構成する左右一対の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂと、これらの一対の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂとを互いに接続する接続導体部１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、一対の接続導体部１５ａ，１５ｂにそれぞれ接続された給電リード部１６ａ，１６ｂとから成り、上述の給電リード部１６ａ，１６ｂが高周波電源１２に接続されている。なお、このような構造のコイル体としては、例えば特開２００１−１８１７３９号に開示されているものがある。ここで、高周波誘導加熱コイル１１の第１の加熱コイル部分１４ａについて詳述すると、この第１の加熱コイル部分１４ａは、図７に明示するように、互いに平行な一対の円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａと、円弧状加熱導体部１７ａの一端と円弧状加熱導体部１８ａの一端とを互いに接続する直線状加熱導体部１９ａと、円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａの他端と接続導体部１５ａ，１５ｃの一端とをそれぞれ接続する直線状加熱導体部２０ａ，２１ａとから構成され、全体として湾曲したほぼ矩形形状となされている。また、第２の加熱コイル部分１４ｂも上述の第１の加熱コイル部分１４ａと同様に構成され、一対の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが左右対称の配置関係をもって対応配置されている。なお、図７においては、第２の加熱コイル部分１４ｂの一対の円弧状加熱導体部１７ｂ，１８ｂ、直線状加熱導体部１９ｂ、接続導体部１５ａ，１５ｃ、及び給電リード部１６ｂが図示されているが、既述の直線状加熱導体部２０ａ，２１ａに相当する部分の直線状加熱導体部２０ｂ，２１ｂは、隠れた位置にあるため、図示されていない。
【０００６】
また、給電リード部１６ａ，１６ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）に接続され、このトランスには高周波電源２０から所定の高周波電流が供給されるように構成されている。
【０００７】
上述の高周波誘導加熱装置８によりクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓを焼入処理或いは焼戻処理などのために高周波誘導加熱するに際しては、図外の昇降機構により高周波誘導加熱装置８を所定の待機位置から下降移動させてガイド部材１３ｂを介してピン部３の外周面Ｓ上に載置し、ガイド部材１３ａ〜１３ｃをピン部３の外周面Ｓに当接せしめることにより高周波誘導加熱コイル１１をピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して僅かな間隔を隔てて対向配置する。この状態の下で、クランクシャフト１を図外の回転駆動機構によりクランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動する。これに伴い、ピン部３が前記中心軸Ｘを中心として公転運動する。この際、高周波誘導加熱装置８が図外の追従機構によりピン部３に追従すると共に、高周波誘導加熱コイル１１の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが左右対称位置においてピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して常に対向配置された状態を維持する。
【０００８】
このような状態の下で、高周波電源１２から図外のトランス並びに給電リード部１６ａ，１６ｂ、接続導体部１５ａ，１５ｂを順次に介して高周波誘導加熱コイル１１の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂに高周波電流を供給し、これによりピン部３の外周面Ｓを誘導加熱する。次いで、ピン部３の外周面Ｓが所要の焼入温度に誘導加熱された時点で、高周波電源１２から高周波誘導加熱コイル１１への高周波電流の供給を遮断すると共に、ピン部３の外周面Ｓに焼入冷却水噴射手段（図示せず）により焼入冷却水を噴射する。これにより、ピン部３の外周面Ｓが急速冷却されてその表面に焼入硬化層が形成される。
【０００９】
また、図８は、別の形状の半開放鞍型の高周波誘導加熱コイル（半開放鞍型コイル）３０を備える従来の高周波誘導加熱装置３１を示すものである。この高周波誘導加熱装置３１は、図８に示すように、真鍮製又は樹脂製の一対の側板１０ａ，１０ｂ間に挟持状態で保持され、かつ、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるピン部３（ピン部３ａ〜３ｄ）の外周面Ｓの上半分部分に対向配置される１つの加熱コイル部分２９を有する高周波誘導加熱コイル３０を備えている。なお、その他の構成は、図６の高周波誘導加熱装置８と同様である。
【００１０】
上述の高周波誘導加熱コイル３０は、図８及び図９に示すように、コイル頭部）を構成する１つの加熱コイル部分２９と、この加熱コイル部分２９に接続された一対の給電リード部３２ａ，３２ｂとから成り、上述の給電リード部３２ａ，３２ｂが高周波電源１２に接続されている。なお、このような構造のコイル体の類似物としては、例えば特開平３−１８３７２４号に開示されているものがある。ここで、高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９の構成について詳述すると、この加熱コイル部分２９は、図９に明示するように、互いに平行な一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと、円弧状加熱導体部３３ａの一端と円弧状加熱導体部３３ｂの一端とを互いに接続する直線状加熱導体部３４と、円孤状導体部３３ａ，３３ｂの他端と給電リード部３２ａ，３２ｂの一端とをそれぞれ接続する直線状加熱導体部３５ａ，３５ｂとから構成されている。
【００１１】
そして、給電リード部３２ａ，３２ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して高周波電源１２に接続されており、この高周波電源１２から所定の高周波電流が高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９に供給されるように構成されている。
【００１２】
なお、上述の高周波誘導加熱装置３１は、特に、ピン部３或いはジャーナル部２の直径が小さい小型のクランクシャフトを高周波誘導加熱するのに有効である。その理由を述べると、次の通りである。すなわち、図６の高周波誘導加熱装置８にあっては高周波誘導加熱コイル１１の頭部が２つの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂに２分割されており、円弧状加熱導体部１７ａと１７ｂとが周方向で２つに分割されると共に円弧状加熱導体部１８ａと１８ｂとが周方向で２つに分割されているため、ピン部３ａ〜３ｄ或いはジャーナル部２ａ〜２ｅの直径が小さい場合には、円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂ及び１８ａ，１８ｂの弧長が相対的に短くなり加熱効率が悪くなるが、図８の高周波誘導加熱装置３１にあっては、高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが２つに分割されていないので、ピン部３の外周面Ｓ（又はジャーナル部２の外周面Ｈ）に対向する円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂの弧長が上記の場合よりも相対的に長くなり、これに起因して加熱効率が向上するためである。
【００１３】
図８の高周波誘導加熱装置３１により、例えばクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓを焼入処理などのために高周波誘導加熱するに際しては、図外の昇降機構により高周波誘導加熱装置３１を所定の待機位置から下降移動させてガイド部材１３ａ〜１３ｃを介してピン部３の外周面Ｓ上に載置し、ガイド部材１５ｂをピン部３の外周面Ｓに当接せしめることにより高周波誘導加熱コイル３０をピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して僅かな間隔を隔てて対向配置する。この状態の下で、クランクシャフト１を図外の回転駆動機構によりクランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動する。これに伴い、ピン部３が前記中心軸Ｘを中心として公転運動する。この際、高周波誘導加熱装置３１が図外の追従機構によりピン部３に追従すると共に、高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９がピン部３の外周面Ｓの上半分部分に対して常に対向配置された状態を維持する。
【００１４】
このような状態の下で、高周波電源１２から図外のトランス並びに給電リード部３２ａ，３２ｂを順次に介して高周波誘導加熱コイル３０の加熱コイル部分２９に高周波電流を供給し、これによりピン部３の外周面Ｓを誘導加熱する。次いで、ピン部３の外周面Ｓが所要の焼入温度に誘導加熱された時点で、高周波電源１２から高周波誘導加熱コイル３０への高周波電流の供給を遮断すると共に、ピン部３の外周面Ｓに焼入冷却水噴射手段（図示せず）により焼入冷却水を噴射する。これにより、ピン部３の外周面Ｓが急速冷却されてその表面に焼入硬化層が形成される。
【００１５】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、高周波誘導加熱コイル１１又は３０の断面形状の代表的な例、並びに、上述の如き焼入工程によりピン部３の外周面Ｓに得られる望ましい（理想的な）硬化層パターンＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 をそれぞれ示している。なお、図１０（ａ）のようにピン部３の外周面（円筒状外周面）Ｓのみに焼入硬化層パターンＰ1 を形成する焼入は平焼入と称され、図１０（ｂ）のようにピン部３の外周面Ｓからその両側のＲ部（円弧状隅部）Ｍに連なる焼入硬化層パターンＰ2 を形成する焼入はフィレットＲ焼入と称され、図１０（ｃ）のようにピン部３の外周面Ｓから片側のＲ部Ｍ及びスラスト部（平面部）Ｎに連なる焼入硬化層パターンＰ3 を形成する焼入は片フィレットＲ焼入と通常呼ばれている。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−１８１７３９号公報
【特許文献２】
特開平３−１８３７２４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高周波誘導加熱装置８（又は３１）により形成される焼入硬化層Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、図１１〜図１３に示すように焼入硬化層深さが不均一になる傾向がある。この理由を、以下に述べる。
【００１８】
まず、図１１（ａ）は、従来の高周波誘導加熱装置８の平焼入用の高周波誘導加熱コイル１１の断面（図６においてＤ−Ｄ線で破断した断面）を示す図である。図１１（ａ）に示すように、高周波誘導加熱コイル８の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂを構成する円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂのうちの円弧状加熱導体部１７ａ及び１７ｂは、クランクシャフト１の中心軸Ｘに沿う方向において互いに同位置に配置されて前記ピン部３の外周面Ｓに対向されると共に、円弧状加熱導体部１８ａ及び１８ｂは、前記中心軸Ｘに沿う方向において互いに同位置に配置されてピン部３の外周面Ｓに対向されるため、前記中心軸Ｘを中心とするピン部３の公転運動中は、円孤状加熱導体部１７ａ及び１７ｂがピン部３の外周面Ｓに対応する位置であってかつピン部３の円周方向において同一の領域α1 を通過すると共に、円弧状加熱導体部１８ａ及び１８ｂがピン部３の外周面Ｓに対応する位置であってかつピン部３の円周方向において同一の領域α2 を通過することになる。
【００１９】
従って、ピン部３の外周面Ｓは、ピン部３の円周方向においてそれぞれ同一の領域である領域α1 及びα2 が集中的に加熱される一方、嶺域α1 ，α2 間の領域βは、主に熱伝導に依って昇温されることとなる。このような不均一な加熱の結果として得られる焼入硬化層パターンＰは、図１１（ｂ）に示すように、前記加熱導体部１７ａ，１７ｂ及び１８ａ，１８ｂにそれぞれ対向する前記領域α1 及びα2 の部分における焼入硬化層深さが相対的に深く、円弧状加熱導体部１７ａと１８ａとの間、並びに、円弧状加熱導体部１７ｂと１８ｂとの間に対向する領域βの焼入硬化層深さが相対的に浅くなるような傾向が現れる。特に、焼入硬化層深さを浅くした場合や、加熱時間が短い場合には、そのような傾向が非常に顕著に現れる。
【００２０】
また、ピン部３の幅が広い場合には、第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂの直線状加熱導体部１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ａ，２１ｂ，２１ｂの長さが長くなり、加熱導体としてピン部３の外周面Ｓの中央近傍部分（幅方向中央箇所）の加熱に寄与するため、焼入硬化層深さの不均一は発生しにくい。しかし、幅狭のピン部３を加熱する場合には、前記直線状加熱導体部の長さが短くなり、一対の円弧状加熱導体部１７ａと１８ａ、１７ｂと１８ｂにより誘導加熱が行われるため、ピン部３の幅方向の中央近傍部分は誘導加熱されにくくなり、その結果、上述した短時間加熱による焼入硬化層パターンＰと同様の傾向が現れる。
【００２１】
なお、フィレットＲ焼入の場合（図１２（ａ），（ｂ）参照）、及び、片Ｒ焼入の場合（図１３（ａ），（ｂ）参照）に関しても、上記の理由により、同様の傾向が生じる。
【００２２】
さらに、高周波誘導加熱装置８の高周波誘導加熱コイル１１は、ピン部３の外周面Ｓの上側の略１／２周にのみ対向しているため、誘導加熱完了直後にピン部３の外周面Ｓのうち高周波誘導加熱コイル１１の第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが対向している上面側と開放側に位置する下面側とでは、焼入硬化層深さが異なってしまうといった問題もある。なお、このような現象は、上述の如き傾向と同様に、特に短時間加熱の場合に発生し易い。
【００２３】
なお、以上のような問題は、高周波誘導加熱装置３１についても同様な理由で発生するため、その説明を省略する。
【００２４】
本発明は、このような問題を解決するべくなされたものであって、その目的は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面をその全周にわたり短時間で均一加熱することができ、従って焼入硬化層深さの不均一を解消し得て良好な（均一な）焼入硬化層パターンを得ることのでき、或いは焼入硬化層の各部における硬化層深さを任意に調整することができるクランクシャフトの高周波誘導加熱方法及び装置を提供することにある。
【００２５】
【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、複数の高周波誘導加熱コイルをクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上に設置する際に、前記ピン部又はジャーナル部の外周面に僅かな隙間を隔てて対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面の全周を取り囲むと共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置し、この状態の下で、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させると共に前記複数の高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給することにより、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしている。
また、本発明では、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上にガイド部材を介して高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させて前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するようにしたクランクシャフトの高周波加熱装置において、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いに異なる外周面上の領域にそれぞれ対向配置される加熱コイル部分を有する複数の高周波誘導加熱コイルを備え、
前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置して、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて取り囲み、この状態の下で、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしている。
また、本発明では、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を互いに同一の形状に構成すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分は、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に対して直交し、かつ、前記ピン部又はジャーナル部の幅方向の２等分箇所において前記中心軸に直交する軸線に対して回転対称の位置関係を持って配置するようにしている。
【００２６】
【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４並びに図５及び図９を参照して説明する。なお、図１〜図４において、図５〜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。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱装置４０を示すものであって、この高周波誘導加熱装置４０は、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４１ａ，４１ｂ間に挟持状態で保持された第１の高周波誘導加熱コイル３０ａと、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４２ａ，４２ｂ間に挟持状態で保持された第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂとを備えている。
【００２８】
高周波誘導加熱装置４０に備えられる２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂは、それぞれ、図９の高周波誘導加熱コイル３０と同様に構成されたコイル体、すなわち高周波誘導加熱コイル３０と同様に構成された加熱コイル部分２９を有するコイル体であり、互いに同一の形状に構成されている。
【００２９】
また、互いに同一の形状を有する上述の２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂは、左右位置において互いに反対向きとなされて互いに対向配置されており、一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと、直線状加熱導体部３４と、一対の直線状加熱導体部３５ａ，３５ｂとから成る第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの加熱コイル部分２９が、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの一方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの加熱コイル部分２９が、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの他方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの各々の加熱コイル部分２９の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが、ピン部３の中心軸Ｙに沿う方向において互いにオフセットした配置関係をもって互いに対向するような状態で、ピン部３の直径に対応する直径の円周上に沿って配置されるようになっている。
【００３０】
また、図１に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの給電リード部３２ａ，３２ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第１の高周波電源１２ａに接続されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの給電リード部３２ａ，３２ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第２の高周波電源１２ｂに接続されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂには、上述の第１及び第２の高周波電源１２ａ，１２ｂから図外のトランスをそれぞれ介して所定の高周波電流が供給されるように構成されている。
【００３１】
さらに、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａが取付けられている一対の側板４１ａ，４１ｂ間には、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａに対応する箇所に一対のガイド部材４３ａ，４３ｂが取付けられており、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂが取付けられている一対の側板４２ａ，４２ｂ間には、前記第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂに対応する箇所に一対のガイド部材４４ａ，４４ｂが取付けられている。かくして、前記２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂは、これらのガイド部材４３ａ，４３ｂ及び４４ａ，４４ｂを介して、加熱対象であるピン部３の中心軸Ｙを挟む左右２方向からこのピン部３の外周面Ｓに対して僅かな隙間を隔てて対向配置され、これによりピン部３の外周面Ｓのほぼ全周が第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの加熱コイル部分２９にて取り囲まれた状態となるように構成されている。
【００３２】
図２（ａ）及び（ｂ）は、上述の高周波誘導加熱装置４０の図１中のＡ−Ａ線断面の例を示すものであって、図２（ａ）は、平焼入用高周波誘導加熱装置としての高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱蓑置４０のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ｂ）は、フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置としての高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０のＡ−Ａ線断面図である。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）中において、加熱対象であるピン３に対する２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの位置関係に関して共通している点は、２台の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂの加熱コイル部分２９が、ピン部３の中心軸Ｙと直交しかつピン部３の幅方向を２等分する箇所（ピン部３の幅方向の２等分箇所）においてピン部３の中心軸Ｙに直交する軸線Ｚを中心とした回転対称な位置関係をもって配置され、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂとがピン部３の中心軸Ｙに沿う方向において全て異なる位置に配置されるように設定されていることである。更に詳しく述べると、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが挟む領域（一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂ間の領域）、すなわち第１の高周波誘導加熱コイル３０ａのみでは誘導加熱されにくい領域β１ には、もう一方の第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａが対向するように配置されると共に、もう一方の第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが挟む領域（一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂ間の領域）、すなわち第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの加熱コイル部分２９のみでは誘導加熱されにくい領域β２ には、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ｂが対向するように２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイルが対向配置されるように構成されている。そのため、ピン部３の外周面Ｓは、中心軸Ｙに沿う方向（ピン幅方向）のほぼ全域が第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂのそれぞれの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂと対向する状態になる。なお、図２中のα１ 〜α４ は、各加熱導体部３３ａ，３３ｂによる加熱領域である）。
【００３４】
このような状態で、中心軸Ｘを中心にクランクシャフトを回転駆動させて、図外の追従機構により前記中心軸Ｘを中心として公転運動するピン部３に第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを追従させながら、これらの第２及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂに第１及び第２の高周波電源１２ａ，１２ｂからそれぞれ高周波電流を供給することにより、加熱対象であるピン部３の外周面Ｓに対して既述のような配置関係をもって配置された２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂによってピン部３の外周面Ｓで各々の誘導加熱されにくい領域β1 、β2 を互いに補完するように均一に誘導加熱することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した誘導加熱の態様は、クランクシャフト１のジャーナル部２の誘導加熱においても同様である。
【００３６】
また、図２（ｃ）は、上述の高周波誘導加熱装置４０の図１中のＡ−Ａ線断面図の他の例を示すものであり、クランクシャフト１のジャーナル部２ａの外周面Ｈ，片側のＲ部Ｍ，及びスラスト部Ｎに連続する焼入硬化層を形成させる片フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置としての高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０のＡ−Ａ線断面図であり、特に片側にカウンターウエイト部が隣接しないジャーナル部２ａ（図５参照）に高周波焼入を施行する場合において有効である。
【００３７】
ジャーナル部２ａにはその一方側（図５では右側）にカウンターウエイト部４ａが隣接しているが、このカウンターウエイト４ａ側のＲ部Ｍと外周面Ｈに連続した焼入硬化層を形成する場合には、図１に示すように２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂをジャーナル部２ａの中心軸Ｘを挟む左右２方向から対向配置した状態の下で高周波誘導加熱が行なわれる。すなわち、図２（ｃ）に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａがジャーナル部２ａの外周面Ｈに対して僅かな隙間を隔てて対向配置され、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ｂがジャーナル部２のＲ部Ｍの近傍に配置される。そして、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂは、図２（ｃ）に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａの加熱領域を挟み込むように配置され、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ｂが第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂ間の領域に対応する位置に配置される。
【００３８】
なお、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂの断面形状は、フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置を構成する高周波誘導加熱コイルと類似形状をとり、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂの断面形状は、平焼入用高周波誘導加熱装置を構成する半開放鞍型加熱コイルと類似形状である（図２（ｃ）参照）。
【００３９】
上述したように、ジャーナル部２ａの高周波誘導加熱に際しても、図２（ａ），（ｂ）に示すピン部３の高周波誘導加熱の場合と同様に、２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ及び３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂがジャーナル部２の中心軸Ｘに沿う方向において全て異なる位置に配置するようにしている。更に詳しくは、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂが挟む領域、すなわち第１の高周波誘導加熱コイル３０ａのみでは誘導加熱されにくい領域γ1 ，γ2 に第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂをそれぞれ対向配置すると共に、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂの構成要素である一対の円弧状加熱導体部３３ａ、３３ｂが挟む、誘導加熱されにくい領域γ3 に第１の高周波誘導加熱コイル３０ａの円弧状加熱導体部３３ａを対向配置するように、２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを配置するようにしている。これにより、ジャーナル部２ａの外周面Ｈは、中心軸Ｘに沿う方向においてほぼ全域が第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂのそれぞれの円弧状加熱導体部３３ａ，３３ｂに対向配置された状態になるように構成されている。
【００４０】
従って、このような状態で、中心軸Ｘを中心として回転駆動されたクランクシャフト１の回転運動に伴って公転運動を行うピン部に高周波誘導加熱装置４０を追従させて高周波誘導加熱を行なうと、既述の如く平焼入及びフィレットＲ焼入の場合と同様に配置された２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂによってジャーナル部２ａの外周面Ｈにおいてそれぞれ誘導加熱されにくい領域γ1 ，γ2 ，及びγ3 を互いに補完するように均一に誘導加熱することが可能となる。
【００４１】
さらに、上述した片側のＲ部Ｍとスラスト部Ｎに硬化層を形成させる片フィレットＲ焼入用高周波誘導加熱装置としての２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０によれば、これらの高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂに高周波電流を供給するに際し、同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給可能なようにしているため、ジャーナル部２ａの外周面Ｈ及びＲ部Ｍに形成される焼入硬化層深さを調整することが可能である。
【００４２】
前述したようにジャーナル部２ａには片側にカウンターウエイト部４ａがあり、もう一方の側にはカウンターウエイト部がないため、ヒートマス（熱質量）に極端な差があり、ヒートマスの大きいカウンターウエイト４ａ側のＲ部Ｍにおける焼入硬化層深さは、熱伝導により熱が奪われるため焼入硬化層深さが浅くなり易く、反対側（カウンターウエイトが無い側）はヒートマスが小さいので加熱され易く、焼入硬化層深さが深くなる傾向がみられる。
【００４３】
そこで、カウンターウエイト部４ａ側のＲ部Ｍの焼入硬化層深さを深くし、反対側の焼入硬化層深さを浅くするためには、まず、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａに第１の高周波電源１２ａより高周波電流を供給し、次いで所要時間経過後に第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂに第２の高周波電源１２ｂより高周波電流を供給することにより、Ｒ部Ｍの近傍部分が先に昇温を開始してこれに続いて外周面Ｈが昇温するため、Ｒ部Ｍには深い焼入硬化層を、そして外周面Ｈは浅い焼入硬化層をそれぞれ得ることができる。
【００４４】
また、片側のＲ部Ｍとスラスト部Ｎに硬化層を形成させる片Ｒ焼入用高周波誘導加熱装置としての２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂを備えた高周波誘導加熱装置４０は、これらの高周波誘導加熱コイル３０ａ、３０ｂに供給する高周波電流の大きさは各々任意に選択調整可能であるため、ジャーナル部２ａの外周面とＲ部の硬化層深さを調整することが可能である。
【００４５】
例えば、ジャーナル部２ａのＲ部Ｍには深い焼入硬化層を形成すると共に外周面Ｈには浅い焼入硬化層を形成する場合には、第１の高周波誘導加熱コイル３０ａに供給する高周波電流を、第２の高周波誘導加熱コイル３０ｂに供給する高周波電流の大きさによりも相対的に小さくすればよい。この場合には、Ｒ部Ｍの近傍箇所に流れる誘導電流の値は外周面Ｈに流れる誘導電流の値よりも大きくなるため、Ｒ部Ｍには外周面Ｈよりも深い焼入硬化層を形成することができる。
【００４６】
図３は本発明の別の実施形態に係る高周波誘導加熱装置５０を示すものであって、この高周波誘導加熱装置５０は、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４１ａ，４１ｂ間に挟持状態で保持された第１の高周波誘導加熱コイル１１ａと、真鍮製又は樹脂製の一対の側板４２ａ，４２ｂ間に挟持状態で保持された第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂとを備えている。
【００４７】
高周波誘導加熱装置５０に備えられる２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂは、それぞれ、図７の高周波誘導加熱コイル１１と同様に構成されたコイル体、すなわち高周波誘導加熱コイル１１と同様に構成された第１及び第２の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂを有するコイル体であり、互いに同一の形状に構成されている。
【００４８】
また、互いに同一の形状を有する上述の２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂは、左右位置において互いに反対向きとなされて互いに対向配置されており、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの一方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが、クランクシャフト１の中心軸Ｘを中心に回転駆動されるクランクシャフト１のピン部３の外周面Ｓの他方側の側面半分部分に対向配置されるように構成されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂの各々の加熱コイル部分１４ａ，１４ｂが、ピン部３の中心軸Ｙに沿う方向において互いにオフセットした配置関係をもって互いに対向した状態で、ピン部３の直径に対応する直径の円周上に沿って配置されている。
【００４９】
また、図７に示すように、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの給電リード部１６ａ，１６ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第１の高周波電源１２ａに接続されると共に、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの給電リード部１６ａ，１６ｂは、高周波電流供給用のトランス（図示せず）を介して第２の高周波電源１２ｂに接続されている。かくして、第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂには、上述の第１及び第２の高周波電源１２ａ，１２から図外のトランスをそれぞれ介して所定の高周波電流が供給されるように構成されている。
【００５０】
さらに、本実施形態の高周波誘導加熱装置５０にあっては、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａが取付けられる一対の側板４１ａ，４１ｂには例えば３つのセラミック製又は超硬合金製のガイド部材５１ａ，５１ｂ，５１ｃが固定されており、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂが取付けられる一対の側板４２ａ，４２ｂには第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂ間の１箇所にのみガイド部材５１ｄが固定されている。
【００５１】
図４（ａ）は、図３におけるＢ−Ｂ線断面を示すものであり、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの加熱コイル部分１４ａ，１４ｂの一対の円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａと１７ｂ，１８ｂとがピン部３のＲ部Ｍの近傍にそれぞれ配置され、これらの円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂが同一円周上に配置されると共に円弧状加熱導体部１８ａ，１８ｂが同一円周上に配置される。
【００５２】
図４（ｂ）は、図３におけるＣ−Ｃ線断面を示すものであり、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂの第１の加熱コイル部分１４ａの一対の円弧状加熱導体部１７ａ，１８ａと、第２の加熱コイル部分１４ｂの一対の円弧状加熱導体部１７ｂ，１８ｂとは、ピン部３の外周面Ｓ上にそれぞれの加熱領域が重複しないように互いにオフセットされた位置に配置される。そして、第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂによる加熱領域は、第１の高周波誘導加熱コイル１１ａの円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂと１８ａ，１８ｂとによる加熱領域の間に位置するように配置される。
【００５３】
従って、ピン部３の外周面Ｓ及びＲ部Ｍの近傍領域の全てが前記２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂの円弧状加熱導体部１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに対向するため、外周面Ｓの全周面にわたって均一に誘導加熱を行うことができる。
【００５４】
また、前述した片Ｒ焼入の場合と同様に、２台の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂに高周波電流を時間差を以て供給することにより、或いはそれぞれに供給する高周波電流の大きさを各々適宜選択することにより、Ｒ部Ｍ及び外周面Ｓの昇温速度を調整することにより硬化層全体の深さを任意に調整可能である。
【００５５】
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、本発明の別の実施形態における高周波誘導加熱装置５０の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂの形状は、２台とも従来の高周波誘導加熱装置 の高周波誘導加熱コイル１１と同等の構成のものとしたが、一方を高周波誘導加熱コイル３０と同等形状のものとしても良く、さらに、既述の実施形態では両方のＲ部Ｍの近傍に配置された第１の高周波誘導加熱コイル１１ａと外周面Ｓに対向配置された第２の高周波誘導加熱コイル１１ｂに供給する高周波電流の大きさを調節することにより焼入硬化層各部の深さを調整するようにしているが、この２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル１１ａ，１１ｂに異なる周波数の高周波電流を供給することにより焼入硬化層各部の深さを調整するようにしてもよい。また、既述の実施形態では、全て、２台の第１及び第２の高周波誘導加熱コイル３０ａ，３０ｂ、或いは、１１ａ，１１ｂとしたが、３台以上の高周波誘導加熱コイルをピン部３或いはジャーナル部２に対応配置して高周波誘導加熱を行なうことも可能である。また、既述の実施形態では、高周波誘導加熱による高周波焼入について述べたが、高周波焼戻にも適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、複数の高周波誘導加熱コイルをクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上に設置する際に、前記ピン部又はジャーナル部の外周面に僅かな隙間を隔てて対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面の全周を取り囲むと共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置し、この状態の下で、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させると共に前記複数の高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給することにより、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしたものであるから、加熱対象であるピン部又はジャーナル部の外周面の幅方向（ピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向）において前記外周面のほぼ全域に複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を対向配置することが可能となり、ピン部或いはジャーナル部の外周面を全周面にわたり熱伝導に依存することなく均一に高周波誘導加熱することができる。従って、熱伝導のために加熱時間を延長することなく、短時間で深さのバラツキの少ない良好な焼入硬化層を形成させることが可能であり、クランクシャフトの熱処理時間を短縮し得て生産性を向上させることができる。
【００５７】
また、請求項１に記載の本発明によれば、高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給するようにしているので、各高周波誘導加熱コイルに高周波電流を供給するタイミングを変化させることにより、焼入硬化層の各部の硬化層深さを任意に調整することが可能であり、高周波誘導加熱コイルの調整、交換を伴うことなく、多種多様な焼入仕様に対応することができる。
【００５８】
また、請求項１に記載の本発明によれば、複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしているので、各高周波誘導加熱コイルヘ供給する高周波電流の大きさを変化させることにより、焼入硬化層の各部の硬化層深さを任意に調整することができるため、高周波誘導加熱コイルの調整、交換を伴うことなく、多種多様な焼入仕様に対応することができる。
【００５９】
また、請求項２に記載の本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いに異なる外周面上の領域にそれぞれ対向配置される加熱コイル部分を有する複数の高周波誘導加熱コイルを備え、複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分をクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置して、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて取り囲み、この状態の下で、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしたものであるから、クランクシャフトのピン部或いはジャーナル部の全周面にわたり熱伝導に依存することなく均一に加熱することができる。そのため、熱伝導のために加熱時間を延長することなく、短時間で深さのバラツキの少ない良好な焼入硬化層を形成させることが可能であり、クランクシャフトの熱処理時間を短縮し得て生産性を向上させることができる。
【００６０】
また、請求項３に記載の本発明は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に対向配置される複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を互いに同一の形状に構成すると共に、複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分は、クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に対して直交し、かつ、ピン部又はジャーナル部の幅方向の２等分箇所において前記中心軸に直交する軸線に対して回転対称の位置関係を持って配置するようにしたものであるから、一方の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて加熱しにくい領域を他方の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分により補完的に高周波誘導加熱することができ、均一な加熱処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクランクシャフトの高周波誘導加熱方法を実施するために用いられる高周波誘導加熱装置の側面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図、図２（ｃ）はジャーナル部を高周波誘導加熱する場合を示す図２（ａ），（ｂ）と同様の断面図である。
【図３】本発明に係るクランクシャフトの高周波誘導加熱方法を実施するための別の実施形態の高周波焼入装置の側面図である。
【図４】図４（ａ）は図３におけるＢ−Ｂ線拡大断面図、図４（ｂ）は図３におけるＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【図５】４気筒エンジン用クランクシャフトの斜視図である。
【図６】従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置の側面図である。。
【図７】図６の高周波誘導加熱装置の構成要素である高周波誘導加熱コイルの概斜視図である。
【図８】従来の別のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置の側面図である。
【図９】図８の高周波誘導加熱装置の構成要素である別の高周波誘導加熱コイルの斜視図である。
【図１０】ピン部及びジャーナル部の外周面に形成される好ましい焼入硬化層を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置を用いてピン部の外周面を平焼入のために高周波誘導加熱する場合の高周波誘導加熱コイルの配置関係を示す図６におけるＤ−Ｄ線拡大断面図、図１１（ｂ）はピン部の外周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１２】図１２（ａ）は従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置を用いてピン部の外周面をフィレットＲ焼入のために高周波誘導加熱する場合の高周波誘導加熱コイルの配置関係を示す断面図、図１２（ｂ）はピン部の外周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１３】図１３（ａ）は従来のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置を用いてピン部の外周面を片Ｒ焼入のために高周波誘導加熱する場合の高周波誘導加熱コイルの配置関係を示す断面図、図１３（ｂ）はピン部の外周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 ４気筒エンジン用クランクシャフト
２（２ａ〜２ｅ） ジャーナル部
３（３ａ〜３ｄ） ピン部
１１ａ 第１の高周波誘導加熱コイル
１１ｂ 第２の高周波誘導加熱コイル
１２ａ 第１の高周波電源
１２ｂ 第２の高周波電源
１４ａ 第１の加熱コイル部分
１４ｂ 第２の加熱コイル部分
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ 円弧状加熱導体部
２９ 加熱コイル部分
３０ａ 第１の高周波誘導加熱コイル
３０ｂ 第２の高周波誘導加熱コイル
４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ ガイド部材
５１ａ〜５１ｄ ガイド部材
Ｈ ジャーナル部の外周面
Ｓ ピン部の外周面
Ｘ クランクシャフトの中心軸
Ｙ ピン部の中心軸
Claims (3)
- 複数の高周波誘導加熱コイルをクランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上に設置する際に、前記ピン部又はジャーナル部の外周面に僅かな隙間を隔てて対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面の全周を取り囲むと共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置し、
この状態の下で、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させると共に前記複数の高周波誘導加熱コイルを前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ高周波電流を供給することにより、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしたこと、
を特徴とするクランクシャフトの高周波誘導加熱方法。 - クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面上にガイド部材を介して高周波誘導加熱コイルを載置し、前記クランクシャフトを前記クランクシャフトの中心軸を中心に回転させて前記高周波誘導加熱コイルを前記ピン部又はジャーナル部の外周面に追従させながら前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するようにしたクランクシャフトの高周波加熱装置において、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いに異なる外周面上の領域にそれぞれ対向配置される加熱コイル部分を有する複数の高周波誘導加熱コイルを備え、
前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に沿う方向において互いにオフセットした位置に配置して、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分にて取り囲み、この状態の下で、前記ピン部又はジャーナル部の外周面を高周波誘導加熱するに際し、
前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の幅方向の各部において均一な焼入硬化層、或いは、必要に応じて各部において深さが異なる焼入硬化層を得ることが可能なように、前記複数の高周波誘導加熱コイルにそれぞれ同時に或いは時間差をもって高周波電流を供給すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルに供給する高周波電流の大きさをそれぞれ任意に調整可能にしたこと、
を特徴とするクランクシャフトの高周波誘導加熱装置。 - 前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の外周面に対向配置される前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分を互いに同一の形状に構成すると共に、前記複数の高周波誘導加熱コイルの加熱コイル部分は、前記クランクシャフトのピン部又はジャーナル部の中心軸に対して直交し、かつ、前記ピン部又はジャーナル部の幅方向の２等分箇所において前記中心軸に直交する軸線に対して回転対称の位置関係を持って配置するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のクランクシャフトの高周波誘導加熱装置。
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