JP4492292B2 - 高周波焼き入れ方法及び焼入用治具 - Google Patents
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Description
これらのリング状の鋼部材は、通常、高強度特性が要求されるので、その対策として外周面に高周波焼き入れを施す場合がある。
例えば特許文献1には、円筒形状の部材をその内周面に高周波焼き入れする際に円筒度向上を図るために用いる治具が開示されている。しかし、ここに示された治具では、外周面に高周波焼き入れする際の真円度向上を図ることはできない。
平面状の基準面を備えた基板と、該基板の中央部分において上記基準面から突出するように設けられた突出部とを有してなり、該突出部の断面形状が真円であると共にその外周に先端に近づくに従って外径が小さくなるよう傾斜したテーパ面よりなる押圧面を備えた押圧部材を用い、
上記外周リング部における少なくとも一方の軸方向端面側から、該軸方向端面と上記基準面との間に隙間を設けた状態で、上記外周リング部の内周側に上記押圧面の少なくとも一部を当接させるよう上記押圧部材を押し当て、
該押圧部材が上記鋼部材に相対的に近づく方向に付勢手段によって付勢力を付与した状態で、上記外周リング部の外周面に高周波焼き入れ処理を施し、
該高周波焼き入れ処理中においては、上記付勢力により上記押圧面から上記外周リング部に力を及ぼしつつ、誘導加熱によって上記外周リング部を加熱して該外周リング部を熱膨張させることにより、上記基準面が上記軸方向端面に当接するまで上記押圧部材を相対的に前進させ、その後、上記誘導加熱を終了させると共に上記外周リング部を急冷することにより該外周リング部を収縮させ、上記押圧部材の上記押圧面から上記外周リング部の内周側に真円度を向上させる力を付与することを特徴とする高周波焼き入れ方法にある(請求項1)。
なお、上記押圧部材における基準面としては、上記押圧面を設けた突出部の外周側全周に設けてあることが好ましいが、全周ではなく部分的に設けてあってももちろんよい。
平面状の基準面を備えた基板と、該基板の中央部分において上記基準面から突出するように設けられた突出部とを有してなり、該突出部の断面形状が真円であると共にその外周に先端に近づくに従って外径が小さくなるよう傾斜したテーパ面よりなる押圧面を備え、上記外周リング部における少なくとも一方の軸方向端面側から、該軸方向端面と上記基準面との間に隙間を設けた状態で、上記外周リング部の内周側に上記押圧面の少なくとも一部が当接可能に構成されている押圧部材と、
該押圧部材が上記鋼部材に相対的に近づく方向に付勢力を付与する付勢手段とを含み、
該押圧部材が上記鋼部材に相対的に近づく方向に付勢力を付与した状態で、上記外周リング部の外周面に高周波焼き入れ処理を施した際には、
該高周波焼き入れ処理中において、上記付勢力により上記押圧面から上記外周リング部に力を及ぼしつつ、誘導加熱によって上記外周リング部を加熱して該外周リング部を熱膨張させることにより、上記基準面が上記軸方向端面に当接するまで上記押圧部材を相対的に前進させ、その後、上記誘導加熱を終了させると共に上記外周リング部を急冷することにより該外周リング部を収縮させ、上記押圧部材の上記押圧面から上記外周リング部の内周側に真円度を向上させる力を付与することができるよう構成されていることを特徴とする焼入用治具にある(請求項7)。
また、この場合に、上記押圧部材の上記押圧面は、上記外周リング部における軸方向端面と内周面との間の頂角部分に当接させることが好ましい(請求項4)。これにより、上記テーパ面よりなる押圧面と上記外周リング部の内周側との当接状態をさらに容易に実現することができる。
なお、上記押圧面を設けた上記突出部としては、円錐台形状または円柱形状を呈するものとすることができるが、円錐台形状にすることによって上記テーパ面よりなる押圧面を設けることができる。
本発明の実施例に係る高周波焼き入れ方法および焼入用治具につき、図1〜図7を用いて説明する。
本例では、図7に示すごとく、略円筒形状の外周リング部81を有する鋼部材8における上記外周リング部81の外周面810に高周波焼き入れを行う。鋼部材8は、具体的には、自動車の自動変速機(A/T)用の部品であるデフリングギアであって、外周リング部81の外周面810に、多数の歯811を有する歯形を形成してなる。また、外周リング部81の内周側には、外周リング部81よりも軸方向寸法(厚み)が小さい内輪部83が形成されている。内輪部83は、外周リング部81の内周面816の中央部分から延設されており、その両側に内周面816が存在している。そして、外周リング部81の両方の軸方向端面801、802と内周面816との間に頂角部分821、822が存在している。なお、頂角部分821、822には、後述する図4等に示すように、面取り処理によって2つの角部が存在し、その一方が本発明における頂角部分として機能する。
先端に近づくに従って外径が小さくなるよう傾斜したテーパ面であり、これを側面に備えた円錐台状を呈している。また、第1押圧部材11には、上記突出部13を設けた面と反対側に、後述するスプリング4の配設位置等を規制するための裏側突出部19を設けてある。
そして、図2に示すごとく、外周リング部81の一方の軸方向端面801と内周面816との間の頂角部分821に、第1押圧部材10のテーパ面11を当接させる。また、外周リング部81の他方の軸方向端面802と内周面816との間の頂角部分822に、第2押圧部材2のテーパ面21を当接させる。
また、このとき、第1押圧部材10及び第2押圧部材2の基準面15、25は、いずれも外周リング部81の軸方向端面801、802と離隔した状態が維持される。
誘導加熱の実行によって外周リング部81が徐々に熱膨張するので、図4に示すごとく、第1押圧部材10のテーパ面11と頂角部分821との当接位置が、同図(a)の状態から同図(b)の状態へと変化し、基準面15が外周リング部81の軸方向端面801に当接する位置まで鋼部材8に近づくように前進する。第2押圧部材2と頂角部分822との当接状態も同様に変化する(図示略)。
その後、焼入用治具1から鋼部材8を取り出すことにより、鋼部材8に対する一連の高周波焼き入れ処理が完了する。
本例は、図8(a)〜(d)に示すごとく、高周波焼き入れ処理の前のセット段階において、第1押圧部材10の押圧面11の先端角部119と、外周リング部81の内周面816とが当接するよう構成された第1押圧部材10と、同様に構成された第2焼き入れ部材(図示略)を用いた例である。
この場合には、第1、第2押圧部材10、2の押圧面11、21と、外周リング部81の内周側の当接位置が実施例1と異なっているだけであり、実施例1と同様の作用効果が得られる。
本例は、図9(a)〜(d)に示すごとく、高周波焼き入れ処理の前のセット段階において、第1押圧部材10の押圧面11と、外周リング部81の内周面816とが面同士で当接するよう構成された第1押圧部材10と、同様に構成された第2焼き入れ部材(図示略)を用いた例である。
この場合にも、第1、第2押圧部材10、2の押圧面11、21と、外周リング部81の内周側の当接位置が実施例1と異なっているだけであり、実施例1と同様の作用効果が得られる。
本例では、実施例1による優れた効果を定量的に判断するために、他の実施例及び比較例となる試料と共に、焼き入れ処理後の楕円量を測定して真円度の評価を行った。試料として準備したものは、いずれも実施例1と同形状の鋼部材を焼き入れ処理したものである。
試料No.E1としては、実施例1により高周波焼き入れ処理したものを用いた。すなわち、第1押圧部材10及び第2押圧部材2のテーパ面11、21により表裏対象に頂角部分821、822を押圧した例である。
また、軸方向上位置と下位置の2箇所における直径の平均値を求め、それらの差(μm)をテーパ量として算出した。
これらの結果を図13に示す。同図には、楕円量の測定結果を棒グラフとして測定位置ごとに示し、その下段に楕円量の数値と評価結果を、さらにその下段にテーパ量の数値と評価結果を示した。
また、試料No.E2は、後述する試料No.C1、C2に比べて楕円量が小さく、真円度が十分に高いことが分かる。一方、テーパ量は比較的大きくなり、軸方向における径のばらつきが大きくなった。このような結果は、上記のごとく、非対称な押圧条件で処理したことによると考えられる。また、この結果から、真円度さえ良好であれば問題ない製品においては、この試料No.E2の処理条件で十分であることが分かる。
一方、試料No.C1、C2は、テーパ量は小さく軸方向の径のばらつきは少ないが、真円度低下の抑制効果は、上記試料No.E1、E2に比べて低い結果となった。
10 第1押圧部材
11 テーパ面
2 第2押圧部材
21 テーパ面
8 鋼部材
81 外周リング部
810 外周面
801、802 軸方向端面
816 内周面
821、822 頂角部分
83 内輪部
Claims (9)
- 略円筒形状の外周リング部を有する鋼部材における上記外周リング部の外周面に高周波焼き入れを行う方法であって、
平面状の基準面を備えた基板と、該基板の中央部分において上記基準面から突出するように設けられた突出部とを有してなり、該突出部の断面形状が真円であると共にその外周に先端に近づくに従って外径が小さくなるよう傾斜したテーパ面よりなる押圧面を備えた押圧部材を用い、
上記外周リング部における少なくとも一方の軸方向端面側から、該軸方向端面と上記基準面との間に隙間を設けた状態で、上記外周リング部の内周側に上記押圧面の少なくとも一部を当接させるよう上記押圧部材を押し当て、
該押圧部材が上記鋼部材に相対的に近づく方向に付勢手段によって付勢力を付与した状態で、上記外周リング部の外周面に高周波焼き入れ処理を施し、
該高周波焼き入れ処理中においては、上記付勢力により上記押圧面から上記外周リング部に力を及ぼしつつ、誘導加熱によって上記外周リング部を加熱して該外周リング部を熱膨張させることにより、上記基準面が上記軸方向端面に当接するまで上記押圧部材を相対的に前進させ、その後、上記誘導加熱を終了させると共に上記外周リング部を急冷することにより該外周リング部を収縮させ、上記押圧部材の上記押圧面から上記外周リング部の内周側に真円度を向上させる力を付与することを特徴とする高周波焼き入れ方法。 - 請求項1において、上記付勢手段はスプリングよりなることを特徴とする高周波焼き入れ方法。
- 請求項1又は2において、上記外周リング部における一方の軸方向端面側から当接させる上記押圧部材である第1押圧部材と、他方の軸方向端面側から当接させる上記押圧部材である第2押圧部材とを用い、これらにより上記鋼部材を挟みこむと共に、上記第1押圧部材の上記押圧面及び上記第2押圧部材の上記押圧面を、それぞれが対面する上記外周リング部の内周側に当接させ、上記第1押圧部材と上記第2押圧部材とに対して、両者の間隔が狭くなる方向に付勢力を与えた状態で、上記高周波焼き入れ処理を施すことを特徴とする高周波焼き入れ方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項において、上記押圧部材の上記押圧面は、上記外周リング部における軸方向端面と内周面との間の頂角部分に当接させることを特徴とする高周波焼き入れ方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項において、上記押圧部材としては、上記突出部の先端面を平面状にした円錐台形状又は円柱形状を呈したものを用い、上記押圧面における上記先端面につながる先端角部を、上記外周リング部における内周面に当接させることを特徴とする高周波焼き入れ方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項において、上記鋼部材は、上記外周リング部の外周面に歯形を形成してなるリングギアであることを特徴とする高周波焼き入れ方法。
- 略円筒形状の外周リング部を有する鋼部材における上記外周リング部の外周面に高周波焼き入れを行う際に上記鋼部材に装着する焼入用治具であって、
平面状の基準面を備えた基板と、該基板の中央部分において上記基準面から突出するように設けられた突出部とを有してなり、該突出部の断面形状が真円であると共にその外周に先端に近づくに従って外径が小さくなるよう傾斜したテーパ面よりなる押圧面を備え、上記外周リング部における少なくとも一方の軸方向端面側から、該軸方向端面と上記基準面との間に隙間を設けた状態で、上記外周リング部の内周側に上記押圧面の少なくとも一部が当接可能に構成されている押圧部材と、
該押圧部材が上記鋼部材に相対的に近づく方向に付勢力を付与する付勢手段とを含み、
該押圧部材が上記鋼部材に相対的に近づく方向に付勢力を付与した状態で、上記外周リング部の外周面に高周波焼き入れ処理を施した際には、
該高周波焼き入れ処理中において、上記付勢力により上記押圧面から上記外周リング部に力を及ぼしつつ、誘導加熱によって上記外周リング部を加熱して該外周リング部を熱膨張させることにより、上記基準面が上記軸方向端面に当接するまで上記押圧部材を相対的に前進させ、その後、上記誘導加熱を終了させると共に上記外周リング部を急冷することにより該外周リング部を収縮させ、上記押圧部材の上記押圧面から上記外周リング部の内周側に真円度を向上させる力を付与することができるよう構成されていることを特徴とする焼入用治具。 - 請求項7において、上記付勢手段はスプリングよりなることを特徴とする焼入用治具。
- 請求項7又は8において、上記焼入用治具は、上記外周リング部における一方の軸方向端面側から当接させる上記押圧部材である第1押圧部材と、他方の軸方向端面側から当接させる上記押圧部材である第2押圧部材とを有し、これらにより上記鋼部材を挟みこむと共に、上記第1押圧部材の上記押圧面及び上記第2押圧部材の上記押圧面を、それぞれが対面する上記外周リング部の内周側に当接可能に構成されていることを特徴とする焼入用治具。
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