JP4662275B2 - ドライブプレートの誘導加熱コイルと焼入治具及び焼入方法 - Google Patents

Description

本発明は、円形鋼板のホイール部の外周をプレスフォーミングやフローフォーミングなどによって肉厚に加工してリム部を形成させ、そのリム部外周に歯形を成形した自動車のトルクコンバータなどに使用されるドライブプレートの誘導加熱焼入用治具及び焼入方法に関するものである。

従来の自動車のトルクコンバータなどに使用されるドライブプレートは、ホイールとリングギアとを別個に製作し、リングギアの歯形を誘導加熱焼入れした後にホイールに焼ばめ、あるいは溶接により固着して一体にして製作された。出願人は、先にこのリングギアの誘導加熱焼入れにおける変形防止のための焼入用治具を開示した（特許文献１）。

近年、自動車の一層の製造コストの低減と軽量化の要請のため、前記のホイール部とリングギアを別個に作るのでなく、ホイール部とリングギアを一体に製作する方法が開発された。この方法の一つとして、ホイール部を形成する円形鋼板の外周を折り曲げて積層してリムを形成し、このリム部に切削などにより歯形を形成させる方法がある（特許文献２）。

また、前記ドライブプレートの製造方法は近年さらに改良されて、外周をプレスフォーミングやフローフォーミングなどにより肉厚に加工してリム部を形成させ、このリム部に転造などにより歯形を形成させる方法が開発された。

しかしながら、この製造方法は、外径外周をフローフォーミング加工などしてリムを形成させるので、歯形を誘導加熱焼入れする際に、加工残留応力によってもたらされるホイール部に生ずる変形により、ホイール部にいわゆる「ペコ」が生じてホイール部が波打つ現象が生ずる。そこで本発明者らは、ホイール部の変形の少ないドライブプレートの歯形の誘導加熱焼入用治具及び焼入方法を開示した（特許文献３）。
上記特許文献３の方法では、歯形部のみを焼入れするものであり、ホイール部は熱処理しないか、またはホイール部を別個に焼入れしていた。
特開平１０−０２５５１８号公報 特開平０２−１９７３４１号公報 特開平１０−１９６４６１号公報

しかしながら、ホイール部の強度を上げるために、ホイール部も熱処理することが要求されてきた。そして、コスト低減と能率向上のために、ホイール部と歯形を同時に焼入れすることが望まれるようになった。

そこで本発明は、ホイール部と歯形を同時に焼入れし、誘導加熱の熱効率が高く、かつ変形の少ないドライブプレートの誘導加熱コイルと焼入治具及び焼入方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のドライブプレートの誘導加熱コイルは、円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成されたドライブプレートの誘導加熱コイルにおいて、２個のほぼ４分の１円弧の導体を１対としてほぼ半円を形成させた扇形導体からなる第１〜第４の４種の径の異なる導体が、被加熱ドライブプレートの加熱面に平行に同心円に配列され、歯形外周面を加熱する最大径の第１の対の導体がその内周面が前記歯形円の外周面と所定の隙間をもって配設され、ホイール部平面を加熱する第２〜第４の径の各対の導体の平面が前記ホイール部平面と所定の隙間をもって配設され、最大径の第１の対の２個の４分の１円弧導体の接する側の端部にそれぞれ入力ターミナルが接続され、離れた側の端部は第２の径の４分の１円弧導体の近接する端部に接続され、第２〜第４の４分の１円弧導体の各端部は、それぞれ相隣なる径の導体の近接して対応する端部に接続され、最小径の第４の２個の４分の１円弧導体の接する側の端部が連結されて回路を形成し、歯形とホイール部を同時に加熱することを特徴とするものである。

また、本発明のドライブプレートの誘導加熱焼入治具は、円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成されたドライブプレートの誘導加熱焼入れの冷却において、歯形とホイール部が同時に焼入れ温度に誘導加熱されたドライブプレートの前記ホイール部をプレス冷却するホイール冷却手段と、前記歯形外周を冷却する歯形冷却手段とを備え、該ホイール冷却手段は、前記ホイール部の表裏両面に当てられるプレス面に中心近傍から放射方向に流水する放射状の流水路が設けられた冷却板からなり、該冷却板を前記ホイール部の表裏両面に当てて前記流水路に冷却液を流水しながらプレス冷却して歯形とホイール部を同時に冷却焼入れすることを特徴とするものである。

従来からこのような平面体についてはプレス焼入れが行われているが、従来のプレス焼入れではプレス面が平面の水冷した冷却板が使用されていた。しかし、焼入れ性の低い材料や熱容量の大きい平面の場合には、従来の冷却板では所要の急冷が困難なために平面部に焼入れむらが生ずることがあった。本発明では、流水路の冷却液が直接ホイール部を冷却するので、全面が均一に急冷され、焼入れむらを生ずることがない。

また、前記ホイール部に抜き孔が設けられたドライブプレートの誘導加熱焼入治具においては、加熱支持部材に前記抜き孔に挿入して孔縁部の過熱を防止する該抜き孔と同形状の導電材のシールド板を備えることが望ましい。
このような抜き孔が設けられたドライブプレートをそのまま誘導加熱すると、孔の周辺の温度が上がり過ぎるが、このようにして、導電材のシールド板を抜き孔に挿入して誘導加熱することにより、この過熱を防止してホイール部の均一な焼入れができる。

また本発明のドライブプレートの誘導加熱焼入方法は、円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成されたドライブプレートの歯形の誘導加熱焼入れにおいて、請求項１に記載の誘導加熱コイルを用いて歯形とホイール部を同時に加熱し、請求項２に記載の誘導加熱焼入治具により歯形とホイール部を同時に冷却して、歯形とホイール部を同時に焼入れすることを特徴とするものである。

前記ホイール部に抜き孔が設けられたドライブプレートの場合には、該抜き孔に導電材のシールド板を挿入して加熱することが、抜き孔周縁の過熱を防止してホイール部を均一焼入れするために望ましい。

本発明によれば、ドライブプレートの歯形とホイール部が同時に焼入れできるので、作業能率を向上しコスト低減できる。

以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明実施形態のドライブプレートの誘導加熱コイル及び焼入治具の保持部材の斜視図、図２（ａ）は本発明実施形態の誘導加熱コイルの平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＹ視図である。図３（ａ）は本発明実施形態の焼入治具の冷却板の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図、図４はプレス焼入れを説明する図、図５は本実施形態に使用したドライブプレートの一例の平面図である。

本実施形態に使用されたドライブプレート１は、図５に示すように円形鋼板の外周をフォーミングによってホイール部２に肉厚のリム３が形成されている。リム３の外周にはダイス加工により歯形４が成形される。平面のホイール部２は図に示すように、中心に軸孔５とその周辺円周上の取付け孔６及び軽量化のため抜き孔７が設けられている。その断面は図４のワーク１のようにリム３が皿縁状に突出している。説明の便宜上ホイール部２の平面側を表面、リム３が皿縁状に突出している側を裏面として説明する。

誘導加熱コイル１０は、図１及び２に示すように、径の異なるほぼ半円を形成する第１〜第４の４対の扇形導体１１、１２、１３、１４からなる。各導体は、ほぼ４分の１円弧の導体の２個、１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂ及び１４ａと１４ｂをそれぞれ１対としてそれぞれほぼ半円を形成している。そして、最大径の第１導体１１の対の２個の４分の１円弧導体１１ａ，１１ｂの接する側の端部１１ａ´，１１ｂ´にはそれぞれ入力ターミナル１５ａ、１５ｂが接続され、離れた側の端部１１ａ´´，１１ｂ´´は近接する第２の径の第２導体１２の４分の１円弧導体の端部１２ａ´´，１２ｂ´´に接続導体１６ａ，１６ｂを介して接続されている。その他の第２〜第４の径の第２〜第４導体のそれぞれの４分の１円弧導体の各端部は、それぞれ近接して対応する相隣なる径の導体の端部に接続されている。すなわち、第２導体の他端１２ａ´，１２ｂ´はそれぞれ第３導体の一端１３ａ´，１３ｂ´と接続導体１７ａ，１７ｂにより接続され、第３導体の他端１３ａ´´，１３ｂ´´は最小径の第４導体の他端１４ａ´´，１４ｂ´´と接続導体１８ａ，１８ｂにより接続されている。そして、最小径の第４導体１４の２個の４分の１円弧導体１４ａ，１４ｂの接する側の端部１４ａ´，１４ｂ´が直接連結されて回路を形成している。

上記第１〜第４の扇形導体は、被加熱ドライブプレート（以下ワークという）１の加熱面のホイール部に平行に同心円に配列される。図２（ｂ）に示すように、リング状の最大径の第１導体１１の厚さは、ワーク１の加熱する歯幅を覆う厚さにされ、そのリング内周面が歯形円の外周面と所定の隙間をもって歯形円外周面を加熱する位置に配設される。
第２〜第４導体は平板扇形にされ、その平面がホイール部２の平面と所定の隙間をもって該ホイール部平面を加熱するようにして配列される。これにより、歯形とホイール部を同時に加熱することができる。

誘導加熱焼入治具の冷却手段２０は、図４に示すようにホイール部２をプレス冷却するホイール冷却手段２１と、前記歯形外周を同時に冷却する歯形冷却手段２８とを備える。ホイール冷却手段２１は、前記誘導加熱コイルを用いて歯形とホイール部を同時に焼入れ温度に誘導加熱した後、ホイール部２に表裏から図４に示すように冷却板２２を当ててプレス冷却するものである。表裏の冷却板２２は同構成であるので同じ記号で説明する。
冷却板２２は図３に示すように、プレス面にワークに当たる放射状の突起部２３と放射方向に流水する流水路の溝２４が設けられた円板からなる。冷却板２２は詳細図示しないプレスの上下ラムＲ、Ｒに取り付けられる。そして、焼き入れ温度に加熱されたワーク１を冷却板２２で挟んでプレスし、注入口２５から冷却液を注入して噴出口２６より噴出し、流水路２４から外側に流してワーク１を均一に冷却する。この間、放射状の突起部２３がホイール部を押さえるので、ホイール部２が歪みがなく均一に焼き入れされる。

歯形冷却手段２８は内周面に噴射口３０が設けられた中空環状体２９からなり、歯面外周に冷却液を噴射して冷却するものである。これによりホイール部と歯形部とが同時に冷却焼き入れされる。

ホイール部に抜き孔７が設けられたドライブプレートの誘導加熱治具における支持部材３１を図１に示す。支持部材３１は、回転板３２の上にホイール部の抜き孔７の相当位置に４個の支持台３３が配設され、支持台３３の上に導電材シールド板３４が設けられる。導電材シールド板３４はＣｕなどの導電材により作られ、抜き孔７に滑入する形状寸法にされる。誘導加熱する際に、抜き孔７に導電材シールド板３４を挿入してワーク１を支持台３３に支持し、回転板３２を図示しない回転手段により回転しながら、前記誘導加熱コイル１０により加熱する。シールド板無しで誘導加熱すると、抜き孔の孔縁部が過熱されるが、シールド板を挿入することによりこの過熱が防止される。

以下、上記構成のドライブプレートの焼入の動作について説明する。まず、図１に示すようにワーク１を抜き孔７にシールド板３４が挿入されるようにして支持部材３１の上に載置する。そして、支持部材３１を上昇させてワーク１を誘導加熱コイル１０の位置に移動し、支持部材３１上のワーク１を回転しながら誘導加熱コイル１０により焼入れ温度に加熱する。これにより、ワーク１のホイール部２と歯部４とが同時に加熱される。

ワーク１が焼入れ温度に加熱されると、ワーク１を図４の焼入治具に移動し、プレス機の下部ラムＲ上の冷却板２２の上に置く。そして、ワーク１のホイール部２を上下の冷却板２２により挟んでプレス機により押さえながら、注入口２５から冷却液を注入する。冷却液は冷却板２２の流水路２４を通過して外側に噴出されホイール部が冷却される。同時に歯部冷却手段２８の噴射口３０から冷却液を噴出させて歯部を同時に冷却する。これにより、ホイール部と歯部が同時に焼入れされる。

以上述べたように、本発明の誘導加熱コイルと焼入れ治具を使用したドライブプレートの焼入れは、歯部とホイール部が同時に焼入れでき、かつホイール部が直接冷却液で冷却されながらプレス焼入れされるので、ホイール部に焼入れ歪みが生ずることがない。

以上説明したように、本発明のドライブプレートの誘導加熱コイル、治具及び焼入方法によれば、円形鋼板のホイール部の外周にリムを成形したドライブプレートの誘導加熱焼入れにおいて、ホイール部と歯形が同時に歪みなく熱効率のよい焼入れができるので、熱処理コストが低減し、量産が容易になる。

本発明実施形態のドライブプレートの誘導加熱コイル及び焼入治具の保持部材の斜視図である。 本発明実施形態の誘導加熱コイルの平面図とそのＹ視図である。 本発明実施形態の焼入治具の冷却板の平面図とそのＸ−Ｘ断面図である。 本発明実施形態のプレス焼入れを説明する図である。 本発明実施形態に使用したドライブプレートの一例の平面図である。

符号の説明

１ ドライブプレート、２ ホイール部、リム部、４ 歯形、５ 軸孔、６ 取付け孔、７ 抜き孔、１０ 誘導加熱コイル、１１ 第１導体、１２ 第２導体、１３ 第３導体、１４ 第４導体、１５ リード部、１６、１７、１８ 導体、２０ 焼入用治具、２１ ホイール冷却手段、２２冷却板、２３ 突起部、２４ 流水路、２５ 注入口、２６ 噴出口、２８ 歯部冷却手段、２９ 中空環状体、３０ 噴射口、３１ 支持部材、３２ 回転板、３３ 支持台、３４ 導電シールド板、Ｒ ラム

Claims (5)

1. 円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成されたドライブプレートの誘導加熱コイルにおいて、２個のほぼ４分の１円弧の導体を１対としてほぼ半円を形成させた扇形導体からなる第１〜第４の４種の径の異なる導体が、被加熱ドライブプレートの加熱面に平行に同心円に配列され、歯形外周面を加熱する最大径の第１の対の導体がその内周面が前記歯形円の外周面と所定の隙間をもって配設され、ホイール部平面を加熱する第２〜第４の径の各対の導体の平面が前記ホイール部平面と所定の隙間をもって配設され、最大径の第１の対の２個の４分の１円弧導体の接する側の端部にそれぞれ入力ターミナルが接続され、離れた側の端部は第２の径の４分の１円弧導体の近接する端部に接続され、第２〜第４の４分の１円弧導体の各端部は、それぞれ相隣なる径の導体の近接して対応する端部に接続され、最小径の第４の２個の４分の１円弧導体の接する側の端部が連結されて回路を形成し、歯形とホイール部を同時に加熱することを特徴とするドライブプレートの誘導加熱コイル。
2. 円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成されたドライブプレートの誘導加熱焼入れの冷却において、歯形とホイール部が同時に焼入れ温度に誘導加熱されたドライブプレートの前記ホイール部をプレス冷却するホイール冷却手段と、前記歯形外周を冷却する歯形冷却手段とを備え、該ホイール冷却手段は、前記ホイール部の表裏両面に当てられるプレス面に中心近傍から放射方向に流水する放射状の流水路が設けられた冷却板からなり、該冷却板を前記ホイール部の表裏両面に当てて前記流水路に冷却液を流水しながらプレス冷却して歯形とホイール部を同時に冷却焼入れすることを特徴とするドライブプレートの誘導加熱焼入治具。
3. 円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成され、かつ前記ホイール部に抜き孔が設けられたドライブプレートの誘導加熱において、加熱支持部材に前記抜き孔に挿入して孔縁部の過熱を防止する前記抜き孔と同形状の導電材のシールド板を備えたことを特徴とするドライブプレートの誘導加熱焼入治具。
4. 円形鋼板のホイール部の外周にリム部が成形され、該リム部に歯形が形成されたドライブプレートの歯形の誘導加熱焼入れにおいて、請求項１に記載の誘導加熱焼入用コイルを用いて歯形とホイール部を同時に加熱し、請求項２に記載の誘導加熱焼入治具により歯形とホイール部を同時に冷却して、歯形とホイール部を同時に焼入れすることを特徴とするドライブプレートの誘導加熱焼入方法。
5. 前記ホイール部に抜き孔が設けられたドライブプレートにおいて、該抜き孔に導電材のシールド板を挿入して加熱することを特徴とする請求項４に記載のドライブプレートの誘導加熱焼入方法。
   

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