JP5101774B2 - 構成部品の壁の少なくとも１つの面を硬化させる方法とそれを実施する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、構成部品の壁の少なくとも１つの面を硬化させる方法と、この方法を実施するのに特に適した装置に関する。
【０００２】
構成部品の壁の面を硬化させる場合に、一方では硬化の必要とされる品質を達成しなければならず、しかし他方では該当する壁が構成部品のそれぞれの使用目的のために必要な粘靱性を失うことを阻止しなければならない、という問題がある。従って硬化させるべき面の加熱の間、壁が過剰に熱せられることを防止することが必要である。
【０００３】
これは、硬化させるべき面を電磁場の誘導により加熱する、誘導子を使用する場合に、誘導子により発生される磁場の進入深さが、硬化させるべき面の領域内の硬化の必要な深さに応じて調節されることにより、行うことができる。しかしこの処置は、硬化させるべき面の領域内に十分な壁厚が存在することを、前提としている。そうでない場合には、壁が過剰に熱せられることと、それに伴って生じる、熱移動に基づく硬化し過ぎが阻止されない。
【０００４】
従って比較的薄い壁の構成部品を硬化させる場合には、実際には、壁の、硬化させるべき面の配置されている壁側とは反対の側を液体で冷却するようになってきている。冷却液流を適切に設定することによって、材薄の構成部品の場合でも誘導子により壁内に発生される熱の進入深さと、それに伴って硬化すべき面の領域における硬化の深さを、調節することができる。
【０００５】
構成部品の壁の面の硬化に対する特別な要請は、前輪駆動される自動車の領域で生じ、その領域においては駆動トルクは、いわゆる「トリポードジョイント」内に摺動可能に取り付けられたスライド部材を介して伝達される。この種のトリポードジョイントは、ボウル形状に形成されており、かつ互いに対して角度をもって整合された、トリポードジョイントの長手軸に対して軸平行に長手方向に延びる多数の支持面（Stuetzflaechen）および走行面(Laufenflaechen)を有している。この支持面および走行面に接して、スライド部材が案内されている。同時に支持面は、スライド部材から伝達されたトルクを吸収する。この負荷に耐えることができるようにするために、支持面および走行面に硬化を施さなければならない。同時に面の硬化にもかかわらず壁材料の粘靱性を維持し、それによってトリポードジョイントが走行駆動の間の変化するトルク負荷に耐えることができるようにしなければならない。
【０００６】
本発明の課題は、わずかな壁厚を有する複雑に成形された構成部品の壁においても少なくとも１つの面の、それぞれの要請に応じた硬化を可能にする、上述した種類の方法を提供することである。さらに、この方法を実施するのに適した装置を提供しようとしている。
【０００７】
この課題は、構成部品の壁の少なくとも１つの面を硬化させる方法に関して、硬化させるべき面が少なくとも１つの誘導子によって誘導的に加熱され、硬化させるべき面の加熱の間、硬化させるべき面と誘導子との間に存在する間隙内へ液体が充填されており、壁の、硬化させるべき面を有する側と対向する側に、硬化させるべき面の加熱の間、液体が供給されており、かつ少なくとも１つの液体ビームが、壁の、硬化させるべき面に隣接する、誘導子による加熱から除外されるべきゾーンへ向けられていることによって、解決される。
【０００８】
本発明によれば、壁の、硬化させるべき面を有する壁側と対向する側が濡らされるだけでなく、さらに液体が、壁側の、硬化させるべき面に隣接しかつ硬化に捕捉されるべきではないゾーンへ向けられる。付加的な液体ビームは、加熱から除外すべきゾーン内に、誘導された電磁場の作用によって発生する熱を、運び去る。このようにして硬化させるべき面の領域内で、硬化ゾーンの進入深さだけでなく、その面積的な広がりも所望に前もって定めることができる。
【０００９】
従って本発明に基づく処置方法は、正確に輪郭を描かれた硬化ゾーンを形成することを可能にし、その硬化ゾーンの延びと深さは、それぞれの構造的な要請および硬化された面を有する構成部品の負荷に適合されている。すなわち、たとえば液体ビームがそれぞれ部分的にのみ、あるいは所定の延びで、硬化すべき面を有する壁へ向けられ、そこに発生する熱が運び去られることによって、液体ビームの方位と延びに従って正確に形成された、硬化させるべき面の端縁の延びを形成することができる。このようにして、たとえば正確に、構造的または取り付け技術的理由から壁の硬化後に変形を実施すべき個所に、十分に柔らかい壁材料が提供される。
【００１０】
同時に、誘導子と硬化させるべき面との間に存在する間隙が液体で満たされていることによって、誘導子によって発生された電磁場が加熱すべき壁へ均一に進入することが、保証される。このようにして、そうでない場合には加熱の均一性を損なう恐れのある、面の加熱の間常に供給される液体流にもかかわらず、均質な処理結果を保証することができる。
【００１１】
本発明に基づく方法は、壁が内部空間を包囲しており、硬化させるべき面が壁の、内部空間に対応づけられた側に配置されている構成部品の壁の面を硬化させるのに、特に適している。この種の構成部品においては、誘導子と硬化させるべき面との間の間隙の均一な充填を、特に簡単な方法で保証することができる。さらに、特にこのように形成された構成部材においては、簡単な方法で複数の面を同時に硬化させることができる。これは特に、たとえば冒頭で説明したトリポードジョイントがそうであるように、互いに対して角度をもって配置された、それぞれ少なくとも２つの互いに隣接する面が同時に硬化される場合でも、当てはまる。
【００１２】
特に強力かつ短期間で、所定の狭く輪郭を定められた面と深さに制限された、硬化すべき面の誘導性加熱を、電磁場が高い周波数で発生されることによって、達成することができる。すなわち、硬化させるべき面の誘導的な加熱は、８０ｋＨｚまでの周波数において行うことができる。
【００１３】
本発明に基づく方法を実施するのに特に適した装置は、硬化させるべき面を加熱するための誘導子と、液体供給部材であって、それを介して液体が誘導子と硬化させるべき面との間の間隙へ流入する、前記液体供給部材と、少なくとも１つの液体ビームを壁の、硬化させるべき面を有する側と対向する側へ向ける第１のシャワーヘッドと、液体ビームを壁の、硬化から除外すべきゾーンへ向ける、少なくとも１つの他のシャワーヘッドとを有している。
【００１４】
その場合に、硬化から除外すべきゾーンへ向けられたビームを有するシャワーヘッドが、誘導子によって支持されていると、特に効果的である。本発明に基づく装置のこの種の形態は、わずかな技術的費用で実現され、本発明に基づく構成部材のコンパクトな形状をもたらす。後者は、装置の内部に誘導子とシャワーヘッドのためのわずかなスペースしか提供されない場合に、常に重要である。
【００１５】
本発明に基づく方法とそれを実施するのに適した装置の他の好ましい形態は、従属請求項に記載されており、以下で図面を用いて実施例との関連において、詳細に説明する。
【００１６】
トリポードジョイントＴの支持面Ｓと走行面Ｌを硬化させる装置１は、誘導子２、外側シャワーヘッド３、端面シャワーヘッド４および工作物ホルダ５を有している。
トリポードジョイントＴは、ボウル状に形成され、かつ内部空間Ｉを包囲する壁Ｗを有しており、その壁は底Ｂ上に直立している。内部空間Ｉから始って壁Ｗ内へ、それぞれ１２０°づつ断面において星状に互いに変位する溝状の、図示されていないスライド部材のためのガイドトラックＦが形成されており、それらガイドトラックはトリポードジョイントＴの長手軸Ｘに対して軸方向に延びている。これらガイドトラックＦの角部領域Ｅ１、Ｅ２には、それぞれ走行面Ｌと支持面Ｓが断面において互いに対して直角に形成されており、その場合に支持面Ｓは図示されていないスライド部材の形状に応じて湾曲されている。
【００１７】
長手方向に上昇および下降可能な誘導子２の外側の形状は、その誘導子２のそれぞれ半径方向に突出する部分がトリポードジョイントＴのガイドトラックＦへ嵌入するように、トリポードジョイントＴの内部空間Ｉの形状に適合されている。その場合に誘導子２の寸法は、誘導子２がトリポードジョイントＴ内へ導入された場合にその誘導子の外側の境界７とトリポードジョイントＴの壁Ｗの内側ＩＳとの間に一周する間隙Ｐが存在するように、設計されている。
【００１８】
誘導子２の突出する部分の、ガイドトラックＦの角部領域Ｅ１、Ｅ２に対応づけられた角部領域は、それぞれ必要なシート材（Beblechung）１１を有する発熱導体１０によって形成されている。誘導子２の長手軸Ｙに対して同軸に、さらに、冷却液のための供給導管１２が配置されている。供給導管１２は、図示されていない液体供給源と接続されており、かつ誘導子２の端面側１３上に開口している。供給導管１２から半径方向へ延びる通路１４を介してさらに液体が、発熱導体１０ないしはシート材１１の間に残る自由空間１５へ流出する。
【００１９】
誘導子２の上方部分において、誘導子２の半径方向に突出する各部分に通路１６が形成されており、その通路は供給導管１２と同様に、図示されていない液体供給源と接続されている。その場合に通路１６は、それぞれトリポードジョイントＴのガイドトラックＦの支持面Ｓに対応づけられている。通路１６の外壁１７に、半径方向外側を向いた流出開口部１９が形成されており、その流出開口部は誘導子２がトリポードジョイントＴ内へ導入された場合に、それぞれ壁Ｗの上方の端縁Ｒと硬化すべき面Ｓとの間に配置された、トリポードジョイントＴの壁Ｗの内側ＩＳの端縁ゾーンＲＺへ向けられている。このようにして誘導子２にシャワーヘッド２０が形成されて、そのシャワーヘッドは液体ビームＫＩを、トリポードジョイントＴの、硬化すべき面に直接隣接する、硬化から除外すべきゾーンＺＲへ向ける。
【００２０】
外側シャワーヘッド３は、リング状に形成されており、かつその、規則的に配置された流出開口部３１を有する内壁３２が、工作物ホルダ５上にあるトリポードジョイントＴを包囲する。外側シャワーヘッド３の外壁３３と内壁３２との間には通路３４が形成されており、その通路も同様に図示されていない液体供給源と接続されている。
【００２１】
端面シャワーヘッド４は、誘導子２によって支持されるので、端面シャワーヘッドは誘導子によってトリポードジョイントＴの方向へ下降され、あるいはそのトリポードジョイントから持ち上げられる。端面シャワーヘッド４の形状は、その下方の端面４１がそれぞれトリポードジョイントＴの上方の端縁Ｒの端面に隣接して延びるように、端面シャワーヘッド４の、トリポードジョイントＴの上方の端縁Ｒの推移に適合されている。端面シャワーヘッド４の、支持面５、ガイドトラックＦ間の壁部分ＷａおよびガイドトラックＦと走行路Ｌとの間の硬化されない壁部分Ｆａに対応づけられた部分において、端面４１にはそれぞれ流出孔４２が形成されており、その流出孔はトリポードジョイントＴの端縁Ｒへ向けられている。（図３においては、わかりやすくするために、端面シャワーヘッド４は半分までしか図示されていない。）
【００２２】
トリポードジョイントＴの支持面Ｓと走行面Ｌを硬化させるために、誘導子２がトリポードジョイントＴの内部空間Ｉ内へ下降される。この下降された位置において、供給導管１２の開口はトリポードジョイントＴの底Ｂに対してわずかな距離にある。端面シャワーヘッド４は、トリポードジョイントＴの端縁Ｒから同様に隔たっている。シャワーヘッド２０の流出ノズルは、トリポードジョイントＴの端縁領域ＲＺのそれぞれその流出ノズルに対応づけられた部分へ向けられている。
【００２３】
次に、外側シャワーヘッド３、端面シャワーヘッド４およびシャワーヘッド２０と供給導管１２に、図示されていない液体供給源から冷却液が供給されるので、冷却液ビームＫＡは壁Ｗの外側ＡＳを、冷却液ビームＫＲは、壁Ｗの上方の端縁Ｒの領域内で端面の、端面シャワーヘッド４の流出開口部４２に対応づけられた部分を、そして冷却ビームＫＩは、トリポードジョイントＴの壁Ｗの、硬化させるべき支持面Ｓに直接隣接する端縁ゾーンＲＺを冷却する。供給導管１２の開口部および供給導管１２から出ている通路１４から流出する冷却液は、壁Ｗと誘導子２との間に設けられた間隙８を満たす。
【００２４】
次に、ガイドトラックＦの支持面および走行面Ｓ、Ｌは、発熱導体１０によって生成される電磁場の作用によって誘導的に、所望の硬化に必要な温度にされる。加熱の終了後に、加熱された走行面は、供給導管１２から流出する冷却液流によって急冷される。続いて走行面Ｌの領域内にそれぞれ設けられている硬化ゾーンＨＺは、長手方向において壁Ｗの端縁Ｒの下方まで達する。というのは、この領域においてはシャワーヘッド２０から冷却ビームＫＩは放出されていないからである。それに対して支持面Ｓの領域においては、付属の硬化ゾーンＨＳと端縁Ｒとの間に端縁ゾーンＲＺが硬化されずに残る。というのはこのゾーンにおいては、支持面および走行面Ｓ、Ｌの加熱の間冷却液ビームＫＩによって行われた冷却が有効であったからである。壁Ｗの外側ＡＳの冷却に基づいて、２つの硬化ゾーンＨＬ、ＨＳの深さｔは、壁Ｗの壁厚のほぼ半分に制限されている。
【００２５】
図示されていないスライダ部材がトリポードジョイントＴ内に組み込まれた後に、トリポードジョイントＴは同様に図示されていない装置内でアプセットを受けて、そのアプセットによって、硬化されていない端縁ゾーンＺＲの領域に、トリポードジョイントＴの内部空間Ｉへ突出する隆起Ｕが形成される。この隆起は、トリポードジョイント内に組み込まれたスライダ部材の抜け落ちを阻止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トリポードジョイントの支持および走行面を硬化させる装置を示す縦断面図である。
【図２】 図１の「Ｘ」部分を拡大して示している。
【図３】 図１に示す装置の横断面図である。
【図４】 トリポードジョイントを図３に記入された切断線Ａ−Ｂに沿って示す断面図である。
【図５】 トリポードジョイントを図３に記入された切断線Ｃ−Ｄに沿って示す断面図である。
【図６】 支持および走行面の硬化に続いて行われたアプセット変形後に、トリポードジョイントを図３に記入された切断線Ａ−Ｂに沿って断面で示す断面図である。
【符号の説明】
１…硬化装置
２…誘導子
３…外側シャワーヘッド
４…端面シャワーヘッド
５…工作物ホルダ
７…誘導子２の外側の境界
１０…発熱導体
１１…シート材
１２…供給導管
１４…通路
１３…誘導子２の端面
１５…自由空間
１６…通路
１７…通路１６の外壁
１９…流出開口部
２０…シャワーヘッド
３１…流出開口部
３２…内壁
３３…外壁
３４…通路
４１…端面
４２…流出孔
ＡＳ…壁Ｗの外側
Ｂ…底
Ｅ１、Ｅ２…角部領域
Ｆ…ガイドトラック
Ｆａ…壁部分
ＨＬ、ＨＳ…硬化ゾーン
Ｉ…内部空間
ＩＳ…壁Ｗの内側
ＫＡ…冷却液ビーム
ＫＩ…液体ビーム
ＫＲ…冷却液ビーム
Ｌ…走行面
Ｐ…間隙
Ｒ…端縁
ＲＺ…端縁ゾーン
Ｓ…支持面
Ｔ…硬化ゾーンＨＬ、ＨＳの深さ
Ｕ…隆起
Ｗ…壁
Ｗａ…壁部分
Ｘ…トリポードジョイントＴの長手軸
Ｙ…誘導子２の長手軸

Claims (17)

1. 構成部品（Ｔ）の壁（Ｗ）の少なくとも１つの面（Ｓ、Ｌ）を硬化させる方法であって、構成部品（Ｔ）は底部と底部から上方に延伸する中空の円筒部を有する杯形状を有していて、
   −硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）は、構成部品（Ｔ）の内側に配設された少なくとも１つの誘導子（２）によって誘導的に加熱され、
   −硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）の加熱の間、硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）と誘導子（２）との間に存在する間隙（Ｐ）内に液体が充填されており、
   −硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）の加熱の間、第１のシャワーヘッド（３）から放出された液体ビーム（ＫＡ）が、壁（Ｗ）の、硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）を有する側（ＩＳ）と対向する側（ＡＳ）へ向けられ、かつ
   −硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）の加熱の間、誘導子（２）によって支持される第２のシャワーヘッド（２０）から放出された液体ビーム（ＫＩ）が壁（Ｗ）の硬化すべき面（Ｓ、Ｌ）に隣接する、誘導子（２）による加熱から排除されるべきゾーン（ＲＺ）へ向けられている、
   ことを特徴とする方法。
2. 硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）の加熱の間、第３のシャワーヘッド（４）から放出された液体ビーム（ＫＲ）が、壁（Ｗ）の端縁（Ｒ）へ向けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 壁（Ｗ）は、内部空間（ＩＳ）を包囲しており、かつ
   硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）は、壁（Ｗ）の、内部空間（ＩＳ）に対応づけられた側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 互いに対して角度をもって配置されている、それぞれ少なくとも２つの互いに隣接する面（Ｓ、Ｌ）が、同時に硬化されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 壁（Ｗ）の、加熱から排除されるゾーン（ＲＺ）は、壁（Ｗ）の端縁（Ｒ）と硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）との間に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 構成部品（Ｔ）は、硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）の硬化後にアプセットを受け、そのアプセットによって、加熱から排除されたゾーン（ＲＺ）の領域に隆起部（Ｕ）が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 隆起部（Ｕ）は、内部空間（ＩＳ）内へ向けられていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）の誘導加熱は、８０ｋＨｚまでの周波数において行われることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実施する装置であって、
   硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）を加熱するための誘導子（２）と、
   液体供給部材（１２）であって、前記液体供給部材を介して液体が誘導子（２）と硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）との間の間隙（Ｐ）へ流入する、前記液体供給部材と、
   少なくとも１つの液体ビーム（ＫＡ）を壁（Ｗ）の、硬化させるべき面（Ｓ、Ｌ）を有する側と反対の側（ＡＳ）へ向ける、第１のシャワーヘッド（３）と、
   誘導子（２）によって支持されて、液体ビーム（ＫＩ）を壁（Ｗ）の、硬化すべき面（Ｓ、Ｌ）に隣接する、硬化から排除するべきゾーン（ＲＺ）へ向ける、少なくとも１つの第２のシャワーヘッド（２０）と、
   を有する、ことを特徴とする装置。
10. 液体供給部材は、誘導子（２）内に配置された液体導管（１２）として形成されており、前記液体導管が誘導子（２）の一方の側（１３）に開口していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 液体導管（１２）は軸平行かつ誘導子（２）の発熱導体（１０）のすぐ近傍に延びていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 誘導子（２）は、長手軸（Ｙ）に対して軸平行に配置された複数の発熱導体（１０）を有していることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 液体導管（１２）は、誘導子（２）の長手軸（Ｙ）に対して同軸に配置されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
14. 液体導管（１２）は、誘導子（２）の一方の端面（１３）上に開口していることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 誘導体（２）内に、シャワーヘッド（２０）へ液体を供給する通路（１６）が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 第３のシャワーヘッド（４）が、液体ビーム（ＫＲ）を、硬化すべき面（Ｓ、Ｌ）を有する壁（Ｗ）の端縁（Ｒ）へ向けることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 第３のシャワーヘッド（４）は、誘導子（２）と結合されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。

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