JP7570937B2

JP7570937B2 - 加熱コイル及び焼入装置

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Publication number: JP7570937B2
Application number: JP2021014014A
Authority: JP
Inventors: 和也北尾; 慎吾出口
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2024-10-22
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: JP2022117357A

Description

本発明は、トリポード型等速ジョイントの外輪の内周面に形成されているローラガイド溝の誘導加熱に用いられる加熱コイル、及びこの加熱コイルを備える焼入装置に関する。

交差角を有する二軸間の動力伝達を行う等速ジョイントの一種として、伝達距離が可変なトリポード型等速ジョイントが知られている。トリポード型等速ジョイントは、外輪と、シャフトとを備える。外輪の内周面には、軸方向に延びる３つのローラガイド溝が設けられている。シャフトの先端部には、径方向に突出する３つの短軸が設けられており、各短軸にローラが装着されている。シャフトの先端部が外輪の内部に挿入され、ローラがローラガイド溝にそれぞれ収容される。ローラがローラガイド溝を摺動することにより、伝達距離が変更される。

ローラと摺接するローラガイド溝の表面硬さを高めるために、ローラガイド溝が焼入れされる場合があり、焼入れの際の加熱は、例えば高周波誘導加熱によって行われる（特許文献１及び特許文献２参照）。また、外輪の内部に挿入されたシャフトの抜けを防止するために、例えばローラと当接するスナップリングが外輪に装着されるが、特許文献３及び特許文献４に記載されたトリポード型等速ジョイントでは、スナップリングに替えて、溝の内側に隆起した突出部がローラガイド溝の開口側端部に形成されている。

実開平２－３８４５９号公報実開平５－５４５３４号公報特開平１１－３３６７８２号公報特開２００６－１５３１３５号公報

特許文献３及び特許文献４に記載されるトリポード型等速ジョイントのように、突出部をローラガイド溝の開口側端部に形成し、突起部とローラとの当接によってシャフトの抜けを防止することにより、スナップリングを省略し、さらにスナップリングが装着される溝を外輪に形成する加工を省略してコストを低減できる。しかし、突出部は、ローラガイド溝の開口側端部の材料を塑性的に変形させることによって形成される。したがって、ローラガイド溝が焼入れされる場合に、未焼入領域が開口側端部に設けられる必要がある。

未焼入領域をローラガイド溝の開口側端部に設ける場合に、例えばローラガイド溝を高周波誘導加熱する際に、冷却液をローラガイド溝の開口側端部及び／又はその近傍に噴射して開口側端部の昇温を抑制することが考えられる。しかし、冷却液の噴射量は僅かであり、冷却液を安定して噴射することは極めて困難である。冷却液の噴射がばらつくことに起因して、開口側端部及びその近傍が過熱されてしまい、未焼入領域が安定に形成されず、焼割れ等の不具合も生じ得る。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ローラガイド溝の開口側端部に未焼入領域を安定に形成できる加熱コイル及び焼入装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の加熱コイルは、トリポード型等速ジョイントの外輪の内周面に形成されているローラガイド溝の誘導加熱に用いられる加熱コイルであって、前記外輪の一端側の開口を通して前記外輪の内部に挿入されるコイル本体と、前記外輪の開口側端部の内周面に対向して配置される複数のシールド部材と、を備え、前記コイル本体は、中心軸まわりの周方向に間隔をあけて配置されており、前記ローラガイド溝にそれぞれ収容される複数の加熱部と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部の間に介在しており、前記外輪の前記開口から突出する複数の接続部であって、複数の前記加熱部を電源に直列に接続する複数の接続部と、を備え、前記加熱部は、前記中心軸に沿って延びる一対の加熱導体であって、前記ローラガイド溝の両側面に対向して配置される第１加熱導体及び第２加熱導体を有し、前記接続部は、前記中心軸に沿って延びる一対の接続導体であって、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体から延びる第１接続導体と、他方の加熱部の前記第１加熱導体から延びる第２接続導体とを有し、前記シールド部材は、前記接続部毎に設けられており、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間に配置された第１部分と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間に配置された第２部分と、を有しており、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間の周方向間隔は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との周方向間隔よりも大きい。

また、本発明の一態様の焼入装置は、前記加熱コイルと、前記加熱コイルの前記加熱部によって前記ローラガイド溝が誘導加熱された前記外輪の内周面に対し、冷却液を噴射する冷却ジャケットと、を備え、前記加熱コイルと前記外輪との位置関係を固定した状態で前記ローラガイド溝を誘導加熱する。

本発明によれば、ローラガイド溝の開口側端部に未焼入領域を安定に形成できる加熱コイル及び焼入装置を提供でき、トリポード型等速ジョイント及びその外輪の製造コストを低減できる。

本発明の実施形態を説明するための、トリポード型等速ジョイントの一例の断面図である。図１のα方向から見た外輪の平面図である。図１の外輪のローラガイド溝の焼入れに用いられる焼入装置の模式図である。図３の焼入装置の加熱コイルのコイル本体の斜視図である。図４の加熱コイルの底面図である。図４の加熱コイルのコイル本体の底面図である。図４の加熱コイルによって誘導加熱される外輪に流れる誘導電流の流れを示す模式図である。図４の加熱コイルを用いて焼入れされた外輪の焼入れパターンを示す模式図である。実験例の外輪の平面図である。一部の実験例の加熱コイルの模式図である。図３の焼入装置の加熱コイルのシールド部材の形状を示す図である。

図１及び図２は、本発明の実施形態を説明するための、トリポード型等速ジョイントの一例を示す。

トリポード型等速ジョイント（以下、等速ジョイントと言う。）１は、外輪２と、シャフト３と、を備える。等速ジョイント１は、例えば自動車等の車両において、入力側のデファレンシャルと出力側のドライブシャフトとの間の動力伝達に用いられ、外輪２は、デファレンシャルに接続され、シャフト３はドライブシャフトとして構成される。

外輪２は、軸方向の一端側に開口１ａを有する。外輪２の内周面には、３つのローラガイド溝４と、３つの凸部５とが設けられている。３つのローラガイド溝４は、周方向に１２０°間隔で配置され、外輪２の開口端面２ａから軸方向Ａに延びている。３つの凸部５は、周方向Ｂ１に隣り合う２つのローラガイド溝４の間で、外輪２の開口端面２ａから軸方向Ａに延びている。

シャフト３は、３つの短軸６を先端部に有する。３つの短軸６は、周方向Ｂ２に１２０°間隔で配置され、シャフト３の先端部から径方向に突出している。そして、各短軸６にはローラ７が装着されている（図１では一部省略）。シャフト３の先端部は外輪２の内部に挿入され、ローラ７はローラガイド溝４に収容されている。ローラ７は、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂをローラガイド溝４の延在方向（前記外輪２の開口端面２ａから軸方向Ａに延びている方向）に摺動可能である。

短軸６は、ローラ７を回転可能に支持しており、さらに短軸６の中心軸に対するローラ７の回転軸の傾きを許容してローラ７を支持している。ローラ７の回転軸の傾きを伴って外輪２の中心軸Ａとシャフト３の中心軸Ｃとの間に交差角θが設定される。設定可能な交差角θを拡大する観点から、凸部５の開口側端部には、外輪２の開口１ａを拡張するように傾斜したチャンファ面５ｂが形成されている。

ローラ７がローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂを摺動することによって伝達距離（例えばデファレンシャルとドライブシャフトとの距離）が変更される。ローラ７と摺接するローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂは焼入れされており、両側面４ａ，４ｂの表面硬さが高められている。なお、両側面４ａ，４ｂと周方向に隣り合う凸部５の表面５ａもまた焼入れされている。

ただし、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの開口側端部及び凸部５の表面５ａの開口側端部であるチャンファ面５ｂには、外輪２の開口端面２ａに及ぶ未焼入領域がそれぞれ設けられている。そして、両側面４ａ，４ｂの未焼入領域には、ローラガイド溝４の内側に向けて隆起した突出部８が形成されている。突出部８は、例えば両側面４ａ，４ｂのエッジに沿って外輪２の開口端面２ａにピン等を打ち込み、両側面４ａ，４ｂの未焼入領域の材料を塑性的に変形させることによって形成されている。突出部８とローラ７とが当接することにより、シャフト３は外輪２から抜け止めされている。

図３から図６は、本発明の実施形態を説明するための、焼入装置及び加熱コイルの一例を示す。

焼入装置１００は、上述した等速ジョイント１の外輪２の焼入れに用いられる。焼入装置１００は、加熱コイル１０１と、第１冷却ジャケット１０２とを備える。加熱コイル１０１は、外輪２の一端側の開口１ａを通して外輪２の内部に挿入され、外輪２のローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂを誘導加熱する。第１冷却ジャケット１０２は、加熱コイル１０１によってローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂが誘導加熱された外輪２の内周面に対して冷却液を噴射して両側面４ａ，４ｂを急冷する。これにより、両側面４ａ，４ｂが焼入れされる。

焼入装置１００は、第２冷却ジャケット１０３をさらに備える。第２冷却ジャケット１０３は、加熱コイル１０１によってローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂが誘導加熱されている際に、外輪２の外周面に対して冷却液を噴射する。これにより、外輪２の焼抜けが防止される。焼抜けとは、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの焼入れにおいて、焼入硬化層が内径側から外径側まで達することを言う。

そして、焼入装置１００は、加熱コイル１０１と外輪２との位置関係を固定した状態で、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの誘導加熱及び急冷を行う。加熱コイル１０１と外輪２とを、外輪２の軸方向Ａに相対移動させながらローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの誘導加熱及び急冷を行う場合に比べて、生産性に優れる。

加熱コイル１０１は、コイル本体１１０と、複数のシールド部材１１１とを備える。コイル本体１１０は、外輪２の一端側の開口１ａを通して外輪２の内部に挿入される３つの加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃと、外輪２の開口１ａから突出する３つの接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃとを有する。加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、コイル本体１１０の中心軸Ｘまわりに１２０°間隔で配置されており、外輪２の内部に挿入された場合に、外輪２のローラガイド溝４に配置される。

加熱部１１２Ａは、一対の第１加熱導体１２０及び第２加熱導体１２１を有する。第１加熱導体１２０は、中心軸Ｘに沿って延びており、ローラガイド溝４の一方の側面に対向して配置される。第２加熱導体１２１は、中心軸Ｘに沿って延びており、ローラガイド溝４の他方の側面に対向して配置される。外輪２の内周面の底側に配置される第１加熱導体１２０の先端部と第２加熱導体１２１の先端部とはブリッジ導体１２２を介して連結されており、加熱部１１２Ａは、全体としてＵ字状に形成されている。加熱部１１２Ｂ及び加熱部１１２Ｃもまた、第１加熱導体１２０と、第２加熱導体１２１と、ブリッジ導体１２２とを有し、加熱部１１２Ａと同様に、全体としてＵ字状に形成されている。

接続部１１３Ａは、一対の第１接続導体１２３及び第２接続導体１２４を有する。第１接続導体１２３は、加熱部１１２Ａの第２加熱導体１２１から中心軸Ｘにそって延びている。第２接続導体１２４は、加熱部１１２Ｂの第１加熱導体１２０から中心軸Ｘに沿って延びている。第１接続導体１２３の先端部と第２接続導体１２４の先端部とはブリッジ導体１２５を介して連結されており、接続部１１３Ａは、全体としてＵ字状に形成されている。接続部１１３Ａは、周方向に隣り合う２つの加熱部１１２Ａと加熱部１１２Ｂとを直列に接続している。

接続部１１３Ｂは、一対の第１接続導体１２３及び第２接続導体１２４を有する。第１接続導体１２３は、加熱部１１２Ｂの第２加熱導体１２１から中心軸Ｘに沿って延びている。第２接続導体１２４は、加熱部１１２Ｃの第１加熱導体１２０から中心軸Ｘに沿って延びている。第１接続導体１２３の先端部と第２接続導体１２４の先端部とはブリッジ導体１２５を介して連結されており、接続部１１３Ｂは、接続部１１３Ａと同様に、全体としてＵ字状に形成されている。接続部１１３Ｂは、周方向に隣り合う２つの加熱部１１２Ｂと加熱部１１２Ｃとを直列に接続している。

接続部１１３Ｃは、一対の第１接続導体１２３及び第２接続導体１２４を有する。第１接続導体１２３は、加熱部１１２Ｃの第２加熱導体１２１から中心軸Ｘに沿って延びている。第２接続導体１２４は、加熱部１１２Ａの第１加熱導体１２０から中心軸Ｘに沿って延びている。接続部１１３Ｃの第１接続導体１２３及び第２接続導体１２４は電源に接続され、加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃを介して電源に直列に接続される。

加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ及び接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃを形成している導体群（第１加熱導体１２０、第２加熱導体１２１、ブリッジ導体１２２、第１接続導体１２３、第２接続導体１２４、及びブリッジ導体１２５）は管材からなり、一続きの内部流路１２６を形成している。内部流路１２６には水等の冷却液が流通される。通電によって発熱するコイル本体１１０は、内部流路１２６を流れる冷却液によって冷却される。

接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃそれぞれの第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間の周方向間隔Ｄ１は、周方向に隣り合う２つの加熱部（例えば加熱部１１２Ｃ及び加熱部１１２Ａ）のうち一方の加熱部（例えば加熱部１１２Ｃ）の第２加熱導体１２１と他方の加熱部（例えば加熱部１１２Ａ）の第１加熱導体１２０との間の周方向間隔Ｄ２よりも大きくなっている。

シールド部材１１１は、接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ毎に設けられており、各接続部の第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間に配置された部分（以下「第１部分」という。）を有している。加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃそれぞれの第１加熱導体１２０及び第２加熱導体１２１は外輪２のローラガイド溝４よりも短く、ローラガイド溝４に収容される。したがって、第１接続導体１２３及び第２接続導体１２４の基端部側に配置されているシールド部材１１１は、外輪２の開口側端部の内側に収容され、凸部５のチャンファ面５ｂに対向して配置される。

また、図５に示すように、シールド部材１１１は、各接続部の第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間に配置されている前記第１部分に加えて、その第１部分から中心軸Ｘに沿って延びて各加熱部の間に入り込む凸部１１１ａを有する。具体的には、凸部１１１ａは、周方向に隣り合う２つの加熱部のうち一方の加熱部の第２加熱導体１２１と他方の加熱部の第１加熱導体１２０との間に配置されている。

例えば、接続部１１３Ａに設けられるシールド部材１１１の凸部１１１ａは、図４に示す点線丸印１０の位置、すなわち加熱部１１２Ａの第２加熱導体１２１と加熱部１１２Ｂの第１加熱導体１２０との間に配置される。また、同様に、凸部１１１ａは、加熱部１１２Ｂの第２加熱導体１２１と加熱部１１２Ｃの第１加熱導体１２０との間、及び加熱部１１２Ｃの第２加熱導体１２１と加熱部１１２Ａの第１加熱導体１２０との間にそれぞれ配置される（図４に示す点線丸印１０の図示は省略する）。なお、図３においてはシールド部材１１１の凸部１１１ａの図示を省略している。シールド部材１１１の形状については後述する（図１１参照）。

周方向間隔Ｄ１が周方向間隔Ｄ２よりも大きいことから、第２加熱導体１２１と第１接続導体１２３との接合部、及び第１加熱導体１２０と第２接続導体１２４との接合部には段差が生じるが、これらの接合部は、例えば階段状に形成されてもよく、又はスロープ状に形成されてもよい。接合部の形状は、外輪２のローラガイド溝４の形状、第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間に配置されるシールド部材１１１の形状等に応じて適宜設定される。また、シールド部材１１１の形状も、外輪２の凸部５の形状等に応じて適宜設定でき、例えばチャンファ面５ｂが傾斜していることから、チャンファ面５ｂと対向してシールド部材１１１の表面も同様に傾斜してもよい。

コイル本体１１０及び複数のシールド部材１１１は、支持体１１４によって支持されている。支持体１１４は、セラミックス等の絶縁材料からなる。加熱コイル１０１と外輪２との位置関係を固定した状態で、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの誘導加熱及び急冷を行う本例では、支持体１１４は、外輪２をさらに支持する。

コイル本体１１０は、支持体１１４に固定されている。一方、シールド部材１１１は、適宜なスペーサ１１５を介して支持体１１４に対して着脱される。スペーサ１１５の厚みが変更されることにより、第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間におけるシールド部材１１１の位置が中心軸Ｘに沿って変化し、シールド部材１１１とチャンファ面５ｂとの距離が変化する。

図７は、加熱コイル１０１によって誘導加熱される外輪２に流れる誘導電流を示し、図８は外輪２の焼入れパターンを示す。なお、図８において、斜線によるハッチングを付した領域は焼入領域を示している。

電源からコイル本体１１０に高周波の電流が供給されることにより、外輪２の内周面に誘導電流Ｉが流れる。誘導電流Ｉは、基本的に加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃそれぞれの第１加熱導体１２０及び第２加熱導体１２１並びにブリッジ導体１２２に沿って流れ、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂをローラガイド溝４の延在方向に流れる。そして、外輪２の開口側端部において、誘導電流Ｉは、側面４ａ（又は側面４ｂ）から、凸部５を周方向に挟んで隣り合う側面４ｂ（又は側面４ａ）に、凸部５の表面５ａを渡って流れる。

ここで、第１加熱導体１２０及び第２加熱導体１２１は外輪２のローラガイド溝４よりも短く、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの開口側端部には、第１接続導体１２３及び第２接続導体１２４が対向して配置される。上述したとおり、第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間の周方向間隔Ｄ１は、第１加熱導体１２０と第２加熱導体１２１との間の周方向間隔Ｄ２よりも大きく設定されている（図６参照）。したがって、両側面４ａ，４ｂとコイル本体１１０との間のコイルギャップが、両側面４ａ，４ｂの開口側端部において相対的に拡大される。さらに、凸部５の表面５ａの開口側端部であるチャンファ面５ｂには、シールド部材１１１が対向して配置される。このため、両側面４ａ，４ｂの開口側端部及びチャンファ面５ｂにおける磁界が減弱され、両側面４ａ，４ｂの開口側端部及びチャンファ面５ｂの昇温が抑制される。これにより、図８に示すように、両側面４ａ，４ｂの開口側端部及びチャンファ面５ｂに、外輪２の開口端面２ａに及ぶ未焼入領域がそれぞれ設けられる。

さらに、第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間の周方向間隔Ｄ１が相対的に大きく設定されていることにより、第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間に配置されるシールド部材１１１を大きくできる。これにより、シールド部材１１１に基づくチャンファ面５ｂ等の昇温抑制効果を高められる。また、コイル本体１１０に近接して配置されているシールド部材１１１にも誘導電流が流れるが、シールド部材１１１の熱容量を高めてシールド部材１１１の溶損も防止できる。

ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの開口側端部に設けられる未焼入領域の開口端面２ａからの焼逃げ幅Ｗａ及び凸部５のチャンファ面５ｂに設けられる未焼入領域の開口端面２ａからの焼逃げ幅Ｗｂは、シールド部材１１１とチャンファ面５ｂとの距離に基づいて調整可能である。そして、シールド部材１１１とチャンファ面５ｂとの距離は、シールド部材１１１と支持体１１４との間に介在するスペーサ１１５の厚みによって変更可能である。これにより、両側面４ａ，４ｂの焼逃げ幅Ｗａを、焼入れの仕様に応じて適宜調整できるだけでなく、ローラガイド溝４の長さが異なる外輪２に対して共通の加熱コイル１０１を用いることも可能である。

シールド部材１１１の材料は、鋼等の磁性金属材料でもよいし、銅等の非磁性金属材料でもよいが、チャンファ面５ｂ等の昇温が過剰に抑制されることを回避する観点から、好ましくは非磁性金属材料である。

以下、実験例について説明する。図９は、実験例の外輪２を示す。

実験例では、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの開口側端部に設ける未焼入領域の焼逃げ幅Ｗａを４ｍｍ以上７ｍｍ以下に設定して両側面４ａ，４ｂの焼入れを行った。そして、焼入れされた外輪２を図９に示す切断面ａ～ｆにて切断し、各切断面において焼逃げ幅Ｗａを測定した。実験例１～実験例１１では、図１０に示す加熱コイル２０１を用いて焼入れを行い、実験例１２～１４では、上述した加熱コイル１０１から凸部１１１ａを省いたものを用いて焼入れを行った。

ここで、図１０に示す加熱コイル２０１について説明すると、加熱コイル２０１はコイル本体２１０を備え、コイル本体２１０は、加熱コイル１０１のコイル本体１１０と同様に、３つの加熱部２１２と、３つの接続部２１３とを有する。ただし、接続部２１３の第１接続導体２２３と第２接続導体２２４との間の周方向間隔（図６に示すＤ１）が、周方向に隣り合う２つの加熱部２１２のうち一方の加熱部２１２の第１加熱導体２２０と他方の加熱部２１２の第２加熱導体２２１との間の周方向間隔（図６に示すＤ２）と同一に設定されている。また、加熱コイル２０１は、加熱コイル１０１のシールド部材１１１に替えてチャンファ冷却ジャケット２１１を備え、チャンファ冷却ジャケット２１１は、凸部５のチャンファ面５ｂ及び外輪２の開口端面２ａに対して冷却液を噴射する。

実験例１～実験例１１の測定結果を表１に示し、実験例１２～実験例１４の測定結果を表２に示す。

焼逃げ幅Ｗａが４ｍｍ以上７ｍｍ以下の仕様に対し、Ｄ１＝Ｄ２に設定され且つ冷却液を噴射することによってチャンファ面５ｂの昇温を抑制する加熱コイル２０１を用いて焼入れを行った実験例１～実験例１１では、いずれの例も１つ以上の切断面において焼逃げ幅Ｗａが上記仕様の範囲外となった。一方、Ｄ１＞Ｄ２に設定され且つシールド部材１１１（凸部１１１ａを除く）によってチャンファ面５ｂの昇温を抑制する加熱コイル１０１を用いて焼入れを行った実験例１２～実験例１４では、いずれ例も全ての切断面において焼逃げ幅Ｗａが上記仕様の範囲内に収まった。以上から、加熱コイル１０１によれば、ローラガイド溝４の両側面４ａ，４ｂの開口側端部に未焼入領域を安定に形成できることがわかる。

図１１において、正面図１１１Ａは、シールド部材１１１の正面図であって、焼入装置１００の側方から中心軸Ｘに向かって見たシールド部材１１１の形状を示している。側面図１１１Ｂは、シールド部材１１１の側面図である。上面図１１１Ｃは、シールド部材１１１の上面図である。

シールド部材１１１は、上記の凸部１１１ａと、本体部１１１ｂと、テーパ部１１１ｃと、を有する。本体部１１１ｂ及びテーパ部１１１ｃは、接続部１１３の第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間に配置された第１部分を構成する。本体部１１１ｂは、スペーサ１１５を介して支持体１１４に対して着脱される部分である。テーパ部１１１ｃは、本体部１１１ｂの側面から中心軸Ｘ（焼入装置１００の中心）に向かって延び、中心軸Ｘに近いほど幅が狭くなる形状である。

凸部１１１ａは、周方向に隣り合う２つの加熱部のうち一方の加熱部の第２加熱導体１２１と他方の加熱部の第１加熱導体１２０との間に配置された第２部分を構成する。凸部１１１ａは、テーパ部１１１ｃの側面から上方に向かって延びている。また、シールド部材１１１の正面から見て（正面図１１１Ａで見て）、凸部１１１ａの幅Ｄ４は、本体部１１１ｂの幅Ｄ３より狭くなっている。凸部１１１ａのうち本体部１１１ｂ及びテーパ部１１１ｃから突出する部分の高さ（中心軸Ｘ方向の長さ）は、一例としては１５ｍｍとすることができるが、これに限らず、コイル本体１１０の形状等に応じて設定される。

本体部１１１ｂの幅Ｄ３は、接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃそれぞれの第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間の間隔（周方向間隔Ｄ１に対応する直線間隔）より狭いが、周方向に隣り合う２つの加熱部のうち一方の加熱部の第２加熱導体１２１と他方の加熱部の第１加熱導体１２０との間の間隔（周方向間隔Ｄ２に対応する直線間隔）より広い。したがって、本体部１１１ｂは、接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃそれぞれの第１接続導体１２３と第２接続導体１２４との間には配置可能であるが、周方向に隣り合う２つの加熱部のうち一方の加熱部の第２加熱導体１２１と他方の加熱部の第１加熱導体１２０との間には配置できない。

一方で、凸部１１１ａの幅Ｄ４は、周方向に隣り合う２つの加熱部のうち一方の加熱部の第２加熱導体１２１と他方の加熱部の第１加熱導体１２０との間の間隔（周方向間隔Ｄ２に対応する直線間隔）より狭い。したがって、凸部１１１ａについては、周方向に隣り合う２つの加熱部のうち一方の加熱部の第２加熱導体１２１と他方の加熱部の第１加熱導体１２０との間に配置することができる。

シールド部材１１１をこのような構成とすることにより、凸部１１１ａを、各加熱部の第１加熱導体１２０と第２加熱導体１２１との間に入り込ませることができる。例えば、接続部１１３Ａに設けられるシールド部材１１１の凸部１１１ａを、図４に示した点線丸印１０の位置に配置することができる。

これにより、凸部１１１ａが無いシールド部材１１１を用いる場合（例えば上記の実験例１２～実験例１４）と比べて、第１加熱導体１２０及び第２加熱導体１２１からの輻射熱による凸部５のチャンファ面５ｂの加熱を抑制することができる。これによって、凸部５のチャンファ面５ｂの厚さ方向（図３では水平方向Ｈ１、図８では奥行方向Ｈ２）の焼入れの導入を抑制することができる。そのため、チャンファ面５ｂの厚さ方向における焼抜けを抑制できる。従って、チャンファ面５ｂにおける焼割れ等の不具合をより抑制することができる。

なお、本実施形態では、上述したように、３つの加熱部１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ及び３つの接続部１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃで説明したが、本発明は３つのみに限定されない。
すなわち、ローラガイド溝４が複数（２個以上）ある場合は、前記複数のローラガイド溝にそれぞれ収容される複数（２個以上）の加熱部と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部の間に介在しており、前記外輪の前記開口から突出する複数（２個以上）の接続部であって、複数の前記加熱部を電源に直列に接続する複数（２個以上）の接続部と、を備えてもよい。

好ましくは、本実施形態で上述したように、前記コイル本体は、中心軸まわりの周方向に間隔をあけて配置されており、前記ローラガイド溝にそれぞれ収容される３つの加熱部と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部の間に介在しており、前記外輪の前記開口から突出する３つの接続部であって、３つの前記加熱部を電源に直列に接続する３つの接続部とを備える。これにより、より確実に、本発明の効果を得ることができる。

以上、説明したとおり、本明細書に開示された加熱コイルは、トリポード型等速ジョイントの外輪の内周面に形成されているローラガイド溝の誘導加熱に用いられる加熱コイルであって、前記外輪の一端側の開口を通して前記外輪の内部に挿入されるコイル本体と、前記外輪の開口側端部の内周面に対向して配置される複数のシールド部材と、を備え、前記コイル本体は、中心軸まわりの周方向に間隔をあけて配置されており、前記ローラガイド溝にそれぞれ収容される複数の加熱部と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部の間に介在しており、前記外輪の前記開口から突出する複数の接続部であって、複数の前記加熱部を電源に直列に接続する複数の接続部と、を備え、前記加熱部は、前記中心軸に沿って延びる一対の加熱導体であって、前記ローラガイド溝の両側面に対向して配置される第１加熱導体及び第２加熱導体を有し、前記接続部は、前記中心軸に沿って延びる一対の接続導体であって、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体から延びる第１接続導体と、他方の加熱部の前記第１加熱導体から延びる第２接続導体とを有し、前記シールド部材は、前記接続部毎に設けられており、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間に配置された第１部分と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間に配置された第２部分と、を有しており、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間の周方向間隔は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間の周方向間隔よりも大きい。

また、本明細書に開示された加熱コイルは、前記コイル本体及び前記シールド部材を支持する支持体を備え、前記シールド部材は、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間を前記中心軸に沿って変位可能に、前記支持体に支持されている。

また、本明細書に開示された加熱コイルは、前記シールド部材が、非磁性金属材料からなる。

また、本明細書に開示された焼入装置は、前記加熱コイルと、前記加熱コイルの前記加熱部によって前記ローラガイド溝が誘導加熱された前記外輪の内周面に対し、冷却液を噴射する冷却ジャケットと、を備え、前記加熱コイルと前記外輪との位置関係を固定した状態で前記ローラガイド溝を誘導加熱する。

また、本明細書に開示された焼入装置は、前記シールド部材の前記第１部分は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間隔より広い幅を有し、前記シールド部材の前記第２部分は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間隔より狭い幅を有する。

１等速ジョイント
２外輪
３シャフト
４ローラガイド溝
５凸部
６短軸
７ローラ
８突出部
１００焼入装置
１０１加熱コイル
１０２第１冷却ジャケット
１０３第２冷却ジャケット
１１０コイル本体
１１１シールド部材
１１１ａ凸部
１１１ｂ本体部
１１１ｃテーパ部
１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ加熱部
１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ接続部
１１４支持体
１１５スペーサ
１２０第１加熱導体
１２１第２加熱導体
１２２ブリッジ導体
１２３第１接続導体
１２４第２接続導体
１２５ブリッジ導体
１２６内部流路

Claims

トリポード型等速ジョイントの外輪の内周面に形成されているローラガイド溝の誘導加熱に用いられる加熱コイルであって、
前記外輪の一端側の開口を通して前記外輪の内部に挿入されるコイル本体と、
前記外輪の開口側端部の内周面に対向して配置される複数のシールド部材と、
を備え、
前記コイル本体は、
中心軸まわりの周方向に間隔をあけて配置されており、前記ローラガイド溝にそれぞれ収容される複数の加熱部と、
前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部の間に介在しており、前記外輪の前記開口から突出する複数の接続部であって、複数の前記加熱部を電源に直列に接続する複数の接続部と、
を備え、
前記加熱部は、前記中心軸に沿って延びる一対の加熱導体であって、前記ローラガイド溝の両側面に対向して配置される第１加熱導体及び第２加熱導体を有し、
前記接続部は、前記中心軸に沿って延びる一対の接続導体であって、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体から延びる第１接続導体と、他方の加熱部の前記第１加熱導体から延びる第２接続導体とを有し、
前記シールド部材は、前記接続部毎に設けられており、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間に配置された第１部分と、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間に配置された第２部分と、を有しており、
前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間の周方向間隔は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間の周方向間隔よりも大きい加熱コイル。
請求項１記載の加熱コイルであって、
前記コイル本体及び前記シールド部材を支持する支持体を備え、
前記シールド部材は、前記接続部の前記第１接続導体と前記第２接続導体との間を前記中心軸に沿って変位可能に、前記支持体に支持されている加熱コイル。
請求項１又は２記載の加熱コイルであって、
前記シールド部材は、非磁性金属材料からなる加熱コイル。
請求項１から３のいずれか一項記載の加熱コイルであって、
前記シールド部材の前記第１部分は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間隔より広い幅を有し、
前記シールド部材の前記第２部分は、前記周方向に隣り合う２つの前記加熱部のうち一方の加熱部の前記第２加熱導体と他方の加熱部の前記第１加熱導体との間隔より狭い幅を有する加熱コイル。
請求項１から４のいずれか一項記載の加熱コイルと、
前記加熱コイルの前記加熱部によって前記ローラガイド溝が誘導加熱された前記外輪の内周面に対し、冷却液を噴射する冷却ジャケットと、
を備え、
前記加熱コイルと前記外輪との位置関係を固定した状態で前記ローラガイド溝を誘導加熱する焼入装置。