JPH0587564B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は高周波焼入方法に関する。

＜従来の技術＞ 以下、クランクシヤフトのピン部の焼入を行う
場合を例にとり図面を参照して従来の技術を説明
する。第６図および第７図は従来の高周波焼入方
法を説明するための図面であつて、第６図はクラ
ンクシヤフトの一部の正面説明図、第７図はクラ
ンクシヤフトのピンの断面説明図である。

クランクシヤフト２０のピン２１の表面２１ｃ
を焼入するには、クランクシヤフト２０のジヤー
ナル２２の断面の中心を通るクランクシヤフトの
回転軸２５が水平になるようにクランクシヤフト
２０を配設し、図示しないスペーサを介してピン
２１の表面２１ｃに接近して配設した開ループ型
の高周波焼入コイル１０に、高周波電源１００か
ら高周波電流を供給すると共に、クランクシヤフ
ト２０を回転軸２５の周りに、図示しない回転装
置によつて回転させ、所定時間ピン２１を加熱
後、ピン２１に焼入用の冷却液を噴射する。上記
の高周波焼入コイル１０は、いわゆるΩ型のコイ
ルであつて、ピン２１の加熱はピン２１の周方向
の円筒面のみを加熱する。

この場合、ピン２１は、回転軸２５の周りを公
転しながら、１公転に対して１回の割合で自転す
る。そして、ピン２１の断面の中心３１は回転軸
２５を中心とする円３２を描く。また、高周波焼
入コイル１０は図示しない公知のパンタグラフに
よつて支持されているので、ピン２１の公転に応
じて上下左右に揺動する。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、上記の高周波焼入方法でピン２１に硬
化層を形成した場合、クランクシヤフト２０を回
転してピン２１が最高となる位置（上死点であつ
てピン２１の中心３１がＭ点にきたとき）でのピ
ン２１のトツプ側２１ａに形成された硬化層２８
ａの幅は、硬化層２８ａと対向する位置であるピ
ン２１のボトム側２１ｂに形成された硬化層２８
ｂの幅より小さい。

即ち、Ω型コイルの性質上、ピン２１のトツプ
側２１ａの両側にあるクランクシヤフト２０の突
起部２３の磁気抵抗に比べて、ピン２１のボトム
側２１ｂの両側にあるマス部２４の磁気抵抗が小
さいので、高周波焼入コイル５０がピン２１のボ
トム側２１ｂ近辺にきたときには、高周波焼入コ
イル５０が発生する磁力線の密度が大きくなる
が、高周波焼入コイル１０がピン２１のトツプ側
２１ａ近辺にきたときには、磁力線の密度が小さ
くなる。ピン２１を加熱する誘導電流の大きさ
は、磁束密度が大きいほど大であるので、ピン２
１のトツプ側２１ａに形成された硬化層２８ａの
幅が、ピン２１のボトム側２１ｂに形成された硬
化層２８ｂの幅より小さくなる。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであ
つて、クランクシヤフトのピンのように、ワーク
の円柱状の被焼入部の表面近辺のマスが不均一で
あるワークの前記表面にΩ型コイルを使用してほ
ぼ均一な幅を有する硬化層を形成することができ
る高周波焼入方法を提供することを目的としてい
る。

＜課題を解決するための手段＞ 上記問題を解決するために本発明の高周波焼入
方法は、Ω型に形成された高周波焼入コイルを用
いてワークの円柱状の被焼入部を被焼入部の軸方
向からみて被焼入部の表面上の一点の周辺のワー
クのマスが最小となる一点を有するワークの前記
表面を焼入する高周波焼入方法であつて、 前記高周波焼入コイルは、ワークの円柱状の被
焼入部の表面に対向してほぼ半円形状に、或いは
半円より小さい円弧状に形成され前記表面に接近
且つ対向して配置される加熱コイルと、この加熱
コイルの両端部分に一端同士が接続され、他端同
士が互いに接近するように配設された１対の給電
コイルと、加熱コイルに設けた磁性体のコアとを
備え、前記１対の給電コイルの他端間に高周波電
圧が印加されるように構成されており、かつ、ワ
ークを前記軸の周りに回転しながら前記表面に接
近且つ対向するように前記高周波焼入コイルの加
熱コイルを配設し、被焼入部の１回転ごとに、前
記一点が加熱コイルの中央に来る手前のほぼ所定
の位置と加熱コイルの中央との間の区間、およ
び、加熱コイルの中央と前記一点が加熱コイルの
中央を通過してから後のほぼ所定の位置との間の
区間とを前記一点を通過する間だけ、高周波焼入
コイルに加える電力を、前記一点が前記両区間以
外の区間を通過するときに高周波焼入コイルに加
える電力よりも増加させるようにした。

＜作用＞ ワークを被焼入部の軸の周りに回転せしめつつ
被焼入部の１回転ごとに、前記一点が加熱コイル
の中央に来る手前のほぼ所定の位置と加熱コイル
の中央との間の区間、および、加熱コイルの中央
と前記一点が加熱コイルの中央を通過してから後
のほぼ所定の位置との間の区間とを前記一点が通
過する間だけ、高周波焼入コイルに加える電力
を、前記一点が前記両区間以外の区間を通過する
ときに高周波焼入コイルに加える電力よりも増加
させる。

＜実施例＞ 以下図面を参照し本発明の一実施例としてクラ
ンクシヤフトのピンの高周波焼入方法を説明す
る。第１図〜第５図はこの実施例を説明するため
の図面であつて、第１図はクランクシヤフトの正
面説明図、第２図はクランクシヤフトのピンの断
面説明図、第３図は高周波焼入コイルの斜視図
（但しコアを取り付けてない状態）、第４図は高周
波焼入コイルの一部透視正面図、第５図は第４図
のＡ−Ａ線失示断面説明図である。なお、従来の
技術で説明したものと同時或いは類似のものには
同一の符号を付して説明する。

初めに高周波焼入コイル５０の構造を詳細に説
明する。第１図と第２図に示す本実施例の高周波
焼入コイル５０は、その詳細を第３図〜第５図に
示すように、加熱コイル５４と、給電コイル５１
（第１の給電コイル）、５２（第２の給電コイル）、
５３（第３の給電コイル）と、コア５５１（第１
のコア）、５５２（第２のコア）とを備えている。

即ち、第３図に示すように、高周波焼入コイル
５０は、ピン２１の表面２１ｃに対向し表面２１
ｃに接近して配置される加熱コイル５４と、一端
５１１が加熱コイル５４の一端５４１に接続され
た給電コイル５１と、一端５２１が加熱コイル５
４の他端５４２に接続された給電コイル５２と、
一端５３１が給電コイル５２の他端５２２に接続
された給電コイル５３と、更に、第４図および第
５図に示すように、加熱コイル５４のピン２１の
表面２１ｃに対向した面５４３を除いた面、即ち
面５４３に対向した背面５４８および１対の側面
５４７，５４７を覆うように形成されて加熱コイ
ル５４に装着されたコア５５１とコア５５２とを
有している。なお、加熱コイル５４の前記面５４
３には断面が長方形状の溝５４４を設けて、ピン
２１の表面２１ｃに形成される硬化層の深さがほ
ぼ均一になるようにしている。加熱コイル５４、
給電コイル５１，５２，５３は中空の良導電金属
製である。また、コア５５１，５５２は断面がほ
ぼコ字状の積層鋼板製であるが、フエライト系の
コアとしても良い。

加熱コイル５４の１対の側西５４７，５４７上
でコア５５１とコア５５２の間に、１対の凹部５
４５，５４５が形成されている。但し、１対にこ
だわるものではなく、片側だけでもよい。これら
凹部５４５，５４５には１対のほぼ台形状のスペ
ーサ６１，６１のほぼ上部が配設される。これら
スペーサ６１は、加熱コイル５４とピン２１の表
面２１ｃ間の距離を安定して一定に保つために設
けられるものであつて、非誘導性、非金属性の炭
化珪素等で作られている。

給電コイル５１をほぼＥ字状に、給電コイル５
２をほぼ逆Ｓ字状に、また、給電コイル５３をほ
ぼく字状に形成することによつて、給電コイル５
１，５２，５３は、スペーサ６１のほぼ下部を収
容するためのスペース５７を形成している。

加熱コイル５４は表面２１ｃに対向するように
ほぼ1/2〜1/4円弧状に形成されている（要求され
る硬化層の深さ等によつて適宜の値を選定するこ
とができる）。また、給電コイル５１の他端５１
２と給電コイル５３の他端５３２とが接近するよ
うに給電コイル５１と給電コイル５３が形成され
配置されている。そして、給電コイル５１の他端
５１２および他端５１２の近辺と、給電コイル５
３の他端５３２および他端５３２の近辺との間に
は、第４図に示すように、絶縁物５６が設けられ
ている。加熱コイル５４の中空部分５４６、給電
コイル５１の中空部分５１３、給電コイル５２の
図示しない中空部分および給電コイル５３の図示
しない中空部分は、これらコイルの冷却液の通路
となつている。

コア５５１，５５２を加熱コイル５４に装着す
るためのスペースを設けるために、給電コイル５
１は、その一端５１１の近辺において加熱コイル
５４に向かつて折曲されており、また、給電コイ
ル５２も、その一端５２１において加熱コイル５
４に向かつて折曲されている。なお、給電コイル
５１の他端５１２および給電コイル５３の他端５
３２には、それぞれ、冷却液供給管８３および８
４が設けられている。また、この他端５１２およ
び他端５３２は、それぞれ電源８１および８２を
介して高周波電源１００に接続されている。更
に、給電コイル５２の他端５２２と給電コイル５
３の一端５３１と共に共通する冷却液排出管８５
が接続されている。

ピン２１の表面２１ｃと加熱コイル５４間の距
離を安定して一定に保つために、スペーサ６１に
加えて、１対の対向したスペーサ６２が給電コイ
ル５１の近辺に、また、スペーサ６２に対向する
ように１対の対向したスペーサ６３が給電コイル
５２の近辺に設けられ、スペーサ６２と６３とで
ピン２１を挟持している。なお、スペーサ６２，
６３は、それぞれを１対のスペーサとすることに
こだわるものではなく、それぞれを１個のスペー
サとすることもできる。また、高周波焼入コイル
５０によつて加熱された表面２１ｃに焼入用の冷
却液を噴射するための１対の冷却ジヤケツト７
１，７２が、それぞれスペーサ６２，６３に接近
して設けられている。冷却ジヤケツト７１，７２
には、それぞれ冷却液供給管７３，７４が接続さ
れている。

高周波焼入コイル５０によつて、小さい幅、例
えば約10mm程度の幅の硬化層を表面２１ｃに形成
しようとする場合には、加熱コイル５４の幅を例
えば10〜８mmとすれば良い。従つて、加熱コイル
５４の中空部分５４６、給電コイル５１の中空部
分５１３、給電コイル５２の図示しない中空部分
および給電コイル５３の図示しない中空部分は、
冷却液を流通させるのに十分な大きさとすること
ができる。

７３は、ガラスラミネート製で対向するように
配置された１対の平板状の支持板であつて、これ
ら支持板７３間に、冷却ジヤケツト７１，７２の
下部、高周波焼入コイル５０およびスペーサ６
１，６２，６３が配置されている。そして、第４
図に示すように、スペーサ６１，６２，６３、冷
却ジヤケツト７１，７２は、それぞれボルト６１
１，６２１，６３１，７２１，７２２によつて支
持板７３に取り付けられている。

なお、高周波焼入コイル５０によつてピン２１
の表面２１ｃを加熱する場合には、高周波電源１
００から第４図の矢印Ｐで示すように高周波電流
が高周波焼入コイル５０に通電され、また、高周
波焼入コイル５０を冷却するために第４図の矢印
ＲとＱで示すように冷却液が流通される。

次ぎに、上記高周波焼入コイル５０を用いてク
ランクシヤフト２０のピン２１の表面２１ｃを高
周波焼入する動作について説明する。

まず、前記した従来の高周波焼入方法と同様
に、クランクシヤフト２０のジヤーナル２２の断
面の中心を通るクランクシヤフトの回転軸２５が
水平になるようにクランクシヤフト２０を配設す
る。次いで、３個のスペーサ６１，６２，６３を
介してピン２１の表面２１ｃから所定の距離を保
つようにピン２１の表面２１ｃに上方から接近し
て配設された高周波焼入コイル５０に、高周波電
源１００から高周波電流を供給すると共に、クラ
ンクシヤフト２０を回転軸２５の周りに、図示し
ない回転装置によつて回転させる。そして、高周
波焼入コイル５０に所定時間、或いは、クランク
シヤフトが所定回数回転する間通電する。

この場合、第２図に示すように、ピン２１は従
来の高周波焼入方法と同様に、回転軸２５の周り
を矢印Ｍの方向に公転しながら、１公転に対して
１回の割合で矢印Ｎの方向に自転する。そして、
ピン２１の断面の中心３１は回転軸２５を中心と
する円３２を描く。また、高周波焼入コイル５０
は図示しない公知のパンタグラフによつて支持さ
れているので、ピン２１の公転に応じて上下左右
に揺動する。

本実施例の特徴は、高周波焼入コイル５０への
電力の加え方にある。即ち、クランクシヤフト２
０の１回転ごとに、ピン２１の上死点（ピン２１
の中心３１がＭ点にきたときであつて、ピン２１
が高周波焼入コイル５０の中央にくる）の手前の
所定の位置（中心３１がＡ点に来たとき）とピン
の上死点との区間（クランクシヤフト２０の回転
速度にしてθ₁の区間）、およびピンの上死点と上
死点後の所定の位置（中心３１がＢ点に来たと
き）との区間（クランクシヤフト２０の回転角度
にしてθ₂のを間）とをピン２１が通過する間だ
け、高周波焼入コイル５０に加える電力を増加さ
せる。

即ち、ピン２１の断面の中心３１がＡ点に至つ
たときに電力を大きくし、Ｂ点に至つたとき電力
を元の大きさなるように小さくする。このように
電力を大きくしたり、小さくしたりするに際し、
電力の変化を断続的なステツプ状に変化させて
も、或いは、連続的に変化させても、いずれの方
法でもよい。通常、θ₁、θ₂とも15゜〜90゜であり、
また、一般的にθ₁＝θ₂としている。

高周波焼入コイル５０に上記のような通電を行
うと、第１図に示すように、ピン２１のトツプ側
２１ａに形成された硬化層２９ａの幅と、ピン２
１のボトム側２１ｂに形成された硬化層２９ｂの
幅とは、ほぼ等しくなる。

上記実施例は、クランクシヤフト２０のピン２
１の表面２１ｃを高周波焼入する場合について説
明したが、クランクシヤフト２０のジヤーナル２
２の周辺のマスが不均一である場合にも、このジ
ヤーナル２２の表面の高周波焼入に適用できる。

更に、本発明の高周波焼入方法は、クランクシ
ヤフトのピンやジヤーナルの焼入に限定されるこ
となく、ワークの円柱状の被焼入部をこの被焼入
部の軸方向からみて被焼入部の表面上の一点の周
辺のワークのマスが最小となる一点を有するワー
クの前記表面に、ほぼ均一な幅の硬化層を形成す
る場合に適用することができる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明は、ワークの円柱状
の被焼入部の表面に対向してほぼ半円形状に、或
いは半円より小さい円弧状に形成され前記表面に
接近且つ対向して配置される加熱コイルと、この
加熱コイルの両端部分に一端同士が接続され、他
端同士が互いに接近するように配設された１対の
給電コイルと、加熱コイルに設けた磁性体のコア
とを備え、前記１対の給電コイルの他端間に高周
波電圧が印加される高周波焼入コイルを用いてワ
ークの円柱状の被焼入部の表面を高周波焼入する
に当たり、被焼入部の表面の周辺のワークのマス
が最小である表面近辺の加熱電力を他の部分に比
べて増加させているので、被焼入部の面の全周に
わたつて幅の均一な硬化層を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を説明する
ための図面であつて、第１図はクランクシヤフト
の正面説明図、第２図はクランクシヤフトのピン
の断面説明図、第３図は高周波焼入コイルの斜視
図（但しコアを取り付けてない状態）、第４図は
高周波焼入コイルの一部透視正面図、第５図は第
４図のＡ−Ａ線矢示断面説明図である。第６図お
よび第７図は従来の高周波焼入方法を説明するた
めの図面であつて、第６図はクランクシヤフトの
一部の正面説明図、第７図はクランクシヤフトの
ピンの断面説明図である。 ２０……クランクシヤフト、２１……ピン、２
１ｃ……表面、２２……ジャーナル、２３……突
起部、２４……マス部、２５……回転軸、２９
ａ，２９ｂ……硬化層、３１……中心３１，５
１，５２，５３……給電コイル、５４……加熱コ
イル、５７……スペース、６１，６２，６３……
スペーサ、１００……高周波電源、５１１，５２
１，５３１，５４１……一端、５２１，５２２，
５３２，５４２……他端、５５１，５５２……コ
ア、５４５……凹部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ω型に形成された高周波焼入コイルを用いて
   ワークの円柱状の被焼入部を被焼入部の軸方向か
   らみて被焼入部の表面上の一点の周辺のワークの
   マスが最小となる一点を有するワークの前記表面
   を焼入する高周波焼入方法であつて、 前記高周波焼入コイルは、ワークの円柱状の被
   焼入部の表面に対向してほぼ半円形状に、或いは
   半円より小さい円弧状に形成され前記表面に接近
   且つ対向して配置される加熱コイルと、この加熱
   コイルの両端部分に一端同士が接続され、他端同
   士が互いに接近するように配設された１対の給電
   コイルと、加熱コイルに設けた磁性体のコアとを
   備え、前記１対の給電コイルの他端間に高周波電
   圧が印加されるように構成されており、かつ、ワ
   ークを前記軸の周りに回転しながら前記表面に接
   近且つ対向するように前記高周波焼入コイルの加
   熱コイルを配設し、被焼入部の１回転ごとに、前
   記一点が加熱コイルの中央に来る手前のほぼ所定
   の位置と加熱コイルの中央との間の区間、およ
   び、加熱コイルの中央と前記一点が加熱コイルの
   中央を通過してから後のほぼ所定の位置との間の
   区間とを前記一点を通過する間だけ、高周波焼入
   コイルに加える電力を、前記一点が前記両区間以
   外の区間を通過するときに高周波焼入コイルに加
   える電力よりも増加させるようにしたことを特徴
   とする高周波焼入方法。