JP2007254838A - 等速ジョイント外輪の焼戻しのための内外コイルによる誘導加熱方法とその焼戻し用の内外コイル及び焼戻し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】等速ジョイント外輪の温度差を小さくして焼戻し後の硬度を一定に保てるようにする。
【解決手段】外輪の軸部４とカップ５を加熱するコイル１０、１１を個別に設け、高周波電源１２、１３もそれぞれ別に設ける。これにより、軸部４とカップ部５の温度バランスの調整を高周波電源１２、１３の出力調整で行なって、両者の温度差を低減し、さらに内コイルを使用することでカップ内の温度差を低減し焼戻し後の硬度を一定に保てるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、等速ジョイント外輪における高周波誘導加熱を用いた焼戻し工程での製品内の温度差低減による硬度の均一化と、等速ジョイント外輪における異なる製品形状に対する焼戻しコイルの共通化を図る内外コイルによる誘導加熱方法とその内外コイル及び焼戻し装置に関するものである。

等速ジョイント外輪の熱処理では、高周波誘導加熱を用いた焼戻し法が用いられている。この等速ジョイント外輪の高周波誘導加熱を用いた焼戻しでは、図６（ａ）、（ｂ）に示すような丸型のソレノイドコイル１や図７（ａ）、（ｂ）に示すヘアピンコイル２の内部にワーク（外輪）３を置いて、前記コイル１、２に高周波電流を供給しワーク３を加熱する。このとき、必要に応じてワーク３を回転させて加熱する。図６や図７のどちらの方式ともワーク３の軸部４は前記コイル１，２から直接加熱されるが、カップ部５の内部は、外周からの熱伝導で温度が上昇する。なお、前記コイル１，２に供給する高周波電流の大きさ、及び周波数は製品により調整する。

このような誘導加熱によりワーク３が焼戻しに必要温度まで上昇したところで、高周波電流の供給を停止し、一定時間保持したのちワーク３を冷却水で冷却して焼戻しが完了する。

ところで、上記のような方法の場合、等速ジョイントの外輪の軸部４では、硬化部が外径にあるのに対し、カップ部５では、硬化部は内径に存在する。軸部４とカップ部５では、形状、質量も異なることから、外側からの加熱で硬化部を同じ温度で焼戻すには、図８（ａ）に示すように、コイル１のターンの間隔や径Ｌ、あるいは図８（ｂ）のように、コイル２とワーク３の位置関係Ｌを調整しなければならない。しかし、コイルは銅で製作されているので、形状や位置関係を調整するのは容易でない問題がある。

また、等速ジョイントには、図３に示すように、３本のトラック溝１４と、トラック溝１４を構成する向かい合ったローラ案内面１５を結ぶ大内径部６と、各々のトラック棒１４を接続する小内径部７によって構成された形状となっているトリポード型等速ジョイント外輪があるが、この外輪を丸型のソレノイドコイル（想像線で示す）１中に置いた状態で加熱すると、前記コイル１に近く肉厚の薄い大内径部の温度は前記コイル１から遠く肉厚の厚い小内径部に比べて高くなる。

一般に、焼入れにより硬化した部分では、加熱時間が同じ場合、加熱温度が高いほど硬度の低下量は大きくなる。したがって、焼戻し後の大内径部の硬度は小内径部に比べ低くなる。

そのため、小内径部で規定の硬度を得ようとすると（等速ジョイント外輪では製品の強度に基づいて焼戻し後の硬度を規定している）小内径部より大内径部の温度が高くなり、大内径部の硬度が、規定の下限または規定の下限を下回る問題がある。

この問題を解決する一つの方法として、（特許文献１）には、外輪のステム部とカップ部の外側にそれぞれ誘導加熱コイルを設けて誘導加熱と注水を行なって焼戻しする方法がある。

特開平５−９５８４号公報

しかしながら、外輪のステム部とカップ部の外側にコイルが配置される方法では、カップ内部のコイルに近くて肉厚の薄い大内径部の温度が、コイルから遠くて肉厚の厚い小内径部に比べて高くなる問題がある。

そこで、この発明の課題は、焼戻し後の硬度を均一にすること、焼戻し温度の調整も簡単にできるようにすること、コイルの共用化による省力化も図れるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、等速ジョイント外輪の軸部を誘導加熱用の外コイルに挿入し、一方、前記外輪のカップ内に誘導加熱用の内コイルを挿入して、前記外コイルと外コイル用高周波電源とを接続し、内コイルと内コイル用高周波電源とを接続して、その外コイル用電源と内コイル用電源の出力を調整し、外コイルと内コイルへ供給する各々の高周波電流を調整して、焼戻しのための誘導加熱を行なう方法を採用したのである。

このような方法を採用することにより、外輪の軸部とカップ部を加熱するコイルを個別に設け、高周波電源もそれぞれ別に設けたので、これにより、軸部とカップ部の温度バランスの調整を高周波電源の出力調整で行なって、両者の温度差を小さくできる。さらに、カップの内側にコイルを配置することにより、肉厚の厚い小内径側がコイルと近くなり、外側にコイルを配置した場合に比べて温度が上がりやすくなり、大内径部と小内径部の温度差が小さくなる。

また、等速ジョイント外輪の軸部が挿入される外コイルと、前記外輪のカップ内に挿入される内コイルとからなり、前記外コイルは、外コイル用高周波電源と接続され、一方、内コイルは、内コイル用高周波電源と接続されて、その外コイル用電源と内コイル用電源の出力を調整し、外コイルと内コイルへ供給する各々の高周波電流を調整して、焼戻しのための誘導加熱を行なう構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、外輪の軸部とカップ部を誘導加熱する外コイルと内コイルへ供給する高周波電流を、外コイル用高周波電源と内コイル用高周波電源とで個別に調整して、外輪の軸部とカップ部との温度差と、さらに内コイルの使用によりカップ内部の大内径部と小内径部の温度差を小さくできる。

また、等速ジョイント外輪の軸部が挿入される外コイルと、前記外輪のカップ内に挿入される内コイルと、前記外コイルに高周波電流を供給する外コイル用高周波電源と、内コイルに高周波電流を供給する内コイル用高周波電源を備え、前記外コイル用電源と内コイル用電源の出力を調整し、外コイルと内コイルへ供給する各々の高周波電流を調整して、焼戻しのための誘導加熱を行なう構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、外コイル用高周波電源と内コイル用高周波電源とで個別に調整して外輪の軸部とカップ部との温度差と、さらに内コイルの使用によりカップ内部の大内径部と小内径部の温度差を小さくして焼戻しを行なうので、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。

この発明は、以上のように構成したことにより、誘導加熱した場合のカップ内部の温度差を小さくできるため、焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを低減でき、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。また、軸部とカップ部の焼戻し温度バランスの調整を、それぞれのコイルに設けた高周波電源の出力調整で行なえるため、品質調整時間の短縮と加熱コイルの共用化を図ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

この形態の焼戻し装置は、図１及び図２に示すように、外コイル１０、内コイル１１、外コイル用高周波電源１２、内コイル用高周波電源１３を備えたものである。

外コイル１０は、等速ジョイント外輪（以下、ワーク）３の軸部４が挿入されて、軸全体を被うもので、カップ部５を被わないようになっており、この形態では、マルチターンコイルを使用している。また、外コイル１０は、ワーク３の軸部４が挿入されるので、図２のように、ヘアピンコイルを使用するようにもできる。

内コイル１１は、ワーク３のカップ部５の内側へ挿入する。そのため、カップ部５の内側に挿入できるようにマルチターンコイルを使用している。

外コイル用高周波電源１２と内コイル用高周波電源１３は、両電源ともトランジスタ式インバータで、各々独立した電源となっている。また、外コイル用高周波電源１２は外コイル１０と接続して、外コイル１０へ供給する高周波電力の周波数、出力を調整できるようになっている。一方、内コイル用高周波電源１３は、内コイル１１と接続して内コイル１１へ供給する高周波電力の周波数、出力を調整できるようになっており、内外コイル１０，１１ごとに個別に制御できるようになっている。これらの電源は、図示はしていないが、制御用のシーケンサ等と接続されており、電力、加熱時間などを予めプログラムに設定して実行できるようにしてある。

この形態は上記のように構成されており、次に、この焼戻し装置に、トリポード型等速ジョイント外輪をワーク３としてセットし、焼戻しの加工サイクル動作を述べることにより、この発明の誘導加熱方法を説明する。

ワーク３は図３に示すように軸方向に伸びる向かい合ったローラ案内面１５でトラック溝１４を構成しており、３本のトラック溝１４が１２０度の間隔で形成されている。向かい合ったローラ案内面１５は大内径部６によって結ばれており、それぞれのトラック溝１４は小内径部７によって接続された形状となっている。

このワーク３には、外コイル１０と内コイル１１を装着して所定の位置に配置する。すなわち、ワーク３の軸部４を外コイル１０に挿入し、カップ部５の内側に内コイル１１を挿入する。また、図示はしていないが、下治具と上センター治具で支持し、焼戻し装置にセットする。そして、各々外コイル１０と内コイル１１に接続した高周波電源１２，１３から高周波電流を供給し加熱する。このとき、周方向の温度ムラが大きい場合はワーク３を回転させる。加熱は予め設定したプログラムに基づいて行い軸部４の外径の硬化部と、カップ部５の内径の硬化部が焼戻しに必要な温度域に入るように制御する。

このため、誘導加熱時の軸部４の外径とカップ部５の内側の温度差を小さくして焼戻しによる部分的な硬度低下量のばらつきを低減し、焼戻し後の硬度を均一に保つことができる。

このように、軸部４とカップ部５の焼戻し温度バランスの調整を外コイル１０と内コイル１１に設けた高周波電源１２，１３の出力の調整で行なえるので、品質調整時間の短縮が図れる。また、高周波電源１２，１３の出力の調整で、コイルの形状やコイルとワークの位置を調整しなくとも温度を調整できるので、誘導加熱コイルの共用化を図ることができる。さらに、一度の加熱で軸部４とカップ部５の加熱ができる。

また、このように、カップ５の内側に内コイル１１を挿入して加熱すると、トリポード型等速ジョイント外輪では、図３の点線で示す内コイル１１がカップ部５の内側にあることで、肉厚の厚い小内径部７と内コイル１１との距離の方が、図３の想像線で示すコイル１よりも近くなる。そのため、温度が上昇しやすくなって肉厚の薄い大内径部６との温度差が、図４から図５に示すように小さくなり、焼戻しに必要な温度領域Ｔ１−Ｔ２に収まるため、規定の硬度が得られる。

このように、加熱が終了すると、所定の時間冷却水で冷却して加工を終了する。

なお、加熱出力、加熱時間は製品形状により適宜決められるものである。

実施形態の模式図 実施形態の模式図 実施形態の要部の断面図 実施形態の作用説明図 実施形態の作用説明図 （ａ）従来例の平面図（ｂ）従来例の断面図 （ａ）従来例の平面図（ｂ）従来例の正面図 従来例の作用説明図

符号の説明

３ ワーク
４ 軸部
５ カップ
１０ 外コイル
１１ 内コイル
１２ 外コイル用高周波電源
１３ 内コイル用高周波電源
１４ トラック溝
１５ ローラ案内面

Claims (3)

1. 等速ジョイント外輪の軸部を誘導加熱用の外コイルに挿入し、前記外輪のカップ内に誘導加熱用の内コイルを挿入して、前記外コイルと外コイル用高周波電源とを接続し、内コイルと内コイル用高周波電源とを接続して、その外コイル用電源と内コイル用電源の出力を調整し、外コイルと内コイルへ供給する各々の高周波電流を調整して、焼戻しのための誘導加熱を行なう内外コイルによる誘導加熱方法。
2. 等速ジョイント外輪の軸部が挿入される外コイルと前記外輪のカップ内に挿入される内コイルとからなり、
   前記外コイルは、外コイル用高周波電源と接続され、一方、内コイルは、内コイル用高周波電源と接続されて、その外コイル用電源と内コイル用電源の出力を調整し、外コイルと内コイルへ供給する各々の高周波電流を調整して、焼戻しのための誘導加熱を行なう内外コイル。
3. 等速ジョイント外輪の軸部が挿入される外コイルと前記外輪のカップ内に挿入される内コイルと、前記外コイルに高周波電流を供給する外コイル用高周波電源と、内コイルに高周波電流を供給する内コイル用高周波電源を備え、
   前記外コイル用電源と内コイル用電源の出力を調整し、外コイルと内コイルへ供給する各々の高周波電流を調整して、焼戻しを行なうための誘導加熱装置。

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