(57)【要約】【課題】大径部と小径部を有し、大径部と小径部の間に段部を有する熱処理対象物における、段部と小径部に連続した同等の深さの焼入硬化層を形成することができる高周波誘導加熱用の加熱コイルを提供することである。【解決手段】クランクシャフトＷのスラスト受け部９３とピン部９０に近接対向する近接対向部２ａ、２ｂを有し、近接対向部２ａ、２ｂは、スラスト受け部９３に対向する段部側対向部９と、ピン部９０に対向する小径部側対向部１０を有し、段部側対向部９と小径部側対向部１０は連続しており、近接対向部２ａ、２ｂにはコア８ａ、８ｂが設けられており、段部側対向部９は、コア８ａ、８ｂで覆われておらず、小径部側対向部１０における段部側対向部９と連続する側の部位が、コア８ａ、８ｂよりもクランクシャフトＷのピン部９０が配置される側に突出した突出部１１を構成している。【選択図】図３
2020027732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径部と小径部を有し、当該大径部と小径部の間に段部を有する熱処理対象物における、前記段部と小径部に高周波誘導電流を励起させる高周波誘導加熱用の加熱コイルであって、
前記段部と小径部に近接対向する近接対向部を有し、
前記近接対向部は、段部に対向する段部側対向部と、小径部に対向する小径部側対向部を有し、前記段部側対向部と小径部側対向部は連続しており、
前記近接対向部には磁性体が設けられており、
前記段部側対向部は、磁性体で覆われておらず、
前記小径部側対向部における段部側対向部と連続する側の部位が、磁性体よりも熱処理対象物の小径部が配置される側に突出した突出部を構成していることを特徴とする高周波誘導加熱用の加熱コイル。
【請求項２】
磁性体は、複数又は多数の薄板片が積層して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱用の加熱コイル。
【請求項３】
前記熱処理対象物はクランクシャフトであり、前記段部はスラスト受け部であり、前記小径部はピン部又はジャーナル部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波誘導加熱用の加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波焼入時等に使用される高周波誘導加熱用の加熱コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、鉄鋼材料からなるワーク（熱処理対象物）は、高周波焼入することによって、耐摩耗性等の耐久性を向上させることができる。
ここで、ワークを高周波誘導加熱するためには、高周波電流が通電された加熱コイルをワークの表面に近接させなければならない。そのため、加熱コイルはワークの表面に沿う形状を呈している必要がある。
【０００３】
例えば、ワークとしてクランクシャフトを高周波焼入する場合、クランクシャフトは構造が複雑であるため、従来は、クランクシャフトの各部の形状に対応した個々に異なる形状の複数の加熱コイルを、順にクランクシャフトの各部に近接させ、クランクシャフトの各部を順に高周波誘導加熱し、さらに、急冷して高周波焼入を実施していた。すなわち、クランクシャフト全体を同時に高周波焼入せず、例えば、ピン部と、当該ピン部と連続したスラスト受け部を別々に高周波焼入していた。
【０００４】
ところが、ピン部とスラスト受け部を別々に高周波焼入すると、ピン部の焼入硬化層とスラスト受け部の焼入硬化層が不連続になる。焼入硬化層が不連続であると強度的に不利である。そこで、焼入硬化層を連続させるために、ピン部とスラスト受け部を同時に高周波焼入するための高周波誘導加熱コイルが発明され、このような高周波誘導加熱コイルが例えば特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されている高周波誘導加熱コイルは、ピン部に対向する部位と、スラスト受け部に対向する部位とを有する。当該高周波誘導加熱コイルに高周波電流を通電すると、ピン部とスラスト受け部に同時に高周波誘導電流が励起され、ピン部とスラスト受け部は同時に高周波誘導加熱され、さらに急冷することによって同時に高周波焼入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５９０７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示されている高周波誘導加熱コイルでは、ピン部とスラスト受け部を同時に高周波誘導加熱することができるものの、ピン部とスラスト受け部に生じる焼入硬化層の深さが不均一なものとなる。
【０００８】
特許文献１には、高周波誘導加熱コイルの全体構造が開示されていないため、本発明者が作成した図８、図９を参照しながら高周波誘導加熱コイルの全体構造を説明する。図８は、特許文献１の図１から推測して作成した高周波誘導加熱コイルのモデル図である。また、図９は、図８のＣ−Ｃ断面図である。
【０００９】
図８、図９に示すように、高周波誘導加熱コイル７１は、クランクシャフト８０のスラスト受け部８１と軸部８２（ピン部）に近接対向する近接対向部７２を有している。また、高周波誘導加熱コイル７１は、図示しない高周波電源側と接続されるリード部７３、７４を有している。高周波誘導加熱コイル７１は一連の導体で構成されており、リード部７３、７４の間に近接対向部７２が設けられている。すなわち、近接対向部７２には、リード部７３、７４を介して高周波電流を通電することができる。
【００１０】
近接対向部７２は、断面が四角形を呈しており、スラスト受け部８１と対向する第１加熱面７５と、軸部８２（ピン部）と対向する第２加熱面７６と、コア７７（磁性体）で覆われたその他の２面を有している。
【００１１】
図９に示すように、クランクシャフト８０は、回転軸線８３と中心が一致したジャーナル部８４、８５を有し、図示しない回転駆動装置によってクランクシャフト８０は、回転駆動される。そして、高周波誘導加熱コイル７１（図８）は、回転軸線８３周りに公転移動する軸部８２に追従し、軸部８２の全周面に対して順に近接対向し、軸部８２の全周面とスラスト受け部８１が同時に高周波誘導加熱される。そして、軸部８２とスラスト受け部８１が同時に高周波焼入される。
【００１２】
図９に示すように、近接対向部７２がスラスト受け部８１、軸部８２に近接対向することにより、スラスト受け部８１と軸部８２は同時に高周波誘導加熱され、スラスト受け部８１と軸部８２には連続した焼入硬化層８６（左上から右下に傾斜したハッチングを施した領域）が形成される。
【００１３】
図９に示すように、焼入硬化層８６は、スラスト受け部８１の領域部分では略均一であるが、軸部８２の領域部分では不均一になっている。すなわち、焼入硬化層８６は、第２加熱面７６が対向した部位で部分的に深くなっている。
そのため、クランクシャフト８０の強度は、不均一である。
【００１４】
そこで、本件出願人は、軸部８２の誘導加熱量を減じることにより、軸部８２の焼入硬化層８６を、スラスト受け部８１の焼入硬化層８６と同等になるように改善を試みた。すなわち、第２加熱面７６の一部を遮蔽することにより、軸部８２の誘導加熱量を減じてみた。
【００１５】
図１０は、図８と同じ高周波誘導加熱コイル７１の斜視図であり、図１１は、図１０のＤ−Ｄ断面図である。図１０、図１１に示す高周波誘導加熱コイル７１の近接対向部７２には、図８、図９のコア７７の代わりにコア７８が取り付けられている。図１１に示すように、コア７８は、第２加熱面７６の一部を覆う延長部７８ａを有する。
【００１６】
図１１に示すように、コア７８の延長部７８ａによって、軸部８２の焼入硬化層８７は浅くなったが、今度は、軸部８２の軸線方向（図１１で見て左右方向）の中央部分に焼入硬化層８７がほとんど形成されなくなった。さらに、スラスト受け部８１の焼入硬化層８７が、図９に示すスラスト受け部８１の焼入硬化層８６よりも深く形成されてしまい、コア７８に延長部７８ａを設けることによって、逆に焼入硬化層８７は改悪されてしまった。
【００１７】
すなわち、単に、第２加熱面７６の一部を延長部７８ａで覆っただけでは、焼入硬化層を改善することはできず、スラスト受け部８１から軸部８２にかけて、同等の深さの略一様な連続した焼入硬化層を形成するのは困難である。
【００１８】
そこで、本発明は、大径部と小径部を有し、大径部と小径部の間に段部を有する熱処理対象物における、段部と小径部に同等の深さの略一様な連続した焼入硬化層を形成することができる高周波誘導加熱用の加熱コイルを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、大径部と小径部を有し、当該大径部と小径部の間に段部を有する熱処理対象物における、前記段部と小径部に高周波誘導電流を励起させる高周波誘導加熱用の加熱コイルであって、前記段部と小径部に近接対向する近接対向部を有し、前記近接対向部は、段部に対向する段部側対向部と、小径部に対向する小径部側対向部を有し、前記段部側対向部と小径部側対向部は連続しており、前記近接対向部には磁性体が設けられており、前記段部側対向部は、磁性体で覆われておらず、前記小径部側対向部における段部側対向部と連続する側の部位が、磁性体よりも熱処理対象物の小径部が配置される側に突出した突出部を構成していることを特徴とする高周波誘導加熱用の加熱コイルである。
【００２０】
請求項１に記載の発明では、加熱コイルは、熱処理対象物の段部と小径部に近接対向する近接対向部を有し、近接対向部は、段部に対向する段部側対向部と、小径部に対向する小径部側対向部を有し、段部側対向部と小径部側対向部は連続している。そのため、熱処理対象物の段部から小径部にかけて誘導加熱が可能である。すなわち、段部から小径部に至るまで、同時に高周波誘導加熱することができる。そして、高周波誘導加熱後、加熱部位を急冷すると、段部から小径部にかけて連続した焼入硬化層を得ることができる。
ここで、小径部における段部に近い部位の熱容量は比較的大きく、小径部における段部から離れた部分の熱容量は比較的小さい。
本発明の加熱コイルを使用すると、この熱容量が相違する段部と小径部に略一様な同等深さの連続した焼入硬化層を形成することができる。
近接対向部には磁性体が設けられており、段部側対向部は、磁性体で覆われておらず、小径部側対向部における段部側対向部と連続する側の部位が、磁性体よりも熱処理対象物の小径部が配置される側に突出した突出部を構成している。これにより、近接対向部に高周波電流が通電された際に生じる磁気（磁力線）が、小径部側に適度に拡がる。
具体的には、小径部側対向部における磁性体で覆われた部位からは磁気が放出されないため、対向する小径部に磁気が最短距離で直接届かない。
また、突出部から放出された磁気は、磁性体に遮蔽されることなく小径部における段部から離れた熱容量が小さい領域に拡がる。すなわち、小径部における熱容量が比較的小さい領域に届く磁気は、比較的弱い。
そのため、小径部における熱容量の比較的小さい領域には、比較的小さい高周波誘導電流が励起され、当該領域は誘導加熱される。よって、小径部における熱容量の小さい領域に励起される高周波誘導電流は抑制され、当該熱容量の小さい領域が過熱状態になることはない。
これにより、高周波焼入時に、小径部には略一様な同等深さの焼入硬化層が形成される。
また、小径部側対向部の突出部は、熱処理対象物の小径部における段部に近い部位に近接している。そのため、小径部における熱容量が比較的大きい部位に対して、突出部から放出された磁気はほとんど拡散することなく到達する。その結果、小径部における熱容量が比較的大きい段部付近の部位が良好に高周波誘導加熱されて昇温する。
そして、本発明によると、熱処理対象物を、段部から小径部にかけて、略一様に高周波誘導加熱し、その結果、高周波焼入によって段部から小径部にかけて、略均一な深さの焼入硬化層を形成することが可能である。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、磁性体は、複数又は多数の薄板片が積層して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱用の加熱コイルである。
【００２２】
請求項２に記載の発明では、磁性体は、複数又は多数の薄板片が積層して構成されたものであるので、熱処理対象物の大きさや熱容量の大きさに応じて薄板片の数を変更し、磁性体の積層長さを調整することができる。すなわち、段部と小径部に励起される高周波誘導電流を増減調整することができる。
【００２３】
前記熱処理対象物はクランクシャフトであり、前記段部はスラスト受け部であり、前記小径部はピン部又はジャーナル部であってもよい（請求項３）。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の高周波誘導加熱用の加熱コイルは、クランクシャフトの軸部（ピン部又はジャーナル部）とスラスト受け部のような、段部と小径部とが連続した熱処理対象物の当該段部と小径部を、略一様で同等深さの連続した焼入硬化層が形成されるように高周波誘導加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る加熱コイルの斜視図である。
【図２】（ａ）は、熱処理対象物であるクランクシャフトの正面図であり、図１の加熱コイルの近接対向部が、ピン部に近接対向している状態を示し、（ｂ）は、（ａ）のＢ部の拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１の加熱コイルの近接対向部の一部を示す斜視図であり、コアを構成する薄板片を近接対向部に取り付ける様子を示している。
【図５】近接対向部の横断面図であり、（ａ）は、コアを構成する薄板片を近接対向部に取り付ける直前の状態を示し、（ｂ）は、薄板片を近接対向部に取り付けた状態を示す。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、近接対向部にコアの薄板片が装着された状態を示す断面図である。
【図７】図３とは別の横断面を有する加熱コイルの近接対向部の横断面図である。
【図８】コアを備えた従来の加熱コイルの斜視図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】図８とは別のコアを備えた従来の加熱コイルの斜視図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら説明する。
熱処理対象物であるクランクシャフトＷは、図２に示すようにピン部９０（小径部）、ジャーナル部９４、大径部９１ａ、９１ｂを有する。また、クランクシャフトＷは中心線９５を有する。ジャーナル部９４の中心は、中心線９５と一致しており、ピン部９０の中心は中心線９５から離間している。ジャーナル部９４とピン部９０は、大径部９１（９１ｂ）を介して接続されている。大径部９１は、アーム部やカウンタウェイト部とも称し、スラスト受け部９３（段部）を有する。ピン部９０又はジャーナル部９４と、スラスト受け部９３は、境界部９２（フィレット）を介して連続している。クランクシャフトＷは、中心線９５を中心に回転駆動される。
【００２７】
図１に示す本実施形態に係る高周波誘導加熱用の加熱コイル１は、いわゆる半開放型の加熱コイルであり、銅又は銅合金等の電気導通性に優れた素材からなる一続きの良導体で構成されている。半開放型とは、中心角が１８０度以下の湾曲した部位を有し、加熱コイルが、熱処理対象物に対して熱処理対象物の熱処理時の回転軸と直交する方向から接近して近接対向することができると共に、熱処理対象物から回転軸と直交する方向に離間することができる形状を意味している。また、加熱コイル１を構成する一続きの良導体は中空であり、内部には冷却液を循環供給することができる。
【００２８】
図１に示すように加熱コイル１は、近接対向部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、接続部４ａ、４ｂ、迂回部５、リード部６、７を有する。加熱コイル１は、リード部６、近接対向部２ｂ、接続部４ａ、近接対向部２ａ、迂回部５、近接対向部３ａ、接続部４ｂ、近接対向部３ｂ、リード部７が、この順で直列に接続されて、半開放型の構造を呈している。また、加熱コイル１の両端部分を構成するリード部６、７の自由端側（図１で見て上端側）には、図示しない高周波電源が接続されている。
【００２９】
近接対向部２ａ、３ｂは同じ構造であり、近接対向部２ｂ、３ａも同じ構造である。また、近接対向部２ａ、３ｂと、近接対向部２ｂ、３ａは、左右対称形の構造である。そのため、ここでは近接対向部２ａを代表的に説明し、近接対向部２ｂ、３ａ、３ｂの重複する説明は省略する。
【００３０】
近接対向部２ａは、中心角が略９０度程度に湾曲した構造を呈している。近接対向部２ａの一端は、直線状の接続部４ａの一端に接続されており、他端は迂回部５の一端に接続されている。
【００３１】
図２（ｂ）、図３に示すように、近接対向部２ａの横断面は四つの辺を有する菱形である。四つの辺のうちの一辺は、段部側対向部９を構成しており、別の一辺は、小径部側対向部１０を構成している。段部側対向部９と小径部側対向部１０は鋭角を成して連続しており、この両対向部９、１０が連続した鋭角を構成する部位は、詳しくは後述する突出部１１を構成している。
【００３２】
また、近接対向部２ａには、ケイ素鋼等の磁性体素材で構成されたコア８ａが装着されている。コア８ａは、近接対向部２ａにおける段部側対向部９と小径部側対向部１０の突出部１１を除く部位を覆っている。すなわち、近接対向部２ａの横断面の周囲の全領域がコア８ａで覆われているのではなく、近接対向部２ａの菱形を形成する四辺のうちの段部側対向部９と小径部側対向部１０以外の二辺と、小径部側対向部１０の一部がコア８ａで覆われている。そして、小径部側対向部１０におけるコア８ａで覆われていない部位は突出部１１を構成している。
【００３３】
コア８ａは、湾曲した近接対向部２ａに沿って取り付けられている。すなわち、コア８ａは、湾曲している。ここで、コア８ａは、一体物として構成（一体成形）してもよいが、図４に示すように、複数又は多数の薄板片１５を積層させて構成するのが好ましい。
【００３４】
薄板片１５を積層させてコア８ａを構成すると、図４に示すコア８ａの全長Ｆを任意に設定することが可能になる。すなわち、クランクシャフトＷのスラスト受け部９３とピン部９０の加熱状態（後述の焼入硬化層）が最適な状態となるように、磁性体であるコア８ａの大きさを容易に変更することができる。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、近接対向部２ａは菱形の横断面を有している。また、薄板片１５は、長方形の外形を有している。薄板片１５は、近接対向部２ａを収容する切欠部１５ａを備えている。切欠部１５ａは略コの字形を呈している。切欠部１５ａを近接対向部２ａの外面に係合させることによって、近接対向部２ａに薄板片１５を取り付けることができる。薄板片１５は薄いため、近接対向部２ａに装着し易い。よって、個々の薄板片１５を近接対向部２ａに順に装着することにより、近接対向部２ａにコア８ａを取り付けることができる。
【００３６】
図５（ｂ）に示すように、薄板片１５の切欠部１５ａに近接対向部２ａを嵌め込むと、菱形断面の近接対向部２ａの四辺のうちの二辺の大半が切欠部１５ａに収容され、薄板片１５（コア８ａ）に覆われる。また、小径部側対向部１０の大部分が薄板片１５（コア８ａ）によって覆われている。切欠部１５ａ内には、近接対向部２ａの外面がちょうど嵌まり込んでいる。すなわち、切欠部１５ａと近接対向部２ａの間には、ほとんど隙間がない。また、近接対向部２ａの段部側対向部９と、小径部側対向部１０の一部が薄板片１５から露出している。すなわち、段部側対向部９と小径部側対向部１０の一部が薄板片１５によって覆われていない。
【００３７】
小径部側対向部１０の一部とは、小径部側対向部１０における段部側対向部９と連続した側の部位であり、この部位は突出部１１を構成している。図５（ｂ）に示すように、突出部１１は、薄板片１５（コア８ａ）よりもクランクシャフトＷのピン部９０側（小径部側）へ突出している。
【００３８】
近接対向部２ｂ、３ａ、３ｂ（図１）も近接対向部２ａと同様の構造を有しており、それぞれ薄板片１５からなるコア８ｂ、１８ａ、１８ｂ（コア１８ｂは図示せず）が取り付けられている。
【００３９】
図１に示すように、近接対向部２ａと近接対向部３ａは、同一の仮想平面内に配置されている。また、近接対向部２ａと近接対向部３ａは、同一の仮想円周上に配置されており、それぞれ中心角が９０度程度の円弧形状を呈している。すなわち、近接対向部２ａと近接対向部３ａは、同一円周上の略１８０度の範囲を占めている。
【００４０】
さらに、近接対向部２ａ、３ａは迂回部５で接続されており、迂回部５によって近接対向部２ａと近接対向部３ａの間の導通が確保されている。また、迂回部５は、近接対向部２ａと近接対向部３ａが配置された仮想円よりも外周側へ退避しており、近接対向部２ａと近接対向部３ａが配置された円周上における、近接対向部２ａと近接対向部３ａの間には空間が形成されている。この空間には、中央スペーサ１２ａ（図１）が配置されている。同様に、近接対向部２ｂと近接対向部３ｂの間に形成された空間には中央スペーサ１２ｂ（図示せず）が配置されている。
【００４１】
近接対向部２ｂと近接対向部３ｂも、近接対向部２ａ及び近接対向部３ａとは異なる同一の仮想平面内に配置されている。そして、近接対向部２ａ、２ｂが接続部４ａで接続されており、近接対向部３ａ、３ｂが接続部４ｂで接続されている。
【００４２】
接続部４ａ、４ｂの一端は、同一の仮想円周上の近接対向部２ａ、３ａの互いに最も離れた１８０度の位置に配置されている。また、接続部４ａ、４ｂの他端は、同一の別の仮想円周上の近接対向部２ｂ、３ｂの互いに最も離れた１８０度の位置に配置されている。二つの仮想円同士は平行に対向する位置関係にある。
【００４３】
近接対向部２ａと接続部４ａが交差する部位付近には、右側スペーサ１４ａが配置されている。また、近接対向部２ｂと接続部４ａが交差する部位付近には、右側スペーサ１４ｂが配置されている。
【００４４】
同様に、近接対向部３ａと接続部４ｂが交差する部位付近には、左側スペーサ１３ａが配置されている。また、近接対向部３ｂ（図示せず）と接続部４ｂが交差する部位付近には、左側スペーサ１３ｂが配置されている。
【００４５】
加熱コイル１と、中央スペーサ１２ａ、１２ｂ、左側スペーサ１３ａ、１３ｂ、右側スペーサ１４ａ、１４ｂは、絶縁体である板部材で構成された側板（図示せず）に固定されている。中央スペーサ１２ａ、左側スペーサ１３ａ、右側スペーサ１４ａは、近接対向部２ａ、３ａよりも内側（クランクシャフトＷのピン部９０が配置される側）に突出している。すなわち、各スペーサ１２ａ、１３ａ、１４ａの先端は、近接対向部２ａ、３ａが配置された円周よりも内周側に突出している。
【００４６】
同様に、中央スペーサ１２ｂ、左側スペーサ１３ｂ、右側スペーサ１４ｂは、近接対向部２ｂ、３ｂよりも内側に突出している。すなわち、各スペーサ１２ｂ、１３ｂ、１４ｂの先端部は、近接対向部２ｂ、３ｂが配置された円周よりも内周側に突出している。
【００４７】
また、中央スペーサ１２ａ、左側スペーサ１３ａ、右側スペーサ１４ａの先端部は、近接対向部２ａ、３ａが配置された仮想平面よりも、接続部４ａ、４ｂがのびる方向（近接対向部２ａ、２ｂの配置方向）にも突出している。
【００４８】
次に、加熱コイル１によって、熱処理対象物であるクランクシャフトＷのピン部９０（小径部）と、スラスト受け部９３（段部）を熱処理する場合について説明する。
【００４９】
図２（ａ）に示すクランクシャフトＷの大径部９１ａ、９１ｂの間のピン部９０（小径部）に加熱コイル１を配置する。加熱コイル１は半開放型であるため、加熱コイル１（近接対向部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）は、ピン部９０に対してピン部９０の半径方向から接近することができる。
【００５０】
中央スペーサ１２ａ、１２ｂ（中央スペーサ１２ａのみ図１に示す）がピン部９０に当接することにより、近接対向部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂからピン部９０までの距離が、ピン部９０を誘導加熱するのに適した距離に設定される。また、ピン部９０の直径（外径）は、左側スペーサ１３ａ（１３ｂ）と右側スペーサ１４ａ（１４ｂ）の先端部同士の距離よりも若干小さい。そのため、ピン部９０は、左側スペーサ１３ａ（１３ｂ）と右側スペーサ１４ａ（１４ｂ）の間で若干揺動することができ、ピン部９０は左右いずれか一方のスペーサに当接している。この若干の揺動は、ピン部９０の誘導加熱にはほとんど影響しない。
【００５１】
図２（ｂ）、図３に示すように、ピン部９０には、加熱コイル１の近接対向部２ａ、２ｂ（３ａ、３ｂ）の小径部側対向部１０が近接対向している。近接対向部２ａ、３ａ（２ｂ、３ｂ）は、ピン部９０の略１８０度（略半周）の範囲に近接対向している。
【００５２】
近接対向部２ａのうち、突出部１１以外の部位はコア８ａ、８ｂによって覆われている。また、近接対向部２ａの突出部１１は、コア８ａ、８ｂよりもピン部９０側へ突出している。そのため、突出部１１とピン部９０の間には、コア８ａ、８ｂは存在しない。また、突出部１１は、近接対向部２ａの菱形の横断面を構成する辺のうちの、段部側対向部９側に設けられており、境界部９２（フィレット）に近接している。さらに、段部側対向部９は、スラスト受け部９３に近接対向している。
【００５３】
このように、近接対向部２ａ、３ａ（２ｂ、３ｂ）が、クランクシャフトＷのピン部９０とスラスト受け部９３に近接対向した状態で、中心線９５（図１）を中心にクランクシャフトＷを回転駆動する。その際、加熱コイル１は、図示しない追従機構によって、ピン部９０の中心線９５を中心とした回転移動（公転）に追従移動する。これにより、近接対向部２ａ、３ａ（２ｂ、３ｂ）は、ピン部９０及びスラスト受け部９３の全周囲に渡って順に近接対向する。
【００５４】
そして、図示しない高周波電源を稼働させ、加熱コイル１（近接対向部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ）に高周波電流を通電すると、ピン部９０及びスラスト受け部９３の全周囲に渡って高周波誘導電流が励起され、高周波誘導加熱される。焼入温度以上に加熱後、さらに図示しない冷却設備によって急冷することにより、ピン部９０及びスラスト受け部９３は高周波焼入される。
【００５５】
その結果、ピン部９０及びスラスト受け部９３には、図３に示すような焼入硬化層Ｌ１が形成される。すなわち、焼入硬化層Ｌ１は、スラスト受け部９３から境界部９２（フィレット）を介してピン部９０に至るまで連続している。そして、対向する二つのスラスト受け部９３とピン部９０には、連続した焼入硬化層Ｌ１が形成されている。
【００５６】
換言すると、ピン部９０、境界部９２、及びスラスト受け部９３には、表面から略一様の同程度の深さの連続した焼入硬化層Ｌ１が形成されている。焼入硬化層Ｌ１が略一様になる理由について、本発明者は以下のように考察した。
【００５７】
断面が菱形の近接対向部２ａ（２ｂ、３ａ、３ｂ）は、ピン部９０側の小径部側対向部１０の大半の部位がコア８ａによって覆われている。そのため、小径部側対向部１０は、コア８ａで覆われた大半の部位が磁気遮蔽されて、最短距離で近接対向するピン部９０の表面に磁気（磁力線）が届かない。すなわち、ピン部９０の軸方向の中央部分には、小径部側対向部１０から最短距離で磁気が届かない。
【００５８】
一方、小径部側対向部１０の突出部１１は、境界部９２付近でピン部９０（境界部９２）と近接対向している。境界部９２は、ピン部９０よりも熱容量が大きいため、誘導加熱量が過大であっても昇温しにくい。
【００５９】
また、突出部１１とピン部９０の間には、コア８ａが存在しないため、突出部１１から放出された磁気（磁力線）がピン部９０の全領域に行き渡る。突出部１１は、ピン部９０の端部付近（境界部９２側）に近接するように配置されており、ピン部９０の中央部分からは相当に離間している。そのため、熱容量の比較的小さいピン部９０の中央部分には、突出部１１から放出されて拡がった磁気によって比較的少量の高周波誘導電流が励起される。さらに、過大に誘導加熱された境界部９２側からピン部９０の軸方向の中央側へ熱が伝達される。その結果、ピン部９０の境界部９２付近から中央側の部位に至るまで同程度に昇温する。すなわち、ピン部９０の全領域が同様に昇温する。
【００６０】
また、スラスト受け部９３には段部側対向部９が近接対向している。スラスト受け部９３は、段部側対向部９に通電された高周波電流によって高周波誘導電流が励起され、焼入温度まで昇温する。
【００６１】
コア８ａによって、近接対向部２ａから放出される磁気量を調整し、ピン部９０、境界部９２、及びスラスト受け部９３に励起される高周波誘導電流を調整することも可能である。すなわち、薄板片１５の積層数を調整することにより、コア８ａの長さＦを調整し、ピン部９０、境界部９２（フィレット）、及びスラスト受け部９３が同程度に昇温するように高周波誘導加熱することができる。
【００６２】
ここで、小径部側対向部１０がコア８ａで覆われていなければ、ピン部９０は過熱状態になり、図９に示すように、ピン部９０には不必要に深い焼入硬化層８６が形成されてしまう。そこで、小径部側対向部１０の一部を、図１０に示すようなコア７８の延長部７８ａで覆うと、ピン部９０の軸方向の中央部分の加熱量が不足してしまい、図１１に示すように、ピン部９０の中央部分が浅くなった焼入硬化層８７が形成されてしまう。
【００６３】
そこで、本発明者は、小径部側対向部１０の大半の部位をコア８ａで覆うと共に、小径部側対向部１０の一部（突出部１１）をピン部９０が配置される側に突出させることに想到し、図３に示すようなピン部９０からスラスト受け部９３に至るまで略一様な深さの焼入硬化層Ｌ１を形成することができた。すなわち、突出部１１から放出された磁気が、ピン部９０の軸方向に拡散し、ピン部９０の加熱不足が解消されたものと考えられる。
【００６４】
また、コア８ａを多数の薄板片１５で構成し、コア８ａの長さＦ（大きさ）を変更することによって、ピン部９０、スラスト受け部９３等の加熱量を調整し、焼入硬化層Ｌ１の均一化を図ることもできる。
【００６５】
さらに、ピン部９０（小径部）の加熱量の調整は、近接対向部２ａの突出部１１の突出量を変更することによって行うこともできる。すなわち、突出部１１の突出量を加減することにより、図３に示すような略均一の深さの焼入硬化層Ｌ１を形成することができる。具体的には、以下のようである。
【００６６】
図６（ａ）に示すように、近接対向部２ａの突出部１１は、薄板片１５（コア８ａ）よりもピン部９０（小径部）が配置される側に突出量Ｐ１だけ突出している。この突出量Ｐ１の大きさは、任意に設定することができる。また、突出部１１の対向幅Ｒ１の大きさも任意に設定することができる。対向幅Ｒ１は、突出部１１のピン部９０に対向する幅である。すなわち、突出量Ｐ１と対向幅Ｒ１の大きさを加減することによって、ピン部９０を高周波焼入した際に、略一様な深さの焼入硬化層Ｌ１（図３）を形成することができる。
【００６７】
例えば、図６（ｂ）に示すように、薄板片１５の代わりに薄板片１６でコア８ａを構成することにより、突出部１１よりも突出量が小さい（少ない）突出部１１ａを形成することができる。突出部１１ａの突出量Ｐ２及び対向幅Ｒ２は、図６（ａ）の突出量Ｐ１及び対向幅Ｒ１よりも小さい。そのため、薄板片１６を使用すると、ピン部９０（小径部）の加熱量は比較的少なくなる。
【００６８】
逆に、図６（ｃ）に示すように、薄板片１７でコア８ａを構成することにより、突出部１１よりも突出量が大きい（多い）突出部１１ｂを形成することもできる。突出部１１ｂの突出量Ｐ３及び対向幅Ｒ３は、図６（ａ）の突出量Ｐ１及び対向幅Ｒ１よりも大きい。そのため、薄板片１７を使用すると、ピン部９０（小径部）の加熱量は比較的多くなる。
【００６９】
本実施形態では、突出部１１を、菱形の横断面の鋭角部分で構成した例を示したが、代わりに、図７に示すように、加熱コイル２１の近接対向部２０ａ、２０ｂの横断面が正方形又は長方形で、小径部側対向部３０における段部側対向部２９との接続部分のみがピン部９０側に突出していてもよい。すなわち、突出部３１が、コア２８ａ、２８ｂよりもピン部９０側に突出するように構成されていれば、近接対向部２０ａ、２０ｂの横断面の形状は任意に設定することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１    加熱コイル
２ａ、２ｂ  近接対向部
３ａ、３ｂ  近接対向部
８ａ、８ｂ  コア（磁性体）
９    近接対向部の段部側対向部
１０  近接対向部の小径部側対向部
１１  近接対向部の突出部
９０  ピン部（小径部）
９１ａ、９１ｂ  大径部
９３  スラスト受け部（段部）
Ｗ    クランクシャフト（熱処理対象物）
【図１】
2020027732.tif 000003
【図２】
2020027732.tif 000004
【図３】
2020027732.tif 000005
【図４】
2020027732.tif 000006
【図５】
2020027732.tif 000007
【図６】
2020027732.tif 000008
【図７】
2020027732.tif 000009
【図８】
2020027732.tif 000010
【図９】
2020027732.tif 000011
【図１０】
2020027732.tif 000012
【図１１】
2020027732.tif 000013