(57)【要約】【課題】良好に高周波焼入することができるボールハウジングの誘導加熱装置を提供することである。【解決手段】円筒の内側の側面２９にボール溝１１を有し、さらに円筒側壁１８にボール孔１２を備えたボールねじのボールハウジング１０を焼入する誘導加熱装置１であって、ボール溝１１は、ボールハウジング１０の内側に軸方向にのびる加熱コイル２８で誘導加熱され、ボールハウジング１０の外側に配置された環状の外側冷却ジャケット２からボールハウジング１０に向けて冷却液５が噴射供給され、ボールハウジング１０の外側にボール孔１２に対向するリフレクタ４を配置し、リフレクタ４がボール孔１２からボールハウジング１０内への冷却液５の侵入を阻止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒の内側の側面にボール溝を有し、さらに円筒側壁にボール孔を備えたボールねじのボールハウジングを焼入する誘導加熱装置であって、
前記ボールハウジングの外側に環状の外側冷却ジャケットを配置し、ボールハウジングの外側であって前記ボール孔に対向する位置にリフレクタを配置し、
前記外側冷却ジャケットから噴射された冷却液が、前記リフレクタによってボール孔からボールハウジング内に侵入することを阻止されることを特徴とするボールハウジングの誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ボールハウジングは基台上に載置され、前記基台にはボールハウジングの向きを固定する固定手段と、前記リフレクタとが設けてあることを特徴とする請求項１に記載のボールハウジングの誘導加熱装置。
【請求項３】
前記リフレクタは、高さの調整が可能であることを特徴とする請求項２に記載のボールハウジングの誘導加熱装置。
【請求項４】
ボールハウジングに付着した冷却液の一部が、ボール孔に沿って垂れることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載のボールハウジングの誘導加熱装置。
【請求項５】
前記ボールハウジングの焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載のボールハウジングの誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に使用されるステアリング用ボールねじのボールハウジングを誘導加熱する誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等に使用されるステアリング用ボールねじのボールハウジングは、合金肌焼入鋼を浸炭焼入して製造していた。しかし、昨今は自動車の機械部分の小型軽量化が図られ、あらゆる部材の小型軽量化が要望されており、ボールねじのボールハウジングも薄肉化が進んできた。
【０００３】
ところで、このようなボールハウジングを得るために、従来のように浸炭焼入を実施すると、歪みが大きくなり、研磨取代を厚くする必要がある上に、製造のライン化ができないために製造コストがかさむという問題がある。
【０００４】
そこで、このようなボールハウジングを製造するために、浸炭焼入の代わりに高周波焼入を採用することが考えられる。特許文献１には、高周波加熱装置によってボールハウジングを焼入するための構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７２７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ボールハウジングにはボールを循環させるための孔が側壁に開いており、高周波誘導加熱するとこの孔の開口部分が過熱状態となり易く、良好な焼入を実施するのが困難である。
そこで本発明は、良好に高周波焼入することができるボールハウジングの誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、円筒の内側の側面にボール溝を有し、さらに円筒側壁にボール孔を備えたボールねじのボールハウジングを焼入する誘導加熱装置であって、前記ボールハウジングの外側に環状の外側冷却ジャケットを配置し、ボールハウジングの外側であって前記ボール孔に対向する位置にリフレクタを配置し、前記外側冷却ジャケットから噴射された冷却液が、前記リフレクタによってボール孔からボールハウジング内に侵入することを阻止されることを特徴とするボールハウジングの誘導加熱装置である。
【０００７】
請求項１の発明では、ボールハウジングの外側に環状の外側冷却ジャケットを配置し、ボールハウジングの外側であって前記ボール孔に対向する位置にリフレクタを配置したので、ボールハウジングの外側から冷却液がボール孔に侵入しない。その結果、ボール孔周辺部の加熱を阻害せず、また、ボールハウジングの内部に冷却液がかかることを阻止でき、ボールハウジングの焼入を良好に実施できる。
【０００８】
請求項２の発明は、前記ボールハウジングは基台上に載置され、前記基台にはボールハウジングの向きを固定する固定手段と、前記リフレクタとが設けてあることを特徴とする請求項１に記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。
【０００９】
請求項２の発明では、ボールハウジングは基台上に載置され、前記基台にはボールハウジングの向きを固定する固定手段と、前記リフレクタとが設けてあるので、容易にボール孔とリフレクタの位置合わせができる。すなわち、基台にボールハウジングを載置するだけでボール孔とリフレクタの位置合わせができる。
また、基台上にボールハウジングとリフレクタとが設置されるので、仮に基台が回転しても、ボールハウジングの孔とリフレクタの位置関係は不変である。よって、ボールハウジングを基台毎回転させると、孔にリフレクタを対向させた状態を維持でき、焼入時に孔から冷却液が侵入することを阻止することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、前記リフレクタは、高さの調整が可能であることを特徴とする請求項２に記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。
【００１１】
請求項３の発明では、リフレクタは高さの調整が可能であるので、ボールハウジングに設けられたボール孔の位置に合わせて高さ方向に移動可能である。その結果、異なる高さ位置にボール孔が設けられている場合に対応できる。
【００１２】
請求項４の発明は、ボールハウジングに付着した冷却液の一部が、ボール孔に沿って垂れることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。
【００１３】
請求項４の発明では、ボールハウジングに付着した冷却液の一部が、ボール孔に沿って垂れるので、ボール孔の開口端が冷却される。その結果、ボール孔の開口部が適度に冷却され、端面効果による過加熱もなく、開口部が良好に焼入される。
【００１４】
請求項５の発明は、ボールハウジングの焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載のボールハウジングの誘導加熱装置である。
【００１５】
ここで無酸化焼入とは、酸素を完全に遮断した状態で実施する焼き入れであり、弱酸化焼入とは、酸素量が極めて少ない状態で実施する焼き入れである。例えば、窒素ガス等の不活性ガス（中性ガス）雰囲気中では、酸素濃度が極めて低い状態で焼入を実施できる。
例えば、ボールハウジングの内面を焼入する際に、仮にボールハウジングの内部に中性ガスを吹き込むと内部チャンバ効果が得られ、酸素を遮断して容易に加熱中の酸化を防止できる。
請求項５の発明では、ボールハウジングの焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施するので、加熱中は酸素が遮断される。その結果、ボールハウジングの表面に加熱中の酸化スケールが形成されない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の誘導加熱装置は、ボール孔を有するボールねじのボールハウジングの、高周波誘導加熱による焼入を良好に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明を実施した誘導加熱装置の平面略図であり、図２は図１の誘導加熱装置の要部を示す一部縦断正面図である。また、図３（ａ）は、ボールねじのボールハウジングの斜視図であり、図３（ｂ）は、ボールハウジングを載置する基台の斜視図である。さらに図４は、基台にボールハウジングを載置した状態の斜視図である。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、焼入を実施するワークであるボールハウジング１０は、ボール孔１２が設けられた円筒側壁１８を有している。ボールハウジング１０の内側壁２９にはボール溝１１（図２）が形成されている。このボール溝１１は、ボール孔１２と連通しており、ボールねじとして使用された際に、ボール溝１１に沿って移動したボール（図示せず）が、ボール孔１２を介してボールハウジング１０の内側と外側とを出入りできるようになっている。
図３（ａ）に示すように、ボールハウジング１０の一端にはフランジ部２３が設けられている。このフランジ部２３には切欠き部２４，２５が形成されている。
【００１９】
次に、ボールハウジング１０を誘導加熱装置１に設置する構成について説明する。
ボールハウジング１０は、図３（ｂ）に示す基台７上に載置される。基台７は円盤状であり、中心部に孔１９が開いている。孔１９には大径部２１と小径部２２とが設けられており、両者の間には段部２０が形成されている。すなわち、段部２０を介して大径部２１と小径部２２とがつながっている。大径部２１は、ボールハウジング１０のフランジ部２３の直径よりも若干大きく、段部２０にフランジ部２３を載置できるようになっている。
【００２０】
大径部２１は平面視で略円形を呈しており、対向する２箇所に外側へ突出する突出部３０ａ，３０ｂが設けられている。突出部３０ａ，３０ｂは、段部２０と連続している。この突出部３０ａ，３０ｂには細長い平板状の固定具８ａ，８ｂ（固定手段）がねじ３１で固定されている。固定具８ａ，８ｂは、段部２０の一部に迫り出しており、平面視で環状の段部２０の領域の一部に配置される。その結果、段部２０は環状の外側部分の一部が切り欠かれた形状を呈する。
【００２１】
段部２０にはボールハウジング１０のフランジ部２３が載置されるが、その際に、固定具８ａにはボールハウジング１０のフランジ部２３の切欠き部２５が係合し、固定具８ｂには切欠き部２４が係合するように基台７に対してボールハウジング１０の向きを限定する。このボールハウジング１０の向きの限定は、後述するようにボール孔１２とリフレクタ４との位置合わせに大きく寄与する。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、基台７には３つのボルト９が設置されている。ボルト９は、互いに１２０°の等間隔に孔１９の周りに設置されている。各ボルト９には、上側ナット１４と下側ナット１５とで挟持された係合部１３と一体のリフレクタ４が取り付けられている。すなわち、リフレクタ４は、ボルト９に沿って上側ナット１４と下側ナット１５とを移動させることによって高さ位置を変更することができるようになっている。
【００２３】
以上説明した図３（ａ）に示すボールハウジング１０を、図３（ｂ）に示す基台７上に載置すると、図４に示す状態となる。図４に示すように、ボールハウジング１０の各ボール孔１２には、各々基台７側のリフレクタ４が対向配置される。すなわち、リフレクタ４は、ボール孔１２の高さに合わせてボルト９に沿って上側ナット１４と下側ナット１５を移動させることによって、ボール孔１２に対向配置することができる。
基台７とボールハウジング１０は、固定具８ａ，８ｂと切欠き部２５，２４とが係合することによって互いに一体に回転することができる。
【００２４】
ボールハウジング１０を載置した基台７は、図１に示す誘導加熱装置１によって焼入される。図１に示すように誘導加熱装置１は、加熱コイル２８と、外側冷却ジャケット２と内側冷却ジャケット３とを備えている。
【００２５】
加熱コイル２８は、ボールハウジング１０のボール溝１１と交差するようにボール溝１１の表面に誘導電流を生じさせる。すなわち、加熱コイル２８には図示しない電源，インバータ等が接続されており、高周波の交流電流が流れる。図１に示す例では、加熱コイル２８は、互いに円周方向に９０°離間した４つの直線部を有している。
【００２６】
外側冷却ジャケット２は、冷却液供給管２６，２７によって冷却液が供給される環状構造を有している。外側冷却ジャケット２の内周側壁の直径は、基台７の直径よりも若干大きい。また、外側冷却ジャケット２の内周側壁面には多数の孔（図示せず）が開いており、この孔から冷却液５が中心方向に向けて噴射できるようになっている。
【００２７】
内側冷却ジャケット３は、外側冷却ジャケット２の内側に同心状に配置されており、外側へ向けて冷却液６を噴射することができる。内側冷却ジャケット３の直径は、ボールハウジング１０の内側に配置できる大きさである。この内側冷却ジャケット３は誘導加熱が終了すると冷却液６を噴射し、ボールハウジング１０を急冷する。
【００２８】
また、図示していないが、誘導加熱装置１にはボールハウジング１０を基台７ごと回転させる回転駆動装置を備えている。回転駆動装置は、ボールハウジング１０の焼入時及び冷却時に基台７（ボールハウジング１０）を回転駆動する。
【００２９】
誘導加熱装置１に基台７及びボールハウジング１０を設置すると、図１に示すように、ボールハウジング１０の外側には外側冷却ジャケット２が配置され、ボールハウジング１０の内側には加熱コイル２８と内側冷却ジャケット３が配置される。図示しない回転駆動装置が基台７を回転駆動すると、ボールハウジング１０も回転するが、外側冷却ジャケット２，内側冷却ジャケット３，及び加熱コイル２８は位置を変えず停止している。その結果、加熱コイル２８及び内側冷却ジャケット３と、ボール溝１１とが相対的に回転移動し、ボール溝１１の全体が均一に焼入及び冷却される。
【００３０】
以上説明した誘導加熱装置１によってボールハウジング１０を誘導加熱すると、ボール溝１１が良好に焼入される。すなわち、図２に示すように、外側冷却ジャケット２から噴射された冷却液５はリフレクタ４によってボール孔１２内に侵入するのを阻止され、円筒側壁１８に沿って冷却液１６が滴り落ち、ボール孔１２の縁には冷却液１６が付着する。冷却液５は、誘導加熱中は常時噴射される。その結果、誘導加熱中にボール孔１２の開口（縁）を含む周辺部が過熱状態になるのを防止することができ、ボール孔１２も良好に焼入される。
【００３１】
特に、ボール孔１２は、ボール溝１１と共にボール（図示せず）が転がる部位であり表面硬度が必要であるが、本発明を実施した誘導加熱装置１では、ボール溝１１のみならずボール孔１２も良好に焼入することができるので、耐摩耗性に優れたボールハウジング１０を製造することができる。
【００３２】
上述のように、基台７上に載置されるボールハウジング１０の向きを固定具８ａ，８ｂで限定し、各ボール孔１２に対向する位置にリフレクタ４を配置することによって、ボール孔１２に冷却液５が侵入することを防止できる。このリフレクタ４はボールハウジング１０から離れているので、ボールハウジング１０はリフレクタ４の存在に関わりなく基台７に対して上下方向に移動できる。
【００３３】
すなわち、複数のボールハウジング１０を連続して焼入する際には、基台７上の焼入済みのボールハウジング１０を、焼入していない別のボールハウジング１０と交換するが、交換する際には、ボールハウジング１０の切欠き部２５，２４を固定具８ａ、８ｂに位置合わせして新たなボールハウジング１０を基台７に載置するだけで各ボール孔１２の対向位置にリフレクタ４が配置されるので利便性がよい。
【００３４】
誘導加熱装置１に不活性ガス供給構造を備えることによって、ボールハウジング１０の焼入を無酸化状態又は弱酸化状態で実施すると、ボールハウジング１０の表面に酸化スケールが形成されず、焼入後の表面処理加工が不要となる。すなわち、ボールハウジング１０の周囲の空間に、例えば窒素ガス等の不活性なガスを充満させ、酸素濃度を可能な限り低下させる。この状態で焼入を実施すると、ボールハウジング１０の表面に酸化スケールが形成されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施した誘導加熱装置の平面略図である。
【図２】図１の誘導加熱装置の要部を示す一部縦断正面図である。
【図３】（ａ）は、ボールねじのボールハウジングの斜視図であり（ｂ）は、ボールハウジングを載置する基台の斜視図である。
【図４】基台にボールハウジングを載置した状態の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    誘導加熱装置
２    外側冷却ジャケット
３    内側冷却ジャケット
４    リフレクタ
５，６  冷却液
７    基台
８    固定具（固定手段）
１０  ボールハウジング
１１  ボール溝
１２  ボール孔
１６，１７  滴り落ちる冷却液
２３  ボールハウジングのフランジ部
２４，２５  ボールハウジングのフランジ部の切欠き部
２８  加熱コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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