(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属性の軸状部材に対して、軸部の外径面に高周波焼入を行う高周波焼入装置において、
軸方向を上下方向に配置した前記軸状部材の上部を支持する上主軸と、
主軸台に上向きに支持され、前記軸状部材の下部を支持する下主軸と、
前記軸状部材を囲繞し、高周波電流を流すことが可能なコイルと、
該コイルと一体化し、前記軸状部材に冷却水を供給可能な冷却水供給手段とを有し、
前記コイルと前記冷却水供給手段の一体物は、前記コイルが前記軸状部材を囲繞したまま上下方向に移動可能に構成され、
前記一体物が下降したときに前記コイルと接触可能な位置に、導電性を有する弾性体を前記主軸台に設けたことを特徴とする高周波焼入装置。
【請求項２】
前記冷却水供給手段は、前記軸状部材を囲繞しており、前記コイルの下部で前記コイルと一体化して前記一体物を形成していることを特徴とする請求項１記載の高周波焼入装置。
【請求項３】
前記弾性体は、前記軸状部材と該軸状部材を囲繞する前記冷却水供給手段との間の間隙の鉛直方向下側に配置されていることを特徴とする請求項２記載の高周波焼入装置。
【請求項４】
前記主軸台は、その上部に前記下主軸を頂点とする錐体形状部と、該錐体形状部の底面の周囲の平面部とを有し、
前記間隙の水平方向の径は、前記錐体形状部の底面の径より大きいことを特徴とする請求項３記載の高周波焼入装置。
【請求項５】
前記弾性体の上面から前記コイルの底面までの距離は、前記平面部から前記冷却水供給手段の底面までの距離よりも短いことを特徴とする請求項４記載の高周波焼入装置。
【請求項６】
前記弾性体の上面の高さ位置は、前記軸状部材の最下部の高さ位置以下であることを特徴とする請求項５記載の高周波焼入装置。
【請求項７】
前記弾性体を複数設け、
該複数の弾性体は、前記下主軸を中心に点対称になるように配置されていることを特徴とする請求項１〜６何れかに記載の高周波焼入装置。
【請求項８】
前記軸状部材は、前記下主軸と一体となって回転可能に前記上主軸及び下主軸に支持されていることを特徴とする請求項１〜７何れかに記載の高周波焼入装置。
【請求項９】
前記軸状部材は、車両に用いられるリアアクスルシャフトであることを特徴とする請求項１〜８何れかに記載の高周波焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられるリアアクスルシャフトなどの軸状部材に対して、軸部の外径面に高周波焼入を行う高周波焼入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に用いられるリアアクスルシャフトなどの軸状部材は、硬度を増大させために焼入処理を行う場合がある。焼入処理は、鋼をオーステナイト組織の状態に加熱した後、水中または油中で急冷することによって、マルテンサイト組織の状態に変化させる熱処理である。また、前記軸状部材は、高周波焼入処理を行う場合もある。高周波焼入処理は、金属に高周波の電磁波による電磁誘導を起こし、表面を過熱させて焼入を行う熱処理の手法であって、金属の表面のみを硬化させて硬化層を形成し、内部は靭性を保った元の状態を保つことで、柔軟性に富んだ材料にすることが出来るものである。
【０００３】
リアアクスルシャフトのような軸状部材の高周波焼入処理は、該軸状部材をコイルで囲繞し該コイルに高周波電流を流す。このようにコイルに高周波電流を流すことによって、電磁誘導が起こり前記軸状部材の表面に高周波磁束による誘導電流が流れる。該誘導電流が流れることによって、前記軸状部材のもつ電気抵抗によってエネルギーを損失して熱が発生する。そして、前記軸状部材の表面が所定の温度まで上昇したところでその加熱を停止して、散水するなど急冷することによって高周波焼入処理が終了する。
このような、リアアクスルシャフトのような軸状部材の高周波焼入装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
図１は、従来のリアアクスルシャフトの高周波焼入装置の概略図である。
図１において、高周波焼入装置１は、上主軸２、下主軸４、コイル１０及び焼入水筒１２から概略構成されている。
【０００５】
上主軸２は下向きに設けられており、下主軸４は主軸台６に上向きに回転自在に取り付けられている。下主軸４は、制御装置１４により制御されるモータ１６によって回転駆動される。
【０００６】
高周波焼入対象のワークであるリアアクスルシャフト８は、軸方向を上下にして配置され、下主軸４と一体となって回転自在に上主軸２と下主軸４によって支持されている。
また、コイル１０及び焼入水筒１２は、それぞれリアアクスルシャフト８を囲繞している。コイル１０と焼入水筒１２は、コイル１０の下側に焼入水筒１２が配されて一体となっており、リアアクスルシャフト８を囲繞したまま、制御装置１４の制御により上下方向に移動可能に構成されている。なお、焼入水筒１２は樹脂材などの絶縁体で形成されている。
【０００７】
図１に示した高周波焼入装置においてリアアクスルシャフト８の高周波焼入を行う場合、まずリアアクスルシャフト８を上主軸２及び下主軸４で支持し、モータ１６によってリアアクスルシャフト８を回転させる。
【０００８】
次いで、コイル１０と焼入水筒１２の一体物をリアアクスルシャフト８の最下部まで制御装置１４の制御によって下げる。そして、コイル１０と焼入水筒１２の一体物を制御装置１４の制御によって上方に上げながら、コイル１０に高周波電流を流すとともに、焼入水筒１２からリアアクスルシャフト８に向けて冷却水を供給する。
【０００９】
コイル１０に高周波電流を流すことによって電磁誘導が起こり、リアアクスルシャフト８の表面に高周波磁束による誘導電流が流れ、該誘導電流の流れによってリアアクスルシャフト８がもつ電気抵抗によってエネルギーを損失して熱が発生する。前述の通り、コイル１０は上方に向けて移動しているため、リアアクスルシャフト８のある高さ位置では、前記誘導電流は一定時間だけ流れて止まる。該一定時間は、コイル１０の上方への移動速度によって調整することができ、該移動速度はリアアクスルシャフト８の表面温度が前記誘導電流の流れによって所望の所定温度に上がる時間だけ誘導電流が流れるように調整する。
【００１０】
そして、前述のようにコイル１０と焼入水筒１２は一体化しているため、コイル１０に高周波電流を流すことによってリアアクスルシャフト８の表面に誘導電流を流してリアアクスルシャフト８の表面温度が上昇した後、次いでその位置に焼入水筒１２によって冷却水が供給されて急冷され、高周波焼入処理が完了する。
【００１１】
図４は図１におけるＡ部拡大図である。
前述のように高周波焼入装置１によって高周波焼入を行うに際し、コイル１０と焼入水筒１２の一体物をリアアクスルシャフト８の最下部まで下げる必要がある。このとき、例えば、作業者の前記制御装置１４へのミス入力による異常動作のヒューマンエラー、前記制御装置１４の異常や、前記一体物の下がる速度が速すぎて制御装置１４による一体物の停止制御が間に合わない等の原因によって、前記一体物がリアアスクルシャフト８の最下部より低い位置まで移動してしまう場合がある。この場合、焼入水筒１２の底面１２ａと主軸台６の上部水平面６ａとが衝突し、該衝突の衝撃により焼入水筒１２や主軸台６が破損する可能性がある。特に、高周波焼入の作業時間短縮化のために、前記一体物を早送りで下げる場合にその可能性が高い。
【００１２】
そこで、主軸台６の下主軸４周辺の形状を調整し、コイル１０と焼入水筒１２の一体物が下がった場合に、焼入水筒１２の底面１２ａと主軸台６の上部水平面６ａとが接触する前に、焼入水筒１２の中央の貫通部１２ｃでコイル１０の底面１０ａと主軸台６の上部傾斜面６ｂとが接触するように構成することが考えられる。これは、コイル１０が導電性を有する主軸台６の上部傾斜面６ｂと接触することでコイル１０を流れる電流の状態が変化するため、該状態の変化によってコイル１０が主軸台６の上部傾斜面６ｂと接触（コイルタッチ）することを検出できるもので、コイルタッチ検出機能といわれる機能である。コイルタッチ検出機能を設けることにより、コイルタッチを検出した場合には前記一体物の下降を緊急停止することで、焼入水筒１２の底面１２ａと主軸台６の上部水平面６ａとが接触を事前に防止しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−２６２２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図４に示した従来の高周波焼入装置においては、前述のようにコイルタッチ機能を付加した場合においても、コイルタッチ検出によりコイル１０と焼入水筒１２の一体物の下降を緊急停止しても、制動ロスにより前記一体物がさらに下降して焼入水筒１２の底面１２ａと主軸台６の上部水平面６ａとが衝突して破損してしまう可能性がある。
【００１５】
従って、本発明は従来技術の問題点に鑑み、リアアクスルシャフトのような金属性の軸状部材を上下方向に配置し、該軸状部材の上下それぞれを支持する支持部材と、前記軸状部材を囲繞するとともに高周波電流を流すことが可能なコイルと、該コイルと一体化して前記部材に冷却水を供給可能な冷却水供給手段とを有し、前記コイルと前記冷却水供給手段との一体物を前記軸方向に沿って上下方向に前記部材を囲繞したまま移動可能に構成した高周波焼入装置において、前記一体物の下降時に前記一体物と前記軸状部材を下方で支持する支持部材との衝突による破損の可能性を低減することができる高周波焼入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】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明においては、金属性の軸状部材に対して、軸部の外径面に高周波焼入を行う高周波焼入装置において、軸方向を上下方向に配置した前記軸状部材の上部を支持する上主軸と、主軸台に上向きに支持されて前記軸状部材の下部を支持する下主軸と、前記軸状部材を囲繞し高周波電流を流すことが可能なコイルと、該コイルと一体化し前記軸状部材に冷却水を供給可能な冷却水供給手段とを有し、前記コイルと前記冷却水供給手段の一体物は、前記コイルが前記軸状部材を囲繞したまま上下方向に移動可能に構成され、前記一体物が下降したときに前記コイルと接触可能な位置に、導電性を有する弾性体を前記主軸台に設けたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、前記一体物が下降していくと、前記コイルの底面と前記弾性体の上面とが接触する。前記弾性体は導電性を有するため、前記接触によりコイルを流れる電流の状態が変化するため、該状態の変化によってコイルと弾性体が接触（コイルタッチ）したことを検出することができる。該コイルタッチの検出により、前記一体物の下降を停止する制御を行うなどのさらなる前記一体物の下降を防止するタイミングを的確に判断できる。
【００１８】
さらに、前記一体物の下降を停止する制御を行っても制動ロスにより前記一体物は下降速度を落としつつも下降を続けるが、前記弾性体はコイルと弾性体との衝突による衝撃を緩衝するとともに、前記一体物の下降と反対方向の力を前記一体物に加える。従って、弾性体の存在により、前記コイルタッチ後の前記一体物の下降速度の低下を推進することができる。
従って、前記一体物の下降時に前記一体物と前記軸状部材を下方で支持する支持部材（下主軸、主軸台）との衝突による破損の可能性を低減することができる。
【００１９】
また、前記冷却水供給手段は、前記軸状部材を囲繞しており、前記コイルの下部で前記コイルと一体化して前記一体物を形成しているとよい。
これにより、コイルと冷却水供給手段を別個に製作してから一体化させることができるため、製作コストの高騰を抑制できる。
【００２０】
また、前記弾性体は、前記軸状部材と該軸状部材を囲繞する前記冷却水供給手段との間の間隙の鉛直方向下側に配置されているとよい。
これにより、前記一体物を下降させたときに、弾性体とコイルを確実に接触させることができる。
【００２１】
また、前記主軸台は、その上部に前記下主軸を頂点とする錐体形状部と、該錐体形状部の底面の周囲の平面部とを有し、前記間隙の水平方向の径は、前記錐体形状部の底面の径より大きいとよい。
これにより、一体化物の下降によって前記コイルと弾性体が接触する位置を高い高さ位置に確保することができるとともに、冷却水供給手段と主軸台は前記錐体形状部でなく前記平面部で接触することとなり該接触の位置を低い位置に確保することができる。従って、コイルタッチ位置から前記冷却水供給手段と主軸台の接触位置までの距離を大きく確保することができるので、コイルタッチから冷却水供給手段と主軸台の接触までの時間を大きく確保できる。
【００２２】
また、前記弾性体の上面から前記コイルの底面までの距離は、前記平面部から前記冷却水供給手段の底面までの距離よりも短いとよい。
これにより、コイルタッチの前に冷却水供給手段と主軸台が接触することを防止できる。
【００２３】
また、前記弾性体の上面の高さ位置は、前記軸状部材の最下部の高さ位置以下であるとよい。
これにより、軸状部材の最下部まで確実に高周波焼入処理を行うことが可能である。
【００２４】
また、前記弾性体を複数設け、該複数の弾性体は、前記下主軸を中心に点対称になるように配置されているとよい。
これにより、コイルと弾性体との衝突による衝撃を複数の弾性体で均等に緩衝することができる。
なお、さらに好ましくは、加えて前記複数の弾性体を下主軸を中心とする同心円状に配置するとよい。
【００２５】
また、前記軸状部材は、前記下主軸と一体となって回転可能に前記上主軸及び下主軸に支持されているとよい。
これにより、軸状部材の全体を均等に高周波焼入することが可能である。
【００２６】
また、車両に用いられるリアアクスルシャフトであるとよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、リアアクスルシャフトのような金属性の軸状部材を上下方向に配置し、該軸状部材の上下それぞれを支持する支持部材と、前記軸状部材を囲繞するとともに高周波電流を流すことが可能なコイルと、該コイルと一体化して前記部材に冷却水を供給可能な冷却水供給手段とを有し、前記コイルと前記冷却水供給手段との一体物を前記軸方向に沿って上下方向に前記部材を囲繞したまま移動可能に構成した高周波焼入装置において、前記一体物の下降時に前記一体物と前記軸状部材を下方で支持する支持部材との衝突による破損の可能性を低減することができる高周波焼入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係るリアアスクルシャフトの高周波焼入装置の概略図であり、従来及び実施形態２に係るリアアクスルシャフトの高周波焼入装置の概略図も兼ねる。
【図２】実施形態１に係る図１におけるＡ部拡大図である。
【図３】実施形態２に係る図１におけるＡ部拡大図である。
【図４】従来例に係る図１におけるＡ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例】
【００３０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るリアアスクルシャフトの高周波焼入装置の概略図であり、装置概略については従来例と同様であるため従来例のリアアクスルシャフトの高周波焼入装置の概略図を兼ね、既に説明した事項については説明を省略する。図２は図１におけるＡ部拡大図である。
【００３１】
図２においては、圧縮バネ１８が設けられていることと、主軸台６の上面の形状が異なること以外は図４に示した従来例と同様の構成である。図４に示した従来例と同様の構成については説明を省略する。
【００３２】
主軸台６の上面には、前記下主軸を頂点とする円錐状形状部６ｃと、該円錐状形状部の底面の周囲に上部水平面６ａとが設けられている。
【００３３】
圧縮バネ１８は、例えば鉄などの導電性を有する金属で構成されている。また、圧縮バネ１８に変えて導電性を有する弾性体を使用することができ、例えば金属製の板バネ等を使用することができる。
【００３４】
圧縮バネ１８は、焼入水筒１２の中央の貫通部１２ｃの下方に位置している。即ち、コイル１０と焼入水筒１２の一体物は、圧縮バネ１８の鉛直線上に貫通部１２ｃが位置して上下方向に移動可能に配置されている。
圧縮バネ１８は、その上面の高さ位置がリアアクスルシャフト８の下面と同じ高さ位置に配置されている。
また、実施形態１においては、圧縮バネ１８は支持部材２０を介して上部水平面６ａに支持されているが、圧縮バネ１８の支持位置はこれに限られるものではなく、例えば円錐状形状部６ｃの側面に形成される傾斜面６ｂに直接又は支持部材を介して支持されるようにしてもよい。なお、支持部材２０は導電性物質で構成する必要がある。
【００３５】
また、焼入水筒１２の中央部の貫通部１２ｃの水平方向の径ｃが、円錐状形状部６ｃの底面の径ｄよりも大きく構成されている。これにより、コイル１０と焼入水筒１２の下降により、焼入水筒１２の底面１２ａは傾斜面６ｂではなく、上部水平面６ａと接触する。
【００３６】
また、コイル１０の底面１０ａと圧縮バネ１８の上面との距離ａが、焼入水筒１２の底面１２ａと上部水平面６ａとの距離ｂよりも小さくなる、即ち距離ａ＜距離ｂとなるように構成する。
【００３７】
以上の構成において、例えば前記制御装置１４の異常や、コイル１０と焼入水筒１２の一体物が下降する速度が速すぎて制御装置１４による前記一体物の停止制御が間に合わない等の原因によって、前記一体物が下降しすぎた場合の動作について説明する。
【００３８】
前記一体物が下降していくと、距離ｃ＞距離ｄ且つ距離ａ＜距離ｂであるため、まずコイル１０の底面１０ａと圧縮バネ１８の上面とが接触する。圧縮バネ１８及び支持部材２０は導電性を有する金属で構成されているため、前記接触によりコイル１０を流れる電流の状態が変化するため、該状態の変化によって制御装置１４はコイル１０が圧縮バネ１８と接触（コイルタッチ）したことを検出する。
【００３９】
前記コイルタッチの検出により、制御装置１４は前記一体物の下降を停止する制御を行う。該制御によっても、制動ロスにより前記一体物は下降速度を落としつつも下降を続ける。しかし、圧縮バネ１８は、弾性体であるため、コイル１０と圧縮バネ１８との衝突による衝撃を緩衝するとともに、前記一体物の下降と反対方向の力を前記一体物に加える。従って、圧縮バネ１８の存在により、前記コイルタッチ後の前記一体物の下降速度の低下が推進される。
これにより、前記コイルタッチから前記一体物の低下までの時間及び前記一体物の降下距離を小さく抑えることができる。
【００４０】
従って、実施形態１によれば、焼入水筒１２の底面１２ａと主軸台６の上部水平面６ａとが、より遅い前記一体物の下降速度での接触することとなり、焼入水筒１２の底面１２ａと主軸台６の上部水平面６ａとの衝突による破損の可能性を低減することができる。
【００４１】
また、圧縮バネ１８の上面の高さ位置をリアアクスルシャフト８の下面と同じ高さとしているため、リアアクスルシャフト８の最下部まで確実に焼入処理を行うことが可能である。なお、圧縮バネ１８の上面の高さ位置をリアアクスルシャフト８の下面の高さ位置よりも低い位置とすることも可能であり、この場合も同様のことが言える。
【００４２】
また、コイル１０の底面１０ａと圧縮バネ１８の上面との距離ａが、焼入水筒１２の底面１２ａと上部水平面６ａとの距離ｂよりも小さくなる、即ち距離ａ＜距離ｂとなるように構成している。そのため、前記一体物が下降した場合に、コイル１０の底面１０ａと圧縮バネ１８が接触する即ちコイルタッチを検出する前に、焼入水筒１２の底面１２ａと上部水平面６ａとが衝突することを防止できる。
【００４３】
なお、実施形態１においては圧縮バネ１８を１つだけ設けているが、複数設けることも可能である。圧縮バネ１８を複数設ける場合、下主軸４を中心に点対称になるように配置することが好ましく、加えて下主軸４を中心とする同心円状に配置することがさらに好ましい。これにより、コイル１０と圧縮バネ１８との衝突による衝撃を複数の圧縮バネで均等に緩衝することができる。
【００４４】
（実施形態２）
実施形態２においては、高周波焼入装置の概略については実施形態１と同様であるため、実施形態１のリアアクスルシャフトの高周波焼入装置の概略図である図１を実施形態２にも援用する。図３は図１におけるＡ部拡大図である。
【００４５】
実施形態２においては、高周波焼入装置１に、実施形態１とは上下逆にリアアクスルシャフト８を支持している。
図３に示すように、実施形態２においてはリアアクスルシャフト８を下主軸４で支持するとともに、主軸台６の外周部近傍に設けたクリップ部６ｃと主軸台６の本体によりリアアクスルシャフト８を挟み込んで支持している。
また、圧縮バネ１８はクリップ部６ｃ上に配置されている。
【００４６】
また、図２に示すように、実施形態２においては焼入水筒１２はコイル１０に内包されて一体化している。
【００４７】
以上の構成において、例えば前記制御装置１４の異常や、コイル１０と焼入水筒１２の一体物が下降する速度が速すぎて制御装置１４による前記一体物の停止制御が間に合わない等の原因によって、前記一体物が下降しすぎた場合の動作について説明する。
【００４８】
前記一体物が下降していくと、コイル１０の底面１０ａと圧縮バネ１８の上面とが接触する。圧縮バネ１８は導電性を有する金属で構成されているため、前記接触によりコイル１０を流れる電流の状態が変化するため、該状態の変化によって制御装置１４はコイル１０が圧縮バネ１８と接触（コイルタッチ）したことを検出する。
【００４９】
前記コイルタッチの検出により、制御装置１４は前記一体物の下降を停止する制御を行う。該制御によっても、制動ロスにより前記一体物は下降速度を落としつつも下降を続ける。しかし、圧縮バネ１８は、弾性体であるため、コイル１０と圧縮バネ１８との衝突による衝撃を緩衝するとともに、前記一体物の下降と反対方向の力を前記一体物に加える。従って、圧縮バネ１８の存在により、前記コイルタッチ後の前記一体物の下降速度の低下が推進される。
これにより、前記コイルタッチから前記一体物の低下までの時間及び前記一体物の降下距離を小さく抑えることができる。
【００５０】
従って、実施形態２によれば、コイル１０の底面１０ａと主軸台６の上部に位置するクリップ部６ｃとの接触を防止、又はコイル１０の底面１０ａとクリップ部６ｃとの接触時により遅い前記一体物の下降速度での接触が可能となる。これにより、コイル１０の底面１０とクリップ部６ｃとの衝突による破損の可能性を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
金属性の軸状部材を上下方向に配置し、該軸状部材の上下それぞれを支持する支持部材と、前記軸状部材を囲繞するとともに高周波電流を流すことが可能なコイルと、該コイルと一体化して前記部材に冷却水を供給可能な冷却水供給手段とを有し、前記コイルと前記冷却水供給手段との一体物を前記軸方向に沿って上下方向に前記部材を囲繞したまま移動可能に構成した高周波焼入装置において、前記一体物の下降時に前記一体物と前記軸状部材を下方で支持する支持部材との衝突による破損の可能性を低減することができる高周波焼入装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  高周波焼入装置
２  上主軸
４  下主軸
６  主軸台
８  リアアクスルシャフト
１０  コイル
１２  焼入水筒（冷却水供給手段）
１２ｃ  貫通部（前記軸状部材と該軸状部材を囲繞する前記冷却水供給手段との間の間隙）
１８  圧縮バネ（弾性体）
【図１】
0005447330.tif 000002
【図２】
0005447330.tif 000003
【図３】
0005447330.tif 000004
【図４】
0005447330.tif 000005