(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面上に軸芯に対して斜めになった歯部が周方向に連続して形成されたはすば歯車の前記歯部に歯幅全体にわたって高周波輪郭焼入を施す高周波焼入方法であって、前記歯部を加熱する高周波加熱コイルで、はすば歯車が溶解する温度をＴ（℃）とした場合、はすば歯車の歯部の先端及び底部が０．３Ｔ〜０．４Ｔ（℃）となる２回以上の予熱を繰り返した後に、本加熱を行うことを特徴とする高周波焼入方法。
【請求項２】
外周面上に軸芯に対して斜めになった歯部が周方向に連続して形成されたはすば歯車の前記歯部に歯幅全体にわたって高周波輪郭焼入を施す高周波焼入方法であって、前記歯部を加熱する高周波加熱コイルで、はすば歯車の歯部の先端及び底部をＡ1 変態点直下まで加熱する予熱を２回以上繰り返した後に、本加熱を行うことを特徴とする高周波焼入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外周面上に軸芯に対して斜めになった歯部が周方向に連続して形成されたはすば歯車の前記歯部に歯幅全体にわたって高周波輪郭焼入を施す高周波焼入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、はすば歯車の周面に形成された凹凸である歯部に高周波輪郭焼入を施す高周波焼入装置は、はすば歯車の周面に所定の間隔を空けて設置されるリング状の高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルでの超短時間の加熱が終了した後に加熱された周面に冷却液にて冷却する冷却手段とを有している。
【０００３】
かかる高周波輪郭焼入装置では、高周波加熱コイルによるワークの加熱が完了するやいなや冷却液にワークを浸漬するか冷却液をワークに噴射することで冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来法には以下のような問題点がある。すなわち、図５及び図６に示すように、はすば歯車Ｗの歯部Ｗ1 の側面の端部Ｗ2 に高周波焼入による硬化層Ｗ4 が形成されないことがあるのである。これは、高周波加熱コイルに高周波電流を通電させたことにより、ワークであるはすば歯車Ｗの表面に発生した誘導電流がはすば歯車Ｗの端面の凹凸である歯部Ｗ1 に沿って均等に流れないことに起因する。はすば歯車Ｗは、その凹凸である歯部Ｗ1 が軸芯Ｗ5 に対して斜めになっていて、しかも電流密度が高く短時間での加熱であるため、歯部Ｗ1 の歯すじＷ3 とはすば歯車Ｗの端面とがなす角度が鈍角になった側の側面の端部Ｗ2 には誘導電流は流れないのである。このため、この端部Ｗ2 は加熱されないので、加熱終了後すぐに冷却したとしても硬化層が形成されないのである。このような硬化層が形成されない部分があると、噛み合う相手側の歯車がこの部分に噛み合うとピッチング等を起こしやすい。かかる硬化層が形成されないのは、薄くかつ歯部Ｗ1 の軸芯Ｗ5 に対する角度がより鋭いはすば歯車に特有の問題であった。
【０００５】
しかしながら、従来のはすば歯車は厚く歯部の軸芯に対する角度が小さいものが多く、歯部の端部に硬化層が形成されないことは問題とならなかった。また、薄いはすば歯車であっても、歯部の端部は相手の歯部と噛み合わないように使用することが多かったので、この問題はあまり重要視されていなかった。
【０００６】
しかしながら、最近の各種機械の小型化ははすば歯車の薄型化、軸芯に対して鋭い角度をもった歯部を有するはすば歯車の要求が高まり、硬化層が形成されていないことが重要視されるにいたった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、はすば歯車のように軸芯に対して斜めになった凹凸が形成されたワークであっても、歯部の端部にまで硬化層を形成し、しかも均一な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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高周波焼入方法は、外周面上に軸芯に対して斜めになった歯部が周方向に連続して形成されたはすば歯車の前記歯部に歯幅全体にわたって高周波輪郭焼入を施す高周波焼入方法であって、前記歯部を加熱する高周波加熱コイルで、はすば歯車が溶解する温度をＴ（℃）とした場合、はすば歯車の歯部の先端及び底部が０．３Ｔ〜０．４Ｔ（℃）となる２回以上の予熱を繰り返した後に、本加熱を行うようになっている。
【０００９】
また、本発明に係る他の高周波焼入方法は、前記歯部を加熱する高周波加熱コイルで、はすば歯車の歯部の先端及び底部をＡ1 変態点直下まで加熱する予熱を１回又は２回以上繰り返した後に、本加熱を行うことを特徴とする軸芯に対して斜めになった凹凸が形成されたワークの前記凹凸に高周波輪郭焼入を施す高周波焼入方法であって、前記凹凸を加熱する高周波加熱コイルで、ワークが溶解する温度をＴ（℃）とした場合、ワークの凹凸の先端及び底部が０．３Ｔ〜０．４Ｔ（℃）となる２回以上の予熱を繰り返した後に、本加熱を行うようになっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の概略的構成図、図２は本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置によって高周波輪郭焼入が施されたワークとしてのはすば歯車の概略的斜視図、図３は図２の概略的Ａ−Ａ線断面図である。図４は本発明の他の実施の形態に係る高周波焼入装置の概略的構成図である。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置は、軸芯Ｗ５  に対して斜めになった凹凸である歯部Ｗ１  が形成されたワークであるはすば歯車Ｗの前記歯部Ｗ１  に高周波輪郭焼入を施す高周波焼入装置であって、はすば歯車Ｗの歯部Ｗ１  を加熱する高周波加熱コイル１００と、加熱された歯部Ｗ１  を冷却液Ｌにて冷却する冷却手段としての貯溜タンク２００とを備えている。
【００１４】
ワークであるはすば歯車Ｗは、図２に示すように、軸芯Ｗ５  に対して斜めになった歯部Ｗ１  を有するものである。より厳密に定義すると、はすば歯車Ｗとは、歯すじがつるまき線である円筒歯車をいう。ここで、歯部Ｗ１  の先端を歯先Ｗ１１、歯部Ｗ１  と歯部Ｗ１  との間を歯底Ｗ１２とする。
【００１５】
前記高周波加熱コイル１００は、リング状に形成されており、はすば歯車Ｗの歯部Ｗ１  に対して所定の間隔で対向する加熱導体１１０と、この加熱導体１１０と高周波電源４００とを接続するための給電導体１２０とを有している。
【００１６】
この高周波加熱コイル１００は、銅製等の導電性のパイプから構成されており、自身の過熱を防止するために内部に水等の冷却液を循環させるようになっている。
【００１７】
また、前記高周波加熱コイル１００の上方には、予熱のための高周波予熱コイル１５０が設置されている。この高周波予熱コイル１５０は、加熱導体１５１が渦巻き状になったいわゆるマルチターンタイプであり、はすば歯車Ｗの歯部Ｗ１  に対して所定の間隔で対向する加熱導体１５１と、この加熱導体１５１と高周波電源４５０とを接続するための給電導体１５２とを有している。さらに、この高周波予熱コイル１００は、銅製等の導電性のパイプから構成されており、自身の過熱を防止するために内部に水等の冷却液を循環させるようになっている。
【００１８】
一方、貯溜タンク２００は、冷却液Ｌが貯溜されたものであり、前記高周波加熱コイル１００の真下に設けられている。
【００１９】
さらに、この高周波焼入装置には、前記はすば歯車Ｗを支持するワーク支持部３００、ワーク支持部３００へのはすば歯車Ｗの着脱を行うハンドリング装置  （図示省略）  等が設けられている。前記ワーク支持部３００は、ワークであるはすば歯車Ｗを高周波予熱コイル１５０の内側の予熱位置と、その直下の高周波加熱コイル１００の内側の加熱位置と、その真下の貯溜タンク２００の冷却位置との間を移動するようになっている。なお、はすば歯車Ｗの上下両面には、コンセントリング３１０がセットされている。
【００２０】
次に、この高周波焼入装置の動作について説明する。
まず、はすば歯車Ｗはワーク支持部３００に水平に支持され、はすば歯車Ｗの歯部Ｗ１  の周囲には高周波予熱コイル１５０がセットされている。すなわち、はすば歯車Ｗは予熱位置にあるのである。
【００２１】
高周波電源５５０から高周波予熱コイル１５０に高周波電流が供給されて予熱が行われる。
この予熱は、ワークであるはすば歯車Ｗが溶解する温度をＴ（℃）とした場合、はすば歯車Ｗの歯部Ｗ１  の先端である歯先Ｗ１１と底部である歯底Ｗ１２との温度が０．３〜０．４Ｔ（℃）となる予熱を行う。この予熱は、１回であっても２回又はそれ以上であってもよい。かかる予熱を行うと、歯先Ｗ１１と歯底Ｗ１２との温度が均一化するのである。
【００２２】
予熱が終了したならば、ワーク支持部３００が下降してはすば歯車Ｗを加熱位置に移動させる。
この加熱位置で行われる本加熱では、高周波電源４００から高周波加熱コイル１００に高周波電流が供給される。なお、鉄鋼が溶解する温度は約１５００℃であるから、予熱では約４２０℃〜５６０℃程度に歯先Ｗ１１等を加熱するのが望ましい。
【００２３】
このようにして予熱と本加熱とを行ったはすば歯車Ｗを冷却位置に降下させて、真下の貯溜タンク２００中の冷却液Ｌに浸漬する。この浸漬によってはすば歯車Ｗに対する高周波焼入が行われ、硬化層が形成される。
【００２４】
このように予熱を行うことによって、はすば歯車Ｗの端部Ｗ２  の部分も十分に加熱されるため硬化層が形成される。このため、ピッチング等の問題が生じにくい。
【００２５】
また、貯溜タンク２００を設けず、高周波加熱コイル１００の下方に冷却液Ｌを噴射する冷却ジャケット５００を設けておき、この冷却ジャケット５００の噴射孔５１０からの冷却液Ｌではすば歯車Ｗを冷却するようにしてもよい。
【００２６】
上述した実施の形態では、予熱においてははすば歯車Ｗの歯先Ｗ１１等を０．３〜０．４Ｔ（℃）まで加熱したが、Ａ１  変態点直下（例えば、約７００℃）まで加熱するようにしてもよい。なお、鉄鋼のＡ１  変態点は７２７（℃）である。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、ワークとしてはすば歯車Ｗを挙げたが、例えばはすば内歯車ややまば歯車にも応用することができるのは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１又は２に係る高周波焼入方法による場合、はすば歯車の歯部の先端及び底部が十分加熱された後に冷却されるため、はすば歯車の歯部に高周波焼入を確実に施すことができる。即ち、はすば歯車の歯部に歯幅全体にわたって高周波焼入が施されるので、ピッチング等の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置の概略的構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る高周波焼入装置によって高周波輪郭焼入が施されたワークとしてのはすば歯車の概略的斜視図である。
【図３】図２の概略的Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る高周波焼入装置の概略的構成図である。
【図５】従来の高周波焼入装置によって高周波輪郭焼入が施されたワークとしてのはすば歯車の概略的斜視図である。
【図６】図５の概略的Ｂ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１００    高周波加熱コイル
Ｌ        冷却液
Ｗ        はすば歯車（ワーク）
Ｗ１        歯部（凹凸）
Ｗ５        軸芯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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