(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に大きな直径を有する大径軸部と、相対的に小さな直径を有する小径軸部と、前記大径軸部と小径軸部との間にそれぞれ形成される第１及び第２の段部とをそれぞれ備えた段付き軸状部材を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルにおいて、
（ａ）  相対的に大径の軸部分に設けられる前記第１の段部に対応配置される円弧形状の第１の段部加熱導体と、
（ｂ）  前記第１の段部加熱導体に接続されると共に、相対的に小径の軸部分に設けられる前記第２の段部に対応配置される円弧形状の第２の段部加熱導体と、
（ｃ）  前記第２の段部加熱導体に接続されると共に、前記小径軸部の軸線に対して平行な状態で前記小径軸部に対応配置される直線形状の第１の小径軸部加熱導体と、
（ｄ）  前記第１の小径軸部加熱導体に接続されると共に、加熱されるべき前記小径軸部の周面のうちで前記大径軸部から最も離れた位置における第１の周面部分に対応配置される円弧形状の第２の小径軸部加熱導体と、
（ｅ）  前記第２の小径軸部加熱導体に接続されて前記第２の小径軸部加熱導体に対向するように設けられると共に、加熱されるべき前記小径軸部の周面のうちで前記大径軸部から最も離れた位置と前記大径軸部との間の位置において前記第１の周面部分に対向する第２の周面部分に対応配置される円弧形状の第３の小径軸部加熱導体と、
をそれぞれ備え、
前記第１及び第２の段部加熱導体を含む１巻きの巻線部分と、前記第１，第２及び第３の小径部加熱導体を含む１巻きの巻線部分とを構成し、全体としては一続きの２巻きの巻線構造として構成し、
前記第１の小径軸部加熱導体を、前記小径軸部の軸線方向における前記第２及び第３の小径軸部加熱導体間の隙間部分に対応する箇所を通るように配置すると共に、
前記第１の段部加熱導体の円弧の長さαと前記第２の段部加熱導体の円弧の長さβとの関係を、α≧βとなるように設定したこと、
を特徴とする高周波誘導加熱コイル。
【請求項２】
前記条件α≧βを満足することを前提として、前記第１の段部加熱導体の円弧の中心角θ1を６０°≦θ1≦３００°の範囲で設定し、かつ、第２の段部加熱導体の円弧の中心角θ2を６０°≦θ2≦２００°の範囲で設定したことを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱コイル。
【請求項３】
コイル構成体である加熱導体の何れの部分にもダストコアや珪素鋼板等の磁性材を取付けないようにした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コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１及び第２の段部を有する段付き軸状部材（多段付き軸状部材）を焼入処理等のために高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
等速ジョイントのアウターレースやインボードジョイント等の部品として、段付き軸状部材が用いられている。この種の段付き軸状部材はエンジンの回転を車輪に伝達する重要保安部品であるため、強度についての要求が厳しく、特に段部における隅部（隅Ｒ部とも称される）はねじり疲労強度破壊の起点になる箇所であることから、隅部における焼入硬化層の焼入深さが重要視されている。
【０００３】
図５は、第１及び第２の（２段の）段部１ａ，１ｂを有する段付き軸状部材２を示すものである。この種の段付き軸状部材２は、図５示すように、相対的に大きな直径を有する大径軸部３と、この大径軸部３と同軸状に設けられた相対的に小さな直径を有する小径軸部４とをそれぞれ備え、大径軸部３と小径軸部４との境界箇所に第１及び第２の段部１ａ，１ｂが設けられている。なお、第２の段部１ｂは、相対的に小径の軸部分に設けられており、前記小径軸部４の付け根部分の隅部（隅Ｒ部）５ｂと、この隅部５ｂに連なる座面部６ｂと、この座面部６ｂに連なる肩部７ｂにて構成されている。また、第１の段部１ａは、相対的に大径の軸部分に設けられており、前記肩部７ｂに連なる隅部（隅Ｒ部）５ａと、この隅部５ａに連なる座面部６ａと、この座面部６ａに連なる肩部７ａにて構成されている。このような段付き軸状部材２については、小径軸部４の表面から第１及び第２の段部１ａ，１ｂの表面に連続する均一な焼入硬化層パターン（焼入深さは、例えば２．０〜５．５ｍｍ程度）を要求される。
【０００４】
また、図６は、上述の段付き軸状部材２を焼入するために従来より用いられている高周波誘導加熱コイル１０を示すものである。この高周波誘導加熱コイル１０は、図６に示すように、段付き軸状部材２（小径軸部４）の軸線Ｐを中心に１８０゜隔てた位置で段付き軸状部材２の小径軸部４の周面に平行に対向配置される直線形状の２本の小径軸部加熱導体１１，１２と、これらの小径軸部加熱導体１１，１２にそれぞれ接続され、かつ、段付き軸状部材２の軸線Ｐに対して直角に配置されると共に第２の段部１ｂの座面部６ｂに平行に対応配置される直線形状の２本の段部加熱導体（第１の段部加熱導体）１３，１４と、これらの段部加熱導体１３，１４にそれぞれ接続され、かつ、段付き軸状部材２の軸線Ｐを中心に１８０゜隔てた位置で前記軸線Ｐに対して平行な状態で第１の段部１ａの肩部７ａと第２の段部１ｂの隅部５ｂとの間の軸部部分に対応配置される直線形状の２本の周面加熱導体１５，１６と、これらの周面加熱導体１５，１６の間に接続され、かつ、第２の段部１ｂの座面部６ｂに対して平行な状態でこの座面部６ｂの半円弧部分に沿って対応配置される半円弧形状の段部加熱導体（第２の段部加熱導体）１７とから構成されている。なお、図６において、１８，１９は図外の高周波電源から電流を供給するためのリード導体であり、これらのリード導体１８，１９間には図７及び図８に示す如く絶縁板２０が介在されるようになっている。
【０００５】
かくして、段付き軸状部材２を焼入処理するに際しては、高周波誘導加熱コイル１０にて取り囲まれた領域内に被焼入体である段付き軸状部材２の半分部分を配置し、図９に示す如く高周波誘導加熱コイル１０と段付き軸状部材２との間に所定の間隔を保った状態の下で段付き軸状部材２をその軸線Ｐを中心に回転させながら高周波誘導加熱コイル１０に高周波電流を流すことにより、段付き軸状部材２の小径軸部４、第２の段部１ｂの隅部５ｂ，座面部６ｂ及び肩部７ｂ、並びに第１の段部１ａの隅部５ａ，座面部６ａｂ及び肩部７ａの表面を高周波誘導加熱する。次いで、高周波誘導加熱された段付き軸状部材２の加熱部分を冷却液にて急冷することにより、これらの部分の表面に連続する焼入硬化層を形成するようにしている。
【０００６】
ところで、図９に示すように、焼入硬化層の焼入深さが最も重要視される段付き軸状部材の第２の段部１ｂの隅部５ｂの誘導加熱は、柱状の小径軸部加熱導体１１，１２及び棒状の段部加熱導体１３，１４に流される高周波電流の誘導作用により段付き軸状部材２の軸線Ｐに対して直角な方向に誘導電流が発生することによりなされると共に、段付き軸状部材の第１の段部１ａの隅部５ａの誘導加熱は、半円弧形状の段部加熱導体１７に流れる高周波電流の誘導作用により段付き軸状部材２の軸線Ｐに対して直角な方向に誘導電流が発生することによりなされる。なお、段付き軸状部材２の小径軸部４、隅部５ａ，５ｂ、及び座面部６ａ，６ｂのうちで隅部５ａ，５ｂは特に誘導加熱されずらく、小径軸部４と座面部６ａ，６ｂが誘導加熱されるのに伴って小径軸部４と座面部６ａ，６ｂとからの熱伝導により昇温する割合が多い。因みに、座面部６ａ，６ｂは、小径軸部４に対して加熱効率が約７０％と低いので、前記隅部５ａ，５ｂにおける焼入硬化層パターンを深くして強度の向上を図るためには、座面部６ａ，６ｂに誘導加熱を集中させる必要がある。
【０００７】
そこで、従来では、段付き軸状部材２の隅部５ａ，５ｂの部分は磁束の関係から特に誘導加熱されにくい箇所であるため、高周波誘導加熱コイル１０の特定部分、すなわち第１の段部加熱導体１３，１４及び第２の段部加熱導体１７にダストコアや珪素鋼板等の磁性材（磁束集中材）２１をそれぞれ取付けて隅部５ａ，５ｂに磁束を集中させて隅部５ａ，５ｂの加熱効率を向上させるようにしているのが実状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁性材２１は、誘導加熱すべき段付き軸状部材２に対して数ｍｍ程度の間隔をもって離れた位置に配置された状態で高周波誘導加熱が行われるため、高周波誘導加熱された段付き軸状部材２からの輻射熱を強く受ける。その結果、段付き軸状部材２の加熱処理本数が増すのに伴い磁性材２１が輻射熱の影響により熱変形すると共に、焦げ付き等の不具合を生じる場合がある。また、磁性材２１の劣化により焼入硬化層パターンが不良になるおそれがある。
【０００９】
図１１は劣化した磁性材２１を示しており、コ字形状の磁性材２１のうち被加熱体である段付き軸状部材２に最も接近した部分Ｍ，Ｎが過熱による劣化（熱影響）を最も顕著に生じる。熱影響を大きく受けた磁性材２１では磁束を集中させる効果が弱くなり、これに伴い、磁性材２１に対応する段付き軸状部材２の近傍箇所における焼入硬化層パターンが不良となる。すなわち、図５及び図９に示すように、隅部５ａ，５ｂの焼入硬化層Ｓ１  ，Ｓ２  の深さが小径軸部４の焼入硬化層Ｓ３  の深さに対して浅くなり、小径軸部４から第２の段部１ｂを介して第１の段部１ａに連なる表面上に均一な焼入硬化層パターンＳを形成することができず、これに起因して強度（特に、ねじり疲労強度）を充分に満足できないような不具合を生じる。
【００１０】
なお、焼入硬化層パターンＳが隅部５ａ，５ｂにおいて浅くなるような不具合を解消するための手段としては、既述の如く座面部６ａを高周波誘導加熱する棒状の段部加熱導体１３，１４に珪素鋼板やダストコア等の磁性材２１をより多く取付けたり、段部加熱導体１３，１４と座面部６ｂとの間の間隔Ｇ（図１０参照）を狭くすることによって、座面部６ｂの加熱効率（ひいては隅部５ｂの加熱効率）を増大させることが考えられるが、このような手段を採用したとしても座面部６ｂについての加熱効率の向上の程度に限界があり、第２の段部１ｂの隅部５ｂ付近における焼入硬化層Ｓ２  の深さを小径軸部４における焼入硬化層Ｓ３  の深さほどに深くすることができないのが実状である。また、段部加熱導体１７に珪素鋼板やダストコア等の磁性材２２を配設しても第１の段部１ａの隅部５ａに関しては充分に深い焼入硬化層Ｓ１  （図１０参照）を得ることができないのが実状である。
【００１１】
また、第１の段部１ａでけでなく第２の段部１ｂにも一連の（一続きの）焼入硬化層パターンＳを形成する場合には、特に、第１の段部１ａの隅部５ａと第２の段部１ｂの隅部５ｂの熱容量を考慮してこれらの加熱バランスを良好に保ちながら、小径軸部４と段差（幅）が相対的に広い座面部６ｂとの間にある第２の段部１ｂの隅部５ｂにおける焼入硬化層Ｓ２  の深さ、並びに、第１の段部１ａの隅部５ｂにおける焼入硬化層Ｓ１  の深さを充分に確保する必要がある。
【００１２】
本発明は、以上の如き種々の実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、ダストコアや珪素鋼板等の磁性材（磁束集中材）を加熱導体に取付けなくても、段付き軸状部材の小径軸部から第１及び第２の段部に連なる表面上に均一な焼入硬化層パターンを形成し得るように均一加熱を行うことができるような高周波誘導加熱コイルを提供することにある。
【００１３】
上述の目的を達成するために、本発明では、相対的に大きな直径を有する大径軸部と、相対的に小さな直径を有する小径軸部と、前記大径軸部と小径軸部との間にそれぞれ形成される第１及び第２の段部とをそれぞれ備えた段付き軸状部材を高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルにおいて、
（ａ）  相対的に大径の軸部分に設けられる前記第１の段部に対応配置される円弧形状の第１の段部加熱導体と、
（ｂ）  前記第１の段部加熱導体に接続されると共に、相対的に小径の軸部分に設けられる前記第２の段部に対応配置される円弧形状の第２の段部加熱導体と、
（ｃ）  前記第２の段部加熱導体に接続されると共に、前記小径軸部の軸線に対して平行な状態で前記小径軸部に対応配置される直線形状の第１の小径軸部加熱導体と、
（ｄ）  前記第１の小径軸部加熱導体に接続されると共に、加熱されるべき前記小径軸部の周面のうちで前記大径軸部から最も離れた位置における第１の周面部分に対応配置される円弧形状の第２の小径軸部加熱導体と、
（ｅ）  前記第２の小径軸部加熱導体に接続されて前記第２の小径軸部加熱導体に対向するように設けられると共に、加熱されるべき前記小径軸部の周面のうちで前記大径軸部から最も離れた位置と前記大径軸部との間の位置において前記第１の周面部分に対向する第２の周面部分に対応配置される円弧形状の第３の小径軸部加熱導体と、
をそれぞれ備え、
前記第１及び第２の段部加熱導体を含む１巻きの巻線部分と、前記第１，第２及び第３の小径部加熱導体を含む１巻きの巻線部分とを構成し、全体としては一続きの２巻きの巻線構造として構成し、
前記第１の小径軸部加熱導体を、前記小径軸部の軸線方向における前記第２及び第３の小径軸部加熱導体間の隙間部分に対応する箇所を通るように配置すると共に、
前記第１の段部加熱導体の円弧の長さαと前記第２の段部加熱導体の円弧の長さβとの関係を、α≧βとなるように設定するようにしている。
また、本発明では、前記条件α≧βを満足することを前提として、前記第１の段部加熱導体の円弧の中心角θ1を６０°≦θ1≦３００°の範囲で設定し、かつ、第２の段部加熱導体の円弧の中心角θ2を６０°≦θ2≦２００°の範囲で設定するようにしている。
また、本発明では、コイル構成体である加熱導体の何れの部分にもダストコアや珪素鋼板等の磁性材を取付けないようにしている。
【００１４】
このような構成の本発明の高周波誘導加熱コイルによれば、相対的に小径の軸部分に設けられる第２の段部を直接加熱する加熱導体として円弧形状の第２の段部加熱導体を使用することにより、小径軸部よりも第２の段部への加熱効率が増大される。また、小径軸部に対応して直線形状（柱形状）の第１の小径軸部加熱導体及び円弧形状の第２及び第３の小径軸部加熱導体を使用することにより、小径軸部の軸線方向における第２及び第３の小径軸部加熱導体間の隙間部分（継ぎ目部分）においても直線形状の第１の小径軸部加熱導体により誘導加熱が行われるため、小径軸部の表面に形成される焼入硬化層パターンは均一な深さの滑らかなものとなる。また、第１の段部加熱導体の円弧の長さαを第２の段部加熱導体の円弧の長さβよりも長く設定することにより（α≧β）、熱容量が互いに異なる第１及び第２の段部における加熱バランスが良好となり、第１及び第２の段部をそれぞれ構成する隅部，座面部及び肩部に連続した均一深さの焼入硬化層パターンが形成される。かくして、第１及び第２の隅部における焼入硬化層は従来の場合よりも深く形成され、これにより、第１の段部から第２の段部を介して小径軸部のまで繋がる段付き軸状部材の表面に連続した均一な硬化層パターンが形成される。さらに、高周波誘導加熱コイルの巻き数を２巻き（第１及び第２の段部加熱導体で１巻き、第１，第２及び第３の小径軸部加熱導体で１巻き）とし、第１及び第２の段部加熱導体の円弧の長さを第２及び第３の小径軸部加熱導体の円弧の長さよりも長くすることにより、熱容量が相対的大きい第１及び第２の段部に加熱が集中される。また、高周波誘導加熱コイルの巻き数を２巻きにしたことにより、従来の１巻きコイルよりも加熱効率が上げられることとなり、従ってダストコアや珪素鋼板等の磁性材を使用しなくても第１及び第２の隅部における焼入硬化層の深さが充分に確保される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、図１〜図４において、図５〜図１１と同様の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱コイル３０を示している。この高周波誘導加熱コイル３０は、段付き軸状部材２の焼入処理時に段付き軸状部材２の小径軸部４、第１の段部１ａ及び第２の段部１ｂを高周波誘導加熱するために使用されるものである。図１に示すように、高周波誘導加熱コイル３０は、一続きのコイル構成体から成る導電性の部品であって、高周波電源３１に接続された一対のリード導体３２ａ，３２ｂと、これらのうちの一方のリード導体３２ａに接続されると共に、段付き軸状部材２のうちの相対的に大径の軸部分に設けられる第１の段部１ａに対応配置される円弧形状の第１の段部加熱導体３３と、この第１の段部加熱導体３３に連結導体３４，３５を順次に介して接続されると共に、段付き軸状部材２のうちの相対的に小径の軸部分に設けられる第２の段部１ｂに対応配置される円弧形状の第２の段部加熱導体３６と、この第２の段部加熱導体３６に接続されると共に、段付き軸状部材２（小径軸部４）の軸線Ｐに対して平行な状態で小径軸部４に対応配置される直線形状の第１の小径軸部加熱導体３７と、この第１の小径軸部加熱導体３７に接続されると共に、加熱されるべき小径軸部４の周面のうちで大径軸部３から最も離れた第１の周面部分Ｒ1（図３参照）に対応配置される円弧形状の第２の小径軸部加熱導体３８と、この第２の小径軸部加熱導体３８に接続された連結導体３９と前記リード導体３２ｂとの間に接続されると共に、加熱されるべき小径軸部４の周面のうちで前記第１の周面部分Ｒ1よりも下方の第２の周面部分Ｒ2（図３参照）に対応配置される円弧形状の第３の小径軸部加熱導体４０（すなわち、加熱されるべき小径軸部４の周面のうちで大径軸部３から最も離れた位置と大径軸部３との間の位置において第１の周面部分に対向する第２の周面部分に対応配置される円弧形状の第３の小径軸部加熱導体４０）とから構成されている。そして、上述の第３の小径軸部加熱導体４０は、図１及び図２に示すように、前記第２の小径軸部加熱導体３８に対して対向するように設けられている。
【００１７】
なお、第１及び第２の段部加熱導体３３，３６と連結導体３４，３５とで１巻きの巻線が構成されると共に、第１，第２及び第３の小径部加熱導体３７，３８，４０と連結導体３９とで１巻きの巻線が構成され、全体としては一続きの２巻きの巻線構造（互いに直列接続されたシリイスな２巻きの巻線構造）として構成されている。すなわち、高周波誘導加熱コイル３０の巻き数は、第１及び第２の段部加熱導体３３，３６を含む１巻き部分と、第１，第２及び第３の小径軸部加熱導体３８，４０を含む１巻き部分とで２巻きの構造となされている。また、上述の一対のリード導体３２ａ，３３ａ間には、図２に示すように絶縁板４１が介在されている。なお、図２において、３２ａ−１，３２ａ−２はリード導体３２ａを構成するリード導体部分であり、３２ｂ−１，３２ｂ−２はリード導体３２ｂを構成するリード導体部分である。
【００１８】
図１における矢印は、ある瞬間に高周波誘導加熱コイル３０に流れる電流の通電方向を示しており、この際には、高周波電流が高周波電源３１からリード導体３２ａ、第１の段部加熱導体３３、連結導体３４，３５、第２の段部加熱導体３６、第１の小径軸部加熱導体３７、第２の小径軸部加熱導体３８、連結導体３９、第３の小径軸部加熱導体４０、及びリード導体３２ｂを順次に流れ、次の瞬間にはこれとは逆の方向に高周波電流が交互に流れるようになっている。
【００１９】
また、上述の高周波誘導加熱コイル３０にあっては、図２に示すように、段付き軸状部材２の第１の段部１ａに対応配置されてこの段部１ａを高周波誘導加熱する第１の段部加熱導体３３の円弧の長さ（周長）αと、段付き軸状部材２の第２の段部１ｂに対応配置されてこの段部１ｂを高周波誘導加熱する第２の段部加熱導体３６の円弧の長さ（周長）βとの相互間の関係は、α≧βとなるように設定されている。また、熱容量が小径軸部４よりも相対的に大きい第１及び第２の段部１ａ，１ｂに加熱を集中させるために、第１及び第２の段部加熱導体３３，３６の全体としての円弧の長さは、第２及び第３の小径軸部加熱導体３８，４０の全体としての円弧の長さよりも長く設定されている。なお、図２におけるθ１  及びθ２  は、第１の段部加熱導体３３及び第２の段部加熱導体３６の円弧の中心角である。
【００２０】
一方、本実施形態の高周波誘導加熱コイル３０では、ダストコアや珪素鋼板等の磁性材（磁束集中材）が何れの加熱導体部分（特に、第１及び第２の段部加熱導体３３，３６並びに第１，第２及び第３の小径部加熱導体３７，３８、４０）にも取付けられておらず、従って加熱導体（コイル構成体）のみにて構成されている。
【００２１】
このような構成の高周波誘導加熱コイル３０を用いて段付き軸状部材２の２段の段部１ａ，１ｂの表面を焼入処理すると、良好な焼入硬化層パターンを得ることができる。具体的には、高周波誘導加熱コイル３０の軸線と段付き軸状部材２の軸線Ｐとが互いに一致するように配置してこれらの間に所定の隙間を保った状態の下で段付き軸状部材２をその軸線Ｐを中心に回転させながら高周波誘導加熱を行ない、その直後に冷却液にて急冷すると、小径軸部４から第２の段部１ｂを介して第１の段部１ａに至るまでの表面領域に一続きの均一な焼入硬化層パターン（強度についての最重要部である第１及び第２の隅部５ａ，５ｂにおいて充分な深さを有する焼入硬化層パターン）Ｓを形成することができる。その理由を述べると、次の通りである。
【００２２】
まず、図３に示すように、第１の段部１ａの座面部６ａは第１の段部加熱導体３３により直接に誘導加熱されると共に、第２の段部１ｂの座両部６ｂは、第２の段部加熱導体３６により直接に誘導加熱される。また、小径軸部４の立ち上がり部（付け根部）４ａは、第２の段部加熱導体３６に流れる段付き軸状部材２の軸線Ｐを中心とする円周方向の高周波電流、及び、第１の小径軸部導体３７に流れる前記軸線Ｐに平行な高周波電流により誘導加熱される。そのため、小径軸部４の立ち上がり部４ａの加熱が促進されて第２の段部１ｂの隅部５ｂが充分に加熱される。その結果、図４に示す如く、前記隅部５ｂに充分な深さの焼入硬化層Ｓ２  を形成することができ、ひいては小径軸部４の周面から前記隅部５ｂを介して第２の段部１ｂの座面部６ｂに至るまでの表面領域に均一で滑らかな焼入硬化層パターンＳを得ることができる。
【００２３】
さらに、小径軸部４の誘導加熱は、第１，第２及び第３の小径軸部加熱導体３７，３８，４０に流される高周波電流により行われると共に、軸線Ｐに平行な方向（軸線方向）における第２及び第３の小径軸部加熱導体３８，４０間の隙間部分（図３に示す継ぎ目部分）Ｌに対応する箇所を通るように直線形状の第１の小径軸部加熱導体３７が配置されるため、この第１の小径軸部加熱導体３７を流れる軸線方向の高周波電流にて前記隙間部分Ｌに対応する小径軸部４の対応部分が誘導加熱され、これにより前記対応部分の誘導加熱が促進されるため滑らかに連続する均一な焼入硬化層を得ることができる。
【００２４】
また、熱容量のバランスを考慮して、既述の如く、軸径が相対的に大きい第１の段部１ａを誘導加熱する第１の段部加熱導体３３の円弧の長さαを、軸径が相対的に小さい第２の段部１ｂを誘導加熱する第２の段部加熱導体３６の円弧の長さβよりも長く設定するようにしているので（α≧β）、第１の段部１ａ（大径部）よりも第２の段部１ｂ（小径部）への高周波誘導加熱が相対的に増大される。そのため、熱容量が相対的に大きい第１の段部１ａと熱容量が相対的に小さい第２の段部１ｂとにおける相対的な加熱バランスが良くなり、従って均一に誘導加熱されて均一な焼入硬化層パターン（特に、第１及び第２の段部１ａ，１ｂの隅部５ａ，５ｂに充分な深さの焼入硬化層を有する焼入硬化層パターン）を得ることができる。
【００２５】
かくして、上述の如き構成を有する本実施形態の高周波誘導加熱コイル３０によれば、このコイル３０を構成する加熱導体（コイル導体）にダストコアや珪素鋼板等の磁性材を取付けることなく、小径軸部４から第２の段部１ｂを介して第１の段部１ａへと繋がる均一な深さの焼入硬化層パターンＳを得ることができる。特に、加熱すべき段付き軸状部材２の各部の加熱バランスが良好となることにより、強度についての最重要部である第１及び第２の隅部５ａ，５ｂを充分に加熱できてこれらの隅部５ａ，５ｂに充分な深さの焼入硬化層  を形成することができる。従って、第１及び第２の段部１ａ，１ｂの隅部５ａ，５ｂにおける焼入硬化層が深くなることにより、段付き軸状部材２の耐久性（特に、ねじり疲労強度）に最も影響する最重要部である隅部５ａ，５ｂの強度を上げることができ、ひいては段付き軸状部材２の耐久性の向上を図ることができる。
【００２６】
以下に、本発明の一実施形態の具体的な実施例を示す。
実施例
（１）    ワーク  ：  ＢＪアウターレース
（ａ）  材質    ：  Ｓ５３Ｃ
（ｂ）  軸部寸法：  φ２８ｍｍ
（ｃ）  肩部寸法：  φ５６ｍｍ
（２）  高周波誘導加熱コイル
（ａ）  第１の段部加熱導体の円弧の長さα    ：  ２６２ｍｍ
（ｂ）  第１の段部加熱導体の円弧の中心角θ１  ：  ２７０゜
（ｃ）  第２の段部加熱導体の円弧の長さβ    ：  １２２ｍｍ
（ｄ）  第２の段部加熱導体の円弧の中心角θ２  ：  １８０゜
（ｅ）  第１の小径軸部加熱導体の長さ        ：    ３４ｍｍ
（ｆ）  第２の小径軸部加熱導体の円弧の長さγ：    ９４ｍｍ
（ｇ）  第２の小径軸部加熱導体の円弧の中心角θ３  ：  １３５゜
（ｈ）  第３の小径軸部加熱導体の円弧の長さδ：  １０７ｍｍ
（ｇ）  第３の小径軸部加熱導体の円弧の中心角θ４  ：  １３５゜
（３）    高周波誘導加熱条件
（ａ）  周波数  ：  ８ｋＨｚ
（ｂ）  出力    ：  １７５ｋＷ
（ｃ）  加熱時間：  ４．５ｓｅｃ
（ｄ）  回転数  ：  １２０ｒｐｍ
（４）  冷却条件
（ａ）  冷却液  ：  ユーコンクエンチャントＡ（８％）
（ｂ）  液温    ：  ３０℃
（ｃ）  流量    ：  １５０  ｌ／ｍｉｎ
（ｅ）  冷却時間：  １５ｓｅｃ
【００２７】
上記の加工条件により段付き軸部２の焼入処理を施した場合の焼入硬化層の深さは、小径軸部３（スプライン付け根部）において４．２ｍｍ、第１及び第２の隅部５ａ，５ｂにおいて３．２ｍｍであった。なお、従来の高周波誘導加熱コイル１０を用いて段付き軸部２の焼入処理を施した場合の焼入硬化層の深さは、小径軸部４において５．５ｍｍ、第１及び第２の隅部５ａ，５ｂにおいて１．８ｍｍであった。従って、本発明の高周波誘導加熱コイル３０によれば、小径軸部３における焼入硬化層Ｓ３  の深さが相対的に浅くなると共に、第１及び第２の隅部５ａ，５ｂにおける焼入硬化層Ｓ１  ，Ｓ２  の深さが相対的に深くなるため、焼入硬化層深さの全体としてのバランスが良くなって焼入硬化層パターンの深さを均一化することができることが確認された。
【００２８】
また、第１の段部加熱導体３３の円弧の中心角θ１  及び第２の段部加熱導体３６の円弧の中心角θ２  （図２参照）を適宜に変えて焼入硬化層パターンのデータをとったところ、既述の条件式α≧βを満たすことを前提として、第１の段部加熱導体３３の円弧の中心角θ１  については６０゜≦θ１  ≦３００゜の範囲で設定し、かつ、第２の段部加熱導体３６の円弧の中心角θ２  については６０゜≦θ２  ≦２００゜の範囲で設定した場合に、上述の如き効果を最も顕著に得ることができることが判明した。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、第１の段部加熱導体３３と第２の段部加熱導体３６との間の接続部、及び、第２の小径軸部加熱導体３８と第３の小径軸部加熱導体４０との間の接続部の構成は任意に変更可能である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明は、全体として２巻きの巻線構造に構成すると共に、段付き軸状部材の小径軸部の軸線に対して平行な状態でこの小径軸部に対応配置される直線形状の第１の小径軸部加熱導体を、加熱されるべき小径軸部の周面のうちで大径軸部から最も離れた第１の周面部分に対応配置される円弧形状の第２小径軸部加熱導体と、加熱されるべき小径軸部の周面のうちで大径軸部から最も離れた位置と前記大径軸部との間の位置において第１の周面部分に対向する第２の周面部分に対応配置される円弧形状の第３の小径軸部加熱導体（円弧形状の第２の小径軸部加熱導体に対向するように設けられた、小径軸部加熱用として追加された加熱導体）との間の前記小径軸部の軸線方向における隙間部分に対応する箇所を通るように配置すると共に、相対的に大径の軸部分に設けられる第１の段部に対応配置される円弧形状の第１の段部加熱導体の円弧の長さ（周長）αと、相対的に小径の軸部分に設けられる第２の段部に対応配置される円弧形状の第２の段部加熱導体の円弧の長さ（周長）βとの関係を、α≧βとなるように設定するようにしたものであるから、全体として２巻きの巻線構造としかつ第３の小径軸部加熱導体を追加したことに伴い加熱交率の向上を図ることができることに加え、小径軸部のうちの前記隙間部分に対応する部分が第１の小径軸部加熱導体にて誘導加熱されるので小径軸部の表面にその軸線方向に沿って均一な深さの焼入硬化層を形成することができると共に、α≧βの設定により、軸径が相対的に小さくて熱容量が相対的に小さい部分である第２の段部よりも、軸径が相対的に大きくて熱容量が相対的に大きい部分である第１の段部への加熱を増大せしめることができ、ひいては第１の段部から第２の段部を介して小径軸部に繋がる表面領域の各部における加熱バランスを良好にすることができる。
【００３１】
その結果、小径軸部に対して第１及び第２の段部のそれぞれの隅部における加熱効率を増すことができ、第１及び第２の段部から小径軸部に繋がる表面部分に連続して均一な焼入硬化層パターンを得ることができる。そのため、本発明の高周波誘導加熱コイルによれば、ダストコアや珪素鋼板等の磁性材（磁束集中材）を使用する必要がなくなり、加熱導体のみで構成しただけの簡素な構成の安価な高周波誘導加熱コイルで済ますことが可能となる。また、磁性材を加熱導体に使用しないで済むことに伴い、磁性材の劣化により焼入硬化層パターンが不良となる等の問題の発生を回避することができる。
【００３２】
さらに、本発明の高周波誘導加熱コイルを用いて段付き軸部を高周波焼入すると、第１及び第２の段部の隅部における焼入硬化層深さを充分に深くすることができるので、段付き軸状部材の強度（特に、ねじり疲労強度）を上げることができる。
【００３３】
また、請求項２に記載の本発明は、前記条件式α≧βを満たすことを前提として、第１の段部加熱導体の円弧の中心角θ１  を６０゜≦θ１  ≦３００゜の範囲で設定し、かつ、第２の段部加熱導体の円弧の中心角θ２  を６０゜≦θ２  ≦２００゜の範囲で設定したものであるから、これらの条件の下に前記長さα及びβを設定して焼入処理することにより、実用上の要求強度を満足する段付き軸状部材を提供することができる。
【００３４】
また、請求項３に記載の本発明は、コイル構成体である加熱導体の何れの部分にもダストコアや珪素鋼板等の磁性材を取付けないようにしたものであるから、均一な焼入硬化層パターンを得ることができるという実用上の作用効果を奏し得るものでありながら、磁性材の省略により構成が簡素でかつ安価な高周波誘導加熱コイルを提供することができる。しかも、磁性材の熱変形や焦げ付き等の不具合を生じることがなく、磁性材の劣化に伴って焼入硬化層パターンが不良になるような不具合の発生を回避することができる。
【００３５】
また、請求項４に記載の本発明は、第１及び第２の段部加熱導体を含む１巻きの巻線部分と、第１，第２及び第３の小径部加熱導体を含む１巻きの巻線部分とを構成し、全体としては一続きの（シリイスの）２巻きの巻線構造として構成するようにしたものであるから、加熱導体の巻線構造は直列巻線の簡素な構成で済み、製作が容易でしかも実用に適した高周波誘導加熱コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波誘導加熱コイルを示す斜視図である。
【図２】図１に示す高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図３】図１に示す高周波誘導加熱コイルにて段付き軸状部材を焼入処理のために高周波誘導加熱する際の状態を示す断面図である。
【図４】図１に示す高周波誘導加熱コイルを用いて焼入処理した場合に段付き軸状部材の表面に形成される焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【図５】被加熱体である段付き軸状部材を示す断面図である。
【図６】従来の高周波誘導加熱コイルを示す斜視図である。
【図７】図６に示す高周波誘導加熱コイルの平面図である。
【図８】図６に示す高周波誘導加熱コイルの正面図である。
【図９】図６に示す高周波誘導加熱コイルにて段付き軸状部材を焼入処理のために高周波誘導加熱する際の状態を示す断面図である。
【図１０】図６に示す高周波誘導加熱コイルに磁性材を取付けて焼入処理した場合に段付き軸状部材の表面に形成される焼入硬化層パターンを示す断面図である。
【図１１】高周波誘導加熱コイルに取付けられる磁性材の斜視図である。
【符号の説明】
１ａ  第１の段部
１ｂ  第２の段部
２  段付き軸状部材
３  大径軸部
４  小径軸部
４ａ  立ち上がり部（付け根部）
５ａ  第１の隅部
５ｂ  第２の隅部
６ａ  第１の座面部
６ｂ  第２の座面部
７ａ  第１の肩部
７ｂ  第２の肩部
３０  高周波誘導加熱コイル
３３  第１の段部加熱導体
３６  第２の段部加熱導体
３７  第１の小径軸部加熱導体
３８  第２の小径軸部加熱導体
４０  第３の小径軸部加熱導体
Ｌ  隙間部分（継ぎ目部分）
Ｒ１    第１の周面
Ｒ２    第２の周面
Ｓ  焼入硬化層パターン
α  第１の段部加熱導体の円弧の長さ
β  第２の段部加熱導体の円弧の長さ
θ１    第１の段部加熱導体の円弧の中心角
θ２    第２の段部加熱導体の円弧の中心角
θ３    第２の小径軸部加熱導体の円弧の中心角
θ４    第３の小径軸部加熱導体の円弧の中心角
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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