(57)【要約】【課題】被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とに、連続しかつ良好な焼入硬化層を形成する。【解決手段】ラックバー１を軸線Ｐを中心に回転させると共にラックバー１の軸線Ｐ方向に沿って相対的に移動させながら、ラックバー１の軸部５の外周面を誘導加熱して冷却する焼入工程と、ラックバー１を軸線Ｐを回転させずに、ラックバー１の軸線Ｐ方向に沿って配置される主導体がラックバー１の歯面３及び背面４にそれぞれ対向配置されるようにラックバー１を保持した状態の下で、ラックバーを軸線Ｐ方向に沿って相対的に移動させながら、ラックバー１の歯面３及び背面４を含めた全周面を誘導加熱して冷却する焼入工程を、誘導加熱，冷却，及びラックバーの軸線方向の相対移動を停止することなく連続して行う。【選択図】　　　　図２
2004131823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とを連続して高周波焼入するラックバーの高周波焼入方法において、
前記ラックバーの軸線方向に沿って対向配置された一対の主導体、及び、これら一対の主導体の両端部にそれぞれ接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体を有する高周波誘導加熱コイルを用い、
前記ラックバーを前記一対の環状副導体により囲まれた内側空間部を通過し得る位置に配置し、
（ａ）　前記ラックバーの軸部の外周面を焼入処理する際には、前記ラックバーをその軸線を中心に回転させることにより前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に回転させると共に、前記ラックバーの軸線方向に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら、前記ラックバーの軸部の外周面を誘導加熱して冷却する焼入工程を施行し、
（ｂ）　前記ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を焼入処理する際には、前記ラックバーをその軸線を中心に回転させずに、前記ラックバーの軸線方向に沿って配置される前記主導体が前記ラックバーの歯面及び背面にそれぞれ対向配置されるように前記ラックバーを保持した状態の下で、前記ラックバーを前記ラックバーの軸線方向に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら、前記ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を誘導加熱して冷却する焼入工程を施行し、
上記（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ記載の２つの焼入工程を、誘導加熱，冷却，及び前記ラックバーの軸線方向の相対移動を停止することなく連続して行うようにしたこと、
を特徴とするラックバーの高周波焼入方法。
【請求項２】
前記（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ記載の２つの焼入工程の施行順序は変更可能であることを特徴とする請求項１に記載のラックバーの高周波焼入方法。
【請求項３】
被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とを連続して高周波焼入するラックバーの高周波焼入装置において、
（ａ）　被焼入体であるラックバーの軸線方向に沿って対向配置された一対の主導体、及び、これら一対の主導体の両端部に接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体を有する高周波誘導加熱コイルと、
（ｂ）　前記一対の環状副導体により囲まれた内側空間部を通過し得る位置に前記ラックバーを静止状態で保持する保持治具と、
（ｃ）　前記保持治具にて保持された前記ラックバーをその軸線を中心に回転駆動する回転駆動機構と、
（ｄ）　前記回転駆動機構による前記ラックバーの回転を停止する際に、前記ラックバーの歯面及び背面を前記一対の主導体に対向するように位置決めして停止させる位相決め機構と、
（ｅ）　前記高周波誘導加熱コイルと前記ラックバーとを前記ラックバーの軸線に沿って相対的に移動させる移動機構と、
（ｆ）　前記ラックバーに向けて冷却液を噴射する冷却液噴射機構と、
をそれぞれ具備し、
前記ラックバーを前記保持治具にて静止状態に保持した状態の下で前記高周波誘導加熱コイルを前記移動機構によって前記ラックバーの軸線に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら前記ラックバーの歯面及び背面を含む全周面を順次に移動加熱し、その後に前記冷却液噴射機構から冷却液を前記ラックバーに噴射して前記ラックバーの歯面及び背面を含む全周面を焼入処理すると共に、
前記ラックバーを前記回転駆動機構によって回転駆動させた状態の下で前記高周波誘導加熱コイルを前記移動機構によって前記ラックバーの軸線に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら前記ラックバーの軸部の外周面を順次に移動加熱し、その後に、前記冷却液噴射機構から冷却液を前記ラックバーに噴射して前記ラックバーの軸部の外周面を焼入処理するようにしたこと、
を特徴とするラックバーの高周波焼入装置。
【請求項４】
前記ラックバーの歯面に対向する前記主導体の対向壁部を平坦状の壁部とし、前記ラックバーの背面に対向する前記主導体の対向壁部を断面半円形状の壁部としたことを特徴とする請求項３に記載のラックバーの高周波焼入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続する断面形状が円形の軸部の外周面とを移動焼入法により連続して高周波焼入するラックバーの高周波焼入方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、一般的に用いられているステアリング用ラックバー１（以下、単にラックバー１と記載する）を示すものであって、このステアリング用ラックバー１は片側面に軸線Ｐに対して角度θをなす斜歯２を有し、この斜歯２の歯面３とは反対側の面が背面（半円筒面）４となされている。また、ラックバー１は、図９に示すように、歯面３及び背面４を含む全周面より連続して延びる断面円形の軸部５を有している。従来、このようなラックバー１を焼入処理するに際しては、図１０に示すような高周波誘導加熱装置６（例えば、特許文献１参照）を使用してラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面を一発焼入法により高周波焼入を行なうと共に、図１１に示される高周波誘導加熱装置７を使用して軸部５の外周面を移動焼入法により高周波焼入を行なうようにしている。
【０００３】
なお、前記歯面３及び背面４を含む全周面を一発焼入する高周波誘導加熱装置６は、ラックバー１の歯面３及び背面４にそれぞれ対応配置される一対の主導体８ａ，８ｂを有する高周波誘導加熱コイル９（図１０参照）と、ラックバー１の歯面３及び背面４を上述の一対の主導体８ａ，８ｂに対向した状態でラックバー１を静止状態で保持する保持治具（図示せず）と、この保持治具にて保持されたラックバー１をその軸線Ｐを中心に回転駆動する回転駆動機構（図示せず）とをそれぞれ具備している。
【０００４】
また、上述の高周波誘導加熱コイル９は、図１０に示すように、ラックバー１の軸線Ｐに沿って配置されかつラックバー１の歯面３及び背面４にそれぞれ対向配置された一対の主導体８ａ，８ｂと、これらの主導体８ａ，８ｂの両端部に接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体１０ａ，１０ｂと、一方の主導体８ｂの中間箇所の切断部の上下両部にそれぞれ接続された一対の電流供給導体１１ａ，１１ｂとから構成されている。なお、歯面３に対向する主導体８ａの対向壁部は平坦状の壁部αとなっており、背面４に対向する主導体８ｂの対向壁部は半円形状の壁部βとなっている。そして、これらの主導体８ａ，８ｂの対向壁部には多数の冷却液（焼入液）噴射孔１２がそれぞれ設けられており、これらの噴射孔１２からラックバー１の被焼入面に向かって冷却液が噴射されるように構成されている。
【０００５】
一方、軸部５の外周面を移動焼入する高周波誘導加熱装置７は、ラックバー１の外周面を囲む１巻き或いは多巻きの円形の高周波誘導加熱コイル１３と、この高周波誘導加熱コイル１３の下方に配置され、かつ、前記ラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面と軸部５の外周面を高周波誘導加熱コイル１３によって順次に焼入温度まで加熱した後に引き続き冷却するために設けられた冷却手段（多数の噴射孔１４ａを有する冷却液噴射環１４）と、ラックバー１を挟持状態で保持する保持治具１５，１６と、これらの保持治具１５，１６にて保持されたラックバー１を回転駆動する回転駆動機構（図示せず）と、高周波誘導加熱コイル１３とラックバー１とをラックバー１の軸線Ｐに沿って相対的に移動させる移動手段（図示せず）とをそれぞれ具備している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２３４２４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような高周波焼入装置６を用いてラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面に一発焼入を行い、しかる後に高周波焼入装置７を用いてラックバー１の軸部５に移動焼入を行うようにした従来の２工程焼入の場合には、次のような問題がある。すなわち、ラックバー１を、歯面３及び背面４を含む全周面に一発焼入を行う工程、及び、軸部５の外周面に移動焼入する工程の２工程で行った場合には、ラックバー１の焼入処理面に形成される焼入硬化層パターンは、図１２（Ａ）〜（Ｄ）において斜線で示すような焼入硬化層パターンＳ１　、或いは図１３（Ａ）〜（Ｃ）において斜線で示すような硬化層パターンＳ２　のようになる。なお、図１２に示す焼入硬化層パターンＳ１　において領域Ｌで示した焼入硬化層部分は、２工程による焼入処理のため各焼入工程による焼入硬化層が重複した部分であり、始めの焼入工程により得られる硬化層部分とその後の焼入工程により得られる硬化層部分の境界部分である領域Ｌに隣接しかつ先に焼入された焼入硬化層の一部がその後の熱処理工程の熱影響により軟化してしまい、その部分Ｈが強度的に他の焼入部分より劣るという問題点がある。
【０００８】
一方、図１３に示す焼入硬化層パターンＳ２　にあっては、歯面３及び背面４を含む全周面の焼入硬化層部分と軸部５の外周面の焼入硬化層部分が２工程で焼入されており、各焼入硬化層に重複した部分はなく、始めの焼入工程により得られる焼入硬化層部分とその後の焼入工程により得られる焼入硬化層部分は共に十分な焼入硬さがあるが、両方の焼入硬化層の間の領域Ｌ２　には未焼入部分Ｍがあり、この部分Ｍは、焼入されていない素材硬さであり、強度的に他の焼入部分より劣るという問題点がある。
【０００９】
また、上述の高周波焼入装置７を用いてラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面と軸部５の外表面とを連続して１工程で移動焼入を行うことも考えられるが、次のような問題が生じる。すなわち、ラックバー１の歯面３と及び面４を含む全周面と軸部５の外周面とを連続して移動焼入れを行った場合の焼入硬化層パターンは、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示す硬化層パターンＳ３　のようになる。この場合、焼入硬化層パターンＳ３　において歯面３及び背面４を含む全周面の焼入硬化層パターンと軸部５の外周面の焼入硬化層パターンは軟化部分或いは未焼入部分はなく連続しているが、歯面３の歯底部分Ｎには焼入硬化層が形成され難いという問題点がある（図１４（Ａ）及び（Ｂ）参照）。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するべくなされたもので、その目的は、被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とに、連続しかつ良好な焼入硬化層を形成することができるようなラックバーの高周波焼入方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とを連続して高周波焼入するラックバーの高周波焼入方法において、前記ラックバーの軸線方向に沿って対向配置された一対の主導体、及び、これら一対の主導体の両端部にそれぞれ接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体を有する高周波誘導加熱コイルを用い、前記ラックバーを前記一対の環状副導体により囲まれた内側空間部を通過し得る位置に配置し、
（ａ）　前記ラックバーの軸部の外周面を焼入処理する際には、前記ラックバーをその軸線を中心に回転させることにより前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に回転させると共に、前記ラックバーの軸線方向に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら、前記ラックバーの軸部の外周面を誘導加熱して冷却する焼入工程を施行し、
（ｂ）　前記ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を焼入処理する際には、前記ラックバーをその軸線を中心に回転させずに、前記ラックバーの軸線方向に沿って配置される前記主導体が前記ラックバーの歯面及び背面にそれぞれ対向配置されるように前記ラックバーを保持した状態の下で、前記ラックバーを前記ラックバーの軸線方向に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら、前記ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を誘導加熱して冷却する焼入工程を施行し、
上記（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ記載の２つの焼入工程を、誘導加熱，冷却，及び前記ラックバーの軸線方向の相対移動を停止することなく連続して行うようにしている。
すなわち、本発明に係る高周波焼入方法では、ラックバーをその軸線を中心に回転させると共にラックバーの軸線方向に沿って相対的に移動させながら、ラックバーの軸部の外周面を誘導加熱して冷却する焼入工程と、ラックバーをその軸線を中心に回転させずに、ラックバーの軸線方向に沿って配置される主導体がラックバーの歯面及び背面にそれぞれ対向配置されるようにラックバーを保持した状態の下で、ラックバーを軸線方向に沿って相対的に移動させながら、ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を誘導加熱して冷却する焼入工程を、誘導加熱，冷却，及びラックバーの軸線方向の相対移動を停止することなく連続して行うようにしている。
なお、前記２つの焼入工程の順序は前記軸部の外周面の焼入工程より開始しても、前記歯面及び背面を含む全周面の焼入工程より開始しても良い。
また、本発明では、前記（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ記載の２つの焼入工程の施行順序は変更可能であるようにしている。
また、本発明では、被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とを連続して高周波焼入するラックバーの高周波焼入装置において、
（ａ）　被焼入体であるラックバーの軸線方向に沿って対向配置された一対の主導体、及び、これら一対の主導体の両端部に接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体を有する高周波誘導加熱コイルと、
（ｂ）　前記一対の環状副導体により囲まれた内側空間部を通過し得る位置に前記ラックバーを静止状態で保持する保持治具と、
（ｃ）　前記保持治具にて保持された前記ラックバーをその軸線を中心に回転駆動する回転駆動機構と、
（ｄ）　前記回転駆動機構による前記ラックバーの回転を停止する際に、前記ラックバーの歯面及び背面を前記一対の主導体に対向するように位置決めして停止させる位相決め機構と、
（ｅ）　前記高周波誘導加熱コイルと前記ラックバーとを前記ラックバーの軸線に沿って相対的に移動させる移動機構と、
（ｆ）　前記ラックバーに向けて冷却液を噴射する冷却液噴射機構と、
をそれぞれ具備し、
前記ラックバーを前記保持治具にて静止状態に保持した状態の下で前記高周波誘導加熱コイルを前記移動機構によって前記ラックバーの軸線に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら前記ラックバーの歯面及び背面を含む全周面を順次に移動加熱し、その後に前記冷却液噴射機構から冷却液を前記ラックバーに噴射して前記ラックバーの歯面及び背面を含む全周面を焼入処理すると共に、
前記ラックバーを前記回転駆動機構によって回転駆動させた状態の下で前記高周波誘導加熱コイルを前記移動機構によって前記ラックバーの軸線に沿って前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させながら前記ラックバーの軸部の外周面を順次に移動加熱し、その後に、前記冷却液噴射機構から冷却液を前記ラックバーに噴射して前記ラックバーの軸部の外周面を焼入処理するようにしている。
また、本発明では、前記ラックバーの歯面に対向する前記主導体の対向壁部を平坦状の壁部とし、前記ラックバーの背面に対向する前記主導体の対向壁部を断面半円形状の壁部としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。なお、図１〜図８において、図９〜図１４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。
【００１３】
図１は、本発明に係るラックバーの高周波焼入方法を実施するために用いられる高周波焼入装置２０を示すものである。本装置２０は、図１に示すように、ラックバー１の歯面３及び背面４に対向するように互いに平行に配置されて上下方向にそれぞれ延びる左右一対の主導体８ａ，８ｂと、これらの主導体８ａ，８ｂの上下両端部に接続されて互いに平行に配置された上下一対の環状副導体１０ａ，１０ｂと、一方の主導体８ｂの中間の切断部の上下両部にそれぞれ接続された一対の電流供給導体１１ａ，１１ｂとから成る高周波誘導加熱コイル９を具備している。さらに、本実施形態の高周波焼入装置２０は、上述の高周波誘導加熱コイル９に高周波電力を供給する高周波電源２１と、一対の環状副導体１０ａ，１０ｂにより囲まれた内側空間部２２ａ，２２ｂを通過し得る位置にラックバー１を静止状態で保持（挟持）するワーク保持治具１５，１６（図２及び図４参照）と、これらの保持治具１５，１６にて保持されたラックバー１をその軸線Ｐを中心に回転駆動する回転駆動機構（図示せず）と、この回転駆動機構によるラックバー１の回転を停止する際に、ラックバー１の歯面３及び背面４を上述の一対の主導体８ａ，８ｂに対向するように位置決めして停止させる位相決め機構（図示せず）と、高周波誘導加熱コイル９とラックバー１とをラックバー１の軸線Ｐに沿って相対的に移動させる移動機構（図示せず）と、ラックバー１に向けて冷却液を噴射する冷却液噴射機構（多数の噴射孔１４ａを有する冷却液噴射環１４）とを具備している。
【００１４】
また、後述の歯面及び背面を含む全周面焼入工程においてラックバー１の歯面３に対向配置される主導体８ａの内側壁部は平坦面αとなっており、一方、ラックバー１の背面４に対向される主導体８ｂの内側壁部は前記背面４の曲率に対応する形状の湾曲面（半円形面）βとなっている。なお、本実施形態の高周波誘導加熱コイル９にあっては、主導体８ｂの内側壁部（湾曲面β）には、冷却液噴射孔は設けられていない。
【００１５】
また、高周波誘導加熱コイル９の下方にはラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面と軸部５の外周面を高周波誘導加熱コイル９によって順次に焼入温度まで加熱した後に引き続き冷却するための冷却液噴射環１４が図外の固定手段により固定されている。そして、この冷却液噴射環１４には図外の冷却液供給手段から冷却液が供給され、冷却液噴射環１４の多数の噴射孔１４ａから均一に噴射されるように構成されている。
【００１６】
次に、上述のような構成の高周波焼入装置２０を用いてラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面と軸部５の外周面を連続して焼入する際の第１の操作手順について図２〜図５を参照して述べると、以下の通りである。
【００１７】
（１）　まず、高周波焼入装置２０の下方に配置されているワーク固定治具１６にラックバー１の下端部（軸部５の側）を載置し、ラックバー１の上端部（歯面３を含む側）をワーク固定治具１５により押さえることにより、ラックバー１を垂直に立てた状態で保持する。そして、高周波焼入装置２０内の所定の加熱位置、すなわち、ラックバー１を高周波誘導加熱コイル９の一対の環状副導体１０ａ，１ｂによりそれぞれ囲まれた内側空間部２２ａ，２２ｂを通過し得る位置に配置する。
（２）　次に、ラックバー１を図外の昇降機構により下降させて、下側に向けられたラックバー１の軸部５を一対の環状副導体１０ａ，１０ｂの内側空間部２２ａ，２２ｂのほぼ中央を貫通する位置で停止させる（図２参照）。
（３）　次いで、図外の回転駆動機構によりラックバー１にその軸線Ｐを中心とする回転（図２及び図３における矢印Ｒ方向の回転）を与える。
（４）　この後に、高周波電源２１から所要周波数・所要出力の高周波電力を焼入装置２０の高周波誘導加熱コイル９に所要時間にわたり供給して、ラックバー１を軸線Ｐ方向に移動させずに、停止加熱を行う。
（５）　所要時間にわたって停止加熱を行った後に、高周波誘導加熱コイル９への高周波電力の供給を止めることなく、ラックバー１を図外の移動機構により所要速度で軸線Ｐ方向に沿って下降移動させて軸部５の外周面を連続的に所要の焼入温度まで移動加熱し、これに引き続いて冷却液噴射環１４の噴射孔１４ａから所要圧力・所要流量の冷却液をラックバー１の軸部５の外周面に噴射し、このラックバー１の軸部５の外周面を室温まで急冷する。
（６）　ラックバー１の軸部５の外周面の焼入が完了した後にこれに引き続いて歯面３及び背面４を含む全周面の焼入工程に移行するに際して、ラックバー１の矢印Ｒ方向の回転を停止して歯面３及び背面４をそれぞれ高周波誘導加熱コイル９の主導体８ａ及び主導体８ｂにそれぞれ対向配置させた状態に図外の位置決め機構にて位置決めして固定保持する（図４及び図５参照）。一方、図外の昇降機構による移動及び高周波誘導加熱コイル９への高周波電力の供給、冷却液の噴射は継続して行う。この時、歯面３及び背面４の焼入仕様に応じて高周波電力・移動速度を適宜に調整してもよい。
（７）　次いで、ラックバー１を軸線Ｐ方向に沿って下降移動させながら歯面３及び背面４を含む全周面の必要範囲を移動加熱して冷却し、加熱完了位置までラックバー１が達した時点で、ラックバー１を移動させたままの状態の下で高周波誘導加熱コイル９への高周波電流の供給を遮断する。
（８）　ラックバー１を移動させた状態のままでの冷却液噴射環１４の噴射孔１４ａからの冷却液の噴射は引き続き行い、ラックバー１の加熱完了箇所を冷却する位置でラックバー１の移動を止め、所要時間にわたり停止冷却を行う。
（９）　そして、ラックバー１の加熱完了箇所が室温まで急冷された時点で、冷却液の噴射を停止し、一連の焼入処理を終了する。
（１０）　その後、ラックバー１を所定の位置まで上昇させ、ワーク固定治具１４，１５からラックバー１を取り外し、次工程に移送する。
【００１８】
また、上述のような構成の高周波焼入装置２０を用いてラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面と軸部５の外周面を連続して焼入する際の第２の操作手順について図６及び図７を参照して述べると、以下の通りである。
【００１９】
（１）　まず、高周波焼入装置２０の下方に配置されているワーク固定治具１５にラックバー１の下端部（歯面３を含む側）を載置し、ラックバー１の上端部（軸部５の側）をワーク固定治具１４により押さえることにより、ラックバー１を垂直に立てた状態で保持する。そして、高周波焼入装置２０内の所定の加熱位置、すなわち、ラックバー１を高周波誘導加熱コイル９の一対の環状副導体１０ａ，１ｂによりそれぞれ囲まれた内側空間部２２ａ，２２ｂを通過し得る位置に配置する。
（２）　次に、ラックバー１を図外の昇降機構により下降させて、下側に向けられたラックバー１の歯部３及び背面４の下端部を一対の環状副導体１０ａ，１０ｂの内側空間部２２ａ，２２ｂのほぼ中央を貫通する位置で停止させる（図６参照）。
（３）　次いで、ラックバー１の歯面３及び背面４を図外の位置決め機構にてそれぞれ高周波誘導加熱コイル９の主導体８ａ及び主導体８ｂにそれぞれ対向配置させた状態で位置決めし、その状態でラックバー１を固定する。
（４）　この後に、高周波電源２１から所要周波数・所要出力の高周波電力を焼入装置２０の高周波誘導加熱コイル９に所要時間にわたり供給して、ラックバー１を軸線Ｐ方向に移動させずに、停止加熱を行う。
（５）　所要時間にわたり停止加熱を行った後に、高周波誘導加熱コイル９への高周波電力の供給を止めることなく、ラックバー１を回転させずに図外の移動機構により所要速度で移動させて歯面３及び背面４を含む全周面を連続的に所要の焼入温度まで加熱し、これに引き続いて冷却液噴射環１４の噴射孔１４ａから所要圧力・所要流量の冷却液をラックバー１の全周面に順次に噴射し、このラックバー１の全周面を室温まで急冷する。
（６）　ラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面の焼入が完了して引き続き軸部５の外周面の焼入工程に移行すると同時に、このラックバー１にその軸線Ｐを中心とする回転を与えて、歯面３及び背面４を含む全周面と同様に移動加熱及び冷却を連続して行う（図７参照）。この時、軸部５の焼入仕様に応じて高周波電力・移動速度を適宜調整してもよい。
（７）　軸部５の外周面の必要範囲を移動加熱、冷却し、加熱完了位置までラックバー１が達した時点で、ラックバー１を移動させたままの状態の下で高周波誘導加熱コイル９ヘの高周波電流の供給を遮断する。
（８）　ラックバー１を移動させた状態のままでの冷却液噴射環１４の噴射孔１４ａからの冷却液の噴射は引き続き行い、ラックバー１の加熱完了箇所を冷却する位置でラックバー１の移動を止め、所要時間にわたり停止冷却を行う。
（９）　そして、ラックバー１の加熱完了箇所が室温まで急冷された時点で、冷却液の噴射を停止し、一連の焼入処理を終了する。
（１０）　その後、ラックバー１を所定の位置まで上昇させ、ワーク固定治具１４，１５からラックバー１を取り外し、次工程に移送する。
【００２０】
上述の高周波焼入装置２０を使用して本発明の高周波焼入方法によりラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面及び軸部５の外周面を連続して焼入したところ、図８に示すような焼入硬化層パターンＳが得られた。この場合、図８に示すように、歯面３の側の歯底部分Ｎに斜線で示す領域に焼入硬化層が形成されると共に歯面３及び背面４を含む全周面と軸部５の全周面には、硬さが低い軟化部分或いは未焼入部分が生ずることなく、連続した焼入硬化層が形成されることが確認された。このような焼入硬化層パターンＳとなるのは、歯面３及び背面４を含む全周面の焼入工程においてはラックバー１に軸線Ｐを中心とする回転を与えずに、歯底部分Ｎにラックバー１の軸線Ｐに平行な電流を流すことによって歯底部分Ｎが十分に加熱されることに起因しており、併せて、歯面３及び背面４を含む全周面の焼入工程と軸部の外周面の焼入工程とを１工程で連続して行うことにしているためである。
【００２１】
以下に、本発明に係るラックバーの高周波焼入方法の具体的な施行条件の一例を示す。
2004131823.tif 000003
【００２２】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明はこの実施例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、上述の実施形態ではラックバー１を縦置きして焼入を行ったが、ラックバー１を横置きして焼入を行うようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明に係る高周波焼入方法は、ラックバーの歯面及び背面を含む全周面と軸部の外周面とを連続して高周波焼入する方法において、ラックバーの軸線方向に沿って対向配置された一対の主導体とこれら主導体の両端部に接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体とを有する高周波喬導加熱コイルを用い、ラックバーを軸線を中心に回転させながら軸線方向に高周波誘導加熱コイルとラックバーを相対的に移動させながら軸部も外周面に移動焼入を行う工程と、一対の主導体が歯面及び背面に対向する位置でラックバーの回転を止めて歯面及び背面を移動焼入する工程の２つの工程よりなり、かつ、これらの２つの焼入工程は加熱，冷却，及びラックバーと高周波誘導加熱コイルとの軸線方向の相対移動を止めることなく連続して行うようにしたものであるから、歯面及び背面を含む全周面及び軸部の外周面の焼入硬化層は、硬さの低い領域が発生することなく連続した硬化層パターンとなり、また、歯面側の歯底にも良好な焼入硬化層が形成されることとなる。従って、本発明に係る高周波焼入方法によれば、被焼入体であるラックバーの歯面及び背面を含めた全周面と、前記歯面及び背面を含めた全周面より連続して延びる断面円形の軸部の外周面とに、連続しかつ良好な焼入硬化層を形成することができる。また、高周波誘導加熱コイルの移動距離を変化させることにより、ラックバーの形状，寸法，或いは焼入仕様に応じた焼入が可能となる。
【００２４】
また、請求項２に記載の本発明に係る高周波焼入方法は、ラックバーの歯面及び背面を含む全周面と軸部の外周面とを連続して高周波焼入する方法において、歯面及び背面を含む全周面の焼入工程と、軸部の外周面の焼入工程とは、そのどちらの工程から始めてもよいので、ラックバーの高周波焼入装置を設計並びに製作する際にワークの姿勢や方向などの制約をなくすことができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の本発明に係る高周波焼入装置は、被焼入体であるラックバーの軸線方向に沿って対向配置された一対の主導体、及び、これら一対の主導体の両端部に接続されて互いに平行に配置された一対の環状副導体を有する高周波誘導加熱コイルと、一対の環状副導体により囲まれた内側空間部を通過し得る位置にラックバーを静止状態で保持する保持治具と、保持治具にて保持されたラックバーをその軸線を中心に回転駆動する回転駆動機構と、回転駆動機構によるラックバーの回転を停止する際に、ラックバーの歯面及び背面を一対の主導体に対向するように位置決めして停止させる位相決め機構と、高周波誘導加熱コイルとラックバーとをラックバーの軸線に沿って相対的に移動させる移動機構と、ラックバーに向けて冷却液を噴射する冷却液噴射機構とをそれぞれ具備し、ラックバーを保持治具にて静止状態に保持した状態の下で高周波誘導加熱コイルを移動機構によってラックバーの軸線に沿って相対的に移動させながらラックバーの歯面及び背面を含む全周面を順次に移動加熱し、その後に冷却液噴射機構から冷却液をラックバーに噴射してラックバーの歯面及び背面を含む全周面を焼入処理すると共に、ラックバーを回転駆動機構によって回転駆動させた状態の下で高周波誘導加熱コイルを移動機構によってラックバーの軸線に沿って相対的に移動させながらラックバーの軸部の外周面を順次に移動加熱し、その後に冷却液噴射機構から冷却液をラックバーに噴射してラックバーの軸部の外周面を焼入処理するようにしたものであるから、本発明の高周波焼入方法を容易に実施することができ、実用的で利用価値が高く産業上極めて有益なラックバーの高周波焼入装置を提供することができる。また、高周波誘導加熱コイルの移動距離を変化させることにより、ラックバーの形状，寸法，或いは焼入仕様に応じた焼入が可能となるという利点も有している。
【００２６】
また、請求項４に記載の本発明に係る高周波焼入装置は、ラックバーの歯面に対向する主導体の対向壁部を平坦状の壁部とし、ラックバーの背面に対向する主導体の対向壁部を断面半円形状の壁部としたものであるから、ラックバーの歯面及び背面を含む全周面の加熱の際に歯面の歯底部分にはラックバーの軸線方向に沿って十分な高周波誘導電流が流れることとなるため、歯底部分に良好な焼入硬化層を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラックバーの高周波焼入方法を実施するための高周波焼入装置に用いられる高周波誘導加熱コイルを示す斜視図である。
【図２】本発明に係るラックバーの高周波焼入方法の第１実施例における軸部の外周面焼入時の高周波焼入装置を示す断面図であって、図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図２におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明に係るラックバーの高周波焼入方法の第１実施例における歯部及び背面焼入時の高周波焼入装置を示す断面図であって、図１におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】図４におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図６】本発明に係るラックバーの高周波焼入方法の第２実施例における歯面及び背面焼入時の高周波焼入装置を示す断面図であって、図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】本発明に係るラックバーの高周波焼入方法の第２実施例における軸部の外周面焼入時の高周波焼入装置を示す断面図であって、図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】本発明に係るラックバーの高周波焼入方法及び高周波焼入装置により焼入されたラックバーの焼入硬化層パターンを示す断面図であって、図８（Ａ）はラックバーの軸線方向を含む平面における断面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図９】被焼入体であるステアリング用ラックバーの側面図である。
【図１０】ステアリング用ラックバーの歯面及び背面を含む全周面に一発焼入を行うための従来の高周波誘導加熱装置に用いられている高周波誘導加熱コイルの斜視図である。
【図１１】上述の従来の高周波焼入装置にてステアリング用ラックバーを移動焼入している状態を示す断面図である。
【図１２】図１０に示す高周波焼入装置によって歯面及び背面を含む全周面に一発焼入を行い、その後に図１１に示す従来の移動焼入用高周波焼入装置によって軸部の外周面の焼入を行うようにした２工程の焼入処理により得られるラックバーの焼入硬化層パターンの一例を示す断面図であって、図１２（Ａ）はラックバーの軸線方向を含む平面における断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）におけるＶ−Ｖ線断面図、図１２（Ｃ）は歯部及び背面と軸部との間の境界部分の拡大断面図断面図、図１２（Ｄ）は図１２（Ａ）におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図１３】図１０に示す高周波焼入装置によって歯面及び背面を含む全周面に一発焼入を１２行い、その後に図１１に示す移動焼入用高周波焼入装置によって軸部の外周面の焼入を行った２工程の焼入処理により得られるラックバーの焼入硬化層パターンの別の例を示す断面図であって、図１３（Ａ）はラックバーの軸線方向を含む平面における断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図１４】図１１に示す移動焼入用高周波焼入装置によって歯面及び背面を含む全周面及び軸部の外周面を１工程の焼入処理にて焼入処理した場合に得られるラックバーの焼入硬化層パターンを示す断面図であって、図１４（Ａ）はラックバーの軸線方向を含む平面における断面図、図１４（Ｂ）は図１３（Ａ）におけるＩＸ−ＩＸ線断面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
１　ステアリング用ラックバー
３　歯面
４　背面
８ａ，８ｂ　主導体
９　高周波誘導加熱コイル
１０ａ，１０ｂ　環状副導体
１４　冷却液噴射環
１４ａ　噴射孔
１５，１６　保持治具
２０　高周波誘導加熱装置
２１　高周波電源
２２ａ，２２ｂ　内側空間部
Ｓ　焼入硬化層パターン
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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