(57)【要約】【課題】ラックバーの歯直角モジュールが例えば２以上のものであっても、ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面に、所望の深さでかつ硬さが充分に確保された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。【解決手段】ラックバー１の歯面３及び背面４を含めた全周面を高周波誘導加熱コイル２２にて高周波誘導加熱して冷却することにより高周波焼入する方法において、２つ以上の周波数の高周波電流を１台の高周波誘導加熱コイル２２に同時に供給して歯面３及び背面４を含めた全周面を高周波誘導加熱する。【選択図】        図１
2004315851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱して冷却することにより高周波焼入する方法において、２つ以上の周波数の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに同時に供給して前記歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱する工程を含む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】
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誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱した後に冷却して高周波焼入を施行するようにしたラックバーの高周波焼入方法において、
（ａ）  ２つ以上の周波数の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに同時に供給して前記歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱する工程と、
（ｂ）  １つの周波数の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに供給して前記軸部の外周面を高周波誘導加熱する工程と、
を含むことを特徴とするラックバーの高周波焼入方法。
【請求項３】
前記（ａ）に記載の工程及び前記（ｂ）に記載の工程を、前記ラックバーを前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させた状態の下で連続的に施行することを特徴とする請求項２に記載のラックバーの高周波焼入方法。
【請求項４】
前記２つ以上の周波数が、それぞれ、１〜４００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のラックバーの高周波焼入方法。
【請求項５】
前記２つ以上の周波数の高周波電流をそれぞれ供給する高周波電源から出力される出力の割合を調整するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のラックバーの高周波焼入方法。
【請求項６】
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を焼入するためのラックバーの高周波焼入装置において、
（ａ）  電源周波数の異なる複数台の高周波電源と、
（ｂ）  被焼入体であるラックバーを高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルと、
（ｃ）  前記複数台の高周波電源からの出力のうちの２つ以上の出力を前記高周波誘導加熱コイルに供給する制御装置と、
を有する高周波誘導加熱装置を具備し、
前記制御装置により２つ以上の周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに同時に供給することによって、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ために高周波誘導加熱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７】
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誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱した後に冷却して高周波焼入を施行するようにしたラックバーの高周波焼入装置において、
（ａ）  電源周波数の異なる複数台の高周波電源と、
（ｂ）  被焼入体であるラックバーを高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルと、
（ｃ）  前記複数台の高周波電源からの出力のうちの１つ以上の出力を前記高周波誘導加熱コイルに供給する制御装置と、
を有する高周波誘導加熱装置を具備し、
前記制御装置により１つ以上の周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに供給すると共に、前記複数台の高周波電源から前記高周波誘導加熱コイルへ出力される電力の割合を調整することによって、前記歯面及び背面を含めた全周面並びに前記軸部の外周面に焼入硬化層を連続して形成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８】
前記高周波誘導加熱コイルは、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る一対の主加熱導体部、及び、これら一対の主加熱導体部の両端にそれぞれ接続されて互いに平行に配置される一対の環状副加熱導体部を有することを特徴とする請求項６又は７に記載のラックバーの高周波焼入装置。
【請求項９】
前記歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱する際には、前記複数台の高周波電源から２つ以上の周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに同時に供給し、前記軸部の外周面を高周波誘導加熱する際には、前記複数台の高周波電源のうちの１つから１つの周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに供給するようにしたことを特徴とする請求項７又は８に記載のラックバーの高周波焼入装置。
【請求項１０】
前記歯面及び背面を含めた全周面並びに前記軸部の外周面を前記高周波誘導加熱コイルに対して移動させて高周波誘導加熱及びその後の冷却を連続して移動焼入するようにしたことを特徴とする請求項６乃至９に何れか１項に記載のラックバーの高周波焼入装置。
【請求項１１】
前記複数台の高周波電源の電源周波数が、それぞれ、１〜４００ｋＨｚであることを特徴とする請求項６乃至１０の何れか１項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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６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）を示すものである。このラックバー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６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７に示すような高周波焼入装置７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（ラック部の外周面）と、断面円形の軸部５の外周面とを移動焼入法により高周波焼入を連続的に行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、高周波焼入装置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。
【０００４】
従来、上述の高周波焼入装置７を用いてラックバー１を焼入処理する際には、次のような２つの焼入工程（Ｉ），（ＩＩ）を施行するようにしている。
（Ｉ）  ラックバー１の軸部５の外周面を焼入処理する際には、ラックバー１をその軸線Ｐを中心に図７において矢印Ｒで示す方向に回転駆動することにより高周波誘導加熱コイル１３に対して相対的に回転させると共に、ラックバー１の軸線Ｐを高周波誘導加熱コイル１３の軸線に一致させた状態の下でラックバー１をその軸線方向に沿って図７において矢印Ｋで示す方向に下降させることにより高周波誘導加熱コイル１３に対して相対的に移動させながら、ラックバー１の軸部５の外周面を所要の焼入温度に高周波誘導加熱し、しかる後に冷却液噴射環１４から冷却液を噴射して軸部５の外周面を冷却する焼入工程を施行する。
（ＩＩ）  ラックバー１の歯面３及び背面４を含めた全周面を焼入処理する際には、ラックバー１をその軸線Ｐを中心に回転させずに、ラックバー１の軸線Ｐに沿って平行に配置される高周波誘導加熱コイルの特定の加熱導体部がラックバー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１をラックバー１の軸線Ｐ方向（図７における矢印Ｋ方向）に沿って高周波誘導コイルに対し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を含めた全周面を高周波誘導加熱し、しかる後に冷却液噴射環１４から冷却液を噴射して軸部５の外周面を焼入冷却する焼入工程を施行する。
【０００５】
かくして、上記（Ｉ），（ＩＩ）にそれぞれ記載の２つの焼入工程を、ラックバー１の軸線Ｐ方向（矢印Ｋ方向）に沿う相対移動，高周波誘導加熱，及び焼入冷却を停止することなく連続して行うことによりラックバー１の焼入処理を施行するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５４−１０７８１２号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ラックバー１の高周波焼入において、歯直角モジュールが約１．６を有するラック１を焼入対象としてラックバー１の歯底Ｎ（図８（Ａ）及び（Ｂ）参照）からの硬化層深さを１．０ｍｍにする場合には、３０ｋＨｚの発振周波数（高周波発振周波数）の高周波電源を用いて移動焼入を行っている。しかし、ラックバー１の歯直角モジュールが例えば２以上であるような場合には、高周波電源の発振周波数（電源周波数）を３０ｋＨｚにすると、ラックバー１の軸部５の外周面には図８（ｃ）に示すように均一な深さの焼入硬化層Ｓを形成することができるが、ラックバー１の歯底Ｎの部分には図８（Ａ）に示す如く焼入硬化層Ｓを形成し難いという問題点がある。
【０００８】
一方、電源周波数（高周波発振周波数）を１０ｋＨｚ以下にすることにより、ラックバー１の歯底Ｎの部分に焼入硬化層Ｓを形成することができるようになるが、その場合には、ラックバー１の歯山部Ｍの加熱温度が低くなり、従って所定の焼入硬さを満足できないという問題を生じる。更に、電源周波数が１０ｋＨｚ以下でラックバー１の軸部５の外表面を高周波誘導加熱して冷却することにより前記外表面に焼入硬化層深さが約１．５ｍｍ以上の焼入硬化層Ｓを形成しようとする場合には、所定の焼入硬さを満足できないという問題を生じる。
【０００９】
本発明は、以上のこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、ラックバーの歯直角モジュールが例えば２以上のものであっても、ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面に、所望の深さでかつ硬さが充分に確保された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。
【００１０】
【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、ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱して冷却することにより高周波焼入する方法において、２つ以上の周波数の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに同時に供給して前記歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱する工程を含むようにしている。
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誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱した後に冷却して高周波焼入を施行するようにしたラックバーの高周波焼入方法において、
（ａ）  ２つ以上の周波数の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに同時に供給して前記歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱する工程と、
（ｂ）  １つの周波数の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに供給して前記軸部の外周面を高周波誘導加熱する工程と、
を含むようにしている。
また、本発明では、前記（ａ）に記載の工程及び前記（ｂ）に記載の工程を、前記ラックバーを前記高周波誘導加熱コイルに対して相対的に移動させた状態の下で連続的に施行するようにしている。
また、本発明では、前記２つ以上の周波数が、それぞれ、１〜４００ｋＨｚであるようにしている。
また、本発明では、前記２つ以上の周波数の高周波電流をそれぞれ供給する高周波電源から出力される出力の割合を調整するようにしている。
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を焼入するためのラックバーの高周波焼入装置において、
（ａ）  電源周波数の異なる複数台の高周波電源と、
（ｂ）  被焼入体であるラックバーを高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルと、
（ｃ）  前記複数台の高周波電源からの出力のうちの２つ以上の出力を前記高周波誘導加熱コイルに供給する制御装置と、
を有する高周波誘導加熱装置を具備し、
前記制御装置により２つ以上の周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに同時に供給することによって、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ために高周波誘導加熱するようにしている。
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誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱した後に冷却して高周波焼入を施行するようにしたラックバーの高周波焼入装置において、
（ａ）  電源周波数の異なる複数台の高周波電源と、
（ｂ）  被焼入体であるラックバーを高周波誘導加熱するための高周波誘導加熱コイルと、
（ｃ）  前記複数台の高周波電源からの出力のうちの１つ以上の出力を前記高周波誘導加熱コイルに供給する制御装置と、
を有する高周波誘導加熱装置を具備し、
前記制御装置により１つ以上の周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに供給すると共に、前記複数台の高周波電源から前記高周波誘導加熱コイルへの出力の割合を調整することによって、前記歯面及び背面を含めた全周面並びに前記軸部の外周面に焼入硬化層を連続して形成するようにしている。
また、本発明では、前記高周波誘導加熱コイルは、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る一対の主加熱導体部、及び、これら一対の主加熱導体部の両端にそれぞれ接続されて互いに平行に配置される一対の環状副加熱導体部を有する１台の高周波誘導加熱コイルを有するようにしている。
また、本発明では、前記歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱する際には、前記複数台の高周波電源から２つ以上の周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに同時に供給し、前記軸部の外周面を高周波誘導加熱する際には、前記複数台の高周波電源のうちの１つから１つの周波数の高周波電流を前記１台の高周波誘導加熱コイルに供給するようにしている。
また、本発明では、前記歯面及び背面を含めた全周面並びに前記軸部の外周面を前記高周波誘導加熱コイルに対して移動させて高周波誘導加熱及びその後の冷却を連続して移動焼入するようにしている。
また、本発明では、前記複数台の高周波電源の電源周波数が、それぞれ、１〜４００ｋＨｚであるようにしている。
【００１１】
【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５を参照して説明する。なお、図１〜図５において、図６〜図８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。
【００１２】
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。この高周波焼入装置２０は、図１に示すように、電源周波数（高周波発振周波数）の異なる２台の第１及び第２の高周波電源（高周波発振器）２１ａ，２１ｂと、被焼入体であるラックバー１を高周波誘導加熱するための１台の高周波誘導加熱コイル２２と、上述の第１及び第２の高周波電源（高周波発振器）２１ａ，２１ｂからの出力のうちの１つ又は２つの出力を交互に又は同時に高周波誘導加熱コイル２２に供給するように作動する制御装置２３とをそれぞれ備えている。また、第１及び第２の高周波電源２１ａ，２１ｂには第１及び第２の変成器２４ａ，２４ｂがそれぞれ接続されており、制御装置２３による制御により交互或いは同時に発振される第１及び第２の高周波発振器２１ａ，２１ｂから単一の周波数の高周波電流或いは２つの異なる周波数の高周波電流が変成器２４ａ，２４ｂを介して高周波誘導加熱コイル２２に供給されるように構成されている。なお、上述の第１及び第２の高周波電源２１ａ、２１ｂの電源周波数（発振周波数）ｆ１  ，ｆ２  は、１〜４００ｋＨｚの範囲であるように設定されると共に、第１の高周波電源２１ａの電源周波数ｆ１  が相対的に高い周波数に設定され、第２の高周波電源２１ｂの電源周波数ｆ２  が相対的に低い周波数に設定されている（ｆ１  ＞ｆ２  ）。
【００１３】
本実施形態の高周波焼入装置２０に用いられる高周波誘導加熱コイル２２は、図１及び図２に示すように、被焼入体であるラックバー１の軸線Ｐ方向に沿って対向配置される一対の主加熱導体部２６ａ，２６ｂ（被焼入体であるラックバー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加熱導体部２６ａ，２６ｂ）と、これら一対の主加熱導体部２６ａ，２６ｂの上下両端に接続されて互いに平行に配置される上下一対の環状副加熱導体部２７ａ，２７ｂと、一方の主加熱導体部２６ｂの中間の切断部の上下両端にそれぞれ接続された一対の電流供給導体部２８ａ，２８ｂとから構成されている。なお、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加熱導体部２６ａ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に対向される主加熱導体部２６ｂ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。
【００１４】
さらに、本実施形態の高周波焼入装置２０は、一対の環状副加熱導体部２７ａ，２７ｂにより囲まれた内側空間部２９ａ，２９ｂ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３０，３１（図１参照）と、これらの保持治具３０，３１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を上述の一対の主加熱導体部２６ａ，２６ｂ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２２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、高周波誘導加熱コイル２２の下方に配置されてラックバー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。なお、ワーク保持治具３０，３１及び上述の各機構は、前記制御装置２３により適宜に作動制御されるように構成されており、冷却液噴射環１４には冷却液供給装置３２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。
【００１５】
次に、こ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を含む全周面及び軸部５の外周面を連続して焼入（移動焼入）する際の操作手順の一例について図２〜図５を参照して述べると、以下の通りである。
【００１６】
（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保持治具３０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）をワーク保持治具３１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２２の一対の環状副加熱導体部２７ａ，２７ｂによりそれぞれ囲まれた内側空間部２９ａ，２９ｂ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を一対の環状副加熱導体部２７ａ，２７ｂの内側空間部２９ａ，２９ｂのほぼ中央を貫通する位置で停止させる。
（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を中心とする回転を与える。
（４）  しかる後に、制御装置２３により第１の高周波電源２１ａからの出力（発振周波数ｆ１  ）を選択し、選択された所要周波数・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２２に所要時間にわたり供給して高周波誘導加熱コイル２２に所要周波数ｆ１  の高周波電流を流し、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２２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、これに引き続いて制御装置２３による冷却液供給装置３２の制御によって冷却液噴射環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冷却して軸部５の焼入を完了する。
（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、歯面３及び背面４をそれぞれ高周波誘導加熱コイル２２の主加熱導体部２６ａ及び主加熱導体部２６ｂ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。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２２への高周波電力の供給、並びに、冷却液の噴射は維続して行う。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よい。
（７）  次いで、２台の第１及び第２の高周波電源２１ａ，２１ｂを同時発振させてこれらの高周波電源２１ａ，２１ｂからの出力（電力）を高周波誘導加熱コイル２２に同時に供給して、互いに異なる２つの高い周波数ｆ１  及び低い周波数ｆ２  の高周波電流を高周波誘導加熱コイル２２に流すことにより、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２２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、ワーク保持治具３０，３１からラックバー１を取り外し、次工程に移送する。
【００１７】
なお、上述の操作手順においては、ラックバー１の軸部５を焼入した後にラックバー１の歯面３及び背面４を焼入するようにしているが、これとは逆に、ラックバー１の歯面３及び背面４を有するラック部を焼入した後にラックバー１の軸部５を焼入するようにしてもよい。
【００１８】
本実施形態に係るラックバーの高周波焼入方法及び装置にあっては、図３に示すように、ラックバー１の軸部５の外周面を焼入する場合と、ラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面を焼入する場合とでは、高周波誘導加熱時の周波数並びに出力（すなわち、電力）を変化させる（切り換える）ようにしている。
【００１９】
具体的には、ラックバー１の軸部５の外周面を焼入する際には、制御装置２３の機能により、第１及び第２の高周波電源２１ａ，２１ｂのうちの一方、例えば、電源周波数（発振周波数）が相対的に高い方の第１の高周波電源２１ａから出力される電力だけを変成器２４ａを介して高周波誘導加熱コイル２２に供給するようにしている。これにより、高い周波数かつ高い電力とすることによって、軸部５の外周面における焼入硬化層の深さが相対的に浅く設定されると共に、焼入硬化層の硬さが充分に確保されることとなる。
【００２０】
また、ラックバー１の歯面３及び背面４を含む全周面を焼入する際には、制御装置２３の機能により、第１及び第２の高周波電源２１ａ，２１ｂを作動させて高い周波数ｆ１  の高周波電流及び低い周波数ｆ２  の高周波電流を同時に高周波誘導加熱コイル２２に供給し、低い電源周波数である第２の高周波電源２１ｂの出力（電力）を高い電源周波数である第２の高周波電源２１ｂのよりも相対的に大きく設定する。これにより、ラックバー１の歯部３の歯底Ｎの周辺部分は、低い周波数の高周波電流により歯底Ｎの焼入硬化層深さが充分に確保され、ラックバー１の歯山部Ｍの周辺部分は、高い周波数の高周波電流により歯山部Ｍにおける焼入硬化層の硬さが充分に確保されることとなる。この場合、高い周波数の高周波電流を供給する第１の高周波電源２１ａから出力される電力を少なくすることにより、歯面３及び背面４を含めた全周面における表面部分の過熱を防止することができると共に、その全周面における焼入硬化層の深さ並びに表面硬さを良好に確保することができる。
【００２１】
本発明により、図４に示すように、軸部５の外周面から歯面３及び背面４にまで連続した焼入硬化層Ｓを形成した。被焼入体としてのラックバー１の歯直角ピッチが異なる場合であっても、高周波及び低周波の高周波電源２１ａ，２１ｂからの出力（電力）の割合を適宜に調整（配分）することにより、歯底Ｎの近傍箇所を目標の焼入硬化層深さにすることが可能である。本実施形態の方式により、軸部５の外周面から歯面３及び背面４に連続した焼入硬化層パターン（図４参照）を形成することができ、歯面３の底部Ｎに所望の焼入硬化層深さを確保し、かつ、所定の表面硬さとすることが可能である。
【００２２】
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例を示す。
【００２３】
第１実施例
（１）  ワーク    ：  ラックバー
（ａ）  材質  ：  Ｓ４５Ｃ
（ｂ）  寸法
▲１▼  軸径  ：  直径２５．５ｍｍ
外形  ：  直径２７．５ｍｍ
全長  ：  ６４２ｍｍ
▲２▼  歯緒元
歯直角モジュール  ：  １．６
歯高  ：  ３．２ｍｍ
歯幅  ：  ２４．０ｍｍ
歯直角ピッチ  ：  ５．０
（２）  高周波誘導加熱条件
（Ａ）  軸部
（ａ）  周波数  ：  ２００ｋＨｚ
出力    ：  １１５ｋＷ
移動速度：  １９ｍｍ／ｓｅｃ
（Ｂ）  歯面及び背面
（ａ）  周波数  ：  ２００ｋＨｚ
出力    ：  ４０ｋＷ
移動速度  ：  １２．５ｍｍ／ｓｅｃ
（ｂ）  周波数  ：  ７．６ｋＨｚ
出力    ：  ６０ｋＷ
移動速度  ：  １２．５ｍｍ／ｓｅｃ
【００２４】
上記加工条件によりラックバー１に焼入を施したところ、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように軸部５の外周面から歯面３及び背面４にまで連続した硬化層パターンが形成された。この場合、軸部５の表面硬さは、Ｈｖ７００〜７２０であり、焼入硬化層深さは、１．５〜１．７ｍｍであった。背面４の表面硬さは、Ｈｖ６８０〜７００であり、硬化層深さは、２．４〜２．６ｍｍであった。歯底部Ｎの表面硬さは、Ｈｖ６８０〜７００であり、硬化層深さは、０．９〜１．１ｍｍであった。
【００２５】
第２実施例
（１）  ワーク    ：  ラックバー
（ａ）  材質  ：  Ｓ４５Ｃ
（ｂ）  寸法
▲１▼  軸径  ：  直径２５．５ｍｍ
外形  ：  直径２７．５ｍｍ
全長  ：  ６４２ｍｍ
▲２▼  歯緒元
歯直角モジュール  ：  ２．４
歯高  ：  ４．７ｍｍ
歯幅  ：  ２４．５ｍｍ
歯直角ピッチ  ：  ７．６
（２）  高周波誘導加熱条件
（Ａ）  軸部
（ａ）  周波数  ：  ２００ｋＨｚ
出力    ：  １１５ｋＷ
移動速度：  １９ｍｍ／ｓｅｃ
（Ｂ）  歯面及び背面
（ａ）  周波数  ：  ２００ｋＨｚ
出力    ：  ３０ｋＷ
移動速度  ：  １２．５ｍｍ／ｓｅｃ
（ｂ）  周波数  ：  ７．６ｋＨｚ
出力    ：  ７０ｋＷ
移動速度  ：  １２．５ｍｍ／ｓｅｃ
【００２６】
上記加工条件によりラックバー１に焼入を施したところ、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように軸部５の外周面から歯面３及び背面４にまで連続した焼入硬化層パターンが形成された。この場合、軸部５の表面硬さは、Ｈｖ７００〜７２０であり、硬化層深さは１．５〜１．７ｍｍであった。背面４の表面硬さは、Ｈｖ６８０〜７００であり、硬化層深さは、２．５〜２．７ｍｍである。歯底部Ｎの表面硬さは、Ｈｖ６８０〜７００であり、硬化層深さは、０．７〜０．８ｍｍであった。本方式により、歯直角モジュールが異なるラックにおいてもラックバー１の歯底部Ｎに良好な深さの硬化層パターンを確保し、その表面硬さを規定値の範囲内とすることができた。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、既述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、既述の実施形態では高周波電源（高周波発振器）の台数を２台としたが、２台に限定されるものでなく、必要に応じて３台以上に増やし、ラックバー１の歯部３及び歯面４を含めた全周面の焼入に際して３以上の周波数（それぞれ異なる周波数）の高周波電流を高周波誘導加熱コイル２２に同時に供給するようにしても良い。また、ラックバー１の歯面３及び背面４の高周波誘導加熱において、高周波と低周波の同時発振としたが、ラックバー１の歯直角モジュール及びねじれ角に応じて、高い周波数の高周波電流のみの供給（高周波のみの発振）や、低い周波数の高周波電流のみの供給（低周波のみの発振）でも可能である。また、ラックバー１の軸部５の高周波誘導加熱において、高周波のみの発振としたが、高周波と低周波の同時発振でも可能である。低周波と高周波の電力をそれぞれ一定の値としても良く、焼入硬化層の深さに応じて電力値を無段階に変化させても良い。
【００２８】
ラックバーには、例えば、図５に示す電動式ラックバー（パワーステアリング部品）４０のように軸部５と歯面３との間にボールネジ部４１を有する形状もある。このような電動式ラックバー４０についても本発明の高周波焼入方法及び高周波誘導加熱装置を使用して、例えば、ボールネジ部４１のボール径によりボールネジ部４１を、高い周波数及び低い周波数の高周波電流の同時供給、高い周波数の高周波電流のみの供給、及び低い周波数の高周波電流のみの供給という３つの加熱条件から１つの最適条件を選定することにより、軸部５からボールネジ部４１、歯面３及び背面４に連続した硬化層パターンを電動式ラックバー４０に形成することが可能である。さらに、軸部５，ボールネジ部４１，歯面３及び背面４を連続焼入するようにしたが、必要部位だけを部分的に加熱して部分焼入を行う場合でも本発明を適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るラックバーの高周波焼入方法及び装置は、２つ以上の周波数（電源周波数）の高周波電流を前記高周波誘導加熱コイルに供給してラックバーの歯面及び背面を含めた全周面を高周波誘導加熱するようにしたものであるから、ラックバーの歯直角モジュールが例えば２以上のものであっても、ラックバーの歯面及び背面を含めた全周面に、所要の深さでかつ硬さが充分に確保された焼入硬化層を形成することができる。また、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も可能である。さらに、歯直角ピッチの異なるラックバーの高周波移動焼入において、複数台の高周波電源から２つ以上の周波数の高周波電流を同時に１台の高周波誘導加熱コイルに供給する際に加熱出力の割合（高周波誘導加熱コイルへ供給する電力の配分）を変化させることにより、ラックバーの軸部から歯面及び背面にまでの全領域に亘って連続した焼入硬化層パターンを形成することができ、ラックバーの歯底近傍における焼入硬化層の深さを確保し、焼入部全域にわたり所定の表面硬さとすることが可能である。
【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に用いられる高周波焼入装置の構成図である。
【図２】図１の高周波焼入装置に使用される高周波誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】ラックバーの軸部と、歯面及び背面を含めた全周面とを順次に高周波誘導加熱する際に高周波誘導加熱コイルに供給される高周波電流及び電力（高周波電源からの出力）を示す図である。
【図４】本発明に係る高周波焼入方法及び装置を用いてラックバーを焼入した場合にラックバーの外表面に得られる焼入硬化層パターンを示す断面図であって、図４（Ａ）はラックバーの軸線を含む平面における断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＸ−Ｘ線拡大断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）におけるＹ−Ｙ線拡大断面図である。
【図５】図５（Ａ）は電動式ラックバー（パワーステアリング部品）の側面図、図５（Ｂ）は電動式ラックバーの外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６】被焼入体であるステアリング用ラックバーの平面形状及び側面形状を示す図である。
【図７】従来の高周波焼入装置にて上述の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８】図７の高周波焼入装置によって軸部の外周面並びに歯面及び背面を含めた全周面を１工程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８（Ａ）はラックバーの軸線を含む平面における断面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）におけるＸ−Ｘ線拡大断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）におけるＹ−Ｙ線拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ラックバー
３  歯面
４  背面
５  軸部
１４  冷却液噴射環
２１ａ  第１の高周波電源
２１ｂ  第２の高周波電源
２２    高周波誘導加熱コイル
２３  制御装置
２４ａ  第１の変成器
２４ｂ  第２の変成器
４０  電動式ラックバー
ｆ１  ，ｆ２    電源周波数（発振周波数）
【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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