(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組み立てカムシャフトを構成するカムピースであり、
前記組み立てカムシャフトを構成するシャフトが挿入される挿入孔と、
カムのベース円を構成するベース部と、
前記挿入孔から外周面までの厚さが前記ベース部よりも厚く、カム山を構成するノーズ部と、を有するカムピースの熱処理方法であって、
前記カムピースの前記挿入孔に挿入して当該挿入孔を区画している内周面に当接させる治具として、円柱の内部に中心軸と外周面との間に位置する空洞を設けた形状に成形されている治具を用い、
前記カムピースの前記ノーズ部における内周面と、前記治具の中心軸との間に前記空洞が位置するように前記カムピースの前記挿入孔に前記治具を挿入した状態で、前記カムピースの外周面側から高周波誘導加熱を行い、前記カムピースから前記治具へ熱を移動させながら前記カムピースを加熱する加熱工程を含む
カムピースの熱処理方法。
【請求項２】
組み立てカムシャフトを構成するカムピースであり、
前記組み立てカムシャフトを構成するシャフトが挿入される挿入孔と、
カムのベース円を構成するベース部と、
前記挿入孔から外周面までの厚さが前記ベース部よりも厚く、カム山を構成するノーズ部と、を有するカムピースの熱処理方法であって、
前記カムピースの前記挿入孔に挿入して当該挿入孔を区画している内周面に当接させる治具として、円柱の一部に径方向内側に窪んだ切欠き部を設けた形状に成形されている治具を用い、
前記カムピースの前記ノーズ部における内周面と、前記治具の前記切欠き部と、が向かい合うように前記カムピースの前記挿入孔に前記治具を挿入した状態で、前記カムピースの外周面側から高周波誘導加熱を行い、前記カムピースから前記治具へ熱を移動させながら前記カムピースを加熱する加熱工程を含む
カムピースの熱処理方法。
【請求項３】
前記加熱工程では、前記空洞に冷却液を入れた状態で高周波誘導加熱を開始する
請求項１に記載のカムピースの熱処理方法。
【請求項４】
前記加熱工程を経て加熱された前記カムピースの前記挿入孔に前記治具を挿入した状態で、焼入れ液を用いて前記カムピース及び前記治具を冷却する冷却工程を含み、
前記冷却液は前記焼入れ液である
請求項３に記載のカムピースの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組み立てカムシャフトを構成するカムピースの熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、カムシャフトの耐摩耗性向上等を目的としたカムシャフトの焼入れ方法が知られている。こうした焼入れ方法では、カムシャフトを加熱する加熱工程に続いてカムシャフトを冷却する冷却工程を行うことで、加熱した部分の組織を硬化させる。なお、加熱によって熱が深く加えられるほど硬化層の厚みである焼入れ深さは深くなる。そのため、特許文献１に開示されている焼入れ方法では、焼入れ深さの揺らぎを低減して均一な硬化層を得るためにカムシャフトの表面を均一に加熱している。
【０００３】
また、カムシャフトとしては、特許文献２に開示されているような、挿入孔が設けられたカムピースにシャフトを挿入して形成される組み立てカムシャフトが実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２‐３５６７１９号公報
【特許文献２】特開２０１５‐１６３７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に開示されているような組み立てカムシャフトにおけるカムピースには、シャフトを挿入する挿入孔が設けられている。そして、カムピースは、挿入孔から外周面までの厚さが薄肉なベース部と挿入孔から外周面までの厚さが肉厚なノーズ部とを有している。こうしたカムピースを焼入れする場合、カムピースの表面に均一に熱を加えたとしても、薄肉であるベース部は肉厚なノーズ部と比較して過度に加熱されることがある。すなわち、肉厚なノーズ部は薄肉なベース部よりも熱容量が大きいため、カムピースの表面に均一に熱を加えたとしても、ノーズ部はベース部よりも温度が上昇しにくい。したがって、ノーズ部において必要な深さまで焼入れが行われるように加熱を続けた場合には、ベース部では挿入孔を区画している内周面にまで硬化層が達してしまう。そして、カムピースの内周面に、焼入れによって硬化した部分（ベース部における内周面）と焼入れが行われておらず硬化していない部分（ノーズ部における内周面）とが存在するようになってしまうことがある。このようにカムピースの内周面に硬さのばらつきが生じていると、カムピースの内周面を加工しにくくなってしまう。要するに、組み立てカムシャフトを構成するカムピースにおいてノーズ部を十分に焼入れしようとすると、ベース部が過度に深く焼入れされてしまう虞がある。そのため、こうしたカムピースの熱処理方法においては、焼入れ深さを適切に制御することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのカムピースの熱処理方法は、組み立てカムシャフトを構成するカムピースであり、前記組み立てカムシャフトを構成するシャフトが挿入される挿入孔と、カムのベース円を構成するベース部と、前記挿入孔から外周面までの厚さが前記ベース部よりも厚く、カム山を構成するノーズ部と、を有するカムピースの熱処理方法である。このカムピースの熱処理方法では、カムピースの挿入孔に挿入して当該挿入孔を区画している内周面に当接させる治具として、円柱の内部に中心軸と外周面との間に位置する空洞を設けた形状に成形されている治具を用いる。このカムピースの熱処理方法は、前記カムピースの前記ノーズ部における内周面と、前記治具の中心軸との間に前記空洞が位置するように前記カムピースの前記挿入孔に前記治具を挿入した状態で、前記カムピースを外周面側から高周波誘導加熱によって加熱する加熱工程を含む。
【０００７】
上記方法によれば、加熱工程において、カムピースから治具への熱伝達が生じるようになる。こうした熱伝達が生じる際、治具の温度が上昇してカムピースの温度と治具の温度との差が小さくなると、カムピースから治具へ熱が移動しにくくなる。上記方法で用いる治具は、内部に空洞が設けられていることによって、厚みが薄く温度が上昇しやすい部分を有している。そして、上記方法では、ノーズ部の内周面と治具の中心軸との間に空洞が位置するように治具をカムピースに挿入するようにしている。そのため、厚みが薄く温度が上昇しやすい部分がノーズ部と接触している状態で高周波誘導加熱が行われることになり、ノーズ部から治具への熱の移動が、ベース部から治具への熱の移動よりも抑制される。つまり、ベース部から移動する単位面積当たりの熱量がノーズ部から移動する単位面積当たりの熱量よりも大きくなる。したがって、加熱工程において、薄肉なベース部の温度上昇を抑制しながら高周波誘導加熱を行い、肉厚なノーズ部の温度を上昇させることができる。そのため、ノーズ部において必要な深さまで焼入れが行われるようにカムピースに熱を加えたとしても、ベース部が過度に加熱されることが抑制される。つまり、カムピースの焼入れ深さを適切に制御することができる。
【０００８】
また、組み立てカムシャフトを構成するカムピースであり、前記組み立てカムシャフトを構成するシャフトが挿入される挿入孔と、カムのベース円を構成するベース部と、前記挿入孔から外周面までの厚さが前記ベース部よりも厚く、カム山を構成するノーズ部と、を有するカムピースの熱処理方法の他の一例では、前記カムピースの前記挿入孔に挿入して当該挿入孔を区画している内周面に当接させる治具として、円柱の一部に径方向内側に窪んだ切欠き部を設けた形状に成形されている治具を用いる。そして、このカムピースの熱処理方法は、前記カムピースの前記ノーズ部における内周面と、前記治具の前記切欠き部と、が向かい合うように前記カムピースの前記挿入孔に前記治具を挿入した状態で、前記カムピースを外周面側から高周波誘導加熱によって加熱する加熱工程を含む。
【０００９】
上記方法では、加熱工程において、ノーズ部と治具の切欠き部とが向かい合うように治具をカムピースに挿入している。カムピースの内周面と治具とが接触していない部分では、カムピースから治具への熱の移動は生じにくい。そのため、ノーズ部における内周面が治具に接触していない状態で高周波誘導加熱が行われることになり、ノーズ部から治具への熱の移動が、ベース部から治具への熱の移動よりも抑制される。つまり、ベース部から移動する単位面積当たりの熱量がノーズ部から移動する単位面積当たりの熱量よりも大きくなる。したがって、加熱工程において、薄肉なベース部の温度上昇を抑制しながら高周波誘導加熱を行い、肉厚なノーズ部の温度を上昇させることができる。そのため、ノーズ部において必要な深さまで焼入れが行われるようにカムピースに熱を加えたとしても、ベース部が過度に加熱されることが抑制される。つまり、カムピースの焼入れ深さを適切に制御することができる。
【００１０】
カムピースの熱処理方法として円柱の内部に前記空洞を設けた形状に成形されている前記治具を用いる場合には、前記加熱工程において前記空洞に冷却液を入れた状態で高周波誘導加熱を開始することができる。
【００１１】
複数のカムピースへの熱処理を同一の治具を用いて順次繰り返して行う場合、前回の熱処理によって治具の温度が上昇していると、カムピースから治具への伝熱を行いながら高周波誘導加熱を行うことができない虞がある。上記方法によれば、冷却液によって治具の温度上昇が抑制される。すなわち、カムピースへの熱処理を繰り返し行う場合であっても治具への伝熱を利用して焼入れ深さを制御することができる。
【００１２】
なお、上記方法で用いる冷却液は、加熱工程を経て加熱されたカムピースの挿入孔に治具を挿入した状態でカムピース及び治具を冷却する冷却工程で用いる焼入れ液であるとよい。
【００１３】
複数のカムピースへの熱処理を同一の治具を用いて順次繰り返して行う場合、前回の冷却工程を経た治具の空洞には焼入れ液が残存している。そのため、上記方法によれば、２回目以降の熱処理において、前回の冷却工程を経た治具の空洞に残存している焼入れ液を冷却液として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】カムピースの熱処理方法の第１の実施形態について、当該熱処理の対象であるカムピースが組み付けられている組み立てカムシャフトを示す概略図。
【図２】同実施形態のカムピースの熱処理方法が対象とするカムピースを、シャフトの軸方向から視た平面図。
【図３】同実施形態のカムピースの熱処理方法を示す概略図。
【図４】同実施形態のカムピースの熱処理方法について、カムピースと治具とを示す概略図。
【図５】同実施形態のカムピースの熱処理方法が対象とするカムピースを、シャフトの軸方向から視た図であり、挿入孔に治具が挿入されている状態を示す平面図。
【図６】同実施形態のカムピースの熱処理方法における各工程の順序を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態のカムピースの熱処理方法について、変更例を示す図。
【図８】カムピースの熱処理方法の第２の実施形態について、カムピースと治具とを示す概略図。
【図９】カムピースの熱処理方法について、変更例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、カムピースの熱処理方法の第１の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１６】
まず図１及び図２を参照して、熱処理の対象であるカムピース１０について説明する。図１に示すように、カムピース１０は、組み立て式のカムシャフト２０において駆動対象物を押し動かすカム山を構成する。カムピース１０は鋼等を鍛造して成形されている。カムピース１０には、シャフト２１が挿入されている。図１において軸線ＣＳは、シャフト２１の中心軸を示している。
【００１７】
図２に示すように、カムピース１０は、カム山を構成するノーズ部１１と、駆動対象物の動作に作用しないベース円を構成するベース部１３とを有する。カムピース１０には、カムシャフト２０のシャフト２１が挿入される挿入孔１４が設けられている。挿入孔１４は、カムピース１０をシャフト２１に焼き嵌めによって固定することができるように、シャフト２１の直径と対応する直径を有する。なお、カムピース１０は、熱処理を施したあとに調整のための加工を行ってからシャフト２１に焼き嵌めによって固定される。そのため、挿入孔１４の直径は、この加工を行うための調整代を考慮して設定されている。こうしたカムピース１０が、挿入孔１４の中心軸ＣＰがシャフト２１の軸線ＣＳと一致するようにシャフト２１に組み付けられてカムシャフト２０が構成される。
【００１８】
カムピース１０は、ベース部１３の範囲においては、挿入孔１４を区画している内周面１６と、外周面１５と、の距離ＴＢが変化しないように成形されている。一方、ノーズ部１１の範囲においては、内周面１６と外周面１５との距離ＴＮが、距離ＴＢ以上となるように成形されている。図２において中心軸ＣＰとノーズ部１１におけるカム山の頂部１２とを結ぶ直線を直線ＬＰとしたとき、距離ＴＮは直線ＬＰ上で最大値をとる。そして頂部１２から遠ざかるにしたがって距離ＴＮが小さくなるようにノーズ部１１が成形されている。
【００１９】
このようにカムピース１０は、距離ＴＮが距離ＴＢ以上となるように成形されている。すなわち、ノーズ部１１は、内周面１６（挿入孔１４）から外周面１５までの厚さがベース部１３よりも厚く成形されている。
【００２０】
次に、カムピースの熱処理方法について説明する。
熱処理方法は、図３に示すようなコイル８１を用いた高周波誘導加熱を行う加熱工程を含む。当該加熱工程は、カムピース１０を治具３０に固定した状態で行う。治具３０は保持具８２に固定されている。コイル８１は、治具３０に固定されたカムピース１０を取り囲む円環形状をなしている。また、コイル８１において、カムピース１０の外周面１５と対向する面はいずれの部分においてもコイル８１の中心軸からの距離が等しくなるように中心軸の周りを円形に取り囲むように延びている。コイル８１は、交流電源と接続されており、交流電流を流すことでカムピース１０の外周面１５を誘導加熱する。なお、コイル８１は、熱処理を制御する制御装置８３に接続されている。また、制御装置８３は、保持具８２にも接続されており、保持具８２の位置を制御装置８３によって制御することができるようになっている。
【００２１】
図４に示すように、治具３０は、カムピース１０の挿入孔１４に挿入される円柱状の挿入部３１と、挿入部３１よりも太い円柱状の基部３２と、を有している。治具３０は、これら挿入部３１と、基部３２とが互いの中心軸が一直線上に揃った状態で連結している段付きの円柱形状に成形されている。挿入部３１は、当該挿入部３１が挿入孔１４に挿入されている状態で、挿入部３１の外周面３３が挿入孔１４の内周面１６と当接するように、挿入孔１４の直径と対応した直径に成形されている。図４では、治具３０の中心軸を中心軸ＣＪとして示している。また、中心軸ＣＪ方向において、挿入部３１の長さＬＪはカムピース１０の幅ＨＰを超える長さになっている。そして、挿入部３１の頂面３４には、空洞３５が開口している。
【００２２】
図５に示すように、空洞３５は、頂面３４に開口して中心軸ＣＪ方向に延設されており、挿入部３１の内部に設けられている空間である。空洞３５は、治具３０の中心軸ＣＪと挿入部３１の外周面３３との間に位置している。空洞３５は、中心軸ＣＪと直交する断面における形状が、中心角が「α」の扇形をなしている。図５において、直線Ｅ１及び直線Ｇ１は、中心軸ＣＪを通り、空洞３５の外縁と接する仮想直線である。なお、図５では、上記中心角の二等分線、すなわち直線Ｅ１と直線Ｇ１とがなす角のうち空洞３５が位置する部分の角を等しい角度（α／２）に２つに分ける仮想直線を直線Ｆ１として示している。また、挿入部３１は、空洞３５が設けられていることによって、径方向の厚みが薄い薄肉部３６を、直線Ｅ１と直線Ｇ１とに挟まれた領域に有している。
【００２３】
図６に示すように、本実施形態の熱処理方法は、準備工程Ｓ１と、加熱工程Ｓ２と、冷却工程Ｓ３とを含み、これら各工程を、準備工程Ｓ１、加熱工程Ｓ２、冷却工程Ｓ３の順に行う。
【００２４】
準備工程Ｓ１では、カムピース１０の挿入孔１４に、治具３０の挿入部３１を挿入する。こうして挿入部３１の外周面３３を挿入孔１４の内周面１６に当接させた状態で治具３０にカムピース１０を固定する。
【００２５】
そして、図３に示されているように、治具３０の頂面３４が上方を向くように、カムピース１０が固定された治具３０を保持具８２に固定する。そして、制御装置８３によってコイル８１と保持具８２の位置を調整する。こうして、コイル８１の内側にカムピース１０を配置する。
【００２６】
カムピース１０の熱処理を適切に行う上では、この準備工程Ｓ１における治具３０とカムピース１０とコイル８１との位置合わせも重要となる。
治具３０にカムピース１０を固定する際には、図５に示されているように、ノーズ部１１における内周面１６と中心軸ＣＪとの間に空洞３５が位置するように治具３０とカムピース１０との位置合わせを行う。この位置合わせは、カムピース１０が有するカム山の形状に応じて行う。本実施形態では、一例として次のようにこの位置合わせを行う。上述した直線Ｆ１と、直線ＬＰ（図２）とが一致し、治具３０の薄肉部３６がノーズ部１１における内周面１６と当接するように、治具３０に対するカムピース１０の向きを合わせて治具３０にカムピース１０を固定する。
【００２７】
こうしてカムピース１０が固定された治具３０とコイル８１との位置合わせは、例えば次のように行うことができる。治具３０を保持する保持具８２と、治具３０の基部３２における底面と、に相補的な凹凸形状を成形し、これらの凹凸が噛み合うように治具３０を保持具８２に固定する。このように、保持具８２に対する治具３０及びカムピース１０の位置を合わせることができる。そして、制御装置８３がコイル８１に対する保持具８２の位置を調整することによって、カムピース１０の中心軸ＣＰとコイル８１の中心軸とが一致するように、カムピース１０が配設される。
【００２８】
準備工程Ｓ１に続いて行う加熱工程Ｓ２では、コイル８１に交流電流を流すことで、カムピース１０における外周面１５の高周波誘導加熱を行う。ここで、高周波誘導加熱は、コイルを流れる交流電流の周波数が高いほど発熱する範囲が加熱対象の表面側に集中する。すなわち、加熱処理後の加熱対象の焼入れ深さは、周波数が高いほど浅くなる。また、焼入れ深さは加熱時間が長いほど深くなる。そのため加熱工程Ｓ２では、所望の焼入れ深さを得ることができるように、制御装置８３によってコイル８１の出力や加熱時間を制御する。
【００２９】
また、本実施形態では、治具３０の空洞３５に冷却液を入れて空洞３５の空間を満たした状態で加熱工程Ｓ２を開始する。例えば、準備工程Ｓ１と加熱工程Ｓ２との間に冷却液を入れる工程を行う。なお、当該冷却液は、後述する冷却工程Ｓ３で用いる焼入れ液と同じものである。
【００３０】
加熱工程Ｓ２に続いて行う冷却工程Ｓ３は、加熱工程Ｓ２においてカムピース１０を加熱した部分の組織を硬化させる工程である。冷却工程Ｓ３では、治具３０に固定されたカムピース１０に向けて水冷ジャケットから焼入れ液を噴射してカムピース１０の冷却を行う。焼入れ液を噴射する噴射孔を備える水冷ジャケットは、カムピース１０を取り囲む円環形状をなしており、図３におけるコイル８１よりも下方に配置される。コイル８１に取り囲まれているカムピース１０及び治具３０が固定された保持具８２が、図３における下方に移動することで、カムピース１０が治具３０に挿入された状態のまま水冷ジャケットに取り囲まれるように配置される。この状態で、噴射孔からカムピース１０及び治具３０に焼入れ液を噴射することで、カムピース１０の冷却を行う。焼入れ液としては、水溶性冷却液等、一般的に用いられている冷却用の液体を採用することができる。カムピース１０の冷却終了後、カムピース１０を治具３０から取り外し、熱処理を終了する。
【００３１】
ところで、複数のカムピースへの熱処理を同一の治具を用いて順次繰り返して行うことがある。カムピース１０の熱処理終了後に別のカムピースについて熱処理を引き続き行う場合には、再度、準備工程Ｓ１から順に熱処理方法を実行する。このとき、本実施形態では、前回の熱処理に用いた治具３０を継続して用いる。前回の冷却工程Ｓ３を経た治具３０の空洞３５には焼入れ液が残存している。そのため、空洞３５に残存している焼入れ液を冷却液として利用することができる。したがって、熱処理を繰り返し行う場合の２回目以降の熱処理では、空洞３５に冷却液を入れる工程を省略することができる。
【００３２】
次に、第１の実施形態にかかるカムピースの熱処理方法の作用とともに、その効果について説明する。
加熱工程Ｓ２では、空洞３５を有する治具３０をカムピース１０に挿入した状態で加熱を行う。そのため、加熱を行うことで、カムピース１０から治具３０への熱伝達が生じる。これによって、カムピース１０の温度上昇を抑制し、カムピース１０の焼入れ深さを制御することができる。
【００３３】
ここで、治具３０の温度が上昇してカムピース１０の温度と治具３０の温度との差が小さくなると、カムピース１０から治具３０へ移動する熱量が小さくなる。カムピース１０に挿入されている治具３０は、カムピース１０のノーズ部１１における内周面１６と中心軸ＣＪとの間に空洞３５が位置するように準備工程Ｓ１において位置が合わせられている。そのため、厚みが薄く温度が上昇しやすい薄肉部３６がノーズ部１１における内周面１６と当接している。したがって、カムピース１０から治具３０へは、ノーズ部１１よりもベース部１３から多くの熱が移動することになる。すなわち、加熱工程Ｓ２において、ベース部１３から移動する単位面積当たりの熱量がノーズ部１１から移動する単位面積当たりの熱量よりも大きくなる。これによって、薄肉なベース部１３の温度上昇を抑制しながら高周波誘導加熱を行い、肉厚なノーズ部１１の温度を上昇させることができる。そのため、ノーズ部１１において必要な深さまで焼入れが行われるようにコイル８１の出力や加熱時間を制御してカムピース１０に熱を加えたとしても、ベース部１３が過度に加熱されてベース部１３における焼入れが内周面１６にまで到ってしまうことが抑制される。つまり、カムピース１０の焼入れ深さを適切に制御することができる。
【００３４】
組み立て式のカムシャフト２０におけるカムピース１０は、シャフト２１が挿入される挿入孔１４の加工に精度が要求される。仮に、挿入孔１４の内周面１６に硬さのばらつきがあると、内周面１６を一様に加工することができず加工精度が低下する虞がある。この点、上記熱処理方法によれば、ベース部１３が過度に加熱されることを抑制し、ベース部１３における焼入れが内周面１６にまで到ってしまうことを抑制することができる。すなわち、カムピース１０の内周面１６に硬さのばらつきが生じにくい。これによって、内周面１６の加工精度が低下することを抑制することができる。
【００３５】
さらに、加熱工程Ｓ２では、カムピース１０に挿入した治具３０の空洞３５に冷却液を入れた状態で加熱を開始する。これによって、治具３０の温度上昇を抑制することができる。複数のカムピースへの熱処理を同一の治具を用いて順次繰り返して行う場合、前回の熱処理によって治具の温度が上昇していると、カムピースから治具への十分な伝熱を行いながら高周波誘導加熱を行うことができない虞がある。つまり、熱処理を繰り返し行うことによって、治具を用いてカムピースの焼入れ深さを制御できなくなる虞がある。この点、上記熱処理方法によれば、カムピース１０への熱処理を繰り返し行う場合であっても治具への伝熱を利用して焼入れ深さを制御することができる。
【００３６】
さらに、上記熱処理方法では、治具３０の空洞３５に入れる冷却液として冷却工程Ｓ３で使用している焼入れ液を用いている。これによって、複数のカムピースへの熱処理を同一の治具を用いて順次繰り返して行う場合、２回目以降の熱処理において、前回の冷却工程Ｓ３を経た治具３０の空洞３５に残存している焼入れ液を冷却液として利用することができる。すなわち、空洞３５に冷却液を入れる工程を省略することができ、生産性を向上させることができる。
【００３７】
なお、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・冷却工程Ｓ３は、治具３０とカムピース１０に向けて水冷ジャケットから焼入れ液を噴射する方法以外によって行うこともできる。例えば、コイル８１に焼入れ液の噴射孔を設け、当該噴射孔からカムピース１０に向けて焼入れ液を噴射することで、加熱後のカムピース１０の冷却を行うこともできる。
【００３８】
また、治具３０に挿入された状態のままカムピース１０を焼入れ液に浸漬してカムピース１０の冷却を行うこともできる。このように焼入れ液に浸漬して冷却を行う場合、仮に冷却液として焼入れ液以外のものを採用していると、加熱工程Ｓ２を経た治具３０の空洞３５に残存している冷却液が、冷却工程Ｓ３において焼入れ液に混入して焼入れ液の濃度が変化してしまう虞がある。この点、上記実施形態のように冷却液として焼入れ液を用いることで、空洞３５に冷却液が残存していたとしても、冷却工程Ｓ３において焼入れ液の濃度が変化しにくくなる。
【００３９】
・冷却液として、焼入れ液とは異なる組成の液体を採用してもよい。
・治具３０の温度が上昇したとしてもカムピース１０の焼入れ深さの制御を適切に行うことができるのであれば、空洞３５に冷却液を入れることなく加熱工程Ｓ２を行うこともできる。
【００４０】
・ノーズ部１１における内周面１６と中心軸ＣＪとの間に空洞３５が位置するようにカムピース１０の挿入孔１４に治具３０を挿入した状態で加熱工程Ｓ２を行えば、ノーズ部１１から治具３０への熱の移動を抑制することができる。つまり、準備工程Ｓ１において、直線Ｆ１と直線ＬＰとを必ずしも一致させなくともよい。
【００４１】
・治具における空洞の形状は、上記実施形態で示した形状に限定されるものではない。例えば、治具３０に替えて、図７に示す治具４０を用いて熱処理を行うこともできる。治具４０は、挿入部４１の外周面４３と中心軸ＣＪとの間に位置している空洞４５を有する。治具３０に開口している空洞３５の中心角が「α」であったのに対して、治具４０に設けられている空洞４５の中心角は「α」よりも大きな「β」となっている点で、治具３０と治具４０とは異なる。なお、図７に示す例では「β」は１８０°である。すなわち、図７において、直線Ｅ２及び直線Ｇ２は、中心軸ＣＪを通り、空洞４５の外縁と接する仮想直線である。直線Ｅ２と直線Ｇ２とのなす角のうち、空洞４５が位置する部分の角の角度は「β」になっている。したがって、治具４０の薄肉部４６は、治具３０の薄肉部３６と比較して広い範囲に亘って挿入部４１に設けられている。
【００４２】
こうした治具４０にカムピース１０を固定する際には、例えば、直線Ｆ２と直線ＬＰ（図２）とが一致するように位置合わせを行う。直線Ｆ２は、空洞４５の中心角の二等分線、すなわち直線Ｅ２と直線Ｇ２とがなす角のうち空洞４５が位置する部分の角を等しい角度（β／２）に２つに分ける仮想直線である。このように位置合わせを行うことで、ノーズ部１１における内周面１６と中心軸ＣＪとの間に空洞４５が位置するように治具４０にカムピース１０を固定することができる。
【００４３】
このように空洞４５の中心角が「β」である治具４０を用いた場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、治具が有する空洞の中心角が大きいほど、挿入部に占める薄肉部の割合が大きくなる。すなわち、カムピース１０において薄肉部と当接する範囲が広くなり、カムピース１０から治具へ移動する単位時間当たりの熱量が小さい領域が広くなる。したがって、焼入れ深さの制御が最適になるようにカムピースの形状に合わせて中心角の大きさが異なる治具を採用することが好ましい。そのため、場合によっては治具が有する空洞の中心角を「α」より小さくしてもよい。
【００４４】
上述したように、コイル８１の出力や加熱時間を制御すれば、焼入れ深さを制御することができる。しかし、カムピース１０とは極端に形状の異なるカムピースを加熱対象とする場合には、コイル８１とカムピースとの位置関係を調節するために、コイル８１と保持具８２の位置を再設定したり、コイル８１を別の形状のコイルに交換したりする必要がある。こうした大がかりな位置調節や部品交換を行うと、熱処理を行う装置の各部品の位置にずれが生じ、コイル８１とカムピースとの位置合わせを行う際に、誤差が生じる可能性が高くなる。そして、当該誤差に起因して焼入れ深さの制御が難しくなる虞がある。この点、上記熱処理方法では、焼入れ深さの制御に、そもそも熱処理を行う度に付け外しするように設計されている治具を用いている。そのため、上記のような大がかりな位置調節や部品交換を行わずに、空洞の形状の異なる治具に付け替えるだけで、幅広い範囲の形状のカムピースに対応することができる。したがって、熱処理を行う装置の各部品の位置ずれなどを誘発することなく、焼入れ深さの制御を行うことができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
以下、カムピースの熱処理方法の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態における治具３０に替えて、図８に示す治具５０を用いて熱処理を行う。第１の実施形態と共通の構成及び工程については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００４６】
図８に示す治具５０は、円柱の一部に径方向内側に窪んだ切欠き部５７を設けた形状に挿入部５１が成形されている点で治具３０と異なる。切欠き部５７は、頂面５４から中心軸ＣＪ方向に延設されている。切欠き部５７は、中心軸ＣＪと直交する断面における形状が、中心角が「γ」の扇形をなしている。図８において、直線Ｅ３及び直線Ｇ３は、中心軸ＣＪを通り、切欠き部５７の外縁と接する仮想直線である。なお、図８では、上記中心角の二等分線、すなわち直線Ｅ３と直線Ｇ３とがなす角のうち切欠き部５７が位置する部分の角を等しい角度（γ／２）に２つに分ける仮想直線を直線Ｆ３として示している。
【００４７】
準備工程Ｓ１において、治具５０にカムピース１０を固定する際には、例えば、直線Ｆ３と、ノーズ部１１における頂部１２を通過する直線ＬＰ（図２）とが一致するように位置合わせを行う。このように位置合わせを行うことで、ノーズ部１１における内周面１６と、治具５０の切欠き部５７と、が向かい合うように治具５０にカムピース１０を固定することができる。
【００４８】
この準備工程Ｓ１に続いて加熱工程Ｓ２を行うことで、ノーズ部１１における内周面１６と、治具５０の切欠き部５７と、が向かい合うようにカムピース１０の挿入孔１４に治具５０を挿入した状態で高周波誘導加熱を行う。すなわち、切欠き部５７と内周面１６とが向かい合う部分では、治具５０とカムピース１０とは当接しておらず、挿入部５１の外周面５３がカムピース１０の内周面１６と当接している状態で加熱工程Ｓ２を行う。
【００４９】
加熱工程Ｓ２に続いて冷却工程Ｓ３を行う。治具５０に固定されたカムピース１０に向けて水冷ジャケットから焼入れ液を噴射することでカムピース１０の冷却を行い、カムピース１０の組織を硬化させる。
【００５０】
次に、第２の実施形態にかかるカムピースの熱処理方法の作用とともに、その効果について説明する。
加熱工程Ｓ２では、切欠き部５７を有する治具５０を、ノーズ部１１と治具５０の切欠き部５７とが向かい合うようにカムピース１０に挿入した状態で加熱を行う。そのため、加熱を行うことで、ベース部１３における内周面１６と治具５０における挿入部５１の外周面５３とが接触している部分では、カムピース１０から治具５０への熱伝達が生じる。一方、ノーズ部１１における内周面１６と治具５０における挿入部５１の外周面５３とが接触していない部分、つまり切欠き部５７と内周面１６とが向かい合う部分では、カムピース１０から治具５０への熱の移動は生じにくい。そのため、ノーズ部１１における内周面１６から治具５０への熱の移動を抑制することができる。すなわち、加熱工程Ｓ２において、ベース部１３から移動する単位面積当たりの熱量がノーズ部１１から移動する単位面積当たりの熱量よりも大きくなる。これによって、薄肉なベース部１３の温度上昇を抑制しながら高周波誘導加熱を行い、肉厚なノーズ部１１の温度を上昇させることができる。そのため、ノーズ部１１において必要な深さまで焼入れが行われるようにコイル８１の出力や加熱時間を制御してカムピース１０に熱を加えたとしても、ベース部１３が過度に加熱されてベース部１３における焼入れが内周面１６にまで到ってしまうことが抑制される。つまり、カムピース１０の焼入れ深さを適切に制御することができる。
【００５１】
ベース部１３が過度に加熱されることを抑制し、ベース部１３における焼入れが内周面１６にまで到ってしまうことを抑制することができるため、カムピース１０の内周面１６に硬さのばらつきが生じにくい。これによって、内周面１６の加工精度が低下することを抑制することができる。
【００５２】
なお、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・冷却工程Ｓ３は、治具５０とカムピース１０に向けて水冷ジャケットから焼入れ液を噴射する方法以外によって行うこともできる。例えば、コイル８１に焼入れ液の噴射孔を設け、当該噴射孔からカムピース１０に向けて焼入れ液を噴射することで、加熱後のカムピース１０の冷却を行うこともできる。また、治具５０に挿入された状態のままカムピース１０を焼入れ液に浸漬してカムピース１０の冷却を行うこともできる。
【００５３】
・ノーズ部１１における内周面１６と、治具５０の切欠き部５７と、が向かい合うようにカムピース１０の挿入孔１４に治具５０を挿入した状態で加熱工程Ｓ２を行えば、ノーズ部１１から治具３０への熱の移動を抑制することができる。つまり、準備工程Ｓ１において、直線Ｆ３と直線ＬＰとを必ずしも一致させなくともよい。
【００５４】
・治具における切欠き部の中心角は「γ」に限らない。切欠き部の中心角を「γ」よりも大きくすることができる。また、切欠き部の中心角を「γ」よりも小さくすることもできる。これによって、切欠き部の形状の異なる治具に付け替えるだけで、幅広い範囲の形状のカムピースに対応することができる。したがって、熱処理を行う装置の各部品の位置ずれなどを誘発することなく、焼入れ深さの制御を行うことができる。ただし、挿入孔１４に治具を挿入してカムピース１０を固定するには、切欠き部の中心角は１８０°よりも小さいことが好ましい。
【００５５】
その他、上記各実施形態に共通して変更可能な要素としては次のようなものがある。
・カムピース１０における挿入孔１４の中心軸ＣＰとコイル８１の中心軸とを一致させない状態で加熱工程Ｓ２を行うこともできる。つまり、中心軸ＣＰとコイル８１の軸線とをずらした状態で高周波誘導加熱を行ってもよい。
【００５６】
・コイル８１として、カムピース１０の外周面１５と対向する面がコイル８１の中心軸の周りを円形に取り囲むように延びている例を示したが、コイル８１の形状は、これに限らず変更することができる。例えば、コイル８１は、カムピース１０の外周面１５と対向する面がカムピース１０の形状と相似した形状でもよい。
【００５７】
・保持具８２として、カムピース１０の中心軸ＣＰを中心に回転可能な機構を有する保持具を用いて熱処理を行ってもよい。加熱工程Ｓ２にて保持具８２を回転させることで、保持具８２に固定されたカムピース１０を回転させながら高周波誘導加熱を行うことができる。
【００５８】
・上記各実施形態では、頂面に空洞又は切欠き部が開口している治具を例示した。例えば、図９に示すような、挿入部６１の頂面６４に切欠き部６７が開口していない治具６０を用いることもできる。治具６０は、例えば、図８に示す治具５０の頂面５４に切欠き部５７を頂面５４側から覆う板を設けることで得ることができる。また同様に、図５に示す治具３０の頂面３４に、空洞３５の開口を覆う板を設けることで、頂面に空洞が開口していない治具を得ることができる。こうした治具を用いて熱処理を行うことでも、上記各実施形態と同様に、薄肉なベース部１３の温度上昇を抑制しながら高周波誘導加熱を行い、肉厚なノーズ部１１の温度を上昇させることができる。つまり、カムピース１０の焼入れ深さを適切に制御することができる。
【００５９】
・上記各実施形態では、挿入部に空洞又は切欠き部が設けられている治具を例示した。空洞や切欠き部が中心軸ＣＪ方向にさらに延設されており、挿入部及び基部に空洞又は切欠き部が設けられている治具を用いることもできる。
【００６０】
・図６に示す熱処理方法における冷却工程の次に、カムピース１０を再度加熱して冷却する焼戻し工程を追加してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…カムピース、１１…ノーズ部、１２…頂部、１３…ベース部、１４…挿入孔、１５…外周面、１６…内周面、２０…カムシャフト、２１…シャフト、３０…治具、３１…挿入部、３２…基部、３３…外周面、３４…頂面、３５…空洞、３６…薄肉部、４０…治具、４１…挿入部、４３…外周面、４５…空洞、４６…薄肉部、５０…治具、５１…挿入部、５３…外周面、５４…頂面、５７…切欠き部、６０…治具、６１…挿入部、６４…頂面、６７…切欠き部、８１…コイル、８２…保持具、８３…制御装置。
【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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