(57)【要約】【課題】焼入れ後の結晶粒度を従来のものより微細にして降伏強度の向上を図る。【解決手段】等速ジョイント外輪のカップ内に配置した誘導加熱コイル１４へ、例えば、インバータから大きな高周波電力を極短時間（０．１〜０．５秒）供給する。こうすることで発熱量をアップし、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するようにして、焼入れ後の金属組成の粒度番号を１０以上と、従来のものより微細にすることにより、降伏強度の向上を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように誘導加熱による焼入れを行なって、微細な金属結晶粒を形成した等速ジョイント外輪。
【請求項２】
γ（オーステナイト）域に０．１〜０．５秒で達するように誘導加熱して焼入れすることにより、微細な金属結晶を形成した等速ジョイント外輪。
【請求項３】
粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように誘導加熱による焼入れを行なって、粒度番号１０以上の微細な金属結晶粒を形成した等速ジョイント外輪。
【請求項４】
上記請求項２または３に記載の等速ジョイント外輪のカップ内側に配置して、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように加熱するようにした誘導加熱コイル。
【請求項５】
上記請求項４に記載の等速ジョイント外輪のカップ内に配置した誘導加熱コイルへ、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように、大きな高周波電力を極短時間（パルス）で供給するようにした焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、等速ジョイント（ＣＶＪ）外輪のカップ内面の焼入れにおける金属組織結晶粒度の粒成長抑制による強度向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
等速ジョイント（ＣＶＪ）外輪には、耐摩耗性に優れ、かつ、強度（静捩り強度、疲労捩り強度）を保証するため、カップ内面に硬化層を形成するための熱処理が行なわれている。
【０００３】
このようなカップ内面への熱処理は、例えば（特許文献１）に記載されている外輪カップ内面への熱処理方法のように、カップ内面に高周波コイルを挿入し、誘導加熱と注水を行なって焼入れをする。
【０００４】
すなわち、誘導加熱により焼入れに必要なγ（オーステナイト化）域の温度（８５０〜１１００℃程度）まで加熱した後、加熱した部位に直ちに冷却水をかけて急冷することにより、所定の硬化層を得るようにしている。
【０００５】
このとき、従来の誘導加熱では、図４に示すように、γ域の温度帯まで数秒間（２〜５秒程度）かけて加熱している。そのため、焼入れ後の金属組織は、加熱中の粒成長により結晶粒度が大きくなる。このように、結晶粒度が大きくなると降伏応力も低下し、これに合わせた硬化層深さと母材の厚さが必要になるので、ジョイント形状も大きくなる問題があった。
【０００６】
この問題を解決するための一つの方法として、誘導加熱コイルへの高周波電力の供給を増す方法が考えられる。
【０００７】
すなわち、供給電力を増せば加熱速度が速くなり、γ域まで達する時間を短くできる。このように、γ域まで達する時間を短くして一気に加熱できれば、加熱中の粒成長を抑制できる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−９５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のように、供給電力を増して加熱速度を速くすれば粒成長を抑制できるが、実際のところ、高周波電源（インバータ）の容量には制約があるため、数秒間（２〜５秒程度）かけて加熱しなければならない問題があった。
【００１０】
このとき、高周波電源を増強すれば問題は解決するが、電源の増強にはコストが掛かるし、増強すれば設備の寸法も大きくなるので、それを設置する場所も必要になる。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、電源の増強を図らなくとも粒成長を抑制できるようにすること、また、粒成長を抑制することによって、焼入れ後の結晶粒度を従来のものより微細にして降伏強度の向上を図ること、さらに、前記強度を向上させることにより、硬化層深さと母材の厚さを薄くして等速ジョイント外輪の小型化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明では、等速ジョイント外輪に、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように誘導加熱による焼入れを行なって、加熱時の微細な金属結晶粒を形成した構成を採用したのである。
【００１３】
このような構成を採用することにより、結晶粒度が大きくなる前に、γ域へ達するように急速に温度を上昇させるので、焼入れを行なう等速ジョイント外輪の粒成長を抑制することができる。粒成長を抑制することができるので、焼入れ後の結晶粒度を従来のものより微細にして降伏強度の向上を図ることができる。また、降伏強度を向上させて、硬化層深さと母材の厚さを薄くすることができるので、等速ジョイント外輪の小型化も図れるようにする。
【００１４】
このとき、誘導加熱コイルを、等速ジョイント外輪のカップ内側に配置して、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように加熱する構成を採用することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、誘導加熱コイルが、等速ジョイント外輪のカップ内面を加熱して、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するようにする。
【００１６】
また、このとき、等速ジョイント外輪のカップ内側に配置した誘導加熱コイルへ、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように、高周波電力を極短時間（パルス）で供給するようにした構成を採用することができる。
【００１７】
このような構成を採用することにより、焼入れ装置は、例えば、大きな高周波電力を誘導加熱コイルへパルス状の短い期間供給する。こうすることで、粒成長が進行して結晶粒度が大きくなる前に、γ（オーステナイト）域に達するように発熱量をアップする。このとき、焼入れ装置の高周波電源（インバータ）は、過負荷となることが考えられるが、一般に、トランジスタを使用した高周波電源（インバータ）では、極短時間（パルス）の出力で使用すれば、連続した出力で使用するよりも、大きな出力で使用することが許容されているので、大電力を供給する場合でも電源装置を増強しなくても対処できる。また、増強する場合でも増強する量が少なくて済むので装置をコンパクトに構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、以上のように構成したことにより、微細な結晶粒度にできるので、等速ジョイントのカップの強度（静捩り強度、疲労捩り強度）の向上及び長寿命化をはかることができる。
【００１９】
また、従来のものより、浅い焼入れ深さでも同程度の強度を得ることができるので、製品の小型化、軽量化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
この形態の焼入れ装置は、図１に示すように、トランジスタ式の超急速短時間高周波加熱装置１０と、焼入れ部１１とで構成されている。
【００２２】
トランジスタ式の超急速短時間高周波加熱装置１０は、高周波電源部（インバータ）１２と整合部１３とで構成されている。
【００２３】
高周波電源部１２は、主回路と制御回路とで構成されており、主回路の制御用素子に、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのトランジスタを使用したものである。
【００２４】
制御回路は、例えば、ＰＬＣ（シーケンサ）回路、ドライブ回路を備えており、予めＰＬＣ回路にプログラムされた周波数や電力の設定値とその作動時間に基づいてドライブ回路でインバータのトランジスタを駆動し、図３の「出力−時間曲線」に沿った焼入れサイクルを実現する。
【００２５】
整合部１３は、力率補正と後述の焼入れ部１１の誘導加熱コイル１４とのインピーダンス整合を取るためのもので、例えば、ここでは、電流変成器、整合トランスとコンデンサから構成されている。このように整合をとることにより、高周波電源を有効に使用することができる。
【００２６】
焼入れ部１１は、図２に示すように、誘導加熱コイル１４と外冷却水ジャケット１５と内冷却水ジャケット１９で構成されている。
【００２７】
外冷却水ジャケット１５は、リング形状で内部に通水路があり、内径側全周に外冷却水噴射孔１７を有する。図２のように、前記外冷却水ジャケット１５へ等速ジョイントのカップ（以下：ワーク）１６を嵌入して、嵌入したワーク１６を外冷却水噴射孔１７が囲むように配置される。その噴射孔１７からの放水により過熱時におけるワーク１６外周側への熱の伝達を防いでいる。
【００２８】
一方、内冷却水ジャケット１９は、図２のような、例えば円盤状のもので、前記ワーク１６の内側（カップの内側）に配置する誘導加熱コイル１４の上部に配置される。この円盤の周と上部には、内冷却水噴射孔２０が設けられており、前記噴射孔２０からの放水により、ワーク１６の内側を急速に冷却できるようになっている。
【００２９】
誘導加熱コイル１４は、例えば、銅で作られる電流の流れるコイル部分は１ターンで形成する場合と、複数ターンで螺旋状に形成する場合がある。コイルの内部にはコア（強磁性体）が入り、その中心を内冷却水ジャケット１９に繋がる通水管が通る。なお、図２中の符号１８は、前記ワーク１６を載置するための台座である。
【００３０】
この形態は、上記のように構成されており、焼入れ処理を行なうワーク１６を、図２のように開口部を下にして外冷却水ジャケット１５の中に嵌入し、台座１８に載置する。このとき、ワーク１６内（カップ内）には、誘導加熱コイル１４と内冷却水ジャケット１９が配置されていることになる。
【００３１】
この状態で、プログラムに従って高周波電力を投入し、図２の矢印のように、必要に応じてワーク１６を回転させるなどして加熱する。例えば、高周波電源部１２より高周波電力をパルス状にして（短い期間）供給する。こうすることで、誘導加熱コイル１４から大きな電力を与えて、前記ワーク１６に誘導される発熱量をアップして加熱速度を大きくすると、例えば、図３に示すように、０．１〜０．５秒（時間を更に０．１〜０．３秒と短くする方が望ましい）の短時間で前記ワーク１６の内側をγ（オーステナイト）域の温度（一般には８５０〜１１００℃であるが実際には９５０〜１１００℃）まで一気に加熱することで、加熱中の粒成長を抑制することができる。
【００３２】
したがって、加熱終了後、外冷却水ジャケット１９の外冷却水噴射孔１７から放水して冷却すると、冷却後の焼入れ金属組成は、粒度番号１０以上の微細な結晶構造を有することになり、表１のように従来のものと比べ、降伏強度が高いものとなる。その結果、硬化層深さと、母材の厚さを薄くできるので、等速ジョイント外輪の小型化を図ることも可能である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
一方、高周波電力を供給した高周波電源部（インバータ）は、過負荷となることが考えられるが、一般に、インバータなどで使用される半導体出力素子では、短時間（パルス）の出力で使用する場合は、大きな出力（連続で出力するよりも）で使用することが許容されており、問題無く使用できる。そのため、大電力を供給する場合でも電源装置を増強しなくても対処できる。また、増強する場合でも増強する量が少なくて済むので装置の寸法はそれほど大きくならない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態のブロック図
【図２】図１の要部を拡大した模式図
【図３】実施形態の作用説明図
【図４】従来例の作用説明図
【符号の説明】
【００３６】
１０  高周波加熱装置
１１  焼入れ部
１２  高周波電源部
１３  整合部
１４  誘導加熱コイル
１５  外冷却水ジャケット
１６  カップ（ワーク）
１７  外冷却水噴射孔
１８  台座
１９  内冷却水ジャケット
２０  内冷却水噴射孔
【図１】
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【図２】
2007246976.tif 000005
【図３】
2007246976.tif 000006
【図４】
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