(57)【要約】【課題】クラッチハブなどの機械部品の端面の高周波焼入れを、実施規制などが生じない方法で歪の発生を抑えて行えるようにすることを課題としている。【解決手段】機械部品の片側の端面を、表面温度４００℃〜７００℃に加熱して冷却する第１の工程、前記機械部品の第１の工程で加熱した端面とは反対側の端面を高周波焼入れする第２の工程を経て端面の焼入れと内外径の管理が要求される機械部品の端面の焼入れを行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面の焼入れと内外径の管理が要求される機械部品の片側の端面を、表面温度４００℃〜７００℃に加熱して冷却する第１の工程、
前記機械部品の第１の工程で加熱した端面とは反対側の端面を高周波焼入れする第２の工程を経る端面焼入れ部品の高周波焼入れ方法。
【請求項２】
端面の焼入れと内外径の管理が要求される機械部品の片側の端面を、表面温度４００℃〜７００℃に加熱して冷却する第１の工程、
前記機械部品の第１の工程で加熱した端面とは反対側の端面を高周波焼入れする第２の工程、
第２の工程終了後に、第１の工程で加熱、冷却した端面を高周波焼入れする第３の工程を経る端面焼入れ部品の高周波焼入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械部品の端面の高周波焼入れを、歪の発生を抑えて行うことを可能にする端面焼入れ部品の高周波焼入れ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の機械部品、中でも、動力伝達要素として提供されているクラッチ用の部品や歯車、軸継手などの中には、耐摩耗性向上の観点から端面を焼入れすることが要求されるものがある。ここでは、その部品の代表例として自動車のトランスミッションに用いられるクラッチハブを例に挙げて説明を行う。図１にそのクラッチハブの一例を示す。
【０００３】
図示のクラッチハブ１は、粉末冶金法で製造されるものであって、内歯２を有するボス部３の外周にリム４と外径歯部５を設けた構造になっている。このクラッチハブ１は、ボス部３の両端面の焼入れを行って出荷される。その端面の焼入れは、片方の端面を高周波焼入れ法で焼入れした後に部品を反転させて他方の端面を高周波焼入れ法で焼入れする方法でなされており、焼入れによる製品の歪が許容範囲内に納まるように行われている。
【０００４】
なお、下記特許文献１には、シンクロナイザーハブの外周の歯を浸炭焼入れする際に焼入れによって膨張する量を考慮し、焼入れする前の冷間鍛造において膨張分を相殺するように仕上げ成形することが記載されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、熱処理歪防止の焼入れ方法として、焼入れ対象の部材の冷却が進行しやすい部位と冷却が遅れる部位の冷却を均一化することで熱処理歪による部材の変形を抑えることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−４７３７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７４２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ボス部の端面を、高周波焼入れ法によって焼入れすると、製品に歪が生じ、先に焼入れした側の内径、外径が後から焼入れした側よりも大きく収縮して（歪んで）クラッチハブの一端側と他端側の内径や外径に差が生じる。
【０００８】
このときの歪の大きさは、焼入れの度合いによって左右され、深く焼入れをするとその歪が大きくなる。このために、焼入れによって生じる歪が許容範囲を超えないように、焼入れを図面規格下限まで浅くせざるを得ない状況が生じていた。
【０００９】
なお、上記特許文献１の方法では、焼入れによって膨張する寸法と、焼入れ前の仕上げ成形で相殺分として焼入れ対象の部品から減じる寸法を一致させるのが難しい。特に、肉厚が薄くて歪易いリムがボス部と外径歯部との間に存在するクラッチハブなどは、焼入れによって膨張する寸法そのものを正確に求めることが難しいため、クラッチハブなどの端面の焼入れに適用するのは困難である。
【００１０】
また、特許文献２の方法は、部品を加熱炉に導入して全体を焼入れするのには適しているが、部品を局所的に加熱・急冷する高周波焼入れでは部品の各部の冷却速度を均一にするのが難しいため、満足できる効果を期待できない。
【００１１】
この発明は、機械部品の端面の高周波焼入れを、実施規制などが生じない方法で歪の発生を抑えて行えるようにすることを課題としている。
【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、この発明においては、端面の焼入れと内外径の管理が要求される機械部品の片側の端面を、表面温度４００℃〜７００℃に加熱して冷却する第１の工程、
前記機械部品の第１の工程で加熱した端面とは反対側の端面を高周波焼入れする第２の工程を経る。
【００１３】
焼入れ前に実施する第１の工程での表面加熱温度が４００℃以下であると、発明の効果が十分に得られない。また、その表面加熱温度が７００℃を超えると、第１の工程において片方の端面の熱処理が焼入れに近づき、そのために従来の両面焼入れと同様の状況になって先に熱処理した側が大きく収縮する。
【００１４】
また、この状況で第３の工程を経て片方の端面を正式に焼入れすると、片方の端面について２度の焼入れが行われる形になって部品にクラックなどの欠陥が生じる懸念がある。
【００１５】
従って、第１の工程での一端面の加熱は、表面温度４００℃〜７００℃の範囲に限定する。
【００１６】
なお、両端面の焼入れが要求される部品については、前記第１の工程と第２の工程を経た後に、第１の工程で加熱、冷却した端面を高周波焼入れする第３の工程をさらに経る。
【００１７】
第２、第３の工程での高周波焼入れは、部品の焼入れする端面の表面温度が８００℃〜１１００℃になるまで加熱した後に急冷する方法で行なう。この焼入れ方法は、従来行われている方法であって、加熱温度は一般的に採用されている範囲であるし、急冷も、焼入れ油や水溶性焼入れ剤を吹き付ける一般的な方法で行える。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の焼入れ方法は、機械部品の一端面（第２の工程で焼入れする端面とは反対側の端面）を第１の工程において加熱、冷却するので、熱処理によって機械部品の両端間に生じる径差が、第１の工程を経ずに他端面を焼入れするときよりも小さくなる。
【００１９】
第１の工程を経て一端側を事前に収縮させておくことで、焼入れでの熱歪の偏りを防止して両端の収縮量の差を第１の工程を経ないときに比べて小さくすることができ、内径や外径の寸法精度が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】端面焼入れ部品の一例（クラッチハブ）を示す斜視図
【図２】図１のクラッチハブの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の高周波焼入れ方法の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。図２は、焼入れ対象の機械部品として、図１に示したクラッチハブの断面を表している。このクラッチハブ１は、原料粉末を、プレス金型を用いて成形し、得られた成形体を焼結し、その後に、ボス部３の両端面を高周波焼入れ法で焼入れして作られる。
【００２２】
両端面を焼入れする前に、第１の工程として、先に焼入れする側とは反対側のボス部の端面（ここでは、一端面と言う）を、高周波加熱装置を用いてその一端面の表面温度が４００℃〜７００℃になるまで加熱し、その後に冷却を行なう。
【００２３】
この第１の工程での加熱温度について、表面温度を４００℃〜７００℃に設定する理由は既に述べた。
【００２４】
一端面の加熱の温度は、クラッチハブ１に事前に付与する歪の大きさに応じて上記の範囲から適切な値を選ぶ。加熱後の冷却は、第１の工程による熱処理は焼入れではないので急冷することは必須ではない。
【００２５】
第１の工程を経たら、次に、クラッチハブ１を反転させて高周波加熱装置で上になったボス部の他端面を焼入れする。このときのボス部他端面の加熱は、表面温度が８００℃〜１１００℃になるまで行なう。高周波加熱装置の誘導コイルの能力にもよるが、３．０秒程度の加熱時間で規定の温度に加熱することができる。
【００２６】
ボス部他端の表面温度が規定値に達したら焼入れ油や水溶性焼入れ剤などを吹き付けて加熱箇所を急冷する。その急冷は、一般的には２００℃／ｓｅｃ〜４００℃／ｓｅｃ程度の冷却速度が選択されており、その一般的な条件でよい。
【００２７】
なお、ボス部の両端面の焼入れが要求される場合には、この後にさらに、第３の工程として、クラッチハブ１を再度反転させ、第１の工程で加熱、冷却したボス部の一端面を改めて焼入れする。そのときの加熱も先に焼入れした他端面の焼入れと同様の方法、条件で実施する。
【実施例１】
【００２８】
図１に示した形状のクラッチハブ１について、従来法と本発明法によるボス部端面の焼入れを実施し、焼入れ後に、ピッチ測定器を使用して内歯のビトウィンボール径を測定した。使用したピッチ測定器は、２本の平行配置の測定ピンを内歯の歯溝に歯面に接触するまで挿入し、そのときの測定ピンの変位量に基づいてビトウィンボール径を演算してモニタに表示する市販の測定器（TRIMOS社製、HORIZON500）である。
クラッチハブの仕様は、材質：Ｆｅ−２％Ｃｕ−０．８％Ｃ
寸法諸元（図２参照）は、
外径Ｄ：φ７０ｍｍ、外歯（インボリュート歯形）の基準ピッチ円径ｄ３：φ６２ｍｍ、
外歯のモジュール：２．０、外歯の圧力角：２０°、外歯の歯数：３３、外径歯部内径ｄ２：６１．５ｍｍ、
外径歯部軸方向寸法Ｗ：２２．２ｍｍ、リム部厚みｔ：６ｍｍ、ボス部外径ｄ１：４６．５ｍｍ、ボス部軸方向寸法ｔ１：１４ｍｍ、
内歯（インボリュート歯形）のモジュール：１．０、内歯の圧力角：３０°、内歯の歯数：２８である。
【００２９】
焼入れの条件は、以下の通りとした。
従来法：ボス部の一端面を高周波加熱装置で表面温度９００℃に加熱後急冷して焼入れを行い、その後、クラッチハブを反転させ、ボス部一端面の焼入れと同一条件でボス部の他端面の焼入れを行った。
発明方法：ボス部の一端面を高周波加熱装置で表面温度６００℃に加熱後、便宜上焼入れ油を噴射して冷却した。その後、クラッチハブを反転させてボス部の他端面を高周波加熱装置で表面温度９００℃に加熱後急冷して焼入れ行った。また、この後にさらに、クラッチハブを再度反転させてボス部の一端面を高周波加熱装置で表面温度９００℃に加熱後急冷して焼入れを行った。
【００３０】
熱処理後の製品の内歯のビトウィンボール径の測定に用いた測定器の測定ピンの直径はφ２．０ｍｍである。計１４個の試料について行った測定の結果を、表１に示す。なお、同表の「上」は図２のＡ部、「中」は図２のＢ部、「下」は図２のＣ部の寸法である。
【００３１】
【表１】
2013209712.tif 000002
【００３２】
この試験結果から、本願発明の有効性がわかる。
【実施例２】
【００３３】
実施例１と同一仕様のクラッチハブのボス部端面の焼入れを本発明の方法で実施して内歯のビトウィンボール径を測定した。この試験では、ボス部の一端面を高周波加熱装置で表面温度４００℃及び７００℃に加熱した後に冷却した。そして、その後にクラッチハブを反転させてボス部の他端面を高周波加熱装置で表面温度９００℃に加熱後急冷して焼入れし、さらにこの後に、クラッチハブを再度反転させてボス部の一端面を高周波加熱装置で表面温度９００℃に加熱後急冷して焼入れを行った。
【００３４】
熱処理後の製品の内歯のビトウィンボール径の測定は実施例１と同じ方法、同じ条件に
基づいて実施した。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2013209712.tif 000003
【００３６】
この実施例２の試験結果から、第１の工程で加熱する温度が４００℃、或いは７００℃であっても発明の効果が得られることがわかる。
【００３７】
なお、端面の焼入れが、片面のみについて要求される場合には、上記第３の工程が省かれる。
【００３８】
また、以上の説明は、焼入れ対象の機械部品としてクラッチハブを例に挙げたが、この発明は平歯車や摩擦板、歯車ポンプ用のロータなど、クラッチハブ以外の機械部品にも適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１          クラッチハブ
２          内歯
３          ボス部
４          リム
５          外径歯部
【図１】
2013209712.tif 000004
【図２】
2013209712.tif 000005