(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半抜き成形によってベース部と、その外周に位置するフランジ部とが段差をもって連結されているワークを対象とし、前記フランジ部の内周に形成されている内歯に対する高周波焼入れ方法であって、前記フランジ部をその外周側から前記内歯の温度がその歯先で1000〜1100℃に達するのを目標として加熱した後、同じく前記フランジ部をその外周側から冷却することを特徴とした内歯の高周波焼入れ方法。
【請求項２】
請求項１に記載された内歯の高周波焼入れ方法であって、前記フランジ部の外周側に配置されている加熱コイルに高周波電流を流すことで前記フランジ部を加熱した後、前記加熱コイルの内部に構成されている冷却液通路内の冷却液を前記フランジ部の外周側に吹き付けて前記フランジ部を急冷することを特徴とした内歯の高周波焼入れ方法。
【請求項３】
請求項２に記載された内歯の高周波焼入れ方法であって、前記フランジ部の加熱時および冷却時において前記ワークを前記加熱コイルおよび前記冷却液通路に沿って回転させることを特徴とした内歯の高周波焼入れ方法。
【請求項４】
請求項１に記載された内歯の高周波焼入れ方法に用いる高周波焼入れ装置であって、前記フランジ部の外周を囲むように配置され、このフランジ部を外周側から高周波加熱することが可能な加熱手段と、この加熱手段と一体的に設けられ、前記フランジ部を外周側から冷却することが可能な冷却手段とを備えている高周波焼入れ装置。
【請求項５】
請求項４に記載された高周波焼入れ装置であって、前記加熱手段は、高周波電流を流すことで前記フランジ部を加熱することが可能な加熱コイルであり、前記冷却手段は、この加熱コイルの内部に構成され、そこに供給される冷却液を前記フランジ部に吹き付けてこのフランジ部を急冷することが可能な冷却液通路である高周波焼入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半抜き成形されたワークにおけるフランジ部内周の内歯に対する高周波焼入れ方法とそれに用いる高周波焼入れ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波焼入れに関する技術としては、例えば特開平１１−２０５１７号公報に開示されているロック歯部の硬化方法が公知である。この技術では、自動車用リクライニング装置におけるツースプレートを対象としている。このツースプレートは、プレス加工による半抜き成形品であって、ベース部の外周にフランジ部が段差をもって位置し、このフランジ部の内周に歯部（内歯）が形成されている。そして歯部に対してフランジ部の内側（ベース部側）から高周波による誘導加熱を行った後、この歯部を冷却することで、歯部およびその周辺部に高周波焼入れを施して表層部に焼入れ層をつくっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ツースプレートは、半抜き成形品であることから、そのフランジ部の内側から歯部を加熱した場合に、ベース部とフランジ部との連結部分までも加熱されて半抜き成形のプレス応力が開放される。この結果、フランジ部が外側に開くように変形し、焼入れ後における精度を確保するのが困難になる。
本発明は前記課題を解決しようとするもので、その目的は、内歯に対する高周波焼入れのための加熱によるワークの変形を防止して、要求精度を確保することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するためのもので、請求項１に記載の発明は、半抜き成形によってベース部と、その外周に位置するフランジ部とが段差をもって連結されているワークを対象とし、前記フランジ部の内周に形成されている内歯に対する高周波焼入れ方法であって、前記フランジ部をその外周側から前記内歯の温度がその歯先で1000〜1100℃に達するのを目標として加熱した後、同じく前記フランジ部をその外周側から冷却することを特徴とする。
このようにフランジ部の外周側から高周波による誘導加熱をすることにより、ベース部に高周波磁束が直接当たることなく、ワークのベース部とフランジ部との連結部分が加熱されて変形が生じるのを防止することができる。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された内歯の高周波焼入れ方法であって、前記フランジ部の外周側に配置されている加熱コイルに高周波電流を流すことで前記フランジ部を加熱した後、前記加熱コイルの内部に構成されている冷却液通路内の冷却液を前記フランジ部の外周側に吹き付けて前記フランジ部を急冷することを特徴とする。
このように高周波電流を流すことに伴う誘導加熱により、ワークのフランジ部に対する短時間加熱が可能となり、このワークのベース部とフランジ部との連結部分が加熱される前に加熱を終えてフランジ部のみを加熱することができる。この結果、ワークの連結部分に変形が生じるのを防止でき、焼入れ後においても要求精度が確保される。
【０００６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載された内歯の高周波焼入れ方法であって、前記フランジ部の加熱時および冷却時において前記ワークを前記加熱コイルおよび前記冷却液通路に沿って回転させることを特徴とする。
これにより、フランジ部がその周方向に関して均等に加熱、冷却される。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載された内歯の高周波焼入れ方法に用いる高周波焼入れ装置であって、前記フランジ部の外周を囲むように配置され、このフランジ部を外周側から高周波加熱することが可能な加熱手段と、この加熱手段と一体的に設けられ、前記フランジ部を外周側から冷却することが可能な冷却手段とを備えている。
これにより、フランジ部の内歯に高周波焼入れを行うための設備を簡単にセットできる。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載された高周波焼入れ装置であって、前記加熱手段は、高周波電流を流すことで前記フランジ部を加熱することが可能な加熱コイルである。また前記冷却手段は、この加熱コイルの内部に構成され、そこに供給される冷却液を前記フランジ部に吹き付けてこのフランジ部を急冷することが可能な冷却液通路である。
これにより、フランジ部を加熱した後、冷却液で冷却するときの切り換えが容易で、そのタイミング設定も簡単となる。またフランジ部の内歯に高周波焼入れを行うための設備も簡素化される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお本実施の形態では、自動車用のラウンド型内歯式リクライニング装置のハウジングを対象とした高周波焼入れの技術について説明する。
図１は高周波焼入れ装置の外観斜視図、図２は同じく高周波焼入れ装置の平面図、図３は図２のA-A線拡大断面図である。これらの図面で示すワーク１０が、前記リクライニング装置のハウジングである。このワーク１０はプレス加工による半抜き成形品であり、ベース部１２の外周にフランジ部１６が段差をもって位置している。
【００１０】
つまりワーク１０は、その金属素材をプレス型で半抜き加工することにより、ベース部１２にフランジ部１６が段差状につながった構造の中間製品である。ベース部１２の中心部には中心孔１４が打ち抜き成形されているとともに、ベース部１２の表面には中心孔１４を中心とする同一円周上において複数個の凸部１５が周方向に一定間隔でプレス成形されている（図３）。これらの凸部１５は、リクライニング装置のハウジングであるワーク１０をシートフレーム（図示外）に位置決めして取り付けるためのものである。またフランジ部１６の内周には内歯１８が成形されている。高周波焼入れ装置は、内歯１８に要求される硬度を確保するために、この内歯１８に高周波焼入れを施すための装置である。
【００１１】
高周波焼入れ装置は、ワーク１０の外周部を囲む形状のジャケット２０を備えている。このジャケット２０に対しては、リード線２２を通じて高周波電流を流すことが可能になっている。高周波電流が流されたときのジャケット２０は、加熱コイルとして機能する。
【００１２】
またジャケット２０は中空形状であり、その内部は冷却液通路２４になっている（図３）。ジャケット２０の導入口２６には所定の供給源（図示外）から水などの冷却液を供給可能であり、供給された冷却液は導入口２６から冷却液通路２４に送り込まれる。この冷却液通路２４に入った冷却液は、ジャケット２０の内周壁に形成された多数の噴出孔２８（図３）から内側に向けて噴出される。
【００１３】
内歯１８に高周波焼入れを施すには、図面で示すようにワーク１０をジャケット２０の内側にセットする。この状態でジャケット２０に高周波電流（7.5〜40KHz）を流すとともに、ワーク１０を中心孔１４の軸線まわりに回転させる。この結果、ジャケット２０（加熱コイル）により、ワーク１０のフランジ部１６がその外周面１６ａの側から誘導加熱される。この加熱は、内歯１８の温度がその歯先１８ａ（図４）において1000〜1100℃に達するのを目標として加熱する。
【００１４】
内歯１８における歯先１８ａの温度を直接計測して管理することも可能であるが、それよりもフランジ１６における外周面１６ａから所定の距離Ｌ（図４）だけ離れた部位の温度を計測する方が容易である。具体的には距離Ｌが約2.5mmの部位の温度が約1200℃になるように管理することで、内歯１８の温度を前記の目標値にすることができる。
【００１５】
また温度計測をせず、電力制御による管理も可能である。例えば電圧390V、通電時間2.58秒で高周波電流を流すことにより、内歯１８の歯先１８ａを目標温度1000〜1100℃に加熱することができる。そして電圧と通電時間を適宜に変更することで、歯先１８ａの目標温度を容易に調整することができる。
【００１６】
このようにフランジ部１６をその外周面１６ａの側から誘導加熱することにより、フランジ部１６における外周面１６ａ寄りの部位で生じた熱が内歯１８に向かって伝わる。そして、既に述べたように内歯１８の歯先１８ａの温度が1000〜1100℃に達するのを目標として短時間加熱を行う。これにより、ベース部１２に高周波磁束が直接当たらず、このベース部１２に連なる連結部分１７が歯先１８ａの目標温度を超える前に加熱を終えることができる。これによってフランジ部１６をその外周面１６ａの側から加熱しても、連結部分１７の加熱による変形は解消される。
【００１７】
ベース部１２には各凸部１５の裏側周辺においてプレス成形時の圧縮応力が残っており、ワーク１０を仮にフランジ部１６の内側から加熱すると、熱影響によって各凸部１５の裏側周辺の圧縮応力が開放されてしまい、ベース部１２が変形する。しかしフランジ部１６を外周面１６ａの側から加熱することにより、各凸部１５の裏側周辺が加熱されることを防止できる。このことによってもベース部１２の変形、ひいてはワーク１０の変形が防止される。
【００１８】
内歯１８の温度が目標値に達したら高周波電流を止めるとともに、ジャケット２０の冷却液通路２４に冷却液を供給し、各噴出孔２８からフランジ部１６の外周面１６ａに冷却液を吹き付ける。これによってフランジ部１６が急冷され、内歯１８が所定の硬度に高周波焼入れされ、かつ前記の熱変形が防止されることから焼入れ後においてもワーク１０の要求精度が確保される。またフランジ部１６を加熱および冷却しているときは、ワーク１０を中心孔１４の軸線まわりに回転させているので、このフランジ部１６がその周方向に関して均等に、かつ効率よく加熱、冷却される。
このように高周波電流を流したときのジャケット２０（加熱コイル）が高周波焼入れ装置の加熱手段であり、同じくジャケット２０の冷却液通路２４が高周波焼入れ装置の冷却手段である。
【００１９】
図５はワーク１０のフランジ部１６に対する加熱および冷却特性の一例を表した説明図である。この図面における縦軸の温度Tが、内歯１８の歯先１８ａが1000〜1100℃に達する値である。そしてワーク１０の外周に配置されたジャケット２０を利用してフランジ部１６の加熱および冷却を行っていることから、図５からも明らかなように加熱、冷却の切り換えがタイミングよく行われている。また同じ理由からワーク１０の内歯１８に高周波焼入れを行うためのセットも容易であり、生産性の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高周波焼入れ装置の外観斜視図
【図２】高周波焼入れ装置の平面図
【図３】図２のA-A線拡大断面図
【図４】ワークの外周部分を拡大して表した断面図
【図５】ワークに対する加熱および冷却特性の一例を表した説明図
【符号の説明】
１０  ワーク
１２  ベース部
１６  フランジ部
１８  内歯
２０  ジャケット（加熱コイル）
２４  冷却液通路
【図１】
0004209116.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004209116.tif 000005
【図５】
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