(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に２か所以上の外径又は形状の異なる熱処理部が設けられた軸部材の加熱において、各熱処理部の外径又は形状に対応する２以上の円筒状コイルが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前記いずれか一つの円筒状コイルで一つの熱処理部を加熱するとき他の各コイルが対応する被処理部から外れるような間隔に軸方向に配列されて一体の誘導加熱コイルが形成されたことを特徴とする多形状の熱処理部位を有する軸部材の誘導加熱コイル。
【請求項２】
軸方向に２か所以上の外径又は形状の異なる熱処理部が設けられた軸部材の加熱において、各熱処理部の外径又は形状に対応する２以上の円筒状コイルが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前記いずれか一つの円筒状コイルで一つの熱処理部を加熱するとき他の各コイルが対応する被処理部から外れるような間隔に軸方向に配列された一体の誘導加熱コイル用いて、前記一つのコイルで一つの熱処理部を加熱し熱処理した後、軸方向に移動して前記他のコイルで他の熱処理部を順次加熱して熱処理することを特徴とする多形状の熱処理部位を有する軸部材の熱処理方法。
【請求項３】
前記軸部材は、表面熱処理される１以上のカム部と、いずれかの該カム部に近接して設けられた表面熱処理されるジャーナル部とを同軸に有するカム軸であることを特徴とする請求項２に記載の多形状の熱処理部位を有する軸部材の熱処理方法。
【請求項４】
前記軸部材は、両端が非磁性金属または非磁性非金属の支持体により支持されて加熱されることを特徴とする請求項２または３に記載の多形状の熱処理部位を有する軸部材の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば同軸に表面処理する複数のカムが設けられたカム軸などの、多形状の熱処理部位を有する軸部材を熱処理するための誘導加熱コイルと熱処理方法に関するものであり、特にカムに近接した部分まで表面熱処理を要するジャーナル部を有するカム軸の熱処理に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図３に示すような一軸に複数のカム３、４が設けられ、カム３に近接して表面熱処理されるジャーナル部２が設けられたカム軸を熱処理する場合、従来は図４に示すコイル６とコイル７の２つの誘導コイルをそれぞれ別個にして、まずコイル７を用いてカム部３と４を加熱して熱処理した後、コイル６を用いてジャーナル部２を加熱して熱処理する２段階に熱処理する方法が採られた。なお、図４ではコイル６と７を同時に示してあるが、実際はコイル６と７は別個に使用されるものである。
【０００３】
これは、コイル６とコイル７を同時に使用してジャーナル部２とカム３を同時に加熱すると、ジャーナル部２に近接するカム３の短径部の角部３ａが過熱されて、この部分の焼入層が深くなって焼割れが生ずるか、はなはだしい場合は溶融するため、一度に同時焼入れができないからである。これを避けながら一度に焼入れするためには、コイル６の下面をカム３から離せばよいが、ジャーナル部２はカム３に近接する部分２ａまで焼入層を要求されるため、その方法を採ることができない。そこで前述のように、２段階で熱処理することを要した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように２段階で熱処理すると、１台の装置で処理する場合はコイル６と７を切り換えることが必要であり、コイルの切り換えとコイルの個数が増え、取り付けの手間と時間が掛かるという問題点がある。あるいは２台の熱処理装置を使用する必要がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解消し、１台の熱処理装置でコイルを切り換えずに熱処理できる多形状の熱処理部位を有する軸部材の加熱コイルと熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の多形状の熱処理部位を有する軸部材の誘導加熱コイルは、軸方向に２か所以上の外径又は形状の異なる熱処理部が設けられた軸部材の加熱において、各熱処理部の外径又は形状に対応する２以上の円筒状コイルが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前記いずれか一つの円筒状コイルで一つの熱処理部を加熱するとき他の各コイルが対応する被処理部から外れるような間隔に軸方向に配列されて一体の誘導加熱コイルが形成されたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の多形状の熱処理部位を有する軸部材の熱処理方法は、軸方向に２か所以上の外径又は形状の異なる熱処理部が設けられた軸部材の加熱において、各熱処理部の外径又は形状に対応する２以上の円筒状コイルが同方向に電流が流れるように直列に連結され、前記いずれか一つの円筒状コイルで一つの熱処理部を加熱するとき他の各コイルが対応する被処理部から外れるような間隔に軸方向に配列された一体の誘導加熱コイル用いて、前記一つのコイルで一つの熱処理部を加熱し熱処理した後、軸方向に移動して前記他のコイルで他の熱処理部を順次加熱して熱処理することを特徴とするものである。
【０００８】
例えば、カム軸のカム部とジャーナル部のように、軸方向に大径部と小径部の外径と形状の異なる熱処理部が設けられた軸部材の加熱において、熱処理部に対応する大径コイルと小径コイルとを直列に連結して一体のコイルにし、大径コイルで大径の被熱処理部を加熱して熱処理した後、小径コイルで小径の被熱処理部を加熱して熱処理する。このとき、両方のコイルの間隔が、例えば大径部を加熱するときは小径コイルが軸部材から外れるように設けられているので、小径コイルが軸部材を加熱することはない。このようにすれば、コイルを取り替えることなく、１台の熱処理装置で他の熱処理部に障害を与えないで、形状の異なる２か所以上の熱処理部を加熱し熱処理することができる。
【０００９】
本発明の多形状の熱処理部位を有する軸部材の熱処理方法は、表面熱処理される１以上のカム部と、いずれかの該カム部に近接して設けられた表面熱処理されるジャーナル部とを同軸に有するカム軸の熱処理に有効である。
【００１０】
前記軸部材は、両端が非磁性金属または非磁性非金属の支持体により支持されて加熱されることが望ましい。こうすれば、一方のコイルが被熱処理部を加熱するとき、他方のコイルが被処理軸体を外れて支持体の位置にあっても、支持体が誘導加熱されることがないので、被処理軸体が確実に支持され円滑に熱処理を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態について具体的に説明する。図１は本発明実施形態のカム軸の焼入れにおけるカム軸と誘導加熱コイルの関係を説明する図、図２は本発明実施形態の誘導加熱コイルの斜視図、図３は本発明実施形態の被熱処理材であるカム軸の形状を示す図である。
【００１２】
図３に基づいて被熱処理部材であるカム軸の形状について説明すると、カム軸（軸部材）１は、軸体５にジャーナル部２とこれに近接したカム３と、やや間隔をおいてカム３に対して偏心したカム４とが設けられた形状をなしており、ジャーナル部２とカム３、４の表面を加熱し熱処理するものである。
【００１３】
図１および図２について説明すると、誘導加熱コイル１０は、ジャーナル部２（小径部）を加熱する小径コイル１１とカム３と４（大径部）を加熱する大径コイル１２とが軸方向に間隔をおいて配列され、リード材１５により直列に連結されて一体に形成されている。
【００１４】
小径コイル１１は、ジャーナル部２の外周との間に所定の隙間が形成される内径を有する円筒状コイルである。大径コイル１２は、２つのカム３と４とに跨がる幅の円筒コイルの内周に、カム３に対応する位置にリング状凸部１３ａが、カム４に対応する位置にリング状凸部１３ｂが設けられている。そして、このリング状凸部１３ａ、１３ｂの内径は、それぞれカム３および４の最大外径との間に所定の隙間が形成される径にされている。このように２つのカムを同時加熱するコイルは、発明者らが先に特願２０００−１７６３５６において提案したものである。
【００１５】
図１、２に示すように、小径コイル１１と大径コイル１２は同軸に間隔をおいて配設され、小径コイル１１の一端１１ａがリード板１４の一端１４ａに、他端１１ｂがリード板１５の一端１５ａに接続されている。大径コイル１２の一端１２ａはリード板１５の他端１５ｂに、他端１２ｂはリード板１６の一端１６ａに連結されている。これにより、リード板１４、１６の他端１４ｂと１６ｂに高周波電流を負荷すると、小径コイル１１と大径コイル１２に同一円周方向に電流が流れるようにされている。
【００１６】
小径コイル１１と大径コイル１２は、一方のコイルがジャーナル部またはカム部を加熱するき、他方のコイルがカム軸１から外れるように軸方向に間隔をおいて配列されている。すなわちリード板１５の長さがこのようになるように設定されている。これにより、一方のコイルがいずれかの熱処理部を加熱しているとき、両方のコイルに電流が流れても、他方のコイルがカム軸１を加熱することはない。
【００１７】
カム軸１は両端が上センタ２１と下センタ２２で支持され、下センタ２２により図示しない駆動手段により回転駆動されるようになっており、上センタ２１と下センタ２２はカム軸１を支持したまま、図の上下移動して、ジャーナル部２またはカム部３、４を、それぞれ小径コイル１１と大径コイル１２の位置に位置させるようになっている。上センタ２１と下センタ２２は、それぞれステンレス鋼のセンタ部２１ａ，２２ａと絶縁体のセンタ軸部２１ｂ，２２ｂからなっている。図１の下センタ２２に示すように、中間２２ｂを絶縁体にして両端２２ａ，２２ｃをステンレス鋼にしてもよい。こうすれば、図１に示すように大径コイル１２が下センタ２２の位置にあっても、下センタ２２が加熱されることがない。上センタも同様である。これにより、カム軸の支持が確実に行われ、電力消費量も減少できる。
【００１８】
以下、上記構成の誘導加熱コイルを用いて、カム軸を焼入熱処理する動作について説明する。まず、上センタ２１と下センタ２２によりカム軸１を支持し、図１の鎖線で示すようにカム３と４が大径コイル１２に覆われる下位置になるようにしてセットする。この位置で、図示しない駆動手段により下センタ２２を介してカム軸１を回転させ、リード板１４と１６に高周波電流を負荷してカム３、４を焼入温度に加熱し、図示しない冷却手段により急冷して焼入れする。このとき、小径コイル１１はカム軸１から外れて上センタ２１の位置にあるのでカム軸１を加熱することなく、また上センタ２１は絶縁体であるので小径コイル１１の中にあっても加熱されることはない。
【００１９】
次にカム軸１を図１の上方に移動して、ジャーナル部２が小径コイル１１の位置になるようにする。この位置で、カム部の焼入れと同様に、カム軸１を回転し、リード板１４と１６に高周波電流を付加してジャーナル部２の外周を加熱し、急冷して焼入れする。このとき、前記カム部の焼入れと同様に、大径コイル１２はカム軸１から外れて下センタ２２の位置にあり、下センタ２２も上センタ２１と同様に絶縁体であるので、大径コイル１２の中にあっても加熱されることはない。これにより、カム軸１の熱処理は完了する。
【００２０】
このように、本発明の誘導加熱コイルによれば、一つの装置で、コイルを取り外して切り換える必要がなく、ジャーナル部とカム部とを熱処理することができる。また、ジャーナル部とカム部の加熱に最適な形状のコイルが選択できるので、前述したカムの角部の過熱などの不利が生ずることがなく、ジャーナル部とカム部に適正な焼入層を形成させることができる。
【００２１】
本実施形態では、大径と小径のコイルをそれぞれ１個用いて２か所の加熱焼入れをしたが、コイルの数を増して３か所以上の加熱焼入れすることもできる。また、焼戻しに応用することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の誘導加熱コイルと熱処理方法によれば、軸方向に２か所以上の形状の異なる熱処理部が設けられたカム軸のような多形状の熱処理部位を有する軸部材の熱処理において、加熱コイルを取り外して切り換えることなく、一台の熱処理装置で複数の多形状部の熱処理ができるので、効率よく適正な焼入層を有する熱処理ができ、焼入れしたカム軸などの品質向上と原価低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のカム軸の焼入れにおけるカム軸と誘導加熱コイルの関係を説明する図である。
【図２】本発明実施形態の誘導加熱コイルの斜視図である。
【図３】本発明実施形態の被熱処理材でカム軸の形状を示す図である。
【図４】従来のカム軸の加熱方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  カム軸（軸部材）、２  ジャーナル部、３  カム、４  カム、５  軸体、６  小径コイル、７  大径コイル、１０  誘導加熱コイル、１１  小径コイル、１２  大径コイル、１３ａ，１３ｂ  リング状凸部、１４、１５、１６  リード板、２１  上センタ、２２  下センタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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