JPH07242933A - 半開放高周波焼入コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイル保持部材が加熱することがなく、安全
で、かつ、コイル寿命を長くする。 【構成】 円弧部を有し中空状の第１の加熱コイル２１
と、第１の加熱コイル２１と略同形であって第１の加熱
コイル２１と所定間隔Ｄをもって対向して配設された第
２の加熱コイル２２と、第１、第２の加熱コイルの略中
央部分に一端が接続された給電コイル２３、２４と、第
１、第２の加熱コイル２１、２２の両先端どうしを接続
した接続コイル２５、２６と、給電コイル２３、２４の
他端に接続された冷却液供給管６１Ａ、６１Ｂと、第１
と第２の加熱コイル２１、２２に接続された冷却液排出
管６２、６３と前記各コイルに設けたコア６０を具備し
ている。第１、第２の加熱コイル２１、２２の円弧部の
中心部分近傍は前記間隔Ｄよりも狭く配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半開放高周波焼入コイル
に係り、特にクランクシャフトのピン又はジャーナル等
の被焼入物体の環状の焼入面を焼入する半開放高周波焼
入コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して、クランクシャフ
トのピンを焼入する場合を例にとって従来の技術を説明
する。図４は従来の半開放高周波焼入コイルの外観斜視
図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図、図６は被焼入部分に
高周波焼入コイルを載置した状態を説明する高周波焼入
装置の要部正面図である。

【０００３】従来の半開放高周波焼入コイル（以下焼入
コイルという）５０は図４に示すように加熱コイル５
１、５２、５３、５４接続コイル５５、５６、５７、給
電コイル５８、５９およびコア６０を具備している。こ
れらのコイルはいずれも中空良電導金属製である。

【０００４】加熱コイル５１、５２、５３、５４は略同
一形状であって、ピン１０の表面１１形状に対応するよ
うに略１／４円弧状に形成されている。加熱コイル５１
は先端が給電コイル５８の一端に、後端が接続コイル５
５の先端に、加熱コイル５２の先端は接続コイル５５の
後端にそれぞれ接続されている。また加熱コイル５２の
後端と加熱コイル５３の先端は接続コイル５６に接続さ
れている。加熱コイル５３、５４は前記に準じ接続コイ
ル５７、給電コイル５９に接続されている。そして焼入
コイル５０は平面視形状形がＳ字状に形成されている。
給電コイル５８、５９にはリード体４１を介して電源４
０に接続され、前記コイルの中空部は冷却液供給管６
１、同排出管６２が接続されている。

【０００５】加熱コイル５１、５２、５３、５４及び接
続コイル５５、５６には図５に示すように積層鋼板製又
はフエライト製のコア６０によって表面を６０Ａを除い
て覆われている。このコア６０は加熱コイル５１、５
２、５３、５４、接続コイル５５、５６を流れる電流に
より発生する磁束をコア６０内に集束しコア６０から出
る磁束をピンの表面１１に集中させるためのものであ
る。

【０００６】前記焼入コイル５０は図６に示すように高
周波焼入装置に装着される。図中６４はコイル側板、６
８はジャケットで焼入用冷却液をピン１０の表面１１に
噴射させるものである。

【０００７】またピン１０を焼入中に焼入コイル５０を
ピン１０との接触を防止し、かつ、焼入コイル５０をピ
ン１０との空隙距離を一定に保つために、焼入コイル５
０の中央部分にスペーサ６５が、また焼入コイル５０の
両側にサイドスペーサ６６が設けられている。前記スペ
ーサ６５、６６ともにボルト６７によってコイル側板６
４に固定されている。

【０００８】前記コイル側板６４はクランクモーション
による焼入コイル５０、焼入コイル５０に電力を供給す
る図外のトランス等の荷重変動を受け持つものであり、
アルミ板、真鍮板、ガラスラミネート板等によって構成
されている。また前記各スペーサ、特に中央部分のスペ
ーサ６５は、超硬製のチップ材を用いている。

【０００９】焼入コイル５０をピン１０の表面１１に接
近して対向するように配設したのちクランクシャフトが
回転される。焼入コイル５０の冷却液は供給管６１に供
給され、焼入コイル５０の中空部を通過しコイルを冷却
した後、排出管６２から排出される。

【００１０】高周波電流は電源４０から給電コイル５８
加熱コイル５１、接続コイル５５、加熱コイル５２、接
続コイル５６、加熱コイル５３、接続コイル５７、加熱
コイル５４、給電コイル５９を流れ、ピン１０の表面１
１は前記各コイルによる誘導電流によって加熱される。
冷却液は給電管６１より供給され、前記各コイルを冷却
し、排出管６２より排出される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記焼入
コイル５０においては、Ｓ字状を形成する中央部分の接
続コイル５６に流れる高周波電流による誘導電流によっ
て焼入コイル５０の中央部分に位置するスペーサ６５は
加熱され、遂には赤熱状態に至る。そのためコイル側板
６３も高温度になる。

【００１２】サイドスペーサ６６は焼入コイル５０に囲
まれていないため、スペーサ６５のように加熱すること
はないが、何れにしても高周波焼入装置のコイル保持部
材が赤熱することは危険であり、安全対策上改善が要望
されていた。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、コイル保持部材が加熱することがなく安全で、かつ
寿命の長い焼入コイルを提供することを目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半開放高周
波焼入コイルは、被焼入物体の環状の被焼入面内上方に
前記被焼入面に接近して配設され略半円の又は半円より
も小さい円で形成された円弧部を有する中空状の第１の
加熱コイルと、第１の加熱コイルと略同一形状を有して
おり、第１の加熱コイルと所定の間隔をもって対向して
前記被焼入面に接近して配設された第２の加熱コイル
と、第１と第２の加熱コイルの円弧部の略中央部分に一
端が接続された１対の中空状の給電コイルと、第１及び
第２の加熱コイルの両先端どうしを接続した１対の中空
状の接続コイルと、給電コイルの他端中空部に接続され
た冷却液供給管と、第１と第２の加熱コイルに接続され
た冷却液排出管と、前記第１、第２の加熱コイル及び接
続コイルの前記焼入面に対向していない面を覆うように
形成されたコアとを具備しており、かつ、第１と第２の
加熱コイルの円弧部の中心部分近傍は前記所定距離間隔
よりも狭く配置するとともに、前記給電コイルの他端間
に高周波電圧が印加されるようにしたことを特徴として
いる。

【００１５】また、前記冷却液排出管は加熱コイルの相
反する端部に設けられており、かつ、第１、第２の加熱
コイル及び接続コイルの中空部には冷却液流路の長短に
応じて幅の異なる溝加工を施すことにより、冷却液が前
記各コイル内を均等に流れるようにしたものを含んでい
る。

【００１６】

【作用】高周波電流は給電コイルより左右に２分されて
給電される。。２分されたうちの一方は給電コイル、第
１の加熱コイルの左半分、一方の接続コイル、第２の加
熱コイルの左半分を通るルートと、他方は給電コイル、
第１の加熱コイルの右半分、接続コイル第２の加熱コイ
ルの右半分を通るルートとに分かれて流れる。円弧部中
央部分は高周波電流の流れが互いに逆方向になるので、
この部分に置かれたスペーサは誘導電流が打ち消され
る。

【００１７】焼入コイルの冷却液は２分されて供給管よ
り供給される。２分されたうち一方は給電コイル第１の
加熱コイル左半分を経てコイルを冷却した後排出管よ
り、また他方は給電コイル、第１の加熱コイルの右半
分、接続コイルを経て排出管よりそれぞれ排出される。
前記２分されたうちの一方は給電コイル、第２の加熱コ
イルの左半分、接続コイルを経て排出管に、他方は給電
コイル、第２の加熱コイルの左半分を経て排出管よりそ
れぞれ排出される。

【００１８】また供給管より流入した冷却液は通路の長
短に基づいて溝幅を変えているので、各コイル内を均等
に流れ排出管より排出される。従って第１、第２の加熱
コイルは均等に冷却される。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を、
クランクシャフトのピンの表面の焼入れを行う半開放高
周波焼入コイルを例にとって説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例を説明するための
模式的外観斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３
は電流、冷却液流路の説明図である。従来の技術で説明
したものと同等のものは同一の符号を付して説明する。
本実施例の半開放高周波焼入コイル（以下焼入コイルと
いう）２０はクランクシャフトのピン１０の表面１１に
接近して配置され、この表面１１を焼入するのに用いら
れる。

【００２１】焼入コイル２０は図１、図３に示すよう
に、第１の加熱コイル２１、第２の加熱コイル２２、給
電コイル２３、２４、接続コイル２５、２６およびコア
６０とを具備している。これらのコイルはいずれも中空
良電導金属製である。

【００２２】第１の加熱コイル２１はピンの表面１１の
形状に対応するように略半円の又は半円よりも小さい円
で形成された円弧部２１ａを有している。但し、前記半
円にこだわるものではなく、要求される硬化層の深さ等
によって適宜の値が選定される。

【００２３】また第２の加熱コイル２２は第１の加熱コ
イル２１と略同一形状を有しており、第１の加熱コイル
２１と所定の距離間隔Ｄをもって対向してピンの表面１
１に配設されている。

【００２４】第１の加熱コイル２１と第２の加熱コイル
２２は円弧部２１ａ、２２ａの略中央部近傍が所定距離
間隔が前記距離間隔Ｄよりも狭くなるように折曲形成さ
れており、この部分に給電コイル２３、２４の一端が電
気的に接続されている。

【００２５】また第１、第２の加熱コイル２１、２２の
両先端どうしは１対の接続コイル２５、２６が電気的に
接続されている。また給電コイル２３、２４の他端は高
周波電源４０にリード体４１（図６参照）を介して電気
的に接続されており、給電コイル２３、２４の中空部分
はそれぞれ冷却液供給管６１Ａ、６１Ｂに接続されてい
る。前記第１、第２加熱コイル２１、２２の端部対象位
置には冷却液の排出管６２、６３がそれぞれ接続されて
いる。

【００２６】第１、第２の加熱コイル２１、２２、接続
コイル２５、２６には図２に示すように第１の加熱コイ
ル２１の例をとって示したように、積層鋼板製又はフエ
ライト系で断面が略コ字状に形成されたコア６０１によ
って表面１１に対向する面６０Ａを除いて覆われてい
る。図中３０はコイルの長手方向内面に形成された溝で
ある。（溝３０の説明は後記する。）

【００２７】また焼入コイル２０とピン１０とを所定の
距離間隔に保つために、図６に準ずる方法で、スペーサ
６５が給電コイル２３、２４の近傍に取り付けられてい
る。又、接続コイル２５、２６の近傍にはサイドスペー
サ６６が取り付けられている。さらに、焼入コイル２０
によって加熱されたピン１０の表面１１に焼入用の冷却
液を噴射するための図外のジャケット６８が図６に準じ
て設けられている。

【００２８】次に本実施例の動作を説明する。焼入コイ
ル２０は第１、第２の加熱コイル２１、２２がピンの表
面１１に接近し、かつ、ピン１０に対向するように配置
され、クランクシャフトが回転する。

【００２９】図３黒矢印で示すように焼入コイル２０の
冷却液は２分されて供給管６１Ａ、６１Ｂに供給され
る。その一方は給電コイル２３、第１の加熱コイル２１
の図示左半部を経てこれらコイルを冷却した後排出管６
２より、また他方は給電コイル２３、第１の加熱コイル
２１の図示右半部、接続コイル２６を経て排出管６３よ
りそれぞれ排出される。また供給管６１Ｂに供給された
冷却液は前記に準じ給電コイル２４、第２の加熱コイル
２２の図示左半分、接続コイル２５を経て排出管６２よ
り、他方は給電コイル２４、第２の加熱コイル２２の図
示右半分を経て排出管６３よりそれぞれ排出される。

【００３０】また、図３白矢印で示すように高周波電流
は給電コイル２３より左右に２分され、第１、第２加熱
コイル２１、２２のそれぞれ半分といずれかの接続コイ
ル２５、２６を流れ、給電コイル２４を経て電源４０に
戻る。ピン１０の表面１１は第１、第２の加熱コイル２
１、２２及び接続コイル２５、２６に流れる高周波電流
によって誘起された誘導電流で加熱される。

【００３１】従って、焼入コイル２０はインダクタンス
とともにインピーダンスが小さくなり、大きな電流を流
すことが可能となり大きなパワーを得ることができる。

【００３２】また冷却液流路は従来の焼入コイルに比し
略１／２となるので、冷却効果を高めることができる。
それ故、従来の焼入コイルに比し温度上昇を低くするこ
とができるので、劣化熱疲労の度合いが少くなり、劣化
の進展に伴う機械的強度の減少によって生じる亀裂の発
生等を防止することができる。従って焼入コイルの寿命
を長くすることができる。

【００３３】また、表面１１の中央部分は、第１、第２
の加熱コイル２１、２２の距離間隔Ｄが狭くなってお
り、給電コイル２３、２４の距離間隔も従って狭くなっ
ている。そして、前記中央部分は互いに電流の方向が逆
となっているため、スペーサ６５は誘導電流によって加
熱されることがない。なお、コア６０の作用は従来の技
術で説明したものと同様であり、その説明は省略する。

【００３４】前記したように、コア６０は第１、第２の
加熱コイル２１、２２及び接続コイル２５、２６に設け
られている。ところが、冷却液の流路を均等にするため
に接続コイル２５、２６の中央部分に排出管６２、６３
を接続すると、コア６０の設置場所が接続コイル２５、
２６の中心に位置することができないことになり、ピン
１０の表面を均一に加熱することが困難になるという不
具合を生じる。

【００３５】このため図１、図３に示すように排出管６
２、６３の接続位置を第１と第２の加熱コイル２１、２
２の相反する端部Ａ、Ｂにそれぞれ接続するとともに、
コア６０を接続コイル２５、２６の略中央に位置するよ
うに設けている。即ち前記端部、Ａ、Ｂは焼入コイル２
０の中心点Ｃに対して対称位置になっている。

【００３６】前記のように排出管６２、６３を接続する
と冷却液の流路に長短を生じ、冷却液が各コイルを均等
に流通しないことになる。そこで第１、第２の加熱コイ
ル２１、２２及び接続コイル２５、２６の大きさ（断面
積）を変えて供給し管６１Ａ、６１Ｂより排出管６２、
６３に至る各経路を冷却液が均等に流れるようにしてい
る。

【００３７】本実施例ではコイルの中空部内面の横幅方
向に幅を変えて溝加工を施し、水路が長い方のコイルは
溝３０の幅を大きくし、短い方のコイルは溝３０の幅を
小さくすることによって前記問題点を解決している。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の焼入コイル
は被焼入物体の表面に形成された環状の表面を並列接続
した第１と第２の加熱コイルの両端どうしを接続コイル
で接続し給電コイルによって２個の並列回路が形成され
ている。

【００３９】そして、第１と第２の加熱コイルの略中心
部を電源及び冷却液供給口に接続して各コイルを加熱す
るとともに、焼入コイルの中心に対して対称となる接続
コイルの相反する端部に冷却液排出管を設け、接続コイ
ルの中央部にコアを設けるようにしている。さらに第
１、第２の加熱コイルの中心部近傍は対向距離間隔を他
の部分よりも狭くなるように配置している。

【００４０】従って、焼入コイルはインピーダンスが小
さくなり、大きなパワーを得ることができる。また冷却
液通路も従来に比して半減するので、コイルの冷却効果
を高め、焼入コイルの寿命が長くなる。

【００４１】また中心部に位置するスペーサは誘導電流
により加熱されないので、高温にならず、焼入装置の安
全性が向上する。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る図面であって、焼入コイルの模式
的外観斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢示断面図である。

【図３】焼入コイルの電流冷却部流通路を説明する平面
図である。

【図４】従来技術に係る図面であって、焼入コイルの模
式的外観斜視図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視図である。

【図６】被焼入部分に高周波コイルを載置した状態を説
明する高周波焼入装置の要部正面図である。

【符号の説明】

１０ ピン ２０ 半開放高周波焼入コイル ２１ 第１の加熱コイル ２２ 第２の加熱コイル ２３ 給電コイル ２４ 給電コイル ２５ 接続コイル ２６ 接続コイル ４０ 電源 ６０ コア ６１Ａ、６１Ｂ 供給管 ６２ 排出管 ６３ 排出管 ６４ コイル側板 ６５ スペーサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被焼入物体の環状の被焼入面内上方に前
   記被焼入面に接近して配設され略半円の又は半円よりも
   小さい円で形成された円弧部を有する中空状の第１の加
   熱コイルと、第１の加熱コイルと略同一形状を有してお
   り、第１の加熱コイルと所定の間隔をもって対向して前
   記被焼入面に接近して配設された第２の加熱コイルと、
   第１と第２の加熱コイルの円弧部の略中央部分に一端が
   接続された１対の中空状の給電コイルと、第１及び第２
   の加熱コイルの両先端どうしを接続した１対の中空状の
   接続コイルと、給電コイルの他端中空部に接続された冷
   却液供給管と、第１と第２の加熱コイルに接続された冷
   却液排出管と、前記第１、第２の加熱コイル及び接続コ
   イルの前記焼入面に対向していない面を覆うように形成
   されたコアとを具備しており、かつ、第１と第２の加熱
   コイルの円弧部の中心部分近傍は前記所定距離間隔より
   も狭く配置するとともに、前記給電コイルの他端間に高
   周波電圧が印加されるようにしたことを特徴とする半開
   放高周波焼入コイル。
2. 【請求項２】 前記冷却液排出管は第１と第２の加熱コ
   イルの相反する端部に設けられており、かつ、第１、第
   ２の加熱コイル及び接続コイルの中空部には冷却液流路
   の長短に応じて幅の異なる溝加工を施すことにより、冷
   却液が前記各コイル内を均等に流れるようにした請求項
   １記載の半開放高周波焼入コイル。