JP6201406B2 - 焼入れ装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属成形品の焼入れ装置に係り、特に、凹凸形状が形成された金属製のワークを拘束しながら冷却することにより焼入れする焼入れ装置に関する。

金属製のワークを焼入れする際に、加熱による膨張や冷却による収縮および変態膨張によってワークが変形するおそれがある。斯かる変形を防止するように構成された焼入れ装置が特許文献１に開示される。特許文献１に示された焼入れ装置は、加熱後のワークを型内で拘束しながら冷却するように構成される。冷却時にワークを拘束することで、ワークの変形が矯正される。

特開２００５−１７１２７６号公報

（発明が解決しようとする課題）
焼入れ時に起きるワークの変形のうち、曲げ部分の曲げ角度等の変形は、従来の型によるワークの拘束によって矯正することができる。しかしながら、ワークに形成された凹凸形状の寸法が加熱により変化した場合、従来の型によるワークの拘束では、変化した寸法を元の寸法に戻すことができない。例えばワークに形成されている凹部が焼入れ時の加熱により拡がった場合、ワークを型で拘束しても、拡がった凹部を元に戻すことはできない。その反対に、ワークの凹部が焼入れ時の加熱により縮んだ場合、ワークを拘束する型にワークを入れることができないことも起こり得る。つまり、従来の焼入れ装置によれば、ワークの形状の変形は矯正することができるが、ワークの寸法、特にワークに形成されている凹凸形状の寸法の変化までは矯正することができない。このような凹凸形状は、型からの締め付け荷重によって寸法が変化しない部分を有するのが一般的である。例えば、型の上下動作によりワークを締め付ける場合、上下方向に開口する凹部の径や凹部を形成するの２つの内壁面間の距離等は、上下方向からの締め付け荷重によって変化しない。したがって、このような部分の寸法は、従来の方法では矯正することができない。

本発明は、凹凸形状が形成されたワークを焼入れする際に凹凸形状の寸法の変化、特に凹部の径や凸部の径の変化を矯正することができる焼入れ装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、一方面および一方面とは異なる方向を向いた他方面を有するとともに一方面に凹凸形状が形成されたワークを拘束しながら冷却することにより、ワークを焼入れする焼入れ装置であって、加熱されたワークを保持する第１型部と、第１型部に形成され、第１型部に保持されたワークの一方面に形成されている凹凸形状を構成する段差面の少なくとも一部に対面する基準壁面と、第１型部に形成され、第１型部に保持されたワークの一方面に形成されている凹凸形状を構成する頂面に向かって突出されるとともに、先端側から基端側に向かうにつれて基準壁面に近づくように基準壁面に対して傾斜した傾斜面を持つ突起部と、突起部がその先端から頂面に食い込むように、第１型部に保持されたワークを基準壁面に平行な方向に加圧する第２型部と、を備える、焼入れ装置を提供する。

ここで、上記「凹凸形状」は、ワークの一方面に凹部または凸部が１つ以上形成されている形状を意味する。また、「段差面」は、凹部の深さ方向あるいは凸部の高さ方向に沿った壁面を意味する。また、「頂面」は、段差面の端部に接続された凹部の開口面あるいは凸部の先端面を意味する。

本発明によれば、加熱されたワークが第１型部に保持されたときに、ワークの一方面に形成されている凹凸形状を構成する段差面が第１型部の基準壁面に対面する。また、ワークの一方面に形成されている凹凸形状を構成する頂面に突起部が対面する。この状態で第２型部によってワークが加圧された場合、第１型部の突起部がその先端からワークの一方面に形成されている頂面に食い込む。突起部には、その先端側から基端側に向かうにつれて基準壁面に近づくように基準壁面に対して傾斜した傾斜面が形成されているので、突起部がワーク内を進入する際に突起部により押しのけられた部分が傾斜面に沿って基準壁面に近づくように流動する。このような材料流動によってワークの凹凸形状の寸法を変化させることができる。また、流動した材料が基準壁面に密着することによりワークの凹凸形状の段差面の位置が定められるので、基準壁面の位置を所望位置に定めておくことにより、凹凸形状の寸法を目標の寸法に矯正することができる。

そして、ワークの凹凸形状の寸法を目標の寸法に矯正した後に、ワークを第１型部と第２型部とで拘束したまま、例えば冷却水によりワークを急冷させることによりワークの焼入れが完了される。これによりワークの強度が増加する。このように、本発明によれば、凹凸形状が形成されたワークを焼入れする際に凹凸形状の寸法の変化を矯正することができる焼入れ装置を提供することができる。

また、前記基準壁面は、ワークの凹凸形状を構成する２つの段差面である第１段差面と第２段差面にそれぞれ対面するように形成された第１基準壁面および第２基準壁面を有する。また、前記突起部は、ワークの凹凸形状を構成する頂面のうち第１段差面に連続して形成される頂面に向かって突出されるとともに、先端から基端に向かうにつれて第１基準壁面に近づくように第１基準壁面に対して傾斜した第１傾斜面を持つ第１突起部と、ワークの凹凸形状を構成する頂面のうち第２段差面に連続して形成される頂面に向かって突出されるとともに、先端から基端に向かうにつれて第２基準壁面に近づくように第２基準壁面に対して傾斜した第２傾斜面を持つ第２突起部と、を有する。さらに、前記第１突起部は、ワークが第２型部により加圧されたときにワークの頂面に第１突起部が食い込むことによってワークの第１段差面が第１基準壁面に密着するようなワークの材料流動が起きる程度に第１基準壁面の近傍に設けられており、前記第２突起部は、ワークが第２型部により加圧されたときにワークの頂面に第２突起部が食い込むことによってワークの第２段差面が第２基準壁面に密着するようなワークの材料流動が起きる程度に第２基準壁面の近傍に設けられている。

これによれば、第１型部に保持されたワークが第２型部で加圧された場合に、ワークの頂面に第１突起部が食い込むことにより起きる材料流動によって第１段差面が第１基準壁面に密着するとともに、ワークの頂面に第２突起部が食い込むことにより起きる材料流動によって第２段差面が第２基準壁面に密着する。このため第１段差面と第２段差面との間の距離が、第１基準壁面と第２基準壁面との間の距離に矯正される。したがって、第１基準壁面と第２基準壁面との間の距離を第１段差面と第２段差面との間の正規の距離に設定しておくことにより、本発明の焼入れ装置を用いてワークを冷却する際に、第１段差面と第２段差面との間の距離、例えば凹部の径の寸法や凸部の径の寸法を精度よく矯正することができる。

また、前記第１型部は、第１型部に保持されたワークが第２型部に加圧されたときに、ワークの頂面に接触して頂面を支持する支持面を有するのがよい。そして、突起部が支持面に形成されているとよい。

本実施形態に係る焼入れ装置により焼入れされるワークの斜視図である。 ワークＷの表面を回転軸方向から見た概略正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 焼入れ装置の概略断面図である。 第１型部を示す図であり、図５（ａ）が斜視図、図５（ｂ）が拘束面を表す正面図である。 第２型部を示す図であり、図６（ａ）が斜視図、図６（ｂ）が拘束面を表す正面図である。 第１型部の主要な構成を簡単に示す概略正面図である。 図７のＢ−Ｂ概略断面図である。 第１型部によるワークＷの保持状態を示す部分断面概略図である。 第１型部に載置されたワークＷを第２型部により加圧した状態を示す断面図である。 ワークＷを拘束せずに焼入れした場合、上型と下型とでワークＷをクランプして焼入れした場合、および、本実施形態の焼入れ装置１を使用してワークを焼入れした場合における、隙間Ｇのバラツキを示すグラフである。 本発明の変形例に係る第１型部の断面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る焼入れ装置により焼入れされるワーク（熱処理対象物）の斜視図である。本実施形態で示すワークは車両シートのリクライナ機構に使用される回転部材である。このワークＷは、表面（一方面）Ｗ１および表面Ｗ１と反対方向を向いた裏面（他方面）Ｗ２を有する円板形状を呈し、車両シートに組み付けられたときに回転することができるように構成される。また、ワークＷの表面Ｗ１には、中央に貫通孔Ｗ３が設けられた円形の底壁Ｗ４と、底壁Ｗ４の周縁から立設されたリング状の外周壁Ｗ５と、底壁Ｗ４から立設された複数のガイド部Ｗ６とが形成される。複数のガイド部Ｗ６は底壁Ｗ４の円周方向に沿って離間して設けられる。図１からわかるように、各ガイド部Ｗ６は底壁Ｗ４からワークＷの回転軸方向に突出するように凸状に形成される。

図２はワークＷの表面Ｗ１をワークＷの回転軸方向から見た概略正面図である。図２に示すように、ワークＷの底壁Ｗ４に形成されたガイド部Ｗ６の個数は本実施形態では３個であり、これらのガイド部Ｗ６が円周方向に等間隔に形成される。ガイド部Ｗ６の個数は本実施形態に示す個数に限られない。また、複数のガイド部Ｗ６は等間隔に形成されていなくてもよい。各ガイド部Ｗ６は、正面から見て、円弧状の内周壁部Ｗ６１と、円弧状の外周壁部Ｗ６２と、第１側壁部Ｗ６３と、第２側壁部Ｗ６４とを有する略扇形状を呈する。第１側壁部Ｗ６３は内周壁部Ｗ６１の一方端と外周壁部Ｗ６２の一方端とを接続し、第２側壁部Ｗ６４は内周壁部Ｗ６１の他方端と外周壁部Ｗ６２の他方端とを接続する。内周壁部Ｗ６１、外周壁部Ｗ６２、第１側壁部Ｗ６３および第２側壁部Ｗ６４は、それぞれ、底壁Ｗ４から図２の紙面の手前方向（高さ方向）に向かって延びている。そして、これらの各壁部の先端縁が、扇型状の頂面Ｗ６５により接続される。つまり、ガイド部Ｗ６は、内周壁部Ｗ６１、外周壁部Ｗ６２、第１側壁部Ｗ６３、第２側壁部Ｗ６４、および頂面Ｗ６５により形成される。頂面Ｗ６５は底壁Ｗ４と平行に形成される。頂面Ｗ６５は、凸状のガイド部Ｗ６の先端面を構成する。

それぞれのガイド部Ｗ６は、内周壁部Ｗ６１がワークＷの径内方に向き外周壁部Ｗ６２がワークＷの径外方に向くように底壁Ｗ４内に設けられる。また、隣接する２つのガイド部Ｗ６，Ｗ６の一方の第１側壁部Ｗ６３が他方の第２側壁部Ｗ６４に対面する。したがって、隣接する２つのガイド部Ｗ６，Ｗ６の一方の第１側壁部Ｗ６３と他方の第２側壁部Ｗ６４との間に所定の隙間（図２において隙間Ｇ）が形成される。この隙間には、図示しないポールと呼ばれる部材がワークＷの径方向に移動可能に配設される。この隙間の寸法精度は、ポールを精度良くガイドする必要性や、隙間内でのポールのガタつきを抑える必要性があることから、比較的厳しく管理される。例えば、この隙間の寸法公差は０〜３０μｍである。なお、この隙間の寸法は、例えば２３ｍｍである。

図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図３からわかるように、ワークＷの表面Ｗ１は、底壁Ｗ４から複数のガイド部Ｗ６および外周壁Ｗ５が立設していることによって複雑な凹凸形状を呈する。図３には隣接する２つのガイド部（第１ガイド部Ｗ６ａおよび第２ガイド部Ｗ６ｂ）が示されている。第１ガイド部Ｗ６ａと第２ガイド部Ｗ６ｂとの間に位置する底壁Ｗ４、この底壁Ｗ４から立設された第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａ、第１側壁部Ｗ６３ａに連続して形成され第１側壁部Ｗ６３ａの先端縁から底壁Ｗ４と平行な方向に延設された頂面Ｗ６５ａ、底壁Ｗ４から立設された第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂ、第２側壁部Ｗ６４ｂに連続して形成され第２側壁部Ｗ６４ｂの先端縁から底壁Ｗ４と平行な方向に延設された頂面Ｗ６５ｂ、によって、表面Ｗ１の凹凸形状の一部が形成される。

第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａと第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂが対面しており、これらの隙間Ｇ内に上述したようにポールが配設される。この隙間Ｇの寸法が厳しく管理される。第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａは凸状の第１ガイド部Ｗ６ａの高さ方向に沿って形成され、第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂは凸状の第２ガイド部Ｗ６ｂの高さ方向に沿って形成される。すなわち、第１側壁部Ｗ６３ａおよび第２側壁部Ｗ６４ｂは、ワークＷの回転軸方向に平行に形成される。第１側壁部Ｗ６３ａおよび第２側壁部Ｗ６４ｂが、ワークＷの表面Ｗ１に形成された凹凸形状の段差面を構成する。なお、段差面は、第１側壁部Ｗ６３ａ、第２側壁部Ｗ６４ｂ以外にも、例えばガイド部Ｗ６の内周壁部Ｗ６１や外周壁部Ｗ６２によっても構成される。したがって、図３に示す段差面は、全ての段差面の一部を表しているにすぎない。

本実施形態において、ワークＷは、ファインブランキングにより、金属板から成形される。成形されたワークＷは次いで熱処理（焼入れ）に供される。熱処理工程では、まず高周波加熱によりワークＷを構成する金属材料がオーステナイト化する程度の温度まで加熱される。その後、マルテンサイト変態領域（Ｍｓ点以下）の温度まで急冷される。このような焼入れによりワークＷの硬度が増加される。

図４は、高周波加熱されたワークＷを冷却して焼入れを完了させるための焼入れ装置の概略断面図である。この焼入れ装置１は、第１型部１０と第２型部２０とを備える。第１型部１０および第２型部２０は、金属製もしくはセラミックス製であるのがよい。特に、第１型部１０および第２型部２０は、熱伝導率が低く、且つ耐熱性の高い材質で形成されているのがよい。第１型部１０および第２型部２０は、それぞれ拘束面１１、２１を有する。第１型部１０の拘束面１１上にワークＷが載置されることにより、ワークＷが第１型部１０に保持される。ワークＷを保持した状態の第１型部１０に第２型部２０を近づけて、それぞれの拘束面１１、２１間にワークを挟み込んで加圧することにより、ワークＷが焼入れ装置１内で拘束される。

図５は第１型部１０を示す図であり、図５（ａ）が斜視図、図５（ｂ）が拘束面１１を表す正面図である。また、図６は第２型部２０を示す図であり、図６（ａ）が斜視図、図６（ｂ）が拘束面２１を表す正面図である。図５に示すように、第１型部１０の拘束面１１は、ワークＷの表面Ｗ１の凹凸形状に適合するような複雑形状を呈する。また、図６に示すように、第２型部２０の拘束面２１は、ワークＷの裏面Ｗ２の形状に適合するような複雑形状を呈する。さらに、第１型部１０の拘束面１１および第２型部２０の拘束面２１には、これらの型部１０，２０に拘束されたワークに冷却水を供給するための複数の冷却通路の開口３１や、供給された冷却水をワークＷに接触させるための空間が、形成される。

図７は、本実施形態の説明に必要な第１型部１０の主要な構成を簡単に示す概略正面図である。図７に示すように、第１型部１０の拘束面１１は、これにワークＷが載置されたときにワークＷの底壁Ｗ４に対面する保持面１２と、保持面１２に形成された複数の保持凹部１３とを有する。複数の保持凹部１３の保持面１２への開口形状および位置は、第１型部１０にワークＷが保持されたときに各ガイド部Ｗ６が入り込むことができるように設計される。したがって、保持凹部１３は、その中にガイド部Ｗ６が入りこんだときに、ガイド部Ｗ６の内周壁部Ｗ６１に対面する内側壁部１３１、外周壁部Ｗ６２に対面する外側壁部１３２、第１側壁部Ｗ６３（段差面）に対面する第１基準壁面１３３、および、第２側壁部Ｗ６４（段差面）に対面する第２基準壁面１３４を有する。

図８は図７のＢ−Ｂ概略断面図である。図８は、隣接する保持凹部（第１保持凹部１３ａ，第２保持凹部１３ｂ）間の断面形状を表す。図８に示すように、第１保持凹部１３ａの開口端と第２保持凹部１３ｂの開口端が保持面１２により接続される。また、保持面１２の一方端部（図８において左端部）から、第１保持凹部１３ａの側壁を構成する第１基準壁面１３３ａが鉛直下方に延び、保持面１２の他方端部（図８において右端部）から、第２保持凹部１３ｂの側壁を構成する第２基準壁面１３４ｂが鉛直下方に延びる。第１基準壁面１３３ａおよび第２基準壁面１３４ｂの鉛直下方に沿った長さがワークＷのガイド部Ｗ６の高さに等しくなるように、両基準壁面１３３ａ、１３４ｂが形成される。また、第１基準壁面１３３ａと第２基準壁面１３４ｂとの間の距離Ｓが、ワークＷに設けられる隣接するガイド部Ｗ６，Ｗ６間の正規の寸法に等しくなるように、両規準壁面１３３ａ、１３４ｂが形成される。

第１基準壁面１３３ａの図８における下方端から第１支持面１４１ａが形成され、第２基準壁面１３４ｂの図８における下方端から第２支持面１４２ｂが形成される。第１支持面１４１ａ、第２支持面１４２ｂは、それぞれ両規準壁面１３３ａ、１３４ｂの下端から保持面１２に平行な方向（図８において水平方向）に延設される。そして、第１支持面１４１ａに第１突起部１５１が形成され、第２支持面１４２ｂに第２突起部１５２が形成される。

第１突起部１５１は第１支持面１４１ａから図８において上方に突出するように形成され、第２突起部１５２は第２支持面１４２ｂから図８において上方に突出するように形成される。第１突起部１５１は、図８において上方を向いた先端面１５１ａと、先端面１５１ａの一方端（図８において右側端）から斜め下方に延びるように形成されて第１基準壁面１３３ａ側を向いた第１傾斜面１５１ｂを有する。第２突起部１５２は、図８において上方を向いた先端面１５２ａと、先端面１５２ａの一方端（図８において左側端）から斜め下方に延びるように形成されて第２基準壁面１３４ｂ側を向いた第２傾斜面１５２ｂを有する。

第１傾斜面１５１ｂは、第１突起部１５１の先端側から基端側に向かうにつれて（つまり図８の上方から下方に向かうにつれて）、第１基準壁面１３３ａに近づくように、第１基準壁面１３３ａに対して傾斜している。第２傾斜面１５２ｂは、第２突起部１５２の先端側から基端側に向かうにつれて（つまり図８の上方から下方に向かうにつれて）、第２基準壁面１３４ｂに近づくように、第２基準壁面１３４ｂに対して傾斜している。

第１突起部１５１の先端面１５１ａの他方端（図８において左側端）から第１鉛直壁面１６１が下方に延設されている。同様に、第２突起部１５２の先端面１５２ａの他方端（図８において右側端）から第２鉛直壁面１６２が下方に延設されている。第１基準壁面１３３ａから第１突起部１５１の先端面１５１ａの他方端までの距離、および、第２基準壁面１３４ｂから第２突起部１５２の先端面１５２ａの他方端までの距離は、本実施形態においては、それぞれ１．１ｍｍにされる。

次に、本実施形態に係る焼入れ装置１によるワークＷの焼入れ方法について説明する。なお、焼入れする前に、ファインブランキングによってワークＷが成形される。

次いで、成形されたワークＷの温度がオーステナイト化温度領域に達するまで、ワークＷを高周波加熱する。なお、加熱完了後におけるワークＷの隙間Ｇの寸法が、隙間Ｇの正規の寸法よりも０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度大きくなるように、ファインブランキングによってワークＷが成形されている。次いで、加熱直後のワークＷを第１型部１０で保持する。このとき、ワークＷの表面Ｗ１が第１型部１０の拘束面１１上に載置されるように（つまりワークＷの表面Ｗ１が第１型部１０の拘束面１１に対面するように）、ワークＷを第１型部１０で保持する。また、ワークＷの各ガイド部Ｗ６が第１型部１０の各保持凹部１３に入り込むように、ワークＷを第１型部１０の拘束面１１上に載置する。

図９は、第１型部１０によるワークＷの保持状態（載置状態）を示す部分断面概略図である。図９に示すように、ワークＷの底壁Ｗ４が、第１型部１０の保持面１２に対面する。また、ワークＷのガイド部Ｗ６のうちの隣接するガイド部（第１ガイド部Ｗ６ａ、第２ガイド部Ｗ６ｂ）が、第１型部１０の保持凹部（第１保持凹部１３ａ、第２保持凹部１３ｂ）に入り込む。このとき第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａが第１保持凹部１３ａの側壁を形成する第１基準壁面１３３ａに対面し、第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂが第２保持凹部１３ｂの側壁を形成する第２基準壁面１３４ｂに対面する。ここで、上述したように、第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａと第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂとの間の距離（隙間Ｇ）は、正規の設定寸法よりも１ｍｍ程度大きく形成されている。したがって、図９からわかるように、第１型部１０にワークＷを保持した状態では、第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａと第１基準壁面１３３ａとの間、および、第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂと第２基準壁面１３４との間、には、それぞれ微小の隙間が設けられる。

また、第１型部１０の第１突起部１５１の先端面１５１ａが第１ガイド部Ｗ６ａの頂面Ｗ６５ａのうち第１側壁部Ｗ６３ａに近い部分に対面接触し、第１型部１０の第２突起部１５２の先端面１５２ａが第２ガイド部Ｗ６ｂの頂面Ｗ６５ｂのうち第２側壁部Ｗ６４ｂに近い部分に対面接触する。すなわち、ワークＷが第１型部１０に保持された状態では、第１突起部１５１および第２突起部１５２は、ワークＷの表面Ｗ１に形成されている凹凸形状を構成する頂面（頂面Ｗ６５ａ，Ｗ６５ｂ）に向かって突出されている。すなわち、ワークＷは、第１突起部１５１および第２突起部１５２に載せられた状態で、第１型部１０に保持される。

ワークＷを図９に示すように第１型部１０に保持させた後に、第２型部２０をワークＷの裏面Ｗ２側から被せる。これによりワークＷが第１型部１０と第２型部２０に挟まれる。この状態では、第１型部１０の拘束面１１と第２型部２０の拘束面２１がワークＷを挟んで対面する。その後、第２型部２０によってワークＷを第１型部１０に押し付ける方向に加圧する。図１０は、第１型部１０に載置されたワークＷを第２型部２０により加圧した状態を示す断面図である。

図１０に示すように、第２型部２０は、ワークＷの裏面Ｗ２のうち、ガイド部Ｗ６（第１ガイド部Ｗ６ａ、第２ガイド部Ｗ６ｂ）の頂面Ｗ６５（頂面Ｗ６５ａ，Ｗ６５ｂ）の背面部分に接触するように、ワークＷにその裏面Ｗ２側から被せられる。その状態で第２型部２０がワークＷを図１０において下方に加圧する。この加圧方向（すなわち型締め方向）は、第１型部１０に形成された第１基準壁面１３３ａおよび第２基準壁面１３４ｂに平行な方向であり、且つ、第１型部１０に載置されたワークＷの頂面（頂面Ｗ６５ａ，Ｗ６５ｂ）に垂直な方向である。このように第２型部２０がワークＷを加圧すると、第１型部１０の第１支持面１４１ａがワークＷの頂面Ｗ６５ａのうち第１側壁部Ｗ６３ａ寄りの端部に接触してワークＷを支持するとともに、第１型部１０の第２支持面１４２ｂがワークＷの頂面Ｗ６５ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂ寄りの端部に接触してワークＷを支持する。また、このような加圧によって、ワークＷが、その回転軸方向に移動不能となるように第１型部１０と第２型部２０とにより拘束される。ただし、図１０に示すように、ワークＷの全面が拘束されているわけではなく、拘束されていない部分も多く存在する。拘束されていない部分には空間が接する。

また、第２型部２０によるワークＷの加圧によって、ワークＷの頂面Ｗ６５ａに対面していた第１突起部１５１がその先端面１５１ａ側から頂面Ｗ６５ａに食い込み、ワークＷの頂面Ｗ６５ｂに対面していた第２突起部１５２がその先端面１５２ａ側から頂面Ｗ６５ｂに食い込む。

第１突起部１５１がその先端面１５１ａ側からワークＷの頂面Ｗ６５ａに食い込んでワークＷの内部に進入した場合、第１突起部１５１に押し除けられた部分を構成する材料が流動する。ここで、第１突起部１５１に形成されている第１傾斜面１５１ｂは、第１突起部１５１の先端側から基端側に向かうにつれて第１基準壁面１３３ａに近づくように傾斜している。一方、加圧時におけるワークＷに対する第１突起部１５１の進行方向は、第１基準壁面１３３ａに平行な方向である。つまり、第１傾斜面１５１ｂは、第１突起部１５１の進行方向に対して傾斜している。このため加圧によって第１突起部１５１がワークＷ内に進入するにつれて、第１傾斜面１５１ｂに押しのけられた材料が第１傾斜面１５１ｂに沿って流れることにより第１基準壁面１３３ａに近づく。すなわち、第１突起部１５１が頂面Ｗ６５ａからワークＷ内部に進入する際に、第１傾斜面１５１ｂの存在によって第１基準壁面１３３ａに向かう方向への材料流動が喚起される。斯かる材料流動によって、最終的には図１０に示すように、ワークＷの第１側壁部Ｗ６３ａが第１基準壁面１３３ａに密着する。

すなわち、ワークＷが第２型部２０により加圧されたときにワークＷの頂面Ｗ６５ａに第１突起部１５１が食い込むことによってワークＷの第１側壁部Ｗ６３ａが第１基準壁面１３３ａに密着するようなワークＷの材料流動が起きる程度に、第１傾斜面１５１ｂを有する第１突起部１５１が第１基準壁面１３３ａの近傍に設けられている。

同様に、第２突起部１５２がその先端面１５２ａ側からワークＷの頂面Ｗ６５ｂに食い込んでワークＷの内部に進入した場合、第２突起部１５２に押し除けられた部分を構成する材料が流動する。ここで、第２突起部１５２に形成されている第２傾斜面１５２ｂは、第２突起部１５２の先端側から基端側に向かうにつれて第２基準壁面１３４ｂに近づくように傾斜している。一方、加圧時におけるワークＷに対する第２突起部１５２の進行方向は、第２基準壁面１３４ｂに平行な方向である。つまり、第２傾斜面１５２ｂは、第２突起部１５２の進行方向に対して傾斜している。このため加圧によって第２突起部１５２がワークＷ内に進入するにつれて、第２傾斜面１５２ｂに押しのけられた材料が第２傾斜面１５２ｂに沿って流れることにより第２基準壁面１３４に近づく。すなわち、第２突起部１５２が頂面Ｗ６５ｂからワークＷ内部に進入する際に、第２傾斜面１５２ｂの存在によって第２基準壁面１３４ｂに向かう方向への材料流動が喚起される。斯かる材料流動によって、最終的には図１０に示すように、ワークＷの第２側壁部Ｗ６４ｂが第２基準壁面１３４ｂに密着する。

すなわち、ワークＷが第２型部２０により加圧されたときにワークＷの頂面Ｗ６５ｂに第２突起部１５２が食い込むことによって、ワークＷの第２側壁部Ｗ６４ｂが第２基準壁面１３４ｂに密着するようなワークＷの材料流動が起きる程度に、第２傾斜面１５２ｂを有する第２突起部１５２が第２基準壁面１３４ｂの近傍に設けられている。

このようにして、ワークＷに形成された隣接する２つのガイド部Ｗ６のうち第１ガイド部Ｗ６ａの第１側壁部Ｗ６３ａが第１基準壁面１３３ａに密着し第２ガイド部Ｗ６ｂの第２側壁部Ｗ６４ｂが第２基準壁面１３４ｂに密着する。よって、隣接するガイド部Ｗ６ａ，Ｗ６ｂの間の距離が、第１型部１０に形成されている第１基準壁面１３３ａと第２基準壁面１３４ｂとの間の距離Ｓに一致する。上述のように距離Ｓは、隣接するガイド部Ｗ６，Ｗ６の第１側壁部Ｗ６３と第２側壁部Ｗ６４との間の隙間Ｇの正規の寸法に設定されている。したがって、本実施形態の焼入れ装置１によって、ワークＷの凹凸形状の寸法、特に隙間Ｇの寸法が矯正される。

第１型部１０と第２型部２０とに拘束された状態で凹凸形状の寸法が矯正されたワークＷは、第１型部１０と第２型部２０で拘束されたまま冷却される。この場合において、図１０に示すように、ワークＷの各ガイド部Ｗ６ａ，Ｗ６ｂの頂面Ｗ６５ａ、Ｗ６５ｂ、および、裏面Ｗ２のうち底壁Ｗ４の背面部分には、空間が存在する。この空間内に冷却通路を通じて冷却水が供給される。冷却水による冷熱でワークＷがマルテンサイド開始（Ｍｓ）点以下の温度まで急冷されることによってワークＷが焼入れされる。このようにしてワークＷの焼入れが完了してワークＷの硬度が増加する。

また、本実施形態の焼入れ装置１を用いることにより、ワークＷの凹凸形状の寸法が矯正されるとともに、寸法のバラツキを小さくすることもできる。図１１は、ワークＷを拘束せず且つ凹凸形状を矯正せずに焼入れした場合（グラフＡ）、ワークＷを上型と下型とで拘束（クランプ）しているが凹凸形状を矯正せずに焼入れした場合（グラフＢ）、および、本実施形態の焼入れ装置１を使用し、ワークＷを拘束し且つ凹凸形状を矯正した状態で焼入れした場合（グラフＣ）、の各場合における、隙間Ｇのバラツキを示すグラフである。図１１の縦軸は、グラフＡにおけるバラツキ（分散α）を１とした場合における、バラツキの相対値である。

図１１からわかるように、本実施形態の焼入れ装置１を用いた場合（グラフＣ）とグラフＡとを比較すると、グラフＣの場合のバラツキはグラフＡの場合のバラツキの１／４程度である。また、本実施形態の焼入れ装置１を用いた場合（グラフＣ）とグラフＢとを比較すると、グラフＣの場合のバラツキはグラフＢの場合のバラツキの１／３程度である。これらのことから、本実施形態によれば、ワークＷの凹凸形状の寸法のバラツキを極めて小さくすることもできる。

以上のように、本実施形態の焼入れ装置１は、表面Ｗ１（一方面）および表面Ｗ１とは異なる方向を向いた裏面Ｗ２（他方面）を有するとともに表面Ｗ１に凹凸形状が形成されたワークＷを拘束しながら冷却することにより、ワークＷを焼入れする焼入れ装置１であって、この焼入れ装置１は、加熱されたワークＷを保持する第１型部１０と、第１型部１０に形成され、第１型部１０に保持されたワークＷの表面Ｗ１に形成されている凹凸形状を構成する段差面の少なくとも一部である第１側壁部Ｗ６３ａおよび第２側壁部Ｗ６４ｂに対面する基準壁面（第１基準壁面１３３ａ、第２基準壁面１３４ｂ）と、第１型部１０に形成され、第１型部１０に保持されたワークＷの表面Ｗ１に形成されている凹凸形状を構成する頂面に向かって突出されるとともに、先端側から基端側に向かうにつれて基準壁面に近づくように基準壁面に対して傾斜した傾斜面（第１傾斜面１５１ｂ、第２傾斜面１５２ｂ）を持つ突起部（第１突起部１５１、第２突起部１５２）と、突起部がその先端から頂面に食い込むように、第１型部１０に保持されたワークＷを基準壁面に平行な方向に加圧する第２型部２０と、を備える。

本実施形態によれば、加熱されたワークＷが第１型部１０に保持されたときに、ワークＷの表面Ｗ１に形成されている凹凸形状を構成する段差面である第１側壁部Ｗ６３ａおよび第２側壁部Ｗ６４ｂが第１型部１０の基準壁面（第１基準壁面１３３ａ、第２基準壁面１３４ｂ）に対面する。また、ワークＷの表面Ｗ１に形成されている凹凸形状を構成する頂面Ｗ６５ａ、Ｗ６５ｂに突起部（第１突起部１５１、第２突起部１５２）が対面する。この状態で第２型部２０によってワークＷが加圧された場合、突起部がその先端からワークの頂面に食い込む。突起部には傾斜面（第１傾斜面１５１ｂ、第２傾斜面１５２ｂ）が形成されているので、突起部がワークＷ内を進入する際に突起部により押しのけられた部分が傾斜面に沿って基準壁面に近づくように流動する。このような材料流動によってワークＷの凹凸形状の寸法を矯正することができる。特に、型による加圧方向に平行な２面間の距離を矯正することができる。また、焼入れ後のワークの凹凸形状の寸法のバラツキをも小さくすることができる。

また、第１型部１０は、ワークの凹凸形状を構成する２つの段差面である第１側壁部Ｗ６３ａ（第１段差面）と第２側壁部Ｗ６４ｂ（第２段差面）にそれぞれ対面するように形成された第１基準壁面１３３ａおよび第２基準壁面１３４ｂを有する。そして、突起部は、ワークＷの凹凸形状を構成する頂面のうち第１側壁部Ｗ６３ａに連続して形成される頂面Ｗ６５ａに向かって突出されるとともに、先端から基端に向かうにつれて第１基準壁面１３３ａに近づくように第１基準壁面１３３ａに対して傾斜した第１傾斜面１５１ｂを持つ第１突起部１５１と、ワークＷの凹凸形状を構成する頂面のうち第２側壁部Ｗ６４ｂに連続して形成される頂面Ｗ６５ｂに向かって突出されるとともに、先端から基端に向かうにつれて第２基準壁面１３４ｂに近づくように第２基準壁面１３４ｂに対して傾斜した第２傾斜面１５２ｂを有する第２突起部１５２と、を有する。

このため、第１型部１０に保持されたワークＷが第２型部２０で加圧された場合に、ワークＷの頂面Ｗ６５ａに第１突起部１５１が食い込むことにより起きる材料流動によって第１側壁部Ｗ６３ａが第１基準壁面１３３ａに密着するとともに、ワークＷの頂面Ｗ６５ｂに第２突起部１５２が食い込むことにより起きる材料流動によって第２側壁部Ｗ６４ｂが第２基準壁面１３４ｂに密着する。これにより第１側壁部Ｗ６３ａと第２側壁部Ｗ６４ｂとの間の距離が、第１基準壁面１３３ａと第２基準壁面１３４ｂとの間の距離に矯正される。したがって、第１側壁部Ｗ６３ａと第２側壁部Ｗ６４ｂとの間の正規の距離を第１基準壁面１３３ａと第２基準壁面１３４ｂとの間の距離に設定しておくことにより、焼入れ装置１を用いてワークＷを冷却する際に、ワークＷに形成された凹凸形状の寸法、特に、焼入れ時における型による加圧方向に平行な２面間の距離を精度よく矯正することができる。

また、焼入れ（急冷）時には、ワークＷの表面Ｗ１側が第１型部１０に対面し裏面Ｗ２側が第２型部２０に対面した状態で、ワークＷが第１型部１０と第２型部２０とにより拘束（クランプ）されている。このため、ワークＷの高さ方向（ワークＷの回転軸方向）の変形（歪み）もこの焼入れ装置１内で矯正することができ、これによりワークＷの平面度を確保することができる。

また、焼入れ（急冷）時にはワークＷが第１型部１０および第２型部２０により拘束されているが、図１０に示すようにワークＷが型に接していない部分（つまり空間に接している部分）が多く存在し、その空間に冷却水を供給することで、ワークＷを確実に急冷することができる。その結果、焼入れ後におけるワークＷの硬度（強度）を確保することができる。

また、焼入れと同時にワークＷの形状を矯正および成形してワークＷの寸法精度を確保しているので、その後の寸法検査工程や、寸法矯正工程を廃止することができる。このため、製造工程の短縮を図ることができ、ひいては製造コストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態においては、ワークＷの第１側壁部Ｗ６３ａと第２側壁部Ｗ６４ｂとの隙間の寸法、すなわち凹部の寸法を矯正する例について説明したが、１つの段差面の位置を矯正するように焼入れ装置を構成してもよい。また、例えば複数の凹部を跨ぐように設けられている２つの段差面との間の寸法を矯正するように焼入れ装置を構成してもよい。さらに、凸部の寸法を矯正するように焼入れ装置を構成してもよい。凸部の寸法を矯正する場合、第１型部１０を例えば図１２に示すように構成すればよい。図１２に示す第１型部１０は、ワークＷを保持したときに、ワークＷの凸部Ｔの側壁を構成する段差面Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ対面する第１基準壁面１３３および第２基準壁面１３４と、ワークＷの凸部Ｔの頂面Ｃに対面する底面１３５と、底面１３５に設けられた第１突起部１５１および第２突起部１５２を備える。第１突起部１５１は段差面Ｄ１の近傍に設けられる。第１突起部１５１は第１基準壁面１３３側を向いた第１傾斜面１５１ｂを有する。第１傾斜面１５１ｂは、第１突起部１５１の先端から基端に向かうにつれて第１基準壁面１３３に近づくように第１基準壁面１３３に対して傾斜している。一方、第２突起部１５２は段差面Ｄ２の近傍に設けられる。第２突起部１５２は第２基準壁面１３４側を向いた第２傾斜面１５２ｂを有する。第２傾斜面１５２ｂは、第２突起部１５２の先端から基端に向かうにつれて第２基準壁面１３４に近づくように第２基準壁面１３４に対して傾斜している。

そして、第１型部１０に保持されたワークＷを図示しない第２型部で加圧することにより、ワークＷの凸部Ｔの頂面Ｃに第１突起部１５１および第２突起部１５２を食い込ませる。第１突起部１５１のワークＷ内への進入により材料流動が起きて段差面Ｄ１が第１基準壁面１３３に密着し、第２突起部１５２のワークＷ内への進入により材料流動が起きて段差面Ｄ２が第２基準壁面１３４に密着する。これにより段差面Ｄ１とＤ２との間の長さ、すなわち凸部の幅の寸法を矯正することができる。

また、上記実施形態は、車両シートのリクライナ機構に用いられる回転部材をワークＷとして用いた例を説明したが、凹凸形状がある面に形成されているワークであれば、本発明を適用することができる。また、上記実施形態で説明した突起部（第１突起部１５１、第２突起部１５２）は、図７に示す方向から見たときに、基準壁面（第１基準壁面１３３、第２基準壁面１３４）に沿って連続的に形成されていてもよいし、基準壁面に対して部分的に（例えば間歇的に）形成されていてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…焼入れ装置、１０…第１型部、１１…拘束面、１２…保持面、１３…保持凹部、１３ａ…第１保持凹部、１３ｂ…第２保持凹部、２０…第２型部、２１…拘束面、１３３，１３３ａ…第１基準壁面（基準壁面）、１３４，１３４ｂ…第２基準壁面（基準壁面）、１３５…底面、１４１ａ…第１支持面、１４２ｂ…第２支持面、１５１…第１突起部（突起部）、１５１ａ…先端面、１５１ｂ…第１傾斜面（傾斜面）、１５２…第２突起部（突起部）、１５２ａ…先端面、１５２ｂ…第２傾斜面（傾斜面）、Ｇ…隙間、Ｓ…設定寸法、Ｔ…凸部、Ｗ…ワーク、Ｗ１…表面（一方面）、Ｗ２…裏面（他方面）、Ｗ４…底壁、Ｗ５…外周壁、Ｗ６…ガイド部、Ｗ６ａ…第１ガイド部、Ｗ６ｂ…第２ガイド部、Ｗ６１…内周円弧壁部、Ｗ６２…外周円弧壁部、Ｗ６３，Ｗ６３ａ…第１側壁部（段差面）、Ｗ６４，Ｗ６４ｂ…第２側壁部（段差面）、Ｗ６５，Ｗ６５ａ，Ｗ６５ｂ…頂面

Claims (2)

1. 一方面および前記一方面とは異なる方向を向いた他方面を有するとともに前記一方面に凹凸形状が形成されたワークを拘束しながら冷却することにより、前記ワークを焼入れする焼入れ装置であって、
   加熱された前記ワークを保持する第１型部と、
   前記第１型部に形成され、前記第１型部に保持された前記ワークの前記一方面に形成されている前記凹凸形状を構成する２つの段差面である第１段差面と第２段差面にそれぞれ対面するように形成された第１基準壁面および第２基準壁面を有する基準壁面と、
   前記第１型部に形成され、前記第１型部に保持された前記ワークの前記一方面に形成されている前記凹凸形状を構成する頂面のうち前記第１段差面に連続して形成される頂面に向かって突出されるとともに、先端から基端に向かうにつれて前記第１基準壁面に近づくように前記第１基準壁面に対して傾斜した第１傾斜面を持つ第１突起部と、前記頂面のうち前記第２段差面に連続して形成される頂面に向かって突出されるとともに、先端から基端に向かうにつれて前記第２基準壁面に近づくように前記第２基準壁面に対して傾斜した第２傾斜面を持つ第２突起部と、を有する突起部と、
   前記第１突起部及び前記第２突起部がその先端から前記頂面に食い込むように、前記第１型部に保持された前記ワークを前記第１基準壁面及び前記第２基準壁面に平行な方向に加圧する第２型部と、
   を備え、
   前記第１突起部は、前記ワークが前記第２型部により加圧されたときに前記ワークの前記頂面に前記第１突起部が食い込むことによって前記ワークの前記第１段差面が前記第１基準壁面に密着するような前記ワークの材料流動が起きる程度に前記第１基準壁面の近傍に設けられており、
   前記第２突起部は、前記ワークが前記第２型部により加圧されたときに前記ワークの前記頂面に前記第２突起部が食い込むことによって前記ワークの前記第２段差面が前記第２基準壁面に密着するような前記ワークの材料流動が起きる程度に前記第２基準壁面の近傍に設けられている、焼入れ装置。
2. 請求項１に記載の焼入れ装置において、
   前記第１型部は、前記第１型部に保持された前記ワークが前記第２型部に加圧されたときに、前記ワークの前記頂面に接触して前記頂面を支持する支持面を有し、
   前記突起部が前記支持面に形成されている、焼入れ装置。
   

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