特許 7567658 焼入れ用治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】焼入れ用治具

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/64 20060101AFI20241008BHJP

   C21D 1/06 20060101ALN20241008BHJP

【ＦＩ】

C21D1/64

C21D1/06 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021088168

(22)【出願日】2021-05-26

(65)【公開番号】P2022181294

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】式井 建太

【審査官】山本 佳

(56)【参考文献】

【文献】実開平０３－１１１５５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－０７０１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１０６３４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０１－１１０２４９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｄ １／６３ － １／６４

Ｃ２１Ｄ １／１８ － １／２５

Ｃ２１Ｄ １／００

Ｃ２１Ｄ ９／００ － ９／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却液が流れる冷却槽に浸漬されて用いられる焼入れ用治具であって、
第１部分と、前記第１部分よりも熱容量の大きい第２部分とを有するワークを配置する配置領域を有し、前記配置領域において前記ワークとの間で前記冷却液が流れる冷却流路を形成する本体部であって、前記冷却流路を流れる前記冷却液の流通方向において、前記第１部分よりも上流側に前記第２部分が位置する配置姿勢となるように前記ワークを保持する本体部と、
前記本体部の内部に形成され、前記冷却液を流通させるための内部流路であって、前記流通方向において、前記第２部分の前記上流側の端部と、前記第１部分の下流側の端部との間に配置される流路出口を有する内部流路と、を備え、
前記冷却流路は、前記第１部分と前記本体部との間に形成される第１流路と、前記第２部分と前記本体部との間に形成される第２流路とを有し、
前記第２流路の流路断面積である第２流路断面積は、前記第１流路の前記流路断面積である第１流路断面積よりも小さく、
前記本体部は、前記第１流路を形成する第１壁と、前記第２流路を形成する第２壁とを有し、
前記第２壁は、前記配置領域側に向かって突出する突出部を有する、焼入れ用治具。

【請求項2】

請求項１に記載の焼入れ用治具であって、
前記流路出口は、前記突出部に形成されている、焼入れ用治具。

【請求項3】

請求項１または２に記載の焼入れ用治具であって、
前記ワークは、前記第１部分と前記第２部分とが前記流通方向に並ぶ円環部を有し、
前記本体部は、
前記ワークを保持するための保持部と、
前記保持部が前記ワークを保持した場合、前記円環部の内側に配置される軸部であって、前記軸部の外周面を形成する前記第１壁と前記第２壁とを有する軸部と、を有する、焼入れ用治具。

【請求項4】

請求項３に記載の焼入れ用治具であって、
前記第１部分は、前記流通方向において、前記円環部の中央位置から前記円環部の一端部までを占める部分であり、
前記第２部分は、前記流通方向において、前記中央位置から前記円環部の他端部までを占める部分であり、
前記流路出口は、前記第２部分に対向する位置に設けられている、焼入れ用治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、焼入れ用治具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、焼入れ方法として、冷却液が貯留されている貯留槽にワークを浸漬して冷却する方法がある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、複数のワークを冷却する場合に、ワークごとの冷却速度のばらつきを抑制するために、各ワークのまわりに冷却液の旋回流を発生させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１６０９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、各ワークに熱容量が互いに異なる複数の部分がある場合には、冷却過程において、複数の部分間で温度差が生じ、ワークにひずみが生じるおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、冷却液が流れる冷却槽に浸漬されて用いられる焼入れ用治具が提供される。この焼入れ用治具は、第１部分と、前記第１部分よりも熱容量の大きい第２部分とを有するワークを配置する配置領域を有し、前記配置領域において前記ワークとの間で前記冷却液が流れる冷却流路を形成する本体部であって、前記冷却流路を流れる前記冷却液の流通方向において、前記第１部分よりも上流側に前記第２部分が位置する配置姿勢となるように前記ワークを保持する本体部と、前記本体部の内部に形成され、前記冷却液を流通させるための内部流路であって、前記流通方向において、前記第２部分の前記上流側の端部と、前記第１部分の下流側の端部との間に配置される流路出口を有する内部流路と、を備え、前記冷却流路は、前記第１部分と前記本体部との間に形成される第１流路と、前記第２部分と前記本体部との間に形成される第２流路とを有し、前記第２流路の流路断面積である第２流路断面積は、前記第１流路の前記流路断面積である第１流路断面積よりも小さく、前記本体部は、前記第１流路を形成する第１壁と、前記第２流路を形成する第２壁とを有し、前記第２壁は、前記配置領域側に向かって突出する突出部を有する。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、冷却液が流れる冷却槽に浸漬されて用いられる焼入れ用治具が提供される。この焼入れ用治具は、第１部分と、前記第１部分よりも熱容量の大きい第２部分とを有するワークを配置する配置領域を有し、前記配置領域において前記ワークとの間で前記冷却液が流れる冷却流路を形成する本体部であって、前記冷却流路を流れる前記冷却液の流通方向において、前記第１部分よりも上流側に前記第２部分が位置する配置姿勢となるように前記ワークを保持する本体部と、前記本体部の内部に形成され、前記冷却液を流通させるための内部流路であって、前記流通方向において、前記第２部分の前記上流側の端部と、前記第１部分の下流側の端部との間に配置される流路出口を有する内部流路と、を備える。この形態によれば、内部流路を流通する冷却液は、ワークからの熱伝導により温度上昇した本体部により温められるため、温度が上昇する。そして、第１部分のうちで少なくとも流路出口よりも下流にある部分の冷却には、流路出口から流出した温められた冷却液が合流した冷却流路の冷却液が用いられる。よって、第１部分の冷却速度を小さくすることができる。したがって、第１部分と第２部分との冷却速度の差を小さくし、冷却過程における第１部分と第２部分との温度差を小さくできる。これにより、冷却過程において生じるワークのひずみを小さくすることができる。
（２）上記形態の焼入れ用治具において、前記冷却流路は、前記第１部分と前記本体部との間に形成される第１流路と、前記第２部分と前記本体部との間に形成される第２流路とを有し、前記第２流路の流路断面積である第２流路断面積は、前記第１流路の前記流路断面積である第１流路断面積よりも小さくてもよい。この形態によれば、第２流路断面積が第１流路断面積と同じ場合に比べて、第２流路における冷却液の流速を大きくできる。よって、第２部分の冷却速度を大きくすることができる。したがって、第１部分と第２部分との冷却速度の差をさらに小さくし、冷却過程における第１部分と第２部分との温度差をさらに小さくでき、冷却過程において生じるワークのひずみをさらに小さくすることができる。
（３）上記形態の焼入れ用治具において、前記本体部は、前記第１流路を形成する第１壁と、前記第２流路を形成する第２壁とを有し、前記第２壁は、前記配置領域側に向かって突出する突出部を有してもよい。この形態によれば、突出部を形成することにより、流通方向に沿った面を有するワークを保持した場合に、第２流路断面積を第１流路断面積よりも小さくすることができる。
（４）上記形態の焼入れ用治具において、前記流路出口は、前記突出部に形成されていてもよい。この形態によれば、内部流路を流れることにより温度上昇した冷却液を第１部分近傍に流すことができる。よって、第１部分の冷却速度を小さくする効果を向上させることができる。したがって、冷却過程において生じるワークのひずみをさらに小さくすることができる。
（５）上記形態の焼入れ用治具において、前記ワークは、前記第１部分と前記第２部分とが前記流通方向に並ぶ円環部を有し、前記本体部は、前記ワークを保持するための保持部と、前記保持部が前記ワークを保持した場合、前記円環部の内側に配置される軸部であって、前記軸部の外周面を形成する前記第１壁と前記第２壁とを有する軸部と、を有してもよい。この形態によれば、第１部分と第２部分とを有する円環部を有するワークに好適な焼入れ用治具を実現することができる。
（６）上記形態の焼入れ用治具において、前記第１部分は、前記流通方向において、前記円環部の中央位置から前記円環部の一端部までを占める部分であり、前記第２部分は、前記流通方向において、前記中央位置から前記円環部の他端部までを占める部分であり、前記流路出口は、前記第２部分に対向する位置に設けられていてもよい。この形態によれば、第２部分に対向する位置に流路出口を設けることにより、第１部分の冷却に、温度上昇した冷却液を確実に用いることができる。これにより、冷却過程において生じるワークのひずみを小さくすることができる。
本開示は、焼入れ用治具以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、焼入れ方法、焼入れ装置等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】焼入れ装置の構成を示す模式図である。

【図2】治具ユニットの平面図である。

【図3】焼入れ治具の斜視図である。

【図4】焼入れ治具の平面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】実施例と参考例における第１部分と第２部分との温度変化を示す図である。

【図7】実施例と参考例における第１部分と第２部分との温度差を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．実施形態：
図１は、焼入れ装置３００の構成を示す模式図である。焼入れ装置３００は、熱処理が行われた後のワーク２００を急冷することにより、焼入れを行うための装置である。図１に示すＺ方向は、鉛直方向である。以下の説明において、＋Ｚ方向を上方向、－Ｚ方向を下方向という場合がある。他の図についても、図１と同様にＺ方向を図示している。焼入れ装置３００は、冷却槽３０１と、複数の治具ユニット１１０と、ベースプレート３２０とを備える。冷却槽３０１には、冷却液３１０が貯留されている。本実施形態において、冷却液３１０は、油である。冷却槽３０１の内部には、冷却槽３０１の内壁から離れた位置にＺ方向に延びる隔壁３０２が設けられている。隔壁３０２は、間隔を空けて対向する２つの壁部を形成する形状を有する。冷却槽３０１の内壁と、隔壁３０２との間に、冷却液３１０に回流を生じさせるためのアジテータ３０３が設けられている。アジテータ３０３が回転することにより、冷却槽３０１の内壁と隔壁３０２との間には、下向きの流れが発生し、冷却槽３０１の底面で流れの向きが変更されることにより、２つの隔壁３０２の間には、上向きの流れが発生する。２つの隔壁３０２の間に、治具ユニット１１０に配置されたワーク２００が配置される。よって、冷却槽３０１のうちで治具ユニット１１０およびワーク２００が位置する領域の冷却液３１０には、上向きの流れが生じる。

【0009】

本実施形態では、Ｚ方向に積層された複数の治具ユニット１１０が、ベースプレート３２０の上に配置された状態で、冷却液３１０に浸漬される。治具ユニット１１０は積層された状態で浸漬される態様に限られず、単体で浸漬されてもよい。１つの治具ユニット１１０には、複数のワーク２００が配置される。

【0010】

図２は、治具ユニット１１０を＋Ｚ方向から視た平面図である。図３は、治具ユニット１１０が有する焼入れ用治具１００の斜視図である。図４は、焼入れ用治具１００の平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ断面図である。なお、図２から図５では、焼入れ用治具１００と共に、ワーク２００を示している。図２に示すように、治具ユニット１１０は、フレーム１１１と、複数の焼入れ用治具１００とを有する。フレーム１１１は、平面視において矩形の枠フレーム１１１ａと、枠フレーム１１１ａの内側を区画する棒フレーム１１１ｂとを有する。本実施形態では、棒フレーム１１１ｂが格子状に配置されることにより、合計１２個の焼入れ治具配置領域１１１ｃが３行４列のマトリクス状に形成されている。なお、焼入れ治具配置領域１１１ｃの個数は、１２に限れない。各焼入れ治具配置領域１１１ｃに焼入れ用治具１００が配置されている。焼入れ用治具１００は、フレーム１１１に固定されている。各ワーク２００は各焼入れ用治具１００に保持されて冷却槽３０１内に配置される。上記のように、焼入れ用治具１００は、冷却液３１０が流れる冷却槽３０１に浸漬されて用いられる。

【0011】

図３に示すように、ワーク２００は、円環部２１０と、外円環部２２０と、連結部２３０とを有するギヤである。ワーク２００は、鋼製であり、浸炭が行われた後、焼入れ装置３００を用いて焼入れされる。

【0012】

円環部２１０と外円環部２２０とは、中心軸ＣＸを有する円環形状を有する。図３では、省略されているが、円環部２１０の内周面には、中心軸ＣＸ方向に沿って延びる複数の溝が、周方向に並んで形成されている。円環部２１０の外周に外円環部２２０が配置されている。図５に示すように、外円環部２２０の中心軸ＣＸ方向における長さは、円環部２１０の中心軸ＣＸ方向における長さよりも長い。外円環部２２０の外周面には、中心軸ＣＸ方向に対して傾斜した方向に延びる複数の溝が周方向に並んで形成されている。外円環部２２０の中心軸ＣＸ方向における中央部と、円環部２１０の中心軸ＣＸ方向の端部とが連結部２３０により連結されている。連結部２３０は、図４に示すように、外周が外円環部２２０の内周面であり、内周が円環部２１０の外周面である円環形状を有する。連結部２３０には、中心軸ＣＸ方向に貫通する３つの貫通部２３０ａが形成されている。なお、図３では、外円環部２２０に形成された溝と、貫通部２３０ａとは省略されている。

【0013】

焼入れ用治具１００は、図３に示す本体部１０と、図５に示す内部流路５０とを有する。図３に示すように、本体部１０は、３つの保持部２０と、軸部３０とを有する。また、本体部１０は、ワーク２００を配置する配置領域ＰＡを有する。配置領域ＰＡは、後述する３つの第１保持部２１の各々が有するワーク２００と対向する端面２１ａを通る面の上方であって、軸部３０の周囲の領域である。ワーク２００は、円環部２１０の中心軸ＣＸが軸部３０の中心軸と概ね一致するように焼入れ用治具１００に配置される。そこで、本実施形態では、円環部２１０の中心軸ＣＸが、軸部３０の中心軸と一致してワーク２００が配置されている場合を例示して説明する。よって、軸部３０の中心軸についても、円環部２１０の中心軸ＣＸと同じ符号を用いて説明する。軸部３０は、中心軸ＣＸを有する円柱形状を有する。焼入れ用治具１００は、中心軸ＣＸがＺ方向と概ね平行となる状態で使用されるため、本実施形態では、中心軸ＣＸとＺ方向とが一致している場合を例示して説明する。軸部３０は、破線で示すワーク２００の円環部２１０の内側に配置される部分である。ワーク２００は、軸部３０がワーク２００の円環部２１０に挿通されるように、上方から焼入れ用治具１００に配置される。

【0014】

保持部２０は、第１保持部２１と、第２保持部２２とを有する。第１保持部２１は、平板形状を有し、軸部３０の中心軸ＣＸ方向における一端部を軸部３０に接続された基部として、軸部３０の径方向に延びる。３つの第１保持部２１は、軸部３０の周囲に等角度間隔で配置されている。第２保持部２２は、第１保持部２１のうちで軸部３０から棒フレーム１１１ｂに至る途中の部分に配置されている。具体的には、図５に示すように、第２保持部２２は、ワーク２００が配置された場合に、ワーク２００の外円環部２２０の内側となる位置に配置されている。図３に示すように、第２保持部２２は、平面形状が概ね矩形の平板形状を有する。第２保持部２２は、第２保持部２２の厚み方向が第１保持部２１の長軸方向と平行となるように、第１保持部２１に固定されている。図５に示すように、第２保持部２２の＋Ｚ方向の端部は、第１保持部２１の＋Ｚ方向の端部よりも、＋Ｚ方向に突出している。ワーク２００は、連結部２３０が第２保持部２２と当接するように配置される。つまり、第２保持部２２により、ワーク２００は、焼入れ用治具１００に対して位置決めされる。

【0015】

図５に示すように、軸部３０は、外周面を形成する第１壁３１と、第２壁３２とを有する。第１壁３１は、ワーク２００の第１部分２１１と対向する。第２壁３２は、ワーク２００の第２部分２１２と対向する。ワーク２００が配置された焼入れ用治具１００が冷却槽３０１に浸漬された場合、上記のように、冷却液３１０は、上向きの流通方向ＦＤに沿って流れる。このため、配置領域ＰＡにおいて、本体部１０とワーク２００との間で冷却液３１０が流れる、第１流路ＣＨ１と第２流路ＣＨ２とを有する冷却流路ＣＨが形成される。具体的には、ワーク２００の第１部分２１１と、第１壁３１との間に第１流路ＣＨ１が形成され、ワーク２００の第２部分２１２と、第２壁３２との間に第２流路ＣＨ２が形成される。第２壁３２は、突出部４０を有する。突出部４０は、第２壁３２から、外方である配置領域ＰＡに向かう方向に向かって突出している。突出部４０は、図４に示すように、軸部３０の全周に形成されている。突出部４０により、第２流路ＣＨ２の第２流路断面積は、第１流路ＣＨ１の第１流路断面積よりも小さくすることができる。ここで、第１流路断面積および第２流路断面積とは、流通方向ＦＤにおける位置毎に算出される流路断面積の平均値である。第２流路断面積は、第１流路断面積よりも小さいため、後に詳述するように、第２流路ＣＨ２の流速を大きくし、第２部分２１２の冷却速度を大きくすることができる。

【0016】

図５に示すように、軸部３０の内部には、冷却液３１０を流通させるための内部流路５０が形成されている。内部流路５０の流路入口５１は、軸部３０の中心軸ＣＸ方向における－Ｚ方向の端部に形成されている。図４に示すように、流路入口５１の－Ｚ方向から視た形状は、概ね円環形状であり、径方向に延びる複数の隔壁により、複数の部屋に区切られている。図５に示すように、流路出口５２は、突出部４０に形成されている。流路出口５２は、軸部３０の径方向に向かって開口することで、配置領域ＰＡ、詳細には配置領域ＰＡのうちでワーク２００と本体部１０との間の冷却流路ＣＨに位置するように形成されている。

【0017】

焼入れ用治具１００が冷却槽３０１に浸漬された場合、流路出口５２は、流通方向ＦＤにおいて、流路入口５１よりも下流側に位置する。また、流路出口５２は、第２壁３２に形成されているため、流通方向ＦＤにおいて、第１部分２１１の下流側の端部である第１端部２１３と、第２部分２１２の上流側の端部である第２端部２１４との間に位置する。本実施形態では、流路出口５２は、第２部分２１２の側壁（詳細には、円環部２１０の側壁）と対向する。内部流路５０を流通し、温められた冷却液３１０は、冷却流路ＣＨに合流し、第１部分２１１の冷却に用いられる。これにより、後に詳述するように、焼入れにおいて、第１部分２１１の冷却速度を小さくすることができる。

【0018】

図５に示すように、円環部２１０は、第１部分２１１と、第２部分２１２とを有する。第２部分２１２の熱容量は、第１部分２１１の熱容量よりも大きい。本実施形態では、円環部２１０の中心軸ＣＸ方向における中央位置Ｐから一端部としての第１端部２１３までを占める部分が第１部分２１１であり、中央位置Ｐから他端部としての第２端部２１４までを占める部分が第２部分２１２である。第２部分２１２は、連結部２３０と連結する部分である。また、第２部分２１２の径方向の厚みは、第１部分２１１の径方向の厚みに対して厚い。このため、第２部分２１２の熱容量は、第１部分２１１の熱容量よりも大きい。図５では、第１部分２１１と第２部分２１２との境界と、第２部分２１２と連結部２３０との境界を二点鎖線で示している。

【0019】

第２部分２１２の熱容量は、第１部分２１１の熱容量よりも大きいため、一般に、ワーク２００は、流通方向ＦＤにおいて、第２部分２１２が第１部分２１１の上流に位置するように配置される。本実施形態では、本体部１０により、第１部分２１１と第２部分２１２とが流通方向ＦＤに並び、第２部分２１２が第１部分２１１の上流に位置する配置姿勢となるように、ワーク２００は保持される。これにより、第２部分２１２との熱伝導により温められた冷却液３１０が第１部分２１１の冷却に用いられる。このため、熱容量が小さく、第２部分２１２よりも冷却され易い第１部分２１１の冷却速度を小さくすることができる。よって、冷却工程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を小さくすることができる。冷却工程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差が大きいと、温度差により生じる熱処理ひずみや、変態中に生じる変態ひずみが生じる。よって、冷却工程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を小さくすることにより、ひずみを小さくし、焼入れ後のワーク２００の寸法精度を向上させることができる。発明者らは、冷却工程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差に起因するひずみをさらに小さくために、焼入れ用治具１００に工夫を施した。この工夫について、次に説明する。

【0020】

図５に示すように、本体部１０の内部には、内部流路５０が形成されている。内部流路５０の流路出口５２は、第１部分２１１よりも上流側に配置されている。ワーク２００からの熱伝導により、軸部３０の温度が上昇するため、軸部３０の内部に形成された内部流路５０を流通する冷却液３１０の温度は上昇する。温度が上昇した冷却液３１０は、流路出口５２の下流に位置する第１部分２１１の冷却に用いられるため、第１部分２１１の冷却速度を下げることができる。よって、冷却工程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を小さくすることができ、ひずみを小さくすることができる。焼入れ後のワーク２００の寸法精度を向上させることができる。また、流路出口５２は、突出部４０に形成されているため、内部流路５０を流通することにより温度が上昇した冷却液３１０を第１部分２１１近傍に流すことができる。よって、第１部分２１１の冷却速度を下げる効果をより向上させることができる。

【0021】

軸部３０の外周に円環部２１０が配置されることにより、軸部３０と円環部２１０との間には、冷却液３１０の流路である冷却流路ＣＨが形成される。ここで、第２部分２１２と対向し、第２部分２１２との間で第２流路ＣＨ２を形成する第２壁３２には、突出部４０が形成されている。突出部４０と第２部分２１２との間隔は、第１部分２１１と第１壁３１との間隔よりも狭い。突出部４０が形成されていることにより、第１部分２１１と第１壁３１とにより形成される第１流路ＣＨ１の第１流路断面積よりも、第２流路ＣＨ２の第２流路断面積を小さくすることができる。よって、第１流路ＣＨ１の流速よりも第２流路ＣＨ２の流速を大きくすることができる。これにより、第２部分２１２の冷却速度を、第１部分２１１の冷却速度よりも大きくすることができる。よって、冷却工程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を小さくすることができ、ひずみを小さくすることができる。

【0022】

図６は、実施例と参考例とのそれぞれにおける、ワーク２００の第１部分２１１および第２部分２１２の温度変化を示す図である。図６の横軸は、焼入れ開始時からの経過時間［ｓ］である。縦軸は、温度［℃］である。参考例は、本実施形態に係る焼入れ用治具１００の内部流路５０および突出部４０を有さない焼入れ用治具を用いて焼入れが行われた結果である。実施例は、本実施形態に係る焼入れ用治具１００を用いて焼入れが行われた結果である。第１部分２１１の温度測定箇所は、図５に示す第１測定点ＭＰ１である。第２部分２１２の温度測定箇所は、図５に示す第２測定点ＭＰ２である。図６に示すように、第２部分２１２の熱容量は、第１部分２１１の熱容量よりも大きいため、同じ時間で比較すると、第２部分２１２の温度は、第１部分２１１の温度よりも高い。第２部分２１２では、実施例の冷却速度が、参考例の冷却速度より大きい。また、第１部分２１１については、第１部分２１１と第２部分２１２との温度差が比較的大きい、０［ｓ］から２［ｓ］までの期間において、概ね、実施例の冷却速度が、参考例の冷却速度より小さい。

【0023】

図７は、実施例と参考例とのそれぞれにおける、ワーク２００の第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を示す図である。具体的には、温度差は、第２部分２１２の温度から第１部分２１１の温度を減じて算出されている。図７の横軸は、時間［ｓ］であり、縦軸は、温度差［℃］である。図７は、図６に示す結果について、縦軸を温度差とした図である。図７に示すように、第１部分２１１と第２部分２１２との温度差が大きい、２［ｓ］付近において、実施例の温度差は、参考例の温度差よりも３０℃程度減少している。図６および図７に示すように、本実施形態に係る焼入れ用治具１００を用いることにより、ワーク２００の第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を減少させることができる。

【0024】

以上、説明した実施形態によれば、焼入れ装置３００は、本体部１０と本体部１０の内部に形成された内部流路５０とを有する。本体部１０がワーク２００を保持した場合、内部流路５０の流路出口５２は、流通方向ＦＤにおいて、第２部分２１２の第２端部２１４と、第１部分２１１の第１端部２１３との間に配置される。流路出口５２よりも下流にある第１部分２１１の冷却には、内部流路５０を流通して温度上昇した冷却液３１０が用いられる。よって、第１部分２１１の冷却速度を小さくすることができ、第１部分２１１と第２部分２１２との冷却速度の差を小さくし、冷却過程における第１部分２１１と第２部分２１２との温度差を小さくでき、冷却過程において生じるワーク２００のひずみを小さくすることができる。

【0025】

本体部１０と第２部分２１２との間に形成される第２流路ＣＨ２の第２流路断面積は、本体部１０と第１部分２１１との間に形成される第１流路ＣＨ１の第１流路断面積よりも小さい。よって、第２流路ＣＨ２における流速は、第１流路ＣＨ１における流速よりも大きくなり、第１部分２１１と第２部分２１２との冷却速度の差をさらに小さくすることができる。冷却過程において生じるワーク２００のひずみをさらに小さくすることができる。

【0026】

第２壁３２は、配置領域ＰＡ側に向かって突出する突出部４０を有する。これにより、第２流路ＣＨ２の流路断面積を第１流路ＣＨ１の流路断面積よりも小さくすることができる。また、流路出口５２は、突出部４０に形成されている。これにより、内部流路５０を流れることにより温度上昇した冷却液３１０を第１部分２１１近傍に流すことができる。よって、第１部分２１１の冷却速度を小さくする効果を向上させることができる。したがって、冷却過程において生じるワークのひずみをさらに小さくすることができる。

【0027】

焼入れ用治具１００は、保持部２０と、ワーク２００の円環部２１０の内側に配置される軸部３０とを有する。軸部３０は、外周面に第１壁３１と第２壁３２とを有する。これにより、第１部分２１１と第２部分２１２とを有する円環部２１０を有するワーク２００に好適な焼入れ用治具１００を実現することができる。

【0028】

流路出口５２は、第２部分２１２に対向する位置に設けられている。これにより、第１部分２１１の冷却に、温度上昇した冷却液３１０を確実に用いることができ、冷却過程において生じるワーク２００のひずみを小さくすることができる。

【0029】

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上記実施形態では、突出部４０が形成されることにより、第２流路ＣＨ２の流路断面積が小さくなっている。第２流路ＣＨ２の流路断面積を、第１流路ＣＨ１の流路断面積よりも小さくする構成は、突出部４０に限られない。例えば、第１壁３１と第２壁３２とが、中心軸ＣＸ方向における下流に向かうにつれ、中心軸ＣＸに向かって近づくように傾斜するテーパー面である構成とすることにより実現してもよい。

【0030】

（Ｂ２）上記実施形態では、ワーク２００の第１部分２１１と第２部分２１２との境界は、中心軸ＣＸ方向における中央位置Ｐである。第１部分２１１と第２部分２１２との境界位置は、中央位置Ｐに限られない。例えば、円環部２１０の重心位置でもよい。

【0031】

（Ｂ３）上記実施形態では、流路出口５２は、第２部分２１２に対向する位置に設けられている。流路出口５２の位置は、第２部分２１２に対向する位置に限られない。流通方向ＦＤにおいて、第２部分２１２の上流側の端部である第２端部２１４と、第１部分２１１の下流側の端部である第１端部２１３との間に配置されるとよい。この形態によれば、少なくとも流路出口５２よりも下流にある第１部分２１１の冷却には、温度上昇した冷却液３１０が用いられるため、第１部分２１１の冷却速度を小さくすることができるからである。そして、流路出口５２は、流通方向ＦＤにおいて、第２部分２１２の上流側の端部である第２端部２１４と、第２部分２１２の下流側の端部との間、すなわち第２部分２１２に対向する位置に配置されるとさらによい。第１部分２１１の冷却に、温度上昇した冷却液３１０を確実に用いることができるからである。

【0032】

（Ｂ４）上記実施形態では、ワーク２００は、円環部２１０を有するギヤであり、円環部２１０の内側に、内部流路５０が形成された軸部３０が配置される。焼入れ用治具１００の形状は、軸部３０を有する形状に限られない。ワーク２００の第１部分２１１と第２部分２１２とを有する部分の形状に合わせた形状であればよい。例えば、上記実施形態における外円環部２２０に、第１部分２１１と第２部分２１２とが形成されている場合には、焼入れ用治具１００を、外円環部２２０を囲む円環形状とするとよい。さらに、ワーク２００は、ギヤに限られず、例えば、シャフトでもよい。ワーク２００がシャフトである場合には、焼入れ用治具１００の形状を、例えばシャフトを取り囲む円環形状とするとよい。ワーク２００の形状に拘わらず、流通方向ＦＤにおいて、第２端部２１４と第１端部２１３との間に内部流路５０の流路出口５２を配置することで、第１部分２１１の冷却速度を小さくすることができ、冷却過程において生じるワーク２００のひずみを小さくすることができる。

【0033】

上記実施形態では、焼入れ用治具１００は、浸炭焼入れに用いられる。焼入れ用治具１００は、浸炭焼入れに限られず、冷却液に浸漬することによりワークを冷却する焼入れに適用することができる。また、冷却液は油に限られず、例えば水でもよい。

【0034】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0035】

１０…本体部、２０…保持部、２１…第１保持部、２１ａ…端面、２２…第２保持部、３０…軸部、３１…第１壁、３２…第２壁、４０…突出部、５０…内部流路、５１…流路入口、５２…流路出口、１００…焼入れ用治具、１１０…治具ユニット、１１１…フレーム、１１１ａ…枠フレーム、１１１ｂ…棒フレーム、１１１ｃ…治具配置領域、２００…ワーク、２１０…円環部、２１１…第１部分、２１２…第２部分、２１３…第１端部、２１４…第２端部、２２０…外円環部、２３０…連結部、２３０ａ…貫通部、３００…焼入れ装置、３０１…冷却槽、３０２…隔壁、３０３…アジテータ、３１０…冷却液、３２０…ベースプレート、ＣＨ…冷却流路、ＣＨ１…第１流路、ＣＨ２…第２流路、ＣＸ…中心軸、ＦＤ…流通方向、ＭＰ１…第１測定点、ＭＰ２…第２測定点、Ｐ…中央位置、ＰＡ…配置領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】