DE4300359A1

DE4300359A1 - Remelt hardening of valve drive surface of cam - comprises directing heating torch onto surface of cam which is axially reciprocated relative to torch and simultaneously rotated about its axis

Info

Publication number: DE4300359A1
Application number: DE4300359A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kusunoki; Hiroshi Uosaki; Akira Mutagami
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1993-01-08
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2013-01-09
Also published as: KR960007632B1; KR930016550A; DE4300359C2

Abstract

The method and appts. relate to remelt-hardening of the valve drive surface of a cam. A heating torch is directing onto the surface of the cam which is axially reciprocated relative to the torch and is simultaneously rotated about its axis. Control devices are provided which allow the conditions of the hardening process to be altered for a predetermined region of the cam surface. Pref. the rotational speed is reduced approx. by 25 per cent when the predetermined part of the surface passes the heating jet. This part corresponds to a central angle from 20-60 degrees measured from the cam vertex in clockwise and anti-clockwise directions. USE/ADVANTAGE - Used e.g. in the motor industry. It allows a hardened layer of desired thickness to be uniformly produced over the entire cam circumference.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchfüh rung einer Auf(Um-)schmelzhärtungsbehandlung auf der Oberfläche eines Nockens und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens.The present invention relates to a method for performing a (rem) hardening treatment on the surface a cam and a device for performing this Ver driving.

Die Aufschmelzhärtungsbehandlung wird durchgeführt, um die Ver schleißfestigkeit und die Stoßfestigkeit eines Werkstücks aus Gußeisen und Gußstahl zu verbessern. Wenn das Werkstück ein Nocken ist, wird die Aufschmelzhärtungsbehandlung grundsätzlich in einem vorbestimmten Bereich einander gegenüberliegender Ober flächen des Scheitelpunkts des Nockenprofils durchgeführt.The reflow hardening treatment is carried out to verify the ver wear resistance and the impact resistance of a workpiece Improve cast iron and cast steel. If the workpiece is a Is cam, the reflow hardening treatment is fundamentally in a predetermined area of opposing waiters surfaces of the vertex of the cam profile.

Bei einem aus der im Jahre 1985 veröffentlichten japanischen Patent veröffentlichung Nr. 60-2 58 421 bekannten Aufschmelzhärtungsver fahren wird der Nocken um die Nockenachse relativ zu dem Brenner gedreht, der auf den Nocken gerichtet ist, und in einer axialen Richtung des Nockens relativ zu dem Brenner hin- und herbewegt.At from a Japanese patent published in 1985 publication no. 60-2 58 421 known melt hardening ver the cam will move around the cam axis relative to the burner rotated, which is directed to the cam, and in an axial Direction of the cam reciprocated relative to the burner.

In der äußeren Oberfläche des Nockens muß eine abgeschreckte Metallschicht gebildet werden, die nach der Span abhebenden Bear beitung nicht dünner ist als 0,3 mm. Um die Dicke der abge schreckten Schicht zu vergrößern, wird die Leistung des Brenners vergrößert.There must be a quenched in the outer surface of the cam Metal layer are formed, which after the chip lifting Bear processing is not thinner than 0.3 mm. To the thickness of the abge frightened layer will increase the performance of the burner enlarged.

Der Winkel des Brenners zu der Oberfläche des Nockens und die Temperatur des Nockens, der dem Brenner zugewandt ist, werden entsprechend der Winkelstellung des Nockens geändert. Daher ist es auch dann, wenn die Leistung des Brenners vergrößert wird, unmöglich, daß eine abgeschreckte Schicht von gewünschter Dicke gleichmäßig über die volle Oberfläche des Nockens gebildet wird. In einigen Bereichen der Oberfläche des Nockens wird der Brenner auf die Metalloberfläche gerichtet, auf der die Oberflächen schicht bereits geschmolzen ist, so daß es schwierig ist, eine gleichmäßig abgeschreckte Schicht mit gewünschter Dicke zu bil den, auch wenn die abgeschreckte Schicht mit gewünschter Dicke in anderen Bereichen der Oberfläche gebildet werden kann.The angle of the burner to the surface of the cam and the Temperature of the cam facing the burner changed according to the angular position of the cam. thats why even if the burner's output is increased, impossible to get a quenched layer of the desired thickness is evenly formed over the full surface of the cam. In some areas of the surface of the cam the burner aimed at the metal surface on which the surfaces layer has already melted, making it difficult to get one to evenly quenched layer with the desired thickness even if the quenched layer is of the desired thickness can be formed in other areas of the surface.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine abgeschreckte Schicht von gleichmäßiger und gewünschter Dicke über den gesam ten Umfang der Oberfläche des Nockens zu bilden.It is therefore an object of the invention to be a quenched Layer of uniform and desired thickness over the whole to form the th circumference of the surface of the cam.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Bildung einer gleichmäßigen abgeschreckten Schicht gewünschter Dicke auf der Nockenoberfläche.Another object of the invention is to provide a method of forming a uniform quenched Layer of desired thickness on the cam surface.

Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Aufschmelzhärtungsverfahrens zu schaffen.Finally, an object of the invention is a device to perform the reflow hardening process.

Erfindungsgemäß wird die Drehgeschwindigkeit des Nockens derart geändert, daß die Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zu den übri gen Bereichen des Umfanges der Oberfläche des Nockens vermindert wird, wenn ein dünner Teil der Dicke der abgeschreckten Schicht, die auf der ringförmigen Oberfläche gebildet ist, den Brenner passiert. According to the invention, the rotational speed of the cam becomes such changed that the rotational speed in relation to the rest reduced areas of the circumference of the surface of the cam if a thin part of the thickness of the quenched layer, which is formed on the annular surface, the burner happens.

Die erfindungsgemäße Methode zur Durchführung des Aufschmelzhär tungsverfahrens der Oberfläche eines Nockens besteht also darin, daß ein Brenner auf die Nockenoberfläche gerichtet wird, wobei der Nocken in axialer Richtung der Drehachse des Nockens hin- und herbewegt wird, während der Nocken um seine Drehachse gedreht wird, so daß die Aufschmelzhärtungsbehandlung an gegen überliegenden Seiten des Scheitelpunkts des Nockenquerschnitts auf die Nockenoberfläche angewendet wird. Dabei wird die Drehge schwindigkeit des Nockens im Vergleich zu anderen Teilen des Nockens verringert, wenn ein vorbestimmter Teil der Oberfläche des Nockens den Brenner passiert.The method according to the invention for carrying out the reflow method of the surface of a cam is therefore that a burner is aimed at the cam surface, whereby the cam in the axial direction of the axis of rotation of the cam and is moved while the cam is about its axis of rotation is rotated so that the reflow hardening treatment against overlying sides of the apex of the cam cross section is applied to the cam surface. The rotary speed of the cam compared to other parts of the Cam decreases when a predetermined part of the surface of the cam passes the burner.

Die Vorrichtung zur Durchführung der Aufschmelzhärtungsbehand lung besteht aus Antriebsmitteln, um den Nocken um seine Drehach se zu drehen, und aus Steuermitteln zur Steuerung der Antriebs mittel in einer Weise, daß die Drehgeschwindigkeit des Nockens hinsichtlich des anderen Teils der Nockenoberfläche verringert wird, wenn der vorbestimmte Teil der Nockenoberfläche den Bren ner passiert.The device for performing the reflow hardening treatment lung consists of drive means to the cam around its rotary axis se to rotate, and from control means for controlling the drive medium in a way that the rotational speed of the cam reduced with respect to the other part of the cam surface becomes when the predetermined part of the cam surface the Bren it happens.

Der vorbestimmte Abschnitt der Nockenoberfläche ist ein Bereich, in dem die abgeschreckte Schicht, die auf der Nockenoberfläche gebildet wird, dünn ist im Vergleich mit dem anderen Bereich, vorausgesetzt, daß die Heizleistung des Brennerstrahls konstant ist im Hinblick auf die Umfangsrichtung des Nockens, beispiels weise in einem Winkelbereich zwischen etwa 20 Grad und 60 Grad mindestens auf einer Seite des Scheitelpunkts der ein Ventil antreibenden Oberfläche des Nockens.The predetermined portion of the cam surface is an area in which the quenched layer that is on the cam surface is thin compared to the other area, provided that the heating power of the burner jet is constant is with respect to the circumferential direction of the cam, for example wise in an angular range between about 20 degrees and 60 degrees at least on one side of the apex of a valve driving surface of the cam.

Wenn die Brennerleistung konstant ist im Hinblick auf die Umfangsrichtung des Nockens, ist es schwierig, eine wünschenswer te abgeschreckte Schicht auf den gegenüberliegenden Bereichen der Nockenoberfläche zu bilden, die sich kontinuierlich an den Scheitelpunkt des Nockens anschließt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die seitlichen Bereiche bereits aufgeschmolzen sind, wenn der Brennerstrahl auf diese gerichtet wird. Wenn einmal ein aufgeschmolzener Zustand der Nockenoberfläche erreicht ist, ist es schwierig, den aufgeschmolzenen Bereich über die gewünschte Tiefe durch Erhöhung der Leistung des Brenners zu erzeugen, weil die geschmolzene obere Schicht verflüssigt ist und die Neigung hat, in Richtung auf die nicht geschmolzenen Bereiche zu flie ßen, in denen der obere Teile der Nockenoberfläche noch nicht aufgeschmolzen ist. Dies macht es schwierig, den noch nicht geschmolzenen Bereich wirksam aufzuschmelzen und eine abge schreckte Schicht von gewünschter Dicke zu erzeugen. Nach der vorliegenden Erfindung wird die Drehgeschwindigkeit des Nockens verringert, wenn der vorbestimmte Bereich oder die Seitenbe reiche der Nockenoberfläche den Brenner passieren, so daß die Beaufschlagung mit dem Brennerstrahl in der gewünschten Weise erfolgen kann. Als Ergebnis wird eine gleichmäßig abgeschreckte Schicht gewünschter Dicke auf der Nockenoberfläche erreicht.If the burner output is constant with regard to the Circumferential direction of the cam, it is difficult to get one desirable te quenched layer on the opposite areas of the cam surface, which continuously adapts to the Apex of the cam connects. The reason for this is in that the side areas are already melted, when the torch beam is aimed at it. Once a molten state of the cam surface is reached it is difficult to melt the area over the desired one Generate depth by increasing the power of the burner because the melted top layer is liquefied and the slope has to flow towards the unmelted areas in which the upper part of the cam surface is not yet has melted. This makes it difficult, not yet melted area effectively and a abge to produce a terrified layer of the desired thickness. After present invention is the rotational speed of the cam decreased when the predetermined area or the page range the cam surface pass the burner so that the The torch jet is applied in the desired manner can be done. As a result, an evenly quenched Layer of desired thickness reached on the cam surface.

Vorzugsweise liegt, wie bereits erwähnt, der vorbestimmte Bereich in einem Bereich des Umfangswinkels von 20 Grad bis 60 Grad der Drehachse von dem Scheitelpunkt des Nockens auf dessen das Ventil antreibender Oberfläche, und zwar im Uhrzeigersinn und/oder entgegen dem Uhrzeigersinn.As already mentioned, the predetermined one is preferably Range in a range of the peripheral angle from 20 degrees to 60 Degree of the axis of rotation from the vertex of the cam to its the valve driving surface, clockwise and / or counterclockwise.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der hin- und hergehende Takt des Brenners auf etwa 5% bis 15% für den vorbestimmten Bereich verringert wird, um einen nicht aufge schmolzenen Bereich an den gegenüberliegenden Enden der Nocken oberfläche zu belassen.According to another embodiment, it is provided that the and burner clock rate to about 5% to 15% for the predetermined range is decreased to a not up melted area at the opposite ends of the cams to leave the surface.

Das Verfahren kann den Schritt eines Schmelzabtrages auf einem zylindrischen Teil des Nockens einschließen. The method can include the step of smelting on a Include the cylindrical part of the cam.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the Drawing explained in more detail. In this shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Aufschmelzhärtungs behandlung in schematischer Darstellung, Fig. 1 is a side view of an apparatus for carrying out the inventive method, the treatment Aufschmelzhärtungs in a schematic representation;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines wesentlichen Teils der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 is a perspective view of an essential part of the apparatus according to Fig. 1,

Fig. 3a und 3b einen Schnitt durch einen Nocken, der einem Brenner zugewandt ist, FIGS. 3a and 3b a section through a cam which is facing a burner,

Fig. 4a einen vergrößerten Schnitt durch einen nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren behandelten Nocken, der dessen Metallgefüge erkennen läßt, FIG. 4a is an enlarged section through a treated according to the method to the invention OF INVENTION cam which reveals its metal structure,

Fig. 4b eine der Fig. 4a entsprechende Darstellung eines Nockens mit üblichem Metallgefüge, FIG. 4b one of the Fig. 4a corresponding view of a cam with conventional metal structure,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil des Nockens, Fig. 5 shows a section through a part of the cam,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Nockens und Fig. 6 is a perspective view of the cam and

Fig. 7 eine Ansicht der Nockenwelle in axialer Richtung. Fig. 7 is a view of the camshaft in the axial direction.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchfüh rung der Aufschmelzhärtungsbehandlung einer Nockenwelle. Fig. 1 shows a side view of a device for performing the reflow treatment of a camshaft.

Die Vorrichtung wird zur Aufschmelzhärtungsbehandlung der Nocken einer Nockenwelle CS verwendet, welche direkt die Ventile einer Vierzylindermaschine antreibt.The device is used for the hardening treatment of the cams a camshaft CS used, which directly the valves one Four-cylinder engine drives.

Die Nockenwelle CS besteht aus schmiedbarem Gußeisen. Die Nocken welle CS weist Nockenteile C1 bis C4 auf, welche die Nocken 1 zum Antrieb der Auslaßventile einer Vierzylindermaschine bilden. Sie ist weiterhin mit Wellenteilen 3 und 4 versehen, auf denen ein Eingriffsloch 4a vorgesehen ist.The camshaft CS is made of malleable cast iron. The camshaft CS has cam parts C1 to C4, which form the cams 1 for driving the exhaust valves of a four-cylinder machine. It is also provided with shaft parts 3 and 4 , on which an engagement hole 4 a is provided.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Nocken 1 für die Einlaß ventile und die Nocken 2 für die Auslaßventile mit äußeren Ober flächen oder Nockenoberflächen 5 versehen, die in Achsrichtung dieselbe Dicke aufweisen. Die Nockenoberfläche 5 ist mit einem zylindrischen Umfangsteil 5a versehen, und die dem Antrieb der Ventile dienende Oberfläche weist abweichend von der zylindri schen Oberfläche 5a einen nasenartigen Teil 5b auf. Die Auf schmelzhärtungsbehandlung wird nur an dem Nasenteil oder der dem Antrieb dienenden Oberfläche 5b ausgeführt, die durch die Strah len M1 und M2 begrenzt ist. Dies bedeutet, daß die Aufschmelzhär tungsbehandlung bei der Linie M1 begonnen und an der Linie M2 beendet wird, wenn die Nockenwelle 1 rotiert.As can be seen from Fig. 2, the cams 1 for the inlet valves and the cams 2 for the exhaust valves with outer upper surfaces or cam surfaces 5 which have the same thickness in the axial direction. The cam surface 5 is provided with a cylindrical peripheral part 5 a, and the surface serving to drive the valves, deviating from the cylindrical surface 5 a, has a nose-like part 5 b. The melt hardening treatment is carried out only on the nose part or the drive surface 5 b, which is limited by the rays M1 and M2. This means that the reflow treatment starts at line M1 and ends at line M2 when the camshaft 1 rotates.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Brenner 40 derart angeord net, daß er auf den Nocken 2 gerichtet ist. Der Nocken 2 wird relativ zu dem Brenner 40 hin- und herbewegt, während er um seine Achse gedreht wird, so daß die Aufschmelzhärtungsbehand lung ausgeführt wird. Entsprechend der dargestellten Ausführungs form wird die Drehgeschwindigkeit des Nockenschafts CS im Hin blick auf die Drehgeschwindigkeit über die anderen Bereiche der Oberfläche reduziert, wenn die Oberflächenbereiche, die durch die Linien M1 und M3 und die Linien M4 bis M2 in Fig. 3b der Nockenoberfläche den Brenner passieren. In entsprechender Weise wird die Aufschmelzhärtungsbehandlung auf den Nocken 1 angewen det. As can be seen from Fig. 2, the burner 40 is net angeord that it is directed to the cam 2 . The cam 2 is reciprocated relative to the burner 40 while being rotated about its axis so that the reflow treatment is carried out. According to the embodiment shown, the speed of rotation of the cam shaft CS is reduced in view of the speed of rotation over the other areas of the surface if the surface areas through the lines M1 and M3 and the lines M4 to M2 in Fig. 3b of the cam surface of the burner happen. In a corresponding manner, the melt hardening treatment is applied to the cam 1 .

Die Vorrichtung M zur Aufschmelzhärtungsbehandlung ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einer Antriebseinrichtung 30 für den Brenner, einem Brenner 40, der auf der Brennerantriebseinrich tung 30 angeordnet ist, einer Drehlagerung 50 und einer Kontroll einrichtung 60 versehen, die die Drehlagerung 50 steuert.The device M for the melt hardening treatment is, as can be seen from FIG. 1, with a drive device 30 for the burner, a burner 40 which is arranged on the burner drive device 30 , a rotary bearing 50 and a control device 60 which controls the rotary bearing 50 .

Die Antriebseinrichtung 30 für den Brenner ist mit einem Haupt teil 31 versehen, an dem ein vorspringender Arm 32 befestigt ist. Die Haupteinheit 31 ist mit einem Servomotor 34 versehen, der den Arm 32 in Richtung X hin- und herbewegt. Ein weiterer, nicht dargestellter Servomotor ist vorgesehen, um den Arm 32 in Richtung Z aufwärts und abwärts zu bewegen. Der Arm 32 ist mit einem Tragelement 33 versehen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist an dem Tragelement 33 der Brenner 40 befestigt, der die Auf schmelzhärtungsbehandlung an den Nocken 1 und 2 bewirkt. Weiter hin ist an dem Tragelement 33 ein Thermometer 45 befestigt, das die Temperatur der Nockenwelle CS mißt.The drive device 30 for the burner is provided with a main part 31 to which a projecting arm 32 is attached. The main unit 31 is provided with a servo motor 34 which moves the arm 32 back and forth in the X direction. Another servo motor, not shown, is provided to move the arm 32 up and down in the Z direction. The arm 32 is provided with a support element 33 . As can be seen from Fig. 2, the burner 40 is attached to the support member 33 , which causes the melt hardening treatment on the cams 1 and 2 . A thermometer 45 is attached to the support element 33 and measures the temperature of the camshaft CS.

Das Thermometer 45 mit metallischer Thermosäule spricht auf Infrarotstrahlung an.The thermometer 45 with a metallic thermopile responds to infrared radiation.

Die Drehlagerung 50 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einem hydraulischen Zylinder 51 versehen, der hinter einer Vertiefung P angeordnet ist. Ein Tragschaft 53 ist mit der Kolbenstange 51a des Hydrozylinders 51 durch ein Führungsstück 52 verbunden. Ein Hydrozylinder 54 ist vor der Vertiefung P als Gegenzylinder zu dem Zylinder 51 angeordnet. Ein Servomotor 56 (Antriebsmittel) ist mit der Kolbenstange 54a des Zylinders 54 durch das Führungs glied 55 verbunden. Ein Halteteil 57 ist an dem Antriebszapfen des Servomotors angeordnet. Das Tragglied 53, der Servomotor 56 und das Halteteil 57 können hin- und hergehende Bewegungen zwischen der Lage mit voll ausgezogenen Linien und einer in gestrichelten Linien zurückgezogenen Lage mit Hilfe der Zylinder 51 und 54 ausführen. Das Halteteil 57 ist mit drei Backen 57a versehen, die durch den Zylinder 54 zwischen einer geöffneten Position, in der das Halteteil 57 das Werkstück freigibt, und einer geschlossenen Position bewegt werden, in der das Halteteil 57 das Werkstück ergreift. Das Wellenteil 53 ist an seinem vorde ren Ende mit einem Stift 53a versehen, durch den das Wellenglied in Eingriff mit einem Loch 4a der Nockenwelle CS gebracht wird.As can be seen from FIG. 1, the rotary bearing 50 is provided with a hydraulic cylinder 51 which is arranged behind a depression P. A support shaft 53 is connected to the piston rod 51 a of the hydraulic cylinder 51 by a guide piece 52 . A hydraulic cylinder 54 is arranged in front of the depression P as a counter cylinder to the cylinder 51 . A servo motor 56 (drive means) is connected to the piston rod 54 a of the cylinder 54 through the guide member 55 . A holding part 57 is arranged on the drive pin of the servo motor. The support member 53 , the servo motor 56 and the holding member 57 can make reciprocating movements between the position with solid lines and a position withdrawn in broken lines by means of the cylinders 51 and 54 . The holding part 57 is provided with three jaws 57 a, which are moved by the cylinder 54 between an open position in which the holding part 57 releases the workpiece, and a closed position in which the holding part 57 grips the workpiece. The shaft part 53 is provided at its front end with a pin 53 a through which the shaft member is brought into engagement with a hole 4 a of the camshaft CS.

Das Halteteil 57 führt hin- und hergehende Bewegungen zwischen der Lage in voll ausgezogenen Linien und einer zurückgezogenen Position aus, wenn die Kolbenstange 54a des Hydrozylinders 54 voll in Richtung X ausgefahren ist.The holding part 57 performs reciprocating movements between the position in full lines and a retracted position when the piston rod 54 a of the hydraulic cylinder 54 is fully extended in the X direction.

Wenn die Nockenwelle CS in die Station zur Aufschmelzhärtungsbe handlung eingelegt ist, nehmen das Halteteil 57 und das Tragteil 53 ihre zurückgezogene Position ein. Wenn die Nockenwelle CS richtig in die Station eingelegt ist, wird der Brenner 40 auf und ab in Richtung der Achse Z bewegt, die durch die Mitte der Breite der Nocken 1 und 2 verläuft.When the camshaft CS is inserted in the heat treatment treatment station, the holding member 57 and the support member 53 take up their retracted position. When the camshaft CS is properly inserted in the station, the burner 40 is moved up and down in the direction of the Z axis which passes through the center of the width of the cams 1 and 2 .

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein anderes Paar von Trag gliedern 18 auf gegenüberliegenden Seiten der Vertiefung P vor dem Tragglied 53 und hinter dem Halteteil 57 angeordnet, um die Nockenwelle CS zu tragen, die in die Station eingebracht ist. Ein berührungsloser Fühler 19 ist vorgesehen an einem der Trag elemente 18 nahe am Halteteil 57, um die Nockenwelle zu erfas sen, wenn diese auf dem Tragglied 18 positioniert ist.As can be seen from Fig. 1, another pair of support members 18 is arranged on opposite sides of the recess P in front of the support member 53 and behind the holding part 57 to support the camshaft CS, which is introduced into the station. A non-contact sensor 19 is provided on one of the support elements 18 close to the holding part 57 in order to detect the camshaft when it is positioned on the support member 18 .

Nachfolgend wird das Verfahren zur Durchführung der Aufschmelz härtungsbehandlung beschrieben.The following is the procedure for performing the reflow curing treatment described.

Wenn die Nockenwelle CS in die Station der Aufschmelzhärtungsbe handlung transportiert worden ist, erfaßt der Detektor 18 den Fördervorgang. Sodann werden die Zylinder 51 und 54 betätigt, so daß sie ihre vorgesehene Stellung einnehmen, und der Zylinder 58 wird ebenfalls betätigt, so daß die Nockenwelle CS durch die Backen 57a des Halteteils 57 gehalten wird, der vorher in der Station ausgerichtet worden ist.When the camshaft CS has been transported into the reflow treatment station, the detector 18 detects the conveying operation. Then the cylinders 51 and 54 are actuated so that they assume their intended position, and the cylinder 58 is also actuated so that the camshaft CS is held by the jaws 57 a of the holding part 57 , which has been previously aligned in the station.

Anschließend wird der Servomotor 34 durch die Steuereinheit 60 angetrieben, um den Brenner 40 auf die Mitte der Nockenober fläche 5 des Nockens 2 in axialer Richtung der Nockenwelle CS auszurichten. Der Servomotor 35 wird betätigt, um den Brenner oberhalb des Nockens 2 in Stellung zu bringen, so daß der Bren ner auf die Mitte des Nockens 2 zeigt und sich längs der Rich tung der Z-Achse mit einem vorbestimmten Abstand von dem Nocken 2 erstreckt, wie es aus Fig. 3a ersichtlich ist.Subsequently, the servo motor 34 is driven by the control unit 60 in order to align the burner 40 with the center of the cam surface 5 of the cam 2 in the axial direction of the camshaft CS. The servomotor 35 is actuated to bring the burner into position above the cam 2 , so that the burner points to the center of the cam 2 and extends along the direction of the Z axis at a predetermined distance from the cam 2 , as can be seen from Fig. 3a.

Sodann wird die Temperatur der Nockenwelle CS von dem Thermome ter 45 erfaßt. Sobald die Temperatur in einem Bereich von 150 bis 400 Grad Celsius ist, betätigt die Steuereinheit 60 den Ser vomotor 56, um die Nockenwelle CS um einen vorbestimmten Winkel längs des Pfeils in Fig. 3 zu drehen, so daß der Brenner 40 direkt auf die Linie M1 der Nockenoberfläche 5 des Nockens gerichtet ist, bei dem der Aufschmelzhärtungsvorgang beginnt.Then the temperature of the camshaft CS is detected by the Thermome ter 45 . Once the temperature is in the range of 150 to 400 degrees Celsius, the control unit 60 actuates the motor 56 to rotate the camshaft CS by a predetermined angle along the arrow in Fig. 3 so that the burner 40 is directly on the line M1 of the cam surface 5 of the cam at which the reflow hardening process begins.

Anschließend betätigt die Steuereinheit 60 den Servomotor 56, um die Nockenwelle mit niedriger Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils zu drehen, während der Brenner mit genügend Energie gespeist wird, um eine Oberflächenschicht der Nockenoberfläche 5 aufzuschmelzen. Zusätzlich betätigt die Steuereinheit 60 den Ser vomotor 34, um den Brenner 40 mit niedriger Geschwindigkeit in axialer Richtung der Nockenwelle CS über die gesamte Breite der Nockenoberfläche 5 hin- und herzubewegen. In diesem Falle wird der Servomotor 35 betätigt, um den Abstand zwischen der Spitze des Brenners 40 und der Nockenoberfläche 5 des Nockens 2 auf einem konstanten Wert zu halten. Die Anwendung der Heizenergie des Brenners dauert etwa 40 Minuten für die Antriebsoberfläche 5b des Ventils, die durch die Startlinie M1 und die Endlinie M2 der Nockenoberfläche 5 definiert ist, wie es aus den Fig. 3a und 3b ersichtlich ist.The control unit 60 then actuates the servo motor 56 to rotate the camshaft at a low speed in the direction of the arrow while the burner is supplied with enough energy to melt a surface layer of the cam surface 5 . In addition, the control unit 60 actuates the motor 34 to reciprocate the burner 40 at a low speed in the axial direction of the camshaft CS across the entire width of the cam surface 5 . In this case, the servo motor 35 is operated to keep the distance between the tip of the burner 40 and the cam surface 5 of the cam 2 at a constant value. The application of the heating energy of the burner takes about 40 minutes for the drive surface 5 b of the valve, which is defined by the start line M1 and the end line M2 of the cam surface 5 , as can be seen from FIGS . 3a and 3b.

Während der vorstehend beschriebenen Behandlung steuert die Kon trolleinheit 60 den Servomotor 56, um die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle CS in folgender Weise zu steuern. In Fig. 3b wird ein Bereich der Antriebsoberfläche 5b des Ventils behan delt, der dem Zentri-Winkel phi entspricht, der durch die Punkte M3 und M4 definiert ist. Die Punkte M3 und M4 befinden sich auf der Oberfläche 5b, durch die eine Linie läuft, die sich mit einem Winkel von 20 und 60 Grad von dem Scheitelpunkt des Nasen teils 5b erstreckt. Der Servomotor 56 verringert die Rotations geschwindigkeit der Nockenwelle CS um 25 Prozent, wenn der Bereich, der durch die Punkte M3 und M4 der Nockenoberfläche 5 definiert ist, der Aufschmelzhärtungsbehandlung unterworfen wird. Die Verringerung der Drehgeschwindigkeit um 25 Prozent ist experimentell durch die Erfinder gefunden worden. Wenn die Dreh geschwindigkeit über die gesamte dem Antrieb des Ventils dienen de Oberfläche 5b oder während der Drehung der Nockenwelle CS von der Linie M1 bis zur Linie M2 konstant gehalten wird, ist die sich ergebende abgeschreckte Schicht der Oberfläche 5b, wie aus dem hellen Teil in der Abbildung der Fig. 4b ersichtlich ist, dünn über dem Bereich, der durch die Linien M3 und M4 definiert ist, im Vergleich zu den anderen Teilen der Oberfläche 4b. Wird andererseits die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle um 25 Pro zent verringert, wenn die Aufschmelzhärtungsbehandlung auf den Bereich angewendet wird, der durch die Linien M3 und M4 defi niert ist, hat die sich ergebende abgeschreckte Schicht über dem Bereich, der durch die Linien M3 und M4 definiert ist, im wesent lichen die gleiche Dicke wie die der anderen Teile der Antriebs oberfläche 5b für die Ventile, wie aus Fig. 4a ersichtlich ist. In den Fig. 4a und 4b ist der dunkle Teil innerhalb der hel len Teile (abgeschreckte Schicht) ein thermisch behandelter Teil, der aber nicht durch den Brenner aufgeschmolzen ist.During the treatment described above, the control unit 60 controls the servo motor 56 to control the rotational speed of the camshaft CS in the following manner. In Fig. 3b, an area of the drive surface 5 b of the valve delt behan, corresponding to the centri-angle phi, which is defined by the points M3 and M4. The points M3 and M4 are on the surface 5 b, through which a line runs, which extends at an angle of 20 and 60 degrees from the apex of the nose part 5 b. The servo motor 56 reduces the rotational speed of the camshaft CS by 25 percent when the area defined by the points M3 and M4 of the cam surface 5 is subjected to the reflow hardening treatment. The 25 percent reduction in rotational speed has been found experimentally by the inventors. If the rotational speed over the entire drive of the valve serve de surface 5 b or during the rotation of the camshaft CS from line M1 to line M2 is kept constant, the resulting quenched layer of surface 5 b is as if from the bright part 4b is visible in the illustration of FIG. thinly over the area defined by the lines M3 and M4, b as compared to the other parts of the surface 4. On the other hand, if the rotational speed of the camshaft is reduced by 25 percent when the reflow hardening treatment is applied to the area defined by lines M3 and M4, the resulting quenched layer has over the area defined by lines M3 and M4 is, wesent union the same thickness as that of the other parts of the drive surface 5 b for the valves, as can be seen from Fig. 4a. In FIGS. 4a and 4b is the dark part inside the hel len parts (chilled layer), a thermally treated portion which is not melted by the burner.

Nach der Aufschmelzhärtungsbehandlung wird der Brenner ausge schaltet. Der Servomotor 34 wird angehalten, wenn der Brenner in die mittlere Stellung der Nockenoberfläche 5 in axialer Richtung der Nockenwelle CS gelangt. Der Servomotor 56 wird auf eine hohe Geschwindigkeit geschaltet, bevor die Nockenwelle CS ihre Stel lung relativ zu dem Brenner 40 einnimmt, die aus Fig. 3a ersicht lich ist. Sodann wird der Servomotor 56 angehalten.After the reflow hardening treatment, the burner is switched off. The servomotor 34 is stopped when the burner reaches the central position of the cam surface 5 in the axial direction of the camshaft CS. The servo motor 56 is switched to a high speed before the camshaft CS assumes its position relative to the burner 40 , which can be seen in FIG. 3a. The servo motor 56 is then stopped.

Entsprechend der dargestellten Ausführungsform werden die Nocken 1 und 2 mit einer abgeschreckten Schicht von gleicher und gewün schter Tiefe über die gesamte Antriebsoberfläche 5a für die Ven tile versehen. Daher wird ein Nocken mit einer metallischen Struktur von verbesserter Verschleiß- und Stoßfestigkeit erreicht.According to the illustrated embodiment, the cams 1 and 2 are provided with a quenched layer of the same and desired depth over the entire drive surface 5 a for the Ven tile. Therefore, a cam with a metallic structure of improved wear and shock resistance is achieved.

Im folgenden wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform beschrieben.The following is another preferred embodiment described.

Wie in Verbindung mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, betätigt bei der Anwendung der Auf schmelzhärtungsbehandlung die Steuereinheit 60 den Servomotor 56, um die Nockenwelle CS mit geringer Geschwindigkeit in Rich tung des Pfeils zu drehen, während sie den Brenner 40 mit genü gend Energie versorgt, um eine Oberflächenschicht der Nockenober fläche 5 aufzuschmelzen. Zur selben Zeit betätigt die Kontroll einheit 60 den Servomotor 34, um den Brenner 40 mit niedriger Geschwindigkeit in axialer Richtung der Nockenwelle CS hin- und herzubewegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel steuert die Kontrolleinheit 60 den Servomotor 34 folgendermaßen:As described in connection with the previous embodiment, when the melt hardening treatment is applied, the control unit 60 operates the servo motor 56 to rotate the camshaft CS at a low speed in the direction of the arrow while supplying the burner 40 with enough energy to melt a surface layer of the cam surface 5 . At the same time, the control unit 60 operates the servo motor 34 to reciprocate the burner 40 at a low speed in the axial direction of the camshaft CS. In the exemplary embodiment shown, the control unit 60 controls the servomotor 34 as follows:

Der Servomotor 34 verringert den hin- und hergehenden Hub in axi aler Richtung der Nockenwelle CS um 5 bis 15 Prozent, wenn der Bereich zwischen den Linien M3 und M4 auf der Nockenoberfläche 5 der Aufschmelzhärtungsbehandlung während der Drehung unterworfen wird, und zwar im Verhältnis zu dem anderen Teil der Ventilan triebsoberfläche, auf die die Umschmelzhärtungsbehandlung ange wendet wird. Insbesondere wenn die Behandlung in dem Bereich, der durch die Linien M1 und M3 sowie die Linien M4 und M2 defi niert ist, vorgenommen wird, wird der Brenner in axialer Rich tung über die gesamte Breite der Nockenoberfläche 5 hin- und her bewegt. Wenn die Behandlung in dem Bereich der Linien M3 bis M4 ausgeführt wird, werden die einander gegenüberliegenden Endteile der Nockenoberfläche 5 nicht geschmolzen, wie es aus Fig. 5 ersichtlich ist. In diesem Falle wird der Servomotor 34 so gesteuert, daß er den Brenner in der Weise hin- und herbewegt, daß die nicht geschmolzene Breite A der Nockenoberfläche 5 nicht größer ist als etwa 0,1 mm. In dem Bereich zwischen den Linien M3 und M4 ist die von dem Brenner 40 in die Oberflächenschicht des Nockens 1 eingeleitete Wärme schwer auf andere Bereiche zu verteilen, so daß die Temperatur des Bereichs zwischen den Linien M3 und M4 beträchtlich erhöht wird. Als Ergebnis kann ein Schmelzabtrag an gegenüberliegenden Seiten in dem Bereich zwi schen den Linien M3 und M4 geschehen. Nach dem dargestellten Aus führungsbeispiel kann der Schmelzabtrag wirksam unterdrückt wer den, weil der hin- und hergehende Hub des Brenners 40 verringert ist, wobei der Temperaturerhöhung in diesem Bereich Rechnung getragen wird. Auf diese Weise kann eine abgeschreckte Schicht von gleichmäßiger und gewünschter Dicke auf der Ventilantriebs oberfläche 5b erzeugt werden. The servo motor 34 reduces the reciprocating stroke in the axial direction of the camshaft CS by 5 to 15 percent when the area between the lines M3 and M4 on the cam surface 5 is subjected to the reflow hardening treatment during rotation in relation to that other part of the valve drive surface to which the remelting treatment is applied. Particularly when the treatment is carried out in the area defined by the lines M1 and M3 and the lines M4 and M2, the burner is moved back and forth in the axial direction over the entire width of the cam surface 5 . When the treatment is carried out in the area of lines M3 to M4, the opposite end parts of the cam surface 5 are not melted, as can be seen from FIG. 5. In this case, the servo motor 34 is controlled to move the burner back and forth such that the unmelted width A of the cam surface 5 is not larger than about 0.1 mm. In the area between lines M3 and M4, the heat introduced by burner 40 into the surface layer of cam 1 is difficult to distribute to other areas, so that the temperature of the area between lines M3 and M4 is increased considerably. As a result, melt removal can occur on opposite sides in the area between lines M3 and M4. According to the exemplary embodiment shown, the melt removal can be effectively suppressed, because the reciprocating stroke of the burner 40 is reduced, the temperature increase in this area being taken into account. In this way, a quenched layer of uniform and desired thickness on the valve drive surface 5 b can be generated.

Es ist schwierig, durch bloße Beobachtung mit dem Auge festzu stellen, ob die Umschmelzhärtungsbehandlung auf dem Werkstück unter dem Nocken durchgeführt worden ist, wenn keine Spuren auf dem Werkstück hinterlassen werden.It is difficult to get stuck with mere observation make sure that the remelting treatment on the workpiece has been done under the cam if there are no traces be left on the workpiece.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird die dargestellte Nockenwelle CS absichtlich mit einem Schmelzabtrag 5c auf gegenüberliegenden Enden der zylindrischen Oberfläche 5a versehen. Zu diesem Zwecke wird der Brenner 40 über die Breite der Nockenoberfläche 5 hin ausgehend hin- und herbewegt, wenn die zylindrische Oberfläche 5a in eine Stellung gegenüber dem Brenner 40 gebracht worden ist, so daß der Schmelzabtrag 5c auf der zylindrischen Ober fläche 5a gebildet wird.With reference to FIG. 6, the camshaft CS shown is deliberately provided with a melt removal 5 c on opposite ends of the cylindrical surface 5 a. For this purpose, the burner 40 back toward starting across the width of the cam surface 5 and forth when the cylindrical surface has been brought into a position opposite the burner 40 5 a, so that the Schmelzabtrag 5 c on the cylindrical upper surface 5 a is formed.

Der Schmelzabtrag 5c wird vorzugsweise auf der zylindrischen Oberfläche 5a gebildet, auf der eine Inspektion mit dem Auge für alle Nocken auf der Nockenwelle CS leicht durchgeführt werden kann. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, kann beispielsweise der Schmelzabtrag 5c für die Nocken C1 und C3 in Richtung eines Pfeils B und für die Nocken C2 und C4 in Richtung des Pfeils A gesehen werden. Um die Inspektion durch Augen zu erleichtern, kann der Schmelzabtrag auch quer über die gesamte zylindrische Oberfläche 5a gemacht werden.The melt removal 5 c is preferably formed on the cylindrical surface 5 a, on which an inspection with the eye for all cams on the camshaft CS can easily be carried out. As can be seen from FIG. 7, the melt removal 5 c can be seen in the direction of an arrow B for the cams C1 and C3 and in the direction of the arrow A for the cams C2 and C4. In order to facilitate inspection by eyes, the enamel removal can also be made across the entire cylindrical surface 5 a.

Obwohl die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei spiels beschrieben worden ist, kann der Fachmann erkennen, daß Abänderungen und Verbesserungen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang und den Geist der Erfindung zu verlassen.Although the invention is based on a preferred embodiment game has been described, those skilled in the art can recognize that Changes and improvements can be made without to depart from the scope and spirit of the invention.

Claims

1. A method for performing a (rem) melt-hardening treatment of a cam surface of a cam, consisting of the following steps and characterized by
an arrangement of a burner which is directed onto the cam surface in order to heat and melt a surface layer of the surface for valve drive of the cam surface,
Reciprocation of the cam relative to the burner in the axial direction of the axis of rotation of the cam while the camshaft is rotated about its axis of rotation, so that the remelting treatment is carried out on the surface to the Ventilan, and
Changing the type of remelting treatment for the valve drive surface when a predetermined area of the valve drive surface compared to other parts of the valve drive surface passes the burner.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Rotation speed of the cam is reduced when the predetermined area of the cam surface compared to other areas of the cam surface pass the burner.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Reduce cam rotation speed by approximately 25 percent is computed when the predetermined range in relation to the other area of the surface for driving the cam is subjected to the reflow hardening treatment.

4. The method according to claim 1, characterized in that the predetermined area is an area corresponding to a centric win angle from 20 to 60 degrees from the apex of the surface corresponds to the valve drive, namely clockwise and counter clockwise.

5. The method according to claim 1, characterized in that the reciprocating stroke of the burner jet by approximately 5 to 15 Percent for the predetermined range is decreased by a not melted area on the opposite to leave the ends of the cam surface.

6. The method according to claim 1, characterized in that the not melted areas are not larger than about 0.1 mm in width.

7. The method according to claim 1, characterized in that a Melt removal is generated on the cylindrical part of the cam becomes.

8. Device for carrying out the remelting treatment, characterized by
a heating burner jet directed at the cam surface,
Means for moving the cam back and forth relative to the burner jet in the axial direction to the axis of rotation of the cam,
Drive means for rotating the cam about the axis of rotation so that the reflow hardening treatment is applied to the surface serving to drive the valve, and
Control means for controlling the driving means for changing the kind of the hardening treatment when the predetermined area of the driving surface for the valves passes the burner beam in relation to the other areas of the surface.

9. The device according to claim 8, characterized in that the Control means control the drive means to control the rotary speed to reduce the cam speed when the predetermined one Area of the cam surface compared to the burner jet to the other area of the drive surface for the venti le happens.

10. The device according to claim 8, characterized in that the Control means the rotational speed for the predetermined reduce the area by about 25 percent.

11. The device according to claim 8, characterized in that the predetermined area is an area that a central Angles of 20 to 60 degrees from the apex of the drive corresponds to the surface for the valves, clockwise sense and counter clockwise.

12. The apparatus according to claim 8, characterized in that the Control means the reciprocating movement of the burner rays by about 5 to 15 percent for the predetermined Reduce the area to avoid unmelted parts leaving overlying ends of the surface.

13. The method according to claim 12, characterized in that the unmelted area is not wider than about 0.1 mm in width.

14. The apparatus according to claim 8, characterized in that the Control means control the burner jet so that a Melt removal on the cylindrical area of the cam is produced.