JP2013124571A - Processing method of sliding surface and camshaft - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing method of sliding surface, capable of rapidly processing a sliding surface with excellent lubricity, and a camshaft.SOLUTION: In the processing method for sliding surface for forming dimples D which function as an oil basin on sliding surfaces 81a-85a in a camshaft 50 for opening and closing an engine valve 42 by rotating in interlocking with drive of an engine, the dimples D are formed according to the surface pressure P of the sliding surfaces 81a-85a caused according to the biasing force F of a spring 43 biasing the engine valve 42 toward cams 71-74 side.

Description

本発明は、摺動部材の外周面をなす摺動面に、油溜まりとして機能する窪み部を加工する摺動面の加工方法、及び、その窪み部が加工された摺動面を有するカムシャフトに関する。   The present invention relates to a sliding surface processing method for processing a recess functioning as an oil reservoir on a sliding surface forming an outer peripheral surface of a sliding member, and a camshaft having a sliding surface in which the recess is processed About.

車両に搭載されるエンジンには、例えば、カムシャフトやクランクシャフト等のような摺動部材(回転体)が、数多く組み込まれている。そして、摺動部材の摺動面と、この摺動面を摺動可能に支持する軸受面との間に、常時、潤滑油を供給することにより、それらの間に発生する摩擦を低減するようにしている。   Many sliding members (rotating bodies) such as camshafts and crankshafts are incorporated in an engine mounted on a vehicle. And by always supplying lubricating oil between the sliding surface of the sliding member and the bearing surface that slidably supports the sliding surface, the friction generated between them is reduced. I have to.

しかしながら、エンジンの低回転域においては、摺動面と軸受面との間の油圧が低下するため、その潤滑膜を確保することが困難となってしまう。これにより、それらの間に発生する摩擦を十分に低減することができないおそれがある。   However, in a low engine speed range, the oil pressure between the sliding surface and the bearing surface decreases, and it is difficult to ensure the lubricating film. Thereby, there is a possibility that the friction generated between them cannot be sufficiently reduced.

そこで、上述したような、所謂、境界潤滑状態における摩擦を低減することを目的として、油溜まりとして機能する窪み部を摺動面に形成するようにした摺動部材が提供されている。そして、このような摺動部材は、例えば、特許文献1,2に開示されている。   In view of this, a sliding member is provided in which a concave portion functioning as an oil reservoir is formed on the sliding surface for the purpose of reducing the friction in the so-called boundary lubrication state as described above. Such sliding members are disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example.

特開平7−133704号公報JP 7-133704 A 特開2003−205380号公報JP 2003-205380 A

しかしながら、上記従来の摺動部材においては、窪み部を摺動面の全域に亘って一様に形成するようにしているため、摺動面の加工時間を増大させるおそれがある。また、窪み部を摺動面に加工するときには、摺動部材の構成や、この構成に基づく摺動状態を考慮して、窪み部の配置を適切に設定することが得策であると考えられる。   However, in the above-described conventional sliding member, since the recess is formed uniformly over the entire sliding surface, the processing time of the sliding surface may be increased. Moreover, when processing the hollow part into a sliding surface, it is considered to be a good idea to appropriately set the arrangement of the hollow part in consideration of the configuration of the sliding member and the sliding state based on this configuration.

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、潤滑性に優れた摺動面を短時間で加工することができる摺動面の加工方法及びカムシャフトを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a sliding surface processing method and a camshaft that can process a sliding surface excellent in lubricity in a short time.

上記課題を解決する第1の発明に係る摺動面の加工方法は、
内燃機関の駆動に連動して回転することにより、前記内燃機関の機関弁を開閉させるカムシャフトの摺動面に対して、油溜まりとして機能する窪み部を加工する摺動面の加工方法において、
前記窪み部を、前記機関弁を前記カムシャフトのカム側に付勢する付勢力に伴って発生する前記摺動面の面圧に応じて加工する
ことを特徴とする。
The sliding surface processing method according to the first aspect of the present invention for solving the above problems is as follows:
In the processing method of the sliding surface for processing the hollow portion functioning as an oil reservoir with respect to the sliding surface of the camshaft for opening and closing the engine valve of the internal combustion engine by rotating in conjunction with the driving of the internal combustion engine,
The hollow portion is processed according to a surface pressure of the sliding surface that is generated in accordance with a biasing force that biases the engine valve toward the cam side of the camshaft.

上記課題を解決する第2の発明に係る摺動面の加工方法は、
前記窪み部を、当該窪み部の開口面積率が、前記摺動面の面圧が大きくなるに従って、漸次小さくなるように、加工する
ことを特徴とする。
The processing method of the sliding surface according to the second invention for solving the above-mentioned problem is as follows.
The hollow portion is processed so that the opening area ratio of the hollow portion gradually decreases as the surface pressure of the sliding surface increases.

上記課題を解決する第3の発明に係るカムシャフトは、
内燃機関の駆動に連動して回転することにより、前記内燃機関の機関弁を開閉させるカムシャフトにおいて、
回転可能に支持される摺動部と、
前記摺動部と同軸上に設けられ、前記機関弁を付勢手段の付勢力に抗して開弁させるカムと、
前記摺動部の摺動面に、前記カムに作用する前記付勢手段の付勢力に伴って発生する前記摺動面の面圧に応じて形成され、油溜まりとして機能する窪み部とを備える
ことを特徴とする。
A camshaft according to a third invention for solving the above-mentioned problems is
In the camshaft that opens and closes the engine valve of the internal combustion engine by rotating in conjunction with the drive of the internal combustion engine,
A sliding portion supported rotatably;
A cam provided coaxially with the sliding portion and opening the engine valve against a biasing force of a biasing means;
The sliding surface of the sliding portion is provided with a recess portion that is formed according to the surface pressure of the sliding surface that is generated by the biasing force of the biasing means that acts on the cam and functions as an oil reservoir. It is characterized by that.

上記課題を解決する第4の発明に係るカムシャフトは、
前記窪み部の開口面積率を、前記摺動面の面圧が大きくなるに従って、漸次小さくする
ことを特徴とする。
A camshaft according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is
The opening area ratio of the depression is gradually reduced as the surface pressure of the sliding surface increases.

従って、本発明に係る摺動面の加工方法及びカムシャフトによれば、窪み部を摺動面の面圧に応じて形成することにより、潤滑性に優れた摺動面を短時間で加工することができる。   Therefore, according to the processing method and the camshaft of the sliding surface according to the present invention, the sliding surface having excellent lubricity is processed in a short time by forming the recess according to the surface pressure of the sliding surface. be able to.

本発明の一実施例に係る摺動面の加工方法が適用されるレーザ加工装置の平面図である。It is a top view of the laser processing apparatus with which the processing method of the sliding face concerning one example of the present invention is applied. 図1のA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 本発明の一実施例に係るカムシャフトの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the camshaft which concerns on one Example of this invention. カムシャフトにおけるカム及び摺動部の拡大図である。It is an enlarged view of the cam and sliding part in a cam shaft. カムシャフトの回転によるエンジンバルブの開閉動作を示した図であって、(a)はエンジンバルブの全閉状態を示した図、(b)はエンジンバルブの全開状態を示した図である。It is the figure which showed the opening / closing operation | movement of the engine valve by rotation of a camshaft, (a) is the figure which showed the engine valve fully closed state, (b) is the figure which showed the engine valve fully open state. カムの回転角度とエンジンバルブのリフト量との間の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the rotation angle of a cam, and the lift amount of an engine valve. カムの回転角度と摺動面の面圧及びディンプルの開口面積率との間の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the rotation angle of a cam, the surface pressure of a sliding surface, and the opening area ratio of a dimple.

以下、本発明に係る摺動面の加工方法及びカムシャフトについて、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, a method for processing a sliding surface and a camshaft according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図3乃至図5に示すように、カムシャフト(被加工物、回転体、摺動部材)50は、車両用エンジン(内燃機関)の動弁機構40を構成するものであって、そのエンジンの駆動に連動して回転することにより、動弁機構40の弁開閉動作を行わせることが可能となっている。そして、図1及び図2に示したレーザ加工装置1においては、上記カムシャフト50の摺動面81a〜85aに対してレーザ加工を行うことにより、当該摺動面81a〜85aに、油溜まりとして機能するディンプル(窪み部、油溝)Dを加工することが可能となっている。   As shown in FIGS. 3 to 5, the camshaft (workpiece, rotating body, sliding member) 50 constitutes a valve mechanism 40 of a vehicle engine (internal combustion engine). By rotating in conjunction with driving, the valve opening / closing operation of the valve mechanism 40 can be performed. And in the laser processing apparatus 1 shown in FIG.1 and FIG.2, by performing laser processing with respect to the sliding surfaces 81a-85a of the said camshaft 50, the said sliding surfaces 81a-85a are made into an oil reservoir. It is possible to process a functioning dimple (recessed portion, oil groove) D.

先ず、カムシャフト50の構成と、このカムシャフト50が組み込まれる動弁機構40の構成及び弁開閉動作とについて、図3乃至図7を用いて詳細に説明する。   First, the configuration of the camshaft 50, the configuration of the valve operating mechanism 40 in which the camshaft 50 is incorporated, and the valve opening / closing operation will be described in detail with reference to FIGS.

図3に示すように、カムシャフト50は、軸部61、左右一対からなる4組のカム71〜74、及び、摺動部81〜85から構成されている。これらカム71〜74及び摺動部81〜85は、軸部61の軸方向において、所定の間隔で配置されている。そして、カム71の軸方向外側には、摺動部81が配置されており、各組のカム71〜74の間には、摺動部82〜85が配置されている。即ち、詳細は後述するが、カム71〜74と摺動部82〜85とは、カムシャフト50が回転するときに、それぞれ対応関係となるものである。また、カム71〜74は、軸部61の軸心周りにおいて、等角度間隔で配置されている。   As shown in FIG. 3, the camshaft 50 includes a shaft portion 61, four pairs of cams 71 to 74 that are a pair of left and right, and sliding portions 81 to 85. The cams 71 to 74 and the sliding portions 81 to 85 are arranged at predetermined intervals in the axial direction of the shaft portion 61. And the sliding part 81 is arrange | positioned at the axial direction outer side of the cam 71, and the sliding parts 82-85 are arrange | positioned between the cams 71-74 of each group. That is, although details will be described later, the cams 71 to 74 and the sliding portions 82 to 85 have a corresponding relationship when the camshaft 50 rotates. Further, the cams 71 to 74 are arranged at equiangular intervals around the axis of the shaft portion 61.

更に、図4に示すように、カム71〜74は、ベース円部91とバルブリフト部92とを有している。そして、ベース円部91のカム面91aと、バルブリフト部92のカム面92aとは、面一で、且つ、連続的に形成されることにより、カム71〜74の全体としてのカム面を構成しており、カムシャフト50と共に回転することにより、エンジンのエンジンバルブ(機関弁)42を開閉させることが可能となっている。   Further, as shown in FIG. 4, the cams 71 to 74 have a base circle portion 91 and a valve lift portion 92. The cam surface 91a of the base circle portion 91 and the cam surface 92a of the valve lift portion 92 are flush with each other to form a cam surface as a whole of the cams 71 to 74. The engine valve (engine valve) 42 of the engine can be opened and closed by rotating together with the camshaft 50.

なお、カム面91aの周方向中央部となるカム71〜74の基端部は、カムボトム部91bとなっており、カム面92aの頂部となるカム71〜74の先端部は、カムトップ部92bとなっている。即ち、カムボトム部91bとカムトップ部92bとは、カム71〜74の軸心周りにおいて、180°ずれて配置されている。   In addition, the base end part of the cams 71-74 used as the center part of the circumferential direction of the cam surface 91a becomes the cam bottom part 91b, and the front-end | tip part of the cams 71-74 used as the top part of the cam surface 92a is the cam top part 92b. It has become. In other words, the cam bottom portion 91b and the cam top portion 92b are arranged 180 degrees apart around the axis of the cams 71 to 74.

一方、摺動部81〜85は、上述したように、その外周面をなす摺動面81a〜85aを有している。これら摺動面81a〜85aは、カムシャフト50をエンジン及び動弁機構40に取り付ける際に、そのエンジンに設けられた軸受の軸受面に回転可能に支持されるものとなっている。   On the other hand, the sliding parts 81-85 have the sliding surfaces 81a-85a which make the outer peripheral surface as mentioned above. These sliding surfaces 81a to 85a are rotatably supported by bearing surfaces of bearings provided in the engine when the camshaft 50 is attached to the engine and the valve mechanism 40.

また、図5(a),(b)に示すように、動弁機構40は、上述したカムシャフト50に加えて、有底円筒形状のバルブタペット(被駆動部材)41、エンジンバルブ42、スプリング(付勢手段)43、及び、円筒形状の固定部材44とから構成されている。   5 (a) and 5 (b), the valve operating mechanism 40 includes a bottomed cylindrical valve tappet (driven member) 41, an engine valve 42, a spring, in addition to the cam shaft 50 described above. (Biasing means) 43 and a cylindrical fixing member 44.

具体的に、エンジンには、バルブタペット41がその軸方向に摺動可能に支持されており、このバルブタペット41の内面には、エンジンバルブ42の上端が接続されている。このとき、バルブタペット41の頂面41aには、カムシャフト50におけるカム71〜42のカム面91a,92aが常に当接されている。   Specifically, the valve tappet 41 is supported by the engine so as to be slidable in the axial direction, and the upper end of the engine valve 42 is connected to the inner surface of the valve tappet 41. At this time, the cam surfaces 91 a and 92 a of the cams 71 to 42 in the camshaft 50 are always in contact with the top surface 41 a of the valve tappet 41.

更に、エンジンには、固定部材44が固定されており、この固定部材44には、エンジンバルブ42が挿入されている。そして、バルブタペット41の内面と固定部材44の上面との間には、圧縮されたスプリング43が、その内側にエンジンバルブ42が挿入された状態で、介在されている。即ち、バルブタペット41は、スプリング43の付勢力Fにより、その軸方向上方に向けて、常に付勢された状態となっている。これにより、バルブタペット41の頂面41aは、カム面91a,92aを常に押圧した状態となっている。   Further, a fixing member 44 is fixed to the engine, and an engine valve 42 is inserted into the fixing member 44. A compressed spring 43 is interposed between the inner surface of the valve tappet 41 and the upper surface of the fixing member 44 with the engine valve 42 inserted therein. That is, the valve tappet 41 is always urged upward in the axial direction by the urging force F of the spring 43. Thereby, the top surface 41a of the valve tappet 41 is in a state where the cam surfaces 91a and 92a are always pressed.

従って、エンジンの駆動に連動して、カムシャフト50が回転すると、図5(a)及び図6に示すように、カム面91aがバルブタペット41の頂面41aに転がり接触している期間では、エンジンバルブ42のリフト量Lvは、カム面91aの形状により、0となる。これにより、エンジンバルブ42は全閉状態となっている。なお、図5(a)に示したカムシャフト50(カム71〜74、摺動部82〜85)の回転角度θは、0°となっている。   Accordingly, when the camshaft 50 rotates in conjunction with the driving of the engine, as shown in FIGS. 5A and 6, the cam surface 91 a is in rolling contact with the top surface 41 a of the valve tappet 41. The lift amount Lv of the engine valve 42 becomes 0 due to the shape of the cam surface 91a. Thereby, the engine valve 42 is fully closed. The rotation angle θ of the camshaft 50 (cams 71 to 74, sliding portions 82 to 85) shown in FIG. 5A is 0 °.

続いて、図5(b)及び図6に示すように、カムシャフト50が更に回転して、カム面92aがバルブタペット41の頂面41aに転がり接触している期間では、エンジンバルブ42のリフト量Lvは、カム面92aの形状により、0から最大となり、その後、最大から0となる。これにより、エンジンバルブ42は、全閉状態から全開状態に徐々に移行した後、全開状態から全閉状態に徐々に移行する。なお、図5(b)に示したカムシャフト50(カム71〜74、摺動部82〜85)の回転角度θは、180°となっている。   Subsequently, as shown in FIGS. 5B and 6, during the period in which the camshaft 50 further rotates and the cam surface 92 a is in rolling contact with the top surface 41 a of the valve tappet 41, the lift of the engine valve 42 is performed. The amount Lv increases from 0 to the maximum and then increases from the maximum to 0 depending on the shape of the cam surface 92a. Thereby, the engine valve 42 gradually shifts from the fully closed state to the fully open state, and then gradually shifts from the fully open state to the fully closed state. Note that the rotation angle θ of the camshaft 50 (cams 71 to 74, sliding portions 82 to 85) shown in FIG. 5B is 180 °.

ここで、上述したように、動弁機構40の弁開閉動作時においては、バルブタペット41の頂面41aが、スプリング43の付勢力Fによって、回転するカムシャフト50におけるカム71〜74のカム面91a,92aを常に押圧することになる。これにより、カムシャフト50における摺動部82〜85の摺動面82a〜85aは、これらに対応したカム71〜74のカム面91a,92aに作用するスプリング43の付勢力Fと同じ大きさで、且つ、同じ向きの力を、面圧Pとして、上記軸受面に作用させる。   Here, as described above, during the valve opening / closing operation of the valve mechanism 40, the top surface 41a of the valve tappet 41 is driven by the biasing force F of the spring 43, and the cam surfaces of the cams 71 to 74 in the cam shaft 50 that rotates. 91a and 92a are always pressed. Thereby, the sliding surfaces 82a to 85a of the sliding portions 82 to 85 in the camshaft 50 have the same magnitude as the urging force F of the spring 43 acting on the cam surfaces 91a and 92a of the cams 71 to 74 corresponding thereto. And, the force in the same direction is applied to the bearing surface as the surface pressure P.

このような、摺動面82a〜85aの面圧特性は、図6に示したエンジンバルブ42のリフト量特性と同じ傾向を有すこととなり、その面圧Pの特性曲線は、図7に示す通りになる。   Such surface pressure characteristics of the sliding surfaces 82a to 85a have the same tendency as the lift amount characteristic of the engine valve 42 shown in FIG. 6, and the characteristic curve of the surface pressure P is shown in FIG. It becomes street.

即ち、図7に示すように、カム面91aがバルブタペット41の頂面41aに転がり接触している期間では、摺動面82a〜85aの面圧Pは最小となる。また、カム面92aがバルブタペット41の頂面41aに転がり接触している期間では、摺動面82a〜85aの面圧Pは、最小から最大に徐々に変化した後、最大から最小に徐々に変化する。   That is, as shown in FIG. 7, during the period in which the cam surface 91a is in rolling contact with the top surface 41a of the valve tappet 41, the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a is minimized. Further, during the period in which the cam surface 92a is in rolling contact with the top surface 41a of the valve tappet 41, the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a gradually changes from the minimum to the maximum, and then gradually increases from the maximum to the minimum. Change.

よって、図5乃至図7に示すように、カム面91aがバルブタペット41の頂面41aと接触している間では、バルブタペット41及びエンジンバルブ42は、スプリング43の付勢力Fによって、押し上げられている。これにより、エンジンバルブ42のリフト量Lvは0となり、当該エンジンバルブ42は全閉状態となる。また、摺動面82a〜85aの面圧Pは最小となる。   Therefore, as shown in FIGS. 5 to 7, while the cam surface 91 a is in contact with the top surface 41 a of the valve tappet 41, the valve tappet 41 and the engine valve 42 are pushed up by the urging force F of the spring 43. ing. As a result, the lift amount Lv of the engine valve 42 becomes 0, and the engine valve 42 is fully closed. Further, the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a is minimized.

次いで、カム面92aがバルブタペット41の頂面41aに乗り移ると、バルブタペット41及びエンジンバルブ42は、カム面92aによって、スプリング43の付勢力Fに抗して、徐々に押し下げられる。これにより、エンジンバルブ42のリフト量Lv及び摺動面82a〜85aの面圧Pは、カム面92aのカムトップ部92bがバルブタペット41の頂面41aに近づくに従って、漸次大きくなり、当該エンジンバルブ42は、徐々に開き始める。   Next, when the cam surface 92a is transferred to the top surface 41a of the valve tappet 41, the valve tappet 41 and the engine valve 42 are gradually pushed down against the urging force F of the spring 43 by the cam surface 92a. As a result, the lift amount Lv of the engine valve 42 and the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a gradually increase as the cam top portion 92b of the cam surface 92a approaches the top surface 41a of the valve tappet 41. 42 begins to open gradually.

そして、カム面92aのカムトップ部92bがバルブタペット41の頂面41aに到達すると(カムシャフト50の回転角度θが180°になったとき)、バルブタペット41及びエンジンバルブ42は、カム面92aによって、スプリング43の付勢力Fに抗して、更に押し下げられる。これにより、エンジンバルブ42のリフト量Lv及び摺動面82a〜85aの面圧Pは最大となり、当該エンジンバルブ42は全開状態となる。   When the cam top portion 92b of the cam surface 92a reaches the top surface 41a of the valve tappet 41 (when the rotation angle θ of the camshaft 50 reaches 180 °), the valve tappet 41 and the engine valve 42 are connected to the cam surface 92a. Thus, the spring 43 is further pushed down against the urging force F of the spring 43. Thereby, the lift amount Lv of the engine valve 42 and the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a are maximized, and the engine valve 42 is fully opened.

次いで、カム面92aのカムトップ部92bがバルブタペット41の頂面41aから離れると、バルブタペット41及びエンジンバルブ42は、スプリング43の付勢力Fによって、徐々に押し上げられる。これにより、エンジンバルブ42のリフト量Lv及び摺動面82a〜85aの面圧Pは、カム面92aのカムトップ部92bがバルブタペット41の頂面41aから遠ざかるに従って、漸次小さくなり、当該エンジンバルブ42は、徐々に閉り始める。   Next, when the cam top portion 92 b of the cam surface 92 a is separated from the top surface 41 a of the valve tappet 41, the valve tappet 41 and the engine valve 42 are gradually pushed up by the urging force F of the spring 43. As a result, the lift amount Lv of the engine valve 42 and the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a gradually decrease as the cam top portion 92b of the cam surface 92a moves away from the top surface 41a of the valve tappet 41. 42 begins to close gradually.

そして、カム面91aがバルブタペット41の頂面41aに乗り移ると、バルブタペット41及びエンジンバルブ42は、スプリング43の付勢力Fによって、更に押し上げられる。これにより、エンジンバルブ42のシフト量Lvは0となり、当該エンジンバルブ43は全閉状態となる。また、摺動面82a〜85aの面圧Pは最小となる。   When the cam surface 91 a is transferred to the top surface 41 a of the valve tappet 41, the valve tappet 41 and the engine valve 42 are further pushed up by the urging force F of the spring 43. As a result, the shift amount Lv of the engine valve 42 becomes 0, and the engine valve 43 is fully closed. Further, the surface pressure P of the sliding surfaces 82a to 85a is minimized.

次に、レーザ加工装置1の構成について、図1、図2、図4を用いて詳細に説明する。   Next, the configuration of the laser processing apparatus 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1, 2, and 4.

図1及び図2に示すように、レーザ加工装置1は、レーザ加工ユニット11及びワーク装着ユニット12と、これら各ユニット11,12をその上部に備えるベッド13とから構成されている。   As shown in FIG.1 and FIG.2, the laser processing apparatus 1 is comprised from the laser processing unit 11 and the workpiece | work mounting unit 12, and the bed 13 which has these units 11 and 12 in the upper part.

ワーク装着ユニット12は、上述したカムシャフト50を、その軸部61の軸心がX軸方向に配置された状態で、着脱可能とするものである。また、レーザ加工ユニット11は、ワーク装着ユニット12に装着されたカムシャフト50に対して、X軸方向と直交するZ軸方向から、レーザ加工を行うものとなっている。   The workpiece mounting unit 12 allows the above-described cam shaft 50 to be detachable in a state where the axis of the shaft portion 61 is arranged in the X-axis direction. The laser processing unit 11 performs laser processing on the camshaft 50 mounted on the workpiece mounting unit 12 from the Z-axis direction orthogonal to the X-axis direction.

レーザ加工ユニット11の下部には、X軸移動体21が設けられており、このX軸移動体21は、ベッド13の上面において、X軸方向に移動可能に支持されている。更に、X軸移動体21の上面には、Z軸移動体22がZ軸方向に移動可能に支持されている。そして、Z軸移動体22の上部には、レーザ発振器23が設けられると共に、取付部材24を介して集光レンズ25が設けられている。このとき、レーザ発振器23と集光レンズ25とは、Z軸方向において、対向するように設けられており、そのレーザ発振器23から出力されたレーザ光Lは、集光レンズ25を通過することにより集光される。   An X-axis moving body 21 is provided below the laser processing unit 11, and the X-axis moving body 21 is supported on the upper surface of the bed 13 so as to be movable in the X-axis direction. Further, a Z-axis moving body 22 is supported on the upper surface of the X-axis moving body 21 so as to be movable in the Z-axis direction. A laser oscillator 23 is provided above the Z-axis moving body 22, and a condenser lens 25 is provided via an attachment member 24. At this time, the laser oscillator 23 and the condenser lens 25 are provided to face each other in the Z-axis direction, and the laser light L output from the laser oscillator 23 passes through the condenser lens 25. Focused.

従って、X軸移動体21及びZ軸移動体22を駆動させることにより、レーザ発振器23及び集光レンズ25をX軸方向(カムシャフト50の軸方向)及びZ軸方向(カムシャフト50の径方向)に移動させることができる。   Accordingly, by driving the X-axis moving body 21 and the Z-axis moving body 22, the laser oscillator 23 and the condenser lens 25 are moved in the X-axis direction (the axial direction of the camshaft 50) and the Z-axis direction (the radial direction of the camshaft 50). ).

ここで、Z軸移動体22の駆動は、単に、レーザ発振器23におけるZ軸方向の移動及び位置決めに使用するためだけでなく、集光レンズ25によるレーザ光Lの集光位置を調整するためにも使用される。即ち、Z軸移動体22を駆動させることにより、集光レンズ25によるレーザ光Lの集光位置を、Z軸方向に移動させることができる。また、レーザ発振器23は、出力するレーザ光Lのエネルギ密度、照射時間(出力時間)、照射回数を、調整可能となっている。つまり、レーザ発振器23から出力するレーザ光Lのエネルギ密度、照射時間、照射回数や、集光レンズ25のZ軸方向の移動量を調整することにより、レーザ光Lを摺動面81a〜85aに照射した際に加工されるディンプルDの径(開口面積)及び深さを調整することができる(図4参照)。   Here, the drive of the Z-axis moving body 22 is not only used for movement and positioning in the Z-axis direction in the laser oscillator 23 but also for adjusting the condensing position of the laser light L by the condensing lens 25. Also used. That is, by driving the Z-axis moving body 22, the condensing position of the laser light L by the condensing lens 25 can be moved in the Z-axis direction. Further, the laser oscillator 23 can adjust the energy density, the irradiation time (output time), and the number of irradiation times of the laser beam L to be output. That is, by adjusting the energy density, the irradiation time, the number of times of irradiation of the laser beam L output from the laser oscillator 23, and the amount of movement of the condenser lens 25 in the Z-axis direction, the laser beam L is applied to the sliding surfaces 81a to 85a. The diameter (opening area) and depth of the dimple D processed when irradiated can be adjusted (see FIG. 4).

また、ワーク装着ユニット12のX軸方向両側部には、ワーク主軸台31及びワーク支持台32がそれぞれ設けられている。これらワーク主軸台31及びワーク支持台32は、ベッド13の上面において、接近及び離間するように、X軸方向に移動可能に支持されている。   A work spindle 31 and a work support 32 are respectively provided on both sides of the work mounting unit 12 in the X-axis direction. The work spindle 31 and the work support 32 are supported on the upper surface of the bed 13 so as to be movable in the X-axis direction so as to approach and separate from each other.

そして、ワーク主軸台31の内側には、ワーク主軸31aが回転可能に支持されており、このワーク主軸31aは、所定の回転数で回転駆動すると共に、カムシャフト50の一端を保持可能となっている。更に、ワーク主軸台31には、エンコーダ33が接続されており、このエンコーダ33は、ワーク主軸31aの回転角度(上述した、カムシャフト50の回転角度θ)を検出可能となっている。   A work spindle 31a is rotatably supported inside the work spindle base 31, and the work spindle 31a can be driven to rotate at a predetermined rotational speed and can hold one end of the camshaft 50. Yes. In addition, an encoder 33 is connected to the work spindle 31, and this encoder 33 can detect the rotation angle of the work spindle 31 a (the rotation angle θ of the camshaft 50 described above).

一方、ワーク支持台32の内側には、センタ部材32aが回転可能に支持されている。このセンタ部材32aは、ワーク主軸31aと同軸上に配置されると共に、カムシャフト50の他端を保持可能となっている。   On the other hand, a center member 32a is rotatably supported inside the work support base 32. The center member 32a is disposed coaxially with the work spindle 31a and can hold the other end of the camshaft 50.

従って、ワーク主軸台31のワーク主軸31aと、ワーク支持台32のセンタ部材32aとを、X軸方向において、接近及び離間させることにより、カムシャフト50を着脱することができる。また、ワーク主軸31aとセンタ部材32aとの間でカムシャフト50を挟持した状態で、ワーク主軸31aを回転駆動させることにより、カムシャフト50をその軸心周りに回転させることができる。このとき、図4に示すように、レーザ発振器23から出力されたレーザ光Lを、集光レン25により集光して、摺動面81a〜85aに照射させることにより、当該摺動面81a〜85aに対して、油溜まりとして機能する微細なディンプルDを加工することができる。   Therefore, the camshaft 50 can be attached and detached by moving the work spindle 31a of the work spindle 31 and the center member 32a of the work support base 32 closer to and away from each other in the X-axis direction. Further, the camshaft 50 can be rotated around its axis by rotating the work spindle 31a while the camshaft 50 is sandwiched between the work spindle 31a and the center member 32a. At this time, as shown in FIG. 4, the laser light L output from the laser oscillator 23 is condensed by the condensing lens 25 and irradiated on the sliding surfaces 81 a to 85 a, so that the sliding surfaces 81 a to 81 a. With respect to 85a, a fine dimple D that functions as an oil reservoir can be processed.

次に、レーザ加工装置1の動作について、図1、図2、図4、図7を用いて詳細に説明する。   Next, the operation of the laser processing apparatus 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 7.

図1及び図2に示すように、先ず、カムシャフト50を、ワーク主軸台31とワーク支持台32との間に装着した後、ワーク主軸31aを回転駆動させることにより、カムシャフト50を回転させる。   As shown in FIGS. 1 and 2, first, after the camshaft 50 is mounted between the work spindle base 31 and the work support base 32, the camshaft 50 is rotated by rotationally driving the work spindle 31a. .

次いで、X軸移動体21及びZ軸移動体22を駆動させることにより、レーザ発振器23及び集光レンズ25を、カム71に対応した摺動部82の摺動面82aに対向させる。   Next, by driving the X-axis moving body 21 and the Z-axis moving body 22, the laser oscillator 23 and the condenser lens 25 are opposed to the sliding surface 82 a of the sliding portion 82 corresponding to the cam 71.

そして、摺動面82aに加工するディンプルDの径及び深さに応じて、レーザ光Lのエネルギ密度、照射時間、照射回数、集光位置を調整した後、レーザ発振器23を駆動させることにより、レーザ光Lを摺動面82aに照射する。これにより、摺動面82aに複数のディンプルDが加工される(図4参照)。   Then, after adjusting the energy density, irradiation time, number of times of irradiation, and condensing position of the laser light L according to the diameter and depth of the dimple D processed into the sliding surface 82a, the laser oscillator 23 is driven, Laser light L is applied to the sliding surface 82a. Thereby, a plurality of dimples D are processed on the sliding surface 82a (see FIG. 4).

このとき、カムシャフト50(ワーク主軸31a)の回転角度θを検出しながら、レーザ発振器23のX軸方向の移動、及び、カムシャフト50(ワーク主軸31a)の回転数を制御することにより、摺動面82aに形成されるディンプルDは、カム71に作用するスプリング43の付勢力Fに伴って発生する当該摺動面82aの面圧Pに応じて、加工される。即ち、図7に示すように、摺動面82aに形成されるディンプルDの開口面積率Rを、摺動面82aの面圧Pが大きくなるに従って、漸次小さくする。なお、開口面積率Rとは、摺動面82aの面積に対するディンプルDの開口面積の割合を示している。   At this time, by detecting the rotation angle θ of the camshaft 50 (work spindle 31a), the movement of the laser oscillator 23 in the X-axis direction and the rotation speed of the camshaft 50 (work spindle 31a) are controlled. The dimples D formed on the moving surface 82a are processed according to the surface pressure P of the sliding surface 82a generated with the urging force F of the spring 43 acting on the cam 71. That is, as shown in FIG. 7, the opening area ratio R of the dimple D formed on the sliding surface 82a is gradually decreased as the surface pressure P of the sliding surface 82a increases. The opening area ratio R indicates the ratio of the opening area of the dimple D to the area of the sliding surface 82a.

具体的には、カム面91aに対向した摺動面82aにおいては、面圧Pが最小となるため、ディンプルDの開口面積率Rを最大とする。また、カム面92aに対向した摺動面82aにおいては、面圧Pがカムトップ部92bと対向した位置に向かうに従って、最小から最大に徐々に変化するため、ディンプルDの開口面積率Rを、カムトップ部92bと対向した位置(図5(b)における面圧Pを示す矢印の先端付近)に向かうに従って、最大から最小に徐々に変化させる。   Specifically, since the surface pressure P is minimized at the sliding surface 82a facing the cam surface 91a, the opening area ratio R of the dimple D is maximized. Further, in the sliding surface 82a facing the cam surface 92a, the surface pressure P gradually changes from the minimum to the maximum as it goes to the position facing the cam top portion 92b. It gradually changes from the maximum to the minimum as it goes to the position facing the cam top portion 92b (near the tip of the arrow indicating the surface pressure P in FIG. 5B).

よって、摺動面82aにおける面圧Pが大きくなる部分では、潤滑性よりも強度を確保するために、ディンプルDの開口面積率Rを小さくする。一方、摺動面82aにおける面圧Pが小さくなる部分では、強度よりも潤滑性を確保するために、ディンプルDの開口面積率Rを大きくする。これにより、ディンプルDを摺動面82aの全域に亘って一様に加工するときよりも、加工時間の短縮化が図られる。   Therefore, in the portion where the surface pressure P on the sliding surface 82a becomes large, the opening area ratio R of the dimple D is made small in order to secure the strength rather than the lubricity. On the other hand, in the portion where the surface pressure P on the sliding surface 82a is small, the opening area ratio R of the dimple D is increased in order to ensure lubricity rather than strength. As a result, the processing time can be shortened compared with the case where the dimple D is processed uniformly over the entire sliding surface 82a.

次いで、上述したように、摺動面82aに対するレーザ加工が完了すると、同様に、摺動面83a〜85aに対するレーザ加工を順次行う。また、摺動面81aに対しては、摺動面82aと同様に、レーザ加工を行っても構わない。   Next, as described above, when the laser processing on the sliding surface 82a is completed, the laser processing on the sliding surfaces 83a to 85a is sequentially performed. Further, laser processing may be performed on the sliding surface 81a in the same manner as the sliding surface 82a.

なお、上述した実施形態においては、レーザ加工装置1により加工される被加工物を、カムシャフト50としているが、このレーザ加工装置1では、例えば、車両用エンジンに採用されるクランクシャフトを加工することも可能となっている。   In the above-described embodiment, the workpiece to be processed by the laser processing apparatus 1 is the camshaft 50. However, in the laser processing apparatus 1, for example, a crankshaft employed in a vehicle engine is processed. It is also possible.

従って、カムシャフト50において、油溜まりとして機能するディンプルDを、摺動面81a〜85aの面圧Pに応じて形成することにより、潤滑性に優れた摺動面81a〜85aを短時間で加工することができる。また、このように、摺動面81a〜85aにディンプルDを形成することにより、当該摺動面81a〜85aにおいて、潤滑性及び強度の両立を図ることができる。   Therefore, in the camshaft 50, the dimples D that function as oil reservoirs are formed according to the surface pressure P of the sliding surfaces 81a to 85a, so that the sliding surfaces 81a to 85a having excellent lubricity can be processed in a short time. can do. In addition, by forming the dimples D on the sliding surfaces 81a to 85a as described above, it is possible to achieve both lubricity and strength in the sliding surfaces 81a to 85a.

本発明は、摺動部材の内周面をなす摺動面に対して、レーザ光を照射して、油溜まりとして機能する窪み部を加工するレーザ加工装置に適用可能である。   The present invention can be applied to a laser processing apparatus that irradiates a sliding surface that forms the inner peripheral surface of a sliding member with laser light to process a recess that functions as an oil reservoir.

1 レーザ加工装置
11 レーザ加工ユニット
12 ワーク装着ユニット
23 レーザ発振器
25 集光レンズ
31 ワーク主軸台
32 ワーク支持台
40 動弁機構
41 バルブタペット
41a 頂面
42 エンジンバルブ
43 スプリング
44 固定部材
50 カムシャフト
61 軸部
71〜74 カム
81〜85 摺動部
81a〜85a 摺動面
91 ベース円部
91a カム面
91b カムボトム部
92 バルブリフト部
92a カム面
92b カムトップ部
L レーザ光
D ディンプル
θ 回転角度
Lv リフト量
F 付勢力
P 面圧
R 開口面積率
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 11 Laser processing unit 12 Work mounting unit 23 Laser oscillator 25 Condensing lens 31 Work spindle stand 32 Work support stand 40 Valve mechanism 41 Valve tappet 41a Top surface 42 Engine valve 43 Spring 44 Fixing member 50 Cam shaft 61 Axis Portions 71 to 74 Cams 81 to 85 Sliding portions 81a to 85a Sliding surfaces 91 Base circular portions 91a Cam surfaces 91b Cam bottom portions 92 Valve lift portions 92a Cam surfaces 92b Cam top portions L Laser light D Dimples θ Rotation angle Lv Lift amount F Energizing force P Surface pressure R Opening area ratio

Claims (4)

内燃機関の駆動に連動して回転することにより、前記内燃機関の機関弁を開閉させるカムシャフトの摺動面に対して、油溜まりとして機能する窪み部を加工する摺動面の加工方法において、
前記窪み部を、前記機関弁を前記カムシャフトのカム側に付勢する付勢力に伴って発生する前記摺動面の面圧に応じて加工する
ことを特徴とする摺動面の加工方法。
In the processing method of the sliding surface for processing the hollow portion functioning as an oil reservoir with respect to the sliding surface of the camshaft for opening and closing the engine valve of the internal combustion engine by rotating in conjunction with the driving of the internal combustion engine,
The method of processing a sliding surface, wherein the hollow portion is processed according to a surface pressure of the sliding surface generated by a biasing force that biases the engine valve toward the cam side of the camshaft.
請求項2に記載の摺動面の加工方法において、
前記窪み部を、当該窪み部の開口面積率が、前記摺動面の面圧が大きくなるに従って、漸次小さくなるように、加工する
ことを特徴とする摺動面の加工方法。
In the processing method of the sliding face according to claim 2,
The sliding surface processing method, wherein the recess portion is processed so that an opening area ratio of the recess portion gradually decreases as the surface pressure of the sliding surface increases.
内燃機関の駆動に連動して回転することにより、前記内燃機関の機関弁を開閉させるカムシャフトにおいて、
回転可能に支持される摺動部と、
前記摺動部と同軸上に設けられ、前記機関弁を付勢手段の付勢力に抗して開弁させるカムと、
前記摺動部の摺動面に、前記カムに作用する前記付勢手段の付勢力に伴って発生する前記摺動面の面圧に応じて形成され、油溜まりとして機能する窪み部とを備える
ことを特徴とするカムシャフト。
In the camshaft that opens and closes the engine valve of the internal combustion engine by rotating in conjunction with the drive of the internal combustion engine,
A sliding portion supported rotatably;
A cam provided coaxially with the sliding portion and opening the engine valve against a biasing force of a biasing means;
The sliding surface of the sliding portion is provided with a recess portion that is formed according to the surface pressure of the sliding surface that is generated by the biasing force of the biasing means that acts on the cam and functions as an oil reservoir. A camshaft characterized by that.
請求項3に記載のカムシャフトにおいて、
前記窪み部の開口面積率を、前記摺動面の面圧が大きくなるに従って、漸次小さくする
ことを特徴とするカムシャフト。
The camshaft according to claim 3,
The camshaft characterized by gradually decreasing the opening area ratio of the recess as the surface pressure of the sliding surface increases.
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