JPH042728A - カムシャフトの表面硬化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鋳鉄製カムシャフトのカム面を高密度エネル
ギーにより再溶融させて硬化処理する方法に関する。

従来の技術 内燃機関に用いられる鋳鉄製カムシャフトのカム面をＴ
ＩＧアーク、電子ビーム、レーザ等の高密度エネルギー
により再溶融（リメルト処理）させるとともに、放冷に
よって表面硬化させるようにした再溶融表面硬化処理方
法が例えば特開昭６２−１５１５５２号公報、特開昭５
９−４７３６９号公報および特開昭６０−２３０９３８
号公報等において知られている。

この処理方法は、カムシャフトを回転させる一方、この
回転運動と同期してカム面と対向させたりメルトトーチ
例えばＴＩＧトーチをカム幅内でウィービングさせるこ
とによってカム面に溶融エネルギーを与え、このような
処理を例えばカムシャフトの一端部のカムから他端部の
カムに向かって順次施すことにより、各カム面には高硬
度で耐摩耗性にすぐれたチル組織が形成されることにな
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の処理方法によると、
リメルト処理を開始する直前のカムシャフトの温度、す
なわちリメルト処理を開始する直前のカムシャフトの軸
方向の温度分布特性がその都度変化し、リメルト処理を
開始する直前の処理対象カム近傍の温度が各カムごとに
異なることになる。その結果、ＴＩＧトーチの通電電流
を一定にしたとしても各カムごとに溶融深さがばらつき
、処理精度の向上に限界がある。

そして、上記の現象はカムシャフト全体が予め予備加熱
処理されていたとしても同様に起こり得るほか、例えば
特開昭６１−２８８０１０号公報のように処理部表面の
温度をフィードバックしながらリメルト処理を行ったと
しても上記の現象は解決されない。

ここで、上記のように処理開始直前の処理対象カム近傍
の温度がばらついて溶融深さが一定しないのは、たとえ
処理前のカムであっても、同一カムシャフト上の処理済
みカムの処理時における熱的影響を何らかのかたちで受
けており、しかもその処理対象となるカムの位置あるい
は処理順位に応じて処理対象カム近傍が保有している熱
が異なることが原因と考えられる。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
リメルト処理開始直前にその処理対象カム近傍が保有し
ている熱を温度として検出し、この検出温度に応じて処
理対象カムに与えるべき溶融エネルギーを制御して溶融
深さひいては処理硬化層の均一化を図った処理方法を提
供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、前述したように多数のカムを有するカムシャ
フトの各カム面に順次溶融エネルギーを与えて再溶融さ
せることで該カム面を硬化処理する方法において、再溶
融硬化処理に先立って、カムシャフトのうち処理対象カ
ムの両側近傍の温度を検出し、この検出温度に基づいて
処理対象カムに与えるべき溶融エネルギーを制御するこ
とを特徴としている。

溶融エネルギーを制御する具体的な方法としてハ、処理
対象カム近傍のカムあるいはジャーナル部の温度に応じ
、例えばりメルトトーチであるＴＩＧトーチの通電電流
を増減させる。

作用 上記の方法によると、リメルト処理開始直前の処理対象
カム近傍の温度を検出して溶融エネルギーを増減させる
ことにより、処理対象カム近傍が保有している熱を考慮
した最適な条件下で処理を行える。

その結果、各カムの溶融深さすなわち処理硬化層のばら
つきが解消されて均一化されるようになる。

実施例 第１図および第２図は本発明を応用した処理装置の構成
説明図である。

図において、Ｓは複数のカムＣＩ、Ｃ２，Ｃ３・・・と
ジャーナル部Ｊｌ、Ｊ２．Ｊ３・・・とを有する鋳鉄製
のカムシャフトで、このカムシャフトＳはその両端をロ
ケートピン１とセンタ２，３とで両持ち支持された上で
モータ４により回転駆動される。

５はリメルトトーチとしてのＴＩＧトーチ（以下、単に
トーチという）で、このトーチ５はモータ６とボールね
じ７のはたらきによりカムシャフトＳの径方向（Ｘ方向
）に移動する機能と、モータ８とボールねじ９のはたら
きによりカムシャフトＳの軸心方向（Ｙ方向）に移動す
る機能とを備えている。そして、トーチ５は各トーチ位
置制御部１０．１１からの指令に基づいてその位置が制
御される。すなわち、トーチ５は処理対象となるカムＣ
Ｉ、Ｃ２，Ｃ３・・・のいずれかと対向する位置まで移
動した上で、カムシャフトＳの回転に同期してそのカム
面とトーチ５の先端との間のギャップが常に一定になる
ようにＸ方向の位置が制御され、同時に、カムシャフト
Ｓの回転に同期して処理対象カムのカム幅内でウィービ
ングすることでカム面にリメルト処理を施すことになる
。

１２はカムシャフトＳを挟んでトーチ５と対向するよう
に設けられたスライダで、このスライダ１２にはカムシ
ャフトＳのジャーナル部Ｊｌ、Ｊ２、Ｊ３・・・のピッ
チと等しい位置に接触式あるいは非接触式の一対の温度
センサ１３，１４が設けられている。そして、スライダ
１２はモータ１５とボールねじ１６とのはたらきにより
カムシャフトＳの軸心方向に移動可能であって、センサ
位置制御部１６からの指令に基づいて、双方の温度セン
サ１３．１４のそれぞれがジャーナル部Ｊｌ。

Ｊ２．Ｊ３・・・のいずれかに対向するような位置に位
置決めされる。

１７はトーチ５への通電制御を司る電流・電圧制御部、
１８は上記の電流・電圧制御部１７のほかトーチ位置制
御部１０．１１およびセンサ位置制御部１６を統括制御
している主制御装置である。

主制御装置１８は演算制御部１９および記憶部２０を備
え、記憶部２０にはカムシャフトＳの各カムＣ１，Ｃ２
，Ｃ３・・・およびジャーナル部Ｊｌ。

Ｊ２．Ｊ３・・・の位置情報のほか、カムシャフトＳの
温度を含めた総合的な処理条件が最適となるような複数
パターンの通電電流値が予め設定されている。

したがって、上記の処理装置においては、カムＣＩ、Ｃ
２，Ｃ３・・・の順に対応する位置までトーチ５か移動
してリメルト処理が順次族されることになるのであるが
、その際、カムＣＩ、Ｃ２の処理時にはそれらのカムＣ
１，Ｃ２の両側のジャーナル部Ｊｌ、Ｊ２に温度センサ
１３，１４が対応するように、またカムｃ３．ｃ４の処
理時にはそれらのカムＣ３，Ｃ４の両側のジャーナル部
Ｊ２゜Ｊ３に温度センサ１３，１４が対応するようにそ
れぞれスライダ１２が位置決めされる。

そして、例えばカムＣ１のリメルト処理の際には、第３
図にも示すようにその処理開始に先立って温度センサ１
３，１４を支持しているスライダ１２が第２図の実線位
置まで移動し、温度センサ１３．１４が処理対象カムＣ
１の近傍の温度すなわちジャーナル部Ｊｌ、Ｊ２の表面
の温度ＴＩ。

Ｔ、を検出し、その検出温度Ｔ、、Ｔ、は増幅器２１を
介して主制御装置１８側に取り込まれる。

主制御装置１８側では検出温度Ｔ、、Ｔ、にそれぞれ処
理対象カムシャフトＳの種別に応じた定数ａまたはｂを
乗じた上で、それらの温度ａ　−Ｔ　、とｂ−Ｔ、との
平均温度Ｔ。とじて Ｔｏ−（ａ　　Ｔ　＋　十ｂ　’Ｔｔ）　／　２を演算
して求める。さらに、主制御装置１８では上記の平均温
度Ｔ。に見合った電流値を、予め設定されている複数パ
ターンの温度条件のなかから選択する。

こののち、処理開始指令が与えられると、主制御装置１
８は電流・電圧制御部１７に対して上記の選択された設
定電流値に応じた通電指令を与え、カムＣ１の回転に同
期してトーチ５がウィービング動作することでリメルト
処理が行われる。

カムＣ１のリメルト処理が終わると、スライダ１２はな
おも従前の位置にとどまるのに対してトーチ５が次のカ
ムＣ２位置まで移動し、上記と同様の手順でリメルト処
理が行われる。また、カムＣ２のリメルト処理が終了し
た場合には、スライダ１２は温度センサ１３，１４がジ
ャーナル部Ｊ２、Ｊ３に対応する位置まで移動するとと
もに、トーチ５が次のカムＣ３位置まで移動した上で同
様の手順でリメルト処理が行われる。

ここで、リメルト処理に先立って温度を検出する部位は
必ずしもジャーナル部である必要はなく、処理対象カム
の両側のカムあるいは軸部の温度を検出するようにして
もよい。

なお、上記実施例では再溶融硬化処理されるカムシャフ
ト素材の材質については特に明示していないが、例えば
鋳鋼を用いそれを再溶融硬化処理した上その再溶融硬化
処理層（レーデブライト層）を仕上げグラインダで除去
し、その下部の二次硬化層であるマルテンサイト＋下部
ベーナイト層をカム表面として露呈させることが考えら
れる。

そして、このカムシャフトをローラーロッカタイプの弁
駆動系に用いれば、転勤疲労応力限が高いのでピッチン
グ等の不具合が防止できる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、カムの再溶融硬化処理に
先立ってその処理対象カムの両側近傍の温度を検出し、
この検出温度に応じて処理対象カムに与えるべき溶融エ
ネルギーを制御するようにしているため、処理開始直前
にその処理対象カム近傍が保有している熱を考慮した処
理条件のもとて処理を行えることから、各カムを通して
溶融法さすなわち処理硬化層のばらつきが解消されて均
−化されるようになり、処理品質の向上と安定化が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を応用した処理装置の構成説明図、第２
図は第１図の要部拡大図、第３図はリメルト処理の手順
を示すフローチャートである。 ５・・・リメルトトーチとしてのＴＩＧトーチ、１２・
・・スライダ、１３．１４・・・温度センサ、１６・・
・センサ位置制御部、１７・・・電流・電圧制御部、１
８・・・主制御装置、Ｓ・・・カムシャフト、ＣＩ、Ｃ
２゜ｃ３．ｃ４・・・カム、Ｊｌ、Ｊ２．Ｊ３．Ｊ４．
Ｊ５・・・ジャーナル部。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のカムを有するカムシャフトの各カム面に順
   次溶融エネルギーを与えて再溶融させることで該カム面
   を硬化処理する方法において、再溶融硬化処理に先立っ
   て、カムシャフトのうち処理対象カムの両側近傍の温度
   を検出し、この検出温度に基づいて処理対象カムに与え
   るべき溶融エネルギーを制御することを特徴とするカム
   シャフトの表面硬化処理方法。