JPH084880A - 誘導硬化されるカムを持つ組立てカム軸及びカムの誘導硬化方法 - Google Patents

誘導硬化されるカムを持つ組立てカム軸及びカムの誘導硬化方法

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JPH084880A
JPH084880A JP7175328A JP17532895A JPH084880A JP H084880 A JPH084880 A JP H084880A JP 7175328 A JP7175328 A JP 7175328A JP 17532895 A JP17532895 A JP 17532895A JP H084880 A JPH084880 A JP H084880A
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cam
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alternating magnetic
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Gustav Hanisch
グスタフ・ハーニツシユ
Christoph Duell
クリストフ・デユル
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Daimler Benz AG
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 長い寿命のカム軸を提供する。 【構成】 組立てカム軸1は、機械的予荷重を受けて管
状軸本体上に固定されるほぼ環状のカム板3を含み、こ
のカム板は固定前にその外周を誘導で表面層硬化され
る。少なくとも約0.5mmの深さの表面に近い表面区
域に、硬化により少なくとも−450N/mmの大き
い内部圧縮応力が発生され、軸本体上へのカム板の取付
け後も、依然として少なくとも−150N/mmの内
部引張り応力が存在するように、表面層硬化が行われ
る。第1段階で、カム板に中間周波の磁界を印加して、
カム板の環本体の全体を少なくとも250℃ただし変態
温度以下に予熱する。続いてカム板に、第1段階の交番
磁界とは強さ又は周波数の異なる交番磁界を印加し、そ
れにより表面区域のみを変態温度又はそれ以上に加熱
後、急冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、なるべく管状の軸本体
上に固定する前に硬化されるほぼ環状のカム板を軸本体
上に機械的予荷重をかけて固定される、誘導硬化される
カムを持つ組立てカム軸、及びほぼ環状に構成されて硬
化後軸本体上に機械的予荷重をかけて固定可能な組立て
カム軸用カム板の外周を誘導で表面層硬化する際、硬化
すべき表面区域でカム板を、回転により、交流を印加可
能な環状誘導子により回転軸線に対して同心的に発生さ
れる交番磁界中で、工作物中に誘導される交番渦電流に
より変態温度に加熱し、続いて外部急冷媒体により急冷
して、カム板を表面層硬化する、カムの誘導硬化方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】燃料消費及び有害放出物を少なくするた
めの内燃機関の開発の過程において、機関の開発者は、
一層鋭いカム即ち急峻に上昇するカム及びローラを持つ
カム従節をますます採用しており、それにより特に側面
範囲におけるカムの荷重が大きくなる。大きいカム荷重
は少なくともカムに対して一層よい材料を必要とする。
高級なカム材料及び軸本体用の通常の機械用鋼は、カム
軸の複合構造いわゆる組立てカム軸となり、この組立て
カム軸は、完全に高級な材料から成る鍛造カム軸又は鋳
造カム軸に対する価格上の利点のほかに、重量上の利点
も与える。
【0003】ドイツ連邦共和国特許第3717190号
明細書から公知の組立てカム軸では、焼結されたカム板
が管状軸本体上へ軸線方向に押しはめられ、回転方向に
付加的にかみ合いで固定され、このかみ合いは押しはめ
により自動的に行われる。軸本体上におけるカム板の固
定のため、この固定に関係する軸線方向位置で軸本体の
周囲に、カム板の幅に相当する長さで、周囲溝がロール
により形成されて、軸本体の有効外径を局部的に適当に
大きくする。この直径を大きくされたカム座上へ、続い
てカム板が所望の周方向位置で軸線方向に押しはめられ
る。カム板は焼結成形体として構成されているので、製
造過程に基因する小さい穴と材料中断個所を含み、交番
荷重を受けると高いヘルツの圧力によりカムの寿命が不
利な影響を受ける。この点を別としても、焼結成形体
は、むく材料から成る工作物に比較して、製造過程によ
り高価である。即ち比較的複雑な形状を製造せねばなら
ない場合にのみ、焼結法による成形体の製造は有利であ
るが、カム板ではこの利点は生じない。
【0004】従つて荷重及び摩耗の理由から外周全体を
誘導で表面層硬化される鋼カム板が採用されるようにな
つている。即ち長い使用期間後も穴あきカム板が遊隙な
く管状軸本体上に固着しているようにするため、カム板
は軸本体上へはまる穴の内面まで一貫して硬化されるの
ではなく、延性のある軸本体のほかに、カム板の内面も
ある程度の可塑性を持つているようにする。しかしカム
板のこの表面層硬化は、カム板を軸本体上に取付けた後
に行つてはならない。そうしないと、固定的に付着する
付着結合が、熱処理により許されないようにゆるんでし
まうからである。外周を表面層硬化されるカム板の押し
はめ又はその他の摩擦による固定、場合によつてはかみ
合いによる固定によつて、環状のカム板に引張り応力が
生じ、従来のように誘導で硬化されるカム板では、同様
に引張り応力を生ずる使用中の荷重が加わることによ
り、材料の疲れ強度の近くにある引張り応力が全体とし
て生じて、容易に表面亀裂の原因となり、極端な場合カ
ム板の環が引き裂かれることになる。従つて外周を誘導
で表面層硬化されるカム板を持つ、最初にあげた種類の
組立てカム軸は、出願人の知るところによれば、今まで
内燃機関のため大量使用では、少なくとも乗用車に必要
な軽量構造では、また少なくとも大きい面圧を持つ使用
条件例えばローラタペツトでは、価値を認められなかつ
た。
【0005】同様にドイツ連邦共和国特許第37175
34号明細書に示されている組立てカム軸では、局部的
に適当に加えられる液体の内圧により軸管が広げられ
て、内側に予荷重を受けてカム板の内側へ押付けられ
る。その際カム板はできるだけ弾性的にのみ変形するよ
うにする。軸管からの液圧除去後、カム板が半径方向へ
弾性的に戻つて、可塑的に広げられた軸管上に固定的に
付着する。カム板は軸管上への固定前に既に十分に仕上
げ加工されている。場合によつては取付け後にも研摩加
工を行うことができる。特にカム板は取付け前に外周を
既に硬化されている。この刊行物は、以前の刊行物に関
連して、カムの硬化される表面が弾性変形の際亀裂を形
成し易いと述べている。従つてこの亀裂形成の危険を回
避するため、軸管上へのカムの固定範囲及び本来のカム
本体を軸線方向に互いに引離し、固定範囲を半径方向に
可撓的に構成し、本来のカム範囲を半径方向に剛性的に
構成することが提案される。しかし大抵の場合のよう
に、非常に小さい相互軸線方向間隔でカムを軸管上に取
付けねばならない時には、組立てカム軸のこの構成は役
に立たない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、最初
にあげた種類のカム軸を改良して、カム軸又はカム板の
実際に使用可能な寿命を期待できるようにすることであ
る。更に本発明の課題は、最初にあげた種類の誘導表面
層硬化方法を同じ方向に改良することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、最初にあげた種類のカム軸に関して本発明によれ
ば、カム板がその外周を誘導で表面層硬化され、表面に
近い硬化表面区域に硬化により生ずる内部圧縮応力が大
きく、それにより、軸本体上にカム板を取付けた後、取
付けにより表面区域に生じて重畳される内部引張り応力
が最初の内部圧縮応力を一部だけ補償し、即ち表面に近
い表面区域に取付けも依然として内部圧縮応力のみが存
在する。またカム軸の硬化方法に関して本発明によれ
ば、カム板の表面区域に充分大きい内部圧縮応力を発生
するため、加熱を2段階で行い、第1の段階で、中間周
波交番磁界をカム板へ印加することにより、カム板の環
本体を少なくとも250℃ただし最高でも変態温度以下
にある限界温度に予熱し、続いて第2の段階で、第1の
段階の交番磁界とは強さ及び周波数の異なる第2の交番
磁界をカム板へ印加することにより、予熱されたカム板
の半径方向外方にある表面区域を、変態温度又はそれよ
り上にある温度まで加熱する。
【0008】
【発明の効果】本発明によるカム軸の構成の利点は、出
願人の知見によれば、取付けられるカム板の硬化される
表面区域に残る内部圧縮応力のみによつて、カム軸が是
認できる寿命を持つことである。本発明による硬化方法
によつて、寿命を根拠づける大きい内部圧縮応力を硬化
の際生ずることができる。強度の問題の驚くべき解決策
は、押しはめ後にも表面に近い所に内部圧縮応力を強制
することである。これは、押しはめ前に僅かな硬化深さ
で極めて大きい内部圧縮応力となるように誘導硬化を行
うことによつて、行うことができる。従つて取付けによ
り生ずる引張り応力は、硬化の際における適当な大きさ
の内部圧縮応力のいわばゆとりによつて、過度に補強さ
れねばならない。薄い表面層の硬化の際における特に大
きい内部圧縮応力は、誘導硬化の際全断面予熱とそれに
上乗せされる本来の誘導表面層硬化とを伴う2段階加熱
によつて得られる。内部圧縮応力の大きさは、約5μm
までの深さの薄い表面層においては、破壊することなし
にX線写真で求めることができる。この方法及びその取
扱いは全く簡単ではないが、ずつと以前から公知であ
る。これに関する文献として次の刊行物があげられる。 E.Macherauch,P.Mueller:Da
s sinψ−Verfahren der roe
tgenographischen Spannung
smessung.Zeitschrift fuer
angewandte Pysik 13(196
1),Seiten305−312、Buch:Eig
enspannungen und Lastspan
nungen.Herausgeber:V.Hau
k,E.Macherauch,Carl Hanse
r Verlag,Muenchen,Wien(19
82)、B.Scholtes:Roentgenog
raphische Spannungsermitt
lung,ihre Grundlagen undA
nwendungen.in der Buch−Ve
roeffentlichung:Roentgen−
und Elektronenbeugung,65
−85,Herausgeber S.Steeb,R
eihe Kontakt und Studium,
Band 144,expert Verlag,Si
ndelfingen(19xx)、A Useful
Guide for X−Ray Stress E
valuation.In:Advances in
X−Ray Analysis 27(1984)Se
iten 81−99,Plenum Publish
ing Corp.、Residual Stress
es in Science and Technol
ogy.Herausgeber:E.Machera
uch,V.Hauk,DGM−Informatio
nsgesellschaft,Oberursel
(1987)。
【0009】深さに関する内部応力の変化を求めようと
すれば、測定個所において少なくとも局部的に、例えば
電気化学的腐食過程により、表面を機械的に反作用なし
に層状に除去し、その間に各層について、露出した表面
に存在する内部応力をX線写真で求めなければならな
い。従つて深さに関する内部応力の変化は破壊によつて
のみ求めることができる。
【0010】本発明の好適な構成は従属請求項からわか
る。更に図面に示されている実施例に基いて、本発明を
以下に説明する。
【0011】
【実施例】図1及び2には、組立てカム軸1が部分的に
示されている。このカム軸1は、管状の軸本体2を含
み、この軸本体上に複数のほぼ環状のカム板3と図示し
ない支持板とが固定されている。もちろんカム板は、所
定の周方向個所及び所定の軸線方向個所で軸本体上に固
定されねばならない。これは適当な補助装置によつて行
われる。固定のやり方は本発明にとつて二次的な意義し
か持たない。重要なことは、カム板が永続する機械的な
予荷重を受けて軸本体上に固定されることであり、カム
板の穴の内側におけるかみ合いにより、固定を援助する
ことができる。図1及び2に示す結合技術では、管状軸
本体の高い内圧による拡管が行われ、その際まず円筒状
の管が、軸線方向に限られた区域で高い内圧により広げ
られ、カム板1の穴14の内側面15へ、機械的残留応
力を受けて押付けられる。もちろん他の結合技術、例え
ば上述したドイツ連邦共和国特許第3710190号明
細書に示されているように、周囲溝付けによる軸本体の
先行する局部的に適当な拡管と、それに続くカムの軸線
方向押しはめとによる方法も使用可能である。軸線方向
に延びる溝又は突起が穴14の内側面15に設けられて
いる場合、広げられる管壁はこれらの溝又は突起の間へ
入り込み、付加的に軸本体とカム板とのかみ合いを行う
ことになる。管状軸本体2とほぼ環状のカム板3との間
の機械的残留予荷重は、接線方向に向く引張り応力を軸
本体2に生じ、この引張り応力はカム軸の全寿命にわた
つて維持される。どんな理由でも機械的予荷重が減少す
るようなことがあると、取付けられるカム板が、周方向
にカムの交番負荷を受けて、管状軸本体上でゆるみ、カ
ム板と軸本体との間に遊びが生ずる危険がある。その場
合弁操作とピストン行程との精確な位相の対応関係がも
はやなくなるので、これは非常に危険である。このよう
な場合往復ピストンが開かれるガス交換弁に衝突して、
機関の全体損傷を非常に速やかにひき起すという、非常
に大きい危険と確率が生ずる。従つて充分大きい付着力
で軸本体上にカム板を永続的に固定することは重要であ
る。これは、環状カム板本体内で接線方向に向く永続的
な引張り応力と、管状軸本体内にそれに応じた永続的な
圧縮応力を必要とする。
【0012】他方ころがり及び滑りの負荷と大きいヘル
ツの圧力によるカムの運転負荷は、カムの外周における
大きい硬さのみならず、本発明の知見に基いて内部圧縮
応力も必要とする。充分な硬さも充分大きい内部圧縮応
力もカムの外周に存在する時にのみ、組立てカム軸の満
足できる寿命が得られる。更に大きい硬さがカム板又は
支持板の外周区域のみに限られ、これに反しカム板3の
中心穴14の内側面15の近くの半径方向内方範囲は、
組織に影響を受けず、即ち鋼の最初に与えられる比較的
小さい硬さを維持することが重要である。この表面層1
6の半径方向深さTは少なくとも約0.5mmであるよ
うにする。しかし本発明による硬化方法では、この軟ら
かい内側表面層の深さは、大抵の場合上記の値より著し
く大きくなる。カム板の内側の軟かいことの理由は、相
互接触面において軸本体にもカム板にも延性があると、
交番負荷を受ける場合も、カム板が内側で硬くて延性を
もはや持たない状態に比較して、予荷重が一層よくかつ
永続的に維持されることにある。
【0013】カム板及び支持板用の材料として、高い摩
耗強度の硬化可能な鋼例えば軸受鋼が考えられる。この
場合特に材料記号100Cr6を持つ鋼が考えられ、こ
の鋼は1%の炭素及び約1.5%のクロムを含む特殊鋼
を意味する。同様に適当な他の鋼は、平均して約0.5
3%の炭素を含む誘導硬化可能な鋼である材料記号Cf
53を持つている。
【0014】このような鋼からカム板を製造できるよう
にするため、カム板の輪郭にほぼ一致する断面を持つ圧
延鋼から出発することができる。このような輪郭のむく
材料から、よくとがらされた切断縁を持つならいせん断
機により幅の狭い板がせん断され、このようにして製造
された素材に、穴あけ過程により中心穴14があけられ
る。せん断された板は、修正プレスでの塑性修正過程に
よつて、平らで滑らかな押圧面の間で、肉厚を目標寸法
にされ、かつ目標表面品質及び平面度にされる。内側面
15の精確な輪郭は、ブローチによる切削ブローチ過程
によつて形成することができる。外周の粗加工もブロー
チ過程で行うことが考えられる。このような素材の内部
応力を除去し、更に取付けにとつて最適な組織及び少な
くとも650N/mmの充分な材料強度を得るため
に、素材が赤熱され、徐々に再び冷却される。続いてカ
ム板は、2段階加熱を伴う本発明による誘導硬化方法に
よつて、外周を表面層硬化され、硬化される区域に大き
い内部圧縮応力が残るようにする。このように硬化され
るカム板は、管状軸本体に取付けられ、それから組立て
られる粗カム軸は、カム面及び支持面の研摩により仕上
げ加工される。この場合特に立方晶窒化硼素を含む研摩
体いわゆるCBN研摩盤を使用する研摩が考えられ、研
摩中強力な冷却により、比較的多い削除率で低い温度を
維持することができる。パラメータ設定の目的は、カム
板の誘導硬化の際生ずる大きい内部圧縮応力が研摩によ
り低下されないようにすることである。研摩板と工作物
との直接の接触範囲及び工作物の表面に近い表面区域に
おける微視的温度は、大きい内部圧縮応力を維持するた
め、研摩中に特定の温度を超過してはならない。これは
研摩のための方法最適化により経験的に求めねばならな
い。研摩の際のパラメータの適当な選択により、非常に
薄い表面区域における内部圧縮応力を高めることも可能
である。
【0015】本来のカム軸及び硬化方法に立入る前に、
まず図6及び7に関して、取付けられるカム板における
引張り応力の現象を説明する。図6に示すカム軸の実施
例では、意識的に硬化されないカム板17が管状軸本体
2上に取付けられている。収縮により、カム板の組織的
に一様な断面に、半径方向に第1近似で一定な引張り応
力13が生ずる。この引張り応力の大きさは、カム板の
中心穴の内側面と管状軸本体の外壁との間の半径方向相
互押圧によつて生ずる。逆に軸本体には、同様にこの結
合により生ずる圧縮応力が存在する。軸本体の圧縮応力
とカム板17の引張り応力13は、工作物部分の断面積
をそれぞれ考慮して、ちようど互いに平衡している。引
張り応力13の大きさは、硬化されないカム板の基礎円
7の範囲で約200N/mm、カム側面の範囲では、
荷重負担断面が大きいため、この引張り応力はもちろん
小さく、カム自体の範囲では平均して約100N/mm
の引張り応力が仮定される。この引張り応力は、カム
板の本発明による硬化によつて外周に存在する内部圧縮
応力に重畳されるので、そこに存在する内部圧縮応力は
適当な値だけ減少される。このため、カム板の取付け状
態でも依然として内部圧縮応力が外側表面区域8に残る
ようにするため、カム板の取付けられない状態で適当に
大きい内部圧縮応力を許容せねばならない。
【0016】個々のカム板の硬化を図4及び5について
以下に説明する。穴14を持つカム板3はカム頂部6を
持ち、このカム頂部の上昇するカム側面4は運転回転方
向5によりきまつており、他方のカム側面は下降カム側
面4′である。カム頂部の反対側にいわゆる基礎円7が
設けられ、この基礎円においてカム板は子午線断面で一
定の断面積を持つている。カム頂部及び基礎円の全外周
に沿つて、少なくとも約0.5mmただし好ましくは約
1mmの深さtを持つ硬化表面層8が生ずるようにす
る。既に述べたように、カム板は全体を硬化されてはな
らず、むしろ穴14の内側面15の範囲には、組織に影
響を受けず鋼の最初の小さい硬さ及び適当な延性を持つ
少なくとも2mmの深さTの内側表面層16が残るよう
にせねばならない。外側の表面層8は硬いだけでなく、
とりわけ大きい内部圧縮応力を持つているようにする。
しかもまだはめられてないカム板の表面区域8における
内部圧縮応力11は、押しはめにより生ずる引張り応力
13の重畳後に残つている内部圧縮応力9がなお特定の
最小値を持つ程度に、大きくなければならない。しかも
この残つている内部圧縮応力9の最小値は、材料記号1
00Cr6の鋼に対しては−50N/mm、材料記号
Cf53の鋼に対しては−150N/mmである。こ
こでマイナス符号は、上記の内部応力値において圧縮を
意味している。表面区域8に適当な大きさの内部圧縮応
力11を形成することができるようにするため、この表
面区域の半径方向内方にある層に、適当な大きさの内部
引張り応力12を形成せねばならない。このカム板には
外力が作用してないので、内部圧縮応力の範囲及び内部
引張り応力の範囲についての積分は、図4によるまだ取
付けられないカムにおいて、全体として零にならねばな
らない。
【0017】カム板又は支持板の外周の誘導表面層硬化
のため、原理的に公知で普及している誘導硬化方法が使
用される。その際交流を印加可能な環状誘導子により発
生される回転対称な交番磁界中で、カム板が回転せしめ
られる。工作物中に誘導される交番渦電流のため、カム
板が硬化すべき表面区域を加熱されて、変態温度にされ
る。続いて水性外部急冷媒体を使用する急冷により、熱
により変態した組織が″凍結″され、それにより表面層
硬さが生ずる。
【0018】このような原理的に公知の硬化方法から出
発して、カム板の表面区域8に充分大きい内部圧縮応力
を発生するため、本発明によれば加熱が2段階で行われ
る。第1の段階では、カム板が約10kHzの範囲にあ
る中間周波交番磁界を印加され、カム板の環本体が、少
なくとも250℃ただし最高でも変態温度19以下の限
界温度に加熱される。図8には、図4の部分VIIIに
よる半径線に沿うカム板の予熱段階における半径方向温
度プロフイルが、破線18により示されている。温度は
外側から内側へ低下する。外周における最高温度は、こ
の加熱段階即ち予熱段階では、最高でも変態温度19ま
で達するか、又はこれを僅か超過してもよい。他方半径
方向内方にある範囲でも、穴の内側面15の近くで少な
くとも250℃が得られるようにする。断面全体のこの
予熱によつて、カム板が熱的に広げられる。中間周波交
番磁界の使用により、更に内側にある断面部分へも達す
る渦電流のある程度の深さ効果が得られる。すぐに続い
て第2の段階において、約200kHzの範囲にある高
周波交番磁界がカム板に印加される。この高周波磁界は
非常に僅かな深さ効果しか持たないので、それにより生
ずる加熱は表面に近い表面区域に限られる。予熱段階の
温度プロフイル上に上載せされる第2の加熱段階の温度
曲線20は、図8に点線で示されている。第2の加熱段
階により、表面区域8における変態温度19が所望の深
さTの所で超過される。原理的には、第2の加熱段階中
に、中間周波交番磁界で加熱することも可能であり、こ
れは特に硬化すべき深さの値が大きい場合に有利であ
る。いずれの場合もそれに続く急冷によつて、この区域
のみが硬くなり、それに反し内側範囲は軟らかいままで
ある。硬い組織から熱的に影響を受けない組織への移行
は滑らかな曲線であるが、定義により硬い所と軟らかい
所との間に限界を定めることができる。すべてがまだ硬
く、これは外表面における硬さの少なくとも80%を持
つというように、しばしば規定される。硬化される表面
区域8の深さtは、前述したようになるべく少なくとも
1mmであるようにする。この表面区域の深さに加え
て、この表面区域に大きい内部圧縮応力が存在すること
が特に重要である。この内部圧縮応力は、2段階加熱後
に、第1の加熱段階でカム板が熱的に広げられたことに
よつて、現われる。この広げは急冷後に戻るので、カム
板の急冷による収縮によつて、外側区域に所望の大きい
内部圧縮応力が形成される。例えば硬化後ただしカム板
の収縮前に、材料100Cr6から成るカム板における
接線方向内部圧縮応力11は、約−450ないし−46
0N/mmの範囲にある。表面区域8の半径方向内側
には、それに応じた大きい内部引張り応力が形成される
ことになる。材料記号Cf53の鋼では、表面区域の範
囲になお著しく大きい内部圧縮応力11を発生せねばな
らない。この場合カム板の収縮前における内部圧縮応力
はもつと大きい所にあり、即ち−550ないし−850
N/mmでなければならない。
【0019】本発明により硬化されて表面区域8に大き
い内部圧縮応力を持つカム板3又は支持板の取付けによ
つて、取付けにより生ずる引張り応力13が内部圧縮応
力11に重畳される。しかしいかなる場合も、取付け後
でも依然として内部圧縮応力9が表面区域8に残るほ
ど、内部圧縮応力11が大きい。もちろん表面区域8の
下に、収縮後も依然として、取付けにより生ずる引張り
応力10が残る。
【0020】カムの本発明による構成及び本発明による
誘導硬化方法によつて、組立てカム軸を長い寿命かつ僅
かな重量でしかも少ない製造費及び材料費で製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2の切断線I−Iに沿う組立てカム軸の断面
図である。
【図2】図1の切断線II−IIに沿うカム軸の断面図
である。
【図3】図1の部分IIIにおける硬化深さと表面に近
い範囲の深さにおける接線方向内部応力の変化とを示す
図である。
【図4】取付けに先立つて硬化されるカム板の正面図で
ある。
【図5】図4の部分Vにおける硬化深さと表面に近い範
囲の深さにおける接線方向内部応力の変化とを示す図で
ある。
【図6】管状軸本体上へ収縮せしめられるがまだ硬化さ
れないカム板の正面図である。
【図7】図6の部分VIIにおける表面に近い範囲の接
線方向引張り応力の変化を示す図である。
【図8】図4の部分VIIIにおいて誘導硬化の際カム
板に存在する温度変化を半径線に沿つて示す図である。
【符号の説明】
1 カム軸 2 軸本体 3 カム板 8 表面区域 9,11 内部圧縮応力 13 内部引張り応力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフ・デユル ドイツ連邦共和国コルンタール・ノイハル デンシユトラーセ12

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸本体上に固定する前に硬化されるほぼ
    環状のカム板を軸本体上に機械的予荷重をかけて固定さ
    れるカム軸において、カム板(3)がその外周を誘導で
    表面層硬化され、表面に近い硬化表面区域(8)に硬化
    により生ずる内部圧縮応力(11)が大きく、それによ
    り、軸本体(2)上にカム板(3)を取付けた後、取付
    けにより表面区域(8)に生じて重畳される内部引張り
    応力(13)が最初の内部圧縮応力(11)を一部だけ
    補償し、即ち表面に近い表面区域(8)に取付けも依然
    として内部圧縮応力(9)のみが存在することを特徴と
    する、誘導硬化されるカムを持つ組立てカム軸。
  2. 【請求項2】 内部圧縮応力(9)を持つ表面区域
    (8)の深さ(t)が、カム板(3)を取付けた状態で
    少なくとも約0.5mmであることを特徴とする、請求
    項1に記載のカム軸。
  3. 【請求項3】 カム板(3)を取付けた状態で表面区域
    (8)の内部圧縮応力(9)が、材料記号100Cr6
    の鋼に対して少なくとも約−50N/mmであるか、
    又は材料記号Cf53の鋼に対して少なくとも約−15
    0N/mmであり、ここで数値のマイナス符号は圧縮
    を表すことを特徴とする、請求項1に記載のカム軸。
  4. 【請求項4】 カム板(3)の中心穴(3)の内側面
    (15)の範囲で、組識に影響を受けない表面層(1
    6)の半径方向深さ(T)が少なくとも約2mmである
    ことを特徴とする、請求項1に記載のカム軸。
  5. 【請求項5】 ほぼ環状に構成されて硬化後軸本体上に
    機械的予荷重をかけて固定可能な組立てカム軸用カム板
    の外周を誘導で表面層硬化する際、硬化すべき表面区域
    でカム板を、回転により、交流を印加可能な環状誘導子
    により回転軸線に対して同心的に発生される交番磁界中
    で、工作物中に誘導される交番渦電流により変態温度に
    加熱し、続いて外部急冷媒体により急冷して、カム板を
    表面層硬化する方法において、カム板(3)の表面区域
    (8)に充分大きい内部圧縮応力(9)を発生するた
    め、加熱を2段階で行い、 第1の段階で、中間周波交番磁界をカム板(3)へ印加
    することにより、カム板(3)の環本体を少なくとも2
    50℃ただし最高でも変態温度(19)以下にある限界
    温度(18)に予熱し、 続いて第2の段階で、第1の段階の交番磁界とは強さ及
    び周波数の異なる第2の交番磁界をカム板(3)へ印加
    することにより、予熱されたカム板(3)の半径方向外
    方にある表面区域(8)を、変態温度(19)又はそれ
    より上にある温度(20)まで加熱することを特徴とす
    る、カムの誘導硬化方法。
  6. 【請求項6】 第2の交番磁界として高周波交番磁界を
    使用することを特徴とする、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 交番磁界の中間周波として約10kHz
    の範囲にある周波数を使用し、交番磁界の高周波として
    約200kHzの範囲にある周波数を使用することを特
    徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 第2の交番磁界として中間周波の交番磁
    界を使用することを特徴とする、請求項5に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 少なくとも約0.5mmの硬化深さ
    (t)に硬化することを特徴とする、請求項5に記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 まだ単独で存在するカム板(3)の表
    面区域(8)における内部圧縮応力(11)が材料記号
    100Cr6の鋼に対して少なくとも約−450N/m
    であるか、又は材料記号Cf53の鋼に対して少な
    くとも約−550N/mmであり、ここで数値のマイ
    ナス符号は圧縮を表すことを特徴とする、請求項5に記
    載の方法。
JP7175328A 1994-06-09 1995-06-08 誘導硬化されるカムを持つ組立てカム軸及びカムの誘導硬化方法 Pending JPH084880A (ja)

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