JPH10330833A - 異なる輪郭を持つカム軸誘導硬化装置及び方法 - Google Patents

異なる輪郭を持つカム軸誘導硬化装置及び方法

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JPH10330833A
JPH10330833A JP10140332A JP14033298A JPH10330833A JP H10330833 A JPH10330833 A JP H10330833A JP 10140332 A JP10140332 A JP 10140332A JP 14033298 A JP14033298 A JP 14033298A JP H10330833 A JPH10330833 A JP H10330833A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 輪郭の異なる表面を持つカム軸の均一な硬化
深さが得られ、カム軸における大きすぎる応力勾配が回
避可能であるようにする、装置を提供し、更にカム軸の
均一な加熱従つて局部的な過熱の回避を保証するカム軸
の誘導硬化方法を提供する。 【構成】 異なる輪郭を持つカム軸特に弁カム６及び零
カム７を持ちかつ異なる輪郭を持つカム軸８は、硬化過
程の間誘導子により包囲され、誘導子から出る磁界によ
り加熱される。誘導子は、硬化過程の間誘導電流を通さ
れる複数の軸線方向分枝２及び積層鉄板５を持つてい
る。軸線方向分枝２には復数の積層鉄板５が設けられ、
これらの積層鉄板５により磁界が半径方向に集束され
る。積層鉄板５の位置及び幅は、カム軸８の表面輪郭に
合わされているので、集束は小さい直径を持つ範囲へ向
けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硬化過程の間カム軸が
誘導子により包囲され、かつ誘導子から出る磁界により
加熱可能である、異なる輪郭を持つカム軸特に弁カム及
び零カムを持つ遮断カム軸の誘導硬化装置に関する。本
発明は、更にこの装置により異なる輪郭を持つカム軸の
誘導硬化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】実際から、ガス交換弁を介してシリンダ
を遮断可能な内燃機関が公知である。ここでは、僅かな
軸線方向間隔をおいて各弁カムのほかに幅の狭い零カム
を持つカム軸又は遮断カム軸が使用される。零カムは、
カム軸から半径方向に突出するフランジとして構成さ
れ、カム軸の回転軸線に対して同心的なこのフランジの
外面又は走行面上を遮断揺動レバーが走行し、従つてこ
の走行面を硬化しかつ精確に研削せねばならない。
【０００３】カム基部円にほぼ等しいかカム尖端より大
きい直径を持ついわゆる同心的な零カムを持つ遮断カム
軸の刊行物は、出願人にとつて周知でない。しかしそれ
ぞれ２つの異なるように形成されたカムを、それぞれ付
属する弁の交互の操作のために使用することは、ドイツ
連邦共和国の特許第４４０４６８３号明細書及び特許出
願公開第４２１３１４７号明細書に示されている。特に
最初にあげた刊行物は、遮断カム軸の場合に近い。なぜ
ならば、ドイツ連邦共和国特許第４４０４６８３号明細
書の場合両方の揺動レバー用の連結機構は、遮断カム軸
に完全に類似である。遮断カム軸の場合両方のカムのう
ち１つ、いわゆる零カム又は遮断カムは円形に形成さ
れ、回転軸線に対して同心的に設けられている。即ちこ
のカムはシリンダの遮断状態において重要である。遮断
カム又は零カムは、揺動レバーを操作カムから大きく離
した状態に保つ機能しか持つていないので、揺動レバー
は操作カムを周囲個所にもはや接触させず、操作カムは
揺動レバーの下を接触することなく通過することができ
る。付属する弁は閉じられたままであり、装気の交換は
対応するシリンダでは行われない。
【０００４】遮断カム軸の弁カムは公知のように構成さ
れ、それぞれ基部円とカム板尖端とを持ち、内燃機関の
シリンダの入口弁及び出口弁を操作するようになつてい
る。弁の操作は、弁カムの走行面上に載る開閉揺動レバ
ーをそれぞれ介して行われる。偏心輪の機能を持つカム
板の突出する尖端を介して、開閉揺動レバー従つて回転
するカム軸により、弁が内燃機関の運転中操作される。
【０００５】シリンダの遮断のため遮断揺動レバーが設
けられて、零カムの走行面上を案内される。シリンダの
遮断中に弁の遮断揺動レバーは、それに対応する開閉揺
動レバーに結合される。その時開閉揺動レバーは公知の
ように弁カムによつてもはや操作されずそれにより対応
する弁従つてシリンダが遮断されている。
【０００６】といしにより送込み研削法で研削できない
幅の非常に狭い零カムを持つ軸線方向に狭い場所的条件
では、零カムがカム尖端にある弁操作カムの最大隆起か
ら僅か突出し、弁カムを越えて研削されるような大きさ
に、零カムの直径が定められている。
【０００７】軸線方向に僅かしか狭くない場所的条件に
おいて、零カムを幅広く構成し、送込み研削で研削を行
うことが公知であり、零カムの直径が弁操作カムの基部
円と同じに小さく構成される。この場合弁操作カムは、
カム隆起の範囲で零カムから半径方向に突出する。
【０００８】両方の場合、少なくともカム軸の周囲の一
部で、軸線方向に見て、硬化すべきカム軸の強い割れが
生じる。この割れは誘導硬化において問題を生じる。な
ぜならば、誘導子により決定される磁界が、割れのある
範囲でカム軸に均一に結合するからである。これにより
カム軸が不利に異なる加熱を受け、この場合使用不能な
不均一の硬化が行われる。
【０００９】不均一な加熱は局部的な加熱を生じ、それ
により急冷の際カム軸に応力半径が生じて、表面に応力
割れを生じ、使用中にカム軸を投に立たなくすることが
ある。
【００１０】更に部分範囲で、カム軸の申し分のない機
能のために充分高い延性を持たねばならない軸芯の望ま
しくない硬化が起こる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従つて本発明の基礎に
なつている課題は、輪郭の異なる表面を持つカム軸の均
一な硬化深さが得られ、カム軸における大きすぎる応力
勾配が回避可能であるようにする、装置を提供すること
である。更に本発明の課題は、カム軸の均一な加熱従つ
て局部的な過熱の回避を保証するカム軸の誘導硬化方法
を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、装置に関しては請求項１の特徴部分により、また方
法に関しては請求項１４の特徴部分によつて解決され
る。
【００１３】本発明により積層鉄板を誘導子の軸線方向
分枝に設けることによつて、誘導子から出る磁界が、積
層鉄板の設けられている範囲で半径方向に集束される。
それにより小さい直径を持つカム軸の範囲が、高い強さ
の磁界の作用を受けることができる。誘導子のこのルー
プ構成により、カム軸の軸線に対して直角な面内に磁力
線があるため、大きい直径を持つカム軸の範囲が弱く加
熱されるので、過熱が防止される。
【００１４】従つて異なる輪郭の表面を持つカム軸は、
誘導硬化の際、異なる輪郭の表面に合わされる磁界の作
用を受けることができ、その際大きい直径の範囲におけ
る局部的な過熱又は小さい直径の範囲における弱い加熱
が生じることはない。
【００１５】本発明による方法は、数回の加熱により、
零カムの早い加熱をカム軸の芯へそらせ、その際零カム
の過熱を生ずることなく、弁カムを充分加熱することが
できる。
【００１６】更に段付けられる加熱によりカム軸の一層
深い範囲も加熱され、従つて割れの形成の原因となるカ
ム軸の引張り内部応力の発生を防止又は減少することが
できるので有利である。
【００１７】本発明の有利な構成及び発展は、従属請求
項及び図面に基いて以下に説明される実施例から明らか
になる。
【００１８】
【実施例】図１には、４つの軸線方向分枝２、４つの半
径方向分枝３及び１つのスタンド装置４を持つ誘導子１
が示されている。軸線方向分枝２及び半径方向分枝３
は、硬化過程の間誘導電流を通され、軸線方向分枝２に
は複数積層鉄板５が設けられ、これらの積層鉄板５によ
り磁界が半径方向に集束される。
【００１９】積層鉄板５は、誘導子１の中心に近い側に
開いて形成されているＵ字状電機子鉄板の積層体から構
成されている。更に積層鉄板５は取外し可能に軸線方向
分枝２に結合されて、例えば従来の技術から公知の異な
る輪郭を持つカム軸又は遮断カム軸のような異なる輪郭
の種々の回転対称な工作物のために誘導子１を可変に使
用することができる。
【００２０】図２は、誘導子１へ差込まれているカム軸
又は遮断カム軸８の一部を、誘導子１から出る磁界の概
略的に示す経過と共に示している。この実施例では誘導
子１は、弁カム６及び零カム７を持つカム軸８を軸線方
向範囲で包囲するトンネル誘導子として構成されてい
る。
【００２１】積層鉄板５の位置及び幅は、この実施例で
は、カム軸８の弁カム６及び零カム７の位置及び輻に合
わされている。これは、零カム７の直径より小さい直径
に構成される弁カム６の高さの所で、積層鉄板５が軸線
方向分枝２に設けられていることを意味する。それによ
り磁界が半径方向に弁カム６へ集束され、それにより弁
カム６が硬化に必要な温度に達する。これに反し零カム
７は、大体において軸線方向分枝２により決定される磁
界の作用を受ける。
【００２２】誘導子１はその両端にそれぞれ安定化環９
を持ち、この安定化環９に軸線方向分枝２が取付けられ
ている。両方の安定化環９はカム軸８の硬化には関与せ
ず、主として誘導子１の安定化に役立つ。
【００２３】軸線方向分枝２従つて誘導子１の長さは、
２つの弁カム６及び２つの零カム７を含むカム軸８の部
分が硬化過程の間同時に硬化可能であるように、選ばれ
ている。
【００２４】硬化過程の終了後カム軸８は軸線方向に移
動されて、既に硬化された部分に続く部分が誘導子１内
にあつて硬化可能である。
【００２５】誘導子１の図示しない別の構成では、カム
軸８の複数の部分を同時に硬化でき、それによりカム軸
８の製造時間を短縮できるように、軸線方向分枝２又は
誘導子１の長さを選ぶことができる。
【００２６】この実施例では、個々の加熱段階中に零カ
ム７及び弁カム６をほぼ同じ強さで加熱するような強さ
で、零カム７が磁界に結合されるように、零カム７の外
周に対する軸線方向分枝２の半径方向遊隙が大きさを定
められている。
【００２７】軸線方向分枝２の導電接続部として設けら
れている半径方向分枝３は、カム軸８から軸線方向分枝
２より大きい半径方向間隔の所に設けられ、それにより
半径方向分枝３から出る磁界はカム軸８に達しない。
【００２８】それにより、半径方向分枝３から出る磁界
がカム軸８の範囲の硬化の際望ましくない影響を与えな
いようにすることができる。そうでない場合、カム軸８
が半径方向分枝３の磁界の作用を受けることになる。
【００２９】誘導子１の軸線方向分枝２は電気的に直列
接続され、その際軸線方向分枝２の直列接続のため、そ
れぞれ２つの隣接する軸線方向分枝２の同じ側にある両
方の端部が、弧状の半径方向分枝３により交互に互いに
接続されている。
【００３０】上述した誘導子１によりカム軸８の均一な
硬化深さを得るため、零カム７及び弁カム６を持ちかつ
異なる輪郭を持つカム軸８を硬化する次の方法を実施す
るのが有利である。
【００３１】異なる輪郭の表面を持つカム軸８の段階的
な誘導硬化方法では、個々の加熱段階の間に加熱休止時
間が挿入されて、急速に加熱される傾向のある零カム７
から、過剰な熱を半径方向内方へカム軸８のまだ低温の
芯へ流出させる。それにより、加熱段階に続く急冷段階
の際カム軸８の割れをもたらすことになるカム軸８の局
部的過熱が防止される。
【００３２】加熱段階は増大する加熱段階の回数により
時間的に延長され、その際誘導子１へ供給される電気エ
ネルギーは加熱段階の回数の増大と共に増大される。
【００３３】この方法により、零カム７及び弁カム６が
その周囲に充分な耐久限度のために必要な硬さを持つよ
うにすることができる。更に加熱段階の間、カム軸８の
どこにも材料組織の過熱は起こらない。
【００３４】更にこの方法により、割れの発生を促進す
るか又はその原因となる大きすぎる引張り内部応力が、
硬化されたカム軸８において硬化された材料組織から硬
化されない材料組織への移行個所に生じないように、す
ることができる。
【００３５】カム軸８は所定の深さまでしか硬化されな
いので、硬化後でも必要な延性を持つカム軸８の粘り強
い芯が残り、従つてカム軸８は運転中の動的荷重に耐え
ることができる。
【００３６】硬化過程の間カム軸８は所定の速度でその
中心軸線の周りに回転し、それによりカム軸８の均一か
つ良好な硬化が行われる。
【００３７】この実施例とは異なる誘導子１の図示しな
い実施例において、誘導子１に５つ又はそれ以上の軸線
方向分枝２を設けることができる。これは、特に異なる
輪郭の表面及び大きい直径を持つ回転対称な工作物にお
いて、均一な硬化のために有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】４つの軸線方向分枝及び４つの半径方向分枝を
持つ誘導子及び誘導子用のスタンド装置の斜視図であ
る。
【図２】誘導子へ挿入されたカム軸又は遮断カム軸の一
部の範囲及び誘導子から出る磁界の経過の側面図であ
る。
【符号の説明】
１ 誘導子 ２ 軸線方向分枝 ３ 半径方向分枝 ５ 積層鉄板 ６ 弁カム ７ 零カム ８ カム軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト・ハウボルト ドイツ連邦共和国シユトウツトガルト・ズ ーセネル・シユトラーセ31 (72)発明者 ライネル・シユミート ドイツ連邦共和国ホーホドルフ・パノラマ シユトラーセ２

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硬化過程の間カム軸が誘導子により包囲
    され、かつ誘導子から出る磁界により加熱可能である、
    誘導硬化装置において、誘導子（１）が、硬化過程の間
    誘導電流の通る複数の軸線方向分枝（２）及び半径方向
    分枝（３）を持ち、軸線方向分枝（２）に複数の積層鉄
    板（５）が設けられ、これらの積層鉄板（５）により磁
    界が半径方向に集束可能であり、集束が小さい直径の範
    囲へ向けられるように、積層鉄板（５）の位置及び幅が
    カム軸（８）の表面輪郭に合わされていることを特徴と
    する、異なる輪郭を持つカム軸の誘導硬化装置。
  2. 【請求項２】 積層鉄板（５）が取外し可能に軸線方向
    分枝に結合されていることを特徴とする、請求項１に記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 誘導子（１）が複数の安定化環（９）を
    持ち、これらの安定化環（９）に軸線方向分枝（２）が
    取付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に
    記載の装置。
  4. 【請求項４】 誘導子（１）が、カム軸（８）の軸線方
    向範囲包囲用トンネル誘導子として構成されていること
    を特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の装置。
  5. 【請求項５】 誘導子（１）が、直線状に構成されて軸
    線方向に延びかつ誘導電流の通る複数の軸線方向分枝
    （２）を備えていることを特徴とする、請求項１ないし
    ４の１つに記載の装置。
  6. 【請求項６】 軸線方向分枝（２）が、誘導子（１）の
    動作位置でカム軸（８）に対して軸線方向に、シリンダ
    の零カム（７）及び弁カム（６）の軸線方向範囲にわた
    つて延びていることを特徴とする、請求項１ないし５の
    １つに記載の装置。
  7. 【請求項７】 軸線方向分枝（２）が、誘導子（１）の
    周囲にわたつてほぼ均一に分布して設けられていること
    を特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の装置。
  8. 【請求項８】 軸線方向分枝（２）が、カム軸（８）の
    回転中心からすべてほぼ同じ半径方向間隔を持ち、零カ
    ムを特定の半径方向遊隙でもつて包囲していることを特
    徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の装置。
  9. 【請求項９】 軸線方向分枝（２）に設けられる積層鉄
    板（５）が、カム軸（８）に近い側で開くように構成さ
    れるＵ字状電機子鉄板の積層体から成つていることを特
    徴とする、請求項１ないし８の１つに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 積層鉄板（５）の位置及び幅が弁カム
    （６）の位置及び幅に合わされていることを特徴とす
    る、請求項１ないし９の１つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 零カム（７）及び弁カム（６）が加熱
    時間中ほぼ同じ強さで加熱されるような強さで零カム
    （７）が磁界に結合するように、零カム（７）の外周に
    対する軸線方向分枝（２）の半径方向遊隙が大きさを定
    められていることを特徴とする、請求項１ないし１０の
    １つに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 軸線方向分枝の直列接続のため、それ
    ぞれ２つの隣接する軸線方向分枝の同じ側にある端部が
    交互に、弧状半径方向分枝（３）により互いに接続され
    ていることを特徴とする、請求項１ないし１１の１つに
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 軸線方向分枝（２）を接続する半径方
    向分枝（３）が、カム軸（８）から軸線方向分枝（２）
    より大きい半径方向間隔の所に設けられていることを特
    徴とする、請求項１ないし１２の１つに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 個々の加熱段階の間に加熱休止時間を
    入れて、急速に加熱される傾向のある零カム（７）から
    過剰な熱を半径方向内方へ、カム軸（８）のまだ低温の
    芯へ流出させ、 加熱段階の増大する回数と共に加熱休止時間を延長し、 誘導子（１）へ供給される電気エネルギーを、加熱段階
    の増大する回数と共に増大し、 硬化後急冷媒体によりカム軸（８）を急冷することを特
    徴とする、請求項１ないし１３の１つに記載の装置によ
    り、異なる輪郭を持つカム軸を硬化する方法。
  15. 【請求項１５】 硬化の間カム軸（８）をその中心軸線
    の周りに回転させることを特徴とする、請求項１４に記
    載の方法。
JP10140332A 1997-04-18 1998-04-15 異なる輪郭を持つカム軸の誘導硬化装置及び方法 Expired - Lifetime JP3041781B2 (ja)

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