JPS60188656A - カムシャフトのカム - 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】 （技術分野） 本発明は内燃機関のカムシャフトの如きカムの改良に関
するものである。

（背景技術） 車両に搭載される内燃機関のカムシャフトは、これに付
設したカム部によって機関運転と連繋して吸・排気弁を
開閉するものである。

かかるカムシャフトのカム部は、バルブスプリングに抗
してロッカーアーム等を介し吸・排気弁を開閉すること
、機関回転数が近時の機関の性能アップ等によって高く
なり、又高速運転の常用化等に伴って常用的に高くなり
、ためにカム部の耐摩耗性、耐衝撃性、酎ひろう性等を
向上させるために表面硬度を上げるべく各種の硬化処理
が行われている。

以上のカムシャフトのカム部の表面硬化処理として再溶
融化処理、所謂リメルト処理が実用に供され、上記を満
足させるカムシャフトが得られ、ベース円を含むカム部
全周を再溶融化処理しているのが現状である。

ところでカムシャフトのカムは第２図に示される如くで
、ベース円（７１）の円周上に半径方向外方に膨出する
カム部（７２）を形成し、カム部（７２）はベース円（
７１）の両端部（７３）、（７３）からこれの曲率半径
より大きな曲率半径で形成されたカム立ち上がり部（７
４）、（７４）　、立ち上がり部間に挟まれ、ベース円
（７１）の曲率半径よりも小さい曲率半径のカム頂部（
７５）で構成され、カム部（７２）がロッカーアームの
リフト動に関与するものである。

以上のカムシャフトのカム部（７１）のバルブ開閉に関
与するロッカーアームとの保合時のカムプロフィル各部
の荷重面圧分布を見ると図の特性曲線（ａ）の如くで、
カム部（７１）の立ち上がり部（７４）の一方が係合リ
フト開始で若干高く、これ以降の立ち上がりでは低くな
り、リフト量の最も大きいカム頂部（７５）で面圧は最
大となり、そして対称的に他方の立ち上がり部に向って
面圧は減少する。

かかる面圧分布を検討した場合、カム立ち上がり部は面
圧が低く、カム頂部は極めて面圧が高く、従ってカム部
の全周に亘り機能的には均等な硬度は必ずしも必要では
なく、従来では前記処理により均等な硬度、実際上は面
圧の最も高いカム頂部に合せてその硬度を設定し、表面
硬化処理を行っている。

以上のカムシャフトは、上記の如くカム部（７２）の表
面を硬化処理した後に砥石による研削加工が必要で、研
削はカム部（７２）の各部（７３）〜（７５）に施す必
要があり、かかる研削加工時、曲率半径の小さいカム頂
部（７５）に対し曲率半径の大きいカム立ち上がり部（
７４）、（７４）では加工のためにカムシャフト、従っ
てカム部を定回転させた場合に砥石の接触弧が長くなり
、単位時間当りの除去量、即ち除去（研削）速度が過大
となる。従ってカム頂部（７５）の加工時に比してカム
立ち上がり部（７４）　、　（７，４）の加工時には角
速度を落して時間をかけて加工しているのが現状である
。従って加工時間が長くなり、カムシャフトは通常多く
のカム部を有することからこれの累積で加工に長時間を
要し、時間経済上不利であり、延いては効率的なカムシ
ャフト製造を阻害し、コストの点でも不利となり、更に
砥石も上記により早期に摩耗する傾向となり、砥石寿命
を向上させる点でも改善が望ましい。

（発明の目的） 本発明は以上に鑑みなされたもにで、その目的とする処
は、前記カムシャフト等のカム部の機能に着目し、機能
上必要且つ充分のカム部を加工性を向上させ、邦産上、
コスト上有利に、又砥石等の寿命等を向上させつつ企図
し得る如くしたカムを提供するにある。

（発明の構成） 以上の目的を達成するため本発明は、前記カムにおいて
、カム立ち上がり部の硬度を低く、カム頂部の硬度を高
くなるようにカム部の各部を再溶融化処理したことをそ
の要旨とする。

（実施例） 次に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述する
。

ｉ１図は本発明に係るカムシャフト（１）のカム（２）
の説明的正面図で、カム部（２）はベース円で形成され
る軸部（３）と、これの一部実施例では円弧の１／２を
占める半径方向外方に膨出したカム部（４）からなる。

軸部（３）はベース円で形成され、カム部（４）は軸部
（３）の外周の一部から半径方向外方、に膨出したカム
立ち上がり部（５）、（５）を左右対称に備え、立ち上
がり部（５）　、　（５）はベース円径の曲率半径より
も大きい曲率半径で形成せれており、これの基端部（８
）、（８）が軸部（４）外周に連続する。カム立ち上が
り部（５）、（５）の先端部（７）。

（７）間にはカム頂部（８）が連続して形成され、カム
頂部（８）はカム立ち上がり部の曲率半径よりも小さい
曲率半径、実際上はベース円の曲率半径よりも小さい曲
率半径で形成されている。

以上のカム（２）のカム部（４）のプロフィルでバルブ
ロッカーアームをパルプスプリングに抗してリフト（揺
動）させ、吸・排気弁を開き、又閉じるのもであり、か
かるカム部（４）の面圧分布は既述の如くである。

以上のカムにおいて、カム部（４）のカムプロフィルを
なす表面を再溶融化処理するものであるが、処理にさい
しカム立ち上がり部（５）、（５）とカム頂部（８）と
の表面硬度を高低異らせるように処理する。即ちカム立
ち上がり部（５）、（５）を硬度の低いゾーン（Ａ）、
（Ｃ：）として処理し、カム頂部（８）を硬度の高いゾ
ーン（Ｂ）として処理する。具体的にはゾーン（Ａ）、
（Ｃ）を再溶融化処理するにさいし、例えばプラズマア
ークと一緒に供給される金属粉末の供給を停止にし、プ
ラズマアークによってゾーン（Ａ）、（Ｃ：）　、即ち
カム立ち上がり部（５）、（５）の表面にチル化！（９
）、（１１）を形成し、一方、ゾーン（Ｂ）、即ちカム
頂部（８）表面の処理にさいしてはプラズマア７り中に
合金粉末を供給して溶融せしめ、表面に前記よりも硬度
の高い合金層（１０）を形成する。これによりカム部（
４）のプロフィルはカム頂部（８）の硬度が高く、立ち
」二がり部（５）、（５）の硬度がこれよりも低いもの
が得られることとなる。

かくして血圧分布に従った表面硬度を備えるカム（２）
が得られる。

ところで」二記した処理の具体的方案の一例を第３図乃
至第５図に従って説明すると、カムシャフト（ｌｏｔ）
の軸方向両端部をチャック（１１）及びセンタ（１２）
で支持し、押圧シリンダ（１３）で軸方向に加圧して支
持し、モータ（１４）でカムシャフト（１０１）を回転
させる。カムシャフト（１０１）は複数のカム部（１０
４）・・・を備え、これの任意のものの表面上方にクリ
アランスを保持する如くトーチ（１５）のノズル（１６
）を臨ませ、ノズル（１６）は例えば第４図に示す如く
で、中空のシールドガス・ンプ（１７）内にチップ（１
８）を配設し、キャップとチップ間には不活性ガス等で
構成されるシールドガスの通路（１８）を、又チップ（
１８）の中心にはアルゴンガス等で構成される作動ガス
の通路（２０）を形成し、通路（２０）の周りには冷却
通路（２１）が形成され、通路（２０）内にはタングス
テン等で形成させる電極（２２）を設け、シールドキャ
ップ（１７）には金属粉未導入管（２３）　、（２３）
をその軸線の延長線が通路（２０）の軸線の延長線と交
叉する如く挿通固着されている。トーチ（１５）は基枠
（２４）に上下動自在に設けられたホルダ（２５）に支
持され、基枠（２４）は送りネジ（２８）に螺合され、
送りネジ（２６）はモータ（２７）で回転駆動される。

従ってトーチ（１５）はホルダ（２５）で上下動してカ
ムシャフト（＋０１）のカム部（１０４）の回転時にこ
れの表面とノズル（１Ｂ）との間のクリアランスを一定
とすべく上下動し、又モータ（２７）の駆動で送りネジ
（２６）を介してカムシャフト軸方向に移動し、軸方向
に離間した複数のカム部に吹成臨み、夫々を順次処理し
、各カム部毎に往復動させてカムシャフトの回転と併せ
第５図に示す如く蛇行した処理軌跡（ｂ）を形成する。

金属粉未導入管（２３）、（２３）は管路（２８）　、
（２Ｂ）により供給装置（２８）に振動装置（３０）を
介して接続し、管路（２８）　、（２８）中に弁（３１
）を介設し、モータ（＋４）、（２７）　、ホルダ（２
５）、振動装置（３０）、弁（３１）及びトーチ（１５
）の電源（３２）の夫々は制御装置（３３）で制御する
。

以」−において、前記カム部（１０４）の処理にさいし
、既述の立ち上がり部（５）の端部（６）でトーチ（１
５）への通電を開始し、プラズマアークによって端部（
６）から端部（７）迄の間は金属粉末の供給を弁（３１
）を閉じることにより遮断して溶融処理し、一方の端部
（７）から他方の端部（７）迄の間は弁（３１）を開い
て第４図の如くプラズマアーク中に金属粉末を供給し、
カム頂部（８）の表面に合金層を形成し、これに繋がる
端部（７）で弁（３１）を閉じて金属粉末の供給を遮断
し、端部（７）から他方のカム立ち上がり部（５）の端
部（６）迄の間をプラズマアークのみで処理する。

以上の処理方案はこれに限らず任意である。

尚実施例ではカム立ち上がり部の曲率半径をベース円径
のそれよりも大きくしたが、カム立ち上がり部の曲率半
径をベース円径のそれと略等しくしても良い。

（発明の効果） 以上で明らかな如く本発明によれば、先ず、カムの面圧
分布に従ってカムの立ち上がり部、頂部に必要な硬度に
カム部表面の硬度を設定したため機能的に優れ、特に各
部の面圧分布に従って硬度を有するため相手側であるロ
ッカーアーム等との相性の点で優れたものが得られ、一
様の高い硬度の従来のカムに比してロッカーアーム係合
部等の耐摩耗性向上を図ることができること、次に従来
の如くカム部全面が一様に高硬度のものと異り接触弧の
長いカム立ち上がり部の硬度がカム頂部に比して低いた
め、従来の如く角速度を落す等の措置が不要となり、接
触弧の短かいカム頂部に合せた定回転でカムを回転させ
つつ研削作業が行え、爾後の研削加工の迅速化を図り、
効率の良い、合理的な、コスト上有利なカムの製作が行
える他、合金粉末もカム頂部のみに供給すれば良いため
材料経済上も有利である。

以」二の如く本発明は多大の利点を有する６

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はカムの
説明的正面図、第２図は同面圧分布の説明図、第３図は
再溶融化処理方案の一例を示す模式図、第４図はノズル
の一例を示す縦断面図、第５図はカム部の処理方案の一
例を示す説明的斜視図である。 尚図面中（２）はカム、（４）はカム部、（５）は立ち
上がり部、（８）は頂部である。 第３図 手続補正書（自発） 昭和５９年１１月２９日 １、事件の表示　特願昭５９−４４２５１１号２、発明
の名称 カ　ム ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （５３２）　本田技研工業株式会社 ５、補正命令の日イ１　自　発 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面ａ、明細書第５
頁第５行目「鑑みなされたちにで」とあるを「鑑みなさ
れたもので」と、同第２０行目「カム部（２）」　とあ
るを「カム（２）」に訂正する。 ｂ、第６頁第７行目「形成せれて・・・」とあるを「形
成されて・・・」と、同第８行目「軸部（４）」とある
をｒ軸部（３）」に、同第１６行目乃至第１７行目［・
・・閉じるのもであり、」とあるを「・・・閉じるもの
であり、」と訂正する。 Ｃ０第９頁第７行目「吹成臨み」とあるを「順次臨み」
と訂正する。 ｄ、第９頁第１７行目・同第１９行目、第１０頁第６行
目において「端部（６）」とあるを「基端部（６）」に
訂正する。 ｅ、第９頁第１９行目、第１０頁第１行目・第４行目・
第５行目において「端部（７）」とあるを「先端部（７
）」に訂正する。 （２）図面第３図を別紙の通り訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ベース円に対して半径方向外方に膨出するカム部
   を備えるカムにおいて、 ａ５表面硬度を低くし、ベース円に繋がり、ベース円径
   と略等しいか、又はこれよりも大きな曲率半径を有する
   カム立ち上がり部、 ｂ、前記カム立ち上がり部よりも表面硬度を高くし、該
   立ち上がり部間に挟まれ、該立ち上がり部の両端に繋が
   り、該立ち上がり部の曲率半径よりも小さい曲率半径の
   カム頂部、 以上を備える再溶融化処理を行ったカム。 ２、　前記カム部の立ち上がり部は再溶融化処理によっ
   て外表面に硬化層を形成した前記特許請求の範囲第１項
   のカム。 ３、　前記カム部の中間部は再溶融化処理によって外表
   面に合金硬化層を形成した前記特許請求の範囲第１項の
   カム。