JPS60234167A - 再溶融チルカムシヤフトおよびその製造方法 - Google Patents
再溶融チルカムシヤフトおよびその製造方法Info
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- JPS60234167A JPS60234167A JP9165384A JP9165384A JPS60234167A JP S60234167 A JPS60234167 A JP S60234167A JP 9165384 A JP9165384 A JP 9165384A JP 9165384 A JP9165384 A JP 9165384A JP S60234167 A JPS60234167 A JP S60234167A
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- chill
- camshaft
- sliding surface
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
- F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
- F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
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- Gears, Cams (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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。
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、再溶融チルカムシャフトおよびその製造方法
に関し、詳しくは、ＴＩＧアーク、レーザビーム、電子
ビーム等の高密度エネルギ照射を利用して、鋳鉄製カム
シャフトのカム摺動面の全周に渡って再溶融・自己冷却
し、優れた摺動特性 ′を有するチル硬化層を形成させ
ることのできる、再溶融チルカムシャフトおよびその製
造方法にかかる。
に関し、詳しくは、ＴＩＧアーク、レーザビーム、電子
ビーム等の高密度エネルギ照射を利用して、鋳鉄製カム
シャフトのカム摺動面の全周に渡って再溶融・自己冷却
し、優れた摺動特性 ′を有するチル硬化層を形成させ
ることのできる、再溶融チルカムシャフトおよびその製
造方法にかかる。
従来、鋳鉄製カムシャフトのカム摺動面を全周に渡って
表面硬化処理する方法として、２つの方法が採用されて
いる。
表面硬化処理する方法として、２つの方法が採用されて
いる。
その１つの方法は、高周波焼入により鋳鉄製カムシャフ
トのカム摺動面の全周に渡って、マルテンサイト組織か
らなる表面硬化層を形成する方法である。
トのカム摺動面の全周に渡って、マルテンサイト組織か
らなる表面硬化層を形成する方法である。
この方法においては、鋳鉄製カムシャフトのカム摺動面
を部分的に表面焼入硬化するより、全周を表面焼入硬化
することとした方が、高周波焼入コイルの成形加工が簡
単となることから、結果的にそのような表面硬化様式と
しているものである。
を部分的に表面焼入硬化するより、全周を表面焼入硬化
することとした方が、高周波焼入コイルの成形加工が簡
単となることから、結果的にそのような表面硬化様式と
しているものである。
このようにして表面焼入硬化されたカム摺動面において
は、疲労剥離摩耗、いわゆる、耐ピツチング性には優れ
ているものの、引掻摩耗に耐える特性、いわゆる、耐ス
カッフィング性における耐久性が充分でないという欠点
がある。
は、疲労剥離摩耗、いわゆる、耐ピツチング性には優れ
ているものの、引掻摩耗に耐える特性、いわゆる、耐ス
カッフィング性における耐久性が充分でないという欠点
がある。
また、高周波焼入による高い焼入硬さを確保するために
、鋳造材質中にＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ等の焼入性向上元素を
多量に添加しなければならないことから鋳造不良が増加
し、その結果としてコストも高騰するという問題点があ
る。
、鋳造材質中にＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ等の焼入性向上元素を
多量に添加しなければならないことから鋳造不良が増加
し、その結果としてコストも高騰するという問題点があ
る。
さらに、この方法においては、鋳鉄製カムシャフト粗形
材を鋳放し状態において基地組織を全てパーライト組織
と遊離セメンタイトとすることは難しく、若干のフェラ
イト組織を含む組織となることは避けられない。
材を鋳放し状態において基地組織を全てパーライト組織
と遊離セメンタイトとすることは難しく、若干のフェラ
イト組織を含む組織となることは避けられない。
このため、高周波焼入した場合において、所定の焼入硬
さを確保することが出来ないことがしばしば発生すると
いう問題点がある。
さを確保することが出来ないことがしばしば発生すると
いう問題点がある。
また、この方法で製造した鋳鉄製カムシャフトは基地組
織がパーライト組織であり、その中に遊離セメンタイト
を含有していることから、機械加工工程における切削性
が悪く加工困難となるという問題を発生することが多く
、特に、カムに油孔を穿設することは殆ど不可能に近い
。
織がパーライト組織であり、その中に遊離セメンタイト
を含有していることから、機械加工工程における切削性
が悪く加工困難となるという問題を発生することが多く
、特に、カムに油孔を穿設することは殆ど不可能に近い
。
また、高周波焼入の仕方によっては、焼割れを発生しや
すい等の問題点もある。
すい等の問題点もある。
次に、もう１つの方法は、最近、ラッシュアジャスタ等
を設置してタペット調整を不要とした動弁機構において
、カムベース内部の摩耗対策として開発された、冶金に
よりカム摺動面の全周に渡ってチル硬化層を形成させる
方法である。
を設置してタペット調整を不要とした動弁機構において
、カムベース内部の摩耗対策として開発された、冶金に
よりカム摺動面の全周に渡ってチル硬化層を形成させる
方法である。
この方法においては、チル硬化層の形成を冶金による冷
却によることとしているためチル硬化深さの制御が困難
となり、メインオイルホールの穿孔加工でさえ加工困難
となる場合が多いという問題点がある。
却によることとしているためチル硬化深さの制御が困難
となり、メインオイルホールの穿孔加工でさえ加工困難
となる場合が多いという問題点がある。
また、使用する冶金のメンテナンス、冶金おさめ工数が
かかること等から、コスト的にも高騰するという問題点
がある。
かかること等から、コスト的にも高騰するという問題点
がある。
さらに、この方法により製造した鋳鉄製カムシャフトの
カム摺動面は、チル硬化層が粗い組織状態となり、遊離
黒鉛も大きいことから、耐スカッフィング性、耐ピツチ
ング性等の摺動特性において満足すべき耐久性を確保す
ることができず、カム摺動面圧を低減したり、潤滑構造
的に配慮したりする等、設計的な対策が不可避であると
いう問題点がある。
カム摺動面は、チル硬化層が粗い組織状態となり、遊離
黒鉛も大きいことから、耐スカッフィング性、耐ピツチ
ング性等の摺動特性において満足すべき耐久性を確保す
ることができず、カム摺動面圧を低減したり、潤滑構造
的に配慮したりする等、設計的な対策が不可避であると
いう問題点がある。
本発明は、ＴＩＧアーク、レーザビーム、電子ビーム等
の高密度エネルギ照射により、再溶融・自己冷却された
セメンタイトを主要な相とするチル硬化層を、鋳鉄製カ
ムシャフトにおけるカム摺動面の全周に渡って形成する
ことによって、カム摺動面の耐摩耗性、耐スカッフィン
グ性等の摺動特性を改善し、もって、メンテナンスフリ
ーの動弁機構においても、低コストであって、しかも、
鋳鉄製カムシャフトのカム摺動面の全周に渡って摺動特
性に優れた、再溶融チルカムシャフトおよびその製造方
法を提供することを目的としている。
の高密度エネルギ照射により、再溶融・自己冷却された
セメンタイトを主要な相とするチル硬化層を、鋳鉄製カ
ムシャフトにおけるカム摺動面の全周に渡って形成する
ことによって、カム摺動面の耐摩耗性、耐スカッフィン
グ性等の摺動特性を改善し、もって、メンテナンスフリ
ーの動弁機構においても、低コストであって、しかも、
鋳鉄製カムシャフトのカム摺動面の全周に渡って摺動特
性に優れた、再溶融チルカムシャフトおよびその製造方
法を提供することを目的としている。
〔発明の構成〕
このような目的は、本発明によれば、ＴＩＧアーク、レ
ーザビーム、電子ビーム等の高密度エネルギ照射により
、再溶融・自己冷却されたセメンタイトを主要な相とす
るチル硬化層を、鋳鉄製カムシャフトにおけるカム摺動
面の全周に渡って形成したことを特徴とする再溶融チル
カムシャフト、および、鋳鉄製カムシャフトにおけるカ
ム摺動面の全周に渡って、ＴＩＧアーク、レーザビーム
。
ーザビーム、電子ビーム等の高密度エネルギ照射により
、再溶融・自己冷却されたセメンタイトを主要な相とす
るチル硬化層を、鋳鉄製カムシャフトにおけるカム摺動
面の全周に渡って形成したことを特徴とする再溶融チル
カムシャフト、および、鋳鉄製カムシャフトにおけるカ
ム摺動面の全周に渡って、ＴＩＧアーク、レーザビーム
。
電子ビーム等の高密度エネルギを照射して加熱再溶融し
た後、自己冷却によってカム摺動面の全周に渡ってセメ
ンタイトを主要な相とするチル硬化層を形成させること
を特徴とする再溶融チルカムシャフトの製造方法によっ
て達成される。
た後、自己冷却によってカム摺動面の全周に渡ってセメ
ンタイトを主要な相とするチル硬化層を形成させること
を特徴とする再溶融チルカムシャフトの製造方法によっ
て達成される。
以下、添イ」図面に基づいて、本発明の詳細な説明する
。
。
まず、重量比率で、Ｃ； ３．４％、Ｓｉ；２，０％。
Ｍｎ；０．６５％、Ｐ、０．２０％、Ｓ；０．２０％。
Ｃｒ；０．４５％、Ｎｉ；０．１５％、Ｍｏ；０．２０
％、残部実質的にＦｅからなる鋳鉄材質にて冶金を用い
ないで、カムベース円径；φ３０龍、カム摺動面幅；１
５＋ｎ、長さ；３６Ｑｍの寸法を有する鋳鉄製カムシャ
フト粗形材を鋳造成形後、カムシャフトとして加工すべ
き部位を鋳放し状態にて機械加工し、ついで、メインオ
イルホールとヘース内部に通ずる油孔を穿孔した後、カ
ム摺動面の黒皮面を削除ずべく、取代を］、 ５ ｎ＋
程度として機械加工仕上した。
％、残部実質的にＦｅからなる鋳鉄材質にて冶金を用い
ないで、カムベース円径；φ３０龍、カム摺動面幅；１
５＋ｎ、長さ；３６Ｑｍの寸法を有する鋳鉄製カムシャ
フト粗形材を鋳造成形後、カムシャフトとして加工すべ
き部位を鋳放し状態にて機械加工し、ついで、メインオ
イルホールとヘース内部に通ずる油孔を穿孔した後、カ
ム摺動面の黒皮面を削除ずべく、取代を］、 ５ ｎ＋
程度として機械加工仕上した。
次に、ＴＴＧアークによりカム摺動面の全周に渡って加
熱再溶融した後、自己冷却してチル硬化層を形成させた
。
熱再溶融した後、自己冷却してチル硬化層を形成させた
。
ＴＩＧアーク照射条件としては、被処理カム摺動面を環
状電気炉加熱にて３５０°Ｃ程度まで予熱した後、直流
電流値を７０〜１．１０Ａ、第１図のＴｒＧアーク照射
状態を示す説明図におけるタングステン電極１と被処理
カム摺動面２との間隔Ｔを２１１１．ＴＴＧアーク照射
のためのタングステン電極１（１・−チ）走査スピード
を２０龍／ｓｅｃとし、カム摺動面幅に対するトーチ１
揺動幅を変えてＴＴＧアーク照射することにより、ロッ
カアーム当り面幅に対するカム摺動面のチル硬化層幅の
比率（硬化幅比）を変化させて加熱再溶融した後、カム
シャフト本体により自己冷却させた。
状電気炉加熱にて３５０°Ｃ程度まで予熱した後、直流
電流値を７０〜１．１０Ａ、第１図のＴｒＧアーク照射
状態を示す説明図におけるタングステン電極１と被処理
カム摺動面２との間隔Ｔを２１１１．ＴＴＧアーク照射
のためのタングステン電極１（１・−チ）走査スピード
を２０龍／ｓｅｃとし、カム摺動面幅に対するトーチ１
揺動幅を変えてＴＴＧアーク照射することにより、ロッ
カアーム当り面幅に対するカム摺動面のチル硬化層幅の
比率（硬化幅比）を変化させて加熱再溶融した後、カム
シャフト本体により自己冷却させた。
上述の条件にて再溶融・自己冷却した鋳鉄製カムシャフ
トのカム摺動面における、チル硬化層の分布状態を第２
図および第３図に示す。
トのカム摺動面における、チル硬化層の分布状態を第２
図および第３図に示す。
これらの図において、４はチル硬化層、５はチル硬化さ
れていない鋳放し状態組織部位を示している。
れていない鋳放し状態組織部位を示している。
次に、このＴＩＧアークにより再溶融・自己冷却した鋳
鉄製カムシャフト６本と、カムプロフィル部のみを冶金
を用いてチル硬化処理した鋳鉄製カムシャフト１本の計
７本をそれぞれエンジンに組の付け、２５０ Ｏｒｐｍ
運転とアイドリング運転を繰り返す中負荷でのアンプダ
ウン耐久試験を４００時間実施した。
鉄製カムシャフト６本と、カムプロフィル部のみを冶金
を用いてチル硬化処理した鋳鉄製カムシャフト１本の計
７本をそれぞれエンジンに組の付け、２５０ Ｏｒｐｍ
運転とアイドリング運転を繰り返す中負荷でのアンプダ
ウン耐久試験を４００時間実施した。
この結果をまとめて下表に示す。
この表において、「チル硬化深さ」とは、第３図に示す
カム摺動面の中央部におけるチル硬化深さｔであり、「
硬化比」とは、第３図に示すロッカアームの摺動面幅ａ
に対するカム摺動面における再溶融・自己冷却したチル
硬化層幅すの比率、即ち、硬化幅比Ｂ ＝ ｂ ／ ａ
で表示される値である。
カム摺動面の中央部におけるチル硬化深さｔであり、「
硬化比」とは、第３図に示すロッカアームの摺動面幅ａ
に対するカム摺動面における再溶融・自己冷却したチル
硬化層幅すの比率、即ち、硬化幅比Ｂ ＝ ｂ ／ ａ
で表示される値である。
また、「摩耗量」とは、上記アンプダウン耐久試験後に
おける摩耗痕深さを示し、［スカ・２フィック評点」と
は、上記アップダウン耐久試験後におけるカム摺動面に
おけるスカッフィング発生の程度を指数により示したも
ので、θ〜１０で段階的に表示し１０に近い程耐スカッ
フィング性に優れていることを示している。
おける摩耗痕深さを示し、［スカ・２フィック評点」と
は、上記アップダウン耐久試験後におけるカム摺動面に
おけるスカッフィング発生の程度を指数により示したも
ので、θ〜１０で段階的に表示し１０に近い程耐スカッ
フィング性に優れていることを示している。
また、「総合評価」とは、上記アンプダウン耐久試験後
のカム摺動面における「摩耗量」、「スカッフィング評
点」から、摺動特性を総合的に評価したもので、○は優
良、△は良好、××は著しく劣っていることを示してい
る。
のカム摺動面における「摩耗量」、「スカッフィング評
点」から、摺動特性を総合的に評価したもので、○は優
良、△は良好、××は著しく劣っていることを示してい
る。
また、「当り面部」とは、カム摺動面における相手材で
あるロッカアームとの当り面部のことであり、ここで、
「境界異常摩耗量」とは、カム摺動面におけるチル硬化
層と母材との境界部における偏摩耗の発生の有無を示し
ている。
あるロッカアームとの当り面部のことであり、ここで、
「境界異常摩耗量」とは、カム摺動面におけるチル硬化
層と母材との境界部における偏摩耗の発生の有無を示し
ている。
この表から明らかなように、チル硬化層幅がろあの当り
面幅以上であって、カム摺動面の中央部におけるチル硬
化深さｔが０．３ ｗ以上であれば、カム摺動面におけ
る耐摩耗性、耐スカッフィング性のいずれにおいても、
冶金によりチル硬化層を形成したカム摺動面における摺
動特性より優れていることが理解される。
面幅以上であって、カム摺動面の中央部におけるチル硬
化深さｔが０．３ ｗ以上であれば、カム摺動面におけ
る耐摩耗性、耐スカッフィング性のいずれにおいても、
冶金によりチル硬化層を形成したカム摺動面における摺
動特性より優れていることが理解される。
なお、チル硬化深さｔが０．３ ｗ未満ではチル硬化層
形成による摺動特性改善効果が充分でなく、１．５鰭を
越えると再溶融後の自己冷却によるチル硬化が充分でな
くチル硬化層の硬さが不充分となることからチル硬化深
さｔは０．３〜１．５鰭とするのが望ましい。
形成による摺動特性改善効果が充分でなく、１．５鰭を
越えると再溶融後の自己冷却によるチル硬化が充分でな
くチル硬化層の硬さが不充分となることからチル硬化深
さｔは０．３〜１．５鰭とするのが望ましい。
１
〔発明の効果〕
以上により明らかなように、本発明にかかる再溶融チル
カムシャフトおよびその製造方法によれば、ＴＩＧアー
ク、レーザビーム、電子ビーム等の高密度エネルギ照射
により、再溶融・自己冷却されたセメンタイトを主要な
相とするチル硬化層を、鋳鉄製カムシャフトにおけるカ
ム摺動面の全周に渡って形成させることによって、カム
摺動面の耐摩耗性、耐スカッフィング性等の摺動特性を
改善し、もって、メンテナンスフリーの動弁機構におい
ても、低コストであって、しかも、鋳鉄製カムシャフト
のカム摺動面の全周に渡って摺動特性に優れたものとす
ることができるという利点がある。
カムシャフトおよびその製造方法によれば、ＴＩＧアー
ク、レーザビーム、電子ビーム等の高密度エネルギ照射
により、再溶融・自己冷却されたセメンタイトを主要な
相とするチル硬化層を、鋳鉄製カムシャフトにおけるカ
ム摺動面の全周に渡って形成させることによって、カム
摺動面の耐摩耗性、耐スカッフィング性等の摺動特性を
改善し、もって、メンテナンスフリーの動弁機構におい
ても、低コストであって、しかも、鋳鉄製カムシャフト
のカム摺動面の全周に渡って摺動特性に優れたものとす
ることができるという利点がある。
加えて、本発明の再溶融チルカムシャフトによれば、メ
インオイルホール、カム油孔等をチル硬化層を形成する
前に穿孔することができることから穿孔加工が容易とな
り、従って、デリバリ−パイプ等の潤滑構造的な配慮を
必要とせず、動弁機構を著しく簡単な構造とすることが
できるという２ 利点がある。
インオイルホール、カム油孔等をチル硬化層を形成する
前に穿孔することができることから穿孔加工が容易とな
り、従って、デリバリ−パイプ等の潤滑構造的な配慮を
必要とせず、動弁機構を著しく簡単な構造とすることが
できるという２ 利点がある。
第１図は、ＴＩＧアーク照射状態を示す図。
第２図は、本発明の鋳鉄製カムシャフトのカム横断面図
。 第３図は、本発明の鋳鉄製カムシャフトのカムプロフィ
ル部縦断面図である。 １−一〜−−タングステン電極（トーチ）。 ２−−−−−被処理カム摺動面。 ３−−−−−−Ｔ Ｉ Ｇアーク。 ４−−−−−−チル硬化層。 ５−−−−−一鋳放し状態組織部位。 ６−−−−−メインオイルホール。 ７−−−−−カム油孔。 ａ−−−−−−ロッカアームの当り面幅。 ｂ −−−−−チル硬化層幅。 ｔ−−−−−−チル硬化深さ。 Ｂ −−−−−一硬化幅比。 Ｔ −−−−−一タングステン電極と被処理カム摺動面
との間隔。
。 第３図は、本発明の鋳鉄製カムシャフトのカムプロフィ
ル部縦断面図である。 １−一〜−−タングステン電極（トーチ）。 ２−−−−−被処理カム摺動面。 ３−−−−−−Ｔ Ｉ Ｇアーク。 ４−−−−−−チル硬化層。 ５−−−−−一鋳放し状態組織部位。 ６−−−−−メインオイルホール。 ７−−−−−カム油孔。 ａ−−−−−−ロッカアームの当り面幅。 ｂ −−−−−チル硬化層幅。 ｔ−−−−−−チル硬化深さ。 Ｂ −−−−−一硬化幅比。 Ｔ −−−−−一タングステン電極と被処理カム摺動面
との間隔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＴＩＧアーク、レーザビーム、電子ビーム等の高密
度エネルギ照射により、再溶融・自己冷却されたセメン
タイトを主要な相とするチル硬化層を、鋳鉄製カムシャ
フトにおけるカム摺動面の全周に渡って形成したことを
特徴とする再溶融チルカムシャフト。 ２、鋳鉄製カムシャフトのカム中心部、および、ベース
内部にそれぞれ穿設された油孔を有する、特許請求の範
囲第１項記載の再溶融カムシャフト。 ３、鋳鉄製カムシャフトのカム摺動面に形成されたチル
硬化層の硬化層幅を、ロッカアーム等のカム摺動面と摺
動する相手材との当り面幅以上とした、特許請求の範囲
第１項記載の再溶融チルカムシャフト。 ４、鋳鉄製カムシャフトのカム摺動面に形成されたチル
硬化層のカム摺動面幅中心部におけるチル硬化深さを０
．３〜１．５１１＋１とした、特許請求の範囲第１項記
載の再溶融チルカムシャフト。 ５、鋳鉄製カムシャフトにおけるカム摺動面の全周に渡
って、ＴＩＧアーク、レーザビーム、電子ビーム等の高
密度エネルギを照射して加熱再溶融した後、自己冷却に
よってカム摺動面の全周に渡ってセメンタイ！・を主要
な相とするチル硬化層を形成させることを特徴とする再
溶融チルカムシャフトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165384A JPS60234167A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 再溶融チルカムシヤフトおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9165384A JPS60234167A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 再溶融チルカムシヤフトおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234167A true JPS60234167A (ja) | 1985-11-20 |
Family
ID=14032464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9165384A Pending JPS60234167A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 再溶融チルカムシヤフトおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60234167A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4905538A (en) * | 1988-01-25 | 1990-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Camshaft |
| CN107201427A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-26 | 吉林大学 | 激光相变强化方法及采用该方法制备硬质相的仿生凸轮轴 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP9165384A patent/JPS60234167A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4905538A (en) * | 1988-01-25 | 1990-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Camshaft |
| CN107201427A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-09-26 | 吉林大学 | 激光相变强化方法及采用该方法制备硬质相的仿生凸轮轴 |
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