JPS63134634A - カムシヤ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、カムシャフトの熱処理方法の一つとして、鋳
鉄製カムシャフトのカム面を再溶融させて硬化処理する
方法に関する。

従来の技術とその間ｘ点 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、レーザ等の高密度エネルギにより再溶融さ
せる一方、放冷によって表面硬化させるいわゆる表面硬
化処理方法が例えば特開昭６０−１８７６２３号公報等
において知られている。

この種の方法においては、第５図に示すようにカム２を
回転させる一方、カム面３に対向するＴＩＧトーチ４に
は所定の送りを与えて、トーチ４がそのカム幅内で軌跡
Ｍのような振動を繰り返すいわゆるウィービング動作を
行わせる。その結果、トーチ４が発生するアークにより
カム面３の表面が再溶融する。再溶融した部分は急冷さ
れて固化し、この急冷固化した部分が、高硬度でしかも
耐庁耗性にずぐれたチル組織に変化することになる。

１はカムシャフトである。

この場合、カム面３の全幅にわたって再溶融するとカム
面３の両端部に溶損や肩だれ等の不良が発生することか
ら、一般的には第６図に示すように力１１幅りの両端を
数ミリ程度残してその中央部のみを再溶融硬化処理して
いる。なお、第６図の６は再溶融硬化処理部を、７は未
処理部をそれぞれに示している。

しかしながら、１−１記のようなカムシャフトについて
はカム幅りの両端に未処理部７があるために、例えばロ
ッカアームその他のカムフォロアがカム面３に対してい
わゆる片当たりするようなことがあると、未処理部７が
異常摩耗を起こすことがある。

したがって、」二足の溶損や肩だれ等の問題さえ解決で
きれば、カム幅り全幅を再溶融硬化処理することが望ま
しく、種々の試みがなされている。

例えば特開昭５８−１９６３６２号公報においては、カ
ム面の両端部に予め面取りを施し、残されたカム面をそ
の全幅にわたって再溶融硬化処理する技術が示されてい
る。

しかし、同公報においても例えばＴＩＧ）−チにウィー
ビング運動させることに変わりはなく、処理時間が長く
なるとともに、エネルギ源の出力に対する効率が悪い。

つまり、処理時間が長いためにエネルギロスが大きく、
ロスしたエネルギのためにカム全体の温度が上昇し、同
一カムでも処理開始直後と処理終了直前とでは処理条件
が変わりてくる。例えば処理開始直後は処理済み面積が
小さいために冷却が比較的購いものの、処理終了直前で
は処理済み面積が大きく、しかもロス分のエネルギでカ
ム全体が加熱されているために冷却が遅れ気味になりや
すい。したがって、処理終了直前に処理した冴く分が急
冷しないために所要の硬度が得られないことがある。さ
らに、トーチのウィービング運動はカム面の端部で方向
が変わり、この位置ではカム面に対するトーチの相対速
度が最も遅くなる。従ってカッ・面の中央部と端部とで
はトーチから受けるエネルギの相違による処理条件の差
が出る。

その−１コ、処理対象であるカムシャフトのカム幅が変
わると、その都度ウィービング運動幅をはじめとする種
々の処理条件を調整しなおす必要がある。

問題点を解決するための手段 本発明は上記のような問題点を一挙に解決した方法を提
供するものであり、実施例に示すように、カム面の両縁
に而取りを施し、面取りされたカム面に対して、カムシ
ャフトの軸心方向と平行でかつカム面の全幅よりも幅広
のレーザビームを照射して硬化処理するようにしたもの
である。

カム面に照射されるレーザビームはカム面の全幅よりも
幅広であればよく、したがって帯状あるいは線状のいず
れでもよい。

実施例 第１図および第２図は本発明の一実施例を示す説明図で
あり、第５図と共通する部分には同一符号を付しである
。

本実施例の処理方法においては、先ず第１図に示すよう
にカム２の両端（両縁）に面取りが施され、面取部８が
形成される。面取部８の大きさとしては、後述するよう
にレーザによりカム面３を再溶融させる際に溶損や肩だ
れ等の不具合が生じない大きさであればよく、好ましく
はカム２の全幅りにかかわりなく、角度Ｏとして３０〜
６０度、軸線方向の幅ｄとしてＩｎＩ＋＋以内に設定す
る。

そして、而取りされたカム面３の全周についてチめレー
ザ吸収剤を塗布しておくものとする。ここで用いるレー
ザ吸収剤はカーボンブラックにアクリル樹脂を混合した
黒鉛系塗料で、例えばベルベットコーティング（住友ス
リーエム社の商品名）、ヒタゾール（日立粉末冶金の商
品名）、ＫｒｙｌｏｎＵｌｔｒａＩ３１ａｃｋ　Ｐａ１
ｎｔ　Ｎｏ、＋６０２　（Ｂａｒｄｏｎ　Ｃｏｍｐａｎ
ｙ社（ＵＳＡ）の商品名）などを挙げることができる。

次いで、上記のようにレーザ吸収剤が塗布されたカム面
３についてその全幅にわたりレーザにより再溶融させて
硬化処理する。具体的には第２図に示すように、カムシ
ャフトｌをその軸心を回転中心として回転させる一方、
レーザ発振器９から出力されたレーザビームＢ１をミラ
ー１０．ＩＩで反射させて帯状に変化させ、この帯状の
レーザビームＢ、をカム面３に対して照射する。

カム面３ＬでのレーザビームＢ、の照射幅Ｑ　（カッ、
而３」二での軸方向長さ）は第３図に示すようにカム２
の全幅りよりも若干大きい程度とし、レーザビームＢ、
を固定したままでカムシャフトｌを回転させることによ
りカム面３が順次再溶融して硬化処理される。

すなわら、第１図に示ｉ′ようにカム面３にはレーザ吸
収剤が塗布されていることから、面取部８を除くカム面
３についてはレーザ光を吸収して再溶融する一方、面取
部８についてはレーザ光が反射してしまってエネルギ吸
収効率が著しく低下するために再溶融がおこらない。

その結果、第４図に示すようにカム２の両端に溶損や肩
だれ等の不具合を招くことなく、カム面３の全周につい
てほぼ均−深さの再溶融硬化処理（処理部を符号６で示
す）が可能となる。

なお、レーザ吸収剤を塗布した場合とそうでない場合の
比較例を第７図に示す。

ここで、カム幅りの異なる複数種のカムシャフトを同一
処理装置で処理する場合には、カム面ヒでのレーザビー
ムＢ２の照射幅Ｑはカム幅りの最も大きいものを基準と
して設定しておく。このようにすることにより、カムシ
ャフトの種類にあわせてその都度レーザビームＢ、の照
射幅を調整する必要がない。

発明の効果 本発明によれば、カム面の両縁を面取りした［―でカム
幅よりも幅広のレーザビームを照射して再溶融硬化処理
するようにしたものであるから、従来のようにウィービ
ングの必要がなく、処理装置の簡素化と併せて処理時間
の短縮化が図れる。

また、エネルギロスが少ないためにカムの昇温が抑制さ
れ、処理条件が安定する。すなわち、処理開始直後と処
理終了直前とでは溶融後の冷却速度がほとんど変わらな
いため、カム全体をとおして安定した処理硬度が得られ
るほか、カム面の中央部と端部とではほぼ同一条件でエ
ネルギを受けることができ、カムの幅方向においても均
一な処理が可能となる。

さらに、カム幅などが変わっても従来のように種々の処
理条件を調整しなおす必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理方法の一実施例を示す図で第２図
の要部詳細図、第２図は本発明の処理方法の一実施例を
示す全体説明図、第３図はレーザビームの出力分布を示
す説明図、第４図は処理後のカムの断面図、第５図は従
来の処理方法を示す説明図、第６図は従来の処理済みカ
ムの断面図、第７図はレーザ吸収剤を塗布した場合とそ
うでない場合の特性を示す説明図である。 １・・・力Ｊ２ンヤフト、２・・・カム、３・・・カム
面６・・・再溶融硬化処理部、８・・・面取部、Ｒ、・
・・レーザビーム、Ｄ・・・カム幅（全幅） 第１図 １−−−一カムシャフト ２−一一一カム ３−−ｍ−カム面 ８−一一一面取ｇ５ Ｂ２−ｍ−し−ザビ”−ム 第２図 二一二 り 第３図　　　　　第４図 第５図　　　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムシャフトのカム面にレーザビームを照射して
   前記カム面を硬化処理する方法において、カム面の両縁
   を面取りし、面取りされたカム面に対し、カムシャフト
   の軸心方向と平行でかつカム面の全幅よりも幅広のレー
   ザビームを照射して硬化処理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。