JPS6389624A - 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
方法だ関する。

従来の技術 内燃機関に用いられる鋳鉄製カムシャフトのカム面をレ
ーザヅ、電子ビーム等の高密度エネルギーにより再溶融
させ、放冷によって表面硬化させるいわゆる再溶融表面
硬化法が例えば特開昭６０−１８７６２３号公報等にお
いて知られている。

第８図はこの従来の再溶融表面硬化法の概略ン模式的に
示したもので、複数のカムＣン有するカムシャフトＳは
図示外の駆動手段により回転駆動される一方、ＴＩＧト
ーチ（以下、単てトーチという）１はカムシャフトＳの
回転に同期して、カム面Ｆとの間の距離が常に一定とな
るようにＸ方向の位置が制御されるとともＫ、Ｙ方向の
直線往復送りがボールねじ２により与えられる。し友が
って、トーチ１とカムＣとが相対回転し、かつトーチ１
がカム幅内で軌跡減のような振幅！締り返すいわゆるウ
ィービング１行なうことで、トーチ１が発生するアーク
によりカム面Ｆの一部が順次再溶融する。再溶融した部
分は急冷されて固化し、この急冷固化しｔ部分が、高硬
度でしかも１Ｎ摩耗性にすぐれｔチル組織に変化するこ
とになる。

発明が解決しようとする問題点 従来の方法においては、トーチ１のウイービング動作が
必須とされるために処理時間が長くなり、エネルギー源
の出力に対する効率が悪い。つまり、処理時間が長いた
めにエネルギーロスが大キく、ロスシタエネルギーのｔ
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ってくる。例え
ば処理開始直後は処理済み面積が小さい定めに冷却が比
較的早いものの、処理終了直前では処理済み面積が大き
く、シかもロス分のエネルギーでカム全体が加熱されて
いるｔめに冷却が遅れ気味になりやすい。

し九がって、処理終了直前に処理した部分が急冷しない
友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。従ってカム面の中央部と端部とで
はトーチから受けるエネルギーの相違による処理条件の
差が出る。

問題点を解決するための手段 本発明は上記のようなウィービング動作！必要としない
処理方法を提供するもので、実施例にも示すように、カ
ム面に対しカムシャフトの軸心方向と平行な帯状の高密
度エネルギーを照射し、カムト高密度エネルギーのビー
ムとをカムシャフトの軸心１回転中心として相対回転さ
せて処理するようにしたものである。

本発明にいう高密度エネルギーとしては、レーザ〃や電
子ビーム等ｌあげることができる。

作用 上記のように帯状の高密度エネルギーのビームをカム面
に与えることによって、例えばカムシャツ）Ｖ回転させ
るだけで硬化処理することができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す図であり、カムシャ７
）Ｓが図示外の駆動手段により回転駆動される点につい
ては従来と同様である。３はレーザ発振器であり、レー
ザ発振器３から出た断面円形のレーザビームＢｌ’に第
２図の凹面鏡たるミラー４で反射させ、その反射したビ
ームＢ１の断面形状”ｒ！４図囚のように偏平な楕円形
に変化させる。

そして、ミラー４で反射したレーザビームＢｔ’にさら
にミラー５で反射させてカムＣのカム面Ｆに照射する。

ミラー５は第３図のように３つの反射面５ａｙ、’もつ
ものであり、したがってミラー５で反射したレーザビー
ムＢ３の断面形状は第４図（８）のように帯状のものと
なる。つまり、第４図囚のように偏平樗円形の断面形状
！もつレーザビームＢ２がミラー５で反射することで、
第４図（６）のように偏平楕円形の両端のエネルギー密
度の低い部分が折Ｉ）返され、第４図（５）およびＷｊ
Ｇ図のように全長のエネルギー密度がほぼ均一となった
断面帯状のレーザビームＢ３となってカム面Ｆを照射す
る。

カム面Ｆ上でのレーザビームＢ３の照射長さくビーム断
面の長手方向長さ）は第１図に示すようにカム幅りと同
等もしくはカム＠ｔよりも若干短いａＦとし、レーザビ
ームＢＳ’！’固定したままでカムシャツ）Ｓン７回転
せることによりカム面Ｆが順次硬化処理される。

例えば第５図のようにレーザビームＢ３のカム幅方向の
座標！Ｘとした時、各カム幅位置でのエネルギー密度は ア＝に６丁；Ｊ ただし　ｋ：エネルギー密度の定数 ｒ：レーザビーム半径 であるから、ｒ＝８．５ｍ（直径Ｒ＝　１７　ｔｍｉ　
）のレーザビームＢ３を短径ｔが４慣となるように偏平
化しｔのち、その両端！２瓢づつ折り返してカム幅ｔ＝
１３鋼のカムに照射し穴場台、エネルギー密度分布は第
６図のようになり、処理深さとしては第７図のように６
＝　０　、８ｍとなった。

友だし、レーザ出力は２ｍｗ（ｃｏ２レーザ）マルチモ
ードで、カムＣの回転速度は２ｒｐｍとしｔ０発明の効
果 本発明によれば、帯状のレーザビームを照射して処理す
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伴せて処理時間の
短縮化が図れる。

また、エネルギーロスが少ないｔめにカムの昇温か抑制
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ｔめ、カム面全体をとおして安定しｔ硬度が得られ
る。

さらに、カム面の中央部と端部において同様の条件でエ
ネルギーを受けることができ、カムの幅方向においても
均一な条件の処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

ｗｃ１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図およ
びｗｃａ図りよミラーの斜視図、＠４図囚、＠はレーザ
ビームの断面図、ｗｃｓ図はカムとレーザビームとの関
係を示す平面説明図、第６図はレーザビームのエネルギ
ー密度の分布特性図、第７図はカムの断面図、＠８図は
従来の処理法の説明図である。 ３・・・レーザ発撮器、４，５・・・ミラー、Ｂ１　ｓ
　Ｂ２　ｓＢ３・・・レーザビーム、Ｓ・・・カムシャ
フト、Ｃ・・・カム、Ｆ・・・カム面。 第１図 第４図 第５図　　　　第６図 第８因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムシャフトのカム面に高密度エネルギーを与え
   て再溶融させることで前記カム面を硬化処理する方法に
   おいて、カム面に対しカムシャフトの軸心方向と平行な
   帯状の高密度エネルギーを照射し、カムと高密度エネル
   ギーのビームとをカムシャフトの軸心を回転中心として
   相対回転させ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。