KR970003629B1 - 캠샤프트 제조방법 - Google Patents

Abstract

요약 없음

Description

캠샤프트 제조방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 납땜접합과 담금질의 시간과 온도의 관계를 표시하는 그래프.

제2도는 납땜접합중의 캠샤프트와 고주파 가열코일을 나타내는 단면도.

제3도는 담금질중의 캠샤프트와 고주파 가열코일을 나타내는 단면도.

제4도는 냉각수 분사중의 캠샤프트와 고주파 가열코일을 나타내는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 샤프트11 : 캠피스

12 : 홈13 : 납땜재

14 : 가열코일(납땜접합용)15 : 가열코일(담금질용)

본 발명은 샤프트에 캠피스, 저널(journal) 등의 끼워 맞춤부재를 끼워 맞춤하여 캠샤프트를 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다.

샤프트와는 별도로 제조한 캠피스를 샤프트에 끼워맞춤으로 일체로로 접합하는 공지의 캠샤프트 제조방법은, 캠피스를 샤프트에 끼워 맞춤하여 가열로에 넣고, 캠피스와 샤프트를 확산 결합 또는 납땜접합에 의하여 일체로 고정한다. 가열로를 사용하지 않는 캠샤프트 제조방법으로서는, 캠피스의 샤프트 공에 둘레 고정을 위한 요철을 형성하고, 그 캠피스를 샤프트 외주에 사전에 형성한 널링(knurling) 등의 확대부에 압입하여 기계적 결합에 의하여 캠피스와 샤프트를 일체로 고정하는 것이 제안(특개소 63-297707호)되어 있다. 이와같이 하여 일체로 고정한 캠샤프트에 담금질을 실시하고, 캠피스에 필요한 표면경도를 부여한다.

가열로를 사용하는 방법은, 설비비가 많이 소요될 뿐 아니라, 샤프트 전체를 노에 통과시키기 때문에, 샤프트에 굽힘이 발생할 우려도 있었다. 근년, 내연기관용 캠샤프트는 샤프트의 소경화와 캠피스의 소폭화가 요구되지만, 기계적 접합법에 의한 캠샤프트는, 샤프트가 소경화하고, 캠피스가 소폭화하면 접합면적이 감소하여, 필요한 접합강도를 유지할 수 없는 우려가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 가열로를 사용하지 않고, 캠피스 및 저널등의 끼워맞춤부재와 샤프트를 일체로 고정하는 것이 가능하며, 샤프트가 소경화하고 캠피스가 소폭화하여도 필요한 접합강도를 유지할 수 있는 캠샤프트의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 채택하는 방법은, 샤프트상의 소정 위치에 납땜재가 내주에 배치된 캠피스 및 저널 등의 끼워맞춤부재를 가고정하고, 저주파수의 고주파 전력을 인가하여 납땜접합 온도까지 가열하여 납땜접합하는 단계와, 납땜접합한 끼워맞춤부재의 외부면에 담금질 온도까지 고주파수의 고주파 가열을 행하고, 그 직후에 급냉시켜 끼워맞춤부재의 외주면을 경화시키는 단계로 이루어진다.

납땜접합을 위한 고주파 가열 주파수는 약 5kHz, 고주파 가열시간은 약 30초, 담금질을 위한 고주파 가열 주파수는 약 200kHz, 고주파 가열시간은 약 1초로 하는 것이 바람직하다. 고주파 가열코일은 납땜접합용과 담금질용으로 나누지만, 또는 인버터를 사용하여 동일 고주파 가열코일을 납땜접합 및 담금질 겸용으로 한다. 납땜접합용 고주파 가열코일과 담금질용 고주파 가열코일은 병설하여 동일 설비로 하거나, 또는 분리하여 각각 다른 설비로 한다. 동일 설비로 한 경우는, 캠샤프트 또는 고주파 가열코일을 축방향으로 이동가능토록 하는 것이 바람직하다. 담금질 직후에 수냉하므로 담금질용 코일로서는 냉각수 분사식을 사용하는 것이 바람직하다.

고주파 가열에 의한 캠피스 및 저널 등의 끼워맞춤부재와 샤프트의 납땜접합은 국부가열에 의한 변형이 허용한도를 초과하여, 이를 수정하는데 큰 수고를 요하기 때문에, 지금까지 실시되지 않았지만, 본 발명자는 많은 시행을 반복한 결과, 고주파 가열의 주파수를 비교적 낮게 하여 가열시간을 비교적 길게 하면, 고주파 가열에 수반되는 변형을 허용한도내로 억제할 수 있음을 알아냈다.

제1도의 캠피스의 예에서 보는 바와 같이, 비교적 낮은 주파수 5kHz의 고주파 가열을 30초 동안 샤프트에 가고정한 캠피스에 실시하면, 캠피스와 샤프트의 납땜접합 부분은 깊게 가열되어, 620∼700℃의 온도를 10초 이상 유지하기 때문에 납땜재는 접합면 전체에 침투하고, 견고한 납땜접합이 이루어진다. 이어서 같은 캠피스에 비교적 높은 주파수 200kHz의 고주파 가열을 1초 동안 실시하고, 그 직후, 그곳에 냉각수를 분사하여 급냉하면, 캠피스의 둘레면은 얕은 부분만이 800℃ 이상의 고온에 달하여 담금질이 실시된다. 그 직후, 캠피스 둘레면은 급냉되기 때문에 담금질 부분이 뜨임될 우려는 없다. 또 이 급가열은 단시간이므로, 납땜접합 부분의 납땜재에 영향을 미칠 우려도 없다. 이 방법은 가열로를 사용하지 않기 때문에, 설비비용이 적고, 샤프트가 소경화하고, 캠피스가 소폭화되어도 납땜접합이기 때문에 필요한 접합강도를 확보할 수 있다.

이하 본 발명의 장치를 도면에 도시된 실시예에 의거하여 설명한다.

제2도에서 보는 바와 같이, 사전에 샤프트(10)상의 소정 위치에 캠피스(11)을 가고정한다. 이 가고정은, 샤프트의 캠피스를 장착하는 외주면에 외경을 확대시키는 널링 가공 또는 스파이럴(spiral) 가공등을 실시하여 캠피스를 압입 또는 나사맞춤한 것이지만, 핀고정, 스포트용접, 접착제에 의한 접착등의 방법으로 캠피스를 샤프트에 가고정해도 좋다. 캠피스(11)의 측면 내주에 고리상 홈(12)을 형성하고, 그 홈에 납땜재(13)를 끼워넣는다.

샤프트(10)에 가고정한 캠피스(11)를 납땜접합용 가열코일(14)과 동축 및 동단면에 배치하고, 이 납땜접합용 가열코일에 주파수 5kHz의 고주파 전력을 30초간 인가한다. 제1도의 왼쪽에 도시된 바와같이, 샤프트와 캠피스의 접합부분은, 고주파 전력의 인가와 동시에 승온하여 620∼700℃의 납땜가능 온도에 달하고, 이 온도를 10초 이상 유지한 후에, 온도를 강하시킨다. 이 납땜접합용 가열코일(14)의 가열은 비교적 긴 시간이기 때문에, 승온은 깊게, 샤프트와 캠피스의 접합부분에까지 미친다. 그 결과, 납땜재는 용융하여 샤프트와 캠피스의 접합부분 전체로 돌고 캠피스와 샤프트는 견고하게 납땜접합된다.

제3도에 도시된 바와 같이, 납땜접합용 가열코일에 대해서 샤프트의 축방향에 인접하는 위치에 담금질용 가열코일(15)을 설치한다. 담금질용 가열코일(15)은, 밸브(16)를 통해서 냉각수 원에 연결된 냉각수 분사형이고, 분사공(17)에서 냉각수를 공작물에 분사할 수 있다. 납땜접합후, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 납땜접합된 캠피스(11)가 담금질용 가열코일(15)과 동축 및 동단면에 위치하도록, 샤프트(10) 또는 가열코일(14, 15)을 축방향으로 이동시킨다. 그 다음에 담금질용 가열코일(15)에 200kHz의 고주파 전력을 1초간 인가하고, 이어서, 밸브(16)를 열고 냉각수를 캠피스(11)의 둘레면에 13초 동안 분사한다. 이때에, 제1도의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 캠피스(11)의 둘레면은 급속히 800℃ 이상의 담금질가능 온도범위로 승온하지만, 그 직후의 냉각수 분사에 의하여 급냉하고 실온까지 강하한다.

이와 같이, 급가열에 의하여 캠피스(11)의 둘레면에 담금질을 실시하고, 이어서, 뜨임되기 전에 급냉시켜, 캠피스(11)의 둘레면을 소정의 경도로 조정한다. 이 담금질용 가열코일(15)에 의한 가열은 극히 단시간에 이루어지기 때문에, 승온은 캠피스(11)의 둘레면의 얕은 부분에 멈추고, 캠피스와 샤프트의 접합면에는 미치지 않기 때문에, 접합면의 납땜재가 재용융할 우려는 없다.

상기 실시예는, 1개의 캠피스에 대한 1조의 납땜접합용 및 담금질용 가열코일을 나타냈지만, 설비로서는 1개의 캠샤프트의 각 캠피스와 저널에 대해서 각각 1조의 가열코일을 배치한다. 또 실시예는 납땜접합용 및 담금질용 가열코일을 1조로 하여 병설했지만, 납땜접합과 담금질을 각각 별도의 설비로 하고, 납땜접합용 가열코일과 담금질용 가열코일을 분리해도 좋다. 또한, 인버터등을 통해서 고주파 전력의 주파수를 변조하는 것이 가능한 경우는, 동일 고주파 가열코일을 납땜접합용 및 담금질용에도 사용할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 제조방법은 캠피스 및 저널등의 끼워맞춤부재를 샤프트에 납땝접합하고, 이어서 캠피스의 둘레면에 담금질을 실시하지만, 종래의 납땜접합에 의한 제조방법과는 상이하여, 가열로를 사용하지 않으므로, 설비비용은 증가하지 않고 코스트를 저감하는 것이 가능하며, 또, 종래의 가열로를 사용하지 않고 캠피스와 샤프트를 기계적으로 접합하는 제조방법에 비하면, 샤프트를 소경화하고, 캠피스를 소폭화해도 캠피스와 샤프트의 접합강도는 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 샤프트의 소경화와 캠피스의 소폭화가 요구되는 내연기관용 캠샤프트에도 적합한 뛰어난 작용효과를 나타낸다.

Claims (2)

1. 샤프트상의 소정 위치에 납땜재가 내주에 배치된 캠피스 및 저널등의 끼워맞춤부재를 가고정하고, 저주파수의 고주파 전력을 인가하여 납땜접합가능 온도까지 가열하여 납땜접합하는 단계와, 납땜접합한 끼워맞춤부재의 외주면에 담금질 온도까지 고주파수의 고주파 가열을 행하고, 그 직후에 급냉시켜 끼워맞춤부재의 외주면을 경화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠샤프트의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 납땜접합은, 약 5kHz 주파수의 고주파 가열을 약 30초간 실시함으로써, 그리고 담금질은, 약 200kHz 주파수의 고주파 가열을 약 1초간 실시함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠샤프트의 제조방법.