JPH01139727A - 再溶融チルカムシャフトの製造方法 - 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、再溶融チルカムシャフトの製造方法に関し、
詳しくは、カムシャフトのカム摺動部表面に対するレー
ザビーム、ＴＩＧアーク、プラズマアーク、電子ビーム
等の高密度エネルギによる照射部位の走査運動を、再溶
融チル化による表面硬化層深さが均一となるように等速
直線往復運動とする再溶融チルカムシャフトの製造方法
にががる。

〔従来の技術〕

従来、レーザビーム、ＴＩＧアーク、プラズマアーク、
電子ビーム等の高密度エネルギの照射により、カムシャ
フトのカム摺動部表面に再溶融チル化することにより表
面硬化層を形成させる場合には、カムシャフトのカム摺
動部表面のカム幅方向に、スライダクランク機構等を利
用してカムシャフトもしくは高密度エネルギの照射装置
を移動させることによって、高密度エネルギによる照射
部位をカムシャフトのカム摺動部表面のカム幅方向に相
対的に往復運動させて走査させるのが通常であった。

しかし、このようなスライダクランク機構等を利用して
カムシャフトのカム摺動部表面に高密度エネルギを照射
する場合においては、高密度エネルギによる照射部位の
走査運動が第１１図に示すようなサインカーブ運動とな
ることから、カムシャフトのカム摺動部表面のカム幅中
央部では高密度エネルギによる照射部位の走査速度が速
く、逆に、カムシャフトのカム摺動部表面のカム幅両端
部では高密度エネルギによる照射部位の走査速度が遅く
なって、第１２図に示すように、再溶融チル化によるカ
ムシャフトのカム摺動部表面に形成される表面硬化層深
さが不均一となるという欠点があった。

また、このようなスライダクランク機構１等を利用して
カムシャフトのカム摺動部表面に高密度エネルギを照射
することによって、再溶融チル化による均一な表面硬化
層深さを確保しようとすると、高密度エネルギによる照
射部位の走査速度を速める必要があり、この場合には再
溶融チル化によりカムシャフトのカム摺動部表面に形成
される表面硬化層深さが極端に浅くなるという欠点もあ
った。

さらに、カムシャフトのカム摺動部表面のカム幅中央部
を深い表面硬化層を形成させようとすると、カムシャフ
トのカム摺動部表面におけるカム幅両端部においては、
再溶融チル化により形成された表面硬化Ｎ深さが過剰と
なったり、隅部が溶は落ちる、いわゆる、“溶けだれ“
を発生する等、再溶融チルカムシャフトの品質、コスト
面において充分なものとすることができないのが現状で
あった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明の問題点
を整理すると、従来のスライダクランク機構等を利用し
カムシャフトのカム摺動部表面に高密度エネルギを照射
し、カムシャフトのカム摺動部表面に表面硬化層を形成
させる方法においては、カムシャフトのカム摺動部表面
における高密度エネルギによる照射部位の走査運動がサ
インカーブ運動であることから、カムシャフトのカム摺
動部表面のカム幅中央部では高密度エネルギによる照射
部位の走査速度が速（、逆に、カムシャフトのカム摺動
部表面のカム幅両端部では高密度エネルギによる照射部
位の走査速度が遅くなり、高密度エネルギの照射による
カムシャフトのカム摺動部表面に対する再溶融チル化に
より形成される表面硬化層深さを均一化することが困難
であったということである。

従って、本発明の技術的課題とするところは、カムシャ
フトのカム摺動部表面に対する高密度エネルギによる照
射部位の走査運動を等速直線往復運動とすることによっ
て、高密度エネルギの照射によるカムシャフトのカム摺
動部表面における再溶融チル化により形成される表面硬
化層深さの均一化を容易なものとし、もって、再溶融チ
ルカムシャフトの優れた品質、コストを確保することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

このような従来の技術における問題点に鑑み、本発明に
おける従来の技術の課題を解決するための手段は、レー
ザビーム、ＴＩＧアーク、プラズマアーク、電子ビーム
等の高密度エネルギを、カムシャフトのカム摺動部表面
に照射して再溶融チル化させることによって、カムシャ
フトのカム摺動部表面に表面硬化層を形成させる再溶融
チルカムシャフトの製造方法であって、 所定のベース円を有する倣いカムにおけるペース円部を
底辺とし、カムシャフトのカム摺動部表面における高密
度エネルギによる照射幅に対応するカムリフトを頂点と
する二等辺三角形を、カムシャフトと高密度エネルギに
よる照射部位との相対的な往復運動方向に対して垂直に
移動させた時に、上記二等辺三角形の等辺部とカムシャ
フトもしくは高密度エネルギの照射装置に配設された倣
いスタイラスとの当接点の描く軌跡を、倣いカムの回転
角度に対応させて形成させたカムプロフィルに倣わせて
、カムシャフトもしくは高密度エネルギの照射装置を駆
動させることによって、カムシャフトのカム摺動部表面
に対する高密度エネルギによる照射部位の走査運動を等
速直線往復運動とす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からなっている。

〔作用〕

以下、添付図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第３図は、本発明法によりカムシャフト３のカム摺動部
表面４ａにおける、高密度エネルギによる照射部位の走
査運動を、等速直線往復運動とするための倣いカム１の
カムプロフィルを示している。

本発明において、倣いカムｌを、少なくとも１つ以上の
カムリフト部１ｂを配室させうる大きさの所定のベース
円１ａを有する、倣いカム１におけるベース円部を底辺
とし、カムシャフト３のカム摺動部表面４ａにおける高
密度エネルギによる照射幅に対応するカムリフトを頂点
とする二等辺三角形を、カムシャフト３と高密度エネル
ギによる照射部位との相対的な往復運動方向に対して垂
直に移動させた時に、上記二等辺三角形の等辺部とカム
シャフト３もしくは高密度エネルギの照射装置に配設さ
れた倣いスタイラスとの当接点の描く軌跡を、倣いカム
ｌの回転角度に対応させて形成させたカムプロフィルと
しているのは、上述のようにして描かれたカムプロフィ
ルを有する倣いカム１にカムシャフト３もしくは高密度
エネルギの照射装置の倣いスタイラスを倣わせて駆動さ
せることによって、倣いカムｌの回転によるカムシャフ
ト３もしくは高密度エネルギの照射装置が、前記二等辺
三角形の等辺部に沿った往復運動、即ち、等速直線往復
運動とすることができ、カムシャフト３のカム摺動部表
面４ａのカム幅方向に対して再溶融チル化により第５図
に示すような均一な表面硬化層４ｂを形成させることが
できるのである。

次に、第４図は、本発明法により上述のようなカムプロ
フィルを有する倣いカム１を用いてカムシャフト３もし
くは高密度エネルギの照射装置を駆動させることによっ
て形成される、カムシャフト３のカム摺動部表面４ａに
おける高密度エネルギによる照射部位の走査運動を示し
ており、高密度エネルギによる照射部位の走査運動が等
速直線往復運動となっていることが理解される。

第５図は、カムシャフト３のカム摺動部表面４ａにおけ
る高密度エネルギによる照射部位の走査運動を等速直線
往復運動とすることによって、カムシャフト３のカム摺
動部表面４ａに対して高密度エネルギによる照射部位の
走査運動を等速直線往復運動として、再溶融チル化によ
り表面硬化層４ｂを形成させた時のカム４の断面図を示
している。

なお、第５図において、４はカム、４ｂは本発明法によ
り高密度エネルギを照射することによって形成させた表
面硬化層を示している。

第５図から明らかなように、カムシャフト３のカム摺動
部表面４ａに対する高密度エネルギによる照射部位の走
査運動を、第４図に示すような等速直線往復運動とする
ことによって、カムシャフト３のカム摺動部表面４ａに
対して高密度エネルギを照射して再溶融チル化により形
成された表面硬化層４ａ深さが均一化されていることが
理解される。

なお、倣いカムｌとしては、上述のようなカムプロフィ
ルの外形形状を有する仮カムであっても、また、板部材
２円柱部材等に形成させた溝形状が上述のようなカムプ
ロフィルを有する、いわゆる、溝カムであってもよい。

ただし、等速直線往復運動を高速スピードにて運動させ
る場合には、カムシャフトもしくは高密度エネルギの照
射装置の倣いスタイラスの追従性の観点から溝カムとす
るのが望ましい。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

なお、以下の実施例において、同一もしくは相当部分に
ついては、同一の符合を付することにより説明を省略す
る。

（第１実施例） 第１図及び第２図は、本発明の再溶融チルカムシャフト
の製造方法によりカムシャフト３のカム摺動部表面４ａ
に対して、再溶融チル化による表面硬化層４ｂを形成さ
せる第１実施例を示している。

そして、第１図は、高密度エネルギの照射装置を固定状
態とし、直接駆動方式によりカムシャフト３を第４図に
示すように等速直線往復運動させることによって、カム
シャフト３のカム摺動部表面４ａに再溶融チル化による
表面硬化層４ｂを形成させる実施例を示している。

この第１図に示す直接駆動方式においては、カムシャフ
ト３の保持部材５及び６によってカムシャフト３を保持
した状態で、保持部材６の一端には、図示されない保持
部材により保持されるとともに、倣いスタイラスとして
の転勤移動するローラ７が設けられており、ＴＩＧアー
クのトーチ等の高密度エネルギの照射装置８を固定させ
た状態で、倣いカム１の矢印９方向への回転によりカム
シャフト３が矢印１０方向に等速直線往復運動して、カ
ムシャフト３のカム摺動部表面４ａに再溶融チル化によ
る表面硬化層４ｂを形成させるものである。

また、第２図のリンク駆動方式においては、リンク部材
１２の一端に設けられた倣いスタイラスとしての倣いピ
ン１１によって、外形形状をカムプロフィルとした仮カ
ム状の倣いカム１のカムプロフィルを倣わせることによ
り、図示されない支持部材が挿入されたピン孔１３を介
して回動可能に設けられ、固定ビン１４により連結され
たリンク部材１２及びリンク部材１５における、リンク
部材１５の他端側に配設された図示されないＴＩＧトー
チ等の高密度エネルギの照射装置８からの高密度エネル
ギの照射によって、カムシャフト３のカム摺動部表面４
ａに再溶融チル化による表面硬化層４ｂを形成させるも
のである。

（第２実施例） 第６図は、本発明法により再溶融チルカムシャフトを製
造する第２実施例を示す図である。

第６図において、フレーム２１は矢印１０方向にスライ
ド可能とされ、その一端にはカムシャフト３の一端を保
持する保持部材６を回転駆動するモータ２４が配設され
、他端にはもう１つの保持部材５が設けられ、ローラ２
２は回転可能にフレーム２１に固定されて、また、倣い
カム２３ａはモータ２５により回転駆動されている。

そして、倣いカム２３ａの溝２６を倣いスタイラスであ
るローラ２２が倣ってフレーム２１を等速直線往復運動
させるのである。

また、第６図において、カムシャフト３を保持部材６及
び５により保持した状態でモータ２４により回転され、
一方、倣いカム２３ａはモータ２５により回転されて倣
いカム２３ａの溝２６をローラ２２が倣い、フレーム２
１が等速直線往復運動してカムシャフト３は矢印１０方
向に往復運動しながら回転し、固定状態とされた図示さ
れないＴＩＧ）−チ等の高密度エネルギの照射装置によ
って高密度エネルギを照射し、カムシャフト３のカム摺
動部表面４ａを再溶融チル化させて表面硬化層４ｂを形
成させるのである。

上述のように等速直線往復運動のスピードパターンは倣
いカム２３ａの溝形状により決り、溝２６に対するロー
ラ２２とのガタが殆どないことから、ローラ２２は倣い
カム２３ａの溝形状に正確に倣い、カムシャフト３の等
速直線往復運動は確実に設定スピードで運動するのであ
る。

また、倣いカム２３ａの溝２６の形状はどのような形状
にも加工することができることから、等速直線往復運動
のスピードパターンを任意に設定することができる。

第８図は第６図の倣いカム２３ａの展開図である。

（第３実施例） 第７図は、本発明法により再溶融チルカムシャフトを製
造する第３実施例を示す図である。

第７図において、カムシャフト３の保持方法は第６図と
同様の構成となっており、倣いカム２３ｂが円板上に溝
形状によりカムプロフィルを形成させたものである。

そして、倣いカム２３ｂはモータ２５により回転運動さ
れ、倣いカム２３ｂの溝２６　ヲＯ−ラ２２が倣い、フ
レーム２１を等速直線往復運動するのである。

そして、溝２６の溝幅はローラ２２のローラ幅とほぼ等
しくガタは殆どないことから、カムシャフト３の等速直
線往復運動は倣いカム２３ｂの溝形状の等速直線往復運
動と同じスピードにて確実・に繰り返される。

第９図は、第７図の円板状の倣いカム２３ｂの溝形状を
示している。

第１０図は、カムシャフト３のカム４を矢印２８方向に
回転し、ＴＩＧトーチ等の高密度エネルギの照射装置８
を矢印１ｏ方向に等速直線往復運動させながら、倣いカ
ム２３ｂの形状に倣わせるため、矢印２９方向に移動さ
せた時の高密度エネルギによる照射部位の軌跡２７を示
しており、第６図、第７図の再溶融チルカムシャフトの
製造における高密度エネルギの照射装置の作動状態を示
す詳細図である。

上述により明らかなように、第２実施例及び第３実施例
によれば、カムシャフト３のカム摺動部表面４ａに対す
る高密度エネルギによる照射部位の走査運動を、前記倣
いカム２３ａ、２３ｂ等の溝カムを用いることによって
、狙ったスピードパターンの等速直線往復運動を確実に
実施できることから、表面硬化層４ｂの硬化深さを均一
化することができ、再溶融チルカムシャフトの品質が安
定するのである。

なお、上述の第２実施例及び第３実施例においては、カ
ムシャフト３を等速直線往復運動させることとしている
が、ＴＩＧ）−チ等の高密度エネルギの照射装置８を倣
いカム２３ａ、２３ｂによって、等速直線往復運動させ
ても同様の効果があることはいうまでもない。

〔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
カムシャフトの製造方法によれば、カムシャフトのカム
摺動部表面に対する高密度エネルギによる照射部位の走
査運動を等速直線往復運動とすることによって、高密度
エネルギの照射によるカムシャフトのカム摺動部表面に
おける再溶融チル化により形成される表面硬化層深さの
均一化を容易なものとし、もって、再溶融チルカムシャ
フトの優れた品質、コストを確保することができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法の第１実施例の１つである直接駆動
方式の再溶融チルカムシャフトの製造方法を示す図。 第２図は、本発明法の第１実施例の１つであるリンク駆
動方式の再溶融チルカムシャフトの製造方法を示す図。 第３図は、本発明法による高密度エネルギによる照射部
位の走査運動を等速直線往復運動とするための倣いカム
のカムプロフィルを示す図。 第４図は、本発明法によりカムシャフトのカム摺動部表
面に対する、高密度エネルギによる照射部位の走査運動
を示す図。 第５図は、本発明法により再溶融チル化させたカムの断
面図。 第６図は、本発明法の第２実施例による再溶融チルカム
シャフトの製造方法を示す図。 第７図は、本発明法の第３実施例による再溶融チルカム
シャフトの製造方法を示す図。 第８図は、第２実施例に用いた倣いカムの展開図。 第９図は、第３実施例に用いた倣いカムの平面図。 第１Ｏ図は、本発明法によりカムシャフトのカム摺動部
表面に、高密度エネルギを照射している状態を示す図。 第１１図は、従来のスライダクランク機構を利用した高
密度エネルギによる照射部位の走査運動を示す図。 第１２図は、従来法により再溶融チル化させたカムの断
面図である。 １・〜−−−−・倣いカム。 ｌａ−・−・・ベース円。 ｌｂ−ｍ−・・・・カムプロフィル。 ２−・−回転軸。 ３−・−カムシャフト。 ４−・・−・カム。 ４ａ・〜・−・・−カム摺動部表面。 ４ｂ・・−・表面硬化層。 ５．６・・−−−−一保持部材。 ７・−・−・・・ローラ。 ８−−−−一高密度エネルギの照射装置。 ９−・−・一回転方向。 １０−−−−・・−移動方向。 １１−一一一・−・倣いピン。 １２−−−−−−・リンク部材。 １３−・−・・ピン孔。 １４−・−・固定ピン。 １５・・−・・−リンク部材。 ２１−・−・−・フレーム。 ２２−−−−−−一ローラ。 ２３　ａ、　　２３　ｂ−−−一倣いカム。 ２４．２５・・・−−−−−モータ。 ２６・−・・・・−溝。 ２７−・−高密度エネルギによる照射部位の軌跡。 ２８−・−カムシャフトの回転方向。 ２９−・−・・・高密度エネルギの照射装置の移動方向
。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第３図 第５図 二３６図 第７図 第８図 第９図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザビーム、ＴＩＧアーク、プラズマアーク、電
   子ビーム等の高密度エネルギを、カムシャフトのカム摺
   動部表面に照射して再溶融チル化させることによって、
   カムシャフトのカム摺動部表面に表面硬化層を形成させ
   る再溶融チルカムシャフトの製造方法であって、 所定のベース円を有する倣いカムにおけるベース円部を
   底辺とし、カムシャフトのカム摺動部表面における高密
   度エネルギによる照射幅に対応するカムリフトを頂点と
   する二等辺三角形を、カムシャフトと高密度エネルギに
   よる照射部位との相対的な往復運動方向に対して垂直に
   移動させた時に、上記二等辺三角形の等辺部とカムシャ
   フトもしくは高密度エネルギの照射装置に配設された倣
   いスタイラスとの当接点の描く軌跡を、倣いカムの回転
   角度に対応させて形成させたカムプロフィルに倣わせて
   、カムシャフトもしくは高密度エネルギの照射装置を駆
   動させることによって、カムシャフトのカム摺動部表面
   に対する高密度エネルギによる照射部位の走査運動を等
   速直線往復運動とす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。 ２、倣いカムのカムプロフィルを板カムの外形形状とし
   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
   の製造方法。 ３、倣いカムのカムプロフィルを板部材、円柱部材等に
   形成された溝形状により構成させ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の製造方法。