JP3618690B2 - Camshaft hardening device - Google Patents
Camshaft hardening device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3618690B2 JP3618690B2 JP2001167402A JP2001167402A JP3618690B2 JP 3618690 B2 JP3618690 B2 JP 3618690B2 JP 2001167402 A JP2001167402 A JP 2001167402A JP 2001167402 A JP2001167402 A JP 2001167402A JP 3618690 B2 JP3618690 B2 JP 3618690B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- camshaft
- cam
- heating
- heating coil
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 144
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 45
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 42
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 33
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 23
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カムシャフトに形成されたカムの周面に誘導焼入を施すカムシャフトの焼入装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カムシャフトに形成されたカムの周面に誘導焼入を施すには、カムシャフトを回転可能に支持しておき、カムシャフトをカムシャフトの中心を中心として回転させつつ、カムの周面に対向配置した加熱コイルで誘導加熱を行うようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カムの誘導焼入の際に、カムに隣接して設けられているジャーナル部までが誘導加熱されることがあった。このジャーナル部は、カムの誘導焼入の後に切削加工工程があるため、誘導焼入されると、切削加工ができなくなるという問題がある。
【0004】
また、カムの周面を誘導加熱する加熱コイルは、周面に対向する加熱導体部が円形に形成されているため、カムの凸部と加熱導体部との間のギャップは、カムの他の部分と加熱導体部との間のギャップより小さくなっている。このため、カムの凸部に形成される焼入層は、他の部分に形成される焼入層より深くなるという焼入層の深さの不均一が生じていた。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、ジャーナル部に対する誘導焼入の未然防止という問題や、カムの凸部への集中的な加熱という問題を解消することができるカムシャフトの焼入装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカムシャフトの焼入装置は、軸方向に所定間隔毎に複数形成されたジャーナル部と、このジャーナル部間に形成された位相の異なる複数種類のカムとを有するカムシャフトのカムの周面を同時に誘導焼入するカムシャフトの焼入装置において、前記カムの周面を加熱する加熱導体部が円形の複数個の加熱コイルと、この加熱コイルのうち位相が同じカムを加熱する加熱コイルに電流を供給する複数のトランスと、前記加熱コイルのうち位相が同じカムを加熱する加熱コイルの加熱導体部の中心と当該カム軸の中心とをずらせた状態で、当該加熱コイルをカムを中心として公転運動をさせる複数の駆動機構と、加熱されたカムを冷却する冷却機構と、前記ジャーナル部に対向配置され且つ当該ジャーナル部の誘導加熱を抑止するための複数のコンセントリングとを具備することを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の概略的構成図、図2は本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の要部の概略的構成図、図3は本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の駆動機構を示す概略的構成図、図4は第1の実施の形態に係るカムシャフトの加熱コイルとカムとの関係を示す概略的説明図、図5は本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置における加熱コイルとカムとの関係を示す概略的説明図、図6は第1の実施の形態に係るカムシャフトの駆動機構の要部を示す概略的説明図、図7は本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置によって誘導焼入が施されるカムシャフトの図面であって、同図(A)は概略的正面図、同図(B)は概略的側面図、図8は本発明の第2の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の概略的構成図、図9は本発明の第3の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の要部の概略的構成図、図10は本発明の第4の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の要部の概略的構成図、図11は本発明の第4の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の概略的構成図である。
【0008】
本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置100の説明の前に、このカムシャフトの焼入装置100によって2組のカム、すなわち吸気側カムWA1と排気側カムWA2とが誘導焼入されるカムシャフトWAについて、図7を参照しつつ説明する。このカムシャフトWAには、位相が異なる2種類のカム、すなわち3つの吸気側カムWA1と、この吸気側カムWA1の外側に配置される2つの排気側カムWA2とが設けられている。そして、吸気側カムWA1と排気側カムWA2との位相は120°異なっている。例えば、吸気側カムWA1は半径がr1の円の一部を外側に向かって突出させたもので、最も突出した最外端部Aと前記円の中心、すなわち吸気側カムWA1のカム軸の中心WOとの間の距離をr2としている。従って、この吸気側カムWA1のカム軸の中心WOから最も遠い位置を最外端部Aとし、この最外端部Aと吸気側カムWA1のカム軸の中心とを結ぶ直線の延長線上には、反対側の反対側端部Bがある。また、このカムシャフトWAの両側には、ジャーナル部WAJが設けられている。前記吸気側カムWA1と排気側カムWA2とは、それぞれ中心をカムシャフトWAのカム軸の中心WOと同じくしている。なお、以下の説明では、カムシャフトWAの中心と、両カムWA1、WA2の中心とは同一であるから、同一のWOで示すことにする。
【0009】
本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置100は、位相の120°異なる吸気側カムWA1と排気側カムWA2とが形成されたカムシャフトWAの両カムWA1、WA2の周面を同時に誘導焼入するカムシャフトの焼入装置であって、吸気側カムWA1の周面を加熱する加熱導体部111が円形の3つの吸気側用加熱コイル110と、排気側カムWA2の周面を加熱する加熱導体部121が円形の2つの排気側加熱コイル120と、前記吸気側用加熱コイル110に電流を供給する吸気側用トランス130と、前記排気側用加熱コイル120に電流を供給する排気側用トランス140と、前記吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111の中心111Aと吸気側カムWA1のカム軸の中心WOとをずらせ、かつ前記排気側用加熱コイル120の加熱導体部121の中心121Aと前記排気側カムWA2のカム軸の中心WOとをずらせた状態で、前記両加熱コイル110、120を両カムWA1、WA2のカム軸の中心111A、121Aとした公転運動をさせる駆動機構150と、加熱された両カムWA1、WA2を冷却する冷却機構(図示省略)と、カムシャフトWAの両端部に設けられたジャーナル部WAJに対向するコンセントリング160とを備えている。
【0010】
前記3つの吸気側用加熱コイル110は、円形の加熱導体部111と、この加熱導体部111と吸気側用トランス130とを接続する一対の給電導体部112とを有している。これら3つの吸気側用加熱コイル110は、1つの吸気側用トランス130に直列に接続されている。
【0011】
また、前記2つの排気側用加熱コイル120は、円形の加熱導体部121と、この加熱導体部121と排気側用トランス140とを接続する一対の給電導体部122とを有している。これら2つの排気側用加熱コイル120は、1つの排気側用トランス140に直列に接続されている。
【0012】
なお、この吸気側加熱コイル110及び排気側加熱コイル120は、銅製のパイプを折曲形成して形成されている。この吸気側加熱コイル110及び排気側加熱コイル120は自身の過熱を防止するため、内部に冷却水が循環されるようになっている。
【0013】
両加熱コイル110、120とも、基本的構成はほぼ同一であるが、図7に示すように、吸気側カムWA1と排気側カムWA2とではその厚さ寸法や焼入パターンが異なるので、それぞれの加熱導体部111、121の幅寸法はそれぞれの加熱対象であるカムWA1、WA2に対する焼入パターン等を考慮して決定されている。
【0014】
前記駆動機構150は、吸気側用トランス130が載置される吸気側載置151と、排気側用トランス140が載置される排気側載置台152と、両載置台151、152の下面にそれぞれ設けられた軸受け153、154と、この軸受け153、154にそれぞれ連結された偏心カム155、156と、この偏心カム155、156にそれぞれ連結された回転軸157、158と、この回転軸157、158に回転力を与える駆動部159とを有している。前記偏心カム155、156のカム軸の中心155A、156Aと、回転軸157、158の中心157A、158Aとは一致せず、回転軸157、158の中心157A、158Aの方が両加熱コイル110、120の偏心量(r1−r2)/2だけ外側にずれている。さらに、排気側カムWA2と吸気側カムWA1とは位相が120°ずれているから、両カムWA1、WA2に対応した偏心カム155、156も位相が120°ずれることになる。
【0015】
例えば、吸気側カムWA1に対応した側の偏心カム155の偏心量(r1−r2)/2は、吸気側カムWA1のカム軸の中心WOから最も遠い位置の最外端部Aと吸気側カムWA1の中心との間の距離をr1、両者の間を結ぶ直線の延長線上の位置の反対側端部Bと吸気側カムWA1のカム軸の中心WOとの間の距離をr2とするとき、吸気側用加熱コイル110の公転運動の半径であるr≒(r1−r2)/2と等しく設定されている。なお、この公転運動の半径であるrは、増減がない方が好ましいのであるが、実際の誘導焼入に際して若干の増減がある。
【0016】
すなわち、後述するように、カムシャフトWAのカム軸の中心WOは固定しておくため、吸気側用加熱コイル110は、カムシャフトWAのカム軸の中心WOを基点とした公転運動をするようになる。
【0017】
一方、排気側用加熱コイル120とカムシャフトWAとの関係は、位相が120°ずれているだけで、吸気側用加熱コイル110とカムシャフトWAとの関係と同一である。
【0018】
前記駆動部150は、カムシャフトWAを回転駆動させる駆動モータ(図示省略)と、この駆動モータの力を前記回転軸157、158に伝達する一対のタイミングベルト159A、159Bとから構成されている。このため、カムシャフトWAと、両トランス130、140とは同期して駆動されることになる。
【0019】
また、この駆動部150は、上述したように、カムシャフトWAをカムシャフトWAのカム軸の中心WO、すなわち両カムWA1、WA2のカム軸の中心WOを基点として回転駆動するようになっている。
【0020】
なお、図示はしていないが、加熱された両カムWA1、WA2に冷却液を噴射する冷却機構としての冷却ジャケットが両加熱コイル110、120の周囲に配置されている。この際、冷却ジャケットに冷却液を供給する供給経路は、各部の動きに干渉しないようにセットすることが重要である。
【0021】
一方、カムシャフトWAに設けられたジャーナル部WAJには、所定の間隔を有して対向した略リング状のコンセントリング160が設けられている。
【0022】
従って、このカムシャフトの焼入装置によるカムシャフトWAの誘導焼入は以下のように行われる。
カムシャフトWAの吸気側カムWA1が吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111の内側に、排気側カムWA2が排気側用加熱コイル120の加熱導体部121の内側にそれぞれなるように、カムシャフトWAを前記駆動部150にセットする。すると、前記ジャーナル部WAJには、コンセントリング160が対向するようになる。
【0023】
この偏心量が(r1−r2)/2の場合、両加熱コイル110、120に両トランス130、140からそれぞれ電流を供給する。また、同時に駆動部150の駆動モータを駆動させてカムシャフトWAを自身のカム軸の中心WOを中心として回転させる。前記駆動モータの力は、タイミングベルト159A、159Bによってそれぞれの回転軸157、158に伝達される。このため、回転軸157、158によって公転運動させられる吸気側載置台151及び排気側載置台152は、図4に示すように動く。つまり、両載置台151、152は、位相を120°ずらせた状態で、半径r≒(r1−r2)/2の回転運動を行う。
【0024】
両加熱コイル110、120は、両載置台151、152に載置された両トランス130、140に取り付けられているため、同様の回転運動を行う。例えば、吸気側カムWA1を加熱する吸気側用加熱コイル110は、カムシャフトWAのカム軸の中心WO、すなわち吸気側カムWA1のカム軸の中心WOを基点として半径r≒(r1−r2)/2の公転運動を行う。
【0025】
具体的には、吸気側用加熱コイル110は、図4に示すような運動を行う。図4(A)に示すように、吸気側カムWA1の最外端部Aが180°の位置にある場合、吸気側カムWA1のカム軸の中心WOは吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111の中心111Aから(r1−r2)/2だけ0°の方向にずれている。
【0026】
カムシャフトWAが反時計方向に90°回転した場合、すなわち図4(B)に示すように、吸気側カムWA1の最外端部Aが270°の位置にある場合、吸気側カムWA1のカム軸の中心WOは、吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111の中心111Aから(r1−r2)/2だけ90°の方向にずれている。
【0027】
また、カムシャフトWAが反時計方向にさらに90°回転した場合、すなわち図4(C)に示すように、吸気側カムWA1の最外端部Aが0°の位置にある場合、吸気側カムWA1のカム軸の中心WOは、吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111の中心111Aから(r1−r2)/2だけ180°の方向にずれている。
【0028】
さらに、カムシャフトWAが反時計方向にさらに90°回転した場合、すなわち図4(D)に示すように、吸気側カムWA1の最外端部Aが90°の位置にある場合、吸気側カムWA1のカム軸の中心WOは、吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111の中心111Aから(r1−r2)/2だけ270°の方向にずれている。
【0029】
すなわち、吸気側用加熱コイル110は、吸気側カムWA1のカム軸の中心WOを中心とした半径(r1−r2)/2の公転運動をしたことになる。
【0030】
吸気側用加熱コイル110がこのような公転運動をするので、吸気側カムWA1の最外端部Aと、吸気側用加熱コイル110の加熱導体部111との間の距離は、常に前記カム軸の中心WOと最外端部Aとの間を結ぶ直線の延長線上の位置の反対側端部Bと加熱導体部111との間の距離と略等しく保たれるため、吸気側カムWA1の周面に対する均一な加熱が確保される。
【0031】
また、排気側カムWA2の場合も吸気側カムWA1と同様であるから、排気側カムWA2の最外端部Aと、排気側用加熱コイル120の加熱導体部121との間の距離と、反対側端部Bと加熱導体部121との間の距離とは略等しく保たれ、排気側カムWA2の周面に対する均一な加熱が確保される。
【0032】
この両カムWA1、WA2の加熱に際して、ジャーナル部WAJにはコンセントリング160が対向させられているため、ジャーナル部WAJが誘導電流によって誘導加熱されることを減少させることができる。
【0033】
所定の加熱が行われたならば、冷却ジャケットから冷却液が噴射され、両カムWA1、WA2に誘導焼入が施される。この際、ジャーナル部WAJに対向するコンセントリング160には遮液部材161が設けられているので、冷却液がジャーナル部WAJにかかることはない。
【0034】
上述した第1の実施の形態では、両加熱コイル110、120の公転運動をカムシャフトWAを回転駆動させる駆動モータからの力で行ったが、図8に示すように、駆動モータではなく、独立した4つのサーボモータ259A、259B、259C、259Dを用いることで公転運動を行うことも可能である。
【0035】
この第2の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置200では、吸気側用トランス230が載置された吸気側載置台251の底面に左右方向のガイド251Aを、吸気側用トランス230の側面に上下方向のガイド251Bをそれぞれ設け、それぞれに対応する送りネジ259a、259bが取り付けられた2つのサーボモータ259A、259Bを設けている。すなわち、吸気側載置台251を相互に直交する2方向に移動可能とすることで上述したカムシャフトの焼入装置100における公転運動と同じ公転運動を行わせるようにしているのである。
【0036】
この場合には、排気用加熱コイル220も同様の2つのサーボモータ259C、259Dや、このサーボモータ259C、259Dによって駆動される送りネジ259c、259dや、この送りネジ259c、259dに対応するガイド2521A、252B等を用いた駆動機構を設けることはいうまでもない。
【0037】
このように、サーボモータ259A、259B、259C、259Dを用いた駆動部250は、サーボモータ259A、259B、259C、259Dの駆動を制御する制御信号を変更するだけで、比較的容易に両加熱コイル210、220の運動の軌跡を変更することが可能となる。すなわち、上述した偏心カム155、156やタイミングベルト159A、159B等を利用する機械的なものであると、カムシャフトが変更になって公転運動の軌跡を変更する場合、偏心カム155、156等の交換が必要となるため、その変更にはある程度の時間を必要とする。しかし、単に制御信号を変更するだけであれば、それほどの時間を必要とないので、変更が容易になるという効果がある。
【0038】
なお、上述した2つの実施の形態では、カムシャフトとして、図7に示すものを挙げたが、本願発明がこのカムシャフトWAのみに限定されるものでないことはいうまでもない。
【0039】
また、上述した2つの実施の形態では、加熱コイル110、120とコンセントリング160及び遮液部材161とは別体のものであると説明したが、図9に示すように、排気側用加熱コイル120の側板123にコンセントリング160及び遮液部材161を併設することも可能である。排気側用加熱コイル120を構成する側板123から絶縁物からなるアーム123Aを延出し、このアーム123Aの先端に水冷式のコンセントリング160を取り付けてある。
【0040】
このように、排気側用加熱コイル120にコンセントリング160と遮液部材161とを取り付けると、排気側用加熱コイル120の公転運動とともに、コンセントリング160と遮液部材161とが公転運動をするようになる。すると、ジャーナル部WAJにおいて最も加熱されやすい部分、すなわち排気側カムWA2の反対側端部Bの過熱を防止することができる。
【0041】
また、後述した実施の形態では、各加熱コイル110、120の公転運動の半径rは、各カムWA1、WA2のカム軸の中心WOから最も遠い位置の最外端部AとカムWA1、WA2のカム軸の中心WOとの間の距離をr1、両者の間を結ぶ直線の延長線上に位置する反対側端部BとカムWA1、WA1のカム軸の中心WOとの間の距離をr2とするとき、カムWA1、WA2のカム軸の中心WOを中心としたr≒(r1−r2)/2に設定されていると説明したが、カム形状及び焼入仕様から、0〜(r1−r2)/2の間の任意の数値にすることも可能である。
【0042】
公転運動の半径rを1.5〜3.0mmとすると、各加熱コイル110、120の加熱導体部111、121の内側にカムシャフトWAを通す場合、各カムWA1、WA2が引っ掛からずにスムーズに通るという効果がある。
【0043】
さらに、上述した2つの実施の形態では、1ボアずつの焼入例を示したが、図10に示すような例えばいわゆるV6エンジンに使用される3つのボアに対応するカムシャフトWBであってもよい。この場合には、各カムは、120°ずつずれた3相になるため、3つのトランス130A、130B、130Cを使用する。すなわち、第1ボアの吸気側カムと第2ボアの排気側カムとが位相を同じくし、第1ボアの排気側カムと第3ボアの吸気側カムとが位相を同じくし、第2ボアの吸気側カムと第3ボアの排気側カムとが位相を同じくする。
【0044】
従って、図11に示すように、第1トランス130Aは、第1ボアの吸気側カムを誘導加熱する3つの第1の吸気側用加熱コイル110B1と、第2ボアの排気側カムを誘導加熱する2つの第2の排気側用加熱コイル120B2とに電流を供給するようになっている。なお、合計5つの各加熱コイル110B1、120B2は、直列に接続されそれぞれの電流量が等しくなっている。
【0045】
また、図11に示すように、第2トランス130Bは、第1ボアの排気側カムを誘導加熱する2つの第1の排気側用加熱コイル120B1と、第3ボアの吸気側カムを誘導加熱する3つの第3の吸気側用加熱コイル110B3とに電流を供給するようになっている。なお、合計5つの各加熱コイル120B1、110B3は、直列に接続されそれぞれの電流量が等しくなっている。
【0046】
さらに、図11に示すように、第3トランス130Cは、第2ボアの吸気側カムを誘導加熱する3つの第2の吸気側用加熱コイル110B2と、第3ボアの排気側カムを誘導加熱する2つの第3の排気側用加熱コイル120B3とに電流を供給するようになっている。なお、合計5つの各加熱コイル110B2、120B3は、直列に接続されそれぞれの電流量が等しくなっている。
【0047】
なお、図10に示すように、第1の排気側用加熱コイル120B1にはコンセントリング160B1が、第2の排気側用加熱コイル120B2にはコンセントリング160B2が、第3の排気側用加熱コイル1120B3にはコンセントリング160B3がそれぞれ並設されている。
【0048】
【発明の効果】
本発明に係るカムシャフトの焼入装置は、軸方向に所定間隔毎に複数形成されたジャーナル部と、このジャーナル部間に形成された位相の異なる複数種類のカムとを有するカムシャフトのカムの周面を同時に誘導焼入するカムシャフトの焼入装置において、前記カムの周面を加熱する加熱導体部が円形の複数個の加熱コイルと、この加熱コイルのうち位相が同じカムを加熱する加熱コイルに電流を供給する複数のトランスと、前記加熱コイルのうち位相が同じカムを加熱する加熱コイルの加熱導体部の中心と当該カム軸の中心とをずらせた状態で、当該加熱コイルをカムを中心として公転運動をさせる複数の駆動機構と、加熱されたカムを冷却する冷却機構と、前記ジャーナル部に対向配置され且つ当該ジャーナル部の誘導加熱を抑止するための複数のコンセントリングとを具備する構成となっている。
【0049】
このため、このカムシャフトの焼入装置によると、ジャーナル部の誘導焼入という問題を解消することができる。
【0050】
また、本発明に係る他のカムシャフトの焼入装置は、位相の異なる複数種類のカムが形成されたカムシャフトのカムの周面を同時に誘導焼入するカムシャフトの焼入装置であって、前記カムの周面を加熱する加熱導体部が円形の複数個の加熱コイルと、この加熱コイルに電流を供給するトランスと、前記加熱コイルの加熱導体部の中心と前記カムのカム軸の中心とをずらせた状態で、前記加熱コイルをカムのカム軸を中心として公転運動をさせる駆動機構と、加熱されたカムを冷却する冷却機構と、前記カムに隣接するジャーナル部に対向するコンセントリングとを備えており、前記コンセントリングは、前記加熱コイルに併設されており、前記加熱コイルは、位相を同じくするものが同一のトランスから直列に電流を供給されるようになっている。
【0051】
このカムシャフトの焼入装置であると、コンセントリングが加熱コイルに併設され、加熱コイルと同じように公転運動をするため、ジャーナル部において最も加熱されやすい部分、すなわち排気側カムの反対側端部の過熱を防止することができる。
【0052】
また、前記カムシャフトの焼入装置において、前記カムの中間から最も遠い位置の最外端部とカムのカム軸の中心との間の距離をr1、両者の間を結ぶ直線の延長線上に位置する反対側端部とカムのカム軸の中心との間の距離をr2とするとき、加熱コイルの公転運動の半径は、カムのカム軸の中心を中心としたr≒(r1−r2)/2に設定すると、カムの最も突出した部分であるて最外端部も他の部分と同じ程度の深さの硬化層が形成されることになる。
【0053】
また、前記コンセントリングに、前記冷却機構からの冷却液がジャーナル部にかからないようにする遮液部材を取り付けると、ジャーナル部に誘導焼入がされないので、後工程の切削加工が行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の概略的構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の要部の概略的構成図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の駆動機構を示す概略的構成図である。
【図4】第1の実施の形態に係るカムシャフトの加熱コイルとカムとの関係を示す概略的説明図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置における加熱コイルとカムとの関係を示す概略的説明図である。
【図6】第1の実施の形態に係るカムシャフトの駆動機構の要部を示す概略的説明図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置によって誘導焼入が施されるカムシャフトの図面であって、同図(A)は概略的正面図、同図(B)は概略的側面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の概略的構成図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の要部の概略的構成図である。
【図10】本発明の第4の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の要部の概略的構成図である。
【図11】本発明の第4の実施の形態に係るカムシャフトの焼入装置の概略的構成図である。
【符号の説明】
100 カムシャフトの焼入装置
110 吸気側加熱コイル
120 排気側加熱コイル
130 吸気側用トランス
140 排気側用トランス
150 駆動機構
160 コンセントリング
161 遮液部材
WA カムシャフト
WA1 吸気側カム
WA2 排気側カム
WAJ ジャーナル部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a camshaft quenching device that performs induction quenching on a circumferential surface of a cam formed on a camshaft.
[0002]
[Prior art]
In order to perform induction hardening on the circumferential surface of the cam formed on the camshaft, the camshaft is rotatably supported, and the camshaft is rotated about the center of the camshaft and is opposed to the circumferential surface of the cam. Induction heating was performed with the arranged heating coil.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the cam is induction hardened, the journal portion provided adjacent to the cam may be induction heated. Since this journal portion has a cutting process after the induction hardening of the cam, there is a problem that when the induction hardening is performed, the cutting process cannot be performed.
[0004]
In addition, the heating coil for induction heating the circumferential surface of the cam has a circular heating conductor portion facing the circumferential surface, so that the gap between the convex portion of the cam and the heating conductor portion is different from that of the cam. The gap is smaller than the gap between the portion and the heating conductor. For this reason, the quenching layer formed in the convex part of the cam has a non-uniform depth of the quenching layer that is deeper than the quenching layer formed in the other part.
[0005]
The present invention was devised in view of the above circumstances, and is a camshaft that can solve the problem of preventing induction quenching of the journal part and the problem of intensive heating of the convex part of the cam. It aims to provide a quenching device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The camshaft quenching apparatus according to the present invention is:A plurality of journal portions formed at predetermined intervals in the axial direction and formed between the journal portionsMultiple types of cams with different phasesAnd havingIn a camshaft quenching apparatus for simultaneously induction-quenching the cam surface of the camshaft, a plurality of heating coils each having a circular heating conductor for heating the cam surface, and the heating coilHeating coil that heats cams with the same phaseSupply current topluralBetween the transformer and the heating coilOf the heating coil that heats the cam with the same phase.The center of the heating conductorConcernedIn a state where the center of the camshaft is shifted,ConcernedRevolve the heating coil around the campluralDrive mechanism, cooling mechanism for cooling the heated cam, and opposed to the journal partA plurality of arranged and for suppressing induction heating of the journal sectionIt is characterized by comprising a concentrating ring.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a camshaft quenching apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a main part of the camshaft quenching apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic configuration diagram, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a drive mechanism of a camshaft quenching apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a heating diagram of the camshaft according to the first embodiment. FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the relationship between the coil and the cam. FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the relationship between the heating coil and the cam in the camshaft hardening apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic explanatory view showing the main part of the drive mechanism of the camshaft according to the first embodiment, and FIG. 7 is a figure showing induction hardening by the camshaft hardening apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A is a schematic front view, and FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a camshaft quenching apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a camshaft quenching apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a main part of a quenching device for a camshaft according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a fourth embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram of the hardening apparatus of the cam shaft which concerns on.
[0008]
Prior to the description of the
[0009]
The
[0010]
The three intake-
[0011]
The two exhaust-
[0012]
The intake
[0013]
The basic configurations of both the
[0014]
The
[0015]
For example, the amount of eccentricity (r1-r2) / 2 of the
[0016]
That is, as will be described later, since the center WO of the cam shaft WA is fixed, the intake-
[0017]
On the other hand, the relationship between the exhaust
[0018]
The
[0019]
Further, as described above, the
[0020]
Although not shown, a cooling jacket as a cooling mechanism for injecting a cooling liquid to both heated cams WA1 and WA2 is disposed around both
[0021]
On the other hand, the journal part WAJ provided on the camshaft WA is provided with a substantially ring-shaped
[0022]
Therefore, induction hardening of the camshaft WA by the camshaft hardening apparatus is performed as follows.
The camshaft WA is such that the intake side cam WA1 of the camshaft WA is inside the
[0023]
When the amount of eccentricity is (r1-r2) / 2, current is supplied from both
[0024]
Since both
[0025]
Specifically, the intake-
[0026]
When the camshaft WA rotates 90 ° counterclockwise, that is, as shown in FIG. 4B, when the outermost end A of the intake side cam WA1 is at a position of 270 °, the cam of the intake side cam WA1 The shaft center WO is shifted from the
[0027]
When the camshaft WA further rotates 90 ° counterclockwise, that is, as shown in FIG. 4C, when the outermost end A of the intake side cam WA1 is at the 0 ° position, the intake side cam The center WO of the cam shaft of WA1 is shifted from the
[0028]
Further, when the camshaft WA further rotates 90 ° counterclockwise, that is, as shown in FIG. 4D, when the outermost end A of the intake side cam WA1 is at the 90 ° position, the intake side cam The center WO of the cam shaft of WA1 is shifted in the direction of 270 ° by (r1−r2) / 2 from the
[0029]
That is, the intake-
[0030]
Since the intake
[0031]
Further, since the exhaust side cam WA2 is the same as the intake side cam WA1, the distance between the outermost end A of the exhaust side cam WA2 and the
[0032]
When the cams WA1 and WA2 are heated, since the concentrating
[0033]
When the predetermined heating is performed, the cooling liquid is jetted from the cooling jacket, and induction hardening is performed on both cams WA1 and WA2. At this time, since the
[0034]
In the first embodiment described above, the revolving motion of both the heating coils 110 and 120 is performed by the force from the drive motor that rotationally drives the camshaft WA. However, as shown in FIG. The four
[0035]
In the
[0036]
In this case, the
[0037]
As described above, the driving
[0038]
In the two embodiments described above, the camshaft shown in FIG. 7 has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this camshaft WA.
[0039]
In the above-described two embodiments, the heating coils 110 and 120, the concentrating
[0040]
Thus, when the concentrating
[0041]
In the embodiment described later, the radius r of the revolving motion of each of the heating coils 110 and 120 is set such that the outermost end A at the farthest position from the center WO of the cam shaft of each of the cams WA1 and WA2 and the cams WA1 and WA2. The distance between the cam shaft center WO is r1, and the distance between the opposite end B located on the extension of the straight line connecting the two and the cam shaft center WO of the cams WA1 and WA1 is r2. It has been described that r≈ (r1−r2) / 2 centered on the center WO of the cam shafts of the cams WA1 and WA2, but from the cam shape and quenching specification, 0 to (r1−r2). Any numerical value between / 2 is also possible.
[0042]
When the radius r of the revolving motion is 1.5 to 3.0 mm, when the camshaft WA is passed inside the
[0043]
Furthermore, in the two embodiments described above, an example of quenching by one bore is shown, but even a camshaft WB corresponding to, for example, three bores used in a so-called V6 engine as shown in FIG. Good. In this case, since each cam has three phases shifted by 120 °, three
[0044]
Therefore, as shown in FIG. 11, the
[0045]
Further, as shown in FIG. 11, the
[0046]
Further, as shown in FIG. 11, the
[0047]
As shown in FIG. 10, the first exhaust-side heating coil 120B1 has a concentrating ring 160B1, the second exhaust-side heating coil 120B2 has a concentrating ring 160B2, and the third exhaust-side heating coil 1120B3. Are each provided with a concentrating ring 160B3.
[0048]
【The invention's effect】
The camshaft quenching apparatus according to the present invention is:A plurality of journal portions formed at predetermined intervals in the axial direction and formed between the journal portionsMultiple types of cams with different phasesAnd havingIn a camshaft quenching apparatus for simultaneously induction-quenching the cam surface of the camshaft, a plurality of heating coils each having a circular heating conductor for heating the cam surface, and the heating coilHeating coil that heats cams with the same phaseSupply current topluralBetween the transformer and the heating coilOf the heating coil that heats the cam with the same phase.Revolve the heating coil around the cam with the center of the heating conductor and the center of the cam shaft shifted.pluralDrive mechanism, cooling mechanism for cooling the heated cam, and opposed to the journal partA plurality of arranged and for suppressing induction heating of the journal sectionConcentrate withIt has a configuration.
[0049]
For this reason, according to this camshaft quenching apparatus, the problem of induction quenching of the journal portion can be solved.
[0050]
Further, another camshaft quenching apparatus according to the present invention is a camshaft quenching apparatus that simultaneously induces and quenches the cam circumferential surface of the camshaft in which a plurality of types of cams having different phases are formed, A plurality of heating coils each having a circular heating conductor for heating the peripheral surface of the cam; a transformer for supplying a current to the heating coil; a center of the heating conductor of the heating coil; and a center of the cam shaft of the cam. A drive mechanism that causes the heating coil to revolve around the cam shaft of the cam, a cooling mechanism that cools the heated cam, and a concentrator that faces the journal adjacent to the cam. The concentrator is provided adjacent to the heating coil, and the heating coil is supplied with current in series from the same transformer in the same phase. There.
[0051]
In this camshaft quenching device, the concentrating ring is attached to the heating coil and revolves in the same way as the heating coil, so the most easily heated part in the journal part, that is, the opposite end of the exhaust side cam Can be prevented from overheating.
[0052]
Further, in the camshaft quenching apparatus, the distance between the outermost end portion farthest from the middle of the cam and the center of the camshaft of the cam is r1, and the camshaft quenching device is located on a linear extension line connecting the two. When the distance between the opposite end and the center of the cam shaft of the cam is r2, the radius of the revolving motion of the heating coil is r≈ (r1−r2) / When it is set to 2, a hardened layer having the same depth as that of the other portion is formed at the outermost end portion which is the most protruding portion of the cam.
[0053]
Further, if a liquid shielding member that prevents the coolant from the cooling mechanism from being applied to the journal portion is attached to the concentrating ring, induction quenching is not performed on the journal portion, so that the subsequent cutting process can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a camshaft hardening apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part of the quenching device for a camshaft according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a drive mechanism of the camshaft quenching apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a relationship between a heating coil and a cam of the camshaft according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a relationship between a heating coil and a cam in the camshaft hardening apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing a main part of a camshaft drive mechanism according to the first embodiment;
FIG. 7 is a drawing of a camshaft subjected to induction hardening by the camshaft hardening apparatus according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 7 (A) is a schematic front view, FIG. (B) is a schematic side view.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a camshaft hardening apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a main part of a quenching device for a camshaft according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a main part of a quenching apparatus for a camshaft according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a camshaft hardening apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Camshaft hardening device
110 Intake side heating coil
120 Exhaust side heating coil
130 Intake side transformer
140 Exhaust side transformer
150 Drive mechanism
160 Outlet ring
161 Liquid shielding member
WA camshaft
WA1 intake side cam
WA2 Exhaust side cam
WAJ Journal Department
Claims (4)
前記カムの周面を加熱する加熱導体部が円形の複数個の加熱コイルと、この加熱コイルのうち位相が同じカムを加熱する加熱コイルに電流を供給する複数のトランスと、前記加熱コイルのうち位相が同じカムを加熱する加熱コイルの加熱導体部の中心と当該カム軸の中心とをずらせた状態で、当該加熱コイルをカムを中心として公転運動をさせる複数の駆動機構と、加熱されたカムを冷却する冷却機構と、前記ジャーナル部に対向配置され且つ当該ジャーナル部の誘導加熱を抑止するための複数のコンセントリングとを具備することを特徴とするカムシャフトの焼入装置。A camshaft that is induction-hardened at the same time with a camshaft cam surface having a plurality of journal portions formed at predetermined intervals in the axial direction and a plurality of types of cams having different phases formed between the journal portions. In the input device,
A plurality of heating coils heating conductor portion is circular for heating the peripheral surface of the cam, and a plurality of transformers for supplying current to the heating coil phase of the heating coil heats the same cam, of the heating coil in a state in which phases are shifted and the centers of the cam shaft of the heating conductor of the heating coil to heat the same cam, and a plurality of drive mechanisms cause the orbital motion of the heating coils around the cam, heated cam A camshaft quenching apparatus comprising: a cooling mechanism for cooling the plurality of concentrators; and a plurality of concentrating rings disposed opposite to the journal portion and for suppressing induction heating of the journal portion .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001167402A JP3618690B2 (en) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Camshaft hardening device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001167402A JP3618690B2 (en) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Camshaft hardening device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002363648A JP2002363648A (en) | 2002-12-18 |
JP3618690B2 true JP3618690B2 (en) | 2005-02-09 |
Family
ID=19009789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001167402A Expired - Lifetime JP3618690B2 (en) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Camshaft hardening device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3618690B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4678172B2 (en) * | 2004-11-22 | 2011-04-27 | 株式会社豊田中央研究所 | Imaging device |
DE102011004530A1 (en) | 2010-12-15 | 2012-06-21 | Mahle International Gmbh | heater |
JP5331171B2 (en) * | 2011-07-22 | 2013-10-30 | 電気興業株式会社 | High frequency induction heating coil and high frequency induction heating method |
JP6290714B2 (en) * | 2014-05-30 | 2018-03-07 | 富士電子工業株式会社 | Camshaft induction heating apparatus and camshaft induction heating method |
-
2001
- 2001-06-01 JP JP2001167402A patent/JP3618690B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002363648A (en) | 2002-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2199917C (en) | Method and apparatus for the inductive surface hardening of workpieces | |
US4312685A (en) | Surface hardening of cams of motor-vehicle camshafts | |
JP3618690B2 (en) | Camshaft hardening device | |
CN102143824A (en) | Inductive clamping device for clamping and unclamping tools | |
JP5349941B2 (en) | Quenching method and quenching apparatus | |
JP3499486B2 (en) | Multiple cam simultaneous hardening device | |
US4100387A (en) | Apparatus for the inductive heating of workpieces especially for the heating of cam shafts | |
CN109312420A (en) | Induction heating apparatus and induction heating method | |
US6160247A (en) | Induction hardening apparatus for a crankshaft | |
US6514455B1 (en) | Heating apparatus of a workpiece of distorted shape, and a quenching apparatus for simultaneous operation of multiple cams and a quenching method for the same | |
JP2009035760A (en) | Device for eccentrically driving heating coil body in induction heating apparatus | |
JP3676215B2 (en) | Low distortion induction hardening method and apparatus for camshaft | |
JP2002167620A (en) | Induction hardening method and device for camshaft | |
JP5331171B2 (en) | High frequency induction heating coil and high frequency induction heating method | |
JP2011001978A (en) | Eccentric driving mechanism of heating coil of high-frequency induction heating apparatus | |
JP2008214698A (en) | Induction hardening apparatus and method | |
JP6290714B2 (en) | Camshaft induction heating apparatus and camshaft induction heating method | |
JP2004131823A (en) | Method and apparatus for induction hardening of rack bar | |
JP3522636B2 (en) | Eccentric drive | |
JP4209227B2 (en) | High frequency induction heating method and apparatus for crankshaft | |
JP4477989B2 (en) | Induction hardening device for crankshaft | |
JP2002348614A (en) | Induction hardening method and apparatus for crankshaft | |
JP2009035779A (en) | High frequency induction heating coil and high frequency induction heating method | |
JP4132888B2 (en) | Crankshaft hardening coil | |
JP3946147B2 (en) | Induction hardening method and apparatus for crankshaft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041008 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3618690 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |