CN1432719A - 带有滚轮的凸轮随动件 - Google Patents

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CN1432719A
CN1432719A CN02147318A CN02147318A CN1432719A CN 1432719 A CN1432719 A CN 1432719A CN 02147318 A CN02147318 A CN 02147318A CN 02147318 A CN02147318 A CN 02147318A CN 1432719 A CN1432719 A CN 1432719A
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针本一由
中野贺泰
北川胜
笠原延广
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Abstract

本发明的带有滚轮的凸轮随动件包括：一凸轮随动件本体(1)，该凸轮随动件本体具有一与其构成一体的滚轮支承部分(1a)；一支承轴(2)，其两端固定于滚轮支承部分(1a)；以及一滚轮(4)，该滚轮可旋转地支承在支承轴(2)上，两者之间设有多个针形滚轮(3)。支承轴(2)、针形滚轮(3)和滚轮(4)中的至少一个由耐热钢制成，支承轴(2)的两端铆接固定于支承部分(1a)。

Description

带有滚轮的凸轮随动件
技术领域
本发明涉及一种带有滚轮的凸轮随动件，更具体地说，涉及一种装在车辆内燃机的阀机构中的、带有滚轮的凸轮随动件。
背景技术
为了增加车辆阀系统的耐用性和可维护性，必须解决涉及凸轮和凸轮轴上的随动件的磨损和润滑不足的问题。
为了防止阀系统的磨损，通常在OHV型发动机中采用一液压间隙调整器，近来，用于随动件的滚动轴承的使用迅速增加，以便减少凸轮和随动件的磨损和摩擦损失。
在其它发动机构件中，凸轮是润滑易于消失的部分，其接触面被称为边界润滑区域。在这种情况下使用的带有滚轮的凸轮随动件中，基本上通过滚动接触使凸轮接触滚轮。然而，由于绝对滚动运动受到施加在滚轮上的载荷的突然变化以及滚轮的滚动速度因凸轮的形状而改变的阻碍，因此滚动接触包含滑动。因而，剥离或抹平(smearing)——即表面破坏——发生在与润滑条件(油、碎屑的数量和温度)和反向凸轮的表面粗糙度有关的滚轮的外径滚动表面上，致使寿命缩短。
此外，一可旋转地支承滚轮的支承轴被限制在受载区域中，从而将一非常大的压力施加在支承轴的表面上，致使其滚动疲劳寿命与滚轮或轴承的滚动疲劳寿命相比较短。因此，期望滚动疲劳寿命增加。
可旋转地支承滚轮的轴承通常是一完全型滚轮轴承，它产生偏斜和相对滑动，以使轴承也经受诸如剥离或抹平之类的表面破坏。
应予注意的是，SUJ2通常用作该种滚轮、支承轴和轴承的材料。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种带有滚轮的凸轮随动件，该凸轮随动件具有一滚轮、一可旋转地支承滚轮的支承轴和一滚动元件，它们是由耐热、抗剥离和抗抹平的材料制成的，可以增加滚轮疲劳寿命，并且在高温条件下减少表面破坏。
根据本发明，带有滚轮的凸轮随动件包括：一凸轮随动件本体，该凸轮随动件本体具有一与凸轮随动件本体构成一体的滚轮支承部分；一支承轴，其两端固定于滚轮支承部分；以及一滚轮，该滚轮可旋转地支承在支承轴上，两者之间设有多个针形滚轮；支承轴、针形滚轮和滚轮中的至少一个由耐热钢制成。
根据本发明的带有滚轮的凸轮随动件，支承轴、针形滚轮和滚轮中的至少一个由耐热钢制成，因而可以提高耐热性，并且可以防止诸如抹平和剥离之类的表面破坏，致使高温条件下的滚动疲劳寿命增加。
在带有滚轮的凸轮随动件中，支承轴的两端最好铆接固定于滚轮支承部分。
因而，支承轴的两端铆接固定于滚轮支承部分，可以只通过在支承轴的端面上开槽来进行这种铆接和固定作业。因此，不会有冲击施加在滚轮支承部分上，以使凸轮随动件不会在装配时变形。
在带有滚轮的凸轮随动件中，针形滚轮在其上进行滚动的支承轴的外周表面的滚动接触面最好经受高频淬火，以便具有一至少为HV650的表面硬度，支承轴的两端未经淬火，以便具有至少为HV200、至多为HV280的表面硬度。
由于滚动接触面具有至少为HV650的表面硬度，它可以在针形滚轮滚动时保持完好，不会由于磨损而使支承轴变形。此外，支承轴的两端面具有范围在HV200与HV280之间的表面硬度，以便在装配时可以在端面上开槽，使边缘部分扩大。这样一种铆接处理不会在诸端部产生裂缝，可使支承轴方便且牢固地固定于凸轮随动件本体。
在带有滚轮的凸轮随动件中，支承轴最好经受淬透，并且压配于滚轮支承部分。
因而，支承轴被淬透，可使硬度更高。此外，支承轴被压配于滚轮支承部分，因而即使通过淬透制造的支承轴无需铆接固定，支承轴也可以固定于滚轮支承部分。
在带有滚轮的凸轮随动件中，支承轴最好经受淬透，并且沿支承轴的轴线方向固定于滚轮支承部分，两者之间设有一扣圈。
因而，支承轴被淬透，可使硬度更高。此外，支承轴被扣圈固定，因而无需压配或铆接作业就可将支承轴固定于滚轮支承部分。
在带有滚轮的凸轮随动件中，滚轮最好由耐热钢制成。
更具体地说，滚轮在滚动接触凸轮的同时旋转，滑动或切向应力因而可以作用在滚轮上，以使滚轮表面上的温度增加，或者在润滑油中发生剪切加热，以使油膜的厚度减少。这将方便地引起诸如剥离和抹平之类的表面破坏。然而，通过将耐热钢用于滚轮可以防止这种表面破坏。
在带有滚轮的凸轮随动件中，耐热钢由基体中至少包括以下按质量％的合金元素的钢材料制成：至少为0.6％、至多为1.3％的C(碳)，至少为0.3％、至多为3.0％的Si(硅)，至少为0.2％、至多为1.5％的Mn(锰)，至多为0.03％的P(磷)，至多为0.03％的S(硫)，至少为0.3％、至多为5.0％的Cr(铬)，至少为0.1％、至多为3.0％的Ni(镍)，至多为0.050％的Al(铝)，至多为0.003％的Ti(钛)，至多为0.0015％的O(氧)和至多为0.015％的N(氮)，以及具有Fe(铁)和无法避免的杂质的其余部分。
在被碎屑污染、未经碳氮共渗处理的环境下，使用钢材料可使滚动疲劳寿命被淬火和回火延长。因而，可以免除碳氮共渗，降低制造成本。此外，钢材料的耐热性、抗剥离性能和抗抹平性能提高，以使滚动疲劳寿命增加，并且在高温条件下减少表面破坏。
下面将叙述限制上述每种成分的原因。
(1)C含量(至少为0.6％、至多为1.3％)
C是用于确保滚动轴承的强度的必需元素，需要C含量至少为0.6％，以保持规定热处理之后的硬度。因而，将C含量的下限设定为0.6％。此外，如果C的含量超过1.3％，较大的碳化物出现，致使滚动疲劳寿命较短。因此，将C含量的上限设定为1.3％。
(2)Si含量(至少为0.3％、至多为3.0％)
由于Si具有在高温范围内抑制软化和提高滚动轴承的耐热性的作用，因此最好将其加入。当Si含量小于0.3％时，无法获得该作用。因此，将Si含量的下限设定为0.3％。随着Si含量的增加，耐热性也将提高。然而，当Si含量超过3.0％时，该作用将会饱和，同时热加工和机械加工性的容许度降低。因此，将Si含量的上限设定为3.0％。
(3)Mn含量(至少为0.2％、至多为1.5％)
Mn是在制造钢时用于脱氧的元素，同时，它也是提高淬火性能的元素。为了获得这些作用，必须加入至少0.2％的Mn。因而，将M含量的下限设定为0.2％。然而，当含量超过1.5％时，机械加工性明显降低。因此，将Mn含量的上限设定为1.5％。
(4)P含量(至多为0.03％)
P在钢的奥氏体晶界处分离，使粗糙度和滚动疲劳寿命降低。因此，将P含量的上限设定为0.03％。
(5)S含量(至多为0.03％)
S妨碍钢在热加工时的容许度，并且在钢中形成一非金属夹杂物，使粗糙度恶化并降低滚动疲劳寿命。因此，将S含量的上限设定为0.03％。此外，尽管S在上述方面并不有利，但它具有改变机械加工性能的作用。因此，尽管期望S的含量极小，但可以在直至0.005％的范围内添加S。
(6)Cr含量(至少为0.3％、至多为5.0％)
Cr在该合金成分中起到重要作用，并且被添加以提高淬火性能，确保由于碳化物而形成的硬度，并延长寿命。为了获得规定的碳化物，必须加入至少为0.3％的Cr含量，因此将Cr含量的下限设定为0.3％。然而，当含量超过5.0％时，会有较大的碳化物出现，就会降低滚动疲劳寿命。因此，将Cr含量的上限设定为5.0％。
(7)Al含量(至多为0.050％)
Al在制造钢时可作为脱氧剂。然而，由于Al产生坚硬的氧基夹杂物而降低滚动疲劳寿命，因此最好减少其含量。此外，超过0.050％的大量Al会使滚动疲劳寿命明显恶化。因此，将Al含量的上限设定为0.050％。
应予注意的是，小于0.005％的Al含量会使钢的制造成本上升，因而最好将Al含量的下限设定为0.005％。
(8)Ti含量(至多为0.003％)；O含量(至多为0.0015％)；和N含量(至多为0.015％)
Ti、O和N在钢中形成氧化物和氮化物，并且成为非金属夹杂物，它们是疲劳断裂的来源，使滚动疲劳寿命降低。因此，分别将诸元素的上限设定为以下数值：Ti为0.003％、O为0.0015％和N为0.015％。
(9)Ni含量(至少为0.1％、至多为3.0％)
Ni是在本发明中起到重要作用的元素。更具体地说，当使用在高温环境中时，Ni在滚动疲劳的处理期间抑制结构的变化，并且具有防止硬度在高温范围内恶化和延长滚动疲劳寿命的作用。另外，Ni还可以在碎屑污染环境下有效地提高韧性并延长寿命。为了获得这些作用，需要至少为0.1％的Ni含量，因而将Ni含量的下限设定为0.1％。然而，当含量超过3.0％时，在淬火时产生大量残留奥氏体，使其很难获得规定的硬度，另外，还增加了钢材料的成本。因此，将Ni含量的上限设定为3.0％。
在带有滚轮的凸轮随动件中，钢材料最好由淬火和渗碳处理中的一种来制成，随后经受回火处理。
用在本发明的高温范围内的、带有滚轮的凸轮随动件的每个构件在等于或高于环境温度的温度下经受回火处理，以便稳定每个构件在使用环境下的尺寸。
在带有滚轮的凸轮随动件中，一具有至少为HV550的硬度的有效硬化部分最好在针形滚轮在其上进行滚动的支承轴的外周表面的滚动接触面中具有至少为1.0毫米的深度。
因而，其上有针形滚轮滚动的表面可以获得足够的硬度。
在带有滚轮的凸轮随动件中，支承轴最好由耐热钢制成。
这就限制了受载区域，并有一非常大的压力施加在表面上，这样，就能提高滚动疲劳寿命，甚至在具有苛刻的滚动疲劳寿命条件的支承轴中也是如此。
在带有滚轮的凸轮随动件中，针形滚轮最好由耐热钢制成，它被淬火和硬化成一核心，并且具有至少为HV650的表面硬度。
这可使抗剥离性能和抗抹平性能提高，甚至在滚动的同时发生歪斜和相对滑动的针形滚轮中也是如此。
在带有滚轮的凸轮随动件中，滚轮最好被淬火和硬化成一核心，并且具有至少为HV650的表面硬度。
这可确保滚动过程中具有足够的硬度。
在带有滚轮的凸轮随动件中，滚轮的外表面上最好任意地形成无数微型凹部。在滚轮的外表面沿每一个轴向和周向获得的表面粗糙度由参数RMS表示时，轴向表面粗糙度RMS(L)与周向表面粗糙度RMS(C)的比值(RMS(L)/RMS(C))至多为1.0，表面粗糙度的参数SK的值至多为-1.6。
因而，即使在反向凸轮的精加工表面上的粗糙度较低的条件下，也可以获得形成油膜的良好能力，因而可以确保油膜的足够厚度，因此，可以尽可能地防止滚动接触部分接触金属。此外，减少接触金属的滚动接触部分的表面，以使凸轮随动件的外径可以免受表面破坏、剥离和抹平，以及异常磨损和与其分离。因此，可以增加耐用性。
结合附图，从如下的本发明的详细说明中可更清楚地了解本发明的上述和其它目的、特征、各个方面和优点。
附图说明
图1是显示本发明的一个实施例的带有滚轮的凸轮随动件的结构的主视图；
图2是在箭头方向中沿图1的线II-II截取的截面图；
图3是显示一种结构的截面图，其中滚轮轴形成一实心结构，并且被铆接固定；
图4A和4B分别是图3所示的滚轮轴的垂直截面图和显示滚轮轴的硬度分布的曲线图；
图5是显示滚轮轴在被扣圈固定时的结构的截面图；
图6示出了双缸试验机的结构；
图7示出了剥离试验的结果；
图8示出了抹平试验的结果；以及
图9A和9B分别是显示进行一φ12点接触寿命试验的装置的主视图和侧视图。
具体实施方式
下面将叙述本发明的实施例。
请参见图1和2，凸轮随动件本体1的一端可旋转地支承在一凸轮随动件轴5上，该凸轮随动件轴的中间部设置有轴承合金或类似材料。
一调节螺钉7呈螺旋形安装于凸轮随动件本体1的另一端。调节螺钉7由一锁紧螺母8固定，其下端与内燃机的吸入阀或排气阀的凸杆9的上端接触。一弹簧10的弹力使凸杆9偏置。
滚轮支承部分1a是两个部分一体地形成在凸轮随动件本体1的中间部分处。滚轮轴2的两端通过压配或扣圈固定于设置在呈两个部分的滚轮支承部分1a处的轴孔1b。一滚轮4可旋转地支承在滚轮轴2的外周表面的中间部，中间插入一针形滚轮3。滚轮4的外周表面由弹簧10的偏置力压靠接触凸轮6的凸轮表面。
通过采用这样一种结构，凸轮6的旋转使插入有滚轮4的凸轮随动件本体1围绕凸轮随动件轴5旋转，以打开和关闭附连于凸杆9的顶端的吸入阀或排气阀。
应予注意的是，内燃机包括诸如在气缸内往复的活塞和通过活塞压缩来点燃燃料的火花塞。
滚轮轴2、针形滚轮3和滚轮4中的至少一种由耐热钢制成，滚轮轴2具有一由淬透(through quenching)形成的中空形状。将一转换销(图中未示出)插入滚轮轴2的中空部分，以使阀起到多种打开和关闭作用。此外，滚轮轴2内部的中空部分有助于减轻重量。
应予注意的是，滚轮轴2也可具有一除由淬透形成的中空形状以外的形状，例如一实心结构，并且可将其两端铆接，固定于滚轮支承部分1a，如图3所示。通过在滚轮轴2的一端面2a上开槽来完成该铆接，以便在滚轮轴2装入设置于两部分式滚轮支承部分1a的轴孔1b之后形成一铆接槽2b。通过形成铆接槽2b，使滚轮轴2的边缘部分扩大，并且通过弹力来偏置轴孔1b的内表面，以使滚轮轴2牢固地固定于轴孔1b。
请参见图4A和4B，滚轮轴2的中间部分2c是通过高频淬火硬化的部分，而两端2d是没有进行淬火的非淬火部。应予注意的是，中间部分2c的一部分或整个外周表面是针形滚轮3在其上进行滚动的所谓滚动接触面。
请参见图4B，在滚轮轴2表面硬度的分布中，中间部分2c具有至少为650HV的维氏硬度，而两端2d的软化部分具有在HV200与HV280之间的范围内的维氏硬度。因此，中间部分2c具有足够用于针形滚轮3的滚动接触面的硬度，而软化部分2d软到足以进行铆接。
应予注意的是，如下表所示，取决于呈两个部分的滚轮支承部分1a的材料和滚轮轴2的热处理方法，以不同的方式来固定滚轮轴2。
                        表1
    支承部分的材料                    支承轴的热处理方式
          高频淬火            淬透
    中空轴     实心轴     中空轴     实心轴
    渗碳钢     铆接     铆接     扣圈     扣圈
    铝合金     铆接     铆接     压配     压配
在淬透时，滚轮轴2无法铆接并固定在两部分式滚轮支承部分1a上。因而，如图5所示，一环形槽2e形成于两部分的一个支承部分(内径)和滚轮轴2，一卡圈预装入滚轮轴2的环形槽2e。将滚轮轴2插入滚轮支承部分1a，同时减少卡圈的直径，然后通过设置环形槽2e的位置处的弹力恢复卡圈，以使滚轮轴2沿其轴线方向固定。这就可以无需压配或铆接作业来固定滚轮轴2。
这里，尽管可以沿轴线方向固定滚轮轴2，但滚轮轴2可能会蠕变(旋转)。更具体地说，出于减轻重量的目的，当铝合金被用作呈两个部分的滚轮支承部分1a的材料时，会由于蠕变而发生不利的磨损。当滚轮轴2被淬透而不允许铆接时，滚轮轴被压配入两部分式滚轮支承部分1a。
本发明的第一种耐热钢是在基体中至少包括以下合金元素的钢材料：至少为0.6％、至多为1.3％的C，至少为0.3％、至多为3.0％的Si，至少为0.2％、至多为1.5％的Mn，至多为0.03％的P，至多为0.03％的S，至少为0.3％、至多为5.0％的Cr，至少为0.1％、至多为3.0％的Ni，至多为0.050％的Al，至多为0.003％的Ti，至多为0.0015％的O和至多为0.015％的N(所有元素按质量％)，具有Fe和无法避免的杂质的其余部分(这样一种钢材料在本发明的实施例中被称为“本发明的钢1”)。
此外，耐热钢材料经受淬火或碳氮共渗，随后进行回火处理。
此外，作为另一种耐热钢，所用的钢材料在基体中至少包括：至少为0.95％、至多为1.10％的C，至少为1％、至多为2％的Si或Al，至多为1.15％的Mn和至少为0.90％、至多为1.60％的Cr(所有元素按质量％)；具有Fe和无法避免的杂质的其余部分；以及至多13ppm的O。由该种材料制成的产品经过淬火，然后在230与300℃之间的范围内的高温下回火，以具有体积至多为8％、硬度至少为HRC59的残留奥氏体(这样一种钢材料在本发明的实施例中被称为“本发明的钢3”)。
另外，作为又一种耐热钢，可以使用一具有下方的表2所示范围内的成分的钢材料(在本发明的实施例中被称为“本发明的钢2“)。
                        表2
    C     Mo     Cr     V     Mn     Si     Co     W     Cu      Ni     P     S
  0.77-0.85   4.00-4.50   3.75-4.25   0.90-1.10    至多为0.35   至多为0.25   至多为0.25   至多为0.25    至多为0.10     至多为0.10  至多为0.015  至多为0.015
                                          (表中所有数值为质量％)
在针形滚轮3在其上进行滚动的滚轮轴2的外周表面的滚动接触面处，硬度至少为HV550的有效硬化部分最好具有至少为1.0毫米的深度。此外，针形滚轮3由耐热钢制成，该耐热钢最好被淬火和硬化到核心部分，并且具有至少为HV650的表面硬度。滚轮4最好被淬火和硬化到核心部分，并且具有至少为HV650的表面硬度。
在滚轮4的外周表面上形成无数个微型的凹部。在滚轮4的外周表面分别沿轴向和周向获得的表面粗糙度由参数RMS表示时，沿轴向的表面粗糙度RMS(L)与沿周向的表面粗糙度RMS(C)的比值(RMS(L)/RMS(C))最好等于或小于1.0，而表面粗糙度的参数SK值最好等于或低于-1.6。
这里，参数RMS是以下列方式获得的平方根的值：从中心线到粗糙度曲线f(x)的范围内的每个偏差的平方在测量长度的区间中进行积分，并且平均区间中的平方，以获得平均数的平方根。该参数值也被称为由“均方根”表示的粗糙度。可以通过数值计算从区间曲线和粗糙度曲线计算RMS，此二条曲线放大可用于记录。
作为用于获得上述外周表面的粗糙度条件的表面处理过程，可应用特定的滚筒抛光(barrel polishing)，以获得期望的精加工表面。
在处理方法中，通过诸如离心流体化滚筒抛光使用一小凿(chip)使滚轮表面设有任意形成于其上的凹部和凸部，随后清洗，并且使用滚筒抛光使滚轮表面进一步经受表面精加工处理，以便去除或整圆表面上的微型凸部，致使滚轮表面上留下无数个微型凹部。对滚轮的外周表面的表面粗糙度进行这种处理，以获得期望的数值，这在下文中被称为HL处理。
在将粗糙度的中心线作为边界时，通过确定表面粗糙度的分布曲线的歪斜度，即凹部和凸部的不对称分布来获得参数SK的值。负的SK值表示在中心线以下有数量较多的凹部(凹陷)，而正的SK值表示中心线以上有数量较多的凸部(突起)。用下面的定义方程式来表示表面粗糙度的参数SK的值。
SK＝∫(X-xG)3P(X)dx/σ3
X：粗糙度的高度
xG：粗糙度的平均高度
P(X)：粗糙度振幅的密度分布的概率
σ：由均方根得到的粗糙度
在用于获得SK值的定义方程式中的粗糙度的平均高度是指每种单独情况下从中心线的坐标得到的绝对值。这里，将讨论中心线与平均高度之间的差异。当线上的突起的总面积与线下的凹陷的总面积相等时，将该线定义为粗糙度的中心线。然而，这只是一条假想线，需要从坐标得到绝对值，以便获得SK值。将绝对值定义为平均高度。
将参数SK的值设定成沿周向和径向具有至多为-1.6的平均值，因而使中心线的下方呈现大量微型凹部。将沿多个方向的表面粗糙度的数值(即RMS(L)/RMS(C))定义成至多为1.0，以便在表面凹部的形状和分布中获得用于形成油膜的有效范围。
上述参数SK的值可作为发现凹部和凸部分布的不对称程度的准则。在一般的抛光表面上的粗糙度曲线的示例中，SK值在凹部和凸部的对称分布时接近于0，在表面上的凹部和凸部分布偏向于凹侧时为负值，在分布偏向于另一侧时为正值。
如上所述，通过限定滚轮4的外表面的表面粗糙度，即使在反向凸轮的加工表面上的粗糙度较低的条件下，滚轮4的外表面也可以确保形成油膜的较高能力和油膜的足够厚度。因此，接触部分可以具有与金属接触的最小程度。
如上所述，与金属接触的滚动接触部分的面积变得较小，以便防止表面破坏，即剥离和抹平以及异常磨损和与其分离。因此，可以提高耐用性。
下面将叙述本发明的试验性示例。
(1)抗表面破坏性能(抗剥离性能、抗抹平性能)试验
在使用低粘度油时，或在粘度由于润滑油的温度升高而降低时，很难在轴承滚道表面上形成油膜，致使极易接触金属。在这种条件下，会发生被称为剥离的表面破坏(邻近地形成由于微型间隔和表面裂缝而产生的破坏)。此外，当接触面上相对滑动速率较高时，由于接触金属而产生的热量形成局部粘附，这会导致被称为抹平的破坏。
对于这种表面破坏，使用图6所示的两个圆柱形试验机来进行评估。请参见图6，环形试验片34和35分别附连在主动轴31和平行于主动轴31的从动轴32上，所述试验片具有与圆柱形部分一致的平缓的曲率，将两个试验片34和35的圆柱形表面相互压紧用于滚动，以进行剥离和抹平试验。
下面的表3中显示了剥离试验的条件。
              表3
          剥离试验条件
    试验机     2缸试验机
    切向应力     Pmax＝2.3GPa
    旋转速度     2000rpm
    润滑     涡轮机油VG46
    评估标准     受剥离面积的比例
应予注意的是，在为试验提供试验片之前，在主动侧的圆柱形试验片34上进行抛光处理，而在从动侧的圆柱形试验片35上进行超精加工处理。
另外，通过从动侧的圆柱形试验片35上的剥离面积的比例来评估抗剥离性能。图7中示出了结果。
从图7中可以看到，本发明的钢1的剥离发生率大约为SUJ2的八分之一，本发明的钢1具有较高的抗表面破坏性能。此外，本发明的钢2的受剥离面积的比例明显较低，它也具有较高的抗表面破坏性能。
这表明，与使用SUJ2的例子相比，使用诸如本发明的钢1或本发明的钢2之类的耐热钢可以提高抗剥离性能。
至于抗抹平性能，增加一侧的气缸的旋转速度，以便为互相接触的两个气缸的滚动接触部分提供相对滑动，以测量直至抹平发生为止的相对旋转速度，并且将抹平发生时的相对旋转速度用于评估抹平性能。下面的表4中显示了抹平试验的条件。
                    表4
                抹平试验条件
    试验机     2缸试验机
    切向应力     Pmax＝2.1GPa
旋转速度     固定侧：200rpm从动侧：从200rpm起以100rpm的增量增加
    润滑     涡轮机油VG46
    评估标准     抹平发生时的相对旋转速度
图8示出了由以上试验条件获得的结果。
如图8所示，抹平发生时的相对旋转速度(滑动速度)比SUJ2的相对旋转速度高1.4倍，表明具有较高的抹平性能。此外，至于本发明的钢2，相对旋转速度大约比SUJ2的相对旋转速度高1.3倍，也表明具有较高的抹平性能。
这显示，与SUJ2相比，使用诸如本发明的钢1或本发明的钢2之类的耐热钢可以提高抗抹平性能。
(2)本发明的钢1的强度
制造一种具有外径60×内径45×宽度15(毫米)的环形试验片，用于检验环的断裂强度。此外，用于却贝氏(Charpy)冲击试验(U形槽)的JIS3号试验片被用来检验冲击强度和断裂韧度(KIc)。下面的表5中显示了结果。
                        表5
                  强度试验的结果
                研制的钢的断裂强度
可以从表5显示的结果中看到，本发明的钢1的任何性能值几乎与SUJ2相同，因此，实际上可以使用本发明的钢1，而且不存在与裂缝强度有关的问题。
(3)φ12点接触寿命试验
该试验的进行如下所述。请参见图9A和9B，驱动一主动轮23旋转，同时将一φ12×L22的圆柱形试验片21保持在主动轮23与接触一导轮24的刚性球22之间，并且测试该条件下的寿命(L10寿命)。应予注意的是，图9A与沿着箭头IX所示方向看到的图9B对应。
表6中显示了试验条件，图7中显示了由试验结果获得的寿命值(L10寿命)和L10寿命的比值。应予注意的是，L10寿命是指90％的试验片样本未被破坏时施加的载荷数量。
                 表6
            寿命试验条件
    试验机     点接触型寿命试验机
    试验片     φ12×112直滚轮
    相对刚性球     φ19.525(3/4)
    切向应力     Pmax＝5.88GPa
    负荷速度     46240次/分
    润滑     涡轮机VG68循环润滑
    油温     90℃
                        表7
        φ12点接触寿命试验的结果(L10寿命×104)
  钢的类型    热处理     L10             L10比
本发明的钢1   高频淬火     ＞85193     ＞10.26     ＞10.76
  淬透     60000     7.17     7.57
SUJ2   高频淬火     7921     0.95     1
  淬透     8372     1     1.06
从以上结果中可以看到，无论高频淬火还是淬透，与SUJ2相比，本发明的钢1具有明显较长的寿命。
此外，与使用SUJ2的情况比，本发明的钢3也具有提高了的抗剥离性能、抗抹平性能和L10寿命。
从以上说明中可以理解的是，与传统上使用的SUJ2相比，使用诸如本发明的钢1、本发明的钢2和本发明的钢3可以提高耐热性、抗剥离性能和抗抹平性能，致使寿命较长。
应予注意的是，可以不管在此进行试验的构成物，凡能获得与每一种上述本发明的钢1至3的特征类似的钢都能被认为是本发明的耐热钢。本发明的耐热钢具有优于SUJ2的抗剥离性能、抗抹平性能和L10寿命。此外，本发明的耐热钢具有大约为SUJ2的2.51/8的剥离发生率和大约为SUJ2的1.3倍或更高的抹平发生的相对速率。
根据本发明的带有滚轮的凸轮随动件，支承轴、针形滚轮和滚轮中的至少一个由耐热钢制成，因而可以提高耐热性、抗剥离性能和抗抹平性能，同时可以延长滚动疲劳寿命，并且在高温条件下减少表面破坏。
另外，在滚轮的外径表面上进行所谓HL处理的措施可以进一步提高抗表面破坏的能力。
尽管已经详细地叙述和图解了本发明，但应当清楚理解的是，这些只是作为举例说明和示例，而不是作为限制之用，本发明的精神和范围仅由所附的权利要求书进行限定。

Claims (13)

1.一种带有滚轮的凸轮随动件，它包括：一凸轮随动件本体(1)，该凸轮随动件本体具有一与凸轮随动件本体(1)构成一体的滚轮支承部分(1a)；一支承轴(2)，其两端固定于所述滚轮支承部分(1a)；以及一滚轮(4)，该滚轮可旋转地支承在所述支承轴(2)上，两者之间设有多个针形滚轮(3)，其中，
所述支承轴(2)、所述针形滚轮(3)和所述滚轮(4)中的至少一个由耐热钢制成。
2.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述支承轴(2)的两端铆接固定于所述滚轮支承部分(1a)。
3.如权利要求2所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述针形滚轮(3)在其上进行滚动的所述支承轴(2)的外周表面的滚动接触面经受高频淬火，以便具有一至少为HV650的表面硬度；以及
所述支承轴(2)的两端未经淬火，以便具有至少为HV200、至多为HV280的表面硬度。
4.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述支承轴(2)经受淬透，并且压配于所述滚轮支承部分(1a)。
5.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述支承轴(2)经受淬透，并且沿所述支承轴(2)的轴线方向固定于所述滚轮支承部分(1a)，两者之间设有一扣圈。
6.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述滚轮(4)由所述耐热钢制成。
7.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述耐热钢由基体中至少包括以下按质量％的合金元素的钢材料制成：至少为0.6％、至多为1.3％的C，至少为0.3％、至多为3.0％的Si，至少为0.2％、至多为1.5％的Mn，至多为0.03％的P，至多为0.03％的S，至少为0.3％、至多为5.0％的Cr，至少为0.1％、至多为3.0％的Ni，至多为0.050％的Al，至多为0.003％的Ti，至多为0.0015％的O和至多为0.015％的N，以及具有Fe和无法避免的杂质的其余部分。
8.如权利要求7所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述钢材料由淬火和渗碳处理中的一种来制成，随后经受回火处理。
9.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
一具有至少为HV550的硬度的有效硬化部分在针形滚轮(3)在其上进行滚动的所述支承轴(2)的外周表面的滚动接触面中具有至少为1.0毫米的深度。
10.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述支承轴(2)由所述耐热钢制成。
11.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述针形滚轮(3)由所述耐热钢制成，它被淬火和硬化成一核心，并且具有至少为HV650的表面硬度。
12.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述滚轮(4)由耐热钢制成，它被淬火和硬化成一核心，并且具有至少为HV650的表面硬度。
13.如权利要求1所述的带有滚轮的凸轮随动件，其特征在于，
所述滚轮(4)的外表面上任意地形成无数微型凹部，并且
在所述滚轮(4)的外表面沿每一个轴向和周向获得的表面粗糙度由参数RMS表示时，轴向表面粗糙度RMS(L)与周向表面粗糙度RMS(C)的比值(RMS(L)/RMS(C))至多为1.0，表面粗糙度的参数SK的值至多为-1.6。
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