JP2000205284A - 転がり摺動部品 - Google Patents
転がり摺動部品Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
- F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
- F16C33/664—Retaining the liquid in or near the bearing
- F16C33/6651—Retaining the liquid in or near the bearing in recesses or cavities provided in retainers, races or rolling elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/18—Camshafts
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】転がり摺動部品において、転がり接触あるいは
すべり接触となる部位の損傷を長期にわたって抑制でき
るようにすること。 【解決手段】相手部材１ａとの間で相対的に転がり接触
またはすべり接触が生ずる転がり摺動部品１０であっ
て、その表面に、粗さ中心線を基準とする深さ０．５μ
ｍ以上のくぼみ２０が１ｍｍ幅当たり１５個以上互いに
独立して設けられていて、この表面における面粗さのパ
ラメータＳＫ値が０未満かつパラメータＲｑ値が０．１
以上とされており、この表面に、潤滑油の保持性に優れ
た皮膜２１が被覆形成されている。これにより、潤滑油
が希薄な環境であっても、相手部材１ａと転がり摺動部
品１０との間に油膜が途切れずに形成されることになる
から、金属どうしの接触となることが避けられる。
すべり接触となる部位の損傷を長期にわたって抑制でき
るようにすること。 【解決手段】相手部材１ａとの間で相対的に転がり接触
またはすべり接触が生ずる転がり摺動部品１０であっ
て、その表面に、粗さ中心線を基準とする深さ０．５μ
ｍ以上のくぼみ２０が１ｍｍ幅当たり１５個以上互いに
独立して設けられていて、この表面における面粗さのパ
ラメータＳＫ値が０未満かつパラメータＲｑ値が０．１
以上とされており、この表面に、潤滑油の保持性に優れ
た皮膜２１が被覆形成されている。これにより、潤滑油
が希薄な環境であっても、相手部材１ａと転がり摺動部
品１０との間に油膜が途切れずに形成されることになる
から、金属どうしの接触となることが避けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり摺動部品に
関する。この転がり摺動部品としては、例えばエンジン
の動弁機構用のロッカーアームやバルブリフターなどの
カムフォロワ装置のローラまたは支軸や、ころ軸受およ
び円錐ころ軸受の転動体または軌道輪などが挙げられ
る。
関する。この転がり摺動部品としては、例えばエンジン
の動弁機構用のロッカーアームやバルブリフターなどの
カムフォロワ装置のローラまたは支軸や、ころ軸受およ
び円錐ころ軸受の転動体または軌道輪などが挙げられ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えばエンジンの動弁機構において、耐
久性の向上とメインテナンスフリー化を達成させるに
は、特にカム軸におけるカムおよびこれに接触するカム
フォロワ装置のローラの潤滑性が問題となる。
久性の向上とメインテナンスフリー化を達成させるに
は、特にカム軸におけるカムおよびこれに接触するカム
フォロワ装置のローラの潤滑性が問題となる。
【０００３】近年では、カムフォロワ装置のローラを支
軸に対して転がり支持させる構造が採用されている。一
般的に、カムフォロワ装置のローラは、理論的にはカム
に対して転がり接触となるはずであるが、カム形状から
くるローラの回転速度変化や軸受作用荷重の急激な変動
など、純転がり運動は不可能で、滑りを伴う転がり接触
となる。
軸に対して転がり支持させる構造が採用されている。一
般的に、カムフォロワ装置のローラは、理論的にはカム
に対して転がり接触となるはずであるが、カム形状から
くるローラの回転速度変化や軸受作用荷重の急激な変動
など、純転がり運動は不可能で、滑りを伴う転がり接触
となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、カムフォロ
ワ装置では、そのローラ外周面とカムとの当接圧力が例
えば１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2と非常に高くなるような厳し
い使用条件となる。また、潤滑油の供給不良などにより
潤滑油が希薄で潤滑条件が厳しくなる。
ワ装置では、そのローラ外周面とカムとの当接圧力が例
えば１５０Ｋｇｆ／ｍｍ2と非常に高くなるような厳し
い使用条件となる。また、潤滑油の供給不良などにより
潤滑油が希薄で潤滑条件が厳しくなる。
【０００５】このようなことから、カムフォロワ装置の
ローラとカムとが、油膜を介さずに金属母材どうしの接
触になりやすいために、この金属接触を起こした部分が
発熱して特にピーリング、スメアリング、焼き付きなど
の損傷が発生しやすくなるなど、耐久性つまり寿命が低
下しやすくなる。
ローラとカムとが、油膜を介さずに金属母材どうしの接
触になりやすいために、この金属接触を起こした部分が
発熱して特にピーリング、スメアリング、焼き付きなど
の損傷が発生しやすくなるなど、耐久性つまり寿命が低
下しやすくなる。
【０００６】特に、ディーゼルエンジンなどでは、ブロ
ーバイガスによりエンジンオイルが劣化しやすくて、煤
などの燃焼生成物が発生するために、ローラとカムとの
接触部位の潤滑条件がさらに厳しくなりやすいと言え、
上述したような損傷がさらに早期段階で発生しやすくな
る。
ーバイガスによりエンジンオイルが劣化しやすくて、煤
などの燃焼生成物が発生するために、ローラとカムとの
接触部位の潤滑条件がさらに厳しくなりやすいと言え、
上述したような損傷がさらに早期段階で発生しやすくな
る。
【０００７】したがって、本発明は、転がり摺動部品に
おいて、転がり接触あるいはすべり接触となる部位の損
傷を長期にわたって抑制できるようにすることを目的と
している。
おいて、転がり接触あるいはすべり接触となる部位の損
傷を長期にわたって抑制できるようにすることを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
転がり摺動部品は、相手部材との間で相対的に転がり接
触またはすべり接触が生ずるもので、その表面に、粗さ
中心線を基準とする深さ０．５μｍ以上のくぼみが１ｍ
ｍ幅当たり１５個以上互いに独立して設けられていて、
この表面における面粗さのパラメータＳＫ値が０未満か
つパラメータＲｑ値が０．１以上とされており、この表
面に、潤滑油の保持性に優れた皮膜が被覆形成されてい
る。
転がり摺動部品は、相手部材との間で相対的に転がり接
触またはすべり接触が生ずるもので、その表面に、粗さ
中心線を基準とする深さ０．５μｍ以上のくぼみが１ｍ
ｍ幅当たり１５個以上互いに独立して設けられていて、
この表面における面粗さのパラメータＳＫ値が０未満か
つパラメータＲｑ値が０．１以上とされており、この表
面に、潤滑油の保持性に優れた皮膜が被覆形成されてい
る。
【０００９】請求項２の発明にかかる転がり摺動部品
は、上記請求項１において、前記皮膜の膜厚が５μｍ以
下とされ、この皮膜の表面粗さのパラメータＲｑ値が
１．５以下に設定される。
は、上記請求項１において、前記皮膜の膜厚が５μｍ以
下とされ、この皮膜の表面粗さのパラメータＲｑ値が
１．５以下に設定される。
【００１０】請求項３の発明にかかる転がり摺動部品
は、上記請求項１または２において、前記くぼみおよび
皮膜が、リン酸塩皮膜処理液を用いる化学的加工により
得られるものである。
は、上記請求項１または２において、前記くぼみおよび
皮膜が、リン酸塩皮膜処理液を用いる化学的加工により
得られるものである。
【００１１】請求項４の発明にかかる転がり摺動部品
は、上記請求項１または２において、前記くぼみが、機
械的加工により得られるものであり、前記皮膜が、リン
酸塩皮膜処理液を用いる化学的加工により得られるもの
である。
は、上記請求項１または２において、前記くぼみが、機
械的加工により得られるものであり、前記皮膜が、リン
酸塩皮膜処理液を用いる化学的加工により得られるもの
である。
【００１２】以上、本発明では、転がり摺動部品の表面
の面粗さや粗さの形態を特定することにより、潤滑油の
保持性に優れた皮膜の付着強度を可及的に高めて残存さ
せやすくして、表面に油膜を途切れずに形成させるよう
にしている。これにより、潤滑油の希薄な環境であって
も、転がり摺動部品と相手部材とが油膜を介する接触と
なって金属母材どうしの接触とならずに済むから、表面
が損傷しにくくなる。
の面粗さや粗さの形態を特定することにより、潤滑油の
保持性に優れた皮膜の付着強度を可及的に高めて残存さ
せやすくして、表面に油膜を途切れずに形成させるよう
にしている。これにより、潤滑油の希薄な環境であって
も、転がり摺動部品と相手部材とが油膜を介する接触と
なって金属母材どうしの接触とならずに済むから、表面
が損傷しにくくなる。
【００１３】また、請求項２の発明のように、皮膜の膜
厚や表面粗さを特定すれば、転がり摺動部品と相手部材
との相対位置合わせ時の位置合わせ作業が容易に行える
ようになるとともに、両者の接触圧管理を高精度に行え
るようになる。
厚や表面粗さを特定すれば、転がり摺動部品と相手部材
との相対位置合わせ時の位置合わせ作業が容易に行える
ようになるとともに、両者の接触圧管理を高精度に行え
るようになる。
【００１４】また、請求項３の発明のように、転がり摺
動部品の表面のくぼみと皮膜とをリン酸塩皮膜処理液を
用いる化学的加工により得るようにすれば、製造工程が
簡略化できるようになる。
動部品の表面のくぼみと皮膜とをリン酸塩皮膜処理液を
用いる化学的加工により得るようにすれば、製造工程が
簡略化できるようになる。
【００１５】さらに、請求項４の発明のように、転がり
摺動部品の表面にくぼみを機械的加工により形成するよ
うにすれば、この機械的加工によって転がり摺動部品の
表面に残留応力が付与されることになるから、この表面
の疲労剥離に対しても有効となって、より苛酷な潤滑条
件での耐久性が増すようになる。
摺動部品の表面にくぼみを機械的加工により形成するよ
うにすれば、この機械的加工によって転がり摺動部品の
表面に残留応力が付与されることになるから、この表面
の疲労剥離に対しても有効となって、より苛酷な潤滑条
件での耐久性が増すようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。
態に基づいて説明する。
【００１７】図１ないし図３は本発明の一実施形態を示
している。この実施形態では、転がり摺動部品を、カム
フォロワ装置の支軸およびローラとした例を挙げてい
る。図１は、カムフォロワ装置の縦断面図、図２は、支
軸およびローラの表面を模式的に示す断面図、図３は、
試験装置の縦断面図である。
している。この実施形態では、転がり摺動部品を、カム
フォロワ装置の支軸およびローラとした例を挙げてい
る。図１は、カムフォロワ装置の縦断面図、図２は、支
軸およびローラの表面を模式的に示す断面図、図３は、
試験装置の縦断面図である。
【００１８】まず、本発明のカムフォロワ装置の利用形
態について、図４および図５を参照して説明する。
態について、図４および図５を参照して説明する。
【００１９】図４には、ＯＨＶ型式エンジンの動弁機構
を示しており、カム軸１のカム１ａによりプッシュロッ
ド２を上下動させることによりその上端と連動するロッ
カアーム４を揺動させて、このロッカアーム４の揺動で
バルブ５を開閉動作させるようになっており、ロッカア
ーム４の下端のバルブリフター６の下部にカムフォロワ
装置７が設けられている。
を示しており、カム軸１のカム１ａによりプッシュロッ
ド２を上下動させることによりその上端と連動するロッ
カアーム４を揺動させて、このロッカアーム４の揺動で
バルブ５を開閉動作させるようになっており、ロッカア
ーム４の下端のバルブリフター６の下部にカムフォロワ
装置７が設けられている。
【００２０】図５には、ＯＨＣ型式エンジンの動弁機構
を示しており、カム軸１のカム１ａにより直接的にロッ
カアーム４を揺動させて、このロッカアーム４の揺動で
バルブ５を開閉動作させるようになっており、このロッ
カアーム４の端部にカムフォロワ装置７が設けられてい
る。
を示しており、カム軸１のカム１ａにより直接的にロッ
カアーム４を揺動させて、このロッカアーム４の揺動で
バルブ５を開閉動作させるようになっており、このロッ
カアーム４の端部にカムフォロワ装置７が設けられてい
る。
【００２１】いずれのカムフォロワ装置７も、図１に示
すように、ロッカーアーム４やバルブリフター６の遊端
部に一体的に形成される二股のアーム８，８と、アーム
８，８間に架設される支軸９と、支軸９に対して複数の
針状ころ１１を介して回動自在に転がり支持されるロー
ラ１０とを含む。
すように、ロッカーアーム４やバルブリフター６の遊端
部に一体的に形成される二股のアーム８，８と、アーム
８，８間に架設される支軸９と、支軸９に対して複数の
針状ころ１１を介して回動自在に転がり支持されるロー
ラ１０とを含む。
【００２２】支軸９は、その両端がアーム８，８の軸挿
入孔に対して挿入されていて、支軸９の両端面を打刻し
て塑性変形させるかしめにより抜け出し不可能なように
固定される。この支軸９は、カム軸１からローラ１０を
介して繰り返し受ける荷重により変形しにくくなるよう
に、例えばＪＩＳ規格ＳＵＪ−２により形成される。但
し、この支軸９は、その両端部分を除いて高周波焼き入
れなどの硬化処理を施してもよい。
入孔に対して挿入されていて、支軸９の両端面を打刻し
て塑性変形させるかしめにより抜け出し不可能なように
固定される。この支軸９は、カム軸１からローラ１０を
介して繰り返し受ける荷重により変形しにくくなるよう
に、例えばＪＩＳ規格ＳＵＪ−２により形成される。但
し、この支軸９は、その両端部分を除いて高周波焼き入
れなどの硬化処理を施してもよい。
【００２３】ローラ１０は、例えばＪＩＳ規格でのＳＵ
Ｊ−２、ＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ２
２０Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ８１５や、ＳＡＥ
規格での４３２０、５１２０などにより形成される。
Ｊ−２、ＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ２
２０Ｈ、ＳＮＣＭ４２０Ｈ、ＳＮＣＭ８１５や、ＳＡＥ
規格での４３２０、５１２０などにより形成される。
【００２４】そして、支軸９の外周面およびローラ１０
の内外周面には、リン酸塩皮膜処理と呼ばれる化学的加
工が施される。このリン酸塩皮膜処理とは、リン酸マン
ガン皮膜処理、リン酸亜鉛皮膜処理、リン酸鉄皮膜処
理、リン酸すず皮膜処理などを含む広義の表現であり、
これらいずれを採用してもよい。
の内外周面には、リン酸塩皮膜処理と呼ばれる化学的加
工が施される。このリン酸塩皮膜処理とは、リン酸マン
ガン皮膜処理、リン酸亜鉛皮膜処理、リン酸鉄皮膜処
理、リン酸すず皮膜処理などを含む広義の表現であり、
これらいずれを採用してもよい。
【００２５】この実施形態では、リン酸マンガン皮膜処
理を施す例を挙げる。このリン酸マンガン皮膜処理で
は、例えば特開平６−１５９３７１号公報に示されるよ
うに、リン酸マンガン皮膜処理液（リン酸マンガン化合
物の水溶液）を用いる。このリン酸マンガン皮膜処理を
施すと、支軸９の外周面およびローラ１０の内外周面の
表面には、例えば図２に誇張して示すように、互いに独
立したくぼみ２０が腐食により形成されるとともに、こ
の表面全体にリン酸マンガンからなる皮膜２１が被覆形
成される。このリン酸マンガン皮膜２１は、化学式で
（Ｍｎ1-xＦｅｘ）3Ｈ2（ＰＯ4）4・４Ｈ2Ｏと表され、
結晶構造が単斜晶系である。
理を施す例を挙げる。このリン酸マンガン皮膜処理で
は、例えば特開平６−１５９３７１号公報に示されるよ
うに、リン酸マンガン皮膜処理液（リン酸マンガン化合
物の水溶液）を用いる。このリン酸マンガン皮膜処理を
施すと、支軸９の外周面およびローラ１０の内外周面の
表面には、例えば図２に誇張して示すように、互いに独
立したくぼみ２０が腐食により形成されるとともに、こ
の表面全体にリン酸マンガンからなる皮膜２１が被覆形
成される。このリン酸マンガン皮膜２１は、化学式で
（Ｍｎ1-xＦｅｘ）3Ｈ2（ＰＯ4）4・４Ｈ2Ｏと表され、
結晶構造が単斜晶系である。
【００２６】そして、この実施形態では、リン酸マンガ
ン皮膜処理を施すにあたって、処理対象となる金属母材
の表面状態や皮膜２１の膜厚や表面状態を、下記〜
に記載の条件を満たすように管理している。
ン皮膜処理を施すにあたって、処理対象となる金属母材
の表面状態や皮膜２１の膜厚や表面状態を、下記〜
に記載の条件を満たすように管理している。
【００２７】 支軸９およびローラ１０の表面に、粗
さ中心線を基準（＝０）とする深さ０．５μｍ以上のく
ぼみ２０を１ｍｍ幅当たり１５個以上互いに独立して設
ける。
さ中心線を基準（＝０）とする深さ０．５μｍ以上のく
ぼみ２０を１ｍｍ幅当たり１５個以上互いに独立して設
ける。
【００２８】 支軸９およびローラ１０の表面におけ
る面粗さのパラメータＳＫ値を０未満かつパラメータＲ
ｑ値を０．１以上とする。ＳＫとは、周知のように表面
粗さ分布の偏りを見るのに用いるもので、このＳＫ値が
０未満とは、マイナス値であり、凹凸分布が凹側に偏っ
た非対称な分布になるような表面状態を示す。Ｒｑと
は、周知のように自乗平均平方根粗さのことである。
る面粗さのパラメータＳＫ値を０未満かつパラメータＲ
ｑ値を０．１以上とする。ＳＫとは、周知のように表面
粗さ分布の偏りを見るのに用いるもので、このＳＫ値が
０未満とは、マイナス値であり、凹凸分布が凹側に偏っ
た非対称な分布になるような表面状態を示す。Ｒｑと
は、周知のように自乗平均平方根粗さのことである。
【００２９】 皮膜１２の膜厚を、５μｍ以下とす
る。
る。
【００３０】 皮膜１２の表面の面粗さのパラメータ
Ｒｑを１．５以下、好ましくは０．３〜０．７とする。
Ｒｑを１．５以下、好ましくは０．３〜０．７とする。
【００３１】ここで、図３に示す試験装置５０を用い
て、種々な条件での性能を評価しているので、説明す
る。
て、種々な条件での性能を評価しているので、説明す
る。
【００３２】図３において、５１は図示しないモータな
どにより回転駆動される駆動軸、５２は駆動軸５１によ
り回転される従動軸、５３は駆動軸５１の支持台、５４
は従動軸５２の支持枠、５５，５６は駆動軸５１のサポ
ート軸受、５７，５８は従動軸５２のサポート軸受、６
０は駆動軸５１に固定される駆動試料、６１は従動軸５
２に固定される従動試料である。
どにより回転駆動される駆動軸、５２は駆動軸５１によ
り回転される従動軸、５３は駆動軸５１の支持台、５４
は従動軸５２の支持枠、５５，５６は駆動軸５１のサポ
ート軸受、５７，５８は従動軸５２のサポート軸受、６
０は駆動軸５１に固定される駆動試料、６１は従動軸５
２に固定される従動試料である。
【００３３】試験では、駆動軸５１の回転数を１０００
ｒｐｍとし、駆動試料６０と従動試料６１とに対して付
加するラジアル荷重を最大接触面圧で換算して２．２５
ＧＰａとし、運転時間を２０時間（ｈｒ）とする。使用
する潤滑油は、タービン油ＶＧ３２とし、駆動試料６０
と従動試料６１との間の潤滑油の最小膜厚を、０．２８
４μｍとなるように管理する。この潤滑油の最小膜厚
（μｍ）と、下記する駆動試料６０の表面粗さ（Ｒｑ）
とで求められる油膜係数Λ（μｍ／Ｒｑ）については、
０．４８〜０．６の範囲に管理される。この油膜係数
は、潤滑状態を示す指標であり、上述した具体数値は、
カムフォロワ装置７の一般的な潤滑状態に近似させるよ
うに考慮している。
ｒｐｍとし、駆動試料６０と従動試料６１とに対して付
加するラジアル荷重を最大接触面圧で換算して２．２５
ＧＰａとし、運転時間を２０時間（ｈｒ）とする。使用
する潤滑油は、タービン油ＶＧ３２とし、駆動試料６０
と従動試料６１との間の潤滑油の最小膜厚を、０．２８
４μｍとなるように管理する。この潤滑油の最小膜厚
（μｍ）と、下記する駆動試料６０の表面粗さ（Ｒｑ）
とで求められる油膜係数Λ（μｍ／Ｒｑ）については、
０．４８〜０．６の範囲に管理される。この油膜係数
は、潤滑状態を示す指標であり、上述した具体数値は、
カムフォロワ装置７の一般的な潤滑状態に近似させるよ
うに考慮している。
【００３４】駆動試料６０は、上記動弁機構のカム１ａ
に相当するものであり、例えば表面硬度がＨＲＣ６１〜
６２に設定された一般的なＪＩＳ規格ＳＵＪ−２で形成
し、その表面粗さを自乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）で０．
５２８〜０．５９４に設定している。
に相当するものであり、例えば表面硬度がＨＲＣ６１〜
６２に設定された一般的なＪＩＳ規格ＳＵＪ−２で形成
し、その表面粗さを自乗平均平方根粗さ（Ｒｑ）で０．
５２８〜０．５９４に設定している。
【００３５】従動試料６１は、上記カムフォロワ装置７
の支軸９およびローラ１０に相当するものであり、例え
ば表面硬度がＨＲＣ６１〜６２に設定された一般的なＪ
ＩＳ規格ＳＵＪ−２で形成し、その表面に種々な条件の
リン酸マンガン皮膜処理による皮膜２１を形成してい
る。このリン酸マンガン皮膜処理の条件は、下記表１に
示すような８つ（実施形態１〜５、比較例６〜８）とす
る。
の支軸９およびローラ１０に相当するものであり、例え
ば表面硬度がＨＲＣ６１〜６２に設定された一般的なＪ
ＩＳ規格ＳＵＪ−２で形成し、その表面に種々な条件の
リン酸マンガン皮膜処理による皮膜２１を形成してい
る。このリン酸マンガン皮膜処理の条件は、下記表１に
示すような８つ（実施形態１〜５、比較例６〜８）とす
る。
【００３６】なお、実施形態１〜５と比較例１は、従動
試料６１表面に互いに独立したくぼみ２０が存在する形
態になっており、比較例２，３は、従動試料６１表面に
のごぎり歯状あるいはサインカーブ状などのような連続
する凹凸が存在する形態になっている。
試料６１表面に互いに独立したくぼみ２０が存在する形
態になっており、比較例２，３は、従動試料６１表面に
のごぎり歯状あるいはサインカーブ状などのような連続
する凹凸が存在する形態になっている。
【００３７】つまり、比較例２，３は、実施形態１〜５
における試料表面粗さや粗さの形態の優位性を証明する
ためのものであり、また、比較例１は、実施形態１〜５
における試料表面のくぼみ２０の密度や深さを特定する
ことの優位性を示すためのものである。
における試料表面粗さや粗さの形態の優位性を証明する
ためのものであり、また、比較例１は、実施形態１〜５
における試料表面のくぼみ２０の密度や深さを特定する
ことの優位性を示すためのものである。
【００３８】
【表１】
【００３９】上記表１において、ｎは１ｍｍ幅当たりの
くぼみ２０の個数、ｈはくぼみ２０の平均深さを表す。
くぼみ２０の個数、ｈはくぼみ２０の平均深さを表す。
【００４０】上記表１の評価欄の○、×は、特にピーリ
ングの発生度合いに基づいて決定している。このピーリ
ングとは、一般的に、微視的には表面亀裂を伴った深さ
数ミクロン、大きさ数十ミクロンの微小はくりが発生す
る現象のことであり、巨視的には、表面の薄皮がはがれ
たようになる現象のことである。
ングの発生度合いに基づいて決定している。このピーリ
ングとは、一般的に、微視的には表面亀裂を伴った深さ
数ミクロン、大きさ数十ミクロンの微小はくりが発生す
る現象のことであり、巨視的には、表面の薄皮がはがれ
たようになる現象のことである。
【００４１】つまり、試験終了後に従動試料６１の表面
状態を観察すると、実施形態１〜５ではピーリングがほ
とんど発生しなかったが、比較例１ではピーリングの発
生が多く見られ、比較例２，３では、皮膜２１が摩耗し
た状態での表面の凹凸状態とピーリングとの識別が困難
であるものの、亀裂の発生が見られたので、ピーリング
が発生しているものと判断した。
状態を観察すると、実施形態１〜５ではピーリングがほ
とんど発生しなかったが、比較例１ではピーリングの発
生が多く見られ、比較例２，３では、皮膜２１が摩耗し
た状態での表面の凹凸状態とピーリングとの識別が困難
であるものの、亀裂の発生が見られたので、ピーリング
が発生しているものと判断した。
【００４２】なお、実施形態１〜５や比較例１〜３のい
ずれでも、経時的に皮膜２１が全体的に摩耗するのであ
るが、実施形態１〜５の場合では、くぼみ２０内に皮膜
２１の一部が残存した状態になるのに対し、比較例１〜
３の場合では、凹み内に皮膜２１の一部があまり残存し
ていない状態になる。このくぼみ２０内に残存する皮膜
２１の一部には、潤滑油が浸透して保持されるので、こ
の潤滑油の染みだしにより、表面に油膜が途切れること
なく形成されることになり、上述したような結果につな
がったと言える。
ずれでも、経時的に皮膜２１が全体的に摩耗するのであ
るが、実施形態１〜５の場合では、くぼみ２０内に皮膜
２１の一部が残存した状態になるのに対し、比較例１〜
３の場合では、凹み内に皮膜２１の一部があまり残存し
ていない状態になる。このくぼみ２０内に残存する皮膜
２１の一部には、潤滑油が浸透して保持されるので、こ
の潤滑油の染みだしにより、表面に油膜が途切れること
なく形成されることになり、上述したような結果につな
がったと言える。
【００４３】このような結果により、カムフォロワ装置
７の支軸９やローラ１０などの転がり摺動部品につい
て、その表面粗さを上述したような条件に特定したうえ
で、この表面にリン酸マンガンからなる皮膜２１を形成
すれば、耐久性が向上して長寿命化に貢献できると言え
る。
７の支軸９やローラ１０などの転がり摺動部品につい
て、その表面粗さを上述したような条件に特定したうえ
で、この表面にリン酸マンガンからなる皮膜２１を形成
すれば、耐久性が向上して長寿命化に貢献できると言え
る。
【００４４】以上説明した実施形態でのカムフォロワ装
置７では、潤滑油の希薄な環境であっても、支軸９の外
周面およびローラ１０の内外周面に、潤滑油の油膜が途
切れることなく形成されることになって、ローラ１０と
カム１ａとの直接的な金属接触や、ローラ１０および支
軸９と針状ころ１１との直接的な金属接触を防止できる
ようになるので、支軸９およびローラ１０の表面のピー
リング損傷の発生を長期にわたって抑制できるようにな
る。ところで、ディーゼルエンジンなどでは、潤滑油の
劣化が早い上に、潤滑油に煤などの燃焼生成物が多いな
ど、潤滑条件が厳しいが、本発明を適用すれば潤滑性の
改善に有効となる。
置７では、潤滑油の希薄な環境であっても、支軸９の外
周面およびローラ１０の内外周面に、潤滑油の油膜が途
切れることなく形成されることになって、ローラ１０と
カム１ａとの直接的な金属接触や、ローラ１０および支
軸９と針状ころ１１との直接的な金属接触を防止できる
ようになるので、支軸９およびローラ１０の表面のピー
リング損傷の発生を長期にわたって抑制できるようにな
る。ところで、ディーゼルエンジンなどでは、潤滑油の
劣化が早い上に、潤滑油に煤などの燃焼生成物が多いな
ど、潤滑条件が厳しいが、本発明を適用すれば潤滑性の
改善に有効となる。
【００４５】また、上記実施形態のようにカムフォロワ
装置７の支軸９やローラ１０の外周面に膜厚や表面粗さ
を特定した皮膜２１を形成していれば、カムフォロワ装
置７の組み立て時や、カム１ａとの接触圧調整などが簡
単かつ適正に行いやすくなるなど、使い勝手が向上す
る。つまり、カムフォロワ装置７の組み立て時には、ア
ーム８，８間に支軸９を架設するときの支軸９の挿入が
比較的容易となり、また、支軸９に対して複数の針状こ
ろ１１を介してローラ１０を外嵌装着するときの三者の
はめ合いが比較的容易になる。さらに、ローラ１０とカ
ム１ａとの接触圧調整時には、それらを接触させた状態
での皮膜２１の膜厚変化が少なくなるので、接触圧調整
作業が簡単にして高精度に行えるようになる。
装置７の支軸９やローラ１０の外周面に膜厚や表面粗さ
を特定した皮膜２１を形成していれば、カムフォロワ装
置７の組み立て時や、カム１ａとの接触圧調整などが簡
単かつ適正に行いやすくなるなど、使い勝手が向上す
る。つまり、カムフォロワ装置７の組み立て時には、ア
ーム８，８間に支軸９を架設するときの支軸９の挿入が
比較的容易となり、また、支軸９に対して複数の針状こ
ろ１１を介してローラ１０を外嵌装着するときの三者の
はめ合いが比較的容易になる。さらに、ローラ１０とカ
ム１ａとの接触圧調整時には、それらを接触させた状態
での皮膜２１の膜厚変化が少なくなるので、接触圧調整
作業が簡単にして高精度に行えるようになる。
【００４６】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４７】（１）上記実施形態では、支軸９とローラ
１０の両方にリン酸マンガン皮膜処理を施すとしている
が、いずれか一方のみに施した形態とすることができ
る。なお、リン酸マンガン皮膜処理は、少なくとも、ロ
ーラ１０に対してはその外周面に、また、支軸９に対し
てはその外周面においてアーム８，８への固定部位を除
く領域に、施せばよい。
１０の両方にリン酸マンガン皮膜処理を施すとしている
が、いずれか一方のみに施した形態とすることができ
る。なお、リン酸マンガン皮膜処理は、少なくとも、ロ
ーラ１０に対してはその外周面に、また、支軸９に対し
てはその外周面においてアーム８，８への固定部位を除
く領域に、施せばよい。
【００４８】（２）上記実施形態では、支軸９にローラ
１０を転がり軸受（針状ころ１１）を介して支持させて
いるが、転がり軸受を用いずにすべり支持させるように
したものも本発明に含まれる。
１０を転がり軸受（針状ころ１１）を介して支持させて
いるが、転がり軸受を用いずにすべり支持させるように
したものも本発明に含まれる。
【００４９】（３）上記実施形態では、転がり摺動部品
をカムフォロワ装置７の支軸９やローラ１０とした例を
挙げているが、ころ軸受や円錐ころ軸受の転動体や軌道
輪の少なくともいずれか一つとすることができる。但
し、円錐ころ軸受の場合では、円錐ころの端面や軌道輪
の鍔部の少なくともいずれか一方にも、上記実施形態で
説明した条件のリン酸マンガン皮膜処理を施すようにし
てもよい。この場合、円錐ころの端面と軌道輪の鍔部と
の間の焼き付き抑制に効果がある。
をカムフォロワ装置７の支軸９やローラ１０とした例を
挙げているが、ころ軸受や円錐ころ軸受の転動体や軌道
輪の少なくともいずれか一つとすることができる。但
し、円錐ころ軸受の場合では、円錐ころの端面や軌道輪
の鍔部の少なくともいずれか一方にも、上記実施形態で
説明した条件のリン酸マンガン皮膜処理を施すようにし
てもよい。この場合、円錐ころの端面と軌道輪の鍔部と
の間の焼き付き抑制に効果がある。
【００５０】（４）上記実施形態では、皮膜２１を形成
する対象の表面を特定の表面粗さとするために、リン酸
マンガン皮膜処理液を用いた化学的加工を施すようにし
ているが、例えばショットブラストやバレル研磨などの
機械的加工を施すようにしてもよい。そして、この機械
的加工の後でリン酸マンガン皮膜処理液を用いた化学的
加工を施すことにより、皮膜２１を形成する。この場
合、機械的加工によって、皮膜２１を形成する対象の表
面に残留応力が付与される結果になるが、この残留応力
を例えば５００ＭＰａ以上となるように管理すれば、よ
り苛酷な潤滑条件であっても、ピーリングだけではなく
疲労剥離も抑制できるようになるなど、耐久性がさらに
向上する。
する対象の表面を特定の表面粗さとするために、リン酸
マンガン皮膜処理液を用いた化学的加工を施すようにし
ているが、例えばショットブラストやバレル研磨などの
機械的加工を施すようにしてもよい。そして、この機械
的加工の後でリン酸マンガン皮膜処理液を用いた化学的
加工を施すことにより、皮膜２１を形成する。この場
合、機械的加工によって、皮膜２１を形成する対象の表
面に残留応力が付与される結果になるが、この残留応力
を例えば５００ＭＰａ以上となるように管理すれば、よ
り苛酷な潤滑条件であっても、ピーリングだけではなく
疲労剥離も抑制できるようになるなど、耐久性がさらに
向上する。
【００５１】（５）上記実施形態において、皮膜２１を
形成する対象の金属を、上記実施形態での試験で例示し
た金属の表面硬度よりも高め、例えば表面硬度をＨＲＣ
で６４以上に設定してもよい。この場合、上記（４）と
同様に、より苛酷な潤滑環境であっても、耐久性がさら
に向上する。しかも、この場合では、上記（４）に比べ
て、転がり摺動部品が接触相手部材に対して損傷を与え
る度合い（攻撃性）を低く抑制できるようになる。この
攻撃性のみについて言えば、上記実施形態での試験で例
示した場合が最も少ないと言える。
形成する対象の金属を、上記実施形態での試験で例示し
た金属の表面硬度よりも高め、例えば表面硬度をＨＲＣ
で６４以上に設定してもよい。この場合、上記（４）と
同様に、より苛酷な潤滑環境であっても、耐久性がさら
に向上する。しかも、この場合では、上記（４）に比べ
て、転がり摺動部品が接触相手部材に対して損傷を与え
る度合い（攻撃性）を低く抑制できるようになる。この
攻撃性のみについて言えば、上記実施形態での試験で例
示した場合が最も少ないと言える。
【００５２】（６）上記各実施形態では、転がり摺動部
品の表面にリン酸マンガン皮膜処理を施す例を挙げた
が、その他にも、広義の表現であるリン酸塩皮膜処理に
含まれるリン酸亜鉛皮膜処理、リン酸鉄皮膜処理、リン
酸すず皮膜処理などとすることができる。
品の表面にリン酸マンガン皮膜処理を施す例を挙げた
が、その他にも、広義の表現であるリン酸塩皮膜処理に
含まれるリン酸亜鉛皮膜処理、リン酸鉄皮膜処理、リン
酸すず皮膜処理などとすることができる。
【００５３】
【発明の効果】請求項１ないし４の発明では、転がり摺
動部品の表面に適度な深さかつ個数の互いに独立したく
ぼみを形成しかつ表面粗さを適切な形態にしたうえで、
潤滑油の保持性に優れた適度な膜厚かつ表面粗さの皮膜
を被覆形成しているから、潤滑油の希薄な環境において
も、転がり摺動部品と相手部材とが金属母材どうしの接
触ではなく油膜を介する接触となって、転がり摺動部品
表面におけるピーリングなどの損傷を長期にわたって抑
制できるようになるなど、耐久性を向上できて長寿命化
に貢献できるようになる。
動部品の表面に適度な深さかつ個数の互いに独立したく
ぼみを形成しかつ表面粗さを適切な形態にしたうえで、
潤滑油の保持性に優れた適度な膜厚かつ表面粗さの皮膜
を被覆形成しているから、潤滑油の希薄な環境において
も、転がり摺動部品と相手部材とが金属母材どうしの接
触ではなく油膜を介する接触となって、転がり摺動部品
表面におけるピーリングなどの損傷を長期にわたって抑
制できるようになるなど、耐久性を向上できて長寿命化
に貢献できるようになる。
【００５４】特に、請求項２の発明のように、皮膜の膜
厚や表面粗さを特定すれば、転がり摺動部品と相手部材
との相対位置合わせ時の位置合わせ作業が容易に行うこ
とが可能になるとともに、両者の接触圧管理を高精度に
行うことが可能になるなど、使い勝手が向上する。
厚や表面粗さを特定すれば、転がり摺動部品と相手部材
との相対位置合わせ時の位置合わせ作業が容易に行うこ
とが可能になるとともに、両者の接触圧管理を高精度に
行うことが可能になるなど、使い勝手が向上する。
【００５５】また、請求項３の発明のように、転がり摺
動部品の表面のくぼみと皮膜とをリン酸マンガン皮膜処
理液を用いる化学的加工により得るようにすれば、製造
工程が簡略化できるようになる。
動部品の表面のくぼみと皮膜とをリン酸マンガン皮膜処
理液を用いる化学的加工により得るようにすれば、製造
工程が簡略化できるようになる。
【００５６】さらに、請求項４の発明のように、転がり
摺動部品の表面にくぼみを機械的加工により形成するよ
うにすれば、この機械的加工によって転がり摺動部品の
表面に残留応力が付与されることになるから、この表面
のピーリングだけでなく疲労剥離をも長期にわたって抑
制できるようになり、耐久性がさらに向上することにな
る。
摺動部品の表面にくぼみを機械的加工により形成するよ
うにすれば、この機械的加工によって転がり摺動部品の
表面に残留応力が付与されることになるから、この表面
のピーリングだけでなく疲労剥離をも長期にわたって抑
制できるようになり、耐久性がさらに向上することにな
る。
【図１】本発明の一実施形態にかかるカムフォロワ装置
の縦断面図
の縦断面図
【図２】カムフォロワ装置の支軸およびローラの表面を
模式的に示す断面図
模式的に示す断面図
【図３】性能評価試験に用いる試験装置の縦断面図
【図４】本発明のカムフォロワの利用形態を示す説明図
【図５】本発明のカムフォロワの他の利用形態を示す説
明図
明図
１ａ カム ７ カムフォロワ装置 ９ 支軸 １０ ローラ ２０ くぼみ ２１ 皮膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｎ Ｍ Ｆターム(参考） 3G016 AA05 AA06 AA19 BB03 BB08 BB22 CA04 CA13 EA02 EA24 FA16 FA21 GA00 3J101 AA13 AA16 AA62 BA04 BA10 BA55 BA70 CA15 DA02 DA05 DA20 EA04 FA32 GA21 4K026 AA02 AA21 BA03 BA04 BA05 BB04 CA23 4K044 AA02 BA17 BB01 BC01 CA16
Claims (4)
- 【請求項１】相手部材との間で相対的に転がり接触また
はすべり接触が生ずる転がり摺動部品であって、 その表面に、粗さ中心線を基準とする深さ０．５μｍ以
上のくぼみが１ｍｍ幅当たり１５個以上互いに独立して
設けられていて、この表面における面粗さのパラメータ
ＳＫ値が０未満かつパラメータＲｑ値が０．１以上とさ
れており、 この表面に、潤滑油の保持性に優れた皮膜が被覆形成さ
れている、ことを特徴とする転がり摺動部品。 - 【請求項２】請求項１の転がり摺動部品において、 前記皮膜の膜厚が５μｍ以下とされ、この皮膜の表面粗
さのパラメータＲｑ値が１．５以下に設定される、こと
を特徴とする転がり摺動部品。 - 【請求項３】請求項１または２の転がり摺動部品におい
て、 前記くぼみおよび皮膜が、リン酸塩皮膜処理液を用いる
化学的加工により得られるものである、ことを特徴とす
る転がり摺動部品。 - 【請求項４】請求項１または２の転がり摺動部品におい
て、 前記くぼみが、機械的加工により得られるものであり、
前記皮膜が、リン酸塩皮膜処理液を用いる化学的加工に
より得られるものである、ことを特徴とする転がり摺動
部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00619399A JP3869138B2 (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 転がり摺動部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00619399A JP3869138B2 (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 転がり摺動部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000205284A true JP2000205284A (ja) | 2000-07-25 |
| JP3869138B2 JP3869138B2 (ja) | 2007-01-17 |
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ID=11631720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00619399A Expired - Fee Related JP3869138B2 (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 転がり摺動部品 |
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|---|---|
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- 1999-01-13 JP JP00619399A patent/JP3869138B2/ja not_active Expired - Fee Related
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