JP2006063916A - Rocker arm structure - Google Patents

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JP2006063916A
JP2006063916A JP2004248858A JP2004248858A JP2006063916A JP 2006063916 A JP2006063916 A JP 2006063916A JP 2004248858 A JP2004248858 A JP 2004248858A JP 2004248858 A JP2004248858 A JP 2004248858A JP 2006063916 A JP2006063916 A JP 2006063916A
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rolling
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Yasuyuki Watanabe
靖之 渡邊
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rocker arm structure having a compact rolling bearing and a light and compact rocker arm while achieving longer rolling fatigue and surface damage life. <P>SOLUTION: The steel rocker arm 1 is mounted on a rocker arm shaft 5. A forked roller supporting part 14 abuts on one end 1a of the rocker arm 1, and the end of a valve 9 abuts on the other end 1b thereof. A roller shaft (an inner ring) 2 is fixed to the forked roller supporting part 14, and a roller (an outer ring) 4 is supported via a roller (a rolling element) 3 on the roller shaft (the inner ring) 2. At least one member of the outer ring 4, the inner ring 2 and the rolling element 3 has a nitrogen enriched layer. The grain size number of austenite crystal grains in the nitrogen enriched layer is in a range exceeding 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車用のエンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームおよびロッカーアームに使用される転がり軸受を有するロッカーアーム構造体に関し、より具体的には、軸受の諸性能を向上させることによりロッカーアームの軽量化を図ることのできるロッカーアーム構造体に関するものである。   The present invention relates to a rocker arm used for opening and closing an intake valve and an exhaust valve of an automobile engine and a rocker arm structure having a rolling bearing used for the rocker arm, and more specifically, various performances of the bearing are improved. The present invention relates to a rocker arm structure that can reduce the weight of the rocker arm.

近年、環境問題がクローズアップされ、自動車に対しても低燃費化が法的に義務付けられ、強く要求され始めている。これに伴い、エンジンを構成する各部品に対し、軽量・コンパクト化が要求されている。従って、エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームに対しても軽量・コンパクト化が要求されている。ロッカーアームを軽量・コンパクトにするためには、ロッカーアームに使用している軸受をコンパクトにする必要がある。   In recent years, environmental problems have been highlighted, and automobiles have become legally required to reduce fuel consumption and are strongly demanded. Along with this, each component constituting the engine is required to be lightweight and compact. Accordingly, there is a demand for lighter and more compact rocker arms used for opening and closing engine intake valves and exhaust valves. In order to make the rocker arm lightweight and compact, it is necessary to make the bearing used in the rocker arm compact.

したがって、ロッカーアームに使用する軸受は、総ころタイプでありながら、高速、高荷重用途で使用されることが多くなっている。   Therefore, the bearing used for the rocker arm is often used for high-speed and high-load applications while being a full-roller type.

従来、ロッカーアームに使用する転がり軸受についての研究・開発の状況は、下記のようである。   Conventionally, the status of research and development on rolling bearings used for rocker arms is as follows.

エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームに使用する軸受のように、その外輪の外周面がカムと転がり接触する用途では、従来は、主に外輪の外周面の改良を目的とした開発が多かった。たとえばショットピーニングなどの加工による圧縮残留応力、高濃度浸炭による高硬度化による長寿命化などは主に相手カムと転動接触する外輪の外周面の改良のために行われてきた。   In applications where the outer peripheral surface of the outer ring is in rolling contact with the cam, such as bearings used in rocker arms used to open and close engine intake valves and exhaust valves, the conventional method has been mainly aimed at improving the outer peripheral surface of the outer ring. There was much development. For example, compressive residual stress due to processing such as shot peening and long life due to high hardness due to high-concentration carburizing have been performed mainly to improve the outer peripheral surface of the outer ring that is in rolling contact with the mating cam.

これまでの公知技術では、たとえば次の対応をとってきた。   For example, the following measures have been taken in the conventional technology.

(1) 転動疲労寿命向上のため、軸受部品の軌道輪にショットピーニングを適用し、強化層、残留オーステナイト含有層、焼入れ硬化層を表面から内部に順に設けた軸受部品(特開平2−168022号公報)。   (1) A bearing component in which shot peening is applied to the bearing ring of the bearing component in order to improve the rolling fatigue life, and a reinforcing layer, a retained austenite-containing layer, and a hardened hardening layer are sequentially provided from the surface to the inside (Japanese Patent Laid-Open No. 2-168022). Issue gazette).

(2) マルテンサイト組織中の炭化物の大きさ、面積率、残留オーステナイト量および硬さを、ショットピーニングすることにより効率的に調整する技術(特開2001−65576号公報)。   (2) Technology for efficiently adjusting the size, area ratio, retained austenite amount and hardness of carbides in the martensite structure by shot peening (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-65576).

(3) 転動疲労寿命向上のため、ショットピーニングによる残留圧縮応力ピーク高さおよび分布を、使用時に作用する最大剪断応力および作用深さに一致させる技術(特開平3−199716号公報)。   (3) Technology for matching the peak height and distribution of residual compressive stress due to shot peening to the maximum shear stress and depth of action acting during use in order to improve the rolling fatigue life (JP-A-3-199716).

(4) 浸炭軸受において、長寿命化のためにショットピーニングを施し、最終表面仕上げ加工を施した後の表面において、残留圧縮応力σ(MPa)と残留オーステナイトγ(%)の組合せを、0.001σ+0.3γ≧1.0を満足するようにする制御方法。   (4) For carburized bearings, the combination of residual compressive stress σ (MPa) and residual austenite γ (%) on the surface after shot peening is applied to extend the life and final surface finishing is performed. A control method that satisfies 001σ + 0.3γ ≧ 1.0.

(5) カムフォロア外輪のカムに当接する外周面を相手カムと同等の硬度とし、かつ外輪の内周面を外周面よりも高硬度にしたカムフォロア装置(実開平3−119508号公報)。   (5) A cam follower device in which the outer peripheral surface abutting on the cam of the cam follower outer ring has the same hardness as that of the mating cam and the inner peripheral surface of the outer ring is harder than the outer peripheral surface (Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-119508).

(6) 対向する他の部品と転がり接触または転がり滑り接触する部品において、表面から0〜50μmの深さの表層部の最大圧縮応力を50〜110kgf/mm2とし、硬度をHV830〜960とし、残留オーステナイトを7%以上とし、表面粗さの平均波長を25μm以下とし、これらをショットピーニングにより達成したもの(特許3125434号公報)。 (6) In a part that is in rolling contact or rolling and sliding contact with other parts facing each other, the maximum compressive stress of the surface layer at a depth of 0 to 50 μm from the surface is 50 to 110 kgf / mm 2 , and the hardness is HV 830 to 960, The residual austenite is 7% or more, the average wavelength of the surface roughness is 25 μm or less, and these are achieved by shot peening (Japanese Patent No. 3125434).

また内輪に相当する軸、ころ、または軸受全体の転がり寿命を延ばすための改良は少ないものの、次に示すように材質面からは浸炭窒化による耐熱性やミクロ組織安定性の付与、高硬度化などによって軸受の長寿命化を図った例がある。   In addition, although there are few improvements to extend the rolling life of the shaft, rollers, or the entire bearing corresponding to the inner ring, as shown below, heat resistance and microstructure stability by carbonitriding are given, and hardness is increased as shown below There is an example in which the life of the bearing is extended by the above.

(d1) エンジンの動弁機構用カムフォロワ装置用軸受において、エンジンの定格回転数での軸受の計算寿命を1000時間以上とするもの(特開2000−38907号公報)。   (D1) A bearing for a cam follower device for a valve mechanism of an engine having a calculation life of 1000 hours or more at a rated engine speed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-38907).

(d2) 炭化物の比率を10〜25%、残留オーステナイトの初期値に対する分解率を1/10〜3/10、端面硬度をHV830〜960、表面粗さの平均波長を25μm以下としたカムフォロワ装置用軸受軸を実現するために軸受鋼に浸炭窒化とハードショットピーニングを施したもの(特開平10−47334号公報)。   (D2) For a cam follower device in which the carbide ratio is 10 to 25%, the decomposition ratio with respect to the initial value of retained austenite is 1/10 to 3/10, the end surface hardness is HV830 to 960, and the average surface roughness wavelength is 25 μm or less. A bearing steel subjected to carbonitriding and hard shot peening to realize a bearing shaft (Japanese Patent Laid-Open No. 10-47334).

(d3) 軸の耐摩耗性向上のため、軸に高分子化合物などの固体潤滑膜を形成したカムフォロワ軸(特開平10−103339号公報)。   (D3) A cam follower shaft in which a solid lubricating film such as a polymer compound is formed on the shaft in order to improve the wear resistance of the shaft (Japanese Patent Laid-Open No. 10-103339).

(d4) 工具鋼などにより形成し、焼戻し温度よりも低い温度でイオン窒化やイオンプレーティングで高硬度にしたカムフォロワ軸(特開平10−110720号公報)。   (D4) A cam follower shaft made of tool steel or the like and made hard by ion nitriding or ion plating at a temperature lower than the tempering temperature (Japanese Patent Laid-Open No. 10-110720).

(d5) 軸に対する曲げ応力を150MPa以下にしたエンジンの動弁機構用カムフォロワ装置用軸受(特開2000−38906号公報)。   (D5) A bearing for a cam follower device for a valve operating mechanism of an engine having a bending stress with respect to a shaft of 150 MPa or less (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-38906).

(d6) 軸受構成部品の転走面に潤滑油保持性に優れたリン酸塩皮膜を付けたエンジンの動弁機構用カムフォロワ(特開2002−31212号公報)。   (D6) A cam follower for an engine valve mechanism in which a phosphate coating excellent in lubricating oil retention is attached to the rolling surface of a bearing component (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-3212).

(d7) 軸のころ転動領域にクラウニングを付けたエンジンの動弁機構用カムフォロワ(実開昭63−185917号公報)。   (D7) A cam follower for a valve mechanism of an engine having a crowned roller rolling region (Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-185917).

(d8) 軸の転走面表層の炭素濃度を1.2%〜1.7%Cにした高濃度浸炭処理、または浸炭窒化処理を行ない、内部硬度はHV300にした浸炭軸(特開2002−194438号公報)。   (D8) Carburized shaft with high-concentration carburizing treatment or carbonitriding treatment in which the carbon concentration in the surface of the rolling surface of the shaft is 1.2% to 1.7% C, and the internal hardness is HV300 194438).

ロッカーアームに付随する別の問題として、ローラ軸両端部にかしめ成形を施してローラ支持部材にかしめる場合がある。この場合、ローラ軸の転走面は高硬度を必要とするが、端部はかしめ成形が可能となるように軟質である必要がある。また、かしめ固定した後、使用中に緩みを生じないほどの強度(硬度)が必要である。ローラロッカーのローラ軸両端部に対してかしめ成形を可能にするものでは、次の開示がなされている。   As another problem associated with the rocker arm, there is a case where both ends of the roller shaft are caulked to be caulked on the roller support member. In this case, the rolling surface of the roller shaft requires high hardness, but the end portion needs to be soft so that it can be crimped. Moreover, after caulking and fixing, strength (hardness) is required so as not to loosen during use. The following disclosure is made with respect to one that enables caulking to both ends of the roller shaft of the roller rocker.

(d9) ローラ軸の外周面を均一に高周波焼入れし、焼戻しをした後、両端部のみ高周波焼なましをして、両端部を軟化する方法(特開平5−179350号公報)。   (D9) A method in which the outer peripheral surface of the roller shaft is uniformly induction-hardened and tempered, and then both ends are subjected to induction annealing to soften both ends (Japanese Patent Laid-Open No. 5-179350).

ロッカーアームの材質としては、現在、主に使用されている鋼製のロッカーアームやアルミニウムなどの軽合金製ロッカーアームがある。軽合金製のロッカーアームは、鋼製のロッカーアームに比べ、強度的に弱く、コンパクト化効果がやや薄くなる。また、価格的にも若干高めである。したがって、軽量・コンパクト化を両立させるロッカーアームの材質としては、鋼製のロッカーアームが最適である。鋼製のロッカーアームには、鍛造、鋳造、MIM(Metal Injection Molding)や鋼板からプレス成形により製作するロッカーアームがある。
特開平2−168022号公報 特開2001−65576号公報 特開平3−199716号公報 実開平3−119508号公報 特許3125434号公報 特開2000−38907号公報 特開平10−47334号公報 特開平10−103339号公報 特開平10−110720号公報 特開2000−38906号公報 特開2002−31212号公報 実開昭63−185917号公報 特開2002−194438号公報 特開平5−179350号公報
As the material of the rocker arm, there are currently used rocker arms made of steel and rocker arms made of light alloy such as aluminum. A light alloy rocker arm is weaker in strength than a steel rocker arm, and its compacting effect is slightly reduced. The price is also slightly higher. Therefore, the rocker arm made of steel is the most suitable material for the rocker arm that is both lightweight and compact. The rocker arm made of steel includes a rocker arm manufactured by forging, casting, MIM (Metal Injection Molding) or press forming from a steel plate.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-168022 JP 2001-65576 A Japanese Patent Laid-Open No. 3-199716 Japanese Utility Model Publication No. 3-119508 Japanese Patent No. 3125434 JP 2000-38907 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-47334 Japanese Patent Laid-Open No. 10-103339 JP-A-10-110720 JP 2000-38906 A JP 2002-3212 A Japanese Utility Model Publication No. 63-185917 JP 2002-194438 A JP-A-5-179350

上述したように、エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームにおいて、軽量・コンパクト化が要求されている。   As described above, the rocker arm used for opening and closing the intake valve and the exhaust valve of the engine is required to be lightweight and compact.

しかし、ロッカーアームに使用する軸受である保持器の無い総ころタイプの軸受では、ころ同士の干渉が生じたり、スムーズにころ位置が制御されず、ころのスキューが起こりやすい。また、潤滑油が軸受内部に上手く供給されず潤滑条件が悪い事態が生じる。この結果、滑り発熱や局部的な面圧上昇、または潤滑不足が発生し、計算上は大きな負荷容量を持ち、寿命も要求寿命に対して充分あるにもかかわらず、表面損傷(ピーリング、スミアリング、表面起点型剥離)や内部起点型剥離が発生し、軸受として機能しなくなることが多い。このような問題を解決しなければ、鋼製のロッカーアームの軽量化は難しい状況にある。   However, in a full-roller type bearing without a retainer, which is a bearing used for a rocker arm, the rollers may interfere with each other, or the roller position may not be controlled smoothly, and roller skew is likely to occur. In addition, the lubricating oil is not supplied well into the bearing, resulting in poor lubrication conditions. As a result, sliding heat generation, local surface pressure increase, or insufficient lubrication occurs, and there is a large load capacity in the calculation. Even though the life is sufficient for the required life, surface damage (peeling, smearing) , Surface-origin type separation) or internal origin-type peeling occurs, and often fails to function as a bearing. Unless such a problem is solved, it is difficult to reduce the weight of the steel rocker arm.

このような条件での軸受の寿命を支配する要因は、通常の荷重依存型の転動疲労寿命に加えて、滑りや油膜切れが原因で生じる金属接触による表面損傷寿命がある。よって、両方の寿命を長寿命化する必要がある。しかし、これまで、両方の寿命を大幅に延長させる技術は確立されていない。   In addition to the usual load-dependent rolling fatigue life, the factors governing the life of the bearing under such conditions include the life of surface damage due to metal contact caused by slipping and oil film breakage. Therefore, it is necessary to extend both lifetimes. However, until now, no technology has been established that significantly extends both lifetimes.

それゆえ本発明の目的は、ロッカーアームに使用する転がり軸受において、通常の荷重依存型の転動疲労寿命に加えて、滑りや油膜切れが原因で生じる金属接触による表面損傷寿命に対しても長寿命化を実現して当該転がり軸受のコンパクト化を可能とし、それによりロッカーアームも軽量かつコンパクトにできるロッカーアーム構造体を提供することである。   Therefore, the object of the present invention is to increase the life of surface damage due to metal contact caused by slipping or oil film breakage in addition to the usual load-dependent rolling fatigue life in rolling bearings used for rocker arms. An object is to provide a rocker arm structure that realizes a long life and enables compactness of the rolling bearing, thereby making the rocker arm light and compact.

本発明の一のロッカーアーム構造体は、エンジンのカム軸と転がり接触する外輪に相当するローラと、外輪の内側に位置する内輪に相当する軸と、外輪と内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた転がり軸受を有し、かつ鋼製のロッカーアームを有するロッカーアーム構造体において、ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、ロッカーアームの一方の端部には二股状の内輪支持部が設けられ、他方の端部にはエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、二股状の内輪支持部には上記内輪に相当する軸が固定されており、外輪、内輪および転動体の少なくとも一つの部材が窒素富化層を有し、その窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にあることを特徴とするものである。   One rocker arm structure of the present invention includes a roller corresponding to an outer ring that is in rolling contact with a camshaft of an engine, a shaft corresponding to an inner ring positioned inside the outer ring, and a plurality of rollers interposed between the outer ring and the inner ring. A rocker arm structure having a rolling bearing provided with rolling elements and having a rocker arm made of steel. The rocker arm is attached to a rocker arm shaft positioned between one end and the other end. One end of the rocker arm is provided with a bifurcated inner ring support, the other end is in contact with the end of an engine opening / closing valve, and the bifurcated inner ring support corresponds to the inner ring. The outer ring, the inner ring and the rolling element have a nitrogen-enriched layer, and the grain size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is in a range exceeding # 10. It is an butterfly.

本発明の他のロッカーアーム構造体は、エンジンのカム軸と転がり接触する外輪に相当するローラと、外輪の内側に位置する内輪に相当する軸と、外輪と内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた転がり軸受を有し、かつ鋼製のロッカーアームを有するロッカーアーム構造体において、ロッカーアームの一方の端部にはピボットが当接しており、ロッカーアームの一方の端部と他方の端部との間に転がり軸受が設けられ、他方の端部にはエンジンの開閉用バルブの端部が当接しており、外輪、内輪および転動体の少なくとも一つの部材が窒素富化層を有し、窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にあることを特徴とするものである。   Another rocker arm structure of the present invention includes a roller corresponding to an outer ring that is in rolling contact with a camshaft of an engine, a shaft corresponding to an inner ring located inside the outer ring, and a plurality of intervenes between the outer ring and the inner ring. In a rocker arm structure having a rolling bearing provided with rolling elements and having a rocker arm made of steel, a pivot is in contact with one end of the rocker arm, and one end of the rocker arm A rolling bearing is provided between the other end and the other end is in contact with the end of an engine opening / closing valve, and at least one member of the outer ring, inner ring and rolling element is a nitrogen-enriched layer. And the grain size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is in a range exceeding # 10.

本発明のさらに他のロッカーアーム構造体は、エンジンのカム軸と転がり接触する外輪に相当するローラと、外輪の内側に位置する内輪に相当する軸と、外輪と内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた転がり軸受を有し、かつ鋼製のロッカーアームを有するロッカーアーム構造体において、ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、ロッカーアームの一方の端部にはカム軸からの力を伝達する連動棒の一方端部が当接しており、他方の端部にはエンジンの開閉用バルブの端部が当接しており、連動棒の他方端部には転がり軸受が設けられており、外輪、内輪および転動体の少なくとも一つの部材が窒素富化層を有し、窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にあることを特徴とするものである。   Still another rocker arm structure according to the present invention includes a roller corresponding to an outer ring that is in rolling contact with a camshaft of an engine, a shaft corresponding to an inner ring located inside the outer ring, and a plurality of rollers interposed between the outer ring and the inner ring. And a rocker arm structure having a steel rocker arm, the rocker arm is attached to a rocker arm shaft positioned between one end and the other end. One end of the rocker arm is in contact with one end of the interlocking rod that transmits the force from the camshaft, and the other end is in contact with the end of the valve for opening and closing the engine The other end of the interlocking rod is provided with a rolling bearing, and at least one member of the outer ring, the inner ring and the rolling element has a nitrogen-enriched layer, and the particle size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is 10 Turn It is characterized in that the range to obtain.

本発明の上記3つのロッカーアーム構造体のいずれによっても、オーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超え、オーステナイト結晶粒の粒径が微細であることにより、転動疲労寿命が大幅に改良することができる。オーステナイト結晶粒の粒度番号が10番以下では、転動疲労寿命は大きく改善されないので、10番を超える範囲とする。通常、11番以上とする。オーステナイト結晶粒は細かいほど望ましいが、通常、13番を超える粒度番号を得ることは難しい。   According to any of the above three rocker arm structures of the present invention, the rolling fatigue life is greatly improved because the austenite grain size number exceeds 10 and the austenite grain size is fine. Can do. When the austenite grain size number is 10 or less, the rolling fatigue life is not greatly improved. Usually 11 or more. Austenite grains are preferably finer, but it is usually difficult to obtain a grain number exceeding 13th.

また窒素富化層により表面損傷寿命を改善することもできる。   The nitrogen-enriched layer can also improve the surface damage life.

また上記3つのロッカーアーム構造体は、カムからの駆動力をエンジンのバルブに伝える点で共通するが、その構造が互いに異なっており、異なるエンジンの型式にそれぞれ対応できるようになっている。   The three rocker arm structures are common in that the driving force from the cam is transmitted to the valve of the engine, but the structures thereof are different from each other and can correspond to different engine types.

なお窒素富化層は、外輪、内輪または転動体の表層に形成された窒素含有量を増加した層であって、例えば浸炭窒化、窒化、浸窒などの処理によって形成することができる。   The nitrogen-enriched layer is a layer having an increased nitrogen content formed on the outer ring, the inner ring, or the surface layer of the rolling element, and can be formed by a process such as carbonitriding, nitriding, or nitriding.

また外輪、内輪または転動体のオーステナイト結晶粒は、窒素富化層が存在する表層部でも、それより内側の内部でも変化しない。したがって、上記の結晶粒度番号の範囲の対象となる位置は、表層部および内部とする。ここで、オーステナイト結晶粒は、焼入れ処理を行った後も焼入れ直前のオーステナイト結晶粒界の痕跡が残っており、その痕跡に基づいた結晶粒をいう。   Further, the austenite crystal grains of the outer ring, the inner ring, or the rolling element do not change in the surface layer portion where the nitrogen-enriched layer exists or in the inner part thereof. Therefore, the target position of the above crystal grain size number range is the surface layer portion and the inside. Here, the austenite crystal grain is a crystal grain based on the trace of the austenite crystal grain boundary immediately before quenching after the quenching treatment.

上記のロッカーアーム構造体において好ましくは、窒素富化層における残留オーステナイト量が11体積%以上25体積%以下の範囲である。   In the above rocker arm structure, the amount of retained austenite in the nitrogen-enriched layer is preferably in the range of 11% by volume to 25% by volume.

残留オーステナイト量が11体積%程度になると表面損傷寿命が低下し、11%未満になると更に低下する傾向がある。一方、残留オーステナイト量が25体積%より多いと、残留オーステナイト量が通常の浸炭窒化処理と差異がなくなってしまうため、経年寸法変化が悪くなる。   When the amount of retained austenite is about 11% by volume, the surface damage life is reduced, and when the amount is less than 11%, it tends to be further reduced. On the other hand, when the amount of retained austenite is more than 25% by volume, the amount of retained austenite is not different from that of ordinary carbonitriding treatment, so that the dimensional change over time becomes worse.

残留オーステナイト量は、研削後の転動面の表層50μmにおける値であって、例えば、X線回折によるマルテンサイトα(211)と残留オーステナイトγ(220)の回折強度の比較で測定することができる。   The amount of retained austenite is a value in the surface layer of 50 μm of the rolling surface after grinding, and can be measured, for example, by comparing the diffraction intensities of martensite α (211) and retained austenite γ (220) by X-ray diffraction. .

上記のロッカーアーム構造体において好ましくは、窒素富化層における窒素含有量が0.1質量%以上0.7質量%以下の範囲である。   In the above rocker arm structure, the nitrogen content in the nitrogen-enriched layer is preferably in the range of 0.1% by mass to 0.7% by mass.

窒素富化層における窒素含有量が0.1%より少ないと窒素含有の効果が無く、特に表面損傷寿命が低下する。窒素含有量が0.7%より多いと、ボイドと呼ばれる空孔ができたり、残留オーステナイト量が多くなりすぎて硬度が出なくなったりして短寿命になる。   When the nitrogen content in the nitrogen-enriched layer is less than 0.1%, there is no effect of nitrogen content, and in particular, the surface damage life is reduced. When the nitrogen content is more than 0.7%, voids called voids are formed, or the amount of retained austenite increases so that the hardness does not come out, resulting in a short life.

窒素富化層の窒素含有量は、研削後の転動面の表層50μmにおける値であって、例えば、EPMA(波長分散型X線マイクロアナライザ)で測定することができる。   The nitrogen content of the nitrogen-enriched layer is a value at the surface layer of 50 μm of the rolling surface after grinding, and can be measured by, for example, EPMA (wavelength dispersion type X-ray microanalyzer).

上記のロッカーアーム構造体において好ましくは、窒素富化層における表面硬さがHV653以上の範囲である。   In the rocker arm structure described above, the surface hardness of the nitrogen-enriched layer is preferably in the range of HV653 or more.

表面硬さがHV653以上と高いことにより、転動疲労寿命を大幅に改良することができる。表面硬さがHV653未満では、転動疲労寿命は大きく改善せず、かえって悪くなる。通常、表面硬さの範囲はHV720〜800とする。表面硬さは高いほど望ましいが、通常、HV900を超える表面硬さを得ることは難しい。   When the surface hardness is as high as HV653 or more, the rolling fatigue life can be greatly improved. If the surface hardness is less than HV653, the rolling fatigue life is not greatly improved, but rather deteriorates. Usually, the range of surface hardness is HV720-800. A higher surface hardness is desirable, but it is usually difficult to obtain a surface hardness exceeding HV900.

上記のロッカーアーム構造体において好ましくは、窒素富化層の球状化炭化物の面積率が10%以上25%以下の範囲である。   In the above rocker arm structure, the area ratio of the spheroidized carbide in the nitrogen-enriched layer is preferably in the range of 10% to 25%.

球状化炭化物の面積率が10%以上であることにより、転動疲労寿命を大幅に改良することができる。球状化炭化物の面積率が10%未満では、転動疲労寿命は大きく改善されないので、10%以上の範囲とする。球状化炭化物の面積率は多いほど望ましいが、通常、25%を超える面積率を得ると炭化物の粗大化・凝集により材料の靭性が劣化するため、望ましくは10%以上25%以下の範囲とする。   When the area ratio of the spheroidized carbide is 10% or more, the rolling fatigue life can be greatly improved. If the area ratio of the spheroidized carbide is less than 10%, the rolling fatigue life is not greatly improved, so the range is made 10% or more. The larger the area ratio of the spheroidized carbide, the better. However, usually, if an area ratio exceeding 25% is obtained, the toughness of the material deteriorates due to coarsening and agglomeration of the carbide. Therefore, it is preferably in the range of 10% to 25%. .

球状化炭化物の面積率は、研削後の転動面の表層50μmにおける値であって、ピクリン酸アルコール溶液(ピクラル)を用いて腐食した後、光学顕微鏡(400倍)で観察することができる。ここで、簡易的に球状化炭化物と表現しているが、実際は、炭化物/窒化物を合わせたものである。   The area ratio of the spheroidized carbide is a value in the surface layer of 50 μm of the rolling surface after grinding, and after corroding with a picric acid alcohol solution (picral), it can be observed with an optical microscope (400 times). Here, although it is simply expressed as spheroidized carbide, it is actually a combination of carbide / nitride.

上記のロッカーアーム構造体において好ましくは、転がり軸受が総ころ形式のニードル軸受である。   In the rocker arm structure described above, the rolling bearing is preferably a full-roller type needle bearing.

本発明における内輪に相当する軸には、中実の軸および中空の軸のいずれも含まれる。   The shaft corresponding to the inner ring in the present invention includes both a solid shaft and a hollow shaft.

以上説明したように本発明のロッカーアーム構造体によれば、ロッカーアームに使用する転がり軸受において通常の荷重依存型の転動疲労寿命と、滑りや油膜切れが原因で生じる金属接触による表面損傷寿命の両方を改善することができるためその転がり軸受のコンパクト化が可能であり、鋼製のロッカーアームの軽量・コンパクト化を実現することができる。   As described above, according to the rocker arm structure of the present invention, in a rolling bearing used for a rocker arm, a normal load-dependent rolling fatigue life and a surface damage life due to metal contact caused by slipping or oil film breakage Therefore, the rolling bearing can be made compact, and the steel rocker arm can be made lighter and more compact.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアの構成を示す概略正面図であり、図2は図1のII−II線に沿う断面に対応する図である。図1および図2を参照して、ロッカーアーム1は、鋼製であり、一方の端部1aと他方の端部1bとの間に位置する中央部において軸受メタルなどを介してロッカーアーム軸5に支持されている。ロッカーアーム1はロッカーアーム軸5を中心に揺動運動する。   FIG. 1 is a schematic front view showing a configuration of a cam follower with a roller of an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view corresponding to a cross section taken along line II-II of FIG. Referring to FIGS. 1 and 2, rocker arm 1 is made of steel, and rocker arm shaft 5 via a bearing metal or the like at a central portion located between one end 1a and the other end 1b. It is supported by. The rocker arm 1 swings around the rocker arm shaft 5.

このロッカーアーム1の他方の端部1bには、アジャストねじ7が螺挿されている。このアジャストねじ7はロックナット8により固定され、その下端において内燃機関の給気弁もしくは排気弁のバルブ(エンジンの開閉用バルブ)9の上端と当接している。このバルブ9はばね10の弾発力で付勢されている。   An adjustment screw 7 is screwed into the other end 1 b of the rocker arm 1. The adjustment screw 7 is fixed by a lock nut 8 and is in contact with the upper end of a supply valve or exhaust valve (engine opening / closing valve) 9 of the internal combustion engine at the lower end thereof. The valve 9 is biased by the elastic force of the spring 10.

ロッカーアーム1は、一方の端部1aに、二股状に形成されたローラ支持部14を一体に有している。この二股状のローラ支持部14には、内輪に相当するローラ軸2と、転動体であるころ3と、外輪に相当するローラ4とを有する総ころタイプの転がり軸受(ニードル軸受)50が配置されている。   The rocker arm 1 integrally has a roller support portion 14 formed in a bifurcated shape at one end portion 1a. This bifurcated roller support portion 14 is provided with a full-roller type rolling bearing (needle bearing) 50 having a roller shaft 2 corresponding to an inner ring, a roller 3 serving as a rolling element, and a roller 4 corresponding to an outer ring. Has been.

ローラ軸2の両端は、二股状のローラ支持部14に開けられたローラ軸孔にかしめ、圧入もしくは止め輪により固定されている。このローラ軸2の外周面中央部には、ころ3を介して回転自在にローラ4が支持されている。ころ3の軸線方向は、ローラ軸2の軸線に平行に配置されている。このローラ4の外周面は、ばね10の付勢力によりカム軸に設けられたカム6のカム面に当接されている。なお本実施形態ではローラ軸2は中空状の軸であるが中実軸であってもよい。   Both ends of the roller shaft 2 are caulked into roller shaft holes formed in the bifurcated roller support portion 14 and fixed by press-fitting or retaining rings. A roller 4 is rotatably supported at the center of the outer peripheral surface of the roller shaft 2 via a roller 3. The axial direction of the roller 3 is arranged parallel to the axis of the roller shaft 2. The outer peripheral surface of the roller 4 is in contact with the cam surface of the cam 6 provided on the cam shaft by the urging force of the spring 10. In this embodiment, the roller shaft 2 is a hollow shaft, but may be a solid shaft.

本明細書において、一方と他方との間にはとくに区別はなく、説明の順序で早く説明する端部を一方の端部とする意味しかない。   In the present specification, there is no particular distinction between one and the other, and there is only a meaning that one end is an end that will be described earlier in the order of description.

上述したように、ローラ軸(内輪)2と、ころ(転動体)3と、ローラ(外輪)4とにより構成されるころがり軸受50がロッカーアーム用の総ころ軸受として用いられている。一般に、保持器が用いられない場合、その軸受は総ころ軸受と呼称される。上記のロッカーアーム用総ころ軸受50は、外輪であるローラ4がカム6と接触しながら回転するよう支持するものであるため、外輪4にはカム6の押付け力と衝撃力とが作用する。本実施の形態におけるロッカーアーム構造体は、上記のロッカーアーム用総ころ軸受50と、ロッカーアーム1とを有するものである。   As described above, the rolling bearing 50 including the roller shaft (inner ring) 2, the rollers (rolling elements) 3, and the rollers (outer rings) 4 is used as a full roller bearing for the rocker arm. In general, when a cage is not used, the bearing is called a full roller bearing. The rocker arm full roller bearing 50 supports the outer ring 4 so that the roller 4 rotates while contacting the cam 6, and the pressing force and impact force of the cam 6 act on the outer ring 4. The rocker arm structure in the present embodiment includes the rocker arm full roller bearing 50 and the rocker arm 1.

図3は、本発明の他の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。このカムフォロアでは、鋼製のロッカーアーム1の一方の端部1aと他方の端部1bとの間に、ロッカーアーム用総ころ軸受50が配置されている。この転がり軸受50は、内輪に相当するローラ軸2と、転動体であるころ3と、外輪に相当するローラ4とを有している。   FIG. 3 is a view showing a cam follower with a roller of an engine according to another embodiment of the present invention. In this cam follower, a rocker arm full roller bearing 50 is disposed between one end 1a and the other end 1b of a rocker arm 1 made of steel. The rolling bearing 50 includes a roller shaft 2 corresponding to an inner ring, rollers 3 as rolling elements, and a roller 4 corresponding to an outer ring.

ローラ軸2は、ロッカーアーム1の両側の側壁の各々に開けられたローラ軸孔(図示せず)に両端を差し込まれて固定されている。このローラ軸2の外周面中央部には、ころ3を介して回転自在にローラ4が支持されている。ころ3の軸線方向は、ローラ軸2の軸線に平行に配置されている。このローラ4の外周面は、ばね10の付勢力によりカム軸に設けられたカム6のカム面に当接されている。   The roller shaft 2 is fixed by inserting both ends into roller shaft holes (not shown) formed in each of the side walls on both sides of the rocker arm 1. A roller 4 is rotatably supported at the center of the outer peripheral surface of the roller shaft 2 via a roller 3. The axial direction of the roller 3 is arranged parallel to the axis of the roller shaft 2. The outer peripheral surface of the roller 4 is in contact with the cam surface of the cam 6 provided on the cam shaft by the urging force of the spring 10.

ロッカーアーム1の他方の端部1bにはエンジンの開閉用バルブ9の端部が当接し、一方の端部1aには図示しないピボットが当接するためピボット孔15が設けられている。ロッカーアーム1は、ピボットの周りに所定の向きにばね10によって付勢され、カム6から伝達される駆動力をローラ4で受けて、ばね10の付勢力に抗してバルブ9を動かす。   The other end 1b of the rocker arm 1 is in contact with the end of the valve 9 for opening and closing the engine, and a pivot hole 15 is provided in order to contact a pivot (not shown) with one end 1a. The rocker arm 1 is urged by a spring 10 in a predetermined direction around the pivot, receives the driving force transmitted from the cam 6 by the roller 4, and moves the valve 9 against the urging force of the spring 10.

図4は、本発明のさらに他の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。図5は、図4のロッカーアーム転がり軸受を含む部分を拡大した図である。図4を参照して、鋼製のロッカーアーム1の一方の端部1aと他方の端部1bとの間に位置する中央部にロッカーアーム軸5が配置され、このロッカーアーム軸5を中心としてロッカーアーム1が支持されている。ロッカーアーム1の他方の端部1bはエンジンの開閉用バルブ9の端部と当接し、一方の端部1aは連動棒16の一方端部と当接している。ロッカーアーム1の一方の端部1aにはアジャストねじ8が取付けられている。このアジャストねじ8は、ロッカーアーム1の一方の端部1aと連動棒16との当接位置を調節する機能を有している。   FIG. 4 is a view showing a cam follower with a roller of an engine according to still another embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of a portion including the rocker arm rolling bearing of FIG. Referring to FIG. 4, a rocker arm shaft 5 is disposed at a central portion located between one end 1 a and the other end 1 b of the steel rocker arm 1, and the rocker arm shaft 5 is the center. A rocker arm 1 is supported. The other end 1 b of the rocker arm 1 is in contact with the end of the opening / closing valve 9 of the engine, and one end 1 a is in contact with one end of the interlocking rod 16. An adjustment screw 8 is attached to one end 1 a of the rocker arm 1. The adjustment screw 8 has a function of adjusting the contact position between one end 1 a of the rocker arm 1 and the interlocking rod 16.

連動棒16の他方端部(図中下端)に中空の軸受取付部16aが位置している。この軸受取付部16aには、取付部材17によりロッカーアーム用総ころ軸受50が取り付けられている。   A hollow bearing mounting portion 16 a is located at the other end portion (lower end in the figure) of the interlocking rod 16. A rocker arm full roller bearing 50 is mounted to the bearing mounting portion 16 a by a mounting member 17.

図5を参照して、この転がり軸受50は、内輪に相当するローラ軸2と、転動体であるころ3と、外輪に相当するローラ4とを有している。ローラ軸2の両端は、取付部材17に固定されている。このローラ軸2の外周面中央部には、ころ3を介して回転自在にローラ4が支持されている。ころ3の軸線方向は、ローラ軸2の軸線に平行に配置されている。   Referring to FIG. 5, this rolling bearing 50 includes a roller shaft 2 corresponding to an inner ring, a roller 3 that is a rolling element, and a roller 4 that corresponds to an outer ring. Both ends of the roller shaft 2 are fixed to the mounting member 17. A roller 4 is rotatably supported at the center of the outer peripheral surface of the roller shaft 2 via a roller 3. The axial direction of the roller 3 is arranged parallel to the axis of the roller shaft 2.

図4を参照して、ローラ4の外周面は、ばね10の付勢力によりカム6のカム面に当接しており、図5に示すようにカム6はこの転がり軸受50のローラ4に当接して駆動力を連動棒16に伝達する。この連動棒16によりカム6を有するカム軸の駆動力がロッカーアーム1に伝達される。   Referring to FIG. 4, the outer peripheral surface of roller 4 is in contact with the cam surface of cam 6 by the urging force of spring 10, and cam 6 is in contact with roller 4 of rolling bearing 50 as shown in FIG. Then, the driving force is transmitted to the interlocking rod 16. The driving force of the cam shaft having the cam 6 is transmitted to the rocker arm 1 by the interlocking rod 16.

上記図1〜図5に示される各エンジンのローラ付きカムフォロアの総ころ軸受50を構成する部材のうち、転動体であるころ3、内輪に相当するローラ軸2および外輪に相当するローラ4のうち少なくとも1つの部材は、鋼製であり、これから説明する低温2次焼入れ法の熱処理を施され、微細オーステナイト粒とされている。   Of the members constituting the full roller bearing 50 of the cam follower with roller of each engine shown in FIGS. 1 to 5, the roller 3 as a rolling element, the roller shaft 2 corresponding to the inner ring, and the roller 4 corresponding to the outer ring At least one member is made of steel, and is subjected to a heat treatment of a low-temperature secondary quenching method to be described below to form fine austenite grains.

次に、これら転がり軸受の外輪(ローラ)、内輪(ローラ軸)および転動体の少なくとも1つの軸受部品に行なう浸炭窒化処理を含む熱処理について説明する。図6は本発明の実施の形態における熱処理方法を説明する図である。また、図7は、本発明の実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。   Next, heat treatment including carbonitriding performed on at least one bearing part of the outer ring (roller), inner ring (roller shaft) and rolling element of the rolling bearing will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining a heat treatment method according to the embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 7 is a figure explaining the modification of the heat processing method in embodiment of this invention.

図6は1次焼入れおよび2次焼入れを行なう方法を示す熱処理パターンであり、図7は焼入れ途中で材料をA1変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れる方法を示す熱処理パターンである。どちらも本発明の実施の態様例である。 FIG. 6 is a heat treatment pattern showing a method of performing the primary quenching and the secondary quenching, and FIG. 7 is a method in which the material is cooled to below the A 1 transformation point temperature during quenching, and then reheated and finally quenched. It is the heat processing pattern which shows. Both are exemplary embodiments of the present invention.

図6を参照して、まず、たとえば軸受部品用の鋼がA1変態点を超える浸炭窒化処理温度(たとえば845℃)に加熱され、その温度で軸受部品用の鋼に浸炭窒化処理が施される。温度処理T1では鋼の素地に炭素や窒素が拡散され、また炭素が鋼に十分に溶け込ませられる。この後、軸受部品用の鋼は、処理T1の温度から油焼入れを施されて、A1変態点未満の温度に冷却される。次いで180℃で焼戻しが行なわれるが、この焼戻しは省略することができる。 Referring to FIG. 6, first, for example, steel for bearing parts is heated to a carbonitriding temperature (for example, 845 ° C.) exceeding the A 1 transformation point, and carbon for the bearing parts is subjected to carbonitriding at that temperature. The In the temperature treatment T 1 , carbon and nitrogen are diffused in the steel base, and the carbon is sufficiently dissolved in the steel. Thereafter, the steel for bearing parts is subjected to oil quenching from the temperature of treatment T 1 and cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Tempering is then performed at 180 ° C., but this tempering can be omitted.

この後、軸受部品用の鋼がA1変態点以上の温度で上記の浸炭窒化処理の温度未満の温度(たとえば800℃)に再加熱され、その温度で保持することにより処理T2が施された後、処理T2の温度から油焼入れを施されて、A1変態点未満の温度に冷却される。次いで180℃で焼戻しが行なわれる。 Thereafter, the steel for the bearing component is reheated to a temperature lower than the temperature of the carbonitriding process (for example, 800 ° C.) at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point, and the process T 2 is performed by holding at that temperature. After that, oil quenching is performed from the temperature of the treatment T 2 , and it is cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Tempering is then performed at 180 ° C.

図7を参照して、まず、たとえば軸受部品用の鋼がA1変態点を超える浸炭窒化処理温度(たとえば845℃)に加熱され、その温度で軸受部品用の鋼に浸炭窒化処理が施される。温度処理T1では鋼の素地に炭素や窒素が拡散され、また炭素が鋼に十分に溶け込ませられる。この後、軸受部品用の鋼は焼入れされずにA1変態点以下の温度に冷却される。この後、軸受部品用の鋼がA1変態点以上の温度で上記の浸炭窒化処理の温度未満の温度(たとえば800℃)に再加熱され、その温度で保持することにより処理T2が施された後、処理T2の温度から油焼入れを施されて、A1変態点未満の温度に冷却される。次いで180℃で焼戻しが行なわれる。 Referring to FIG. 7, first, for example, steel for bearing parts is heated to a carbonitriding temperature (for example, 845 ° C.) exceeding the A 1 transformation point, and carbon for the bearing parts is subjected to carbonitriding at that temperature. The In the temperature treatment T 1 , carbon and nitrogen are diffused in the steel base, and the carbon is sufficiently dissolved in the steel. Thereafter, the steel for bearing parts is not quenched and cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Thereafter, the steel for the bearing component is reheated to a temperature lower than the temperature of the carbonitriding process (for example, 800 ° C.) at a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point, and the process T 2 is performed by holding at that temperature. After that, oil quenching is performed from the temperature of the treatment T 2 , and it is cooled to a temperature below the A 1 transformation point. Tempering is then performed at 180 ° C.

上記の熱処理は、普通焼入れ(すなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま1回焼入れ)するよりも、表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。上述したように、上記の熱処理方法によれば、オーステナイト結晶粒の粒径が従来の2分の1以下となるミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を受けた軸受部品を用いた転がり軸受は、転動疲労寿命特性が長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。   The above heat treatment can improve the cracking strength and reduce the aging dimensional change rate while carbonitriding the surface layer portion, rather than normal quenching (ie, quenching as it is after the carbonitriding process). As described above, according to the heat treatment method described above, it is possible to obtain a microstructure in which the austenite crystal grains have a particle size of 1/2 or less of the conventional one. Rolling bearings using bearing parts that have undergone the above heat treatment have a long rolling fatigue life characteristic, can improve crack strength, and can also reduce the rate of change over time.

上記の熱処理のどちらによっても、その中の浸炭窒化処理により表面に「浸炭窒化処理層」である窒素富化層が形成される。浸炭窒化処理において素材となる鋼の炭素濃度が高いため、通常の浸炭窒化処理の雰囲気から炭素が鋼の表面に侵入しにくい場合がある。たとえば炭素濃度が高い鋼の場合(1質量%程度の鋼)、それ以上高い炭素濃度の浸炭層が生成する場合もあるし、それ以上高い炭素濃度の浸炭層は生成しにくい場合がある。しかし、窒素濃度は、Cr濃度などにも依存するが、通常の鋼では最大限0.025質量%程度以下と低いので、素材の鋼の炭素濃度によらず窒素富化層が明瞭に生成される。上記窒素富化層には炭素が富化されていてもよいことはいうまでもない。   In either of the heat treatments described above, a nitrogen-enriched layer that is a “carbonitriding layer” is formed on the surface by carbonitriding. Since the carbon concentration of steel used as a material in the carbonitriding process is high, carbon may not easily enter the steel surface from the normal carbonitriding process atmosphere. For example, in the case of steel with a high carbon concentration (steel of about 1% by mass), a carburized layer with a higher carbon concentration may be generated, or a carburized layer with a higher carbon concentration may be difficult to generate. However, although the nitrogen concentration depends on the Cr concentration, etc., it is as low as 0.025% by mass or less for normal steel, so a nitrogen-enriched layer is clearly formed regardless of the carbon concentration of the raw steel. The Needless to say, the nitrogen-enriched layer may be enriched with carbon.

この窒素富化層における残留オーステナイト量は11体積%以上25体積%以下であり、窒素含有量は0.1質量%以上0.7質量%以下の範囲である。また窒素富化層における表面硬さはHV653以上の範囲であり、窒素富化層の球状化炭化物の面積率は10%以上25%以下の範囲である。   The amount of retained austenite in the nitrogen-enriched layer is 11% by volume or more and 25% by volume or less, and the nitrogen content is in the range of 0.1% by mass or more and 0.7% by mass or less. The surface hardness in the nitrogen-enriched layer is in the range of HV653 or more, and the area ratio of the spheroidized carbide in the nitrogen-enriched layer is in the range of 10% to 25%.

上記図6に示す熱処理パターンを適用した軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を示すミクロ組織を図8(a)に示す。また、比較のため、従来の熱処理方法による軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を示すミクロ組織を図8(b)に示す。また、図9(a)および図9(b)に、上記図8(a)および図8(b)を図解したオーステナイト結晶粒度を示す。これらオーステナイト結晶粒度を示す組織より、従来のオーステナイト粒径はJIS規格の粒度番号で10番であり、また本発明による熱処理方法によれば10番を超える範囲で12番の細粒を得ることができる。また、図8(a)の平均粒径は、切片法で測定した結果、5.6μmであった。   FIG. 8A shows a microstructure showing the austenite grain size of the bearing steel to which the heat treatment pattern shown in FIG. 6 is applied. For comparison, FIG. 8B shows a microstructure showing the austenite grain size of bearing steel by a conventional heat treatment method. FIGS. 9 (a) and 9 (b) show the austenite crystal grain sizes illustrated in FIGS. 8 (a) and 8 (b). From the structure showing the austenite grain size, the conventional austenite grain size is No. 10 in the JIS standard grain size number, and according to the heat treatment method of the present invention, No. 12 fine grains can be obtained in a range exceeding No. 10. it can. Moreover, the average particle diameter of Fig.8 (a) was 5.6 micrometers as a result of measuring by the intercept method.

次に本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

(実施例1)
JIS規格SUJ2を用いて、転動疲労試験用の軸受を製作した。軸受はロッカーアームに使用する総ころタイプのニードル軸受とした。内輪は、外径φ14.64mm×幅L17.3mmとし、外輪は内径φ18.64mm×外径φ24mm×幅L6.9mmとした。ころは外径φ2mm×長さL6.8mmを26本用い、保持器を用いない総ころタイプの構成とした。この軸受の基本動定格荷重は8.6kN、基本静定格荷重は12.9kNである。
Example 1
A bearing for a rolling fatigue test was manufactured using JIS standard SUJ2. The bearing was a full roller type needle bearing used for a rocker arm. The inner ring had an outer diameter φ14.64 mm × width L 17.3 mm, and the outer ring had an inner diameter φ18.64 mm × outer diameter φ24 mm × width L6.9 mm. The rollers used were 26 rollers with an outer diameter of φ2 mm and a length of L6.8 mm, and had a full roller type configuration without using a cage. The basic dynamic load rating of this bearing is 8.6 kN, and the basic static load rating is 12.9 kN.

各試験軸受の製造履歴は次の通りである。   The manufacturing history of each test bearing is as follows.

試験軸受No.1〜3(本発明例):図6に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度を850℃とし、保持時間を150分間とした。そのときの雰囲気を、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。その際、試験軸受No.1〜3でRXガスとアンモニアガスとの混合比を変更して処理を行った。その後、図6に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度850℃から一次焼入れを行い、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度800℃で20分間加熱して二次焼入を行い、次いで、180℃で90分間焼戻を行った。   Test bearing No. 1-3 (Invention Example): In the heat treatment pattern shown in FIG. 6, the carbonitriding temperature was 850 ° C. and the holding time was 150 minutes. The atmosphere at that time was a mixed gas of RX gas and ammonia gas. At that time, test bearing No. The processing was performed by changing the mixing ratio of RX gas and ammonia gas in 1 to 3. Thereafter, in the heat treatment pattern shown in FIG. 6, primary quenching is performed from a carbonitriding temperature of 850 ° C., followed by secondary quenching by heating at a temperature 800 ° C. lower than the carbonitriding temperature, and then at 180 ° C. Tempering was performed for 90 minutes.

試験軸受No.4(比較例):標準熱処理を行った。つまり、RXガス雰囲気中で、加熱温度840℃、保持時間20分で加熱した後に焼入れを行い、次いで180℃で90分間焼戻を行なった。   Test bearing No. 4 (Comparative example): Standard heat treatment was performed. That is, in an RX gas atmosphere, heating was performed at a heating temperature of 840 ° C. and a holding time of 20 minutes, followed by quenching, and then tempering at 180 ° C. for 90 minutes.

試験軸受No.5、6(比較例):浸炭窒化処理を行った。つまり、RXガスとアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、加熱温度850℃、保持時間150分間で加熱した。その際、試験軸受No.5、6でRXガスとアンモニアガスとの混合比を変更して処理を行った。その後、850℃から焼入れを行い、次いで180℃で90分間焼戻を行った。   Test bearing No. 5, 6 (comparative example): Carbonitriding was performed. That is, heating was performed in a mixed gas atmosphere of RX gas and ammonia gas at a heating temperature of 850 ° C. and a holding time of 150 minutes. At that time, test bearing No. 5 and 6 were performed by changing the mixing ratio of RX gas and ammonia gas. Then, it hardened from 850 degreeC and then tempered at 180 degreeC for 90 minutes.

上記の各製造方法で製作した試験軸受No.1〜6の内輪の材質調査結果および機能評価試験結果を表1に示す。   Test bearing No. manufactured by each manufacturing method described above. Table 1 shows the material investigation results and function evaluation test results of the inner rings 1-6.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

次に材質調査方法および機能評価試験方法について説明する。   Next, a material investigation method and a function evaluation test method will be described.

(1)オーステナイト結晶粒度
オーステナイト結晶粒度の測定は、JIS G 0551の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行った。
(1) Austenite grain size The austenite grain size was measured based on the austenite grain size test method for steel of JIS G 0551.

(2)残留オーステナイト量
残留オーステナイト量の測定は、X線回折によるマルテンサイトα(211)と残留オーステナイトγ(220)の回折強度の比較で行った。残留オーステナイト量は研削後の転動面の表層50μmにおける値を採用した。
(2) Amount of retained austenite The amount of retained austenite was measured by comparing the diffraction intensities of martensite α (211) and retained austenite γ (220) by X-ray diffraction. As the amount of retained austenite, the value at the surface layer of 50 μm of the rolling surface after grinding was adopted.

(3)窒素含有量
窒素含有量の測定は、EPMAを用いて行った。窒素含有量は研削後の転動面の表層50μmにおける値を採用した。
(3) Nitrogen content The nitrogen content was measured using EPMA. For the nitrogen content, the value at the surface layer of 50 μm of the rolling surface after grinding was adopted.

(4)表面硬さ
表面硬さの測定は、ビッカース硬度計(1kgf)を用いて行った。
(4) Surface hardness The surface hardness was measured using a Vickers hardness meter (1 kgf).

(5)球状化炭化物の面積率
球状化炭化物の面積率は、ピクリン酸アルコール溶液(ピクラル)を用い腐食した後、光学顕微鏡(400倍)で観察し測定を行った。球状化炭化物の面積率は研削後の転動面の表層50μmにおける値を採用した。
(5) Area ratio of spheroidized carbide The area ratio of spheroidized carbide was measured by observation with an optical microscope (400 times) after corrosion using a picric acid alcohol solution (picral). As the area ratio of the spheroidized carbide, the value at the surface layer of 50 μm of the rolling surface after grinding was adopted.

(6)転動疲労寿命
転動疲労寿命は、図10に示す試験試験装置を用いて、表2に示す試験条件で行なった。図10に示す試験装置は外輪回転の試験装置である。図10を参照して、試験機に組み込まれた内輪52(2)と外輪54(4)との間に複数個の針状ころ53(3)を転動可能に配置した構成のものを用い、この外輪54を部材55、56によりラジアル荷重をかけながら所定の速度で回転させることにより転動疲労試験を行った。
(6) Rolling fatigue life The rolling fatigue life was performed under the test conditions shown in Table 2 using the test test apparatus shown in FIG. The test apparatus shown in FIG. 10 is an outer ring rotating test apparatus. Referring to FIG. 10, a configuration in which a plurality of needle rollers 53 (3) are arranged so as to roll between an inner ring 52 (2) and an outer ring 54 (4) incorporated in the testing machine is used. A rolling fatigue test was performed by rotating the outer ring 54 at a predetermined speed while applying a radial load by the members 55 and 56.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

(7)静的割れ強度試験
試験軸受の外輪を用いて、単体にてアムスラー試験機で荷重をかけ静的割れ強度試験を行った。
(7) Static crack strength test Using the outer ring of the test bearing, a static crack strength test was performed by applying a load with an Amsler tester alone.

(8)割れ疲労強度試験
試験軸受の外輪を用いて、表3に示す試験条件で割れ疲労強度試験を行った。

Figure 2006063916
(8) Crack fatigue strength test A crack fatigue strength test was conducted under the test conditions shown in Table 3 using the outer ring of the test bearing.
Figure 2006063916

転動疲労寿命試験、静的割れ強度試験、および割れ疲労強度試験結果は、標準熱処理品No.4の値を1として各試験軸受の結果を比率で表した。   The results of the rolling fatigue life test, static crack strength test, and crack fatigue strength test are shown in the standard heat-treated product No. The value of 4 was set to 1, and the result of each test bearing was expressed as a ratio.

表1に示した試験結果を説明する。   The test results shown in Table 1 will be described.

(1)オーステナイト結晶粒度
本発明品No.1〜3は結晶粒度番号が11〜12と顕著に微細化されている。標準熱処理品および従来の浸炭窒化処理品No.4〜6は、結晶粒度番号が8〜9と本発明品より粗大なオーステナイト結晶粒となっている。
(1) Austenite crystal grain size 1-3 are remarkably refined with a grain size number of 11-12. Standard heat treated product and conventional carbonitrided product No. Nos. 4 to 6 are austenite grains having a grain size number of 8 to 9 and coarser than those of the present invention.

(2)残留オーステナイト量
本発明品No.1〜3の残留オーステナイト量は12〜24体積%であり、これらの試料では適度なオーステナイトが存在する。標準熱処理品No.4の残留オーステナイト量は8体積%であり、本発明品より少ない。また、従来の浸炭窒化処理品No.5、6の残留オーステナイト量は29体積%、36体積%であり、本発明品より多い。本発明品のオーステナイト量は標準熱処理品と従来の浸炭窒化処理品との間の残留オーステナイト量である。
(2) Amount of retained austenite The amount of retained austenite of 1 to 3 is 12 to 24% by volume, and moderate austenite is present in these samples. Standard heat treatment No. The amount of retained austenite 4 is 8% by volume, which is less than that of the present invention. In addition, the conventional carbonitriding product No. The amount of retained austenite of 5 and 6 is 29% by volume and 36% by volume, which is larger than that of the present invention. The austenite amount of the product of the present invention is the amount of retained austenite between the standard heat treated product and the conventional carbonitrided product.

(3)窒素含有量
本発明品No.1〜3の窒素含有量は0.12〜0.62質量%である。標準熱処理品No.4には浸炭窒化処理を行っていないため窒素含有量は0%であった。また、従来の浸炭窒化処理品No.5、6の窒素含有量は0.31質量%、0.70質量%であった。本発明品の窒素含有量は、従来の浸炭窒化処理品と比べ、若干低い傾向であった。これは、本発明品が従来の浸炭窒化処理後に浸炭窒化処理温度より低い温度800℃で2次焼入れを行うためだと考える。
(3) Nitrogen content Product No. The nitrogen content of 1 to 3 is 0.12 to 0.62% by mass. Standard heat treatment No. Since no carbonitriding treatment was performed on No. 4, the nitrogen content was 0%. In addition, the conventional carbonitriding product No. The nitrogen contents of 5 and 6 were 0.31% by mass and 0.70% by mass. The nitrogen content of the product of the present invention tended to be slightly lower than that of the conventional carbonitrided product. This is because the product of the present invention performs secondary quenching at a temperature of 800 ° C. lower than the carbonitriding temperature after conventional carbonitriding.

(4)表面硬さ
本発明品No.1〜3の表面硬さはHV730〜780である。標準熱処理品No.4はHV740である。また、従来の浸炭窒化処理品No.5、6はHV760、HV650であり、No.6に関しては、残留オーステナイト量が多くなりすぎて硬度が出なくなっている。
(4) Surface hardness This product No. The surface hardness of 1-3 is HV730-780. Standard heat treatment No. 4 is HV740. In addition, the conventional carbonitriding product No. Nos. 5 and 6 are HV760 and HV650. Regarding No. 6, the amount of retained austenite is too large and the hardness is not obtained.

(5)球状化炭化物の面積率
本発明品No.1〜3における球状化炭化物の面積率は、11.4〜13.6%である。標準熱処理品及び従来の浸炭窒化処理品No.4、5、6における球状化炭化物の面積率は、7.9%、9.6%、8.8%である。本発明品は標準熱処理品および従来の浸炭窒化処理品と比べると、球状化炭化物の面積率が多く、微細化されており、量も多い。これは、本発明品が従来の浸炭窒化処理後に浸炭窒化処理温度より低い温度800℃で2次焼入れを行うためだと考える。
(5) Area ratio of spheroidized carbide The area ratio of the spheroidized carbides in 1 to 3 is 11.4 to 13.6%. Standard heat treated product and conventional carbonitrided product No. The area ratios of spheroidized carbides in 4, 5, and 6 are 7.9%, 9.6%, and 8.8%. Compared with the standard heat-treated product and the conventional carbonitrided product, the product of the present invention has a larger area ratio of the spheroidized carbide, is refined, and has a larger amount. This is because the product of the present invention performs secondary quenching at a temperature of 800 ° C. lower than the carbonitriding temperature after conventional carbonitriding.

(6)転動疲労寿命試験
本発明品No.1〜3は、標準熱処理品No.4と比べ、3倍以上の転動疲労寿命を有しており、浸炭窒化処理品No.5、6と比べても1.5倍以上の転動疲労寿命を有している。また、浸炭窒化処理品No.5、6は標準熱処理品No.4と比べ2倍弱の転動疲労寿命を有している。
(6) Rolling fatigue life test No. 1-3 are standard heat-treated products No. Compared with No. 4, it has a rolling fatigue life of 3 times or more. Compared with 5, 6, it has a rolling fatigue life of 1.5 times or more. In addition, carbonitrided product No. Nos. 5 and 6 are standard heat treated product Nos. Compared to 4, it has a rolling fatigue life slightly less than twice.

(7)静的割れ強度試験
本発明品No.1〜3の静的割れ強度は、標準熱処理品No.4と比べ、同等もしくはやや改善している。また、浸炭窒化処理品No.5、6では標準熱処理品No.4と比べ静的割れ強度が低下している。これは、表層部の窒素富化層とオーステナイト結晶粒の粗大化に原因であると考える。
(7) Static crack strength test The static crack strength of Nos. 1 to 3 is the standard heat treated product No. Compared to 4, it is equivalent or slightly improved. In addition, carbonitrided product No. In Nos. 5 and 6, the standard heat treatment product No. Compared to 4, the static crack strength is reduced. This is considered to be caused by the coarsening of the nitrogen-enriched layer and austenite crystal grains in the surface layer portion.

(8)割れ疲労強度試験
本発明品No.1〜3は、標準熱処理品No.4と比べ、20%以上改善している。また、浸炭窒化処理品No.5、6も標準熱処理品No.4と比べ20%以上改善している。これは、表面への窒素の浸入により、表層部に圧縮残留応力が形成したことが原因であると考える。
(8) Crack fatigue strength test 1-3 are standard heat-treated products No. Compared to 4, it is improved by 20% or more. In addition, carbonitrided product No. Nos. 5 and 6 are standard heat-treated product Nos. Compared to 4, it is improved by 20% or more. This is considered to be caused by the formation of compressive residual stress in the surface layer due to the penetration of nitrogen into the surface.

上記をまとめると、本発明品No.1〜3は、表層部に窒素富化層を有し、粒度番号で11番以上に(10番より大きく)微細化されたオーステナイト結晶を有し、残留オーステナイトを適度に有し、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いため、通常の荷重依存型の転動疲労寿命、割れ疲労強度が改善する。   In summary, the product No. 1 to 3 have a nitrogen-enriched layer in the surface layer portion, have austenite crystals refined to a particle size number of 11 or more (greater than 10), have moderately retained austenite, and have an appropriate surface Since it has hardness and the area ratio of spheroidized carbide is large, the usual load-dependent rolling fatigue life and crack fatigue strength are improved.

(実施例2)
JIS規格SUJ2を用いて、ピーリング、スミアリング試験片を製作した。試験片は外径φ40mm×幅L12の寸法とした。各試験軸受の製造履歴は次の通りである。
(Example 2)
Peeling and smearing specimens were manufactured using JIS standard SUJ2. The test piece had an outer diameter of φ40 mm × width L12. The manufacturing history of each test bearing is as follows.

試験軸受No.1(本発明例):図6に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度を850℃、保持時間を150分間とした。そのときの雰囲気を、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。その後、図6に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度850℃から一次焼入れを行い、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度800℃で20分間加熱して二次焼入を行い、次いで、180℃で90分間焼戻を行った。   Test bearing No. 1 (Invention Example): In the heat treatment pattern shown in FIG. 6, the carbonitriding temperature was 850 ° C. and the holding time was 150 minutes. The atmosphere at that time was a mixed gas of RX gas and ammonia gas. Thereafter, in the heat treatment pattern shown in FIG. 6, primary quenching is performed from a carbonitriding temperature of 850 ° C., followed by secondary quenching by heating at a temperature 800 ° C. lower than the carbonitriding temperature, and then at 180 ° C. Tempering was performed for 90 minutes.

試験軸受No.2(比較例):標準熱処理を行った。つまり、RXガス雰囲気中で、加熱温度840℃、保持時間20分で加熱した後に焼入れを行い、次いで180℃で90分間焼戻を行った。   Test bearing No. 2 (Comparative example): Standard heat treatment was performed. That is, in an RX gas atmosphere, heating was performed at a heating temperature of 840 ° C. and a holding time of 20 minutes, followed by quenching, and then tempering at 180 ° C. for 90 minutes.

試験軸受No.3(比較例):浸炭窒化処理を行った。つまり、RXガスとアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、加熱温度850℃、保持時間150分間で加熱した後、850℃から焼入れを行い、次いで180℃で90分間焼戻を行った。   Test bearing No. 3 (Comparative example): Carbonitriding was performed. That is, after heating in a mixed gas atmosphere of RX gas and ammonia gas at a heating temperature of 850 ° C. and a holding time of 150 minutes, quenching was performed from 850 ° C., and then tempering was performed at 180 ° C. for 90 minutes.

前記製造方法で製作した試験片の材質調査結果およびピーリング試験,スミアリング試験結果を表4に示す。   Table 4 shows the results of the material investigation, the peeling test, and the smearing test of the test piece manufactured by the manufacturing method.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

次に機能評価試験方法について説明する。   Next, the function evaluation test method will be described.

(1)ピーリング試験
表5に示す試験条件で、面粗さの粗いJIS規格SUJ2の標準熱処理品を相手試験片として、試験片と相手試験片とを転動接触させた場合に試験片上に発生するピーリング(微細な剥離の集合体)の面積率を測定し、ピーリング強度とした。ピーリング強度比は標準熱処理品No.2の値を1として各試験軸受の結果を比率の逆数で表した。
(1) Peeling test Generated on the test piece when the test piece and the counterpart test piece are brought into rolling contact under the test conditions shown in Table 5 with a standard heat treatment product of JIS standard SUJ2 having a rough surface as the counterpart test piece. The area ratio of peeling (aggregate of fine peeling) to be measured was measured as peeling strength. The peel strength ratio is the standard heat treatment product No. The value of 2 was set to 1, and the result of each test bearing was represented by the reciprocal of the ratio.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

(2)スミアリング試験
表6に示す試験条件で、試験片も相手試験片も同一材質の組合せで、試験片同士を転動接触させ、試験片のみ回転数を一定の割合で増速させた場合に、発生する音がある値より大きくなった瞬間の試験片同士の相対回転速度をスミアリング強度とした。スミアリング強度比は標準熱処理品No.2の値を1として各試験軸受の結果を比率で表した。
(2) Smearing test Under the test conditions shown in Table 6, both the test piece and the counterpart test piece were made of the same material in rolling contact with each other, and the rotational speed of only the test piece was increased at a constant rate. In this case, the relative rotation speed between the test pieces at the moment when the generated sound became larger than a certain value was defined as the smearing strength. The smearing strength ratio is the standard heat treatment product no. The value of 2 was set to 1, and the result of each test bearing was expressed as a ratio.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

表4に示した試験結果を説明する。   The test results shown in Table 4 will be described.

(1)ピーリング試験
本発明品No.1は、標準熱処理品No.2と比べ、1.8倍のピーリング強度を有しており、浸炭窒化処理品No.3と比べて同じかやや改善している。これは、表層部に窒素富化層を有し、オーステナイト結晶が粒度番号で11番以上に微細化され、残留オーステナイト量が適度に有り、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いことが、靭性を高め、亀裂の発生および進展に対する抵抗力を高めたと考える。
(1) Peeling test Product No. No. 1 is a standard heat treatment product No. Compared with No. 2, it has a peeling strength of 1.8 times. Compared to 3, it is the same or slightly improved. This has a nitrogen-enriched layer in the surface layer part, the austenite crystal is refined to a grain size number of 11 or more, the amount of retained austenite is moderately, it has an appropriate surface hardness, and the area of spheroidized carbide A large ratio is considered to have increased toughness and resistance to crack initiation and propagation.

(2)スミアリング試験
本発明品No.1は、標準熱処理品No.2と比べ、1.7倍のスミアリング強度を有しており、浸炭窒化処理品No.3と比べて同じかやや改善している。これは、表層部に窒素富化層を有し、オーステナイト結晶が粒度番号で11番以上に微細化され、残留オーステナイト量が適度に有り、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いことが、大きな滑り条件での表層の塑性流動を抑え、耐焼き付き性を高めたと考える。
(2) Smearing test Product No. No. 1 is a standard heat treatment product No. Compared with No. 2, it has 1.7 times the smearing strength. Compared to 3, it is the same or slightly improved. This has a nitrogen-enriched layer in the surface layer part, the austenite crystal is refined to a grain size number of 11 or more, the amount of retained austenite is moderately, it has an appropriate surface hardness, and the area of spheroidized carbide A large ratio is considered to suppress the plastic flow of the surface layer under large sliding conditions and to improve the seizure resistance.

上記をまとめると、本発明品No.1はピーリング試験、スミアリング試験ともに従来の軸受材質よりも良好である。   In summary, the product No. No. 1 is better than conventional bearing materials in both peeling test and smearing test.

また、潤滑条件が悪く、ころ同士の干渉が生じたり、スムーズにころ位置が制御されず、ころのスキューが発生することによる表面損傷寿命も改善する。   In addition, the lubrication conditions are poor, the rollers interfere with each other, the roller position is not controlled smoothly, and the surface damage life due to roller skew is improved.

本発明品は、表層部に窒素富化層を有し、オーステナイト結晶が粒度番号で11番以上に微細化され、残留オーステナイト量が適度に有り、適正な表面硬さを有し、球状化炭化物の面積率が多いため、亀裂の発生、進展に対する抵抗力が非常に大きく、滑りによる表面発熱や接線力による表面亀裂の発生を抑えることができる。   The product of the present invention has a nitrogen-enriched layer in the surface layer part, the austenite crystal is refined to a particle size number of 11 or more, the amount of retained austenite is moderately, the surface hardness is appropriate, and the spheroidized carbide Therefore, the resistance to the occurrence and development of cracks is very large, and the generation of surface cracks due to surface heat generation and tangential force due to sliding can be suppressed.

(実施例3)
JIS規格SUJ2材(1.0質量%C−0.25質量%Si−0.4質量%Mn−1.5質量%Cr)を用いて、(1)水素量の測定、(2)結晶粒度の測定、(3)シャルピー衝撃試験、(4)破壊応力値の測定、(5)転動疲労試験、の各試験を行なった。表7にその結果を示す。
(Example 3)
Using JIS standard SUJ2 material (1.0% by mass C-0.25% by mass Si-0.4% by mass Mn-1.5% by mass Cr), (1) measurement of hydrogen content, (2) crystal grain size (3) Charpy impact test, (4) Fracture stress value measurement, and (5) Rolling fatigue test. Table 7 shows the results.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

各試料の製造履歴は次のとおりである。   The manufacturing history of each sample is as follows.

試料A〜D(本発明例):図6に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度を850℃とし、保持時間を150分間とした。そのときの雰囲気を、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。図6に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度850℃から一次焼入れを行い、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度域780℃〜830℃に加熱して二次焼入れを行なった。ただし、二次焼入れ温度780℃の試料Aは焼入れ不足のため試験の対象から外した。   Samples A to D (examples of the present invention): In the heat treatment pattern shown in FIG. 6, the carbonitriding temperature was 850 ° C., and the holding time was 150 minutes. The atmosphere at that time was a mixed gas of RX gas and ammonia gas. In the heat treatment pattern shown in FIG. 6, primary quenching was performed from a carbonitriding temperature of 850 ° C., followed by secondary quenching by heating to a temperature range of 780 ° C. to 830 ° C. lower than the carbonitriding temperature. However, Sample A having a secondary quenching temperature of 780 ° C. was excluded from the test because of insufficient quenching.

試料E、F(比較例):浸炭窒化処理は、本発明例A〜Dと同じ履歴で行ない、二次焼入れ温度を浸炭窒化処理温度850℃以上の850℃〜870℃で行なった。   Samples E and F (comparative examples): The carbonitriding treatment was carried out with the same history as the invention examples A to D, and the secondary quenching temperature was 850 ° C to 870 ° C, which is a carbonitriding temperature of 850 ° C or higher.

従来浸炭窒化処理品(比較例):浸炭窒化処理を行った。つまり、RXガスとアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、加熱温度850℃、保持時間150分間で加熱した後、浸炭窒化処理温度850℃からそのまま焼入れを行ない、二次焼入れは行なわなかった。   Conventional carbonitrided product (comparative example): Carbonitriding was performed. That is, after heating at a heating temperature of 850 ° C. and a holding time of 150 minutes in a mixed gas atmosphere of RX gas and ammonia gas, quenching was performed as it was from the carbonitriding temperature of 850 ° C., and secondary quenching was not performed.

普通焼入れ品(比較例):浸炭窒化処理を行なわずに、850℃に加熱して焼入れした。二次焼入れは行なわなかった。   Normal quenching product (comparative example): without any carbonitriding treatment, it was quenched by heating to 850 ° C. Secondary quenching was not performed.

次に、試験方法について説明する。   Next, the test method will be described.

(1)水素量の測定
水素量は、LECO社製DH−103型水素分析装置により、鋼中の非拡散性水素量を分析した。拡散性水素量は測定してない。このLECO社製DH−103型水素分析装置の仕様を下記に示す。
(1) Measurement of hydrogen amount The amount of hydrogen was determined by analyzing the amount of non-diffusible hydrogen in the steel using a DH-103 type hydrogen analyzer manufactured by LECO. The amount of diffusible hydrogen is not measured. The specification of this LECO DH-103 type hydrogen analyzer is shown below.

分析範囲:0.01〜50.00ppm
分析精度:±0.1ppmまたは±3%H(いずれか大なるほう)
分析感度:0.01ppm
検出方式:熱伝導度法
試料重量サイズ:10mg〜35mg(最大:直径12mm×長さ100mm)
加熱炉温度範囲:50℃〜1100℃
試薬:アンハイドロン Mg(ClO42、アスカライト NaOH
キャリアガス:窒素ガス、ガスドージングガス:水素ガス、いずれのガスも純度99.99%以上、圧力40psi(2.8kgf/cm2)である。
Analysis range: 0.01 to 50.00 ppm
Analysis accuracy: ± 0.1 ppm or ± 3% H (whichever is greater)
Analysis sensitivity: 0.01ppm
Detection method: Thermal conductivity method Sample weight size: 10 mg to 35 mg (maximum: diameter 12 mm × length 100 mm)
Heating furnace temperature range: 50 ° C to 1100 ° C
Reagents: Anhydrone Mg (ClO 4 ) 2 , Ascarite NaOH
Carrier gas: nitrogen gas, gas dosing gas: hydrogen gas, both gases have a purity of 99.99% or more and a pressure of 40 psi (2.8 kgf / cm 2 ).

測定手順の概要は以下のとおりである。専用のサンプラーで採取した試料をサンプラーごと上記の水素分析装置に挿入する。内部の拡散性水素は窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導かれる。この拡散性水素は本実施例では測定しない。次に、サンプラーから試料を取り出し、抵抗加熱炉内で加熱し、非拡散性水素を窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導く。熱伝導度検出器において熱伝導度を測定することによって非拡散性水素量を知ることができる。   The outline of the measurement procedure is as follows. A sample collected with a dedicated sampler is inserted into the hydrogen analyzer together with the sampler. Internal diffusible hydrogen is directed to the thermal conductivity detector by a nitrogen carrier gas. This diffusible hydrogen is not measured in this example. Next, a sample is taken out from the sampler, heated in a resistance heating furnace, and non-diffusible hydrogen is guided to the thermal conductivity detector by nitrogen carrier gas. The amount of non-diffusible hydrogen can be known by measuring the thermal conductivity with a thermal conductivity detector.

(2)結晶粒度の測定
結晶粒度の測定は、JIS G 0551の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行なった。
(2) Measurement of crystal grain size The crystal grain size was measured based on the JIS G 0551 steel austenite grain size test method.

(3)シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242の金属材料のシャルピー衝撃試験方法に基づいて行なった。試験片は、JIS Z 2202に示されたUノッチ試験片(JIS3号試験片)を用いた。
(3) Charpy impact test The Charpy impact test was performed based on the Charpy impact test method of the metal material of JIS Z2242. As a test piece, a U-notch test piece (JIS No. 3 test piece) shown in JIS Z 2202 was used.

(4)破壊応力値の測定
図11は、静圧壊強度試験(破壊応力値の測定)の試験片を示す図である。図中のP方向に荷重を負荷して破壊されるまでの荷重を測定する。その後、得られた破壊荷重を、下記に示す曲がり梁の応力計算式により応力値に換算する。なお、試験片は図11に示す試験片に限られず、他の形状の試験片を用いてもよい。
(4) Measurement of Fracture Stress Value FIG. 11 is a diagram showing a test piece for a static crush strength test (measurement of a fracture stress value). The load until it is broken by applying a load in the P direction in the figure is measured. Thereafter, the obtained fracture load is converted into a stress value by the following bending beam stress calculation formula. In addition, a test piece is not restricted to the test piece shown in FIG. 11, You may use the test piece of another shape.

図11の試験片の凸表面における繊維応力をσ1、凹表面における繊維応力をσ2とすると、σ1およびσ2は下記の式によって求められる(機械工学便覧A4編材料力学A4−40)。ここで、Nは円環状試験片の軸を含む断面の軸力、Aは横断面積、e1は外半径、e2は内半径を表す。また、κは曲がり梁の断面係数である。 Sigma 1 a fiber stress on the convex surface of the test piece of Figure 11, when the fiber stress and sigma 2 in concave surface, sigma 1 and sigma 2 is determined by the following formula (Mechanical Engineering Handbook A4 Part material Mechanics A4-40) . Here, N is the axial force of the cross section including the axis of the annular specimen, A is the cross-sectional area, e 1 is the outer radius, and e 2 is the inner radius. Further, κ is a section modulus of the curved beam.

σ1=(N/A)+{M/(Aρ0)}[1+e1/{κ(ρ0+e1)}]
σ2=(N/A)+{M/(Aρ0)}[1−e2/{κ(ρ0−e2)}]
κ=−(1/A)∫A{η/(ρ0+η)}dA
(5)転動疲労寿命
転動疲労寿命試験の試験条件を表8に示す。また、図12は、転動疲労寿命試験機の概略図である。図12(a)は正面図であり、図12(b)は側面図である。図12(a)および図12(b)において、転動疲労寿命試験片31は、駆動ロール21によって駆動され、ボール23と接触して回転している。ボール23は、3/4インチのボールであり、案内ロール22にガイドされて、転動疲労寿命試験片31との間で高い面圧を及ぼし合いながら転動する。
σ 1 = (N / A) + {M / (Aρ 0 )} [1 + e 1 / {κ (ρ 0 + e 1 )}]
σ 2 = (N / A) + {M / (Aρ 0 )} [1-e 2 / {κ (ρ 0 −e 2 )}]
κ = − (1 / A) ∫A {η / (ρ 0 + η)} dA
(5) Rolling fatigue life Table 8 shows the test conditions for the rolling fatigue life test. FIG. 12 is a schematic view of a rolling fatigue life tester. FIG. 12A is a front view, and FIG. 12B is a side view. In FIG. 12A and FIG. 12B, the rolling fatigue life test piece 31 is driven by the drive roll 21 and rotates in contact with the ball 23. The ball 23 is a 3/4 inch ball and is guided by the guide roll 22 to roll while exerting a high surface pressure with the rolling fatigue life test piece 31.

表1に示した試験結果を説明するならば次のとおりである。   The test results shown in Table 1 will be described as follows.

(1)水素量
浸炭窒化処理したままの従来浸炭窒化処理品は、0.72ppmと非常に高い値となっている。これは、浸炭窒化処理の雰囲気に含まれるアンモニア(NH3)が分解して水素が鋼中に浸入したためと考えられる。これに対し、試料B〜Dは、水素量は0.37〜0.40ppmと半分近くまで減少している。この水素量は普通焼入れ品と同レベルである。
(1) Amount of hydrogen Conventional carbonitrided products that have undergone carbonitriding have a very high value of 0.72 ppm. This is thought to be because ammonia (NH 3 ) contained in the carbonitriding atmosphere decomposed and hydrogen entered the steel. On the other hand, in Samples B to D, the hydrogen content is reduced to almost half of 0.37 to 0.40 ppm. This amount of hydrogen is at the same level as that of ordinary hardened products.

上記の水素量の低減により、水素の固溶に起因する鋼の脆化を軽減することができる。すなわち、水素量の低減により、本発明例の試料B〜Dのシャルピー衝撃値は大きく改善されている。   By reducing the amount of hydrogen described above, embrittlement of steel due to hydrogen solid solution can be reduced. That is, the reduction in the amount of hydrogen greatly improves the Charpy impact value of Samples B to D of the present invention example.

(2)結晶粒度
結晶粒度は二次焼入れ温度が、浸炭窒化処理時の焼入れ(一次焼入れ)の温度より低い場合、すなわち試料B〜Dの場合、オーステナイト粒は、結晶粒度番号11〜12と顕著に微細化されている。試料EおよびFならびに従来浸炭窒化処理品および普通焼入れ品のオーステナイト粒は、結晶粒度番号10であり、本発明例の試料B〜Dより粗大な結晶粒となっている。
(2) Crystal grain size When the secondary quenching temperature is lower than the quenching (primary quenching) temperature during carbonitriding, that is, in the case of Samples B to D, the austenite grains are prominent as the grain size numbers 11 to 12. Has been refined. The austenite grains of the samples E and F, the conventional carbonitrided product and the normal quenching product have a crystal grain size number 10, and are coarser than the samples B to D of the examples of the present invention.

(3)シャルピー衝撃試験
表1によれば、従来浸炭窒化処理品のシャルピー衝撃値は5.33J/cm2であるのに比して、本発明例の試料B〜Dのシャルピー衝撃値は6.30〜6.65J/cm2と高い値が得られている。この中でも、二次焼入れ温度が低い方がシャルピー衝撃値が高くなる傾向を示す。普通焼入れ品のシャルピー衝撃値は6.70J/cm2と高い。
(3) Charpy impact test According to Table 1, the Charpy impact value of the samples B to D of the present invention example is 6 compared to the Charpy impact value of the conventional carbonitrided product being 5.33 J / cm 2. A high value of .30 to 6.65 J / cm 2 is obtained. Among these, the one where secondary quenching temperature is low shows the tendency for a Charpy impact value to become high. The normally hardened product has a high Charpy impact value of 6.70 J / cm 2 .

(4)破壊応力値の測定
上記破壊応力値は、耐割れ強度に相当する。表1によれば、従来浸炭窒化処理品は2330MPaの破壊応力値となっている。これに比して、試料B〜Dの破壊応力値は2650〜2840MPaと改善された値が得られている。普通焼入れ品の破壊応力値は2770MPaであり、試料B〜Dの改良された耐割れ強度は、オーステナイト結晶粒の微細化と並んで、水素含有率の低減による効果が大きいと推定される。
(4) Measurement of fracture stress value The fracture stress value corresponds to the crack resistance strength. According to Table 1, the conventional carbonitrided product has a fracture stress value of 2330 MPa. Compared to this, the fracture stress values of Samples B to D were improved to 2650 to 2840 MPa. The fracture stress value of the normal quenching product is 2770 MPa, and the improved cracking resistance strength of Samples B to D is estimated to have a great effect by reducing the hydrogen content, along with the refinement of austenite crystal grains.

(5)転動疲労試験
表1によれば、普通焼入れ品は浸炭窒化層を表層部に有しないことを反映して、転動疲労寿命L10は最も低い。これに比して従来浸炭窒化処理品の転動疲労寿命は3.1倍となる。試料B〜Dの転動疲労寿命は従来浸炭窒化処理品より大幅に向上する。試料E、Fは、従来浸炭窒化処理品とほぼ同等である。
(5) According to the rolling contact fatigue test Table 1, normally hardened product to reflect to have no carbonitrided layer in the surface layer portion, the rolling fatigue life L 10 is the lowest. Compared to this, the rolling fatigue life of the conventional carbonitrided product is 3.1 times. The rolling fatigue life of Samples B to D is significantly improved as compared with the conventional carbonitrided product. Samples E and F are almost equivalent to conventional carbonitrided products.

上記をまとめると、本発明例の試料B〜Dは、水素含有率が低下し、オーステナイト結晶粒度が11番以上に微細化され、シャルピー衝撃値、耐割れ強度および転動疲労寿命も改善される。   In summary, Samples B to D of the present invention have a reduced hydrogen content, an austenite crystal grain size of 11 or more, and improved Charpy impact value, crack resistance strength and rolling fatigue life. .

(実施例4)
次に実施例4について説明する。下記のX材、Y材およびZ材について、一連の試験を行なった。熱処理用素材には、JIS規格SUJ2材(1.0質量%C−0.25質量%Si−0.4質量%Mn−1.5質量%Cr)を用い、X材〜Z材に共通とした。X材〜Z材の製造履歴は次のとおりである。
Example 4
Next, Example 4 will be described. A series of tests were performed on the following X material, Y material, and Z material. JIS standard SUJ2 material (1.0% by mass C-0.25% by mass Si-0.4% by mass Mn-1.5% by mass Cr) is used for the material for heat treatment, which is common to X material to Z material. did. The manufacturing history of the X material to the Z material is as follows.

X材(比較例):普通焼入れのみ(浸炭窒化処理せず)。   X material (comparative example): Only normal quenching (not carbonitriding).

Y材(比較例):浸炭窒化処理後にそのまま焼入れ(従来の浸炭窒化焼入れ)。浸炭窒化処理温度を845℃とし、保持時間を150分間とした。浸炭窒化処理の雰囲気を、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。   Y material (comparative example): quenching directly after carbonitriding (conventional carbonitriding quenching). The carbonitriding temperature was 845 ° C. and the holding time was 150 minutes. The atmosphere of the carbonitriding process was a mixed gas of RX gas and ammonia gas.

Z材(本発明例):図6の熱処理パターンを施した軸受鋼。浸炭窒化処理温度を845℃とし、保持時間を150分間とした。浸炭窒化処理の雰囲気は、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。最終焼入れ温度を800℃とした。   Z material (example of the present invention): bearing steel subjected to the heat treatment pattern of FIG. The carbonitriding temperature was 845 ° C. and the holding time was 150 minutes. The carbonitriding atmosphere was a mixed gas of RX gas and ammonia gas. The final quenching temperature was 800 ° C.

(1)転動疲労寿命
転動疲労寿命の試験条件および試験装置は、上述したように、表8および図12に示すとおりである。この転動疲労寿命試験結果を表9に示す。
(1) Rolling fatigue life Test conditions and test equipment for rolling fatigue life are as shown in Table 8 and FIG. 12, as described above. The rolling fatigue life test results are shown in Table 9.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

Figure 2006063916
Figure 2006063916

表9によれば、比較例のY材は、同じく比較例で普通焼入れのみを施したX材のL10寿命(試験片10個中1個が破損する寿命)の3.1倍を示し、浸炭窒化処理による長寿命化の効果が認められる。これに対して、本発明例のZ材は、Y材の1.74倍、またX材の5.4倍の長寿命を示している。この改良の主因はミクロ組織の微細化によるものと考えられる。 According to Table 9, the Y material of the comparative example shows 3.1 times the L 10 life of the X material that has been subjected only to normal quenching in the comparative example (the life that one of the 10 test pieces breaks), The effect of extending the life by carbonitriding is recognized. On the other hand, the Z material of the example of the present invention has a long life of 1.74 times that of the Y material and 5.4 times that of the X material. The main reason for this improvement is thought to be the refinement of the microstructure.

(2)シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、Uノッチ試験片を用いて、上述のJIS Z 2242に準じた方法により行なった。試験結果を表10に示す。
(2) Charpy impact test The Charpy impact test was performed by the method according to the above-mentioned JIS Z 2242 using the U notch test piece. The test results are shown in Table 10.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

浸炭窒化処理を行なったY材(比較例)のシャルピー衝撃値は、普通焼入れのX材(比較例)より高くないが、Z材はX材と同等の値が得られた。   The Charpy impact value of the Y material (comparative example) subjected to carbonitriding was not higher than that of the normal quenching X material (comparative example), but the Z material obtained the same value as the X material.

(3)静的破壊靭性値の試験
図13は、静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。この試験片のノッチ部に、予き裂を約1mm導入した後、3点曲げによる静的荷重を加え、破壊荷重Pを求めた。破壊靭性値(K1c値)の算出には次に示す(I)式を用いた。また、試験結果を表11に示す。
(3) Test of Static Fracture Toughness Value FIG. 13 is a diagram showing a test piece of a static fracture toughness test. About 1 mm of pre-crack was introduced into the notch portion of the test piece, and then a static load by three-point bending was applied to determine the fracture load P. The following formula (I) was used for calculation of the fracture toughness value (K 1 c value). The test results are shown in Table 11.

1c=(PL√a/BW2){5.8−9.2(a/W)+43.6(a/W)2−75.3(a/W)3+77.5(a/W)4} ・・・(I) K 1 c = (PL√a / BW 2 ) {5.8−9.2 (a / W) +43.6 (a / W) 2 −75.3 (a / W) 3 +77.5 (a / W) 4 } (I)

Figure 2006063916
Figure 2006063916

予き裂深さが浸炭窒化層深さよりも大きくなったため、比較例のX材とY材とには違いはない。しかし、本発明例のZ材は比較例に対して約1.2倍の値を得ることができた。   Since the precrack depth is larger than the carbonitrided layer depth, there is no difference between the X material and the Y material of the comparative example. However, the Z material of the present invention example was able to obtain a value about 1.2 times that of the comparative example.

(4)静圧壊強度試験
静圧壊強度試験片は、上述のように図11に示す形状のものを用いた。図中、P方向に荷重を付加して、静圧壊強度試験を行なった。試験結果を表12に示す。
(4) Static Crush Strength Test A static crush strength test piece having the shape shown in FIG. 11 was used as described above. In the figure, a static crushing strength test was performed by applying a load in the P direction. The test results are shown in Table 12.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

浸炭窒化処理を行なっているY材は普通焼入れのX材よりもやや低い値である。しかしながら、本発明のZ材は、Y材よりも静圧壊強度が向上し、X材と遜色ないレベルが得られている。   The Y material subjected to carbonitriding has a slightly lower value than the normal quenching X material. However, the Z material of the present invention has higher static crushing strength than the Y material, and a level comparable to that of the X material is obtained.

(5)経年寸法変化率
保持温度130℃、保持時間500時間における経年寸法変化率の測定結果を、表面硬度、残留オーステナイト量(50μm深さ)と併せて表13に示す。
(5) Aged dimensional change rate The measurement results of the aged dimensional change rate at a holding temperature of 130 ° C. and a holding time of 500 hours are shown in Table 13 together with the surface hardness and the retained austenite amount (50 μm depth).

Figure 2006063916
Figure 2006063916

残留オーステナイト量の多いY材の寸法変化率に比べて、本発明例のZ材は2分の1以下に抑制されていることがわかる。   It can be seen that the Z material of the example of the present invention is suppressed to half or less compared to the dimensional change rate of the Y material having a large amount of retained austenite.

(6)異物混入下における転動寿命試験
玉軸受6206を用い、標準異物を所定量混入させた異物混入下での転動疲労寿命を評価した。試験条件を表14に、試験結果を表15に示す。
(6) Rolling life test under the presence of foreign matter Using a ball bearing 6206, the rolling fatigue life under the presence of foreign matter mixed with a predetermined amount of standard foreign matter was evaluated. Table 14 shows the test conditions and Table 15 shows the test results.

Figure 2006063916
Figure 2006063916

Figure 2006063916
Figure 2006063916

X材に比べ、従来の浸炭窒化処理を施したY材は約2.5倍になり、また、本発明例のZ材は約2.3倍の長寿命が得られた。本発明例のZ材は、比較例のY材に比べて残留オーステナイトが少ないものの、窒素の浸入と微細化されたミクロ組織の影響でほぼ同等の長寿命が得られている。   Compared to the X material, the Y material subjected to the conventional carbonitriding treatment is about 2.5 times longer, and the Z material of the present invention example has a long life of about 2.3 times. Although the Z material of the present invention has less retained austenite than the Y material of the comparative example, a substantially equivalent long life is obtained due to the intrusion of nitrogen and the effect of the refined microstructure.

上記の結果より、Z材、すなわち本発明例は、従来の浸炭窒化処理では困難であった転動疲労寿命の長寿命化、割れ強度の向上、経年寸法変化率の低減の3項目を同時に満足することができることがわかった。   From the above results, the Z material, that is, the present invention example, simultaneously satisfies the three items of the rolling fatigue life extension, crack strength improvement, and reduction of aging dimensional change rate, which were difficult in the conventional carbonitriding process. I found out that I can do it.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、自動車用のエンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームおよびロッカーアームに使用される転がり軸受を有するロッカーアーム構造体に特に有利に適用され得る。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be particularly advantageously applied to a rocker arm structure having a rocker arm used for opening and closing an intake valve and an exhaust valve of an automobile engine and a rolling bearing used for the rocker arm.

本発明の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。It is a figure which shows the cam follower with a roller of the engine in embodiment of this invention. 図1におけるII−II線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line in FIG. 本発明の他の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。It is a figure which shows the cam follower with a roller of the engine in other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。It is a figure which shows the cam follower with a roller of the engine in other embodiment of this invention. 図4のエンジンのローラ付きカムフォロアのカムと接触する総ころ軸受の部分の拡大図である。It is an enlarged view of the part of the full roller bearing which contacts the cam of the cam follower with a roller of the engine of FIG. 本発明の実施の形態における熱処理方法を説明する図である。It is a figure explaining the heat processing method in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the heat processing method in embodiment of this invention. 軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。(a)は本発明例の軸受部品であり、(b)は従来の軸受部品である。It is a figure which shows the microstructure of a bearing component, especially an austenite grain. (A) is a bearing component of the present invention example, and (b) is a conventional bearing component. (a)は図8(a)を図解したオーステナイト粒界を示し、(b)は図8(b)を図解したオーステナイト粒界を示す。(A) shows the austenite grain boundary illustrated in FIG. 8 (a), and (b) shows the austenite grain boundary illustrated in FIG. 8 (b). 外輪回転の転動疲労試験機を示す図である。It is a figure which shows the rolling fatigue testing machine of outer ring | wheel rotation. 静圧壊強度試験(破壊応力値の測定)の試験片を示す図である。It is a figure which shows the test piece of a static crushing strength test (measurement of a fracture stress value). 転動疲労寿命試験機の概略図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。It is the schematic of a rolling fatigue life tester. (A) is a front view, (b) is a side view. 静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。It is a figure which shows the test piece of a static fracture toughness test.

符号の説明Explanation of symbols

1 ロッカーアーム、1a 一方の端部、1b 他方の端部、2 ローラ軸(内輪)、3 ころ(転動体)、4 ローラ(外輪)、5 ロッカーアーム軸、6 カム、7 アジャストねじ、8 ロックナット、9 エンジンバルブ、10 ばね、14 ローラ支持部、15 ピボット孔、16 連動棒、16a 軸受取付部、17 取付部材、21 駆動ロール、22 案内ロール、23 ボール、31 転動疲労寿命試験片、50 転がり軸受、52 内輪、54 外輪、55 部材。   1 Rocker arm, 1a One end, 1b The other end, 2 Roller shaft (inner ring), 3 Roller (rolling element), 4 Roller (outer ring), 5 Rocker arm shaft, 6 Cam, 7 Adjustment screw, 8 Lock Nut, 9 Engine valve, 10 Spring, 14 Roller support part, 15 Pivot hole, 16 Interlocking rod, 16a Bearing mounting part, 17 Mounting member, 21 Drive roll, 22 Guide roll, 23 Ball, 31 Rolling fatigue life test piece, 50 Rolling bearing, 52 Inner ring, 54 Outer ring, 55 Member.

Claims (8)

エンジンのカム軸と転がり接触する外輪に相当するローラと、前記外輪の内側に位置する内輪に相当する軸と、前記外輪と前記内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた転がり軸受を有し、かつ鋼製のロッカーアームを有するロッカーアーム構造体において、
前記ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、前記ロッカーアームの前記一方の端部には二股状の内輪支持部が設けられ、前記他方の端部には前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記二股状の内輪支持部には前記内輪に相当する軸が固定されており、
前記外輪、前記内輪および前記転動体の少なくとも一つの部材が窒素富化層を有し、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にある、ロッカーアーム構造体。
A rolling bearing comprising a roller corresponding to an outer ring that is in rolling contact with a camshaft of an engine, a shaft corresponding to an inner ring located inside the outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring. And a rocker arm structure having a steel rocker arm,
The rocker arm is attached to a rocker arm shaft positioned between one end and the other end, the one end of the rocker arm is provided with a bifurcated inner ring support, and the other The end of the valve for opening and closing the engine contacts the end, and the shaft corresponding to the inner ring is fixed to the bifurcated inner ring support part,
A rocker arm structure in which at least one member of the outer ring, the inner ring, and the rolling element has a nitrogen-enriched layer, and the grain size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is in a range exceeding 10.
エンジンのカム軸と転がり接触する外輪に相当するローラと、前記外輪の内側に位置する内輪に相当する軸と、前記外輪と前記内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた転がり軸受を有し、かつ鋼製のロッカーアームを有するロッカーアーム構造体において、
前記ロッカーアームの一方の端部にはピボットが当接しており、前記ロッカーアームの前記一方の端部と他方の端部との間に前記転がり軸受が設けられ、前記他方の端部には前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接しており、
前記外輪、前記内輪および前記転動体の少なくとも一つの部材が窒素富化層を有し、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にある、ロッカーアーム構造体。
A rolling bearing comprising a roller corresponding to an outer ring that is in rolling contact with a camshaft of an engine, a shaft corresponding to an inner ring located inside the outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring. And a rocker arm structure having a steel rocker arm,
A pivot is in contact with one end of the rocker arm, the rolling bearing is provided between the one end and the other end of the rocker arm, and the other end is The end of the valve for opening and closing the engine is in contact,
A rocker arm structure in which at least one member of the outer ring, the inner ring, and the rolling element has a nitrogen-enriched layer, and the grain size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is in a range exceeding 10.
エンジンのカム軸と転がり接触する外輪に相当するローラと、前記外輪の内側に位置する内輪に相当する軸と、前記外輪と前記内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた転がり軸受を有し、かつ鋼製のロッカーアームを有するロッカーアーム構造体において、
前記ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、前記ロッカーアームの前記一方の端部には前記カム軸からの力を伝達する連動棒の一方端部が当接しており、前記他方の端部には前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接しており、前記連動棒の他方端部には前記転がり軸受が設けられており、
前記外輪、前記内輪および前記転動体の少なくとも一つの部材が窒素富化層を有し、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にある、ロッカーアーム構造体。
A rolling bearing comprising a roller corresponding to an outer ring that is in rolling contact with a camshaft of an engine, a shaft corresponding to an inner ring located inside the outer ring, and a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring. And a rocker arm structure having a steel rocker arm,
The rocker arm is attached to a rocker arm shaft positioned between one end and the other end, and one end of an interlocking rod that transmits a force from the cam shaft to the one end of the rocker arm. An end portion is in contact, the other end portion is in contact with an end portion of the opening / closing valve of the engine, and the other end portion of the interlocking rod is provided with the rolling bearing,
A rocker arm structure in which at least one member of the outer ring, the inner ring, and the rolling element has a nitrogen-enriched layer, and the grain size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is in a range exceeding 10.
前記窒素富化層における残留オーステナイト量が11体積%以上25体積%以下の範囲であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のロッカーアーム構造体。   The rocker arm structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of retained austenite in the nitrogen-enriched layer is in a range of 11 vol% or more and 25 vol% or less. 前記窒素富化層における窒素含有量が0.1質量%以上0.7質量%以下の範囲であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のロッカーアーム構造体。   The rocker arm structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a nitrogen content in the nitrogen-enriched layer is in a range of 0.1 mass% or more and 0.7 mass% or less. 前記窒素富化層における表面硬さがHV653以上の範囲であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のロッカーアーム構造体。   The rocker arm structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a surface hardness of the nitrogen-enriched layer is in a range of HV653 or more. 前記窒素富化層の球状化炭化物の面積率が10%以上25%以下の範囲であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載のロッカーアーム構造体。   The rocker arm structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the area ratio of the spheroidized carbide in the nitrogen-enriched layer is in the range of 10% to 25%. 前記転がり軸受が総ころ形式のニードル軸受であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のロッカーアーム構造体。   The rocker arm structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the rolling bearing is a full-roller type needle bearing.
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