JP2010112341A - Rocker arm assembly - Google Patents

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Kosuke Obayashi
光介 尾林
Katsushi Abe
克史 阿部
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NTN Corp
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NTN Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rocker arm assembly for securing sufficient durability, by not only preventing seizure but also improving its later lubrication state, by preventing surface damage in an operation starting initial state of an engine, by improving abrasion resistance, by preventing unwanted separation of a DLC coating film from a base material, by improving adhesion between the DLC coating film and the base material. <P>SOLUTION: The DLC coating film 12 is applied to an axial base material 8. This DLC coating film 12 has a surface layer of the outermost layer having amorphous hydrocarbon including sp2-and sp3-crossing carbon, a backing layer facing the axial base material 8 on the inside of this surface layer and including at least chrome, and a chrome-tungsten carbide layer interposed between these surface layer and backing layer and including chrome and tungsten carbide. A forming range in the axial direction of the DLC coating film 12 is set to a value determined by reducing a value of multiplying an axial directional dimension Km1 of this roller chamber Km by "2" (both ends) from at least this roller length KL. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、車両等の内燃機関における吸排気バルブを駆動させる動弁機構等に適用されるロッカアームアッシーに関する。   The present invention relates to a rocker arm assembly applied to, for example, a valve operating mechanism for driving an intake / exhaust valve in an internal combustion engine such as a vehicle.

自動車等の車両におけるエンジンの不完全燃焼により、硬質異物である煤(硬質炭素粒子:カーボン)を含む多くの燃料の燃焼中間生成物等、略称「PM」が発生し、エンジンオイルにはこのPMが混入する。ディーゼルエンジンや、シリンダーつまり筒に直接燃料を噴射して燃焼させる方式のガソリンエンジン、いわゆる直噴ガソリンエンジンでは、硬質異物の発生量が多く、この硬質異物が原因で転がりタイプのロッカアームアッシーの支持軸には、著しい摩耗が発生する。
この支持軸等の耐磨耗性を向上させる従来技術として、支持軸の軸端がかしめ固定された、転がりタイプのロッカアームにおいて、該支持軸は、軸中間部の軌道部外表面が焼入れにより表面硬化され、かつ、この表面硬化された軌道部外表面に耐摩耗性硬質被膜(DLC被膜)が形成された構成が開示されている(特許文献1)。
他の従来技術として、エンジン部品表面への耐摩耗性のコーティングを目的として、「機械またはエンジン用部品表面に、sp2-及びsp3-交雑炭素を含む少なくとも一つのメタルフリーアモルファス炭化水素層を有する」旨開示され、「アモルファス炭化水素層が、最大で16原子%の水素含有量を有する」旨開示されている(特許文献2)。
特開2006−144848号公報 米国特許出願公開第2006/0046060号明細書([0047]第8行〜第17行)
Due to incomplete combustion of the engine in vehicles such as automobiles, abbreviated “PM” such as combustion intermediate products of many fuels including soot (hard carbon particles: carbon), which is a hard foreign matter, is generated. Is mixed. Diesel engines and gasoline engines that burn directly by injecting fuel into cylinders or cylinders, so-called direct injection gasoline engines, generate a large amount of hard foreign matter, and this hard foreign matter causes the support shaft for the rolling type rocker arm assembly. In this case, significant wear occurs.
As a conventional technique for improving the wear resistance of the support shaft and the like, in the rolling type rocker arm in which the shaft end of the support shaft is fixed by caulking, the outer surface of the track portion of the intermediate portion of the shaft is hardened by quenching. A configuration is disclosed in which a hardened wear-resistant hard film (DLC film) is formed on the outer surface of the hardened and hardened track part (Patent Document 1).
As another prior art, for the purpose of wear-resistant coating on the surface of an engine component, “having at least one metal-free amorphous hydrocarbon layer containing sp2- and sp3-hybridized carbon on the surface of a machine or engine component” "Amorphous hydrocarbon layer has a maximum hydrogen content of 16 atomic%" (Patent Document 2).
JP 2006-144848 A US Patent Application Publication No. 2006/0046060 ([0047] lines 8-17)

従来技術のロッカアームでは、ダイヤモンドライクカーボン、略称DLC等の硬質被膜を支持軸に施す場合、剥離した硬質被膜が硬質異物として作用するため、逆に摩耗を促進する場合がある。転がりタイプのロッカアームの場合、軸における負荷域が同一箇所となるので、ころや外輪よりも摩耗が顕著である。
上記課題に加え、ロッカアームの特有課題として、以下の課題がある。
(1)エンジンの運転開始直後や、エンジンの急加減速に伴ってエンジンオイルの供給が追いつかない場合が生じ、ニードルの転動面と軸の一方または双方に摩耗が発生する。このような摩耗は、これらニードルと、軸の周面との接触部に十分な油膜を形成できないことに起因して発生する。また、表面損傷が軽微である場合にも、ニードルの転動面、軸の外周面には、微小な突起が形成される。この突起により、エンジンオイルの供給が行われるようになった後でも、これら各周面同士の摺動部の潤滑状態が完全な流体潤滑になりにくくなる。この結果、エンジンの急加減速時、急激な速度変動に油膜形成が追従できない場合に、局部的に著しい表面損傷を発生する可能性がある。
In the rocker arm of the prior art, when a hard coating such as diamond-like carbon or abbreviated DLC is applied to the support shaft, the peeled hard coating acts as a hard foreign substance, so that wear may be accelerated. In the case of a rolling type rocker arm, the load area on the shaft is the same location, so wear is more noticeable than with rollers and outer rings.
In addition to the above problems, there are the following problems as specific problems of the rocker arm.
(1) Immediately after the start of engine operation or when the engine is suddenly accelerated or decelerated, there is a case where the supply of engine oil cannot catch up, and wear occurs on one or both of the rolling surface of the needle and the shaft. Such wear occurs because a sufficient oil film cannot be formed at the contact portion between these needles and the peripheral surface of the shaft. Even when the surface damage is minor, minute protrusions are formed on the rolling surface of the needle and the outer peripheral surface of the shaft. Due to this protrusion, even after the engine oil is supplied, the lubrication state of the sliding portions between these peripheral surfaces is less likely to be complete fluid lubrication. As a result, when the oil film formation cannot follow the rapid speed fluctuation at the time of rapid acceleration / deceleration of the engine, significant surface damage may occur locally.

(2)ロッカアーム用軸受は、保持器のない総ころタイプの軸受であるので、特に、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円滑に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する。このため、計算上は大きな負荷容量を持ち、また寿命も要求寿命に対して充分あるにも拘わらず、それより短期間の使用で表面損傷(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する。 (2) Since the rocker arm bearing is a full-roller type bearing without a cage, in particular, the rollers interfere with each other, the roller position is not controlled smoothly, and roller skew is likely to occur. In addition, the lubricating oil is not smoothly supplied into the bearing, resulting in poor lubrication conditions. As a result, sliding heat generation, local surface pressure increase, or insufficient lubrication occurs. For this reason, although it has a large load capacity in calculation, and the life is sufficient for the required life, surface damage (peeling, smearing, surface-origin separation) or internal origin will occur after a short period of use. Mold peeling occurs.

この発明の目的は、DLC被膜と基材との密着性向上を図り、DLC被膜が基材から不所望に剥離することを防止でき、耐摩耗性の向上を図り、エンジンの運転開始初期状態等での表面損傷を防止して、焼き付き防止を図れるだけでなく、その後の潤滑状態を良好にして、十分な耐久性の確保を図れるロッカアームアッシーを提供することである。   The object of the present invention is to improve the adhesion between the DLC film and the base material, to prevent the DLC film from being undesirably peeled off from the base material, to improve the wear resistance, the initial state of engine operation, etc. It is intended to provide a rocker arm assembly that not only prevents surface damage and prevents seizure, but also improves the subsequent lubrication and ensures sufficient durability.

この発明における、第1の発明のロッカアームアッシーは、少なくとも軸方向中間部が熱処理により硬化された軸と、この軸の外周に位置する外輪と、これら外輪と軸との間を転動するころと、前記軸を固定したロッカアーム本体とを有するロッカアームアッシーにおいて、DLC被膜が前記軸に施され、このDLC被膜は、sp2-及びsp3-交雑炭素を含むアモルファス炭化水素を有する最外層の表面層と、この表面層よりも内側で且つ軸基材に臨み、少なくともクロムを含有する下地層と、これら表面層と下地層との間に介在され、クロムと炭化タングステンとを含むクロム-炭化タングステン層とを有し、前記DLC被膜の軸方向の形成範囲は、少なくとも、ころ長から、このころ面取の軸方向寸法に2を乗じた値を減じて求められる値である。   The rocker arm assembly according to the first aspect of the present invention includes a shaft having at least an axially intermediate portion hardened by heat treatment, an outer ring positioned on the outer periphery of the shaft, and a roller rolling between the outer ring and the shaft. A rocker arm assembly having a rocker arm body to which the shaft is fixed, wherein a DLC coating is applied to the shaft, and the DLC coating is a surface layer of an outermost layer having amorphous hydrocarbons containing sp2- and sp3-hybridized carbon; An underlayer containing at least chromium inside the surface layer and facing the shaft substrate, and a chromium-tungsten carbide layer including chromium and tungsten carbide interposed between the surface layer and the underlayer. The DLC film axial formation range is a value obtained by subtracting at least the value obtained by multiplying the axial dimension of the roller chamfer by 2 from the roller length.

この構成によると、軸に施されたDLC被膜が、最外層の表面層と、下地層と、これら表面層と下地層との間に介在されるクロム-炭化タングステン層(「混合層と称す」)とを有する。下地層から表面層に向かって、混合層の炭素の元素濃度が、下地層側から表面層側に向かって増加させると、層の組成が連続的に徐々に変化し、表面層と基材である鋼等との密着性が優れたものとなる。さらに、DLC被膜の軸方向の形成範囲が、少なくとも、ころ長から、このころ面取の軸方向寸法に「2」(両端)を乗じた値を減じて求められる値である。より好ましくは、DLC被膜の軸方向の形成範囲を転走面以上とする。これにより、DLC被膜にかかる荷重が均一化するうえ、局所的な過大面圧を防止することができる。
したがって、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。相手部品への攻撃性が増加することも防止できる。逆に、DLC被膜の軸方向の形成範囲が求められる値以下であって、DLC被膜の軸方向端部付近が、例えばころの外周面に押圧されたり押圧されなかったりすることを繰り返す場合、前記DLC被膜の軸方向端部付近の被膜部分が軸基材に対して不所望に浮き上がる。その結果、この被膜部分が剥離するおそれがある。
According to this configuration, the DLC film applied to the shaft includes an outermost surface layer, an underlayer, and a chromium-tungsten carbide layer (referred to as “mixed layer”) interposed between the surface layer and the underlayer. ). When the elemental concentration of carbon in the mixed layer increases from the underlayer to the surface layer, from the underlayer side to the surface layer side, the layer composition changes gradually and gradually between the surface layer and the substrate. Adhesiveness with a certain steel or the like is excellent. Furthermore, the axial formation range of the DLC film is a value obtained by subtracting at least the value obtained by multiplying the axial dimension of the roller chamfer by “2” (both ends) from the roller length. More preferably, the formation range of the DLC film in the axial direction is equal to or more than the rolling surface. Thereby, the load applied to the DLC film can be made uniform and local excessive surface pressure can be prevented.
Therefore, wear under hard foreign matter mixed lubrication can be reduced. It is also possible to prevent an increase in the aggression on the opponent part. Conversely, when the axial formation range of the DLC film is not more than the required value and the axial end portion of the DLC film is repeatedly pressed or not pressed against the outer peripheral surface of the roller, for example, The coating portion near the axial end of the DLC coating is undesirably lifted with respect to the shaft base material. As a result, there is a possibility that the coating portion is peeled off.

エンジンの運転開始直後、タペットローラ軸受部分に、潤滑油としてのエンジンオイルが行き渡る迄の間、またはエンジンの急加減速に伴ってエンジンオイルの供給が追いつかない場合でも、前記DLC被膜により、互いに摩擦し合う部品同士の間の潤滑を確保できる。このため、上記部品の表面に表面損傷が発生することを防止できる。したがって、これら部品の表面に有害な凹凸が形成されることがなく、これら各部品表面の潤滑状態を良好な流体潤滑にできて、各部品の耐久性向上を図れる。この結果、エンジンの運転開始初期状態等での表面損傷を防止して、焼き付き防止を図れるだけでなく、その後の潤滑状態を良好にして、十分な耐久性の確保を図ることが可能となる。   Immediately after the start of engine operation, until the engine oil as lubricating oil has spread over the tappet roller bearings, or even when the engine oil supply cannot catch up due to the rapid acceleration / deceleration of the engine, the DLC coating causes friction between them. Lubrication between the parts that meet each other can be ensured. For this reason, it can prevent that surface damage generate | occur | produces on the surface of the said component. Therefore, harmful irregularities are not formed on the surfaces of these components, the lubrication state of the surfaces of these components can be made good fluid lubrication, and the durability of each component can be improved. As a result, it is possible not only to prevent surface damage in the initial operation start state of the engine and prevent seizure, but also to improve the subsequent lubrication state and ensure sufficient durability.

この発明における、第2の発明のロッカアームアッシーは、少なくとも軸方向中間部が熱処理により硬化された軸と、この軸の外径面にすべり接触する外輪と、前記軸を固定したロッカアーム本体とを有するロッカアームアッシーにおいて、DLC被膜が前記軸に施され、このDLC被膜およびこの軸方向の形成範囲が、前記第1の発明と同様の構成を有する。
第2の発明のロッカアームアッシーにおいても、上記DLC被膜により表面層と基材との密着性が優れたものとなる。さらに、前述のDLC被膜の軸方向の形成範囲を規定することにより、DLC被膜にかかる荷重が均一化するうえ、局所的な過大面圧を防止することができ、したがって、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。
According to a second aspect of the present invention, the rocker arm assembly according to the second aspect of the present invention includes a shaft having at least an axially intermediate portion hardened by heat treatment, an outer ring that is in sliding contact with an outer diameter surface of the shaft, and a rocker arm body that fixes the shaft. In the rocker arm assembly, a DLC coating is applied to the shaft, and the DLC coating and the axial formation range have the same configuration as in the first invention.
Also in the rocker arm assembly of the second invention, the DLC film provides excellent adhesion between the surface layer and the substrate. Furthermore, by defining the axial formation range of the DLC film described above, the load applied to the DLC film can be made uniform, and local excessive surface pressure can be prevented. Wear can be reduced.

前記クロム-炭化タングステン層がスパッタ処理で形成される場合、Crからなるターゲットの印加電圧の出力と、WCからなるターゲットの印加電圧の出力とを調整することで、このCr−WC層を容易に形成することが可能となる。
前記DLC被膜の前記表面層は、表面から0.3μmまでの領域における水素含有量が、10原子%以上30原子%以下であると、DLC被膜と基材との密着性の低下を防止できるうえ、膜材間の結合性が低下することを防止し得る。前記水素含有量が10原子%未満の場合、DLC被膜と基材との密着性が低下する。前記水素含有量が30原子%を越える場合、膜材間の結合性が低下し、剥離しやすくなり耐摩耗性が低下する。
When the chromium-tungsten carbide layer is formed by sputtering, the Cr-WC layer can be easily formed by adjusting the output of the applied voltage of the target made of Cr and the output of the applied voltage of the target made of WC. It becomes possible to form.
In the surface layer of the DLC film, the hydrogen content in the region from the surface to 0.3 μm is 10 atomic% or more and 30 atomic% or less, and it is possible to prevent a decrease in adhesion between the DLC film and the substrate, It is possible to prevent the bondability between the film materials from being lowered. When the hydrogen content is less than 10 atomic%, the adhesion between the DLC film and the substrate is lowered. When the hydrogen content exceeds 30 atomic%, the bondability between the film materials is lowered, the film is easily peeled off, and the wear resistance is lowered.

前記クロム-炭化タングステン層は、クロムとタングステンとの合計含有量が、5原子%以上50原子%以下であっても良い。クロムとタングステンとの合計含有量が5原子%未満の場合、DLC被膜と基材との密着性が低下する。前記合計含有量が50原子%を超えた場合、例えばアモルファス炭化水素から成るDLC被膜の半分以上が金属となり、硬度が低下し耐磨耗性が低下する。   The chromium-tungsten carbide layer may have a total content of chromium and tungsten of 5 atomic% or more and 50 atomic% or less. When the total content of chromium and tungsten is less than 5 atomic%, the adhesion between the DLC film and the substrate is lowered. When the total content exceeds 50 atomic%, for example, more than half of the DLC film made of amorphous hydrocarbon becomes metal, the hardness decreases and the wear resistance decreases.

第1の発明において、前記軸の軸方向中間部は、転動体の転走面幅以上であっても良い。この場合、軸基材の軸方向中間部は熱処理により硬化されたうえでDLC被膜が施される。したがって、転走面を必要十分な耐摩耗性に維持し、DLC被膜の破壊、剥離を防止することができる。
第2の発明において、前記軸の軸方向中間部は、外輪幅以上であっても良い。
1st invention WHEREIN: The axial direction intermediate part of the said axis | shaft may be more than the rolling surface width of a rolling element. In this case, the intermediate portion in the axial direction of the shaft base material is cured by heat treatment, and then the DLC film is applied. Therefore, the rolling surface can be maintained at a necessary and sufficient wear resistance, and the DLC film can be prevented from being broken or peeled off.
2nd invention WHEREIN: The axial direction intermediate part of the said axis | shaft may be more than an outer ring | wheel width.

前記軸の軸方向中間部の基材硬度は、この基材表面から50μm以上の深さでHRC58以上有するものであっても良い。DLC被膜を基材表面に施した場合、最適なDLC被膜を施さないと、剥離したDLC被膜が硬質異物として作用するため、基材表面から深さ50μm以上まで摩耗が発生する場合がある。軸の軸方向中間部の基材硬度が、この基材表面から50μm以上の深さでHRC58以上有すると、軸の耐摩耗性を高めることができる。   The base material hardness in the axial direction intermediate portion of the shaft may be HRC 58 or more at a depth of 50 μm or more from the surface of the base material. When the DLC film is applied to the surface of the base material, if the optimal DLC film is not applied, the peeled DLC film acts as a hard foreign substance, so that wear may occur from the surface of the base material to a depth of 50 μm or more. When the base material hardness of the axial middle part of the shaft is HRC 58 or more at a depth of 50 μm or more from the surface of the base material, the wear resistance of the shaft can be enhanced.

ロッカアームアッシーは、ディーゼルエンジンに使用されるもの、または直噴ガソリンエンジンに使用されるものであっても良い。これらのエンジンでは、通常のガソリンエンジンよりも硬質異物の発生量が多く、この硬質異物が原因でロッカアームアッシーの軸に、著しい摩耗が発生する場合がある。このような硬質異物の発生量が多いエンジンに、本発明のロッカアームアッシーを使用することにより、特に耐摩耗性の向上を図ることができる。   The rocker arm assembly may be used for a diesel engine or a direct injection gasoline engine. These engines generate more hard foreign matter than ordinary gasoline engines, and the hard foreign matter may cause significant wear on the shaft of the rocker arm assembly. By using the rocker arm assembly of the present invention in an engine with a large amount of hard foreign matter generated, the wear resistance can be particularly improved.

第1の発明のロッカアームアッシーは、少なくとも軸方向中間部が熱処理により硬化された軸と、この軸の外周に位置する外輪と、これら外輪と軸との間を転動するころと、前記軸を固定したロッカアーム本体とを有するロッカアームアッシーにおいて、DLC被膜が前記軸に施され、このDLC被膜は、sp2-及びsp3-交雑炭素を含むアモルファス炭化水素を有する最外層の表面層と、この表面層よりも内側で且つ軸基材に臨み、少なくともクロムを含有する下地層と、これら表面層と下地層との間に介在され、クロムと炭化タングステンとを含むクロム-炭化タングステン層とを有し、前記DLC被膜の軸方向の形成範囲は、少なくとも、ころ長から、このころ面取の軸方向寸法に2を乗じた値を減じて求められる値であるため、DLC被膜と基材との密着性向上を図り、DLC被膜が基材から不所望に剥離することを防止でき、耐摩耗性の向上を図り、エンジンの運転開始初期状態等での表面損傷を防止して、焼き付き防止を図れるだけでなく、その後の潤滑状態を良好にして、十分な耐久性の確保を図れる。   A rocker arm assembly according to a first aspect of the present invention includes a shaft having at least an axially intermediate portion hardened by heat treatment, an outer ring positioned on an outer periphery of the shaft, a roller rolling between the outer ring and the shaft, and the shaft. In a rocker arm assembly having a fixed rocker arm body, a DLC coating is applied to the shaft, and the DLC coating is formed from an outermost surface layer having amorphous hydrocarbons containing sp2- and sp3-hybridized carbon, and the surface layer. The underlayer containing at least chromium and facing the shaft substrate, and a chromium-tungsten carbide layer containing chromium and tungsten carbide interposed between the surface layer and the underlayer, The axial formation range of the DLC coating is a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the roller chamfering axial dimension by 2 from at least the roller length. Improved adhesion to the material, prevents the DLC film from undesirably peeling from the base material, improves wear resistance, prevents surface damage in the initial state of engine operation, etc. Not only can this be prevented, but the subsequent lubrication state can be improved to ensure sufficient durability.

第2の発明のロッカアームアッシーは、少なくとも軸方向中間部が熱処理により硬化された軸と、この軸の外径面にすべり接触する外輪と、前記軸を固定したロッカアーム本体とを有するロッカアームアッシーにおいて、DLC被膜が前記軸に施され、このDLC被膜およびこの軸方向の形成範囲が、前記第1の発明と同様の構成を有するため、DLC被膜と基材との密着性向上を図り、DLC被膜が基材から不所望に剥離することを防止でき、耐摩耗性の向上を図り、エンジンの運転開始初期状態等での表面損傷を防止して、焼き付き防止を図れるだけでなく、その後の潤滑状態を良好にして、十分な耐久性の確保を図れる。   A rocker arm assembly according to a second aspect of the invention is a rocker arm assembly comprising a shaft having at least an axially intermediate portion hardened by heat treatment, an outer ring that is in sliding contact with an outer diameter surface of the shaft, and a rocker arm body that fixes the shaft. Since the DLC film is applied to the shaft, and the DLC film and the formation range in the axial direction have the same configuration as that of the first invention, the adhesion between the DLC film and the substrate is improved. Undesirable peeling from the substrate can be prevented, improving wear resistance, preventing surface damage in the initial state of engine operation, etc., and preventing seizure as well as the subsequent lubrication state It can be made good and sufficient durability can be secured.

この発明の一実施形態を図1ないし図8と共に説明する。この実施形態に係るロッカアームアッシーは、例えば、車両等の内燃機関における吸排気バルブを駆動させる動弁機構等に適用される。
図1に示すように、ロッカアームアッシーは、ロッカアーム本体1と、軸受5とを有する。これらのうちロッカアーム本体1が前記内燃機関等に装備されて、所定の揺動軸心L1回りに揺動自在に設けられている。ロッカアーム本体1の一端に、カム4に転接するローラフォロワとなる軸受5が設けられ、ロッカアーム本体1の他端に、内燃機関のバルブを動作させる作用部3が設けられている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The rocker arm assembly according to this embodiment is applied to, for example, a valve operating mechanism that drives intake and exhaust valves in an internal combustion engine such as a vehicle.
As shown in FIG. 1, the rocker arm assembly includes a rocker arm main body 1 and a bearing 5. Among these, the rocker arm main body 1 is mounted on the internal combustion engine or the like and is provided so as to be swingable around a predetermined swing axis L1. At one end of the rocker arm main body 1, a bearing 5 serving as a roller follower that is in rolling contact with the cam 4 is provided, and at the other end of the rocker arm main body 1, an action portion 3 for operating a valve of the internal combustion engine is provided.

ロッカアーム本体1は、例えば炭素鋼やアルミニウム合金等を鍛造または鋳造して形成される。ただし、ロッカアーム本体1は、前記炭素鋼、アルミニウム合金、鍛造、鋳造に限定されるものではなく、例えば一枚の鋼板等の板材からプレス加工された板金製のものを適用しても良い。図2に示すように、ロッカアーム本体1は、一対の対向側壁6,6と、これら対向側壁6,6の一方縁部を繋ぐ図示外の連結板壁とを有する略U字形状の断面形状とされている。図1に示すように、両側の対向側壁6,6は揺動支点孔6bを有し、この揺動支点孔6bに揺動支点軸7が嵌合する。この揺動支点軸7の軸心が上記揺動中心L1である。   The rocker arm body 1 is formed by forging or casting, for example, carbon steel or aluminum alloy. However, the rocker arm main body 1 is not limited to the carbon steel, aluminum alloy, forging, and casting, and may be made of sheet metal pressed from a plate material such as a single steel plate. As shown in FIG. 2, the rocker arm body 1 has a substantially U-shaped cross-sectional shape having a pair of opposed side walls 6, 6 and a connecting plate wall (not shown) that connects one edge of the opposed side walls 6, 6. ing. As shown in FIG. 1, the opposing side walls 6 and 6 on both sides have a swing fulcrum hole 6b, and the swing fulcrum shaft 7 is fitted into the swing fulcrum hole 6b. The axis of the swing fulcrum shaft 7 is the swing center L1.

軸受5について説明する。
図2、図3に示すように、軸受5は、ロッカアーム本体1に固定された軸8Mと、この軸8Mの外周に位置する外輪9と、これら外輪9と軸8Mとの間を転動する複数の転動体10とを有する。転動体10としてころが適用されている。ロッカアーム本体1の両側の対向側壁6,6に挿通孔6a,6aが形成され、これらの挿通孔6a,6aに軸8Mの両端が嵌合して固定される。
The bearing 5 will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3, the bearing 5 rolls between a shaft 8M fixed to the rocker arm body 1, an outer ring 9 positioned on the outer periphery of the shaft 8M, and the outer ring 9 and the shaft 8M. A plurality of rolling elements 10. A roller is applied as the rolling element 10. Insertion holes 6a, 6a are formed in opposite side walls 6, 6 on both sides of the rocker arm body 1, and both ends of the shaft 8M are fitted and fixed to these insertion holes 6a, 6a.

図4に示すように、ロッカアーム本体1の両側の挿通孔6a,6aは、外面側の開口縁に座繰り部11を有する。座繰り部11は、例えばテーパ形状とする。例えば、軸基材に後述するDLC被膜12が施される。このDLC被膜12が施された軸を「軸8M」と称す。DLC被膜12が施されていない軸を「軸基材8」または「基材」と称す。
軸基材8の素材として、日本工業規格(Japanese Industrial Standards;略称JIS)に規定されるSUJ2材、SKD材(中でもSKD11材)、SUS440C材、SCM材または、アメリカ鉄鋼協会規格(American Iron and Steel Institute;略称AISI)で規定されるM50材等が用いられる。ただし、これら鋼材に必ずしも限定されるものではない。
As shown in FIG. 4, the insertion holes 6a, 6a on both sides of the rocker arm body 1 have countersink portions 11 at the opening edges on the outer surface side. The counterbore part 11 is made into a taper shape, for example. For example, the DLC film 12 described later is applied to the shaft base material. The axis on which the DLC film 12 is applied is referred to as “axis 8M”. The shaft on which the DLC film 12 is not applied is referred to as “shaft substrate 8” or “substrate”.
As a material of the shaft base 8, SUJ2 material, SKD material (among them, SKD11 material), SUS440C material, SCM material or American Iron and Steel Standard (American Iron and Steel) specified in Japanese Industrial Standards (JIS). M50 material etc. prescribed | regulated by Institute; abbreviation AISI) are used. However, it is not necessarily limited to these steel materials.

軸8Mを前記挿通孔6aに挿通し、この軸8Mの両端部8a,8aをかしめてロッカアーム本体1に固定している。すなわち軸8Mの軸端部8a,8aをかしめる。この場合、軸8Mを挿通孔6aに挿通した状態で、図示外の治具、工具を用いて、軸8Mの外径Djよりもやや小径Dmの円周方向溝8aaを軸端部8aに形成する。この円周方向溝8aaはこの軸8Mと略同一軸心で且つ軸端部8aにおける外径付近に形成される。前記円周方向溝8aaは環状に連なる溝であっても良い。円周方向溝8aaは軸8Mと略同一軸心に形成しなくても良い。   The shaft 8M is inserted into the insertion hole 6a, and both end portions 8a, 8a of the shaft 8M are caulked and fixed to the rocker arm body 1. That is, the shaft end portions 8a and 8a of the shaft 8M are caulked. In this case, a circumferential groove 8aa having a diameter Dm slightly smaller than the outer diameter Dj of the shaft 8M is formed in the shaft end portion 8a by using a jig or tool (not shown) while the shaft 8M is inserted into the insertion hole 6a. To do. The circumferential groove 8aa is formed in the vicinity of the outer diameter of the shaft end portion 8a that is substantially the same axis as the shaft 8M. The circumferential groove 8aa may be an annular groove. The circumferential groove 8aa may not be formed substantially on the same axis as the shaft 8M.

前記治具、工具により円周方向溝8aaを形成するのに伴って、軸8Mの外径面における両端付近に半径方向外方に所定小距離突出する塑性加工部8abが設けられ、これら塑性加工部8abを前記座繰り部11に係合させ、軸端部8a,8aのかしめが行われる。このように、軸端部8a,8aのかしめが行われることにより、ロッカアーム本体1からの軸8Mの抜け止めが行われている。軸8Mの塑性加工部8abは、例えば全周または略全周にわたる環状の突部とされている。   As the circumferential grooves 8aa are formed by the jigs and tools, plastic working portions 8ab projecting a predetermined small distance outward in the radial direction are provided near both ends of the outer diameter surface of the shaft 8M. The portion 8ab is engaged with the counterbore portion 11, and the shaft end portions 8a and 8a are caulked. As described above, the shaft end portions 8a and 8a are caulked to prevent the shaft 8M from being detached from the rocker arm main body 1. The plastic working portion 8ab of the shaft 8M is, for example, an annular protrusion extending over the entire circumference or substantially the entire circumference.

図3に示すように、複数の転動体10は、軸8Mと外輪9間の環状空間に、総ころ形式として保持器を介在させずに組み込んでいる。円周方向に隣接する転動体10同士を、転動を許す隙間つまり円周方向隙間δ1をあけて近接させてある。本実施形態に係る軸受5は、総ころ形式としているが、軸8Mと外輪9間の環状空間に保持器を設け、この保持器に複数の転動体10を保持する形式にすることも可能である。
外輪9は、軸基材8と同様の鋼材から成る。例えば、外輪9、軸基材8、および転動体10を互いに同じ材質としても良い。また、必要に応じて軸受構成部品の一部を他の構成部品とは異なる材質にしても良い。
As shown in FIG. 3, the plurality of rolling elements 10 are incorporated in the annular space between the shaft 8 </ b> M and the outer ring 9 without using a cage as a full-roller type. The rolling elements 10 adjacent to each other in the circumferential direction are brought close to each other with a clearance allowing rolling, that is, a circumferential clearance δ1. Although the bearing 5 according to the present embodiment is a full-roller type, it is also possible to provide a cage in an annular space between the shaft 8M and the outer ring 9 and to hold a plurality of rolling elements 10 in this cage. is there.
The outer ring 9 is made of the same steel material as the shaft base 8. For example, the outer ring 9, the shaft base 8, and the rolling element 10 may be made of the same material. Further, if necessary, a part of the bearing component may be made of a material different from other components.

熱処理等について説明する。
本実施形態では、軸基材8のみにDLC被膜12を形成しているが、他の実施形態として、図4に示すように、外輪9または転動体の転走面9a,10aにDLC被膜12を形成しても良い。軸基材8、外輪9、および転動体10の少なくともいずれか一つの転走面にDLC被膜12を形成すれば良い。
The heat treatment will be described.
In the present embodiment, the DLC film 12 is formed only on the shaft base material 8, but as another embodiment, as shown in FIG. 4, the DLC film 12 is formed on the outer race 9 or the rolling surfaces 9 a and 10 a of the rolling elements. May be formed. What is necessary is just to form the DLC film 12 in at least any one rolling surface of the shaft base material 8, the outer ring | wheel 9, and the rolling element 10. FIG.

軸8Mの基材における、転走面部の硬度はHRC58以上としている。この軸8Mの基材の転走面部の硬度は、転動疲労寿命を十分に確保する目的で、HRC58以上の硬度が必要になる。
HRC58以上の硬度が必要な硬化層深さは、軸受使用時の接触面圧が2000MPa以下の場合は深さ50μmで十分である。ただし、DLC被膜12を軸基材8に施した場合、本発明に示している最適な被膜を施さないと、剥離したDLC被膜が硬質異物として作用するため、深さ50μm以上まで摩耗が発生する場合が多々ある。
The hardness of the rolling surface part in the base material of the shaft 8M is set to HRC58 or more. The hardness of the rolling surface portion of the base material of this shaft 8M requires a hardness of HRC58 or more for the purpose of sufficiently securing the rolling fatigue life.
The hardened layer depth that requires a hardness of HRC58 or higher is sufficient if the contact surface pressure during use of the bearing is 2000 MPa or lower. However, when the DLC film 12 is applied to the shaft base material 8, if the optimal film shown in the present invention is not applied, the peeled DLC film acts as a hard foreign substance, and thus wear occurs to a depth of 50 μm or more. There are many cases.

DLC被膜を施していない基材の表面硬度を確認する方法として、通常、ロックウェル硬度計、ビッカース硬度計等を用いて、表面を直接硬度測定する。しかし、軸基材8表面にDLC被膜12を施した場合、上記測定方法は使用できない。代替の測定方法として、例えば、軸8Mの断面硬度を測定し、DLC被膜12と軸基材8の界面近傍(軸基材8側)の値を軸基材8の表面硬度として用いても良い。   As a method for confirming the surface hardness of a substrate not coated with a DLC film, the surface is usually directly measured for hardness using a Rockwell hardness meter, a Vickers hardness meter, or the like. However, when the DLC film 12 is applied to the surface of the shaft base 8, the above measurement method cannot be used. As an alternative measurement method, for example, the cross-sectional hardness of the shaft 8M may be measured, and the value in the vicinity of the interface between the DLC film 12 and the shaft base 8 (the shaft base 8 side) may be used as the surface hardness of the shaft base 8. .

下記に基材の硬化方法の種類を示すが、ここで、基材の表層を硬化する場合と、基材の表層だけでなく内部まで硬化する場合のメリットを示す。
・基材の表層を硬化する場合
接触面圧が2000MPa以下の場合、HRC58以上の硬度が必要な硬化層深さ(HRC58深さ)は、摩耗が発生する深さである50μmで十分である。ただし、DLC被膜を基材表面に施した場合、本発明に示している最適な被膜を施さないと、剥離したDLC被膜が硬質異物として作用するため、深さ50μm以上まで摩耗が発生する場合が多々ある。
この基材の表層を硬化する場合における、基材の硬化の方法としては、高周波焼入、焼入後のサブゼロ処理、低温窒化処理が採用できる。前記低温窒化処理としては、例えば、550℃以下のイオン窒化、ガス窒化、塩浴窒化等を適用し得る。
Although the kind of the hardening method of a base material is shown below, the merit in the case of hardening the surface layer of a base material and not only the surface layer of a base material but the inside is shown here.
In the case of curing the surface layer of the base material When the contact surface pressure is 2000 MPa or less, the hardened layer depth (HRC 58 depth) that requires a hardness of HRC58 or higher is 50 μm, which is the depth at which wear occurs. However, when the DLC coating is applied to the substrate surface, the peeled DLC coating acts as a hard foreign substance unless the optimal coating shown in the present invention is applied, and thus wear may occur up to a depth of 50 μm or more. There are many.
In the case of curing the surface layer of this base material, induction hardening, subzero treatment after quenching, and low-temperature nitriding treatment can be employed as a method for hardening the base material. As the low-temperature nitriding treatment, for example, ion nitriding at 550 ° C. or lower, gas nitriding, salt bath nitriding, or the like can be applied.

また、寿命に好影響を及ぼすと考えられる圧縮応力が生成できる硬化層深さ(HRC58深さ)は、最大で軸基材8の肉厚、中軸軸の場合、直径の1/3であるという実績がある。この実績から、例えば、図4に示すような中実軸の場合、直径8mm以上10mm以下の転がり軸受の軸基材8における表面焼入れ深さ(HRC58深さ)は、3.3mm以下であることが望ましい。中空軸の場合、この中空軸の外径から内径を減じた値を「2」で除し、さらに「3」で除して求められる表面焼入れ深さ、すなわち[外径−内径]/2の1/3の表面焼入れ深さとすることが望ましい。   Further, the depth of the hardened layer (HRC 58 depth) that can generate a compressive stress that is considered to have a positive effect on the life is at most 1/3 of the diameter of the shaft base 8 in the case of the wall thickness of the shaft base shaft. There is a track record. From this result, for example, in the case of a solid shaft as shown in FIG. 4, the surface quenching depth (HRC 58 depth) in the shaft base 8 of the rolling bearing having a diameter of 8 mm to 10 mm is 3.3 mm or less. Is desirable. In the case of a hollow shaft, the value obtained by subtracting the inner diameter from the outer diameter of this hollow shaft is divided by “2”, and further divided by “3”, that is, the surface quenching depth, ie, [outer diameter−inner diameter] / 2. A surface quenching depth of 1/3 is desirable.

・基材の内部まで硬化する場合
表面焼入れと比較し、軸8Mの径方向中央部(内部)までHRC58以上硬度を有するような高周波焼入れを適用するときにも熱処理条件を厳密に制御する必要がないというメリットがある。つまり、この処理では、処理時間を短時間で制御する必要がないため、比較的長時間の加熱を行うことが可能であり、これにより熱処理条件を厳密に制御する必要がなくなる。したがって、工数低減を図り、軸受の製造コストの低減を図ることができる。
この基材の内部まで硬化する場合における、基材の硬化の方法としては、一般的な全体焼入処理、表面だけでなく内部も硬化させる高周波焼入、焼入後のサブゼロ処理が採用できる。
・ When curing to the inside of the substrate Compared with surface quenching, it is necessary to strictly control the heat treatment conditions when applying induction hardening that has a hardness of HRC58 or higher up to the radial center (inside) of the shaft 8M. There is no merit. That is, in this process, since it is not necessary to control the processing time in a short time, it is possible to perform heating for a relatively long time, thereby eliminating the need to strictly control the heat treatment conditions. Therefore, man-hours can be reduced and the manufacturing cost of the bearing can be reduced.
As a method for curing the base material in the case of curing to the inside of the base material, a general whole quenching process, induction hardening for curing not only the surface but also the inside, and a sub-zero process after quenching can be employed.

本実施形態では、前述のように、軸8Mをロッカアーム本体1に固定するとき、軸端部8a,8aをかしめて固定している。この場合、軸8Mの両端の軸端部8a,8aの硬度をHRC10以上HRC35以下にしている。さらに、好ましくは、前記軸端部8aの硬度を満足する範囲を、軸端面から軸方向内方に1mm以上の位置に至る範囲とする。換言すれば、HRC35以下である範囲を、軸端面から軸方向内方に少なくとも1mmは確保する。
このように軸端部8aの硬度をHRC35以下とし軸8Mをかしめることにより、軸8Mとロッカアーム本体1とを確実に固定することができる。勿論、本実施形態のような転がりタイプのロッカアームアッシーの場合においては、軸8Mとロッカアーム本体1とを固定する際には、外輪9と転動体10及び軸8Mをロッカアーム本体1の所定位置にセットし、両側の軸端部8a,8aをかしめて軸8Mとロッカアーム本体1とを固定する。なお、滑りタイプのロッカアームアッシーの場合、転動体10はない。
In the present embodiment, as described above, when the shaft 8M is fixed to the rocker arm body 1, the shaft end portions 8a and 8a are fixed by caulking. In this case, the hardness of the shaft end portions 8a and 8a at both ends of the shaft 8M is set to HRC10 or more and HRC35 or less. Further preferably, the range satisfying the hardness of the shaft end portion 8a is a range extending from the shaft end surface to a position of 1 mm or more inward in the axial direction. In other words, a range that is equal to or less than HRC35 is secured at least 1 mm inward in the axial direction from the shaft end surface.
Thus, the shaft 8M and the rocker arm main body 1 can be securely fixed by setting the hardness of the shaft end 8a to HRC35 or less and caulking the shaft 8M. Of course, in the case of the rolling type rocker arm assembly as in the present embodiment, when the shaft 8M and the rocker arm body 1 are fixed, the outer ring 9, the rolling element 10 and the shaft 8M are set at predetermined positions on the rocker arm body 1. Then, the shaft ends 8a and 8a on both sides are caulked to fix the shaft 8M and the rocker arm main body 1. In the case of a sliding type rocker arm assembly, there is no rolling element 10.

両側の軸端部8a,8aをHRC35以下にする方法としては、軸8Mについて、両側の軸端部8a,8aを除いた高周波表面焼入れ、または、両側の軸端部8a,8aを除いた高周波焼入れであって表面だけでなく内部も硬化させる高周波焼入れ、両側の軸端部8a,8aにマスキングを施した低温窒化処理、一般的な全体焼入処理品の軸の両側の軸端部8a,8aを高周波熱処理により焼鈍する方法等が採用できる。前記低温窒化処理としては、例えば、550℃以下のイオン窒化、ガス窒化、塩浴窒化等を適用し得る。   As a method of making the shaft end portions 8a, 8a on both sides HRC35 or less, the shaft 8M is subjected to high-frequency surface quenching excluding the shaft end portions 8a, 8a on both sides, or high frequency excluding the shaft end portions 8a, 8a on both sides. Induction hardening that hardens not only the surface but also the inside, low-temperature nitriding treatment that masks the shaft end portions 8a and 8a on both sides, shaft end portions 8a on both sides of the shaft of a general overall hardened product, For example, a method of annealing 8a by high-frequency heat treatment can be employed. As the low-temperature nitriding treatment, for example, ion nitriding at 550 ° C. or lower, gas nitriding, salt bath nitriding, or the like can be applied.

なお、ロッカアームアッシーの軸端部8a,8aをかしめて固定しない場合は、軸端部8a,8aの硬度をHRC35以下にする必要がないため、一般的な全体焼入処理も採用できる。その場合、以下の構造を適用することができる。
軸8Mの軸端付近の外周面に図示外の溝を形成し、その溝に止め輪を配置してこの軸8Mとロッカアーム本体1とを固定する構造、前記溝に止め輪を配置する代わりにピンを挿入し軸8Mとロッカアーム本体1とを固定する構造、軸端部8aをかしめる代わりに、ロッカアーム本体1をかしめて軸8Mとロッカアーム本体1とを固定する構造、ロッカアーム本体1に軸8Mを圧入する構造等。
When the shaft end portions 8a and 8a of the rocker arm assembly are not fixed by caulking, the hardness of the shaft end portions 8a and 8a does not need to be equal to or lower than HRC35, so that a general overall quenching process can also be employed. In that case, the following structure can be applied.
A structure (not shown) is formed on the outer peripheral surface near the shaft end of the shaft 8M, a retaining ring is disposed in the groove, and the shaft 8M and the rocker arm body 1 are fixed. A structure in which a pin is inserted and the shaft 8M and the rocker arm body 1 are fixed. Instead of caulking the shaft end portion 8a, a structure in which the rocker arm body 1 is crimped to fix the shaft 8M and the rocker arm body 1; Press-fit structure etc.

DLC被膜12について説明する。
ダイヤモンドライクカーボン被膜、略称DLC被膜を基材の転走面に施すことにより、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。この発明の実施形態に係るDLC被膜12は、図6(A)に示すように、最外層の表面層27と、混合層26と、下地層25とを有する複数層構造である。DLC被膜12は、例えば基材温度300℃以下、好ましくは常温で、プラズマCVD法等の化学気相成長法、またはレーザーアブレーション法、スパッタリング法、イオンビーム蒸着法、イオンプレーティング法などの物理気相成長法によって形成される。DLC被膜12は高エネルギー粒子を基材上で急冷しないと生成せず、低温ほどDLCの膜質は向上する。
DLCは、炭素と水素とからなり、DLC被膜12の表面層27は、炭素と水素が種々のモル比から構成されたものを含み、また、珪素、窒素および酸素等の少なくともいずれか一つが含まれても良い。また、DLC被膜12の表面層27は、ダイヤモンド構造のsp3結合と、グラファイト構造のsp2結合とが混在しているアモルファス構造であり、sp3結合は硬さを付与し、sp2結合は摺動性(潤滑性)を付与する。それ故、sp2結合とsp3結合との混在割合によって、DLC被膜12の性質が変化する。したがって、DLC被膜12は、これらsp2結合とsp3結合との混在割合を調整することにより、膜表面の硬度調整を行うことができる。
The DLC film 12 will be described.
By applying a diamond-like carbon coating or abbreviated DLC coating to the rolling surface of the substrate, it is possible to reduce wear under lubrication mixed with hard foreign matter. As shown in FIG. 6A, the DLC film 12 according to the embodiment of the present invention has a multi-layer structure including an outermost surface layer 27, a mixed layer 26, and an underlayer 25. For example, the DLC film 12 is formed by a chemical vapor deposition method such as a plasma CVD method, a laser ablation method, a sputtering method, an ion beam deposition method, an ion plating method, or the like at a substrate temperature of 300 ° C. or less, preferably at room temperature. It is formed by the phase growth method. The DLC film 12 is not generated unless the high energy particles are rapidly cooled on the substrate, and the film quality of the DLC is improved as the temperature is lowered.
DLC is composed of carbon and hydrogen, and the surface layer 27 of the DLC coating 12 includes carbon and hydrogen composed of various molar ratios, and also includes at least one of silicon, nitrogen, oxygen, and the like. It may be. The surface layer 27 of the DLC film 12 is an amorphous structure in which sp3 bonds having a diamond structure and sp2 bonds having a graphite structure are mixed. The sp3 bond imparts hardness and the sp2 bond is slidable ( Lubricity). Therefore, the properties of the DLC film 12 change depending on the mixing ratio of sp2 bonds and sp3 bonds. Therefore, the DLC film 12 can adjust the hardness of the film surface by adjusting the mixing ratio of these sp2 bonds and sp3 bonds.

軸基材8の外周面に、スパッタリング法によりDLC被膜12を施す場合、例えば図5に概略示すスパッタ装置を用いる。このスパッタ装置は、Crからなるターゲット20と、WCからなるターゲット21と、基材支持部材22と、図示外のガス供給管と、真空ポンプと、加熱手段とを有する。これらのうちターゲット20,21、基材支持部材22およびガス供給管の先端部はチャンバー23内に収容されている。前記Crからなるターゲット20の正面とWCからなるターゲット21の正面とが所定間隔をあけて対向するように配置され、WCからなるターゲット21の背面に、マグネット24が配置されている。ターゲット20,21と基材支持部材22とは電気的に接続されている。前記ガス供給管は、例えば不活性ガスとしてのアルゴンガス、および反応性ガスとしてのアセチレンガスを、前記ターゲット20,21間に向けて供給可能に構成されている。前記基材支持部材22の表面部には、例えば、複数の軸基材8が柱状に並べて立設配置されている。また各軸基材8の一端部および他端部にはマスキングが施されている。この例では、複数の軸基材8をスパッタ処理しているが、一本の軸基材8だけをスパッタ処理しても良い。さらに他の例として、例えば基材支持部材22を、軸基材8の一端部および他端部を支持可能とし、且つこの軸基材8の軸心回りに回転可能な構成としても良い。   When the DLC film 12 is applied to the outer peripheral surface of the shaft base material 8 by a sputtering method, for example, a sputtering apparatus schematically shown in FIG. 5 is used. This sputtering apparatus includes a target 20 made of Cr, a target 21 made of WC, a base material support member 22, a gas supply pipe (not shown), a vacuum pump, and a heating unit. Among these, the targets 20 and 21, the base material support member 22, and the tip of the gas supply pipe are accommodated in the chamber 23. The front surface of the target 20 made of Cr and the front surface of the target 21 made of WC are arranged so as to face each other with a predetermined interval, and a magnet 24 is arranged on the back surface of the target 21 made of WC. The targets 20 and 21 and the substrate support member 22 are electrically connected. The gas supply pipe is configured to be able to supply, for example, argon gas as an inert gas and acetylene gas as a reactive gas toward the targets 20 and 21. On the surface portion of the base material support member 22, for example, a plurality of shaft base materials 8 are arranged upright in a columnar shape. Further, masking is applied to one end and the other end of each shaft base material 8. In this example, a plurality of shaft base materials 8 are sputtered, but only one shaft base material 8 may be sputtered. As yet another example, for example, the base material support member 22 may be configured to be able to support one end and the other end of the shaft base material 8 and to be rotatable about the axis of the shaft base material 8.

このスパッタ装置は、Crからなるターゲット20が取り付けられたマグネトロンスパッタ成膜装置と、WCからなるターゲット21が取り付けられたマグネトロンスパッタ成膜装置とを有する。スパッタ装置は、これら成膜装置への印加電圧の出力バランスを調整することによって、Crからなるターゲット20のみ、WCからなるターゲット21、および両者を含むターゲット20,21の少なくともいずれか一つをスパッタ処理することが可能である。   This sputtering apparatus includes a magnetron sputtering film forming apparatus to which a target 20 made of Cr is attached and a magnetron sputtering film forming apparatus to which a target 21 made of WC is attached. The sputtering apparatus adjusts the output balance of the voltage applied to these film forming apparatuses, so that only the target 20 made of Cr, the target 21 made of WC, and at least one of the targets 20 and 21 including both are sputtered. Can be processed.

前記スパッタ装置によりDLC被膜12を形成する方法について説明する。
密着性の良いDLC被膜12を軸基材8上に形成するには、先ず軸表面をクリーニングすることが好ましい。具体的には、準備段階として、チャンバー23内に表面を清浄した軸基材8を設置し、真空ポンプによりチャンバー23内を真空度2×10−3Pa程度まで排気した後、加熱手段により軸基材8を温度150℃〜200℃まで加熱する。その後、軸に−200V〜−500V程度のバイアス電流を印加し、圧力1Paの不活性ガス雰囲気中で不活性ガスイオンを生成し、軸基材8に衝突させ、軸表面をクリーニングする。
A method for forming the DLC film 12 using the sputtering apparatus will be described.
In order to form the DLC film 12 with good adhesion on the shaft substrate 8, it is preferable to first clean the shaft surface. Specifically, as a preparatory stage, the shaft base 8 having a cleaned surface is installed in the chamber 23, the inside of the chamber 23 is evacuated to about 2 × 10 −3 Pa by a vacuum pump, and then the shaft is heated by heating means. The base material 8 is heated to a temperature of 150 ° C to 200 ° C. Thereafter, a bias current of about −200 V to −500 V is applied to the shaft to generate inert gas ions in an inert gas atmosphere at a pressure of 1 Pa, collide with the shaft base material 8 and clean the shaft surface.

軸表面をクリーニングした後、軸基材8の外周面にスパッタ処理を行う。最初の過程では、印加電圧の出力バランス、およびターゲット20に電力を供給する時間を適宜調整して、Crからなるターゲット20のみをスパッタ処理する。これにより、図6(A)に示すように、軸基材8の外周面にクロムを含有する下地層25を形成する。
このクロムのスパッタ処理を続けながら、タングステン及びカーボンすなわちWCをターゲットとしたスパッタ処理を開始する。このスパッタ処理において、Crからなるターゲット20の印加電圧の出力を徐々に弱めると共に、WCからなるターゲット21の印加電圧の出力を徐々に高める。これにより、クロムと炭素とタングステンとを含有するCr-WC層が、下地層25の上に形成される。前記Cr-WC層を「混合層」と称す。クロムのスパッタ効率を徐々に減少させながら、WCのスパッタ効率を徐々に増加させたので、混合層26中のWCの割合は、下地層25側から表面層27側に向かって徐々に増加していた。逆に言えば、クロムのスパッタ効率を徐々に減少させながら、WCのスパッタ効率を徐々に増加させたので、混合層26中のクロムの割合は、下地層25側から表面層27側に向かって徐々に減少していた。
Cr-WC層において、下地層25側から表面層27側へのWC(またはCr)の割合は、例えば、グロー放電発光分光法(略称GDS:Glow Discharge Spectroscopy)を用いて実施する。グロー放電発光分光法は、図6(B)に示すように、異常グロー放電を起こさせ発する光を分光することにより元素組成分析を行う。ここで、グロー放電とは、気体圧力が10−0.01Torr程度の真空内の二つの電極管に高電圧をかけたとき電子と気体との衝突によってガス成分が励起され光を発する放電メカニズムをいう。平行平板電極放電の典型的な電流−電圧特性を図6(B)に示す。同図6(B)のE−F間は、正規グロー放電領域であり、スパッタリングはほとんど起こらず放電気体の発光スペクトルのみが観測される。図6(B)のF点を過ぎると陰極全面が陰極点となるため、放電電流の増加は陰極における電流密度の増加を伴うようになり、その結果放電電圧が上昇する。図6(B)のF−G間は異常グロー放電領域と呼ばれ、この領域ではイオン化されたガス成分による陰極面のスパッタリングが起こり、放電光中に陰極材料のスペクトルが観測されるようになる。これを利用して分析材料を陰極として異常グロー放電を起こさせ発する光を分光することにより元素組成分析を行うのがグロー放電発光分光法である。
After the shaft surface is cleaned, the outer peripheral surface of the shaft base material 8 is sputtered. In the first process, the output balance of the applied voltage and the time for supplying power to the target 20 are appropriately adjusted, and only the target 20 made of Cr is sputtered. Thereby, as shown in FIG. 6 (A), the base layer 25 containing chromium is formed on the outer peripheral surface of the shaft base 8.
While continuing the chromium sputtering process, the sputtering process using tungsten and carbon, that is, WC as a target is started. In this sputtering process, the output of the applied voltage of the target 20 made of Cr is gradually weakened, and the output of the applied voltage of the target 21 made of WC is gradually increased. As a result, a Cr—WC layer containing chromium, carbon, and tungsten is formed on the base layer 25. The Cr—WC layer is referred to as “mixed layer”. Since the sputtering efficiency of WC was gradually increased while the sputtering efficiency of chromium was gradually decreased, the ratio of WC in the mixed layer 26 gradually increased from the base layer 25 side toward the surface layer 27 side. It was. In other words, since the sputtering efficiency of WC is gradually increased while the sputtering efficiency of chromium is gradually decreased, the ratio of chromium in the mixed layer 26 is from the base layer 25 side toward the surface layer 27 side. It gradually decreased.
In the Cr—WC layer, the ratio of WC (or Cr) from the base layer 25 side to the surface layer 27 side is carried out, for example, using glow discharge emission spectroscopy (abbreviated as GDS: Glow Discharge Spectroscopy). In the glow discharge emission spectroscopy, as shown in FIG. 6B, elemental composition analysis is performed by spectroscopically analyzing light emitted by causing abnormal glow discharge. Here, glow discharge is a discharge mechanism in which gas components are excited by collision of electrons and gas to emit light when a high voltage is applied to two electrode tubes in a vacuum with a gas pressure of about 10 to 0.01 Torr. Say. A typical current-voltage characteristic of the parallel plate electrode discharge is shown in FIG. 6B is a normal glow discharge region, and sputtering hardly occurs, and only the emission spectrum of the discharge gas is observed. When the point F in FIG. 6B is passed, the entire surface of the cathode becomes the cathode point, so that an increase in the discharge current is accompanied by an increase in the current density at the cathode, resulting in an increase in the discharge voltage. 6B is called an abnormal glow discharge region. In this region, the cathode surface is sputtered by ionized gas components, and the spectrum of the cathode material is observed in the discharge light. . Glow discharge emission spectroscopy is a method in which elemental composition analysis is performed by analyzing light emitted by causing abnormal glow discharge using an analysis material as a cathode by utilizing this.

その後の過程において、クロムのスパッタ処理を終了し、WCのスパッタ処理のみとして、チャンバー23内にガス供給管からメタンガスを導入しながら、混合層26の上にアモルファス炭化水素からなる表面層27を形成した。これにより図6(A),(C)に示すように、軸基材8の外周面に、順次、クロムを含有する下地層25、クロムと炭素とタングステンとを含有するCr-WC層26を介して、アモルファス炭化水素からなる表面層27を積層する。DLC被膜12が所定の膜厚に達した後、スパッタ源への電力供給を停止し、軸8Mが急冷した後チャンバー23から取り出す。この際に、炭化水素ガスや水素ガスを導入して水素を含む雰囲気下で表面層27を形成することにより、このDLC被膜12が所定量の水素を含有する水素含有量を得ることが可能となる。   In the subsequent process, the chromium sputtering process is terminated, and only the WC sputtering process is performed, and a surface layer 27 made of amorphous hydrocarbon is formed on the mixed layer 26 while introducing methane gas from the gas supply pipe into the chamber 23. did. As a result, as shown in FIGS. 6A and 6C, the base layer 25 containing chromium and the Cr—WC layer 26 containing chromium, carbon, and tungsten are sequentially formed on the outer peripheral surface of the shaft base 8. Then, a surface layer 27 made of amorphous hydrocarbon is laminated. After the DLC film 12 reaches a predetermined film thickness, the power supply to the sputtering source is stopped, and the shaft 8M is rapidly cooled and removed from the chamber 23. At this time, it is possible to obtain a hydrogen content in which the DLC film 12 contains a predetermined amount of hydrogen by introducing the hydrocarbon gas or hydrogen gas and forming the surface layer 27 in an atmosphere containing hydrogen. Become.

次に、この軸受の摩耗試験およびその結果について説明する。
図7は、前記摩耗試験の試験機の断面図である。硬質異物である煤(硬質炭素粒子:カーボン)の混入潤滑下での摩耗を模擬するために、以下の表1の試験条件、図7の試験機にて摩耗試験を行った。
ところで、エンジン油内に、煤(硬質炭素粒子:カーボン)が2mass%以上含まれると、軸受に著しい摩耗が発生する。前記煤の割合が増えるほど、摩耗量は多くなる。今回の試験では、エンジン油内に16mass%ものカーボンブラックを含むエンジン油にて評価しており、本発明の効果の有効性を担保している。なお、煤の量は、アナリスト社が開発したLight Extinction Measurement法、略称:LEM法にて測定する。このLEM法は、煤が光を吸収する性質を利用して、煤を含むオイルに光を投射した時の減光率(減衰率)からオイル中の煤の量を測定するものである。
評価エンジン油として、単に、油にカーボンブラックを含有した油ではなく、次のような油を採用する。すなわち、評価エンジン油として、CD級10W−30ディーゼルエンジンオイルにカーボンブラックの粉末を含有後、オイルを高温高速回転し、オイル中にカーボンブラックの粉末が沈降しないように分散させたオイルを潤滑油とする。また、表1において、「P/C」のPは負荷荷重を示し、Cは軸受の基本動定格荷重を示す。すなわち、P/Cは、軸受の基本動定格荷重に対する負荷荷重の割合を示す。
Next, the wear test and the result of this bearing will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the test machine for the wear test. In order to simulate the wear under lubrication mixed with soot (hard carbon particles: carbon), which is a hard foreign material, a wear test was performed using the test conditions shown in Table 1 below and the testing machine shown in FIG.
By the way, if the soot (hard carbon particles: carbon) is contained in an amount of 2 mass% or more in the engine oil, significant wear occurs in the bearing. As the percentage of wrinkles increases, the amount of wear increases. In this test, engine oil containing 16 mass% carbon black in the engine oil is evaluated, and the effectiveness of the present invention is ensured. The amount of soot is measured by the Light Extension Measurement method, abbreviated as LEM method, developed by Analyst. This LEM method measures the amount of soot in oil from the light extinction rate (attenuation rate) when light is projected onto oil containing soot, utilizing the property that soot absorbs light.
As an evaluation engine oil, the following oil is simply adopted instead of an oil containing carbon black. That is, as an evaluation engine oil, a carbon black powder is contained in a CD grade 10W-30 diesel engine oil, and then the oil is rotated at a high temperature and a high speed to disperse the oil so that the carbon black powder does not settle in the lubricating oil. And In Table 1, P in “P / C” indicates a load, and C indicates a basic dynamic load rating of the bearing. That is, P / C indicates the ratio of the load to the basic dynamic load rating of the bearing.

Figure 2010112341
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この試験機13は、試験ハウジング内に複数の軸受14を介して駆動軸15が回転自在に支持され、この駆動軸15の長手方向一端部は図示外の駆動源に繋がっている。駆動軸15は、いわゆる段付き軸であって試験軸受5の外輪外径面9bに接する大径部15aを備えている。また、試験機13は、試験軸受5の軸8Mにラジアル荷重を負荷する荷重負荷部材16を備えている。この試験ハウジング内において、試験軸受5は油浴による油潤滑とされ、その油量レベルL2は試験軸受の回転中心まで満たされている。さらに、試験ハウジング内の両側には、油温を制御可能なカートリッジヒータ17が設けられている。   In the test machine 13, a drive shaft 15 is rotatably supported in a test housing via a plurality of bearings 14, and one end portion in the longitudinal direction of the drive shaft 15 is connected to a drive source (not shown). The drive shaft 15 is a so-called stepped shaft and includes a large-diameter portion 15 a that contacts the outer ring outer diameter surface 9 b of the test bearing 5. The testing machine 13 includes a load loading member 16 that applies a radial load to the shaft 8M of the test bearing 5. In the test housing, the test bearing 5 is lubricated by an oil bath, and the oil level L2 is filled up to the center of rotation of the test bearing. Furthermore, cartridge heaters 17 capable of controlling the oil temperature are provided on both sides in the test housing.

試験に供される軸受5は、滑り軸受と比べ摩耗の発生度合、摩耗量の多い転がり軸受を用い、軸基材8のみを表2、表3、表4の「DLC被膜種類」の欄にて示す各種表面処理を施して実施した。この試験において、軸表面のDLC被膜12を、パラメータ(後述する)を変化をさせて実施している。本試験において軸基材8のみDLC被膜12を施しているが、その理由は、本試験はローラフォロア使用条件を想定し、外輪回転としている。よって、軸8Mにおける負荷域は同一箇所となるため、軸8Mに摩耗が顕著に発生する。よって、摩耗対策効果を明確にするため、軸基材8のみに各種DLC被膜処理を施して試験を実施している。軸表面のDLC被膜12は、前述のDLC被膜12の例として説明した通りである。   The bearing 5 to be used for the test is a rolling bearing having a higher degree of wear and a larger amount of wear than a plain bearing. Only the shaft base 8 is listed in the “DLC coating type” column in Tables 2, 3 and 4. Each surface treatment shown below was performed. In this test, the DLC film 12 on the shaft surface is carried out by changing parameters (described later). In this test, only the shaft base material 8 is provided with the DLC film 12. The reason for this test is that the outer ring rotation is performed under the condition that the roller follower is used. Therefore, since the load area in the shaft 8M is the same place, the shaft 8M is significantly worn. Therefore, in order to clarify the wear countermeasure effect, only the shaft base material 8 is subjected to various DLC coating treatments and tests are conducted. The DLC film 12 on the shaft surface is as described as an example of the DLC film 12 described above.

本発明の実施例として、表2のサンプルNo.1〜12(総合評価◎)は、軸摩耗量が1μm以下となる評価基準を満たしたサンプル、表3のサンプルNo.25〜40(総合評価○)は、軸摩耗量が1μmを超えて、4μm以下となる評価基準を満たしたサンプルである。
比較例として、表4のサンプルNo.57〜70(総合評価×)は、軸摩耗量が4μmを越える評価基準を満たしたサンプルである。
ここで軸摩耗量が4μm以下のサンプルは試験初期と比較して振動、音響に変化が見られない。より好ましくは軸摩耗量が少ないものが耐摩耗性が高いことから、軸摩耗量の大小により◎○評価を分類した。×評価は、軸摩耗量が多く、初期振動よりも振動が大きくなり、相手部材への攻撃性が認められるものもある。軸は、負荷域が同一箇所となるため、一部分のみが大きく摩耗する。よって軸の摩耗は振動に大きく影響する。
軸の前記「一部分のみが大きく摩耗する」とは、図8に示すように、軸表面の一箇所A1から円周方向一方に所定小角度α至る部位Saだけが、点線白抜きのように、例えば平坦状に削り取られることを意味する。ただし、前記平坦状に限定されるものではない。
また、この摩耗試験に使用したサンプルの基材の材質として、軸、外輪、転動体ともにSUJ2を適用した。熱処理条件として、前記転動体、外輪については一般的な全体焼入、軸については高周波表面焼入を適用した。
As an example of the present invention, sample No. Nos. 1 to 12 (overall evaluation ◎) are samples satisfying the evaluation criteria that the shaft wear amount is 1 μm or less, sample No. in Table 3. 25-40 (overall evaluation (circle)) is a sample which satisfy | filled the evaluation criteria from which shaft abrasion amount exceeds 1 micrometer and is 4 micrometers or less.
As a comparative example, sample No. 57-70 (overall evaluation x) is a sample that satisfies the evaluation standard in which the amount of shaft wear exceeds 4 μm.
Here, the sample with the shaft wear amount of 4 μm or less shows no change in vibration and sound compared with the initial test. More preferably, those having a small amount of shaft wear have high wear resistance, and therefore, the ◎ evaluation was classified according to the amount of shaft wear. In the evaluation, there is a case where the amount of shaft wear is large, the vibration becomes larger than the initial vibration, and the aggressiveness to the mating member is recognized. Since the shaft has the same load area, only a part of the shaft is greatly worn. Therefore, shaft wear greatly affects vibration.
As shown in FIG. 8, the above-mentioned “only a part of the shaft is greatly worn” means that only a portion Sa that reaches a predetermined small angle α in one circumferential direction from one portion A1 of the shaft surface is white as a dotted line. For example, it means that it is scraped off flat. However, it is not limited to the flat shape.
In addition, SUJ2 was applied to the shaft, outer ring, and rolling elements as the sample base material used in this wear test. As heat treatment conditions, general whole quenching was applied to the rolling elements and the outer ring, and induction surface quenching was applied to the shaft.

Figure 2010112341
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各サンプルを評価したパラメータ等について説明する。
(1)軸受の軸の転走面表面に形成したDLC被膜の破壊靭性値について
本件出願にて用いた破壊靭性値の「破壊靭性」とは、薄膜の脆性破壊に対する抵抗を表す尺度と同義であり、その数値を「破壊靭性値」とする。基材表面に形成したDLC被膜の破壊靭性値測定方法として、ジェイ エス ワン他のシィン ソリッド フィルム(J.S.Wang et al.:Thin Solid Film,325,163(1998))の手法が知られている。この手法は2種類の試験からなり、表面にDLC被膜を形成した基材の曲げ試験及びDLC被膜表面への超合金球による押し込み試験を行う。試験中のDLC被膜のクラック発生挙動及び進展挙動により破壊靭性値を求める。破壊靱性値は圧痕直径、硬質被膜表面に生じたクラック各々の長さ、クラックが生じた面積および基材と硬質被膜のヤング率から求める。
この実施形態に係るDLC被膜12の破壊靭性値測定方法として、図9に示すように、軸8Mの軸方向中央P1を、周方向一定間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求めた。さらに具体的には、軸8Mの表面つまり外周面における軸方向中央P1に、直径1.6mmのタングステンカーバイト(略称WC)製圧子を径方向内方に且つ測定箇所に略垂直に押し当てた際に被膜表面に発生したクラック発生挙動により、破壊靭性値を求めた。この測定箇所に対する圧子の押し込み深さはDLC被膜表面より0.1mm(圧子直径の0.5%)とした。
The parameter etc. which evaluated each sample are demonstrated.
(1) Fracture toughness value of DLC film formed on the rolling surface of bearing shaft The “fracture toughness” of the fracture toughness value used in the present application is synonymous with a scale representing resistance to brittle fracture of a thin film. Yes, the value is the “fracture toughness value”. As a method for measuring the fracture toughness value of a DLC film formed on the surface of a substrate, a method of JSang et al., Thin Solid Film (JSWang et al .: Thin Solid Film, 325, 163 (1998)) is known. This technique consists of two types of tests, which are a bending test of a substrate having a DLC film formed on the surface and an indentation test with superalloy balls on the surface of the DLC film. The fracture toughness value is determined from the crack generation behavior and the propagation behavior of the DLC film under test. The fracture toughness value is determined from the indentation diameter, the length of each crack generated on the surface of the hard coating, the area where the crack occurred, and the Young's modulus of the substrate and the hard coating.
As a method for measuring the fracture toughness value of the DLC film 12 according to this embodiment, as shown in FIG. 9, the average value of the measured values obtained by measuring the axial center P1 of the shaft 8M at ten intervals in the circumferential direction was obtained. . More specifically, a 1.6 mm diameter tungsten carbide (abbreviated as WC) indenter was pressed radially inward and substantially perpendicular to the measurement location on the axial center P1 of the surface of the shaft 8M, that is, the outer peripheral surface. The fracture toughness value was determined from the behavior of cracks generated on the surface of the coating. The indentation depth of the indenter with respect to this measurement location was 0.1 mm (0.5% of the indenter diameter) from the surface of the DLC film.

なお、前記試験では軸8Mの軸方向中央P1を10箇所測定したが、軸8Mの軸方向中央P1のうち適当間隔おきの任意の複数箇所を測定し、それらの平均値を求めてもよい。また、一般的に、上記DLC被膜は部位によるばらつきが少ないため、例えば、軸方向中央P1における任意の1箇所を測定して破壊靭性値を求めてもよい。
前記圧子は、直径1.6mm以外のものを適用することも可能であり、またWC製に必ずしも限定されるものではない。このような場合であっても、DLC被膜12の破壊靭性値を測定可能である。本発明において必要な耐摩耗性を有していたDLC被膜の破壊靭性値は1.5MPam1/2以上6MPam1/2以下、より好ましくは2MPam1/2以上5MPam1/2以下必要であった。
In the test, ten axial centers P1 of the shaft 8M were measured. However, an arbitrary plurality of locations at appropriate intervals may be measured in the axial center P1 of the shaft 8M, and an average value thereof may be obtained. In general, since the DLC film has little variation depending on the part, for example, the fracture toughness value may be obtained by measuring one arbitrary point in the axial center P1.
The indenter can be applied with a diameter other than 1.6 mm, and is not necessarily limited to WC. Even in such a case, the fracture toughness value of the DLC film 12 can be measured. The fracture toughness value of the DLC film having the necessary abrasion resistance in the present invention was 1.5 MPam 1/2 or more and 6 MPam 1/2 or less, more preferably 2 MPam 1/2 or more and 5 MPam 1/2 or less. .

DLC被膜12の破壊靭性値の下限値を1.5MPam1/2とした場合、形成されたDLC被膜12が繰り返し荷重に耐えることができ、DLC被膜12の破壊、剥離を生じ難くすることができる。破壊靭性値の上限値を6MPam1/2とした場合、このDLC被膜12は耐摩耗性を発揮するまで潤滑油と馴染む時間を得ることができる。したがって、転走面を必要十分な耐摩耗性に維持し、DLC被膜12の破壊、剥離を防止することができる。これにより、相手部品への攻撃性が増加することも防止できる。このような破壊靭性値を規定した軸受5により、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。 When the lower limit value of the fracture toughness value of the DLC coating 12 is 1.5 MPam 1/2 , the formed DLC coating 12 can withstand repeated loads, and the DLC coating 12 can be hardly broken or peeled off. . When the upper limit value of the fracture toughness value is 6 MPam 1/2 , the DLC film 12 can obtain a time for fitting with the lubricating oil until it exhibits wear resistance. Therefore, it is possible to maintain the rolling surface with necessary and sufficient wear resistance, and to prevent the DLC film 12 from being broken or peeled off. As a result, it is possible to prevent an increase in aggression on the counterpart part. With the bearing 5 that defines such a fracture toughness value, wear under lubrication mixed with hard foreign matters can be reduced.

(2)軸受の軸の転走面表面に形成したDLC被膜の密着性について
基材表面に形成したDLC被膜の密着性は円柱基材の端面に被膜を形成し、その表面に相対する円柱を接着して両者を引張って剥離する限界荷重(臨界荷重)を測定する方法や、被膜表面にダイヤモンド圧子を押付けて引っ掻き、被膜に割れを生じる押付け荷重(臨界荷重)を測定するスクラッチ法等が知られている。
本発明において必要な耐摩耗性を有していたDLC被膜12のスクラッチ法での臨界荷重は40N以上110N以下、より好ましくは60N以上100N以下必要であった。この臨界荷重は、例えばCSM製REVETESTスクラッチ試験機を用い、国際標準化機構により策定された国際規格ISO20502:2005に準拠した方法で測定した。このスクラッチ法での測定方法では、図10に示すように、軸8Mの軸方向中央P1付近に、測定子を矢符AA1にて標記する軸方向に沿ってP1を含む(AA1の開始点と終了点に挟まれた中にP1が含まれている)ように10mm移動させて測定した。これを軸8Mの外周面における周方向一定間隔おきに10箇所繰り返し、この10箇所の平均値を求めた。各測定において、最大圧子荷重を100Nまたは200Nとし、荷重増加速度を100N/minまたは200N/minとし、圧子移動速度を10mm/minとした。また測定子の移動距離は10mmでなくてもよい。
なお、前記試験では、軸8Mの外周面を10箇所測定したが、軸8Mの外周面のうち周方向適当間隔おきの任意の複数箇所を測定し、それらの平均値を求めてもよい。また、一般的に、上記DLC被膜は部位によるばらつきが少ないため、例えば、軸8Mの外周面の任意の1箇所を測定した値を採用してもよい。
(2) Adhesiveness of DLC film formed on the rolling surface surface of the shaft of the bearing The adhesiveness of the DLC film formed on the surface of the base material is formed by forming a film on the end surface of the cylindrical base material and Known methods include measuring the critical load (critical load) that bonds and pulls the two together, and scratching to measure the pressing load (critical load) that scratches the surface of the film by scratching it with a diamond indenter. It has been.
The critical load in the scratch method of the DLC film 12 having the abrasion resistance necessary in the present invention was 40N to 110N, more preferably 60N to 100N. This critical load was measured, for example, using a CSM REVETEST scratch tester by a method based on the international standard ISO20502: 2005 established by the International Organization for Standardization. In the measuring method using the scratch method, as shown in FIG. 10, the measuring element includes P1 in the vicinity of the axial center P1 of the shaft 8M along the axial direction marked with an arrow AA1 (the starting point of AA1 and Measurement was performed by moving 10 mm so that P1 was included between the end points. This was repeated at 10 locations at regular intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the shaft 8M, and the average value of these 10 locations was determined. In each measurement, the maximum indenter load was 100 N or 200 N, the load increasing speed was 100 N / min or 200 N / min, and the indenter moving speed was 10 mm / min. Further, the moving distance of the probe may not be 10 mm.
In the test, the outer peripheral surface of the shaft 8M was measured at 10 locations. However, an arbitrary plurality of locations at appropriate intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the shaft 8M may be measured to obtain an average value thereof. In general, since the DLC film has little variation depending on the part, for example, a value obtained by measuring an arbitrary position on the outer peripheral surface of the shaft 8M may be adopted.

DLC被膜12のスクラッチ法測定による臨界荷重の下限値を40Nとした場合、DLC被膜12が剥離することを防止し、耐摩耗性を発揮することができる。また、DLC被膜12の剥離に起因する相手部品への攻撃を未然に防止し得る。この臨界荷重の上限値を110Nとした場合、DLC被膜12が耐摩耗性を発揮するまで潤滑油と馴染む時間中に、被膜表面の一部分のみ摩耗することを防止し、これにより被膜表面粗さが不所望に大きくなることを防止することができる。このようなスクラッチ法測定による臨界荷重を規定した軸受5により、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。
さらに前記DLC被膜12の臨界荷重を60N以上100N以下とした場合、DLC被膜12が耐摩耗性を発揮するまで潤滑油と馴染む時間中、もしくは耐摩耗性の発揮以後に不所望に剥離することをより確実に防止し得る。
When the lower limit value of the critical load measured by the scratch method measurement of the DLC film 12 is 40 N, the DLC film 12 can be prevented from peeling off and the wear resistance can be exhibited. Moreover, the attack to the other components resulting from peeling of DLC film 12 can be prevented beforehand. When the upper limit value of this critical load is 110 N, it is possible to prevent the DLC coating 12 from wearing only a part of the coating surface during the time that the DLC coating 12 exhibits wear resistance, so that the coating surface roughness is reduced. Undesirably increasing the size can be prevented. With the bearing 5 that defines a critical load by such a scratch method measurement, wear under lubrication mixed with hard foreign matters can be reduced.
Furthermore, when the critical load of the DLC film 12 is 60N or more and 100N or less, the DLC film 12 may be undesirably peeled off during the time when the DLC film 12 is worn with the lubricating oil until it exhibits wear resistance or after the wear resistance is exhibited. It can prevent more reliably.

(3)軸受の軸の転走面表面に形成したDLC被膜の硬度について
基材表面に形成したDLC被膜12の硬度は、例えばダイナミック超微小硬度計DUH-201W (株式会社島津製作所製)で測定する。この硬度計で測定する値はダイナミック硬度HDで以下の式で定義する。このDLC被膜12の硬度は膜表面の硬さを表している。
HD=3.8584×P/h2
上記式においてPは試験荷重(mN)、hは三角すい圧子の押し込み量(μm)を示している。この実施形態に係るDLC被膜12の硬度の測定方法として、図11に示すように、軸8Mの軸方向中央P1を、周方向一定間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求めた。各測定箇所において、115°の三角すい圧子に試験荷重5gfを与え、同三角すい圧子の負荷速度0.135gf/secで且つ、三角すい圧子の保持時間10secとしている。なお、ダイナミック硬度「HD」は、試験機に依存した値で表す場合、「DH」や「DHT115」と表している場合もあるが、上記「HD」で表すダイナミック硬度は、試験機に依存しない値である。
この硬度計では、圧子を対象物に試験荷重に達するまで押し込み、押し込み量を測定するため、目視による圧痕測定がない。従って、設定荷重を小さくでき、圧子の侵入深さを浅くすることができる。例えば115°の三角すい圧子に試験荷重5gfを与えて測定した場合、ビッカース硬度よりも正確な膜硬度を求めることができる。
(3) About the hardness of the DLC film formed on the surface of the rolling surface of the shaft of the bearing The hardness of the DLC film 12 formed on the surface of the substrate is, for example, a dynamic ultra-small hardness meter DUH-201W (manufactured by Shimadzu Corporation). taking measurement. The value measured with this hardness meter is defined by the following equation as dynamic hardness HD. The hardness of the DLC film 12 represents the hardness of the film surface.
HD = 3.8584 × P / h 2
In the above formula, P represents the test load (mN), and h represents the pushing amount (μm) of the triangular cone indenter. As a method for measuring the hardness of the DLC film 12 according to this embodiment, as shown in FIG. 11, an average value of measured values obtained by measuring the axial center P1 of the shaft 8M at ten intervals in the circumferential direction was obtained. At each measurement location, a test load of 5 gf is applied to the 115 ° triangular pyramid indenter, the loading speed of the triangular pyramid indenter is 0.135 gf / sec, and the triangular pan indenter holding time is 10 sec. The dynamic hardness “HD” may be expressed as “DH” or “DHT115” when represented by a value depending on the testing machine, but the dynamic hardness represented by “HD” does not depend on the testing machine. Value.
In this hardness meter, since the indenter is pushed into the object until the test load is reached and the amount of the indentation is measured, there is no visual impression measurement. Accordingly, the set load can be reduced and the penetration depth of the indenter can be reduced. For example, when measuring by applying a test load of 5 gf to a triangular cone indenter of 115 °, the film hardness can be determined more accurately than Vickers hardness.

本発明において必要な耐磨耗性を有していたDLC被膜12のダイナミック硬度はHD800以上HD2000以下である。DLC被膜12のダイナミック硬度の下限値をHD800とした場合、転走面は必要十分な被膜強度となり膜部材間の結合力を強くして膜損傷を防止し、耐摩耗性を維持する。上限値をHD2000とした場合、DLC被膜12と軸基材8との軸表面硬度差を小さくし得る。これにより、DLC被膜12の割れを防止し耐摩耗性を維持することができる。このようなダイナミック硬度がHD800以上HD2000以下のDLC被膜12を施した軸受5により、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。   The dynamic hardness of the DLC film 12 having the abrasion resistance required in the present invention is HD800 or more and HD2000 or less. When the lower limit value of the dynamic hardness of the DLC film 12 is HD800, the rolling surface has a necessary and sufficient film strength, strengthens the bonding force between the film members, prevents film damage, and maintains wear resistance. When the upper limit value is HD2000, the difference in shaft surface hardness between the DLC film 12 and the shaft base material 8 can be reduced. Thereby, the crack of the DLC film 12 can be prevented and abrasion resistance can be maintained. The bearing 5 provided with the DLC film 12 having a dynamic hardness of HD 800 or more and HD 2000 or less can reduce wear under lubrication mixed with hard foreign matter.

(4)軸の転走面表面に形成したDLC被膜の膜厚、表面粗さ及び膜形成範囲について
軸円筒部全表面にDLC被膜12を形成した場合、例えばカロテスター(CSM製 簡易精密膜厚測定機CAROTEST)でこのDLC被膜12の膜厚を測定する。
軸円筒部表面の中間部のみにDLC被膜12を形成した場合、例えばカロテスター(CSM製 簡易精密膜厚測定機CAROTEST)を用いて欧州規格EN1071-2:2002に準拠した方法またはフォームタリサーフ(テーラーホブソン株式会社製)でこのDLC被膜12の膜厚を測定する。この場合において、前記軸円筒部表面の中間部とは、軸8Mの外径面における長手方向中間部つまり軸方向中間部であって、ロッカアーム本体1の対向側壁6,6の挿通孔6a,6aに嵌合する軸8Mの長手方向一端側の外径面、および長手方向他端側の外径面を除く、転走面表面を含む部分である。
この実施形態に係るDLC被膜12の膜厚測定方法として、例えば軸円筒部表面の中間部のみにDLC被膜12を形成した場合、例えばフォームタリサーフ(テーラーホブソン株式会社製FormTalysurf-120L)を用いて測定する。図12に示すように、軸8Mの片側の軸端部8aと膜端部8bに挟まれた軸8表面から、他側の軸端部8aと膜端部8bに挟まれた軸8表面まで測定子を矢符AA2にて表記する軸方向に沿って移動させて測定した。これを軸8Mの外周面における周方向一定間隔置きに10箇所繰返し、この10箇所の平均値を求めた。
(4) About the film thickness, surface roughness and film formation range of the DLC film formed on the surface of the rolling surface of the shaft When the DLC film 12 is formed on the entire surface of the shaft cylindrical part, for example, a carotester (CSM simple precision film thickness) The film thickness of the DLC film 12 is measured with a measuring machine CAROTEST).
When the DLC film 12 is formed only in the middle part of the surface of the shaft cylindrical part, for example, using a carotester (CSM simple precision film thickness measuring machine CAROTEST), a method based on the European standard EN1071-2: 2002 or a form talisurf ( The film thickness of the DLC film 12 is measured by Taylor Hobson Co., Ltd. In this case, the intermediate portion of the surface of the shaft cylindrical portion is a longitudinal intermediate portion on the outer diameter surface of the shaft 8M, that is, an axial intermediate portion, and the insertion holes 6a, 6a of the opposing side walls 6, 6 of the rocker arm body 1. This is a portion including the rolling surface surface excluding the outer diameter surface on one end side in the longitudinal direction of the shaft 8M and the outer diameter surface on the other end side in the longitudinal direction.
As a method for measuring the film thickness of the DLC film 12 according to this embodiment, for example, when the DLC film 12 is formed only in the middle part of the surface of the axial cylindrical part, for example, using Form Talysurf (FormTalysurf-120L manufactured by Taylor Hobson Co., Ltd.) taking measurement. As shown in FIG. 12, from the surface of the shaft 8 sandwiched between the shaft end 8a and the film end 8b on one side of the shaft 8M to the surface of the shaft 8 sandwiched between the shaft end 8a and the film end 8b on the other side. Measurement was performed by moving the probe along the axial direction indicated by the arrow AA2. This was repeated 10 places at regular intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the shaft 8M, and the average value of these 10 places was determined.

基材表面に形成したDLC被膜12の表面粗さ及び膜形成範囲は、例えばフォームタリサーフ(テーラーホブソン株式会社製)で測定する。本実施形態に係るDLC被膜12の「表面粗さ」の測定方法では、例えばフォームタリサーフ(テーラーホブソン株式会社製FormTalysurf-120L)を用いて、図13に示すように軸8Mの軸方向中央P1付近を、測定子を矢符A3にて表記する軸方向に沿って移動させ、評価長さ1.25mmで、周方向一定間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求めた。軸8Mの測定箇所は、この軸方向中央P1の周方向適当間隔おきであっても良い。評価長さは1.25mmでなくても良い。
また、本実施形態に係るDLC被膜12の「膜形成範囲」の測定方法でも、同フォームタリサーフ(テーラーホブソン株式会社製)を用いて測定した。具体的には、図14に示すように軸8Mの片側の軸端部8aと膜端部8bに挟まれた軸8表面から、他側の軸端部8aと膜端部8bに挟まれた軸8表面まで測定子を矢符AA2にて表記する軸方向に沿って移動させて測定した。図14に示すように、これを軸8Mの外周面における周方向一定間隔おきに10箇所繰返し、この10箇所の平均値を求めた。この測定方法によると、以下の図15に示すような形状Maが得られる。図15は膜形成範囲測定後の被膜の形状を表す図であり、図15において、軸8の表面より径方向外方にやや盛り上がった箇所を、被膜が形成された一端P3から他端P4に至る範囲すなわち「膜形成範囲」としている。一端P3付近の被膜は、一端P3から矢符A2に示す軸方向一方に向かうに従って急峻に立ち上がり、他端P4付近まで以後平坦に形成される。他端P4付近の被膜は、他端P4から軸方向他方に向かうに従って急峻に立ち上がる。この両側の立ち上がり開始位置間の範囲を「膜形成範囲」とする。
The surface roughness and film formation range of the DLC film 12 formed on the substrate surface are measured by, for example, Foam Talysurf (made by Taylor Hobson Co., Ltd.). In the method of measuring the “surface roughness” of the DLC film 12 according to the present embodiment, for example, using a form Talysurf (FormTalysurf-120L manufactured by Taylor Hobson Co., Ltd.), as shown in FIG. The vicinity was moved along the axial direction indicated by the arrow A3, and an average value of the measured values measured at 10 evaluation intervals at regular intervals in the circumferential direction with an evaluation length of 1.25 mm was obtained. Measurement points on the shaft 8M may be arranged at appropriate intervals in the circumferential direction of the axial center P1. The evaluation length may not be 1.25 mm.
Further, the measurement method of the “film formation range” of the DLC film 12 according to this embodiment was also measured using the same form Talysurf (made by Taylor Hobson Co., Ltd.). Specifically, as shown in FIG. 14, the shaft 8 is sandwiched between the shaft end 8a and the membrane end 8b on the other side from the surface of the shaft 8 sandwiched between the shaft end 8a and the membrane end 8b on one side of the shaft 8M. Measurement was performed by moving the probe to the surface of the shaft 8 along the axial direction indicated by the arrow AA2. As shown in FIG. 14, this was repeated at 10 locations at regular intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the shaft 8M, and the average value of these 10 locations was determined. According to this measurement method, a shape Ma as shown in FIG. 15 is obtained. FIG. 15 is a diagram showing the shape of the film after measurement of the film formation range. In FIG. 15, the portion slightly raised radially outward from the surface of the shaft 8 is changed from one end P3 where the film is formed to the other end P4. Range, or “film formation range”. The coating in the vicinity of one end P3 rises steeply from one end P3 toward one side in the axial direction indicated by the arrow A2, and is thereafter formed flat up to the vicinity of the other end P4. The coating near the other end P4 rises sharply from the other end P4 toward the other in the axial direction. A range between the rising start positions on both sides is referred to as a “film formation range”.

本発明において必要な耐摩耗性を有していたDLC被膜12の表面粗さは、Ra0.25μm以下であった。DLC被膜12の表面粗さがRa0.25μmを超えた場合、相手部品への攻撃性が認められるため、耐摩耗性を維持できない。また同時にDLC被膜12の表面粗さをRa0.25μm以下としたい場合、下地である軸表面つまりDLC被膜12を施していない軸基材8の表面の表面粗さがRa0.15μm以下であることが好ましい。このRa0.15μmを越えた場合、形成した膜の表面粗さがRa0.25μmを越える場合がある。
換言すれば、DLC被膜12を施すべき基材表面の表面粗さをRa0.15μm以下とすることで、DLC被膜12の表面粗さをRa0.25μm以下とし、耐摩耗性を維持することができる。また、相手部品への攻撃を未然に防止することができる。
The surface roughness of the DLC film 12 having the abrasion resistance necessary in the present invention was Ra 0.25 μm or less. When the surface roughness of the DLC film 12 exceeds Ra 0.25 μm, the aggression against the counterpart part is recognized, and thus the wear resistance cannot be maintained. At the same time, when the surface roughness of the DLC film 12 is desired to be Ra 0.25 μm or less, the surface roughness of the shaft base material that is the base, that is, the surface of the shaft base material 8 not applied with the DLC film 12 is Ra 0.15 μm or less. preferable. When this Ra exceeds 0.15 μm, the surface roughness of the formed film may exceed Ra0.25 μm.
In other words, by setting the surface roughness of the base material surface to which the DLC coating 12 is to be applied to Ra 0.15 μm or less, the surface roughness of the DLC coating 12 can be Ra 0.25 μm or less and the wear resistance can be maintained. . Further, it is possible to prevent an attack on the opponent part.

次に、本発明において必要な耐摩耗性を有していたDLC被膜12の膜厚δ2は1μm以上5μm以下である。形成したDLC被膜12は、耐摩耗性を発揮するまで潤滑油と馴染む時間が必要となる。膜厚1μmに満たない場合、DLC被膜12が耐摩耗性を有するまでに膜が全て剥離してしまうため耐摩耗性を維持できない。
DLC被膜の膜厚δ2が1μmに満たない場合、耐摩耗性を発揮できない理由について説明する。DLC被膜形成時には必ず残留圧縮応力が発生しているが、膜部材の結合力や、密着力によって残留圧縮応力に起因する膜の剥離を防止している。DLC被膜の摩耗により膜厚δ2が薄くなると、残留圧縮応力は減少するが、膜部材の結合力や密着力は、残留圧縮応力以上に減少する。そしてDLC被膜の膜厚δ2が0.5μm以下になると、膜部材の結合力や密着力に抗して残留圧縮応力が強くなり膜が剥離してしまう。従って、DLC被膜が潤滑油と馴染み耐摩耗性を発揮するまでに摩耗する0.5μmを加えて、必要な耐摩耗性を有するDLC被膜に必要な最小膜厚は1.0μmとなる。
膜厚5μmを超える場合、各DLC被膜12が膜形成時に生じた残留圧縮応力が大きくなりすぎてしまい、衝撃荷重が加わることによって容易に膜に亀裂が生じ、剥離してしまうことによって耐摩耗性を維持できない。
Next, the film thickness δ2 of the DLC film 12 having the abrasion resistance necessary in the present invention is 1 μm or more and 5 μm or less. The formed DLC film 12 needs time to blend in with the lubricating oil until it exhibits wear resistance. When the film thickness is less than 1 μm, since the film is completely peeled off before the DLC film 12 has the wear resistance, the wear resistance cannot be maintained.
The reason why the wear resistance cannot be exhibited when the film thickness δ2 of the DLC film is less than 1 μm will be described. Residual compressive stress is always generated when the DLC film is formed, but peeling of the film due to the residual compressive stress is prevented by the bonding force and adhesion force of the film member. When the film thickness δ2 becomes thin due to wear of the DLC film, the residual compressive stress decreases, but the bonding force and adhesion of the film member decrease more than the residual compressive stress. When the film thickness δ2 of the DLC film is 0.5 μm or less, the residual compressive stress is increased against the bonding force and adhesion force of the film member, and the film is peeled off. Therefore, the minimum film thickness required for the DLC film having the necessary wear resistance is 1.0 μm by adding 0.5 μm which wears before the DLC film becomes familiar with the lubricating oil and exhibits wear resistance.
When the film thickness exceeds 5 μm, the residual compressive stress generated when each DLC film 12 is formed becomes excessively large, and the film is easily cracked and peeled off when an impact load is applied. Cannot be maintained.

また、本発明において必要な耐摩耗性を有していた軸8Mに施されたDLC被膜12の膜厚は、軸方向中央P1(図2)の膜厚δ2(図4)を基準として±2μm以下の範囲である。この軸方向中央P1の膜厚δ2を基準としたDLC被膜12の膜厚のばらつきを、「厚さバラツキ」と称す。この「厚さバラツキ」とは、軸方向中央P1の膜厚δ2を基準とした場合において、DLC被膜12が形成された膜厚のうち最も厚い箇所の膜厚と前記膜厚δ2との差、または最も薄い箇所の膜厚と前記膜厚δ2との差のうち、大きい値を示す。
例えば、図16(a)に示すように、DLC被膜12の膜厚のうち軸方向中央P1が最も薄い場合、最も厚い箇所の膜厚δmax(δmaxは例えば4μm)と、軸方向中央P1の膜厚δ2(δ2は例えば2μm)との差(δmax−δ2)を求めることで、厚さバラツキが得られる。
図16(b)に示すように、DLC被膜12の膜厚のうち軸方向中央P1が最も厚い場合、この軸方向中央P1の膜厚δ2(δ2は例えば3μm)と、最も薄い箇所の膜厚δmin(δminは例えば2μm)との差(δ2−δmin)を求めることで、厚さバラツキが得られる。
図16(c)に示すように、軸方向中央P1の膜厚δ2が中間値の場合、最も厚い箇所の膜厚δmax(δmaxは例えば3μm)と、軸方向中央P1の膜厚δ2(δ2は例えば1.5μm)との差(δmax−δ2)を求める。また膜厚δ2(δ2は例えば1.5μm)と、最も薄い箇所の膜厚δmin(δminは例えば0.5μm)との差(δ2−δmin)を求める。これらの差(δmax−δ2)、(δ2−δmin)のうち、大きい値(今回δmax−δ2)を採用することで、厚さバラツキが得られる。形成されたDLC被膜12が場所によって膜厚δ2が変化すると、膜に作用する荷重が不均一となり、局所的に過大な接触面圧が作用する。前記の通り、軸8Mに施されたDLC被膜12の膜厚δ2を、軸方向中央P1の膜厚δ2を基準として±2μm以下の範囲に収めた場合、このDLC被膜12に作用する荷重が均一化する。これによって、局所的に過大な接触面圧が作用することを未然に防止することができる。よって、耐摩耗性の低下だけでなく、DLC被膜12の剥離を防止し得る。剥離したDLC被膜によって相手部材へ攻撃することもない。
The film thickness of the DLC film 12 applied to the shaft 8M having the abrasion resistance necessary in the present invention is ± 2 μm with reference to the film thickness δ2 (FIG. 4) at the axial center P1 (FIG. 2). The range is as follows. The variation in the film thickness of the DLC film 12 based on the film thickness δ2 at the axial center P1 is referred to as “thickness variation”. This “thickness variation” is the difference between the thickness δ2 and the thickness of the thickest portion of the DLC film 12 on the basis of the thickness δ2 of the central P1 in the axial direction, Or, a large value is shown in the difference between the thickness of the thinnest portion and the thickness δ2.
For example, as shown in FIG. 16 (a), when the axial center P1 is the thinnest among the thicknesses of the DLC film 12, the film thickness δmax (δmax is 4 μm, for example) at the thickest portion, and the film at the axial center P1. By obtaining the difference (δmax−δ2) from the thickness δ2 (δ2 is 2 μm, for example), the thickness variation is obtained.
As shown in FIG. 16B, when the axial center P1 is the thickest among the thicknesses of the DLC film 12, the axial center P1 has a film thickness δ2 (δ2 is 3 μm, for example), and the film thickness of the thinnest portion. By obtaining the difference (δ2−δmin) from δmin (where δmin is 2 μm, for example), thickness variation can be obtained.
As shown in FIG. 16C, when the film thickness δ2 at the axial center P1 is an intermediate value, the film thickness δmax (δmax is, for example, 3 μm) at the thickest portion and the film thickness δ2 (δ2 at the axial center P1) For example, a difference (δmax−δ2) from 1.5 μm) is obtained. Further, the difference (δ2−δmin) between the film thickness δ2 (δ2 is 1.5 μm, for example) and the film thickness δmin (δmin is 0.5 μm, for example) at the thinnest portion is obtained. Among these differences (δmax−δ2) and (δ2−δmin), a thickness variation is obtained by adopting a larger value (currently δmax−δ2). When the film thickness δ2 of the formed DLC film 12 changes depending on the location, the load acting on the film becomes non-uniform, and an excessive contact surface pressure acts locally. As described above, when the film thickness δ2 of the DLC film 12 applied to the shaft 8M is within a range of ± 2 μm or less with respect to the film thickness δ2 at the axial center P1, the load acting on the DLC film 12 is uniform. Turn into. Thereby, it is possible to prevent an excessive contact surface pressure from acting locally. Therefore, not only the wear resistance is lowered, but also the DLC film 12 can be prevented from peeling off. The peeled DLC film does not attack the mating member.

また、本発明において必要な耐摩耗性を有していたDLC被膜12の軸方向の形成範囲は、図6(C)に示すように、ころ長KLから、ころ面取Kmの軸方向寸法Km1に「2」を乗じた値を減じて求められる値、すなわち、ころ(転動体)長KL−ころ(転動体)面取Kmの軸方向寸法Km1×2(両端)により求められる値より広く規定している。より好ましくは転走面以上とする。これにより、DLC被膜12にかかる荷重が均一化するうえ、局所的な過大面圧を防止し得る。逆に、DLC被膜12の軸方向の形成範囲が、ころ長KL−ころ面取Kmの軸方向寸法Km1×2により求められる値以下であって、DLC被膜12の軸方向端部付近が、例えばころの外周面に押圧されたり押圧されなかったりすることを繰り返す場合、前記DLC被膜12の軸方向端部付近の被膜部分が軸基材に対して不所望に浮き上がる。その結果、この被膜部分が剥離するおそれがある。   Further, as shown in FIG. 6C, the axial formation range of the DLC film 12 having the abrasion resistance necessary in the present invention is from the roller length KL to the axial dimension Km1 of the roller chamfer Km. The value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the value by "2", that is, the roller (rolling element) length KL-the roller (rolling element) chamfering Km axial dimension Km1 x 2 (both ends) is doing. More preferably, it is more than the rolling surface. Thereby, the load applied to the DLC film 12 can be made uniform, and local excessive surface pressure can be prevented. Conversely, the axial formation range of the DLC film 12 is equal to or less than the value obtained by the axial dimension Km1 × 2 of the roller length KL−the roller chamfering Km, and the vicinity of the axial end of the DLC film 12 is, for example, When it is repeatedly pressed or not pressed against the outer peripheral surface of the roller, the coating portion near the axial end of the DLC coating 12 is undesirably lifted with respect to the shaft base material. As a result, there is a possibility that the coating portion is peeled off.

ローラフォロワの軸8Mをかしめてロッカアームと固定し使用される場合における、軸8MのDLC被膜12の形成範囲はかしめ後の変形量が、かしめ前の軸径(かしめ後の軸8Mの軸方向中央P1における軸径)に対し+0.1mm以下の領域である。ローラフォロアは組立時に膜形成した軸8Mの両端部をかしめることから、かしめ前の軸径+0.1mmを超える変形部に膜形成すると、DLC被膜が剥離し、耐摩耗性を発揮できなくなるだけでなく、相手部品を攻撃してしまう。つまり剥離した被膜が異物となる。   When the roller follower shaft 8M is caulked and fixed to the rocker arm, the DLC film 12 is formed on the shaft 8M so that the deformation amount after caulking is the shaft diameter before caulking (the axial center of the shaft 8M after caulking). It is a region of +0.1 mm or less with respect to (the shaft diameter at P1). Since the roller follower caulks both ends of the shaft 8M formed during assembly, if a film is formed on a deformed portion exceeding the shaft diameter +0.1 mm before caulking, the DLC film peels off and the wear resistance cannot be exhibited. Instead, it attacks the opponent's parts. That is, the peeled film becomes a foreign substance.

(5)軸受の軸(基材)における表面硬度について
通常、DLC被膜を施していない基材の表面硬度(転走面部硬度)を確認する方法は、ロックウェル硬度計やビッカース硬度計を用いて、基材表面を直接硬度測定する。しかし、表面にDLC被膜12を施した基材の場合、上記測定方法は使用できない。そこで基材の断面硬度をビッカース硬度計で測定し、DLC被膜との界面から0.03mm地点の値を基材表面硬度として用いている。基材表面にDLC被膜12を施すため、基材表面硬度がDLC被膜硬度に近いことが好ましい。
本実施形態に係る軸表面硬度の測定方法では、例えばマイクロビッカース硬度計(株式会社島津製作所製HMV-1)を用いて、軸8Mの軸方向中央を、周方向適当間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求めた。具体的に、DLC被膜との界面から0.03mm地点の表面硬度を求めるには、図17に示すように、軸8Mの軸方向中央を、軸方向に略垂直な仮想平面khに沿って切断する。図18に示すように、この切断面表面shにおける、軸8Mの表面つまり外周縁部8Maから軸中心L3を結ぶ直線L4上の点P2を、前記マイクロビッカース硬度計で試験荷重300gで測定する。すなわち被膜12と軸8との界面から、軸中心方向へL5(L5=0.03mm)の地点の硬度を測定する。このように周方向適当間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を、基材表面硬度とする。
(5) About the surface hardness of the shaft (base material) of the bearing Normally, the method for confirming the surface hardness (rolling surface portion hardness) of the base material not coated with the DLC film is to use a Rockwell hardness meter or a Vickers hardness meter. The hardness of the substrate surface is directly measured. However, in the case of a substrate having a DLC coating 12 on the surface, the above measurement method cannot be used. Therefore, the cross-sectional hardness of the base material is measured with a Vickers hardness meter, and the value at the point 0.03 mm from the interface with the DLC film is used as the base material surface hardness. Since the DLC film 12 is applied to the substrate surface, the substrate surface hardness is preferably close to the DLC film hardness.
In the method for measuring the shaft surface hardness according to the present embodiment, for example, a micro Vickers hardness tester (HMV-1 manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure 10 axial centers of the shaft 8M at appropriate circumferential intervals. The average value of the measured values was obtained. Specifically, in order to obtain the surface hardness at the point of 0.03 mm from the interface with the DLC film, as shown in FIG. 17, the axial center of the shaft 8M is cut along a virtual plane kh substantially perpendicular to the axial direction. To do. As shown in FIG. 18, a point P2 on a straight line L4 connecting the surface of the shaft 8M, that is, the outer peripheral edge 8Ma, to the shaft center L3 on the cut surface sh is measured with the micro Vickers hardness tester at a test load of 300 g. That is, the hardness at a point of L5 (L5 = 0.03 mm) is measured from the interface between the coating 12 and the shaft 8 in the axial center direction. Thus, let the average value of the measured value measured 10 places for every circumferential direction appropriate interval be base-material surface hardness.

本発明で耐摩耗性を確認した、DLC被膜12を施した基材表面硬度はHV650以上HV1000以下である。具体的に、上記基材表面硬度の範囲内に入る表2の軸受5各部の摩耗量を確認したところ、軸8M、転動体10、外輪9共に所定の摩耗量以下に抑え、軸受全体の摩耗を低減することができた。
これに対して、表4の試験軸受では、試験後、軸8M、転動体10、外輪9共に所定の摩耗量よりも大きくなり軸受全体の摩耗量が大きくなった。これは基材の強度不足に起因して、この基材が塑性変形して特に軸8Mの摩耗が進展したこと等による。
基材表面硬度の下限値をHV650とした場合、基材の必要強度を満たし、基材の変形量を所定量以下に抑えることができる。そのため基材表面と、この基材表面に形成されたDLC被膜12との密着性を向上させることができる。基材表面硬度の上限値をHV1000とした場合、基材の必要な靭性値を満たし、基材に亀裂が発生することがなくDLC被膜12との密着性を向上させることができる。
The hardness of the substrate surface on which the DLC coating 12 has been confirmed for wear resistance in the present invention is HV650 or more and HV1000 or less. Specifically, when the wear amount of each part of the bearing 5 in Table 2 that falls within the range of the substrate surface hardness was confirmed, the shaft 8M, the rolling element 10, and the outer ring 9 were all kept to a predetermined wear amount or less, and the wear of the entire bearing was reduced. Was able to be reduced.
On the other hand, in the test bearing of Table 4, after the test, the shaft 8M, the rolling element 10, and the outer ring 9 were all larger than the predetermined wear amount, and the wear amount of the entire bearing was increased. This is because, due to the insufficient strength of the base material, the base material is plastically deformed, and in particular, wear of the shaft 8M has progressed.
When the lower limit of the substrate surface hardness is HV650, the required strength of the substrate is satisfied, and the deformation amount of the substrate can be suppressed to a predetermined amount or less. Therefore, the adhesiveness between the substrate surface and the DLC film 12 formed on the substrate surface can be improved. When the upper limit value of the substrate surface hardness is HV1000, the necessary toughness value of the substrate is satisfied, and the adhesion to the DLC coating 12 can be improved without causing cracks in the substrate.

熱処理した後でも、sp2-及びsp3-交雑炭素を含むメタルフリーアモルファス炭化水素からなるDLC被膜12を採用した場合、膜形成前に軸表面にショットピーニング加工を施すことによって表面硬度をHV1000近くにすることができる。AD法(エアロゾルデポジションメソッド)で形成した膜の場合、原料粉末中には平均粒子径を越えた大きさの粒子がある。粒径の大きな粒子は膜形成に寄与せずに基材表面に衝突することでピーニング処理が施され、基材表面硬度はHV1000近くにすることができる。   Even after the heat treatment, when the DLC film 12 made of metal-free amorphous hydrocarbon containing sp2- and sp3-hybridized carbon is adopted, the surface hardness is made close to HV1000 by subjecting the shaft surface to shot peening before film formation. be able to. In the case of a film formed by the AD method (aerosol deposition method), there are particles having a size exceeding the average particle size in the raw material powder. A particle having a large particle size does not contribute to film formation and collides with the surface of the base material to be subjected to peening treatment, and the surface hardness of the base material can be close to HV1000.

(6)軸受の軸の転走面表面にDLC被膜を形成した後の真円度について
円筒状基材表面にDLC被膜12を形成した後の真円度は、例えばタリロンド(テーラーホブソン株式会社製Talyrond262)で測定する。前記「真円度」とは、円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさを言う幾何公差である。この真円度は、円形形体を2つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心2円の間隔が最小となる場合の2円の半径差で表し、真円度XXμm、または真円度XXmmと表示する。本実施形態に係るDLC被膜12を形成した後の「真円度」の測定方法では、図19に示すように、前記タリロンドを用いて、軸8Mの膜形成範囲を矢符A4にて表記する周方向に軸方向適当間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求めた。
本発明において必要な耐摩耗性を有していた、DLC被膜形成後の軸8Mの真円度は4μm以下であった。この真円度が4μmを超えた場合、膜厚δ2が場所によって変化し、膜にかかる荷重が不均一となり、局部的に過大な接触面圧となる。よって、耐摩耗性が低下するだけでなく、DLC被膜12の剥離を誘発する可能性が高くなる。さらに、DLC被膜12の剥離により、相手部品への攻撃性も増加する。
(6) Roundness after the DLC film is formed on the rolling surface of the shaft of the bearing The roundness after the DLC film 12 is formed on the cylindrical substrate surface is, for example, Talirond (made by Taylor Hobson Co., Ltd.) Measure with Talyrond 262). The “roundness” is a geometric tolerance that refers to a magnitude of deviation from a geometrically correct circle of a circular shape. This roundness is expressed as the radius difference between the two circles when the distance between the two concentric circles is the minimum when the circular shape is sandwiched between two concentric geometric circles. Roundness XXμm, or roundness Displayed as XXmm. In the method of measuring “roundness” after forming the DLC film 12 according to the present embodiment, as shown in FIG. 19, the film formation range of the axis 8M is represented by an arrow A4 using the talirond. The average value of the measured values measured at 10 locations in the circumferential direction at appropriate intervals in the axial direction was determined.
The roundness of the shaft 8M after the formation of the DLC film, which had the necessary wear resistance in the present invention, was 4 μm or less. When the roundness exceeds 4 μm, the film thickness δ2 changes depending on the location, the load applied to the film becomes non-uniform, and the contact surface pressure becomes locally excessive. Therefore, not only the wear resistance is lowered, but also the possibility of inducing the peeling of the DLC film 12 is increased. Furthermore, the aggression against the mating parts is also increased by peeling the DLC film 12.

軸8Mの真円度を4μm以下とするためには、軸基材8の真円度を2μm以下とする必要がある。
したがって、軸基材8における転走面の真円度が2μm以下、および軸8Mの転走面の真円度が4μm以下のいずれか一方または両方を満足することにより、前記転走面は必要十分な耐摩耗性を有する。軸8Mの転走面の真円度が4μm以下としたため、膜厚δ2が場所によって変化することなく、DLC被膜12にかかる荷重が均一化し、局所的な過大な接触面圧を防止することができる。したがって、前記転走面を必要十分な耐摩耗性に維持し、DLC被膜12の剥離を防止することができる。これにより、相手部品への攻撃性が増加することも防止できる。軸基材8における転走面の真円度を2μm以下とすることで、軸8Mの真円度を4μm以下とすることができる。このような軸受5により、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。
In order to set the roundness of the shaft 8M to 4 μm or less, it is necessary to set the roundness of the shaft base material 8 to 2 μm or less.
Therefore, the rolling surface is necessary by satisfying one or both of the roundness of the rolling surface of the shaft base material 8 of 2 μm or less and the roundness of the rolling surface of the shaft 8M of 4 μm or less. Has sufficient wear resistance. Since the roundness of the rolling surface of the shaft 8M is 4 μm or less, the film thickness δ2 does not change depending on the location, the load applied to the DLC film 12 is made uniform, and excessive local contact surface pressure can be prevented. it can. Therefore, it is possible to maintain the rolling surface with necessary and sufficient wear resistance and prevent the DLC film 12 from being peeled off. As a result, it is possible to prevent an increase in aggression on the counterpart part. By setting the roundness of the rolling surface of the shaft base material 8 to 2 μm or less, the roundness of the shaft 8M can be set to 4 μm or less. With such a bearing 5, wear under lubrication mixed with hard foreign matters can be reduced.

(7)転がり軸受の軸、転動体、外輪のすきまについて
軸表面にDLC被膜12を形成することで、軸受5を構成する部品、つまり軸8M、転動体10、外輪9のすきまが変化する。転がり軸受のすきまはラジアルすきまと、転動体10一本あたりの円周方向すきまδ1とで規定する。
本発明において必要な耐摩耗性を有していた軸受5のラジアルすきまは2μm以上45μm以下であった。
DLC被膜を施した軸受のラジアルすきまの下限値は2μmとすることができる。軸受5の組立を容易化することができるうえ、DLC被膜を施すことで基材の熱膨張による寸法変化を抑制することができ、潤滑不良による焼付きや摩耗等の不具合を未然に防止することができる。ラジアルすきまの上限値を45μmとすることにより、転動体のスキューに起因する振動、音響を抑制し、軸受寿命の低下を防止することができる。
(7) Clearance between the shaft, rolling element and outer ring of the rolling bearing By forming the DLC film 12 on the shaft surface, the clearances of the components constituting the bearing 5, that is, the shaft 8M, the rolling element 10 and the outer ring 9, change. The clearance of the rolling bearing is defined by a radial clearance and a circumferential clearance δ1 per 10 rolling elements.
The radial clearance of the bearing 5 that had the necessary wear resistance in the present invention was 2 μm or more and 45 μm or less.
The lower limit value of the radial clearance of the bearing provided with the DLC film can be 2 μm. The assembly of the bearing 5 can be facilitated, and the dimensional change due to the thermal expansion of the base material can be suppressed by applying the DLC film, and problems such as seizure and wear due to poor lubrication can be prevented in advance. Can do. By setting the upper limit value of the radial clearance to 45 μm, it is possible to suppress vibration and sound caused by the skew of the rolling elements, and to prevent a decrease in bearing life.

一方、必要な耐摩耗性を有していた軸受5の転動体10一本あたりの円周方向すきまδ1は2μm以上25μm以下であった。
(DLC被膜を施した)前記軸受の円周方向すきまδ1の下限値は2μmとすることができる。軸受5の組立を容易化することができるうえ、DLC被膜を施すことで基材の熱膨張による寸法変化を抑制することができ、潤滑不良による焼付きや摩耗等の不具合を未然に防止することができる。円周方向すきまδ1の上限値を25μmとしたため、転動体のスキューに起因する振動、音響を抑制し、軸受寿命の低下を防止することができる。
On the other hand, the circumferential clearance δ1 per rolling element 10 of the bearing 5 having the necessary wear resistance was 2 μm or more and 25 μm or less.
The lower limit value of the circumferential clearance δ1 of the bearing (with a DLC coating) can be 2 μm. The assembly of the bearing 5 can be facilitated, and the dimensional change due to the thermal expansion of the base material can be suppressed by applying the DLC film, and problems such as seizure and wear due to poor lubrication can be prevented in advance. Can do. Since the upper limit value of the circumferential clearance δ1 is set to 25 μm, it is possible to suppress vibration and sound caused by the skew of the rolling elements and prevent a reduction in bearing life.

軸の転走面表面に形成したsp2-及びsp3-交雑炭素を含むメタルフリーアモルファス炭化水素からなるDLC被膜の水素含有量について
軸8Mの表面に形成したDLC被膜12の水素含有量は、例えば、ERDA(Elastic Recoil Detection Analysis:神戸製鋼所製HRBS500)で分析する。この実施形態に係るDLC被膜12の水素含有量の測定方法として、軸8Mの軸方向中央を、図20に示すように周方向適当間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求め、膜表面から膜厚0.3μmまでの領域を分析した。ERDAによる水素含有量の測定は、深さ方向の組成分布を評価するため、膜表面から観察する。測定結果から深さ方向0.3μmまでの領域の水素含有量を読み取ることで足りる。
本発明において必要な耐摩耗性を有していた、DLC被膜12の表面つまり最外層の表面層27から0.3μmまでの領域の水素含有量は10原子%以上30原子%以下、好ましくは16原子%以上25原子%以下であった。水素含有量が10原子%未満の場合、密着性が低下する。水素含有量が30原子%を越える場合、膜材間の結合性が低下し、剥離しやすくなり耐摩耗性が低下する。
Hydrogen content of DLC film made of metal-free amorphous hydrocarbon containing sp2- and sp3- hybrid carbon formed on the surface of the rolling surface of the shaft The hydrogen content of the DLC film 12 formed on the surface of the shaft 8M is, for example, Analyze with ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis: HRBS500 manufactured by Kobe Steel). As a method for measuring the hydrogen content of the DLC film 12 according to this embodiment, an average value of measured values obtained by measuring the axial center of the shaft 8M at 10 locations at appropriate circumferential intervals as shown in FIG. The region from the surface to a film thickness of 0.3 μm was analyzed. The measurement of hydrogen content by ERDA is observed from the film surface in order to evaluate the composition distribution in the depth direction. It is sufficient to read the hydrogen content in the region up to 0.3 μm in the depth direction from the measurement result.
The hydrogen content of the surface of the DLC film 12, that is, the outermost surface layer 27 to 0.3 μm, having the abrasion resistance necessary in the present invention is 10 atomic% or more and 30 atomic% or less, preferably 16 The atomic% was 25 atomic% or less. When the hydrogen content is less than 10 atomic%, the adhesion is lowered. When the hydrogen content exceeds 30 atomic%, the bondability between the film materials is reduced, the film is easily peeled off, and the wear resistance is lowered.

(9)軸受の軸の転走面表面に形成したsp2-及びsp3-交雑炭素を含むメタルフリーアモルファス炭化水素からなるDLC被膜の金属含有量について
軸8Mの表面に形成したDLC被膜12の金属含有量は、例えばSIMS(Secondary Ion Mass Spectromety:アルバック・ファイ株式会社製ADEPT-1010)で分析する。特にDLC被膜12と基材との密着性をよくするためにはCr(クロム)を、(メタルフリーアモルファス炭化水素層を含む)アモルファス炭化水素層とCr(クロム)層との密着性をよくするためにはW(タングステン)を含有させる。この実施形態に係るDLC被膜12の金属含有量の測定方法として、図21に示すように軸8Mの軸方向中央を、周方向適当間隔おきに10箇所測定した測定値の平均値を求めた。
(9) Metal content of the DLC film made of metal-free amorphous hydrocarbons containing sp2- and sp3-hybridized carbon formed on the rolling surface of the shaft of the bearing The metal content of the DLC film 12 formed on the surface of the shaft 8M The amount is analyzed by, for example, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry: ADEPT-1010 manufactured by ULVAC-PHI). In particular, in order to improve the adhesion between the DLC film 12 and the substrate, Cr (chromium) is improved, and the adhesion between the amorphous hydrocarbon layer (including the metal-free amorphous hydrocarbon layer) and the Cr (chromium) layer is improved. For this purpose, W (tungsten) is contained. As a method for measuring the metal content of the DLC film 12 according to this embodiment, an average value of measured values obtained by measuring 10 axial centers of the shaft 8M at appropriate circumferential intervals as shown in FIG.

本発明において必要な耐摩耗性を有していた、DLC被膜12のCr(クロム)+W(タングステン)の含有量は5原子%以上50原子%以下であった。Cr(クロム)+W(タングステン)の含有量が5原子%未満の場合、DLC被膜12と基材との密着性が低下する。50原子%を越えた場合、アモルファス炭化水素膜を構成しているDLC被膜12の半分以上が金属となり、硬度が低下し耐摩耗性が低下する。   The content of Cr (chromium) + W (tungsten) in the DLC film 12 having the abrasion resistance necessary for the present invention was 5 atomic% or more and 50 atomic% or less. When the content of Cr (chromium) + W (tungsten) is less than 5 atomic%, the adhesion between the DLC film 12 and the substrate is lowered. When it exceeds 50 atomic%, more than half of the DLC film 12 constituting the amorphous hydrocarbon film becomes a metal, the hardness is lowered and the wear resistance is lowered.

以上のパラメータが転走面にDLC被膜12を形成した軸受5の耐摩耗性に影響を及ぼす。各パラメータは単独で耐摩耗性に影響を及ぼすだけでなく、耐摩耗性を維持する領域を組み合わせることで、さらに耐摩耗性が向上する。   The above parameters affect the wear resistance of the bearing 5 in which the DLC film 12 is formed on the rolling surface. Each parameter not only affects the wear resistance independently, but the wear resistance is further improved by combining the regions that maintain the wear resistance.

以上説明した本発明の実施形態に係るロッカアームアッシーによれば、DLC被膜12が軸基材8上に施され、このDLC被膜12は、最外層の表面層27と、下地層25と、これら表面層27と下地層25との間に介在されるCr-WC層26とを有する。下地層25から表面層27に向かって、Cr-WC層26の炭素の元素濃度が、下地層25側から表面層27側に向かって増加させると、層の組成が連続的に徐々に変化し、表面層27と軸基材8である鋼等との密着性が優れたものとなる。
さらに、DLC被膜の軸方向の形成範囲が、少なくとも、ころ長から、このころ面取の軸方向寸法に「2」(両端)を乗じた値を減じて求められる値である。より好ましくは、DLC被膜の軸方向の形成範囲を転走面以上とする。これにより、DLC被膜にかかる荷重が均一化するうえ、局所的な過大面圧を防止することができる。したがって、硬質異物混入潤滑下での摩耗を低減することができる。相手部品への攻撃性が増加することも防止できる。逆に、DLC被膜の軸方向の形成範囲が求められる値以下であって、DLC被膜の軸方向端部付近が、例えばころの外周面に押圧されたり押圧されなかったりすることを繰り返す場合、前記DLC被膜の軸方向端部付近の被膜部分が軸基材に対して不所望に浮き上がる。その結果、この被膜部分が剥離するおそれがある。
According to the rocker arm assembly according to the embodiment of the present invention described above, the DLC coating 12 is applied on the shaft base material 8, and the DLC coating 12 is composed of the outermost surface layer 27, the underlayer 25, and the surface thereof. A Cr—WC layer 26 interposed between the layer 27 and the underlayer 25. When the carbon element concentration of the Cr—WC layer 26 increases from the base layer 25 toward the surface layer 27, the composition of the layer gradually and gradually changes. The adhesion between the surface layer 27 and the steel that is the shaft base material 8 is excellent.
Furthermore, the axial formation range of the DLC film is a value obtained by subtracting at least the value obtained by multiplying the axial dimension of the roller chamfer by “2” (both ends) from the roller length. More preferably, the formation range of the DLC film in the axial direction is equal to or more than the rolling surface. Thereby, the load applied to the DLC film can be made uniform and local excessive surface pressure can be prevented. Therefore, wear under hard foreign matter mixed lubrication can be reduced. It is also possible to prevent an increase in the aggression on the opponent part. Conversely, when the axial formation range of the DLC film is equal to or less than the required value, and the vicinity of the axial end of the DLC film is repeatedly pressed or not pressed against the outer peripheral surface of the roller, for example, The coating portion near the end in the axial direction of the DLC coating floats undesirably with respect to the shaft base material. As a result, there is a possibility that this coating portion will be peeled off.

エンジンの運転開始直後、タペットローラ軸受部分に、潤滑油としてのエンジンオイルが行き渡る迄の間、またはエンジンの急加減速に伴ってエンジンオイルの供給が追いつかない場合でも、前記DLC被膜12により、互いに摩擦し合う部品同士の間の潤滑を確保できる。このため、上記部品の表面に表面損傷が発生することを防止できる。したがって、これら部品の表面に有害な凹凸が形成されることがなく、これら各部品表面の潤滑状態を良好な流体潤滑にできて、各部品の耐久性向上を図れる。この結果、エンジンの運転開始初期状態での表面損傷を防止して、焼き付き防止を図れるだけでなく、その後の潤滑状態を良好にして、十分な耐久性の確保を図ることが可能となる。   Immediately after the start of operation of the engine, until the engine oil as lubricating oil spreads over the tappet roller bearing part, or even when the supply of engine oil cannot catch up with the rapid acceleration / deceleration of the engine, Lubrication between parts that rub against each other can be ensured. For this reason, it can prevent that surface damage generate | occur | produces on the surface of the said component. Therefore, harmful irregularities are not formed on the surfaces of these components, the lubrication state of the surfaces of these components can be made good fluid lubrication, and the durability of each component can be improved. As a result, it is possible not only to prevent surface damage in the initial operation start state of the engine and prevent seizure, but also to improve the subsequent lubrication state and ensure sufficient durability.

前記Cr-WC層26をスパッタ処理で形成するため、Crからなるターゲット20の印加電圧の出力と、WCからなるターゲット21の印加電圧の出力とを調整することで、このCr−WC層26を容易に形成することが可能となる。   In order to form the Cr—WC layer 26 by sputtering, the Cr—WC layer 26 is adjusted by adjusting the output of the applied voltage of the target 20 made of Cr and the output of the applied voltage of the target 21 made of WC. It can be formed easily.

軸の軸方向中間部は、転動体10の転走面幅以上であっても良い。この場合、軸基材8の軸方向中間部は熱処理により硬化されたうえでDLC被膜12が施される。したがって、転走面を必要十分な耐摩耗性に維持し、DLC被膜12の破壊、剥離を防止することができる。
軸の軸方向中間部の基材硬度は、この基材表面から50μm以上の深さでHRC58以上有するものであっても良い。DLC被膜12を基材表面に施した場合、最適なDLC被膜を施さないと、剥離したDLC被膜が硬質異物として作用するため、基材表面から深さ50μm以上まで摩耗が発生する場合がある。軸の軸方向中間部の基材硬度が、この基材表面から50μm以上の深さでHRC58以上有すると、軸の耐摩耗性を高めることができる。
The axial intermediate portion of the shaft may be equal to or greater than the rolling surface width of the rolling element 10. In this case, the DLC film 12 is applied after the axial intermediate portion of the shaft base 8 is cured by heat treatment. Therefore, it is possible to maintain the rolling surface with necessary and sufficient wear resistance, and to prevent the DLC film 12 from being broken or peeled off.
The substrate hardness in the axial direction intermediate portion of the shaft may be HRC 58 or more at a depth of 50 μm or more from the surface of the substrate. When the DLC film 12 is applied to the surface of the base material, if the optimal DLC film is not applied, the peeled DLC film acts as a hard foreign substance, and thus wear may occur from the surface of the base material to a depth of 50 μm or more. When the base material hardness of the axial middle part of the shaft is HRC58 or more at a depth of 50 μm or more from the surface of the base material, the wear resistance of the shaft can be enhanced.

ロッカアームアッシーは、車両等の内燃機関のうちディーゼルエンジンに使用されるもの、または直噴ガソリンエンジンに使用されるものであっても良い。これらのエンジンでは、通常のガソリンエンジンよりも硬質異物の発生量が多く、この硬質異物が原因でロッカアームアッシーの軸に、著しい摩耗が発生する場合がある。このような硬質異物の発生量が多いエンジンに、本発明のロッカアームアッシーを使用することにより、特に耐摩耗性の向上を図ることができる。
本実施形態では、転がり軸受にDLC被膜を施しているが、滑り軸受に前述のDLC被膜を施し、転がり軸受で適用したパラメータにしても良い。この場合において、軸の軸方向中間部は、外輪幅以上であっても良い。この場合、軸基材の軸方向中間部は熱処理により硬化されたうえでDLC被膜が施される。したがって、転走面を必要十分な耐摩耗性に維持し、DLC被膜の破壊、剥離を防止することができる。滑り軸受にDLC被膜を施した場合であっても本実施形態と同様の作用、効果を奏する。
なお前記転がり軸受は転動体がボールのものを適用することも可能である。
The rocker arm assembly may be an internal combustion engine such as a vehicle used for a diesel engine or a direct injection gasoline engine. These engines generate more hard foreign matter than ordinary gasoline engines, and the hard foreign matter may cause significant wear on the shaft of the rocker arm assembly. By using the rocker arm assembly of the present invention in an engine with a large amount of hard foreign matter generated, the wear resistance can be particularly improved.
In the present embodiment, the DLC film is applied to the rolling bearing. However, the above-described DLC film may be applied to the sliding bearing, and the parameters may be applied to the rolling bearing. In this case, the axial intermediate portion of the shaft may be equal to or greater than the outer ring width. In this case, the intermediate portion in the axial direction of the shaft base material is cured by heat treatment, and then the DLC film is applied. Therefore, the rolling surface can be maintained at a necessary and sufficient wear resistance, and the DLC film can be prevented from being broken or peeled off. Even when the DLC film is applied to the slide bearing, the same operations and effects as the present embodiment can be obtained.
The rolling bearing may be a rolling element having a ball.

この発明の一実施形態に係るロッカアームアッシーの正面図である。It is a front view of the rocker arm assembly concerning one embodiment of this invention. 同ロッカアームアッシーにおける軸受部分の断面図である。It is sectional drawing of the bearing part in the same rocker arm assembly. 同軸受の破断正面図である。It is a fracture front view of the bearing. 同軸受の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the important section of the bearing. 同軸受の要部にDLC被膜を形成するスパッタ装置を概略表す図である。It is a figure which represents roughly the sputtering device which forms a DLC film in the principal part of the bearing. (A)は軸基材とDLC被膜との関係を拡大して示す要部断面図、(B)は下地層側から表面層側へのWCまたはCrの割合を分析する方法を説明するための図、(C)はDLC被膜の軸方向の形成範囲を説明するための要部断面図である。(A) is a principal part sectional view which expands and shows the relationship between a shaft base material and a DLC film, (B) is for explaining the method of analyzing the ratio of WC or Cr from the base layer side to the surface layer side FIG. 4C is a cross-sectional view of a main part for explaining the axial formation range of the DLC film. 同軸受の試験機の断面図である。It is sectional drawing of the testing machine of the same bearing. 軸の一部分のみが大きく摩耗した場合の軸断面を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically a shaft cross section when only a part of shaft is worn greatly. この発明の実施形態にかかるDLC被膜の破壊靭性値測定方法を概略表す斜視図である。It is a perspective view showing roughly the fracture toughness value measuring method of the DLC film concerning the embodiment of this invention. 同DLC被膜の密着性(スクラッチ法)測定方法を概略表す斜視図である。It is a perspective view which represents roughly the adhesiveness (scratch method) measuring method of the DLC film. 同DLC被膜の硬度の測定方法を概略表す斜視図である。It is a perspective view which represents roughly the measuring method of the hardness of the DLC film. 同DLC被膜の膜厚の測定方法を概略表す斜視図である。It is a perspective view which represents roughly the measuring method of the film thickness of the same DLC film. 同DLC被膜の表面粗さの測定方法を概略表す斜視図である。It is a perspective view which represents roughly the measuring method of the surface roughness of the DLC film. 同DLC被膜の膜形成範囲の測定方法を概略表す斜視図である。It is a perspective view which represents roughly the measuring method of the film formation range of the same DLC film. 膜形成範囲測定後のDLC被膜の形状を表す図である。It is a figure showing the shape of the DLC film after a film formation range measurement. DLC被膜の厚さバラツキを表す図であり、図16(a)は軸方向中央が最も薄膜の場合の図、図16(b)は軸方向中央が最も厚膜の場合の図、図16(c)は軸方向中央の膜厚が中間値の場合の図である。FIGS. 16A and 16B are diagrams showing the thickness variation of the DLC film, in which FIG. 16A shows the case where the axial center is the thinnest, FIG. 16B shows the case where the axial center is the thickest, and FIG. c) is a diagram in the case where the film thickness at the center in the axial direction is an intermediate value. DLC被膜との界面から0.03mm地点の表面硬度を求める前段階の状態を表す斜視図である。It is a perspective view showing the state of the previous stage which calculates | requires the surface hardness of 0.03 mm point from the interface with a DLC film. 軸の切断面表面における、軸の外周縁部から軸中心を結ぶ直線上の点を測定する状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which measures the point on the straight line which connects an axial center from the outer periphery part of an axis | shaft in the cut surface surface of an axis | shaft. DLC被膜を形成した後の真円度の測定方法を概略示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the measuring method of roundness after forming a DLC film. DLC被膜に含まれる水素含有量の測定箇所を概略示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the measurement location of the hydrogen content contained in a DLC film. DLC被膜に含まれる金属含有量の測定箇所を概略示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematically the measurement location of the metal content contained in a DLC film.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロッカアーム本体
5…軸受
8M…軸
9…外輪
10…転動体
12…DLC被膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rocker arm main body 5 ... Bearing 8M ... Shaft 9 ... Outer ring 10 ... Rolling element 12 ... DLC film

Claims (10)

少なくとも軸方向中間部が熱処理により硬化された軸と、この軸の外周に位置する外輪と、これら外輪と軸との間を転動するころと、前記軸を固定したロッカアーム本体とを有するロッカアームアッシーにおいて、
DLC被膜が前記軸に施され、
このDLC被膜は、
sp2-及びsp3-交雑炭素を含むアモルファス炭化水素を有する最外層の表面層と、
この表面層よりも内側で且つ軸基材に臨み、少なくともクロムを含有する下地層と、
これら表面層と下地層との間に介在され、クロムと炭化タングステンとを含むクロム-炭化タングステン層とを有し、
前記DLC被膜の軸方向の形成範囲は、少なくとも、ころ長から、このころ面取の軸方向寸法に2を乗じた値を減じて求められる値であるロッカアームアッシー。
A rocker arm assembly having a shaft having at least an axially intermediate portion hardened by heat treatment, an outer ring positioned on the outer periphery of the shaft, a roller rolling between the outer ring and the shaft, and a rocker arm body to which the shaft is fixed. In
A DLC coating is applied to the shaft;
This DLC coating is
an outermost surface layer comprising amorphous hydrocarbons containing sp2- and sp3-cross carbons;
Under the surface layer, facing the shaft base material, and containing at least chromium,
A chromium-tungsten carbide layer containing chromium and tungsten carbide, interposed between the surface layer and the base layer,
A rocker arm assembly in which the axial formation range of the DLC coating is a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the axial dimension of the roller chamfer by 2 from at least the roller length.
少なくとも軸方向中間部が熱処理により硬化された軸と、この軸の外径面にすべり接触する外輪と、前記軸を固定したロッカアーム本体とを有するロッカアームアッシーにおいて、
DLC被膜が前記軸に施され、
このDLC被膜は、
sp2-及びsp3-交雑炭素を含むアモルファス炭化水素を有する最外層の表面層と、
この表面層よりも内側で且つ軸基材に臨み、少なくともクロムを含有する下地層と、
これら表面層と下地層との間に介在され、クロムと炭化タングステンとを含むクロム-炭化タングステン層とを有し、
前記DLC被膜の軸方向の形成範囲は、少なくとも、ころ長から、このころ面取の軸方向寸法に2を乗じた値を減じて求められる値であるロッカアームアッシー。
In a rocker arm assembly having at least an axially hardened shaft by heat treatment, an outer ring that is in sliding contact with the outer diameter surface of the shaft, and a rocker arm body that fixes the shaft,
A DLC coating is applied to the shaft;
This DLC coating is
an outermost surface layer comprising amorphous hydrocarbons containing sp2- and sp3-cross carbons;
Under the surface layer, facing the shaft base material, and containing at least chromium,
A chromium-tungsten carbide layer containing chromium and tungsten carbide, interposed between the surface layer and the base layer,
A rocker arm assembly in which the axial formation range of the DLC coating is a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the axial dimension of the roller chamfer by 2 from at least the roller length.
請求項1または請求項2において、前記クロム-炭化タングステン層は、スパッタ処理で形成されるロッカアームアッシー。   3. The rocker arm assembly according to claim 1, wherein the chromium-tungsten carbide layer is formed by a sputtering process. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記DLC被膜の前記表面層は、表面から0.3μmまでの領域における水素含有量が、10原子%以上30原子%以下であるロッカアームアッシー。   4. The rocker arm assembly according to claim 1, wherein the surface layer of the DLC film has a hydrogen content in a region from the surface to 0.3 μm of 10 atomic% to 30 atomic%. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記クロム-炭化タングステン層は、クロムとタングステンとの合計含有量が、5原子%以上50原子%以下であるロッカアームアッシー。   5. The rocker arm assembly according to claim 1, wherein the chromium-tungsten carbide layer has a total content of chromium and tungsten of not less than 5 atomic% and not more than 50 atomic%. 請求項1において、前記軸の軸方向中間部は、転動体の転走面幅以上であるロッカアームアッシー。   2. The rocker arm assembly according to claim 1, wherein an intermediate portion in the axial direction of the shaft is equal to or larger than a rolling surface width of the rolling element. 請求項2において、前記軸の軸方向中間部は、外輪幅以上であるロッカアームアッシー。   3. The rocker arm assembly according to claim 2, wherein an intermediate portion in the axial direction of the shaft is greater than or equal to an outer ring width. 請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、前記軸の軸方向中間部の基材硬度は、この基材表面から50μm以上の深さでHRC58以上有するロッカアームアッシー。   The rocker arm assembly according to any one of claims 1 to 7, wherein the base material hardness of the axially intermediate portion of the shaft has an HRC of 58 or more at a depth of 50 µm or more from the surface of the base material. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、ディーゼルエンジンに使用されるロッカアームアッシー。   The rocker arm assembly according to any one of claims 1 to 8, wherein the rocker arm assembly is used for a diesel engine. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、直噴ガソリンエンジンに使用されるロッカアームアッシー。   9. The rocker arm assembly according to claim 1, wherein the rocker arm assembly is used for a direct injection gasoline engine.
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