JP4208797B2 - ロッカーアームに使用する転がり軸受 - Google Patents
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Description
JIS規格SUJ2を用いて、転動疲労試験用の軸受を製作した。軸受はロッカーアームに使用する総ころタイプのニードル軸受である。内輪は、内径φ10mm×外径φ14.64mm×幅L15mmであり、外輪は内径φ18.64mm×外径φ24mm×幅L7mmである。ころは外径φ2mm×長さL6.8mmを26本用い、保持器を用いない総ころタイプの構成とした。この軸受の基本動定格荷重は8.6kN、基本静定格荷重は12.9kNである。
試験軸受No.2、3、5:浸炭窒化処理品
上記の製造方法で製作した試験軸受の内輪の材質調査結果および機能評価試験結果を表1に示す。
オーステナイト結晶粒度の測定は、JIS G 0551の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行った。オーステナイト結晶粒度は研削後の転動面中央部の表層50μmにおける値を採用した。
残留オーステナイト量の測定は、X線回折によるマルテンサイトα(211)と残留オーステナイトγ(220)の回折強度の比較で行った。残留オーステナイト量は研削後の転動面中央部の表層50μmにおける値を採用した。
窒素含有量の測定は、EPMAを用いて行った。窒素含有量は研削後の転動面中央部の表層50μmにおける値を採用した。
研削後の転動面中央部の表面硬さを測定した。その測定は、ビッカース硬度計(1kgf)を用いて行った。
球状化炭化物の面積率は、ピクリン酸アルコール溶液(ピクラル)を用い腐食した後、光学顕微鏡(400倍)で観察し測定を行った。球状化炭化物の面積率は研削後の転動面中央部の表層50μmにおける値を採用した。
試験軸受の内輪を用いて、単体にてアムスラー試験機で荷重をかけ静的割れ強度試験を行った。
転動疲労寿命は、図12に示す試験試験装置を用いて、表3に示す試験条件で行なった。図12に示す試験装置は外輪回転の試験装置である。図12を参照して、試験機に組み込まれた内輪52(2)と外輪54(4)との間に複数個の針状ころ53(3)を転動可能に配置した構成のものを用い、この外輪54を部材55、56によりラジアル荷重をかけながら所定の速度で回転させることにより転動疲労試験を行った。
本発明品No.1〜3は結晶粒度番号が11〜12と顕著に微細化されている。標準熱処理品および浸炭窒化処理品No.4、5は、結晶粒度番号が9と本発明品より粗大なオーステナイト結晶粒となっている。
本発明品No.2、3の残留オーステナイト量は20〜35体積%であり、これらの試料では適度なオーステナイトが存在する。
本発明品No.2、3の窒素含有量は0.12〜0.28質量%で窒素が含有されている。
本発明品No.2、3の表面硬さはHV770〜780である。
本発明品No.2、3における球状化炭化物の面積率は、13.0〜13.6%である。
本発明品No.1〜3の静的割れ強度は、比較品No.4、5と比べて高く、改善している。これは、軸受に荷重が負荷されると、図6に示すように硬化層と未硬化層とが混在する内輪(比較品)は、図7(a)、(b)に示すように外形面から内径面までの全体が硬化層とされた内輪(本発明品)と比べ、強度が小さく、変形しやすいため、内径面の中央部に大きな引張応力が発生するからであると考える。
本発明品No.1の割れ疲労強度は、比較品No.4と比べ、2倍以上に改善している。また、本発明品No.2、3の割れ疲労強度も比較品No.5と比べ3倍程度に改善している。これは、軸受に荷重が負荷されると、図6に示すように硬化層と未硬化層とが混在する内輪(比較品)は、図7(a)、(b)に示すように外形面から内径面までの全体が硬化層とされた内輪(本発明品)と比べ、強度が小さく、変形しやすいため、内径中央部に大きな引張応力が発生するからであると考える。
本発明品No.1の転動疲労寿命は、比較品No.4と比べ若干改善している。また、本発明品No.2、3の転動疲労寿命も、比較品No.5と比べ若干改善している。試料No.1、4と比べて試料No.2、3、5の転動疲労寿命が良いのは窒素富化層によるものと考える。窒素富化層が転動疲労寿命に効く要因としては、残留オーステナイト量、窒素含有量、球状化炭化物の面積率などが考えられる。
Claims (11)
- エンジンのカム軸と転がり接触する外輪と、前記外輪の内側に位置する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在する複数の転動体とを備えた、ロッカーアームに使用する転がり軸受において、
前記内輪は、0.50質量%以上の炭素を含む鋼で構成され、中空の円筒形状を有し、端面においてHV200以上HV300以下の硬さを有し、かつ前記転動体が転動する前記内輪の転動面表面から内径面までの径方向全体に硬化層を有していることを特徴とする、ロッカーアームに使用する転がり軸受。 - 前記内輪の転動面表層部のオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にあり、前記オーステナイト結晶粒の粒度番号が研削後の転動面の表層50μmにおける値であることを特徴とする、請求項1に記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記内輪は、表層部に窒素富化層を有することを特徴とする、請求項1または2に記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記内輪転動面表層部の残留オーステナイト量が11体積%以上40体積%以下の範囲であり、前記残留オーステナイト量が研削後の転動面の表層50μmにおける値であることを特徴とする、請求項3に記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記窒素富化層における窒素含有量が0.1質量%以上0.7質量%以下の範囲であり、前記窒素含有量が研削後の転動面の表層50μmにおける値であることを特徴とする、請求項3または4に記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記内輪の転動面の表面硬さがHV653以上であることを特徴とする、請求項3〜5のいずれかに記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記内輪の転動面表層部の窒素富化層における球状化炭化物の面積率が10%以上であり、前記球状化炭化物の面積率が研削後の転動面の表層50μmにおける値であることを特徴とする、請求項3〜6のいずれかに記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、前記ロッカーアームの前記一方の端部には二股状の内輪支持部が設けられ、前記他方の端部には前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記二股状の内輪支持部には前記前記内輪が固定されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記ロッカーアームの一方の端部にはピボットが当接しており、前記ロッカーアームの前記一方の端部と他方の端部との間に前記転がり軸受が設けられ、前記他方の端部には前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接していることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、前記ロッカーアームの前記一方の端部には前記カム軸からの力を伝達する連動棒の一方端部が当接しており、前記他方の端部には前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接しており、前記連動棒の他方端部には前記転がり軸受が設けられていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
- 前記転がり軸受が総ころ形式のニードル軸受であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載のロッカーアームに使用する転がり軸受。
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