JPH08233070A - Roller for cam follower - Google Patents
Roller for cam followerInfo
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- JPH08233070A JPH08233070A JP4324095A JP4324095A JPH08233070A JP H08233070 A JPH08233070 A JP H08233070A JP 4324095 A JP4324095 A JP 4324095A JP 4324095 A JP4324095 A JP 4324095A JP H08233070 A JPH08233070 A JP H08233070A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば自動車のエ
ンジン等の動弁機構に使用される、カムフォロワ用のロ
ーラに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cam follower roller used in a valve mechanism such as an automobile engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】上記動弁
機構は、エンジンのクランク軸の回転にともなって回転
するカム軸と、このカム軸の回転を上下動に変換してポ
ペット弁に伝達する機構とで構成されており、伝達機構
の違いによってロッカーアーム型、スイングアーム型、
ダイレクト型等の種類がある。2. Description of the Related Art The above valve operating mechanism is a camshaft which rotates with the rotation of an engine crankshaft, and converts the rotation of the camshaft into vertical movement and transmits it to a poppet valve. The rocker arm type, the swing arm type, and the
There are types such as direct type.
【０００３】上記動弁機構においては、従来、カム軸の
カムと、当該カムの外周面に摺動接触させたカムフォロ
ワとによって、カム軸の回転を上下動に変換していた
が、近時、カム軸の回転負荷軽減のために、上記カムフ
ォロワにローラ（カムフォロワ用ローラ）を回転自在に
取付け、このカムフォロワ用ローラの外輪を、カム軸の
カムの外周面に転がり接触させた構造のものが多くなり
つつある。In the above valve operating mechanism, conventionally, the camshaft rotation and the cam follower slidably contacting the outer peripheral surface of the camshaft convert the rotation of the camshaft into vertical movement. In order to reduce the rotational load of the cam shaft, many rollers (cam follower rollers) are rotatably attached to the cam follower, and the outer ring of this cam follower roller is in rolling contact with the outer peripheral surface of the cam shaft cam. It is becoming.
【０００４】ところが、たとえばＯＨＣ型やＤＯＨＣ型
のエンジンにおいては、カム軸がエンジンケーシングの
上方に位置するため、潤滑油の供給が不十分になる傾向
があり、そのような潤滑油の不足状態では、カムの外周
面が、たとえば転がり軸受の軌道輪の軌道面や転動体の
外周面のようにきれいに表面仕上げされておらず、表面
粗さが大きいために、カムフォロワ用ローラの外輪の外
周面に十分な潤滑油膜が形成されない。However, in an OHC type engine or a DOHC type engine, for example, since the cam shaft is located above the engine casing, the supply of lubricating oil tends to be insufficient. In such a state of insufficient lubricating oil, The outer peripheral surface of the cam is not cleanly finished like the raceway surface of rolling bearings and the outer peripheral surface of rolling elements, and the surface roughness is large. Not enough lubricating oil film is formed.
【０００５】このため、カムフォロワ用ローラの外輪
の、カムへの転がり接触面に、いわゆるピーリングと呼
ばれる損傷が発生して、当該外輪の寿命を著しく縮める
という問題がある。特開平５−２３９５５０号公報に
は、転がり接触面をバレル加工して微小なくぼみを形成
することにより油膜形成を向上させるとともに、上記バ
レル加工時の熱や衝撃等によって、転がり接触面の表面
を内部に比べて高硬度とし、かつ転がり接触面の表層部
に、積極的に残留圧縮応力を発生させた転がり部品が開
示されており、この技術をカムフォロワ用ローラの外輪
に転用することが考えられる。Therefore, there is a problem that the rolling contact surface of the outer ring of the cam follower roller with the cam is damaged by what is called peeling, and the life of the outer ring is significantly shortened. In Japanese Patent Laid-Open No. 5-239550, the rolling contact surface is barrel-processed to form a minute recess to improve the oil film formation, and at the same time, the surface of the rolling contact surface is protected by heat or impact during the barrel processing. A rolling component that has a hardness higher than that of the inside and positively generates residual compressive stress on the surface layer of the rolling contact surface is disclosed, and it is conceivable to use this technology for the outer ring of the cam follower roller. .
【０００６】しかし上記先行技術においては、安定した
微小くぼみの形成が困難であるという問題があった。実
際、発明者らが同一条件でバレル加工した複数の試料に
ついて、表面状態の測定、および回転試験を実施した結
果、所定のくぼみが形成されており、ピーリング等の損
傷の防止に効果がある場合と、くぼみがほとんど形成さ
れておらず、上記効果が全くない場合とがあった。However, the above-mentioned prior art has a problem that it is difficult to form stable microscopic depressions. Actually, when the inventors measured the surface condition and performed a rotation test on a plurality of samples barrel-machined under the same conditions, a predetermined dent was formed, and it was effective in preventing damage such as peeling. In some cases, the depressions were hardly formed and the above effect was not obtained at all.
【０００７】微小くぼみは、均一な形状、大きさのもの
が、それぞれ独立して存在している場合が、油膜の形成
に最も効果がある。しかしバレル加工によって形成され
た微小くぼみは、形状や大きさのばらつきが大きく、し
かもくぼみ同士が互いにつながっている場合がある。こ
のためくぼみの状態によっては油膜の形成効果が不十分
となって、損傷の防止に効果がない場合が生じるのであ
る。It is most effective for the formation of an oil film when the microscopic depressions have a uniform shape and size independently. However, the micro recesses formed by barrel processing have large variations in shape and size, and the recesses may be connected to each other. For this reason, depending on the state of the depression, the effect of forming the oil film becomes insufficient, and in some cases, there is no effect in preventing damage.
【０００８】また上記先行技術においては、微小くぼみ
の状態によっては、ピーリング等の損傷の防止には効果
があるものの、通常の転がり疲労であるフレーキングに
対しては対策がなされていないという問題もある。一般
に残留圧縮応力は、転がり部品の転がり疲労に対する寿
命を向上する効果、とくに材料内部に発生したき裂の成
長を抑制する効果があることが知られている。Further, in the above-mentioned prior art, although it is effective in preventing damage such as peeling depending on the state of the minute depression, there is a problem that no countermeasure is taken against flaking which is a normal rolling fatigue. is there. It is generally known that residual compressive stress has the effect of improving the life of rolling components against rolling fatigue, and in particular has the effect of suppressing the growth of cracks generated inside the material.
【０００９】上記先行技術においても、前述したように
バレル加工によって、転がり接触面の表層部に残留圧縮
応力を積極的に発生させてはいるが、その範囲は表面か
ら数μｍ以内のごく薄い領域であって、それより深い、
カムフォロワ用ローラの外輪においてき裂が最も発生し
やすい、転がり接触面の表面から数１０μｍないし１０
０μｍ程度の深さの範囲にはほとんど残留圧縮応力が発
生していない。In the above prior art as well, the residual compressive stress is positively generated in the surface layer portion of the rolling contact surface by barreling as described above, but the range is a very thin region within a few μm from the surface. But deeper than that,
Cracks are most likely to occur on the outer ring of the cam follower roller, which is several 10 μm to 10 μm from the surface of the rolling contact surface.
Almost no residual compressive stress is generated in the depth range of about 0 μm.
【００１０】このため上記先行技術では、回転初期の摩
耗に対しては効果があるものの、通常の転がり疲労寿命
の向上は期待できない。この発明の目的は、微小くぼみ
の大きさと形状をコントロールすることで、上記のよう
な従来の表面処理法の欠点を解消して、表面がきれいに
仕上げられていないカムに対して安定した油膜形成能力
を有するためピーリングの発生が確実に防止され、しか
も転がり疲労寿命についても改善された、長寿命の外輪
を有するカムフォロワ用ローラを提供することにある。Therefore, although the above-mentioned prior art is effective against the wear at the initial stage of rotation, it cannot be expected to improve the normal rolling fatigue life. An object of the present invention is to control the size and shape of the micro recesses, thereby eliminating the drawbacks of the conventional surface treatment method as described above, and stably forming an oil film on a cam whose surface is not finished cleanly. Therefore, it is an object of the present invention to provide a roller for a cam follower having a long-life outer ring, in which the occurrence of peeling is reliably prevented and the rolling fatigue life is also improved.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、この発明のカムフォロワ用ローラは、浸炭窒化処理
した高炭素鋼系材料からなり、そのカムへの転がり接触
面をショットブラストにて粗化し、さらにバレル仕上げ
することで、当該転がり接触面に、各々独立した多数の
微小くぼみが形成された外輪を有するカムフォロワ用ロ
ーラであって、上記外輪の転がり接触面の、表面から深
さ１００μｍまでの表層部での、残留圧縮応力の最小値
が９０ＭＰａ以上で、かつ当該表層部での残留オーステ
ナイト相の含有率が８容積％以上であるとともに、上記
転がり接触面の、最大粗さＲmaxが３μｍ以下、自乗平
均平方根粗さＲＭＳが０．３μｍ以下、表面粗さの分布
曲線のゆがみ度を示すＳＫ値が−３以下で、かつ微小く
ぼみの開口面積が、転がり接触面の全表面積に対する面
積率で表して５〜２０％であることを特徴としている。To solve the above problems, a cam follower roller of the present invention is made of carbonitrided high carbon steel material, and its rolling contact surface to the cam is roughened by shot blasting. A roller for a cam follower having an outer ring, in which a large number of independent microscopic depressions are formed on the rolling contact surface, respectively, by rolling and barrel finishing, and the rolling contact surface of the outer ring has a depth of 100 μm from the surface. In the surface layer part, the minimum value of the residual compressive stress is 90 MPa or more, and the content rate of the residual austenite phase in the surface layer part is 8% by volume or more, and the maximum roughness R max of the rolling contact surface is 3 μm or less, root mean square roughness RMS is 0.3 μm or less, SK value indicating the degree of distortion of the surface roughness distribution curve is −3 or less, and the opening area of the micro depressions is It is characterized in that it is 5 to 20% in terms of the area ratio to the total surface area of the contact surface.
【００１２】[0012]
【作用】前記課題のところで述べたように微小くぼみの
大きさや形状は均一であることが重要であり、また微小
くぼみは、各々独立したものであることが重要である。
そこで発明者らは、上記のような条件を満たす微小くぼ
みを形成し得る、バレル加工に代わる新たな加工方法に
ついて検討した結果、ショットブラストによる粗化とバ
レル仕上げとの組み合わせによってのみ、大きさや形状
が均一で、しかも各々独立した微小くぼみを形成できる
ことを見出した。As described in the above-mentioned subject, it is important that the size and the shape of the micro recesses are uniform, and that the micro recesses are independent of each other.
Therefore, as a result of studying a new processing method which can form a micro recess satisfying the above conditions and which is an alternative to barrel processing, the inventors have found that the size and shape can be obtained only by a combination of roughening by shot blasting and barrel finishing. It was found that the micro depressions are uniform and independent of each other.
【００１３】また発明者らは、上記の方法によって形成
される微小くぼみの形状や大きさを規定すべく、まずそ
の基準をどうするかについて検討した。その結果、 転がり接触面の最大粗さＲmax 、 自乗平均平方根粗さＲＭＳ、 表面粗さの分布曲線のゆがみ度を示すＳＫ値、なら
びに 微小くぼみの開口面積の、転がり接触面の全表面積
に対する面積率、 の４つの基準によって微小くぼみの形状や大きさを規定
するのが望ましいことを見出した。上記のうちとくに
〜の値は、たとえば表面粗さ計を用いた測定から、簡
単に求めることができることができるので、製造現場で
の工程管理には適している。Further, the inventors first examined what to do with the standard in order to define the shape and size of the minute depression formed by the above method. As a result, the maximum roughness R max of the rolling contact surface, the root mean square roughness RMS, the SK value indicating the degree of distortion of the distribution curve of the surface roughness, and the area of the opening area of the micro depression with respect to the total surface area of the rolling contact surface. It has been found that it is desirable to define the shape and size of the micro indentation based on the following four criteria. Among these values, particularly, the values of to can be easily obtained from measurement using, for example, a surface roughness meter, and thus are suitable for process control at the manufacturing site.
【００１４】そこでつぎに、油膜の形成効果にすぐれた
微小くぼみの形状や大きさを規定する、上記各基準値の
範囲について検討した結果、この発明においては、最大
粗さＲmax が３μｍ以下、自乗平均平方根粗さＲＭＳが
０．３μｍ以下、表面粗さの分布曲線のゆがみ度を示す
ＳＫ値が−３以下で、かつ微小くぼみの開口面積の面積
率が５〜２０％である必要があることがわかった。Then, as a result of examining the range of each of the above-mentioned reference values, which defines the shape and size of the fine dents excellent in the effect of forming an oil film, in the present invention, the maximum roughness R max is 3 μm or less, It is necessary that the root mean square roughness RMS is 0.3 μm or less, the SK value indicating the degree of distortion of the surface roughness distribution curve is −3 or less, and the area ratio of the opening area of the minute depressions is 5 to 20%. I understand.
【００１５】上記の各特性のうち最大粗さＲmax が３μ
ｍ以下、自乗平均平方根粗さＲＭＳが０．３μｍ以下に
それぞれ限定されるのは、これより表面粗さが大きい場
合、微小くぼみが大きくなりすぎて、この微小くぼみの
部分からピーリングにつながるき裂が発生しやすくなっ
たり、あるいは転がり時の振動や音を増大させたり、相
手物体に損傷を及ぼしたりするという問題が生じるから
である。Of the above characteristics, the maximum roughness R max is 3 μm.
m and the root mean square roughness RMS are limited to 0.3 μm or less, respectively, when the surface roughness is larger than this, the micro recesses become too large, and cracks leading to peeling from the micro recesses. This is because problems such as easy occurrence of noise, increased vibration and noise during rolling, and damage to the partner object occur.
【００１６】なお、上記最大粗さＲmax および自乗平均
平方根粗さＲＭＳの好ましい範囲については特に限定さ
れないが、最大粗さＲmax は２〜３μｍ程度、自乗平均
平方根粗さＲＭＳは０．２〜０．２５μｍ程度であるの
が好ましい。これより表面粗さが小さい場合には微小く
ぼみが小さすぎて、油膜の形成能力が低下するおそれが
ある。Although the preferred ranges of the maximum roughness R max and the root mean square roughness RMS are not particularly limited, the maximum roughness R max is about 2 to 3 μm and the root mean square roughness RMS is about 0.2 to. It is preferably about 0.25 μm. If the surface roughness is smaller than the above range, the fine dents may be too small and the oil film forming ability may be reduced.
【００１７】微小くぼみの形状や大きさを規定する前記
各特性のうちＳＫ値は、前述したように表面粗さの分布
曲線のゆがみ度を示すもので、正規分布のような左右対
称の分布の場合は０となるが、このＳＫ値を−３以下の
範囲に限定することにより、微小くぼみの形状と分布
が、油膜形成に有利な範囲に規定される。すなわち、潤
滑油の蓄積に適した深さの微小くぼみが、転がり接触面
に適当な間隔で分散される。The SK value among the above-mentioned characteristics that defines the shape and size of the minute depressions indicates the degree of distortion of the distribution curve of the surface roughness as described above, and has a symmetrical distribution such as a normal distribution. However, by limiting the SK value to a range of -3 or less, the shape and distribution of the micro depressions are defined in a range advantageous for oil film formation. That is, the fine depressions having a depth suitable for the accumulation of the lubricating oil are dispersed on the rolling contact surface at appropriate intervals.
【００１８】なお上記ＳＫ値は、上記範囲内でもとくに
−４〜−３程度であるのが好ましい。さらに、微小くぼ
みの形状や大きさを規定する前記各特性のうち、微小く
ぼみの開口面積の面積率が５〜２０％に限定されるの
は、以下の理由による。すなわち上記面積率が５％未満
では、微小くぼみが少ないため、潤滑油膜の形成能力が
悪化してしまう。逆に、上記面積率が２０％を超えた場
合には微小くぼみが拡大しやすく、それにともなってピ
ーリングにつながるき裂が発生したり、あるいは転がり
時の振動や音を増大させたり、相手物体に損傷を及ぼし
たりするという問題が生じる。The SK value is preferably about -4 to -3 even within the above range. Furthermore, the area ratio of the opening area of the micro recess is limited to 5 to 20% among the above-mentioned characteristics that define the shape and size of the micro recess for the following reason. That is, if the area ratio is less than 5%, the microscopic depressions are small, so that the lubricating oil film forming ability deteriorates. On the other hand, when the above area ratio exceeds 20%, the minute dents are likely to expand, and along with that, cracks that lead to peeling may occur, or vibrations and noise during rolling may be increased, and The problem of causing damage occurs.
【００１９】なお上記面積率は、上記範囲内でもとくに
１０％前後であるのが好ましい。上記の各特性を有する
微小くぼみが転がり接触面に形成された外輪を有する、
この発明のカムフォロワ用ローラは、通常の転がり疲労
であるフレーキングをも抑えるために、外輪を構成する
材料素材そのものの疲労強度を高める必要がある。その
ために、この発明のカムフォロワ用ローラの外輪は、高
炭素鋼系材料からなる未処理のものを浸炭窒化処理して
製造され、微小くぼみが形成された転がり接触面の表面
から深さ１００μｍまでの表層部での、残留圧縮応力の
最小値が９０ＭＰａ以上、当該表層部での残留オーステ
ナイト相の含有率が８容積％以上に限定される。The area ratio is preferably around 10% even within the above range. A micro depression having each of the above characteristics has an outer ring formed on a rolling contact surface,
In the cam follower roller of the present invention, it is necessary to increase the fatigue strength of the material material itself forming the outer ring in order to suppress flaking, which is a normal rolling fatigue. Therefore, the outer ring of the cam follower roller of the present invention is manufactured by carbonitriding an untreated one made of a high carbon steel-based material, and has a depth of 100 μm from the surface of the rolling contact surface on which microscopic depressions are formed. The minimum residual compressive stress in the surface layer is 90 MPa or more, and the content of the retained austenite phase in the surface layer is limited to 8% by volume or more.
【００２０】残留圧縮応力の最小値が９０ＭＰａ以上に
限定されるのは、以下の理由による。すなわち、転がり
接触部に荷重が作用すると材料内部にせん断応力が生
じ、そのせん断応力が最大となる深さにおいて、フレー
キングにつながるき裂が発生しやすい。その深さは、カ
ムフォロワ用ローラが使用される荷重条件下において
は、前述したように数１０〜１００μｍ程度である。The minimum residual compressive stress is limited to 90 MPa or more for the following reasons. That is, when a load acts on the rolling contact portion, a shear stress is generated inside the material, and a crack leading to flaking is likely to occur at a depth where the shear stress is maximum. The depth is about several tens to 100 μm as described above under the load condition in which the cam follower roller is used.
【００２１】上記の領域、つまりカムフォロワ用ローラ
の外輪の、転がり接触面の表面から、深さ１００μｍま
での表層部に残留圧縮応力が付与されていると、前述し
たように、発生したき裂の成長が抑制される。但し、そ
の残留圧縮応力の最小値が９０ＭＰａ未満では、当該表
層部に発生したき裂が成長するのを抑える作用が不十分
となり、カムフォロワ用ローラの外輪は、フレーキング
を発生する可能性が高くなる。よって、上記表層部での
残留圧縮応力の最小値は、９０ＭＰａ以上に限定される
のである。When a residual compressive stress is applied to the above-mentioned region, that is, the surface layer portion of the outer ring of the cam follower roller up to a depth of 100 μm from the surface of the rolling contact surface, as described above, cracks are generated. Growth is suppressed. However, if the minimum value of the residual compressive stress is less than 90 MPa, the effect of suppressing the growth of cracks generated in the surface layer portion becomes insufficient, and the outer ring of the cam follower roller is likely to cause flaking. Become. Therefore, the minimum value of the residual compressive stress in the surface layer portion is limited to 90 MPa or more.
【００２２】なお、上記残留圧縮応力の最小値は、上記
範囲内でもとくに９５ＭＰａ以上であるのが好ましく、
１００ＭＰａ以上であるのがさらに好ましい。また、上
記表層部における残留圧縮応力の最大値は、とくに限定
されないが、１０００〜１５００ＭＰａ程度であるのが
好ましい。高炭素鋼系材料の浸炭窒化処理、ショットブ
ラストによる粗化、およびバレル仕上げの工程を含む、
この発明の製造方法では、表層部に、１５００ＭＰａを
超える残留圧縮応力を付与することは不可能である。The minimum value of the residual compressive stress is preferably 95 MPa or more even within the above range,
More preferably, it is 100 MPa or more. The maximum value of the residual compressive stress in the surface layer portion is not particularly limited, but is preferably about 1000 to 1500 MPa. Including carbonitriding of high carbon steel materials, roughening by shot blasting, and barrel finishing.
In the manufacturing method of the present invention, it is impossible to apply a residual compressive stress exceeding 1500 MPa to the surface layer portion.
【００２３】また上記転がり接触面の表層部における、
残留オーステナイト相の含有率が８容積％以上に限定さ
れるのは、以下の理由による。すなわち残留オーステナ
イト相は、上記表層部にき裂が発生するのを抑制する効
果にすぐれている。しかし、その含有率が８容積％未満
では、き裂の発生を抑制する作用が低下するため、残留
オーステナイト相の含有率は８容積％以上に限定される
のである。In the surface layer portion of the rolling contact surface,
The content of the retained austenite phase is limited to 8% by volume or more for the following reason. That is, the retained austenite phase has an excellent effect of suppressing the occurrence of cracks in the surface layer portion. However, if the content is less than 8% by volume, the effect of suppressing the occurrence of cracks is reduced, so the content of the retained austenite phase is limited to 8% by volume or more.
【００２４】なお残留オーステナイト相の含有率は、上
記範囲内でもとくに、１０〜２０容積％程度であるのが
好ましい。さらに、上記転がり接触面の表層部の硬度
は、この発明では特に限定されないが、ビッカース硬さ
ＨV で表して８００以上であるのが好ましい。それ未満
では、転がり接触面が摩耗しやすくなって、当該転がり
接触面に形成された微小くぼみが早期に失われてしま
い、潤滑油膜の形成能力が悪化するおそれがある。The content of the retained austenite phase is preferably about 10 to 20% by volume, even within the above range. Further, the hardness of the surface layer portion of the rolling contact surface is not particularly limited in the present invention, but is preferably 800 or more in terms of Vickers hardness H V. If it is less than that, the rolling contact surface is likely to be worn, the minute depressions formed on the rolling contact surface may be lost at an early stage, and the ability to form a lubricating oil film may be deteriorated.
【００２５】上記各特性を兼ね備えた外輪を有する、こ
の発明のカムフォロワ用ローラは、従来公知の種々の高
炭素鋼系材料にて形成することができ、とくにＳＵＪ２
等の軸受鋼にて形成するのが好ましい。The cam follower roller of the present invention having the outer ring having the above-mentioned characteristics can be formed of various conventionally known high carbon steel materials, and in particular SUJ2.
It is preferable to form the bearing steel.
【００２６】[0026]
【実施例】以下に、この発明のカムフォロワ用ローラ
を、その一実施例を示す図面を参照しつつ説明する。図
１に示すように、この実施例のカムフォロワ用ローラ１
は、外輪１１および軸１２と、上記両者の間に転動可能
に配置された複数のころ１３とからなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A cam follower roller of the present invention will be described below with reference to the drawings showing an embodiment thereof. As shown in FIG. 1, the cam follower roller 1 of this embodiment
Consists of an outer ring 11 and a shaft 12, and a plurality of rollers 13 rotatably arranged between the two.
【００２７】上記外輪１１、軸１２およびころ１３は、
いずれも軸受鋼ＳＵＪ２等の高炭素鋼系材料にて形成さ
れており、そのうち外輪１１の外周面である転がり接触
面１１ａに、その大きさや形状等が、前記〜の基準
によって規定された多数の微小くぼみが形成されている
とともに、当該転がり接触面１１ａの表層部が、前記の
ように残留圧縮応力の最小値が９０ＭＰａ以上、当該表
層部での残留オーステナイト相の含有率が８容積％以上
となるように強化されている。The outer ring 11, the shaft 12 and the rollers 13 are
All of them are made of a high carbon steel material such as bearing steel SUJ2, of which the rolling contact surface 11a which is the outer peripheral surface of the outer ring 11 has a number of sizes, shapes, etc. defined by the above-mentioned criteria. With the formation of minute depressions, the surface layer portion of the rolling contact surface 11a has a minimum residual compressive stress of 90 MPa or more as described above, and the content of the retained austenite phase in the surface layer portion is 8% by volume or more. Has been reinforced to be.
【００２８】転がり接触面１１ａが上記の特性を有する
カムフォロワ用ローラ１の外輪１１は、たとえば軸受鋼
等の高炭素鋼系材料からなる未処理の外輪を浸炭窒化処
理し、ついでその転がり接触面１１ａをショットブラス
トによって粗化した後、バレル仕上げすることで製造さ
れる。そして上記外輪１１が、同じく高炭素鋼系材料か
らなる軸１２と、複数のころ１３と組み合わされて、カ
ムフォロワ用ローラ１が製造される。The outer ring 11 of the cam follower roller 1 having the rolling contact surface 11a having the above-mentioned characteristics is carbonitrided on an untreated outer ring made of a high carbon steel material such as bearing steel, and then the rolling contact surface 11a. Is roughened by shot blasting and then barrel finished. Then, the outer ring 11 is combined with the shaft 12 which is also made of a high carbon steel-based material and the plurality of rollers 13 to manufacture the cam follower roller 1.
【００２９】上記外輪１１の製造工程のうち、浸炭窒化
処理としては、気相による浸炭窒化法と、液相による浸
炭窒化法の何れを採用してもよい。前者の、気相による
浸炭窒化法は、高炭素鋼系材料からなる未処理の外輪
を、材料の変態点以上の温度に保持しつつ、ＮＨ3 を導
入したガス浸炭雰囲気にさらして処理するものである。
一方、後者の液相による浸炭窒化法は、未処理の外輪
を、青化物の溶融浴中に浸漬して処理するものである。As the carbonitriding treatment in the manufacturing process of the outer ring 11, either a carbonitriding method in a vapor phase or a carbonitriding method in a liquid phase may be adopted. The former, carbonitriding method by vapor phase, treats an untreated outer ring made of high carbon steel-based material by exposing it to a gas carburizing atmosphere containing NH 3 while maintaining the temperature above the transformation point of the material. Is.
On the other hand, in the latter carbonitriding method using a liquid phase, an untreated outer ring is immersed in a molten bath of bromide for treatment.
【００３０】浸炭窒化処理の条件については特に限定さ
れないが、上記浸炭窒化処理後の外輪１１の、転がり接
触面１１ａの表層部における、残留圧縮応力が９０ＭＰ
ａ以上となり、かつ当該表層部に、２０容積％以上のオ
ーステナイト相が残留するように、処理の条件を設定す
るのが望ましい。なお上記残留圧縮応力は、その後、研
磨仕上げにより、最大値が５００ＭＰａ程度まで上昇
し、ショットブラストによる粗化とバレル仕上げによっ
て最大値が１２００ＭＰａ程度まで上昇する。The conditions of the carbonitriding treatment are not particularly limited, but the residual compressive stress in the surface layer portion of the rolling contact surface 11a of the outer ring 11 after the carbonitriding treatment is 90MPa.
It is desirable to set the treatment conditions so that the value becomes a or more and 20 volume% or more of the austenite phase remains in the surface layer portion. The maximum value of the residual compressive stress thereafter increases to about 500 MPa by polishing finishing, and the maximum value increases to about 1200 MPa by roughening by shot blasting and barrel finishing.
【００３１】上記浸炭窒化処理を施した後の外輪１１
は、その転がり接触面１１ａを、常法にて研磨処理した
後、ショットブラストによって粗化し、さらにバレル仕
上げすることで、製品として完成する。ショットブラス
トおよびバレル仕上げの条件等は、転がり接触面１１ａ
の表面粗さおよび微小くぼみの面積率が前述した範囲と
なるように、適宜設定すればよい。Outer ring 11 after the above carbonitriding treatment
Is finished as a product by polishing the rolling contact surface 11a by a conventional method, roughening it by shot blasting, and further barrel finishing. Conditions for shot blasting and barrel finishing are rolling contact surface 11a.
The surface roughness and the area ratio of the fine depressions may be appropriately set so as to fall within the ranges described above.
【００３２】上記この実施例のカムフォロワ用ローラ１
は、たとえば図２に示すように、自動車のエンジン等に
おいて、ポペット弁Ｂを駆動するための動弁機構に組み
込まれて使用される。図の動弁機構はいわゆるスイング
アーム型のもので、上記ポペット弁Ｂと、カムフォロワ
用ローラ１が組み込まれた、カムフォロワとしてのスイ
ングアームＦと、カムＣ１を備えたカム軸Ｃと、復元ば
ねＳとで構成されている。Roller 1 for cam follower of the above embodiment
For example, as shown in FIG. 2, is used by being incorporated in a valve mechanism for driving the poppet valve B in an automobile engine or the like. The valve mechanism shown in the figure is of a so-called swing arm type, and includes the poppet valve B, a swing arm F as a cam follower in which the cam follower roller 1 is incorporated, a cam shaft C provided with a cam C1, and a restoring spring S. It consists of and.
【００３３】上記のうちスイングアームＦは、その一端
部に、図示しないアジャスタ支点が嵌合される凹部Ｆ１
を有し、かつ他端部が、ポペット弁Ｂを押圧する押圧部
Ｆ２になっている。またスイングアームＦの、上記両端
部の中間には、カムフォロワ用ローラ１の外輪１１の回
転を妨げずに、当該カムフォロワ用ローラ１を組み込む
ための凹部Ｆ３が形成されている。そして、上記凹部Ｆ
３内に軸１２を固定することで、カムフォロワ用ローラ
１がスイングアームＦに組み込まれている。Of the above, the swing arm F has a recess F1 into which an adjuster fulcrum (not shown) is fitted at one end thereof.
And the other end is a pressing portion F2 that presses the poppet valve B. In the middle of the both ends of the swing arm F, a concave portion F3 for incorporating the cam follower roller 1 without hindering the rotation of the outer ring 11 of the cam follower roller 1 is formed. Then, the recess F
By fixing the shaft 12 in 3, the cam follower roller 1 is incorporated in the swing arm F.
【００３４】カム軸ＣのカムＣ１は、その外周面が、上
記スイングアームＦに組み込まれたカムフォロワ用ロー
ラ１の外輪１１の外周面である、前記転がり接触面１１
ａに転がり接触するカム面Ｃ１ａとなっている。上記各
部は、復元ばねＳの、図中黒矢印で示す上方への押圧力
によって、ポペット弁Ｂの上端部がスイングアームＦの
押圧部Ｆ２に圧接され、かつカムフォロワ用ローラ１の
外輪１１の転がり接触面１１ａが、カムＣ１のカム面Ｃ
１ａと転がり接触した状態が維持されている。The outer peripheral surface of the cam C1 of the camshaft C is the outer peripheral surface of the outer ring 11 of the cam follower roller 1 incorporated in the swing arm F, the rolling contact surface 11 described above.
The cam surface C1a is in rolling contact with a. In each of the above parts, the upper end of the poppet valve B is pressed against the pressing part F2 of the swing arm F by the upward pressing force of the restoring spring S shown by the black arrow in the figure, and the outer ring 11 of the cam follower roller 1 rolls. The contact surface 11a is the cam surface C of the cam C1.
The state of rolling contact with 1a is maintained.
【００３５】上記各部からなる動弁機構においては、図
中細線の矢印で示すようにカム軸Ｃを回転させると、カ
ムＣ１のカム面Ｃ１ａのうち、図中右下の突出部が、カ
ムフォロワ用ローラ１を下方へ押圧し、それによってス
イングアームＦが、凹部Ｆ１に嵌合されるアジャスタ支
点を中心として下方へ回動して、押圧部Ｆ２が、図中白
矢印で示すように、ポペット弁Ｂを開方向へ押圧して、
ポペット弁Ｂが開かれる。In the valve mechanism including the above-mentioned parts, when the cam shaft C is rotated as indicated by the thin arrow in the drawing, the lower right projection in the drawing on the cam surface C1a of the cam C1 is used for the cam follower. The roller 1 is pressed downward, whereby the swing arm F is rotated downward about the adjuster fulcrum fitted in the recess F1, and the pressing portion F2 is rotated by the pressing portion F2 as indicated by the white arrow in the figure. Press B in the opening direction,
Poppet valve B is opened.
【００３６】また、上記カム面Ｃ１ａの突出部がカムフ
ォロワ用ローラ１を通過した後は、復元ばねＳの、前述
した上方への押圧力によって、スイングアームＦが、前
記アジャスタ支点を中心として上方へ回動するととも
に、ポペット弁Ｂが閉方向へ押し戻されて閉じられる。
以上の繰り返しにより、カム軸Ｃの回転にともなって、
所定のタイミングでポペット弁Ｂが開閉される。After the protruding portion of the cam surface C1a has passed through the cam follower roller 1, the swing arm F is moved upward about the adjuster fulcrum by the upward pressing force of the restoring spring S. While rotating, the poppet valve B is pushed back in the closing direction and closed.
By repeating the above, as the cam shaft C rotates,
The poppet valve B is opened and closed at a predetermined timing.
【００３７】なお、以上で説明したように実施例のカム
フォロワ用ローラ１は、図２に示したスイングアーム型
の動弁機構に組み込んで使用されていたが、この発明の
カムフォロワ用ローラは、前述したロッカーアーム型や
ダイレクト型等の、種々の動弁機構に組み込んで使用す
ることができる。また、この発明のカムフォロワ用ロー
ラは、上記動弁機構以外の、種々の機構におけるカムフ
ォロワに組み込んで使用することもできる。As described above, the cam follower roller 1 of the embodiment has been used by incorporating it into the swing arm type valve operating mechanism shown in FIG. 2, but the cam follower roller of the present invention has been described above. It can be used by incorporating it into various valve operating mechanisms such as rocker arm type and direct type. Further, the cam follower roller of the present invention can be used by incorporating it into cam followers in various mechanisms other than the valve operating mechanism.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上、詳述したように、この発明のカム
フォロワ用ローラは、その外輪の転がり接触面の表層部
が高い残留圧縮応力を有し、かつ所定の割合のオーステ
ナイト相を含有しているとともに、当該転がり接触面
に、特定の微小くぼみが多数形成されているため、表面
がきれいに仕上げられていないカムに対しても安定した
油膜形成能力を有し、ピーリングの発生を防止する効果
にすぐれており、しかも転がり疲労寿命についても改善
されている。よってこの発明のカムフォロワ用ローラ
は、従来のものに比べて、通常の使用条件下で長寿命で
あるとともに、より過酷な使用条件下でも寿命が長いと
いう特有の作用効果を奏する。As described above in detail, in the cam follower roller of the present invention, the surface layer portion of the rolling contact surface of the outer ring has a high residual compressive stress and contains a predetermined proportion of an austenite phase. In addition, the rolling contact surface has a large number of specific minute depressions, so it has a stable oil film forming ability even for cams whose surface is not finished cleanly, and has the effect of preventing the occurrence of peeling. It is excellent and has improved rolling fatigue life. Therefore, the cam follower roller of the present invention has a long life under normal use conditions and a long life even under more severe use conditions, as compared with the conventional one, and has a unique effect.
【図１】この発明のカムフォロワ用ローラの、一実施例
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a cam follower roller of the present invention.
【図２】図１の実施例のカムフォロワ用ローラが組み込
まれた、エンジンの動弁機構を示す部分切り欠き正面図
である。FIG. 2 is a partially cutaway front view showing a valve operating mechanism of an engine in which the cam follower roller of the embodiment of FIG. 1 is incorporated.
１ カムフォロワ用ローラ １１ 外輪 １１ａ 転がり接触面 1 Cam follower roller 11 Outer ring 11a Rolling contact surface
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｆ０１Ｌ 1/18 Ｎ Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area F01L 1/18 F01L 1/18 N
Claims (1)
り、そのカムへの転がり接触面をショットブラストにて
粗化し、さらにバレル仕上げすることで、当該転がり接
触面に、各々独立した多数の微小くぼみが形成された外
輪を有するカムフォロワ用ローラであって、上記外輪の
転がり接触面の、表面から深さ１００μｍまでの表層部
での、残留圧縮応力の最小値が９０ＭＰａ以上で、かつ
当該表層部での残留オーステナイト相の含有率が８容積
％以上であるとともに、上記転がり接触面の、最大粗さ
Ｒmax が３μｍ以下、自乗平均平方根粗さＲＭＳが０．
３μｍ以下、表面粗さの分布曲線のゆがみ度を示すＳＫ
値が−３以下で、かつ微小くぼみの開口面積が、転がり
接触面の全表面積に対する面積率で表して５〜２０％で
あることを特徴とするカムフォロワ用ローラ。1. A carbon-nitrided high-carbon steel material, the rolling contact surface of which is roughened by shot blasting and then barrel-finished, whereby a large number of independent rolling contact surfaces are formed on each rolling contact surface. A roller for a cam follower having an outer ring in which minute recesses are formed, wherein the rolling contact surface of the outer ring has a minimum residual compressive stress of 90 MPa or more at the surface layer portion from the surface to a depth of 100 μm, and the surface layer. The content of the retained austenite phase in the part is 8% by volume or more, and the rolling contact surface has a maximum roughness R max of 3 μm or less and a root mean square roughness RMS of 0.
SK of 3 μm or less showing the degree of distortion of the surface roughness distribution curve
A roller for a cam follower, which has a value of -3 or less and an opening area of minute depressions of 5 to 20% in terms of an area ratio with respect to the total surface area of the rolling contact surface.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP04324095A JP3524978B2 (en) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | Rollers for cam followers |
Applications Claiming Priority (1)
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1995
- 1995-03-02 JP JP04324095A patent/JP3524978B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3524978B2 (en) | 2004-05-10 |
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