JPH1161264A

JPH1161264A - 履帯ブッシュおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH1161264A
Application number: JP9227876A
Authority: JP
Inventors: Takemori Takayama; 武盛高山
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-25
Also published as: JP3856536B2

Abstract

(57)【要約】【課題】浸炭処理と高周波焼き入れ処理よりも生産性
とコストの改善を図ることのできる履帯ブッシュおよび
その製造方法を提供する。【解決手段】円筒状鋼製履帯ブッシュ素材を焼き入れ
処理可能な温度に加熱した後に、内周面からの冷却を先
行して開始しながら、時間的遅れを持って外周面からの
冷却を施することを焼き入れ作業の一工程中において実
施して、内外周面に焼き入れ硬化層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばブルドーザ
のような建設機械などに使用される履帯ブッシュおよび
その製造方法に関するものであり、より詳しくは耐摩耗
性，疲労強度，耐衝撃性に優れた履帯ブッシュおよびそ
の履帯ブッシュをより簡便な方法で低コストで生産する
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１に示されているように、建設機械
等の履帯５１は各部品群で構成されており、とりわけ履
帯ブッシュ５２は、終減速装置からの回転運動を伝える
スプロケットティースと噛み合い、履帯５１を回転させ
る機能を持つことから、内外径面においては耐摩耗性が
要求されると同時にブッシュとしては苛酷な強度と靭性
とが必要とされる。これらの必要特性を満足させるため
に、従来、この履帯ブッシュの製造に際しては、次に示
されるような方法が実施されている。肌焼鋼に浸炭処理を施して、内外表面層に高硬度なマ
ルテンサイトを形成し、耐摩耗性と強度の確保を図るよ
うにしたもの（例えば特公昭５２ー３４８０６号参
照）。中炭素鋼を使用して、素材調質したブッシュ素材の内
外径部をそれぞれ高周波焼き入れして内外表面層に高硬
度なマルテンサイトを形成し、また外径から高周波焼き
入れによって深く焼き入れた後に内周面から高周波焼き
入れして外，内周面硬化層間に焼き戻しマルテンサイト
からなる軟化層をＶ字型に形成させて耐摩耗性と強度の
確保を図るようにしたもの（特公昭６３−１６３１４号
公報参照）。なお、図２２には、これら従来法によって生産されるブ
ッシュの代表的な硬化パターンの模式図（ａ）（ｂ）
（ｃ）および断面の硬度分布（ｄ）がそれぞれ示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
の浸炭法においては、浸炭時間が長くかかるとともに、
浸炭ガスの大量使用等のコスト的な観点からの問題が大
きく、例えばブッシュの肉厚が厚くなる大型履帯ブッシ
ュでは、強度，耐摩耗性の観点から必要硬化層深さがよ
り深くなるため、生産性の低下とコストの高騰が問題点
になる。さらに、内外周表面においては浸炭加熱時間が
長時間に及ぶために粒界酸化層や不完全焼き入れ層が数
十μｍ厚さで形成され、疲労強度や耐衝撃特性が劣化し
やすくなるという問題点がある。

【０００４】一方、の高周波焼き入れ法では、の浸
炭法に比べてコスト的な改善がなされているが、高周波
焼き入れ前の素地硬度の確保のための素材調質処理が必
要であったり、内外径を同時に加熱することが出来ない
ために、内径，外径の二度焼き入れ処理が必要であるな
ど、依然として高価な熱処理になってしまうという問題
点がある。なお、高周波焼き入れ前に素材調質による素
地硬度の確保を事前に対策しない場合には、履帯ブッシ
ュに大きな圧縮力が作用した場合の変形量が大きくな
り、ブッシュに挿入されている履帯ピンと焼き付くこと
による発熱によって履帯ピン，ブッシュが破損する危険
や異音の発生等の問題がある。

【０００５】さらに、ブッシュ外周面側は使用中におい
て過酷な土砂摩耗条件に晒されることから、ブッシュと
しての摩耗寿命を高めるために、ブッシュ外周面側の焼
き入れ硬化層をより深くすることが望ましいが、高周波
焼き入れ法では、この焼き入れ硬化層を深くするために
外周面加熱の時間が長くなって生産性が悪化し、経済的
に不利になる。

【０００６】本発明は前述のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、その主たる目的は、円筒状鋼製履帯ブッシ
ュ素材を焼き入れ処理可能な温度に加熱した後に、内周
面からの冷却を先行して開始しながら、時間的遅れを持
って外周面からの冷却を施することを焼き入れ作業の一
工程中において実施して、内外周面に焼き入れ硬化層を
形成し、それによって前述の浸炭処理と高周波焼き入れ
処理よりも生産性とコストの改善とを図ることのできる
履帯ブッシュおよびその製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】また、本発明では、内周面からの焼き入れ
硬化層の形成を確実なものとして、内周面からの冷却を
先行し、続けて時間的遅れを持つ外周面からの冷却を実
施することによって、ブッシュ肉厚断面のより内周面に
近い肉厚芯部に軟質層を形成することによって焼き入れ
時の焼き割れを防止するとともに、外周面からの焼き入
れ硬化層深さを内周面からの焼き入れ硬化層深さよりも
深くしてブッシュの耐摩耗性を改善し、かつ疲労強度に
も優れた履帯ブッシュおよびその製造方法を提供するも
のである。

【０００８】さらに、本発明では上述のように本来内外
周面からの同時冷却ではスルハード化して、焼き割れす
る組成の鋼材に対しても適用され、市販性の高い安価な
鋼材を使用できるような安価な履帯ブッシュとその製造
方法を提供するものである。

【０００９】さらに、本発明では、上述の履帯ブッシュ
の内周表面の焼き入れ硬化層を高周波焼戻しによって優
先的に靱性化して衝撃疲労強度の改善をはかるととも
に、外周表面側焼き入れ硬化層の硬度を高めた状態にす
ることによって、靱性と外周面耐摩耗性に優れた履帯ブ
ッシュおよびその製造方法を提供するものである。

【００１０】またさらに、前述の焼き入れ原理を利用し
て、外周面先行冷却後に内周面冷却を実施した焼き入れ
方法によって内周表面側の表面硬化層を深くし、内周面
側の耐摩耗性を付与した耐摩耗熱処理鋼管とその安価な
製造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明による履帯ブッシュは、外周面および内周
面から肉厚中心部に向かって焼き入れ硬化層が形成され
るとともに、これら両焼き入れ硬化層間に軟質な不完全
焼き入れ層が残されてなり、前記外周面側の焼き入れ硬
化層深さが内周面側の焼き入れ硬化層深さより深く形成
され、かつ両焼き入れ硬化層間の組織が焼き入れ温度か
らの冷却過程で析出するフェライト，パーライト，ベイ
ナイトおよびマルテンサイトのうちの１種以上の低温焼
き戻し組織からなることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明による履帯ブッシュの製造方
法は、履帯ブッシュ素材を焼き入れ処理可能な温度に加
熱した後に、内周面冷却と外周面冷却の開始が独自に制
御される焼き入れ装置を利用して、一回の焼き入れで
（ａ）内周面からの先行冷却によって履帯ブッシュの肉
厚芯部での熱容量を少なくし、時間的遅れを持って始ま
る外周面からの冷却によって外周面側での冷却速度を高
めて外周面側の焼き入れ硬化層深さを内周面側の焼き入
れ硬化層深さよりもより深くすることおよび／または、
（ｂ）内周面からの先行冷却によるブッシュ肉厚の質量
効果を利用して、肉厚芯部の一部を焼き入れ硬化が不能
な状態にして、かつ時間的遅れを持って始まる外周面か
らの冷却によって外周面側での冷却速度を高めて外周面
側の焼き入れ硬化層深さを内周面側の焼き入れ硬化層深
さよりもより深くすることによって、ブッシュ肉厚断面
のより内周面に近い肉厚芯部に軟質層を形成させなが
ら、外周面からの硬化層深さを内周面からの硬化層深さ
よりもより深く形成させることを特徴とするものであ
る。

【００１３】このように本来内外周面からの同時冷却に
よってはスルハードとなる合金組成の鋼に対しても、ブ
ッシュ肉厚断面のより内周面に近い肉厚芯部に軟質層を
形成させた例えばＵ字型の硬度分布を持たせることによ
って、焼き入れ時の焼き割れを防止するとともに、外周
面側からの硬化層深さを内周面側からの硬化層深さより
もより深くして履帯ブッシュの外周面の耐摩耗寿命を改
善し、かつ安価に履帯ブッシュを製造するものである。

【００１４】なお、履帯ブッシュ素材に使用する鋼とし
て、０．３５重量％の中炭素鋼および／またはほぼ０．
８重量％炭素の共析鋼を使用して、外周面焼き入れ硬化
層の硬度を浸炭焼き入れブッシュとほぼ同等にまで引き
上げることによって、耐摩耗性，摩耗寿命および強度に
優れた履帯ブッシュを安価に製造する。また、本発明に
適用できる鋼の焼き入れ性を決める合金組成は、内外周
面からの同時冷却によってスルハード化しても、前述の
ような作用によって内周面からの冷却のみでの焼き入れ
硬化層厚さが履帯ブッシュ肉厚の約１／２以下となるＤ
Ｉ値にまで広げることによって、通常市販の安価な鋼材
を用いることが出来るようにして、かつ外周面焼き入れ
硬化層深さを履帯ブッシュ肉厚の１／２以上にまで容易
に確保出来る、顕著なブッシュ外径部の摩耗寿命の向上
を図ったものである。

【００１５】特に履帯ブッシュ外周面側の耐摩耗性の改
善を図るために、ブッシュ素材を焼き入れ可能な温度に
加熱した後に、内周面を先行冷却する前述の方法によっ
て焼き入れ処理して、かつ外周面側の焼き入れ硬化層の
硬度を高めたまま、内周表面部からの高周波焼戻しを施
してとりわけ内周表面硬化層の靱性を高めることによっ
て、浸炭硬化層以上の耐摩耗性と耐衝撃性に優れた履帯
ブッシュを安価に製造するものである。

【００１６】本発明の特徴は、上述のようにブッシュ全
体をほぼ均一に加熱、内周面先行冷却開始後に、外周面
冷却を実施して一工程の焼き入れ作業中に焼き入れ操作
を終える熱処理操作に基づくので、従来の高周波焼き入
れ法のように、内周面側と外周面側の二度の硬化深さの
調整を実施する必要がなく、内外径を別々に加熱焼き入
れすることがないために高生産性が実現できる。特に、
加熱方法は誘導加熱方式や炉加熱方式にこだわる必要性
は無いが、誘導加熱方式を採用するのが、生産性の向上
と設備投資の抑制，エネルギー効率の改善などの点で好
ましい。

【００１７】更に、本発明では前記焼き入れ方法では内
周面冷却と外周面冷却の開始が独立に制御できる焼き入
れ装置を利用することを特徴としており、この装置を使
用することによって前述の履帯ブッシュとは逆の外周面
先行冷却を実施することによって内周面に深い焼き入れ
硬化層を形成させることが出来、例えばスラリーなどの
内径部耐摩耗性を必要とする高強度な鋼管の製造方法と
しても使用することができる。

【００１８】また、円筒状内周面側の冷却方法としては
冷却ムラを発生しやすいことから、水スプレーや油スプ
レー等の噴流冷却方式が好ましいが、内周部側を先行冷
却する際の冷却媒体が先行冷却中に外周部に干渉しない
ように、例えば図１に示すように冷却媒体の流れを考慮
してスプレー角度を持たせることや、図１のＡ部のよう
な仕切り構造（遮蔽板）を施すことが好ましい。

【００１９】さらに、炉加熱方式においては、多数個の
履帯ブッシュを上述のように内周面から先行冷却する場
合や外周面から先行冷却する場合には、図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示されるように、履帯ブッシュ１の端面
同士を突き合わせて一本の鋼管のように配置した後に、
内周面部と外周面部とをそれぞれ内周面冷却水２および
外周面冷却水３によって独自に制御して焼き入れるのが
望ましい。なお、これら内周面冷却水２および外周面冷
却水３間は遮蔽板４によって遮蔽される。また、図２
（ｂ）（ｃ）で示される例では、内部に内周面冷却ノズ
ル５が配されている。

【００２０】誘導コイルを用いて履帯ブッシュの一部を
移動加熱しながら、前述の内周面を先行して冷却し、外
周面を冷却する時差焼き入れする方法は、焼き入れ設備
が大がかりにならず、かつ生産の自由度の高い方法であ
る。この場合においても、例えば図３に示されているよ
うに、履帯ブッシュ１の上下端面には遮蔽板４，４’が
配置され、内周面冷却ノズル５が誘導加熱帯を先行冷却
するとともに、外周面冷却ノズル６による冷却が実質的
な時間的遅れを持って行われるように配置されて誘導加
熱コイル７および内外周面冷却ノズル５，６をブッシュ
軸方向に相対的に移動しながら移動焼き入れされること
が望ましい。

【００２１】

【発明の効果】前述の説明のように、本発明によれば、
高周波加熱や炉加熱によってほぼ均一に加熱した履帯
ブッシュをオイル、水などの冷却媒体によって、内周
面からの先行冷却を実施した後、外周面からの冷却を
施して、内周面からの焼き入れ硬化深さを外周面からの
硬化深さよりも浅くして、かつ内周面からの先行冷却に
よって外周面からの冷却による焼き入れ易さを高めるこ
とによって硬化層深さをより深くすることを焼き入れの
一工程中において実施し、本来は内外周面からの同時冷
却によってはスルハードとなる鋼に対しても、肉厚芯部
において軟質層を形成させることによって焼き入れ時の
焼き割れを防止するとともに、外周面からの焼き入れ硬
化層深さを内周面からの焼き入れ硬化層深さよりも深く
して耐摩耗寿命の改善を図ったブッシュとその安価な製
造方法を提供することができ、これによって大きな経済
的利益を得ることができる。さらに、浸炭ブッシュとほ
ぼ同等の高炭素含有量で、耐摩耗性に優れた高硬度な硬
化層を外周面に深く形成させることにより、顕著な耐摩
耗性と耐摩耗寿命の改善を図ることができ、また内周面
をより高温側で焼き戻し、内周表面層を靱性化すること
により耐衝撃強度の向上を図ることができ、履帯ブッシ
ュの機能を大幅に向上することができる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明による履帯ブッシュおよびその
製造方法の具体的な実施例について、図面を参照しつつ
説明する。

【００２３】（実施例１）本実施例で使用した鋼材成分
が表１に示されている。また、本実施例に使ったブッシ
ュ形状が図４に、このブッシュの各サイズが表２にそれ
ぞれ示されている。焼き入れのための加熱には中性雰囲
気中での炉加熱を行い、焼き入れ装置としては図１に示
したようなスプレー焼き入れ装置を使用した。なお、本
スプレー焼き入れ装置はブッシュ内周面を冷却するため
のスプレーと外周面を冷却するスプレーとから構成され
ており、かつスプレー冷却開始が独立して制御されるよ
うになっている。また、内周面冷却用スプレーはブッシ
ュ内径部での水がブッシュ下部方向に滞留無く流れるこ
とを考慮して、内周面法線方向に対して適当な噴射角度
を持たせており、かつブッシュ下部端には内周面冷却用
の冷却水の流れと外周面冷却用の冷却水の流れを仕切る
ための遮蔽板、ブッシュ上部端には内周面冷却用の冷却
水の流れと外周面冷却用の冷却水の流れを仕切るための
キャップを設置している。

【００２４】

【表１】

【表２】

【００２５】なお、焼き入れ操作は基本的には上述の条
件での炉加熱によって履帯ブッシュを８５０℃，３０分
で均熱加熱した後に、すばやく図１の焼き入れ装置に示
されるように履帯ブッシュを設置して、内周面と外周面
の冷却を所定の条件で開始して焼き入れ、続いて１４０
℃で３時間の低温焼き戻し処理を施した。なお、一部は
加熱方式を外周面側からの全体高周波加熱として実施し
ている。

【００２６】図５〜図１０は各サイズの履帯ブッシュに
対して内外周面の冷却開始を同時に行った場合と内周面
を先行冷却してから外周面を冷却して焼き入れた場合の
肉厚断面における硬度分布を示したものである。また、
図１１は形状Ｄの履帯ブッシュを利用して内外周面を同
時に焼き入れたときのスルハード化と焼き割れ頻度の関
係を示したものであり、縦軸には表面残留応力、横軸に
は外径部表面硬度の勾配を取って、図中に１０本中の焼
き割れ本数を注記しており、スルハード化に伴って焼き
割れ性が顕著になっていることを示している。

【００２７】この結果から、前述のように（１）本来ならば内外周面を同時に冷却した場合にはブ
ッシュ肉厚芯部においてもスルハード化する鋼に対して
も内，外周面での冷却開始時間を変えることによるブッ
シュ肉厚の質量効果を利用することによってブッシュ肉
厚断面のより内周面に近い肉厚芯部に軟質層を形成させ
たＵ字型硬度分布を持たせることが出来る。したがっ
て、この結果から内周面側と外周面側の冷却能を変える
ことによっても、言い換えれば内周面側冷却能を外周面
側冷却能よりも小さくすることで同様な効果が期待でき
ることが分かる。（２）この結果、形状Ｄの履帯ブッシュで調べた焼き割
れ頻度の関係において、本来同時焼き入れでスルハード
化するブッシュでの焼き割れを、Ｕ字型硬度分布を持た
せることで完全に防止できることが分った。（３）さらに、本来同時焼き入れでスルハード化しない
ブッシュにおいても、内周面からの先行冷却により履帯
ブッシュの肉厚芯部での熱容量を少なくすることによっ
て、時間的遅れを持つ外周面からの冷却による、外周面
側での冷却速度を高める効果によって硬化層深さをより
深くすることが出来ることが分かる。

【００２８】図１２は形状Ｃの履帯ブッシュについて内
周面先行冷却時間による内周面と外周面の焼き入れ硬化
深さの関係を調べたものであり、内周面先行冷却時間に
は外周面焼き入れ硬化層を最大にする適正な条件がある
ことがわかる。なお、耐摩耗寿命の観点からすれば少な
くとも１．１倍以上の焼き入れ硬化層深さが実現される
のが好ましいのに対して図５〜図１０で確認されるデー
タから、外周面焼き入れ硬化層深さは内周面焼き入れ硬
化層深さに対して最大で約２倍になることが確認されて
おり、極めて優れた耐摩耗寿命の向上が期待できること
が分かる。なお、図１３には形状Ｃの履帯ブッシュを使
って、外周面先行冷却時間による内周面と外周面焼き入
れ硬化深さの関係を調べた結果を示したが、先の図１２
の結果と逆に外周面冷却を先行させることによって内周
面焼き入れ硬化層深さをより深くすることができ、例え
ば内径部に土砂やスラリーを搬送するような耐摩耗で強
力なパイプ製品に対して適用可能なことが分った。

【００２９】なお、調質と高周波焼き入れとを組み合わ
せた従来の熱処理法であっても外周面側焼き入れ硬化層
深さを深くすることは可能であるが、内周面側と外周面
側の２度の高周波加熱焼き入れと調質を実施することが
必要であることから経済上不利である。

【００３０】（実施例２）実施例１で処理した履帯ブッ
シュ（ブッシュ形状Ｃ，組成Ｎｏ．２，外周面硬化層深
さ５．３ｍｍ）と従来の浸炭ブッシュ（ブッシュ形状
Ｃ，材質ＳＣＲ４２０Ｈ，浸炭処理品硬化深さ２．４ｍ
ｍ）をコマツのＤ５０ブルドーザの履帯に装着して、田
地での客土作業に使用し、その時の摩耗結果を図１４に
示した。従来品が２２００時間の稼働で５ｍｍ摩耗した
のに対して本発明品では２２００時間の稼働で２．８ｍ
ｍであった。限界摩耗量５ｍｍに対して本発明品の稼働
時間は約３６００時間となり、大幅な摩耗寿命の改善に
つながった。また、限界摩耗量が履帯ブッシュの肉厚の
約１／２に設計されることから、前述の図５〜図１０に
示したように外周面側の焼き入れ硬化層が本発明の熱処
理によってほぼ肉厚中心部深さにまで達せられることか
ら、極めて耐摩耗寿命の改善に効果的に寄与できること
が分かる。なお、本発明供試品は図７に示したように外
周面硬化層の硬度が非常に高いことと関連して、硬化層
内での摩耗速度が浸炭焼き入れブッシュよりも小さく、
材料としての耐摩耗性にも優れていることが分かる。

【００３１】（実施例３）（履帯ブッシュの圧壊疲労試
験）図１５に圧壊疲労試験方法を示した。図４に示した形状
のブッシュを履帯リンク８に圧入してリンク端面から所
定の位置（本実施例では２０ｍｍ）に車体重量の約２倍
の荷重Ｆを繰り返しかけて破壊に至る繰り返し数を調べ
た。図１６には実施例１で試作した形状Ｃの履帯ブッシ
ュに２〜３７．５ｔｏｎの荷重をかけて破壊に至る繰り
返し数が示されている。前述と同じ浸炭処理ブッシュと
本発明の時間差焼き入れブッシュおよび同時焼き入れし
たブッシュの三者を比較した場合、明らかに本発明ブッ
シュは従来浸炭ブッシュに比べ高い疲労強度を有してい
ることが分かる。この結果はブッシュ形状Ｄの大型のも
のについても実施したが、同様に従来の浸炭ブッシュお
よびスルハードにならない同時焼き入れブッシュに対し
て本発明の時間差焼き入れブッシュが高い疲労強度を示
している。なお、スルハード化したブッシュは早期破断
し易く、疲労強度試験に供する信頼性が得られなかっ
た。

【００３２】（実施例４）図１７には衝撃疲労試験方法
を示した。実施例３と同じ熱処理を施した履帯ブッシュ
を履帯リンクに圧入して、打撃ハンマーを落下させてブ
ッシュ内径部に発生する応力が車体重量の２，３，４倍
に相当する条件で衝撃荷重をかけ、破壊に至るまでの衝
撃回数を調べることによってブッシュの衝撃疲労特性を
比較した。なお、本実施例ではＳＣｒＢ４４０Ｈボロン
鋼を使って、油焼き入れ焼き戻しの調質処理（８５０℃
焼き入れ、５００℃３時間焼き戻し）を施した後に、高
周波焼き入れで内外周面からの硬化深さを約３．５ｍｍ
に調整したブッシュ（素地硬度ビッカースＨｖ＝約２８
０）を比較のために使用した。

【００３３】測定結果を図１８に示したが、明らかに本
発明品は従来の浸炭ブッシュに比べて高い衝撃強度を示
しているが、これは従来の浸炭ブッシュ内周面に前述の
ように粒界酸化や不完全焼き入れ層が存在することおよ
び浸炭品の表面炭素濃度が高く（約０．８重量％炭
素）、表面硬度がより高いことに起因すると考えられ
る。その意味からすると本発明品においても内周表面硬
度を調整し、より靭性化することによって衝撃疲労強度
を高めることが可能となる。図１９は、本発明ブッシュ
の内周面側から高周波焼き戻しを実施して、内周表面硬
度と衝撃破壊回数との関係を調べたものであるが、明ら
かに表面硬度がＨｖ＝５５０〜６００に最適強度が認め
られ、例えばＨｖ＝４００においても従来浸炭ブッシュ
よりも強度が高いが、試験後の内径変形が大きくなりす
ぎて履帯ピンとの干渉によるかじり，摩耗などが問題と
なるので、問題のないＨｖ＝４５０以上が好ましい。ま
た、最高硬さの上限については従来浸炭ブッシュ品との
比較において特に規定されるものでないが、浸炭表面硬
度（〜Ｈｖ＝７５０）と同程度であって問題となること
はないと考えられる。しかし衝撃性能を最適化する意味
あいからすると内周部表面硬度はＨｖ＝６５０程度にと
どめておくことが好ましいと考えられる。

【００３４】（実施例５）焼き入れ方法は図３に示した
装置を利用して実施したが、焼き入れ条件は表３に示し
た通りである。なお試験に供試する履帯ブッシュ形状は
Ｄとし、鋼材成分はＮｏ．６のものを使用して、さらに
内周面冷却ノズル５からの冷却水の内周面に当たる位置
と外周面冷却ノズル６からの冷却水の外周面にあたる位
置との差を３０ｍｍに調整して、移動速度が５ｍｍ／ｓ
ｅｃの時に内径先行冷却時間が約６ｓｅｃとなるように
調整している。誘導加熱温度は外周表面で約９２０℃内
周表面温度が約８５０℃となるように調整している。

【００３５】

【表３】

【００３６】図２０は焼き入れ後に１４０℃で１時間焼
き戻したときのブッシュ肉厚断面での硬度分布を示した
ものであり、先の炉加熱後に前述の時差焼き入れした硬
度分布と同じく、外周面焼き入れ硬化層深さが顕著に深
くなっていることがわかり、先の実施例にも示したよう
に耐摩耗寿命が改善できることが分かる。

【００３７】本実施例においては、誘導加熱コイルをブ
ッシュ外径側に配置したものについて説明したが、この
誘導加熱コイルはブッシュ内径側に配置することもでき
る。ただし、焼き入れ作業性を考慮した場合には、外周
面側からの誘導加熱を行うのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、焼き入れ装置を示す断面図である。

【図２】図２（ａ）（ｂ）は、多数個ブッシュの焼き入
れ装置を例示する断面図、（ｃ）は（ｂ）の縦断面図で
ある。

【図３】図３は、誘導加熱コイルを用いた焼き入れ装置
を示す断面図である。

【図４】図４は、供試ブッシュの形状を示す断面図であ
る。

【図５】図５は、形状Ａ，組成Ｎｏ．１の時差焼き入れ
ブッシュの硬度分布を示すグラフである。

【図６】図６は、形状Ｂ，組成Ｎｏ．２の時差焼き入れ
ブッシュの硬度分布を示すグラフである。

【図７】図７は、形状Ｃ，組成Ｎｏ．１，２の時差焼き
入れブッシュの硬度分布を示すグラフである。

【図８】図８は、形状Ｄ，組成Ｎｏ．４の時差焼き入れ
ブッシュの硬度分布を示すグラフである。

【図９】図９は、形状Ｄ，組成Ｎｏ．６の時差焼き入れ
ブッシュの硬度分布を示すグラフである。

【図１０】図１０は、形状Ｄ，組成Ｎｏ．７の時差焼き
入れブッシュの硬度分布を示すグラフである。

【図１１】図１１は、形状Ｄの履帯ブッシュを利用した
スルハード化と焼き割れ頻度との関係を示すグラフであ
る。

【図１２】図１２は、形状Ｃの履帯ブッシュを利用した
内周面冷却先行時間による内周面と外周面との焼き入れ
硬化深さの関係を示すグラフである。

【図１３】図１３は、形状Ｃの履帯ブッシュを利用した
内周面冷却先行時間による内周面と外周面との焼き入れ
硬化深さの関係を示すグラフである。

【図１４】図１４は、実車稼働ブッシュにおける外径摩
耗結果を示すグラフである。

【図１５】図１５は、圧壊疲労試験方法を示す図であ
る。

【図１６】図１６は、圧壊疲労試験結果を示すグラフで
ある。

【図１７】図１７は、衝撃疲労試験方法を示す図であ
る。

【図１８】図１８は、衝撃疲労試験結果を示すグラフ
である。

【図１９】図１９は、衝撃疲労試験結果を示すグラフ
である。

【図２０】図２０は、高周波移動加熱・時差焼き入れ後
に１４０℃で１時間焼き戻ししたときのブッシュ肉厚断
面での硬度分布を示すグラフである。

【図２１】図２１は、履帯ブッシュの分解斜視図であ
る。

【図２２】図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来法によっ
て生産されるブッシュの代表的な硬化パターンの模式
図，図２２（ｄ）は断面の硬度分布を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１履帯ブッシュ２内周面冷却水３外周面冷却水４遮蔽板５内周面冷却ノズル６外周面冷却ノズル７誘導加熱コイル８履帯リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＥ０２Ｆ 9/02 Ｅ０２Ｆ 9/02 ＡＦ１６Ｇ 13/06 Ｆ１６Ｇ 13/06 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面および内周面から肉厚中心部に向
かって焼き入れ硬化層が形成されるとともに、これら両
焼き入れ硬化層間に軟質な不完全焼き入れ層が残されて
なり、前記外周面側の焼き入れ硬化層深さが内周面側の
焼き入れ硬化層深さより深く形成され、かつ両焼き入れ
硬化層間の組織が焼き入れ温度からの冷却過程で析出す
るフェライト，パーライト，ベイナイトおよびマルテン
サイトのうちの１種以上の組織からなり、さらには低温
焼き戻しをしたことを特徴とする履帯ブッシュ。
【請求項２】前記外周面側の焼き入れ硬化層深さが内
周面側の焼き入れ硬化層深さの１．１倍以上に深く形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の履帯ブッ
シュ。
【請求項３】０．３５重量％Ｃ以上の中炭素濃度およ
び／または共析炭素濃度の鋼組成を有し、かつ合金組成
は内外周面からの同時冷却によってスルハード化して
も、内周面からの冷却のみでの硬化層厚さが肉厚の約１
／２以下となるＤＩ値範囲内の合金成分からなる鋼が使
用されることを特徴とする請求項１または２に記載の履
帯ブッシュ。
【請求項４】外周面側に形成される焼き入れ硬化層に
比べて、内周表面に形成される焼き入れ硬化層の硬度が
低くなるようにより高温で焼き戻し処理を施して、内周
表面に形成される焼き入れ硬化層の表面硬度がビッカー
ス硬度でＨｖ＝４５０〜６５０に調整されていることを
特徴とする請求項１，２，３のうちのいずれかに記載の
履帯ブッシュ。
【請求項５】履帯ブッシュ素材を焼き入れ処理可能な
温度に加熱した後に、内周面冷却と外周面冷却ができる
焼き入れ装置を利用して、一回の焼き入れで（ａ）内周
面からの先行冷却によって履帯ブッシュの肉厚芯部での
熱容量を少なくし、時間的遅れを持って始まる外周面か
らの冷却によって外周面側での冷却速度を高めて外周面
側の焼き入れ硬化層深さを内周面側の焼き入れ硬化層深
さよりもより深くすることおよび／または、（ｂ）内周
面からの先行冷却によるブッシュ肉厚の質量効果を利用
して、肉厚芯部の一部を焼き入れ硬化が不能な状態にし
て、かつ時間的遅れを持って始まる外周面からの冷却に
よって外周面側での冷却速度を高めて外周面側の焼き入
れ硬化層深さを内周面側の焼き入れ硬化層深さよりもよ
り深くすることによって、ブッシュ肉厚断面のより内周
面に近い肉厚芯部に軟質層を形成させながら、外周面か
らの硬化層深さを内周面からの硬化層深さよりもより深
く形成させることを特徴とする履帯ブッシュの製造方
法。
【請求項６】前記焼き入れ装置は、内周面側を先行冷
却する際の冷却媒体が先行冷却中に外周部に干渉しない
ように、冷却媒体の流れを考慮して、内周部冷却媒体と
外周部冷却媒体との間に仕切り構造を有する構造とされ
ることを特徴とする請求項５に記載の履帯ブッシュの製
造方法。
【請求項７】炉加熱および／または誘導加熱法によっ
て履帯ブッシュ素材を焼き入れ温度にほぼ均一に全体加
熱した後に、前記焼き入れ装置により焼き入れがなされ
ることを特徴とする請求項５または６に記載の履帯ブッ
シュの製造方法。
【請求項８】履帯ブッシュ素材を内，外周面のどちら
か一方側から移動誘導加熱しながら、内外周表面部の温
度を焼き入れ可能なＡ１，Ａ３および／またはＡｃｍ温
度以上の条件において、内周面からの冷却を先行実施し
ながら外周面を冷却して移動焼き入れすることを特徴と
する請求項５または６に記載の履帯ブッシュの製造方
法。
【請求項９】前記誘導加熱による移動焼き入れ時に
は、履帯ブッシュ軸方向に対して履帯ブッシュと誘導加
熱コイルおよび内外周冷却ノズルが相対移動することお
よび／または履帯ブッシュをその円筒中心軸をほぼ中心
として回転させることを特徴とする請求項８に記載の履
帯ブッシュの製造方法。
【請求項１０】前記冷却媒体は、焼き入れ油，水，水
溶性焼き入れ液，噴霧冷却のうちのいずれかであり、か
つ内周面側冷却方法は内周面をほぼ均一に冷却するスプ
レー等による噴流冷却であることを特徴とする請求項５
または６に記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１１】請求項５〜７のうちのいずれかに記載
の履帯ブッシュの製造方法によって焼き入れた履帯ブッ
シュを１４０℃以上３５０℃以下で低温焼き戻しするこ
とを特徴とする履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１２】０．３５重量％Ｃ以上の中炭素濃度お
よび／または共析炭素濃度の鋼組成を有し、かつ合金組
成が内外周面からの同時冷却によってスルハード化して
も、内周面からの冷却のみでの硬化層厚さが肉厚の約１
／２以下となるＤＩ値範囲内の合金成分からなる鋼が使
用されることを特徴とする請求項５〜１１のうちのいず
れかに記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１３】請求項５〜１２のうちのいずれかに記
載の履帯ブッシュの製造方法によって焼き入れた履帯ブ
ッシュの内周面を高周波焼き戻し法によって内周表面硬
度をビッカース硬度でＨｖ＝４５０〜６５０に焼き戻す
ことを特徴とする履帯ブッシュの製造方法。