(57)【要約】【課題】  長寿命化をはかったエンジンのローラ付きカムフォロアを提供する。【解決手段】  エンジンのカム軸６と転がり接触するローラ４と、ローラの内側に位置し、カムフォロア本体に固定されたローラ軸２と、ローラとローラ軸との間に介在するころ３とを備えたローラ付きカムフォロアにおいて、ローラ、ローラ軸、およびころの少なくとも一つの部材が窒素富化層を備え、少なくとも表層部のオーステナイト結晶粒がその粒度番号が１０番を超えるほど微細化されている。【選択図】        図１
2004278528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカムと転がり接触するローラと、
前記ローラの内側に位置し、カムフォロア本体に固定されたローラ軸と、
前記ローラとローラ軸との間に介在する軸受とを備えたローラ付きカムフォロアにおいて、
前記ローラ、ローラ軸、および軸受の少なくとも一つの部材が窒素富化層を備え、少なくとも表層部のオーステナイト結晶粒がその粒度番号が１０番を超えるほど微細化されている、エンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項２】
エンジンのカムと転がり接触するローラと、
前記ローラの内側に位置し、カムフォロア本体に固定されたローラ軸と、
前記ローラとローラ軸との間に介在する軸受とを備えたローラ付きカムフォロアにおいて、
前記ローラ、ローラ軸、および軸受の少なくとも一つの部材が窒素富化層を備え、その部材の破壊応力値が２６５０ＭＰａ以上である、エンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項３】
エンジンのカムと転がり接触するローラと、
前記ローラの内側に位置し、カムフォロア本体に固定されたローラ軸と、
前記ローラとローラ軸との間に介在する軸受とを備えたローラ付きカムフォロアにおいて、
前記ローラ、ローラ軸、および軸受の少なくとも一つの部材が窒素富化層を備え、その部材の水素含有率が０．５ｐｐｍ以下である、エンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項４】
前記カムフォロア本体はロッカーアームの一方の端部に設けられ、前記ロッカーアームはその一方の端部と他方の端部との間に位置する回転軸に回動自由に取り付けられ、その他方の端部に前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記一方の端部のカムフォロア本体は二股状のローラ支持部を有し、その二股状のローラ支持部に前記ローラ軸が固定されている、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項５】
前記カムフォロア本体は、ロッカーアームの一方の端部と他方の端部との間に設けられ、２つの側壁の間にわたるローラ孔に前記ローラ軸を固定し、前記ロッカーアームの一方の端に前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記他方の端にピボットが当接する、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項６】
ロッカーアームは、その一方の端部と他方の端部との間に位置する回転軸に回動自由に取り付けられ、その一方の端部に前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記他方の端部は、前記カムからの応力を伝達する連動棒のロッカーアームの端部に当接し、前記連動棒の他方の端部であるカム側の端部に前記カムフォロア本体が設けられ、そのカムフォロア本体に前記ローラ軸が取り付けられ、前記カムと当接する、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項７】
前記軸受が総ころ形式のニードル軸受である、請求項１〜６のいずれかに記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項８】
前記ローラ軸の端部では中央部より硬度が低くなっている、請求項７に記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項９】
前記ローラ軸の端部がかしめ成形されている、請求項４〜８のいずれかに記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項１０】
前記カムフォロア本体がプレス成形されている、請求項４〜９のいずれかに記載のエンジンのローラ付きカムフォロア。
【請求項１１】
ロッカーアームに当接する鋼部材であって、
前記ロッカーアームと当接する表層部において窒素富化層を有し、そのオーステナイト結晶粒度が１０番を超える、鋼部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるエンジンのローラ付きカムフォロアおよび鋼部材に関し、より具体的には耐久性を高め長寿命を実現したエンジンのローラ付きカムフォロアおよび鋼部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の転がり軸受の中には、たとえばエンジンのローラ付きカムフォロア軸受に用いられる軸受のように、総ころタイプでありながら、高速、高荷重用途で使用されるものも多い。保持器のない総ころタイプの軸受では、ころ同士の干渉が生じたり、潤滑剤が軸受内部にうまく供給されない事態が生じる。このため、高速になるところに表面損傷が生じたり、スムーズにころ位置が制御されずスキューを起こしやすい。この結果、滑り発熱や局部的な面圧上昇が起こり、計算上は大きな負荷容量を持つにもかかわらず、表面損傷（ピーリング、スミアリング、表面起点型剥離）や内部起点型剥離が生じやすかった。
【０００３】
エンジンのローラ付きカムフォロアなどのように、その外輪の外径がカムと転がり接触する用途では、従来は、主に外輪の外径の改良を目的とした改良が多かった。たとえばショットピーニングなどの加工による圧縮の残留応力、高濃度浸炭窒化処理による高硬度（加工効果）による長寿命化などは主に相手カムと転動接触する外輪外径の改良のために行なわれてきた。
【０００４】
内輪に相当するローラ軸、ころ、また軸受全体の転がり寿命を延ばすための改良は少ないものの、次に示すように材質面からは浸炭窒化処理による耐熱性やミクロ組織安定性の付与、高硬度化などによって軸受の長寿命化を図った例がある。これまでのエンジンのローラ付きカムフォロアに関連する寿命向上に関する公知技術は次のとおりである。
【０００５】
（ｄ１）  エンジンの動弁機構用カムフォロワ装置用軸受において、エンジンの定格回転数での軸受の計算寿命を１０００時間以上とするもの（特許文献１）。
【０００６】
（ｄ２）  炭化物の比率：１０〜２５％、残留オーステナイトの初期値に対する分解率：１／１０〜３／１０、端面硬度：ＨＶ８３０〜９６０、表面粗さの平均波長：２５μｍ以下としたカムフォロワ装置用軸受軸を実現するために軸受鋼に浸炭窒化処理とハードショットピーニングを施したもの（特許文献２）。
【０００７】
（ｄ３）  軸の耐摩耗性向上のため、軸に高分子化合物などの固体潤滑膜を形成したカムフォロワ軸（特許文献３）。
【０００８】
（ｄ４）  工具鋼などにより形成し、焼戻し温度よりも低い温度でイオン窒化やイオンプレーティングで高硬度にしたカムフォロワ軸（特許文献４）。
【０００９】
（ｄ５）  軸に対する曲げ応力を１５０ＭＰａ以下にしたエンジンの動弁機構用カムフォロワ装置用軸受（特許文献５）。
【００１０】
（ｄ６）  軸受構成部品の転走面に潤滑油保持性に優れたリン酸塩皮膜を付けたエンジンの動弁機構用カムフォロワ（特許文献６）。
【００１１】
（ｄ７）  軸のころ転動領域にクラウニングを付けたエンジンの動弁機構用カムフォロワ（特許文献７）。
【００１２】
（ｄ８）  軸の転走面表層の炭素濃度を１．２％〜１．７％Ｃにした高濃度浸炭処理、または浸炭窒化処理を行ない、内部硬度はＨＶ３００にした浸炭軸（特許文献８）。
【００１３】
ロッカーアームに付随する別の問題として、ローラ軸両端部にかしめ成形を施してローラ支持部材にかしめる場合がある。この場合、ローラ軸の転走面は高硬度を必要とするが、端部はかしめ成形が可能となるように軟質である必要がある。また、かしめ固定した後、使用中に緩みを生じないほどの強度（硬度）が必要である。ローラロッカーのローラ軸両端部に対してかしめ成形を可能にするものでは、次の開示がなされている。
【００１４】
（ｄ９）  ローラ軸の外周面を均一に高周波焼入れし、焼戻しをした後、両端部のみ高周波焼なましをして、両端部を軟化する方法（特許文献９）。
【特許文献１】特開２０００−３８９０７号公報
【特許文献２】特開平１０−４７３３４号公報
【特許文献３】特開平１０−１０３３３９号公報
【特許文献４】特開平１０−１１０７２０号公報
【特許文献５】特開２０００−３８９０６号公報
【特許文献６】特開２００２−３１２１２号公報
【特許文献７】特開昭６３−１８５９１７号公報
【特許文献８】特開２００２−１９４４３８号公報
【特許文献９】特開平５−１７９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
今後、エンジンのローラ付きカムフォロアにおいても、通常の軸受同様、使用時の高速化と大荷重化、潤滑油の低粘度化が進むと予想される。このような条件での転動寿命の長寿命化は、通常の荷重依存型の転動疲れ寿命に加えて、滑りや油膜切れが原因で生じる金属接触による表面損傷寿命に対しても長寿命化の必要がある。しかし、両方の寿命をともに大幅に延長させる技術はこれまでになされていなかった。また、総ころ軸受特有のころの干渉やスキューによる短寿命も発生する問題がある。
【００１６】
これまでの公知の技術は、高硬度、高い圧縮応力により転動寿命を向上させるものや、相手部材との転動面を改良するものが主体であった。これらを実際に評価すると、外輪のような曲げが作用する用途の長寿命化には効果があるものの、総ころ軸受の内輪やころの長寿命化には、この技術だけでは必ずしも大きな効果を得ることができなかった。
【００１７】
本発明は、長寿命化をはかったエンジンのローラ付きカムフォロアおよび鋼部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のエンジンのローラ付きカムフォロアは、エンジンのカム軸と転がり接触するローラと、ローラの内側に位置し、カムフォロア本体に固定されたローラ軸と、ローラとローラ軸との間に介在する軸受とを備えたローラ付きカムフォロアにおいて、ローラ、ローラ軸、および軸受の少なくとも一つの部材が窒素富化層を備え、少なくとも表層部のオーステナイト結晶粒がその粒度番号が１０番を超えるほど微細化されている。
【００１９】
上記の部材のオーステナイト粒の粒度番号を１０番を超えるほど微細化することにより、転動疲労寿命を大幅に改良することができる。オーステナイト粒径の粒度番号が１０番以下では、転動疲労寿命は大きく改善されないので、１０番を超える範囲とする。通常、１１番以上とするのがよい。オーステナイト粒径は細かいほど望ましいが、通常、１３番を超える粒度番号を得ることは難しい。
【００２０】
上記のオーステナイト結晶粒度は、ＪＩＳに規定されている通常の方法で求めてもよいし、上記結晶粒度番号に対応する平均粒径を切片法などにより求めて換算してもよい。上記のオーステナイト結晶粒径は微細なほど望ましく、オーステナイト結晶粒度番号１１番以上であればより好ましい。また、平均結晶粒径を６μｍ以下としてもよい。上記のオーステナイト結晶粒度番号は、窒素富化層において満たされればよい。しかし、通常の場合、窒素富化層より内側の鋼材本体においても、上記のオーステナイト結晶粒微細化の基準は満たされる。
【００２１】
なお、オーステナイト結晶粒とは、焼入加熱中に相変態したオーステナイトの結晶粒のことであり、これは、冷却によりマルテンサイトに変態した後も、過去の履歴として残存しているものをいう。上記オーステナイト結晶粒は、対象とする部材の金相試料に対してエッチングなど、粒界を顕出する処理を施して観察することができる粒界であればよい。低温焼入れ直前の加熱された時点での粒界という意味で、旧オーステナイト粒と呼ぶ場合がある。測定は、上述のようにＪＩＳ規格の粒度番号の平均値から平均粒径に換算して求めてもよいし、切片法などにより金相組織に重ねたランダム方向の直線が粒界と会合する間の間隔長さの平均値をとり、補正係数をかけて２次元から３次元の間隔長さにしてもよい。
【００２２】
なお、上記窒素富化層は、あとで説明するように、浸炭窒化処理により形成されるが、上記窒素富化層に炭素が富化されていてもよいし、富化されていなくてもよい。
【００２３】
本発明の別のエンジンのローラ付きカムフォロアでは、ローラ、ローラ軸、および軸受のうちの少なくとも一つが窒素富化層を有し、その部材の破壊応力値が２６５０ＭＰａ以上である。
【００２４】
本願発明者らは、後で説明する熱処理方法により、浸炭窒化処理層を有する鋼の破壊応力値を、従来では得られなかった２６５０ＭＰａ以上にできることを見出した。これにより、強度の高い転がり軸受を得ることができ、ローラ付きカムフォロアにおける荷重形態に対して優れた耐久性を得ることができる。
【００２５】
本発明のさらに別のエンジンのローラ付きカムフォロアは、ローラ、ローラ軸、および軸受のうちの少なくとも一つが窒素富化層を有し、その部材の水素含有率が０．５ｐｐｍ以下である。
【００２６】
上記の熱処理方法（低温２次焼入れ方法）、カムフォロアに組み込む前の部材が含有する水素含有率を低くすることができる。このため、鋼に侵入する水素が亀裂発生の臨界値に達するまでの時間を長くすることができ、その結果、未解明の理由と重なって、耐久性を高めることができる。
【００２７】
水素量は低いほうが望ましい。しかし、０．３ｐｐｍ未満に減らすためには、長時間の加熱が必要になり、オーステナイト粒径が粗大化し、かえって靭性が劣化してしまう。このため、より望ましい水素水素量は０．３〜０．５ｐｐｍの範囲である。さらに望ましくは、０．３５〜０．４５ｐｐｍの範囲である。
【００２８】
なお、上記の水素含有率は、拡散性水素は測定の対象にはせず、所定温度以上で鋼から放出される非拡散性水素のみを測定の対象とするものである。拡散性水素量は、サンプルサイズが小さければ、常温でもサンプルから放出され散逸してしまうので、測定の対象から外している。非拡散性水素は、鋼中の欠陥部などにトラップされており、所定の加熱温度以上ではじめてサンプルから放出される水素である。この非拡散性水素に限定しても、水素含有率は、測定方法によって大きく変動する。上記の水素含有率範囲は熱伝導度法による測定方法による範囲である。さらに、後記するように、ＬＥＣＯ社製ＤＨ−１０３型水素分析装置またはそれに準じる測定装置を用いて測定することが望ましい。
【００２９】
（ｃ1）上記のカムフォロア本体は、その一方の端部と他方の端部との間に位置する回転軸に回動自由に取り付けられ、その一方の端部にエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、他方の端部は二股状のローラ支持部を有し、その二股状のローラ支持部にローラ軸が固定されていてもよい。
【００３０】
また、（ｃ2）上記のカムフォロア本体は、その一方の端部と他方の端部との間に設けられ、２つの側壁の間にわたるローラ孔にローラ軸を固定し、一方の端部にエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、他方の端部にピボットが当接するようにしてもよい。
【００３１】
（ｃ3）さらに、上記のカムフォロア本体は、その一方の端部と他方の端部との間に位置する回転軸に回動自由に取り付けられ、その一方の端部にエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、他方の端部は、カム軸からの応力を伝達する連動棒のカムフォロア本体側の端部に当接し、連動棒の他方の端部であるカム側の端部にローラ軸が取り付けられ、カムと当接してもよい。
【００３２】
上記の（ｃ1）、（ｃ2）、（ｃ3）のカムフォロア本体は、カムからの駆動力をエンジンのバルブに伝える点で共通するが、その構造が異なっており、異なるエンジンの型式にそれぞれ対応できるようになっている。
【００３３】
上記のエンジンのローラ付きカムフォロアにおいて、軸受が総ころ形式のニードル軸受であってもよい。また、ローラ軸の端部では中央部より硬度が低くなっていてもよい。このように、ローラ軸の中央部では転走面として必要な硬度を備え、端部では軟質にすることにより、転動疲労寿命などの耐久性を確保した上で、かしめ加工などが可能になる。この結果、上記のすべての転がり軸受において、ローラ軸の端部がかしめ成形されていてもよい。
【００３４】
また、カムフォロア本体がプレス成形されていてもよい。プレス成形加工により生産能率を向上することができる。
【００３５】
本発明の鋼部材は、ロッカーアームに当接する鋼部材であって、その鋼部材のロッカーアームと当接する表層部に窒素富化層を有し、その窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒度が１１番以上である。
【００３６】
この構成により、上記鋼部材、たとえばカムフォロアのローラと当接するカムの表層部において、表面起点剥離などの表面損傷および内部起点剥離を抑制して長寿命を実現することができる。上記鋼部材としてはロッカーアームのどこかの部品に当接するものであれば何でもよく、たとえばアジャストねじと当接するバルブ部材などの鋼部材であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアの構成を示す概略正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に対応する図である。図１および図２を参照して、回動部材であるロッカーアーム１は、中央部において軸受メタルなどを介してロッカーアーム軸５に回転自在に支持されている。
【００３８】
このロッカーアーム１の他の端部１ｂには、アジャストねじ７が螺挿されている。このアジャストねじ７はロックナット８により固定され、その下端において内燃機関の給気弁もしくは排気弁のバルブ９の上端と当接している。このバルブ９はばね１０の弾発力で付勢されている。
【００３９】
ロッカーアーム１は、一の端部１ａにカムフォロア本体５０が設けられ、カムフォロア本体５０は二股状に形成されたローラ支持部１４を一体に有している。この二股状のローラ支持部１４に、内輪に相当するローラ軸２の両端が圧入もしくは止め輪により固定されている。このローラ軸２の外周面中央部には、ころ３を介して回転自在に、外輪を構成するローラ４が支持されている。ローラ軸２とローラ４との間に介在する軸受を構成するのはころ３である。すなわち、ローラ軸２とローラ４との間に介在する軸受はころと言い換えることができる。ころ３の軸線方向は、ローラ軸の軸線に平行に配置されている。このローラ４の外周面は、ばね１０の付勢力によりカム軸に設けられたカム６のカム面に当接されている。一方と他方との間にはとくに区別はなく、説明の順序で早く説明する端部を一方の端部とする意味しかない。
【００４０】
ここで、ローラ軸２と、ころ３よりなる転動体と、ローラ４よりなる外輪とにより構成されるころがり軸受がロッカーアーム用総ころ軸受として用いられている。一般に、保持器が用いられない場合、総ころ軸受と呼称される。上記のロッカーアーム用総ころ軸受は、カム６と接触しながら回転するものであるため、外輪４にはカム６の押付け力と衝撃力とが作用する。本発明の実施の形態のエンジンのローラ付きカムフォロアは、上記ロッカーアーム用総ころ軸受、カムフォロア本体を備える部材である。
【００４１】
図３は、本発明の他の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。このカムフォロアでは、カムフォロア本体５０は、ロッカーアーム１の一方の端部１ｂと他方の端部１ａとの間に開けられ２つの側壁の間にわたるローラ孔（図示せず）にローラ軸２を固定し、一方の端にエンジンの開閉用バルブ９の端部が当接し、他方の端に図示しないピボットが当接する。ピボット孔１５を設けたカムフォロア本体５０は、ピボットの周り所定の向きにばね１０によって付勢され、カム６から伝達される駆動力をローラ４で受けて、前記ばねの付勢力に抗してバルブ９を動かす。
【００４２】
また、図４は、本発明のさらに別の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。図５は、図４のロッカーアーム転がり軸受を含む部分を拡大した図である。図４において、ロッカーアーム１の中央部に回転軸５が配置され、その周りにロッカーアーム１が回動する。ロッカーアーム１の一方の腕の端部１ｂは、エンジンバルブ９の端と当接し、他方の腕の端部１ａは、連動棒１６の端と当接する。アジャストねじ８はロッカーアームの端部１ａと連動棒１６との当接位置を調節する機能を有する。
【００４３】
連動棒１６の下端に位置する中空の軸受取付部１６ａに、カムフォロア本体５０が設けられ、取付部材１７によりロッカーアーム用総ころ軸受が取り付けられる。カム６はこの総ころ軸受のローラ４に当接して駆動力を連結棒に伝達する。
【００４４】
上記エンジンのローラ付きカムフォロアの総ころ軸受を構成する部材のうち、ころ３、ローラ軸２および外輪のローラ４のうち少なくとも１つの部材は、これから説明する低温２次焼入れ法の熱処理を施され、微細オーステナイト粒とされている。
【００４５】
次に、これら転がり軸受の外輪（ローラ）、内輪（ローラ軸）および転動体の少なくとも１つの軸受部品に行なう浸炭窒化処理を含む熱処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態における熱処理方法を説明する図である。また、図７は、本発明の実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。図６は１次焼入れおよび２次焼入れを行なう方法を示す熱処理パターンであり、図７は焼入れ途中で材料をＡ1変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れる方法を示す熱処理パターンである。どちらも本発明の実施の態様例である。これらの図において、処理Ｔ1では鋼の素地に炭素や窒素を拡散させまた炭素の溶け込みを十分に行なった後、Ａ1変態点未満に冷却する。次に、図中の処理Ｔ2において、処理Ｔ1よりも低温に再加熱し、そこから油焼入れを施す。
【００４６】
上記のいずれかの熱処理を軸受部品のローラ、ローラ軸、転動体（ころ）およびカムに施すことができる。
【００４７】
上記の熱処理を普通焼入れ、すなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま１回焼入れするよりも、表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。上述したように、上記の熱処理方法によれば、オーステナイト結晶粒の粒径を従来の２分の１以下となるミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を受けた軸受部品は、転動疲労特性が長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。
【００４８】
上記の２つの熱処理のいずれによっても、その中の浸炭窒化処理によって、「浸炭窒化処理層」である窒素富化層が形成される。浸炭窒化処理において素材となる鋼の炭素濃度が高いため、通常の浸炭窒化処理の雰囲気から炭素が鋼の表面に侵入しにくい場合がある。たとえば炭素濃度が高い鋼の場合（１ｗｔ％程度の鋼）、それ以上高い炭素濃度の浸炭層が生成する場合もあるし、それ以上高い炭素濃度の浸炭層は生成しにくい場合がある。しかし、窒素濃度は、Ｃｒ濃度などにも依存するが、通常の鋼では最大限０.０２５ｗｔ％程度以下と低いので、素材の鋼の炭素濃度によらず窒素富化層が明瞭に生成される。上記窒素富化層には炭素が富化されていてもよいことはいうまでもない。
【００４９】
図８は軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。図８(ａ)は本発明例の軸受部品であり、図８（ｂ）は従来の軸受部品である。すなわち、上記図７に示す熱処理パターンを適用した軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図８（ａ）に示す。また、比較のため、従来の熱処理方法による軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図８（ｂ）に示す。また、図９（ａ）および図９（ｂ）は、上記図８（ａ）および図８（ｂ）を図解したオーステナイト結晶粒界を示す図である。これらオーステナイト結晶粒度を示す組織より、従来のオーステナイト粒径はＪＩＳ規格の粒度番号で１０番以下の番号であり、また本発明による熱処理方法によれば１２番の細粒を得ることができる。また、図８（ａ）の平均粒径は、切片法で測定した結果、５．６μｍであった。
【実施例】
【００５０】
次に本発明の実施例について説明する。
【００５１】
（実施例１）
表１に示す材質の軸受を用意した。これらの軸受は，エンジンのローラ付きカムフォロアに含まれる総ころ形式のニードル軸受である。内輪（ローラ軸）は外径１４．６４ｍｍ×幅１７．３ｍｍであり、外輪は内径１８．６４ｍｍ×外径２４ｍｍ×幅６．９ｍｍである。ころは外径２ｍｍ×長さ６．８ｍｍを２６本用い、保持器を用いない総ころ形式の構成とした。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。ここで、軸受はすべて同じ材質の組合せを基本としたが、一部の軸受ではいくつかの材質を組合せたり、加工を追加して製作したものもある。製作した軸受の一覧を表１に示す。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
表１に示すサンプルの内訳は次のとおりである。
Ｎｏ．１：軸受鋼に予め強冷間加工を加え、熱処理後の結晶粒を微細にしたものに浸炭窒化処理を施したもの。
Ｎｏ．２：軸受鋼を浸炭窒化後、浸炭窒化処理温度より低い温度で２次焼入れを施したもの。
Ｎｏ．３：浸炭鋼に浸炭処理後に、浸炭窒化処理を行ない、より低い温度で２次焼入れを施したもの、すなわち浸炭処理後に低温２次焼入れを適用したもの。
【００５４】
Ｎｏ.１〜３のオーステナイト結晶粒度はＮｏ．１１以上であった。これらのものをベースに表層に圧縮応力を形成するため、加工を施したものとして次のサンプルを用意した。
Ｎｏ．４：Ｎｏ．１の内外輪にショットピーニングを施し、ころにバレル加工を施したもの。
Ｎｏ．５：Ｎｏ．２の内外輪にショットピーニングを施し、ころにバレル加工を施したもの。
Ｎｏ．６：Ｎｏ．３の内外輪にショットピーニングを施し、ころにバレル加工を施したもの。
【００５５】
また、表層硬度を高めたサンプルとして次のものを用意した。
Ｎｏ．７：Ｎｏ．１の内外輪にサブゼロ（−１９６℃）処理を追加したもの。
Ｎｏ．８：Ｎｏ．１の内外輪にサブゼロ（−１９６℃）処理を追加した後、内外輪にショットピーニングを施し、ころにバレル加工を施したもの。
【００５６】
さらに、内外輪、ころの各要素、特に転動寿命が問題となる内輪ところとに上記の方法を適用したものとして、次のサンプルを用意した。
Ｎｏ．９：内輪およびころに浸炭窒化後、浸炭窒化処理温度より低い温度で２次焼入れを施したものを用い、外輪には標準的な熱処理を用いたものを用いた。
Ｎｏ．１０：内外輪に対し、浸炭鋼を用い浸炭処理の後、浸炭窒化処理し冷却し、次いでより低い温度で２次焼入れを施したものを用い、ころには軸受鋼に対して浸炭窒化処理を施した。
【００５７】
比較例として、表１の下欄に示す５種類のサンプルＮｏ.１１〜１５を製作した。
Ｎｏ．１１：内外輪およびころ、ともに軸受鋼の標準熱処理品。
Ｎｏ．１２：内外輪およびころ、ともに軸受鋼の浸炭窒化品。
Ｎｏ．１３：浸炭鋼の標準浸炭品を内外輪に用い、ころは軸受鋼の標準熱処理品。
Ｎｏ．１４：浸炭鋼の２次焼入れ品。
Ｎｏ．１５：Ｎｏ．１１のサンプルの内外輪ショットピーニングを施し、ころにバレル加工を施したもの。
【００５８】
これらのサンプルについて、結晶粒度、硬度、５００℃焼戻し硬度（耐熱性の指標）を測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
まず、転動寿命評価および表面損傷強度評価の各試験について説明する。
【００６０】
（転動寿命評価）：  外輪（内径１８．６４ｍｍ×外径２４ｍｍ×幅６．９ｍｍ）と、２６本のころ（外径２ｍｍ×長さ６．８ｍｍ）と、ローラ軸（外径１４．６４ｍｍ×幅１７．３ｍｍ）とを組合せ、荷重２．５８ｋＮで転動疲労試験を行なった。試験装置を図１０に示す。また、試験条件を表２に示す。この試験は外輪回転の試験である。図１０を参照して、試験機に組み込まれたローラ軸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寿命試験を行なった。このとき、基本動定格荷重８．６ｋＮの３０％の荷重で試験を行なった。この試験結果を表３に示す。
【００６１】
【表２】
2004278528.tif 000004
【００６２】
【表３】
2004278528.tif 000005
【００６３】
表３に示す試験結果において、主にころまたは内輪が剥離したが、Ｎｏ．９では一部外輪剥離も認められた。表２より、本発明例のものは比較例に比べ長寿命であり、いずれも標準品の約３倍、浸炭窒化処理品の約１．５倍の長寿命を示すことが分った。
【００６４】
（ピーリング試験）：  ピーリング試験を含めた試験サンプルの一覧およびその試験結果を表４に、またピーリング試験の試験条件を表５に示す。本発明例のＮｏ．１〜３およびこれらにショットピーニングやサブゼロ処理を施したものの計８種類（Ｎｏ．１〜８）、比較例として５種類（Ｎｏ．１１〜１５）の計１３種類についてピーリング試験を行なった。
【００６５】
【表４】
2004278528.tif 000006
【００６６】
【表５】
2004278528.tif 000007
【００６７】
１３種類の試験サンプルの直径４０ｍｍの試験片（鏡面仕上げ）をＳＵＪ製の粗面試験片を相手に一定条件で転動接触させ、一定時間後にサンプル（鏡面）試験片上に発生したピーリング（微小な剥離の集合体）の面積率を測定した。この面積率の逆数をここではピーリング強度と定義し、標準品である比較例Ｎｏ．１１のピーリング強度を１にした場合の比率で表わした。
【００６８】
結果を表４中に示す。本発明例の試験体は比較例のものに比べ１．５倍以上のピーリング強度を示している。粒度番号１０番を超える微細なオーステナイト結晶粒と適度の残留オーステナイトが靭性を高め、亀裂の発生および進展に対する抵抗を高めているといえる。また、サブゼロ処理や加工により圧縮の残留応力を付与したもの（Ｎｏ．４〜８）は、いずれも強度が向上している。高硬度や圧縮の残留応力がピーリング亀裂の発生や進展の抑制に有効に作用すると考えられる。
【００６９】
（スミアリング試験）：  ピーリング試験片と同様の材質の試験片を用い（表４参照）、スミアリング発生強度を調べた。試験条件を表６に示す。試験片も相手試験片も同一材質の組合せで試験を行なった。
【００７０】
【表６】
2004278528.tif 000008
【００７１】
結果は表４に示すとおりである。ここで、評価は、スミアリングが発生したときの相手試験片の回転速度について、標準品（比較例Ｎｏ．１１）との比で表わしている。スミアリングに関しても、本発明例のものは比較例の標準品に比べ１．５倍以上の発生強度（発生までの回転速度）であり、他の比較例のものよりも高めである。粒度番号１１番以上の結晶粒の細かさと適度の残留オーステナイト量および微細な炭化物の存在のバランスが大きな滑り条件での表層の組成粒度を抑え、耐焼付け性を高めているといえる。加工を与えたものは加工なしのものより若干強度が向上している。
【００７２】
（静的割れ強度試験）：  表４に示した試験体について、外輪（内径１８．６４ｍｍ×外径２４ｍｍ×幅６．９ｍｍ）単体にアムスラー試験機で荷重をかけ割れ強度を測定した。結果を表４に示す。割れ起点はリング内径部（転走面）表面である。表４より、通常、浸炭窒化を施すと比較例のＮｏ．１２のように静的割れ強度が低下する。一方、本発明例Ｎｏ．１〜３は標準熱処理品と同じかやや向上しており、静的割れ強度の低下は認められない。これらに加工を加えた本発明例Ｎｏ．４〜６のものは一律に割れ強度が向上している。また、本発明例Ｎｏ．７のサブゼロ処理品では、Ｎｏ．１のサブゼロ処理なしに比べやや静的割れ強度が低下しているが、これに加工を加えた本発明例Ｎｏ．８では静的割れ強度が向上している。
【００７３】
比較例Ｎｏ．１２の強度低下は、浸炭窒化処理の拡散処理における長時間の加熱の結果、オーステナイト結晶粒の粗大化が起こること、また残留オーステナイト量が増えることのために局部的に引張強度が低い組織が形成されているためと考えられる。比較例Ｎｏ．１３も同様の理由で強度が低下している。
【００７４】
（割れ疲労強度試験）：  割れ疲労強度を調べるために、表４の試験体の外輪に表７の条件で荷重を繰返し付加し、割れ疲労強度を求めた。すなわち、外輪に下限９８Ｎ、上限３０００〜５０００Ｎの範囲内の繰返し荷重をかけ、割れが発生するまでの繰返し数を比較した。ここでは荷重条件を変えたＳ−Ｎ線図を求め、１０5回の繰返しに耐える荷重を求めた。
【００７５】
【表７】
2004278528.tif 000009
【００７６】
結果を表４に示す。割れ疲労強度試験の試験結果は、比較例の標準熱処理品の強度に対する比で表わしたが、本発明例のものはいずれも割れ疲労強度が比較例に比べて大幅に改善されている。割れ疲労強度に関しては、浸炭鋼をベースにした本発明例Ｎｏ．３やこれに圧縮の残留応力を組み合わせた本発明例Ｎｏ.６が良好な結果となっている。
【００７７】
（ローラ軸端部の軟化処理）：  ローラ軸の両端面の高周波焼なましは、適切な処理を施した後のローラ軸素材の一端部のみを高周波コイルの端部開口部に近接させ、またはわずかに挿入させた状態で保持して、高周波誘導電流により端部をごく短時間加熱し、次いで放冷する。また、高周波加熱後、短時間の放冷後に表面への注水または素材の水中投入により急冷する方法を用いてもよい。この方法によって得られる硬度分布を図１１および表８に示す。
【００７８】
【表８】
2004278528.tif 000010
【００７９】
図１１および表８に示すように、転動体が通過する中央部であるＡ部およびそれより端のＢ部には適切な高強度が得られている。一方、かしめ成形を行なうときに重要な外周面端面側のＣ部および端面であるＤ部の硬度は、かしめ成形するために必要な軟質な硬度が確保されている。
【００８０】
以上の結果から、潤滑条件が悪く、またころのスキューやころ同士の干渉による短寿命が発生しやすいロッカーアーム用転がり軸受の耐久性を向上させることを確認することができた。上記の耐久性の向上は、結晶粒度が細かくかつ耐熱性のある材質とすることにより、表面損傷（ピーリング、スミアリングなどの表面起点型剥離）寿命、内部起点剥離寿命ともに向上させることによりもたらされた。具体的には、素材の加工または熱処理パターンにより、一定値以上のオーステナイト結晶粒度を確保した浸炭窒化組織にすることで、亀裂に対する発生、伸展抵抗性が非常に大きくなることによっている。これにより、滑りによる表層発熱や接線力による表面亀裂の発生を抑えることができるとともに、外部起点型剥離の亀裂に対しても、相当な長寿命化が図れることを見出した。これらをベースに、さらに加工や熱処理を加え、表層に圧縮の残留応力を与えたり、硬度上昇させることによりさらに長寿命化することができる。これらの熱処理および加工処理には、ショットピーニングやバレル加工、ローリング加工、バニッシュ加工、浸炭および浸炭窒化処理、浸炭窒化およびサブゼロ処理、浸炭窒化、２次焼入れ処理およびサブゼロ処理のような手法がある。
【００８１】
また、かしめ加工が行なわれる場合、軸受要素である内輪の役割をするローラ軸においては、ローラ軸端の外周縁部および端面外周面の端縁部とがともにかしめの際に塑性変形可能な限度に軟質であることが要求される。一方、ローラ支持部材にかしめ固定されたローラ軸が、カムフォロワの長期間使用中に緩み、がたつきにより軸穴から抜け落ちるおそれがあるので、ローラ軸端部は一定以上の硬度が要求される。上記の熱処理および加工処理で得た特性のローラ軸に、ローラ軸両端面のみ高周波焼なましの加熱条件および冷却条件を調節し、端面硬さを調整することにより、かしめ成形の可能な耐久性に優れたローラ軸が可能になる。すなわち、上記の熱処理および加工処理は、従来の浸炭窒化のように割れ強度を損なうことはないので、高強度、長寿命の総ころ転がり軸受にすることができ、さらに、その軸受要素であるローラ軸に両端面に高周波焼なましを施し、硬度を調整することにより、かしめ成形が可能となる。
【００８２】
この結果、自動車エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアーム用軸受で、たとえば軸受幅寸法５ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の小サイズの総ころ仕様の軸受に対して耐久性を高めた上で、かしめ成形が可能となる。
【００８３】
（実施例２）
ＪＩＳ規格ＳＵＪ２材（１．０重量％Ｃ−０．２５重量％Ｓｉ−０．４重量％Ｍｎ−１．５重量％Ｃｒ）を用いて、本発明の実施例２を行なった。表９に示した各試料の製造履歴を以下に示す。
【００８４】
【表９】
2004278528.tif 000011
【００８５】
（試料Ａ〜Ｄ；本発明例）：  浸炭窒化処理８５０℃、保持時間１５０分間。雰囲気は、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。図６に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度８５０℃から１次焼入れを行ない、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度域７８０℃〜８３０℃に加熱して２次焼入れを行なった。ただし、２次焼入温度７８０℃の試料Ａは焼入不足のため試験の対象から外した。
【００８６】
（試料Ｅ、Ｆ；比較例）：  浸炭窒化処理は、本発明例Ａ〜Ｄと同じ履歴で行ない、２次焼入れ温度を浸炭窒素処理温度８５０℃以上の８５０℃〜８７０℃で行なった。
【００８７】
（従来浸炭窒化処理品；比較例）：  浸炭窒化処理８５０℃、保持時間１５０分間。雰囲気は、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。浸炭窒化処理温度からそのまま焼入れを行ない、２次焼入れは行わなかった。
【００８８】
（普通焼入れ品；比較例）：  浸炭窒化処理を行なわずに、８５０℃に加熱して焼き入れた。２次焼入れは行わなかった。
【００８９】
上記の試料に対して、（１）水素量の測定、（２）結晶粒度の測定、（３）シャルピー衝撃試験、（４）破壊応力値の測定、（５）転動疲労試験、の各試験を行なった。次にこれらの試験方法について説明する。
【００９０】
Ｉ  実施例２の試験方法
（１）水素量の測定
水素量は、ＬＥＣＯ社製ＤＨ−１０３型水素分析装置により、鋼中の非拡散性水素量を分析した。拡散性水素量は測定してない。このＬＥＣＯ社製ＤＨ−１０３型水素分析装置の仕様を下記に示す。
分析範囲：０．０１〜５０．００ｐｐｍ
分析精度：±０．１ｐｐｍまたは±３％Ｈ（いずれか大なるほう）
分析感度：０．０１ｐｐｍ
検出方式：熱伝導度法
試料重量サイス゛：１０ｍｇ〜３５ｇ（最大：直径１２ｍｍ×長さ１００ｍｍ）
加熱炉温度範囲：５０℃〜１１００℃
試薬：アンハイドロン  Ｍｇ（ＣｌＯ4）2  、  アスカライト    ＮａＯＨ
キャリアガス：窒素ガス、ガスドージングガス：水素ガス、いずれのガスも純度９９．９９％以上、圧力４０ＰＳＩ（２．８ｋｇｆ／ｃｍ2）である。
【００９１】
測定手順の概要は以下のとおりである。専用のサンプラーで採取した試料をサンプラーごと上記の水素分析装置に挿入する。内部の拡散性水素は窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導かれる。この拡散性性水素は本実施例では測定しない。次に、サンプラーから試料を取出し抵抗加熱炉内で加熱し、非拡散性水素を窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導く。熱伝導度検出器において熱伝導度を測定することによって非拡散性水素量を知ることができる。
【００９２】
（２）結晶粒度の測定
結晶粒度の測定は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行なった。
【００９３】
（３）シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、ＪＩＳ Ｚ ２２４２の金属材料のシャルピー衝撃試験方法に基づいて行なった。試験片は、ＪＩＳ Ｚ ２２０２に示されたＵノッチ試験片（ＪＩＳ３号試験片）を用いた。
【００９４】
（４）破壊応力値の測定
図１２は、静圧壊強度試験（破壊応力値の測定）の試験片を示す図である。図中のＰ方向に荷重を負荷して破壊されるまでの荷重を測定する。その後、得られた破壊荷重を、下記に示す曲がり梁の応力計算式により応力値に換算する。なお、試験片は図１２に示す試験片に限られず、他の形状の試験片を用いてもよい。
【００９５】
図１２の試験片の凸表面における繊維応力をσ1、凹表面における繊維応力をσ2とすると、σ1およびσ2は下記の式によって求められる（機械工学便覧Ａ４編材料力学Ａ４−４０）。ここで、Ｎは円環状試験片の軸を含む断面の軸力、Ａは横断面積、ｅ1は外半径、ｅ2は内半径を表す。また、κは曲がり梁の断面係数である。
【００９６】
σ1＝（Ｎ／Ａ）＋｛Ｍ／（Ａρo）｝［１＋ｅ1／｛κ（ρo＋ｅ1）｝］
σ2＝（Ｎ／Ａ）＋｛Ｍ／（Ａρo）｝［１−ｅ2／｛κ（ρo−ｅ2）｝］
κ＝−（１／Ａ）∫A｛η／（ρo＋η）｝ｄＡ
（５）転動疲労試験
転動疲労寿命試験の試験条件を表１０に示す。また、図１３は、転動疲労寿命試験機の概略図である。図１３(ａ)は正面図であり、図１３(ｂ)は側面図である。図１３（ａ）および（ｂ）において、転動疲労寿命試験片３１は、駆動ロール２１によって駆動され、ボール２３と接触して回転している。ボール２３は、（3/4）”のボールであり、案内ロールにガイドされて、転動疲労寿命試験片３１との間で高い面圧を及ぼし合いながら転動する。
【００９７】
ＩＩ  実施例２の試験結果
（１）水素量の測定
浸炭窒化処理したままの従来浸炭窒化処理品は、０．７２ｐｐｍと非常に高い値となっている。これは、浸炭窒化処理の雰囲気に含まれるアンモニア（ＮＨ3）が分解して水素が鋼中に侵入したためと考えられる。これに対して、試料Ｂ〜Ｄは、水素量は０．３７〜０．４０ｐｐｍと半分近くにまで減少している。この水素量は普通焼入れ品と同じレベルである。
【００９８】
上記の水素量の低減により、水素の固溶に起因する鋼の脆化を軽減することができる。すなわち、水素量の低減により、本発明例の試料Ｂ〜Ｄのシャルピー衝撃値は大きく改善されている。
【００９９】
（２）結晶粒度の測定
結晶粒度は２次焼入れ温度が、浸炭窒化処理時の焼入れ（１次焼入れ）の温度より低い場合、すなわち試料Ｂ〜Ｄの場合、オーステナイト粒は、結晶粒度番号１１〜１２と顕著に微細化されている。試料ＥおよびＦならびに従来浸炭窒化処理品および普通焼入品のオーステナイト粒は、結晶粒度番号１０であり、本発明例の試料Ｂ〜Ｄより粗大な結晶粒となっている。
【０１００】
（３）シャルピー衝撃試験
表９によれば、従来浸炭窒化処理品のシャルピー衝撃値は５．３３Ｊ／ｃｍ2であるのに比して、本発明例の試料Ｂ〜Ｄのシャルピー衝撃値は６．３０〜６．６５Ｊ／ｃｍ2と高い値が得られている。この中でも、２次焼入れ温度が低いほうがシャルピー衝撃値が高くなる傾向を示す。普通焼入品のシャルピー衝撃値は６．７０Ｊ／ｃｍ2と高い。
【０１０１】
（４）破壊応力値の測定
上記破壊応力値は、耐割れ強度に相当する。表９によれば、従来浸炭窒化処理品は２３３０ＭＰａの破壊応力値となっている。これに比して、試料Ｂ〜Ｄの破壊応力値は２６５０〜２８４０ＭＰａと改善された値が得られる。普通焼入品の破壊応力値は２７７０ＭＰａであり、試料Ｂ〜Ｆの破壊応力値と同等である。このような、試料Ｂ〜Ｄの改良された耐割れ強度は、オーステナイト結晶粒の微細化と並んで、水素含有率の低減による効果が大きいと推定される。
【０１０２】
（５）転動疲労試験
表９によれば、普通焼入品は窒素富化層を表層部に有しないことを反映して、転動疲労寿命Ｌ10は最も低い。これに比して従来浸炭窒化処理品の転動疲労寿命は３．１倍となる。試料Ｂ〜Ｄの転動疲労寿命は従来浸炭窒化処理品より大幅に向上する。本発明の試料Ｅ，Ｆは、従来浸炭窒化処理品とほぼ同等である。
【０１０３】
上記をまとめると、本発明例の試料Ｂ〜Ｄは、水素含有率が低下し、オーステナイト結晶粒度が１１番以上に微細化され、シャルピー衝撃値、耐割れ強度および転動疲労寿命も改善される。
【０１０４】
（実施例３）
次に本発明の実施例３について説明する。下記のＡ材、Ｂ材およびＣ材について、一連の試験を行なった。熱処理用素材には、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２材（１．０重量％Ｃ−０．２５重量％Ｓｉ−０．４重量％Ｍｎ−１．５重量％Ｃｒ）を用い、Ａ材〜Ｃ材に共通とした。Ａ材〜Ｃ材の製造履歴は次のとおりである。
（Ａ材：比較例）：普通焼入れのみ（浸炭窒化処理せず）。
（Ｂ材：比較例）：浸炭窒化処理後にそのまま焼き入れる（従来の浸炭窒化焼入れ）。浸炭窒化処理温度８４５℃、保持時間１５０分間。浸炭窒化処理の雰囲気は、ＲＸガス＋アンモニアガスとした。
（Ｃ材：本発明例）：図６の熱処理パターンを施した軸受鋼。浸炭窒化処理温度８４５℃、保持時間１５０分間。浸炭窒化処理の雰囲気は、ＲＸガス＋アンモニアガスとした。最終焼入れ温度は８００℃とした。
【０１０５】
（１）転動疲労寿命
転動疲労寿命試験の試験条件および試験装置は、上述したように、表１０および図１３に示すとおりである。この転動疲労寿命試験結果を表１１に示す。
【０１０６】
【表１０】
2004278528.tif 000012
【０１０７】
【表１１】
2004278528.tif 000013
【０１０８】
表１１によれば、比較例のＢ材は、同じく比較例で普通焼入れのみを施したＡ材のＬ10寿命（試験片１０個中１個が破損する寿命）の３.１倍を示し、浸炭窒化処理による長寿命化の効果が認められる。これに対して、本発明例のＣ材は、Ｂ材の１．７４倍、またＡ材の５．４倍の長寿命を示している。この改良の主因はミクロ組織の微細化によるものと考えられる。
【０１０９】
（２）シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、Ｕノッチ試験片を用いて、上述のＪＩＳＺ２２４２に準じた方法により行なった。試験結果を表１２に示す。
【０１１０】
【表１２】
2004278528.tif 000014
【０１１１】
浸炭窒化処理を行なったＢ材（比較例）のシャルピー衝撃値は、普通焼入れのＡ材（比較例）より高くないが、Ｃ材はＡ材と同等の値が得られた。
【０１１２】
（３）静的破壊靭性値の試験
図１４は、静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。この試験片のノッチ部に、予き裂を約１ｍｍ導入した後に、３点曲げによる静的荷重を加え、破壊荷重Ｐを求めた。破壊靭性値（ＫIc値）の算出には次に示す（Ｉ）式を用いた。また、試験結果を表１３に示す。
ＫIc＝（ＰＬ√ａ／ＢＷ2）｛５．８−９．２（ａ／Ｗ）＋４３．６（ａ／Ｗ）2−７５．３（ａ／Ｗ）3＋７７．５（ａ／Ｗ）4｝…（Ｉ）
【０１１３】
【表１３】
2004278528.tif 000015
【０１１４】
予き亀裂深さが窒素富化層深さよりも大きくなったため、比較例のＡ材とＢ材とには違いはない。しかし、本発明例のＣ材は比較例に対して約１．２倍の値を得ることができた。
【０１１５】
（４）静圧壊強度試験（破壊応力値の測定）
静圧壊強度試験片は、上述のように図１２に示す形状のものを用いた。図中、Ｐ方向に荷重を付加して、静圧壊強度試験を行なった。試験結果を表１４に示す。
【０１１６】
【表１４】
2004278528.tif 000016
【０１１７】
浸炭窒化処理を行なっているＢ材は普通焼入れのＡ材よりもやや低い値である。しかしながら、本発明のＣ材は、Ｂ材よりも静圧壊強度が向上し、Ａ材と遜色ないレベルが得られている。
【０１１８】
（５）経年寸法変化率
保持温度１３０℃、保持時間５００時間における経年寸法変化率の測定結果を、表面硬度、残留オーステナイト量（０．１ｍｍ深さ）と併せて表１５に示す。
【０１１９】
【表１５】
2004278528.tif 000017
【０１２０】
残留オーステナイト量の多いＢ材の寸法変化率に比べて、本発明例のＣ材は２分の１以下に抑制されていることがわかる。
【０１２１】
（６）異物混入潤滑下における寿命試験
玉軸受６２０６を用い、標準異物を所定量混入させた異物混入潤滑下での転動疲労寿命を評価した。試験条件を表１６に、また試験結果を表１７に示す。
【０１２２】
【表１６】
2004278528.tif 000018
【０１２３】
【表１７】
2004278528.tif 000019
【０１２４】
Ａ材に比べ、従来の浸炭窒化処理を施したＢ材は約２．５倍になり、また、本発明例のＣ材は約２．３倍の長寿命が得られた。本発明例のＣ材は、比較例のＢ材に比べて残留オーステナイトが少ないものの、窒素の侵入と微細化されたミクロ組織の影響でほぼ同等の長寿命が得られている。
【０１２５】
上記の結果より、本発明例のＣ材、すなわち本発明の熱処理方法によって製造された軸受部品は、従来の浸炭窒化処理では困難であった転動疲労寿命の長寿命化、割れ強度の向上、経年寸法変化率の低減の３項目を同時に満足することができることがわかった。
【０１２６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。たとえば、軸受は総ころ形式のニードル軸受に限るものではなく、リング状のすべり軸受であってもよい。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明のエンジンのローラ付きカムフォロアおよび鋼部材を用いることにより、浸炭窒化処理層と、軸受部品のオーステナイト粒径を粒度番号で１０番を超える範囲に微細化されたミクロ組織を有し、転動疲労寿命が大きく改善され、優れた耐割れ強度や耐経年寸法変化を得ることができる。さらに、両端部を軟質にすることによりかしめ成形が可能になり、また、破壊強度または水素含有率が従来から離れた範囲とされた部材を含む軸受についても同様の効果を得ることができる。このため、この分野の部品に広く用いられることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の別の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。
【図４】本発明のさらに別の実施の形態におけるエンジンのローラ付きカムフォロアを示す図である。
【図５】図４のエンジンのローラ付きカムフォロアのカムと接触する総ころ軸受の部分の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態における熱処理方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。
【図８】軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。(ａ)は本発明例の軸受部品であり、（ｂ）は従来の軸受部品である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）を図解したオーステナイト粒界を示し、（ｂ）は図８（ｂ）を図解したオーステナイト粒界を示す。
【図１０】外輪回転の転動疲労試験機を示す図である。
【図１１】高周波加熱によりローラ軸の両端部を軟化させた場合の硬度分布を示す図である。
【図１２】静圧壊強度試験（破壊応力値の測定）の試験片を示す図である。
【図１３】転動疲労寿命試験機の概略図である。(ａ)は正面図であり、(ｂ)は側面図である。
【図１４】静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  ロッカーアーム、１ａ，１ｂ  カムフォロア本体の端部、２  ローラ軸（内輪）、３  ころ（転動体）、４  ローラ（外輪）、５  カムフォロア軸、６  カム、７  アジャストねじ、８  ロックナット、９  バルブ、１０  ばね、１４  ローラ支持部、１５  ピボット、１６  連動棒、１６ａ  軸受取付部、１７  取付部材、２１  駆動ロール、２２  案内ロール、２３  （3/4）”ボール、３１  転動疲労寿命試験片、５０  カムフォロア本体、５２  ローラ軸、５３  転動体、５４  外輪、５５，５６  試験機部材、Ｔ1 浸炭窒化処理温度、Ｔ2 焼入れ加熱温度。
【図１】
2004278528.tif 000020
【図２】
2004278528.tif 000021
【図３】
2004278528.tif 000022
【図４】
2004278528.tif 000023
【図５】
2004278528.tif 000024
【図６】
2004278528.tif 000025
【図７】
2004278528.tif 000026
【図８】
2004278528.tif 000027
【図９】
2004278528.tif 000028
【図１０】
2004278528.tif 000029
【図１１】
2004278528.tif 000030
【図１２】
2004278528.tif 000031
【図１３】
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【図１４】
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