摇臂用滚动轴承制造技术

摇臂用滚动轴承（５０）包括：与引擎的凸轮（６）滚动接触的辊（４）、位于辊（４）的内侧并固定在摇臂（１）上的辊轴（２）、以及夹设在辊（４）与辊轴（２）之间的多个滚子（３），辊（４）、辊轴（２）及滚子（３）中的至少一个构件具有富氮层，该构件的奥氏体结晶粒的粒度等级在超过１０级的范围内，且表面硬度Ｈｖ在６５３以上。由此，可实现长寿命化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于对汽车引擎的进气阀或排气阀进行开闭的摇臂用滚动轴承，尤其是涉及可实现长寿命化的摇臂用滚动轴承。
技术介绍
在最近的滚动轴承中，例如像在用于对引擎的进气阀或排气阀进行开闭的摇臂上使用的轴承那样，虽然是满装滚子(日文総ころ)型但有许多在高速、高载荷用途中使用的轴承。尤其是在没有保持器的满装滚子型轴承中，由于滚子彼此间产生干扰，或不能顺利地控制滚子位置，从而容易引起滚子的歪斜。另外，在润滑油不能良好地向轴承内部供给时，容易产生润滑条件差的情况。结果是，引起滑移发热和局部表面压力的上升，尽管计算上具有大的载荷容量，但还是容易产生表面损伤(剥落、擦伤、表面起点型剥离)和内部起点型剥离。像在用于对引擎的进气阀或排气阀进行开闭的摇臂上使用的轴承那样，在其外圈的外径与凸轮滚动接触的用途中，以往有很多主要是对外圈的外径进行改良的改良技术。例如，喷丸硬化等加工带来的压缩的残留应力、高浓度渗碳氮化带来的高硬度(加工效果)而实现的长寿命化等都是主要为了改良与对象凸轮滚动接触的外圈外径而进行的。在以往的公知技术中，采取下述措施。(1)为了提高滚动疲劳寿命，对轴承部件的套圈实施喷丸硬化，从表面向内部依次设有强化层、含残留奥氏体层、淬火硬化层的轴承部件(日本专利特开平2-168022号公报(专利文献1))。(2)通过喷丸硬化对马氏体组织中碳化物的大小、面积率、残留奥氏体量及硬度进行高效调整的技术(日本专利特开2001-065576号公报(专利文献2))。(3)为了提高滚动疲劳寿命，使喷丸硬化引起的残留压缩应力峰值高度及分布与使用时作用的最大剪断应力及作用深度一致的技术(日本专利特开平3-199716号公报(专利文献3))。(4)在浸碳轴承中，为了实现长寿命化而实施喷丸硬化，在施加完最终表面精加工的表面上使残留压缩应力σ(MPa)与残留奥氏体γ(％)的组合满足0.001σ+0.3γ≥1.0的条件的控制方法。(5)使凸轮从动件外圈的外径的硬度与对象凸轮基本相同，且使外圈的内径的硬度高于外径的硬度的凸轮从动件装置(摇臂用轴承)(日本专利实开平3-119508号公报(专利文献4))。(6)在与相对的另一部件滚动接触或滚动滑移接触的部件中，通过喷丸硬化使距离表面0～50μm深度的表层部的最大压缩应力为50～110kgf/mm2，硬度为HV830～960，残留奥氏体在7％以上，表面粗糙度的平均波长在25μm以下的技术(日本特许第3125434号公报(专利文献5))。虽然为了延长相当于内圈的辊轴、滚子或轴承整体的滚动寿命的改良很少，但如下所述，也有从材质方面通过进行渗碳氮化来提高耐热性、显微组织稳定性、高硬度化等来实现轴承的长寿命化的例子。(7)在引擎的气门机构用凸轮从动件装置用轴承(摇臂用轴承)中，使轴承在引擎的额定转速下的计算寿命在1000小时以上的技术(日本专利特开2000-038907号公报(专利文献6))。(8)为了实现碳化物的比率为10～25％、残留奥氏体相对于初始值的分解率为1/10～3/10、端面硬度为HV830～960、表面粗糙度的平均波长为25μm以下的凸轮从动件装置用轴承轴(摇臂用轴承)，而对轴承钢实施渗碳氮化和硬喷丸硬化的技术(日本专利特开平10-047334号公报(专利文献7))。(9)为了提高轴的耐磨损性，在轴上形成有高分子化合物等固体润滑膜的凸轮从动件轴(摇臂用轴承部件)(日本专利特开平10-103339号公报(专利文献8))。(10)由工具钢等形成、在低于回火温度的温度下通过离子氮化或离子镀得到高硬度的凸轮从动件轴(摇臂用轴承部件)(日本专利特开平10-110720号公报(专利文献9))。(11)对轴的弯曲应力为150MPa以下的引擎的气门机构用凸轮从动件装置用轴承(摇臂用轴承部件)(日本专利特开2000-038906号公报(专利文献10))。(12)在轴承构成部件的滚道面上形成有润滑油保持性良好的磷酸盐涂膜的引擎的气门机构用凸轮从动件(气门机构用滚动轴承)(日本专利特开2002-031212号公报(专利文献11))。(13)在轴的滚子滚动区域形成有隆起面的气门机构用凸轮从动件(气门机构用滚动轴承)(日本专利实开昭63-185917号公报(专利文献12))。(14)进行使轴的滚道面表层的碳浓度为1.2％～1.7％C的高浓度浸碳处理或渗碳氮化处理、使内部硬度为HV300的浸碳轴(日本专利特开2002-194438号公报(专利文献13))。作为摇臂产生的其他问题，有时对辊轴两端部实施铆接成形，从而铆接在辊支撑构件上。此时，辊轴的滚道面需要有高硬度，但端部需要具有可进行铆接成形的柔软性。另外，需要有铆接固定后、使用中不产生松弛的强度(硬度)。在可对摇臂的辊轴两端部进行铆接成形的装置中公开有下述技术。(15)对辊轴的外周面均匀地进行高频淬火，回火后，仅对两端部进行高频退火而使两端部软化的方法(日本专利特开平5-179350号公报(专利文献14))。但是，近年来，环境问题被广泛关注，对汽车也开始制定法律强烈要求低燃耗化。同时，对于构成引擎的各部件，也要求轻量化、紧凑化。因此，对于用于对引擎的进气阀或排气阀进行开闭的摇臂，也要求轻量化、紧凑化，自然地对于摇臂用轴承也要求轻量化、紧凑化。作为使轴承轻量化的方法，例如在美国特许第4,727,832号(专利文献15)中公开了一种将内圈形成为中空的圆筒形状(管)的方法，另外，作为轴承的紧凑化方法有减小轴承尺寸的方法。但是，轴承的尺寸减小会受到凸轮的形状和阀门开闭的扬程量的限制，因此，不能简单地减小直径，大多是减小宽度方向(轴向)的尺寸。由此，作为轴承的轻量化、紧凑化方法大多都是将内圈形成为中空圆筒形状和减小宽度方向的尺寸。在此，在实施轴承的轻量化、紧凑化之际，存在的问题是外圈或内圈的断裂疲劳强度、以及滚子或内圈的滚动疲劳寿命下降。在此之前，本申请人通过改良热处理技术，成功地对外圈、滚子及通过压入或销固定等(铆接加工以外)固定在摇臂上的内圈(整体硬化的内圈)进行了断裂疲劳强度和滚动疲劳寿命的改善。由此，对于通过铆接加工固定在摇臂上的内圈，需要改善断裂疲劳强度和滚动疲劳寿命。本申请人也成功地对通过铆接加工固定在摇臂上的内圈进行了滚动疲劳寿命的改善，但残留的技术问题是中空圆筒形状的内圈的断裂疲劳强度的改善。以往，对于通过铆接加工固定在摇臂上的内圈，因加工工序增加，故不使用中空的圆筒形状，而是使用实心的圆筒形状，为了可对端面进行铆接加工而通过高频热处理仅对作为滚动体的滚子的滚道面进行表面硬化。这种技术例如公开在日本专利特开昭62-007908号公报(专利文献16)、日本专利特开平5-321616号公报(专利文献17)等中。同样地，在使用中空的圆筒形状的内圈时，以往为了可对端面进行铆接加工也通过高频热处理仅对作为滚动体的滚子的滚道面进行表面硬化。这种技术例如公开在日本专利特开平3-031503号公报(专利文献18)、日本专利特开2000-038906号公报(专利文献10)等中。尤其是，与实心的圆筒形状的内圈相比，中空的圆筒形状的内圈的形状引起的弯曲应力较大，因此有一种使该弯曲应力在15kgf/mm2以下以防止破损的方法(参照日本专利特开2000-038906号公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摇臂用滚动轴承（５０），包括：与引擎的凸轮轴（６）滚动接触的外圈（４）、位于所述外圈（４）的内侧并固定在摇臂（１）上的内圈（２）、以及夹设在所述外圈（４）与所述内圈（２）之间的多个滚动体（３），其特征在于，所述外圈（４）、所述内 圈（２）及所述滚动体（３）中的至少一个构件具有富氮层，该构件的奥氏体结晶粒的粒度等级在超过１０级的范围内，且表面硬度Ｈｖ在６５３以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-8-2 225925/2004;JP 2004-8-4 228037/2004;JP1.一种摇臂用滚动轴承(50)，包括与引擎的凸轮轴(6)滚动接触的外圈(4)、位于所述外圈(4)的内侧并固定在摇臂(1)上的内圈(2)、以及夹设在所述外圈(4)与所述内圈(2)之间的多个滚动体(3)，其特征在于，所述外圈(4)、所述内圈(2)及所述滚动体(3)中的至少一个构件具有富氮层，该构件的奥氏体结晶粒的粒度等级在超过10级的范围内，且表面硬度Hv在653以上。2.如权利要求1所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述表面硬度Hv在720以上且800以下。3.如权利要求1所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述摇臂(1)旋转自如地安装在位于所述一方端部(1b)与所述另一方端部(1a)之间的旋转轴(5)上，所述一方端部(1b)与所述引擎的开闭用阀门(9)的端部(9a)抵接，所述摇臂(1)在所述另一方端部(1a)具有两叉状的内圈支撑部(14)，所述内圈(2)固定在该两叉状的内圈支撑部(14)上。4.如权利要求1所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，该摇臂用滚动轴承(50)设在所述摇臂(1)的一方端部(1b)与另一方端部(1a)之间，所述内圈(2)固定在处于所述摇臂(1)的两个侧壁(1c)之间的内圈孔中，所述摇臂(1)的一方端部(1b)与所述引擎的开闭用阀门(9)的端部(9a)抵接，所述摇臂(1)的另一方端部(1a)与枢轴抵接。5.如权利要求1所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述摇臂(1)具有摇臂本体(11)和传递来自所述凸轮轴(6)的应力的连动杆(16)，所述摇臂本体(11)转动自如地安装在位于所述摇臂本体(11)的一方端部(11b)与另一方端部(11a)之间的旋转轴(5)上，所述摇臂本体(11)的所述一方端部(11b)与所述引擎的开闭用阀门(9)的端部(9a)抵接，所述摇臂本体(11)的所述另一方端部(11a)与所述连动杆(16)的一方端部(16b)抵接，所述内圈(2)固定在所述连动杆(16)的另一方端部(16a)上。6.如权利要求1所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，该摇臂用滚动轴承(50)是满装滚子形式的滚针轴承。7.一种摇臂用滚动轴承(50)，包括固定在夹设于引擎的阀门(9)与凸轮(6)之间的用于调节吸气、排气的摇臂(1)上的内圈(2)；位于所述内圈(2)的外方且与所述凸轮(6)接触的外圈(4)；以及位于所述外圈(4)与内圈(2)之间的多个滚动体(3)，其特征在于，所述外圈(4)、内圈(2)及滚动体(3)中的至少一个构件具有富氮层，该富氮层中的奥氏体结晶粒的粒度等级在超过10级的范围内，且所述富氮层的残留奥氏体量在磨削后的滚动面的表层部中处于11体积％～25体积％的范围内。8.如权利要求7所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述富氮层的含氮量在磨削后的滚动面的表层部中处于0.1重量％～0.7重量％的范围内。9.如权利要求7所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述摇臂(1)旋转自如地支撑在位于其一方端部(1a)与另一方端部(1b)之间的旋转轴(5)上，所述一方端部(1a)具有两叉状的内圈支撑部(14)，所述内圈(2)固定在该两叉状的内圈支撑部(14)上，所述另一方端部(1b)与所述引擎的阀门(9)的端部(9a)抵接。10.如权利要求7所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述摇臂(1)的一方端部(1b)与所述引擎的阀门(9)的端部(9a)抵接，在所述另一方端部(1a)配合有枢轴，所述内圈(2)固定在处于所述摇臂(1)的一方端部(1b)与另一方端部(1a)之间的相对的两个侧壁(1c)的内圈用孔中。11.如权利要求7所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，摇臂(1)旋转自如地支撑在位于其一方端部(11b)与另一方端部(11a)之间的旋转轴(5)上，该一方端部(11b)与所述引擎的阀门(9)的端部(9a)抵接，所述另一方端部(11a)与传递来自所述凸轮轴(6)的应力的连动杆(16)的一方端部(16b)抵接，所述摇臂用滚动轴承(50)的内圈(2)固定在所述连动杆的另一方端部(16a)上，其外圈(4)与所述凸轮(6)接触。12.如权利要求7所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述摇臂用滚动轴承是满装滚子形式的滚针轴承。13.一种摇臂用滚动轴承(50)，包括与引擎的凸轮轴(6)滚动接触的外圈(4)、位于所述外圈(4)的内侧并固定在摇臂(1)上的内圈(2)、以及夹设在所述外圈(4)与所述内圈(2)之间的多个滚动体(3)，其特征在于，所述外圈(4)、所述内圈(2)及所述滚动体(3)全部具有富氮层，所述内圈及所述滚动体中的至少一个构件的所述富氮层的奥氏体结晶粒的粒度等级在超过10级的范围内，且所述构件的残留奥氏体量在11体积％以上且25体积％以下，所述构件的含氮量在0.1质量％以上且0.7质量％以下。14.如权利要求13所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，所述摇臂(1)安装在位于一方端部(1b)与另一方端部(1a)之间的摇臂轴(5)上，所述一方端部(1b)与所述引擎的开闭用阀门(9)的端部(9a)抵接，所述摇臂(1)在所述另一方端部(1a)具有两叉状的内圈支撑部(14)，所述内圈(2)固定在该两叉状的内圈支撑部(14)上。15.如权利要求13所述的摇臂用滚动轴承(50)，其特征在于，该摇臂用滚动轴承(50)设在所述摇臂的一方端部(1b)与另一方端部(1a)之间，所述内圈(2)固定在处于所述摇臂的两个侧壁(1c)之间的内圈孔中，所述摇臂(1)的一方端部(1b)与所述引擎的开闭用阀门(9)的端部(9a)抵接，所述摇臂(1)的另一方端部(1a)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边靖之，片山昭彦，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]