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JP2008064159A - Method of manufacturing track member, method of manufacturing valve gear, and track member - Google Patents

Method of manufacturing track member, method of manufacturing valve gear, and track member Download PDF

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JP2008064159A
JP2008064159A JP2006240618A JP2006240618A JP2008064159A JP 2008064159 A JP2008064159 A JP 2008064159A JP 2006240618 A JP2006240618 A JP 2006240618A JP 2006240618 A JP2006240618 A JP 2006240618A JP 2008064159 A JP2008064159 A JP 2008064159A
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Japan
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manufacturing
steel
cam follower
hardness
temperature
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Application number
JP2006240618A
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Japanese (ja)
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Kikuo Maeda
喜久男 前田
Hirokazu Nakajima
碩一 中島
Nobuyuki Mori
信之 毛利
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a track member capable of suppressing the increase of a manufacturing cost, sufficiently increasing the hardness of an area including a rolling surface, ensuring the sufficient rolling fatigue lifetime by giving the high resistance against the rolling fatigue, and consistently controlling the hardness of an area of the plastic deformation. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the track member includes a steel member preparing step of preparing a steel member for suppressing the carbon content and the chromium content, a heat treatment step, and a finishing step. The heat treatment step includes a carbo-nitiriding step of heating and carbo-nitiriding the steel member, a hardening step of performing the hardening by cooling the steel member at the temperature below M<SB>S</SB>point, a high-temperature tempering step of performing the tempering by heating the steel member at the temperature of ≥650°C and <650°C, and below A<SB>1</SB>point, and an induction hardening step of performing the induction hardening of a high-hardness area of the steel member without any hardening of a low-hardness area other than the high-hardness area including an area to be formed as a rolling surface of the track member. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は軌道部材の製造方法、動弁装置の製造方法および軌道部材に関し、より特定的には、その一部が塑性変形することにより隣接する部材に対して固定される軌道部材とその製造方法、および当該軌道部材を有するカムフォロアを備えた動弁装置の製造方法に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a track member, a method for manufacturing a valve operating device, and a track member, and more specifically, a track member that is fixed to an adjacent member by plastic deformation of a part thereof, and a method for manufacturing the track member. And a method of manufacturing a valve gear including a cam follower having the track member.

一般に、転がり軸受は、外輪、内輪などの軌道部材と、当該軌道部材に接触して配置される玉、ころなどの転動体とを備えている。そして、転がり軸受は、内輪、外輪などの軌道部材のうち少なくともいずれか1つが、当該軌道部材に隣接する他の部材に対して固定されて使用される。ここで、軌道部材の固定は、当該軌道部材を隣接する他の部材に対して嵌め込むことにより行なわれるほか、たとえばかしめ加工のように当該軌道部材の一部の領域を塑性変形させることにより行なわれる場合もある。   In general, a rolling bearing includes race members such as an outer ring and an inner ring, and rolling elements such as balls and rollers arranged in contact with the race member. In the rolling bearing, at least one of the race members such as the inner ring and the outer race is fixed to another member adjacent to the race member. Here, the race member is fixed by fitting the race member to another adjacent member, or by plastically deforming a part of the race member, for example, by caulking. There is also a case.

このような塑性変形を利用した軌道部材の固定は、嵌め込みによる固定に比べて、固定のための新たな部材を必要としないため、低コスト化およびコンパクト化が可能である等の利点を有している。   The fixing of the raceway member using plastic deformation does not require a new member for fixing as compared with the fixing by fitting, and thus has advantages such as cost reduction and downsizing. ing.

塑性変形を利用した軌道部材の固定を行なうためには、軌道部材における硬度分布に十分留意する必要がある。すなわち、塑性変形を利用した固定を行なう場合、軌道部材において塑性変形される領域は、塑性変形時の割れの発生を抑制する観点から、比較的低硬度、たとえば300HV以下の硬度を有する必要がある。一方、転がり軸受が使用される産業機械、輸送機械等の近年の高性能化に伴って、転がり軸受には、長寿命化が求められている。そのため、軌道部材において、転動体と接触する表面である転走面には、高硬度、たとえば653HV(58HRC)以上の硬度が要求されるとともに、転動疲労に対する高い抵抗性が要求される。   In order to fix the race member using plastic deformation, it is necessary to pay sufficient attention to the hardness distribution in the race member. That is, when fixing using plastic deformation, the region that is plastically deformed in the raceway member needs to have a relatively low hardness, for example, 300 HV or less, from the viewpoint of suppressing the occurrence of cracks during plastic deformation. . On the other hand, with the recent high performance of industrial machines, transportation machines, and the like in which rolling bearings are used, rolling bearings are required to have a long life. For this reason, in the race member, a rolling surface that is a surface in contact with the rolling element is required to have high hardness, for example, 653HV (58HRC) or higher, and high resistance to rolling fatigue.

塑性変形を利用した軌道部材の固定は、上述のような利点を有していることから、近年広く採用されている。たとえば、転がり軸受の一種である総ころタイプ(保持器を有さないタイプ)のラジアルころ軸受が、エンジンの給排気弁を動作させる動弁装置のローラ付きカムフォロアとして採用される場合がある。このローラ付きカムフォロアの取り付けにおいても、当該カムフォロアを構成する軌道部材の一部の領域を塑性変形させて保持部材に対して固定することにより、カムフォロアを保持部材に取り付けることができる。そのため、ローラ付きカムフォロアとして使用可能な転がり軸受に関しては、長寿命化等に関する多くの検討がなされると同時に(たとえば特許文献1〜9参照)、寿命向上と塑性変形を利用した固定とを両立することに関する提案がなされている(たとえば特許文献10〜12参照)。
特開2000−38907号公報 特開平10−47334号公報 特開平10−103339号公報 特開平10−110720号公報 特開2000−38906号公報 特開2000−205284号公報 特開2002−31212号公報 実開昭63−185917号公報 特開2002−194438号公報 特開平5−321616号公報 特開昭62−7908号公報 特開2005−299914号公報
The fixing of the raceway member using plastic deformation has been widely adopted in recent years because it has the advantages as described above. For example, a full-roller type (a type that does not have a cage) radial roller bearing, which is a kind of rolling bearing, may be employed as a cam follower with a roller for a valve operating device that operates an intake / exhaust valve of an engine. Also in the attachment of the cam follower with a roller, the cam follower can be attached to the holding member by plastically deforming a part of the track member constituting the cam follower and fixing it to the holding member. Therefore, with regard to a rolling bearing that can be used as a cam follower with a roller, many studies have been made on extending the life and the like (see, for example, Patent Documents 1 to 9), and at the same time, improving the life and fixing using plastic deformation. The proposal regarding this is made | formed (for example, refer patent documents 10-12).
JP 2000-38907 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-47334 Japanese Patent Laid-Open No. 10-103339 JP-A-10-110720 JP 2000-38906 A JP 2000-205284 A JP 2002-3212 A Japanese Utility Model Publication No. 63-185917 JP 2002-194438 A JP-A-5-321616 JP-A-62-7908 JP 2005-299914 A

上述のように、一部の領域が塑性変形することにより、他の部材に対して固定される軌道部材においては、転走面を含む領域が十分な硬度を有していると同時に、塑性変形する領域が割れ等を発生することなく塑性変形可能な硬度を有していることが要求される。しかしながら、上述の特許文献10〜12に記載されているように、単に塑性変形する領域が焼入硬化されていないのみでは、塑性変形する領域の硬度が十分に制御されない。そのため、軌道部材の形状や同時に熱処理される数量などによって塑性変形する領域の硬度がばらつき、当該領域の硬度を安定して好ましい範囲とすることができない。その結果、実際の量産工程において、塑性変形を利用した固定が困難となる場合がある。   As described above, in a race member fixed to another member by plastic deformation of a part of the region, the region including the rolling surface has sufficient hardness and at the same time plastic deformation. It is required that the region to be processed has a hardness that can be plastically deformed without causing cracks or the like. However, as described in Patent Documents 10 to 12 described above, the hardness of the plastically deformed region is not sufficiently controlled only by simply quenching and hardening the region that undergoes plastic deformation. For this reason, the hardness of the plastically deformed region varies depending on the shape of the race member, the number of heat treatments, and the like, and the hardness of the region cannot be stably set to a preferable range. As a result, in an actual mass production process, fixing using plastic deformation may be difficult.

また、近年、転がり軸受の使用環境は苛酷化が進行しており、転がり軸受を構成する軌道部材の更なる長寿命化が求められている。これに対し、従来の軌道部材に浸炭窒化などの熱処理を施し、長寿命化する対策が有効であるとも考えられる。しかしながら、単に、軸受鋼(たとえば、JIS SUJ2など)や浸炭鋼(合金鋼)(たとえばJIS SCM420など)などの比較的高価な鋼を素材とした従来の軌道部材に、処理コストの高い浸炭窒化処理を組み合わせると、製造コストの上昇が大きくなる。したがって、軌道部材の価格競争力を考慮すると、上記対策は必ずしも完全な対策であるとはいえない。   Further, in recent years, the usage environment of rolling bearings has become severe, and there is a demand for further extending the service life of the race members constituting the rolling bearings. On the other hand, it is considered that a countermeasure for extending the life by subjecting the conventional raceway member to heat treatment such as carbonitriding is effective. However, the carbonitriding process with high processing cost is simply applied to a conventional raceway member made of a relatively expensive steel such as bearing steel (for example, JIS SUJ2) or carburized steel (alloy steel) (for example, JIS SCM420). When combined, the increase in manufacturing cost increases. Therefore, in view of the price competitiveness of the track member, the above measures are not necessarily complete measures.

そこで、本発明の目的は、製造コストの上昇を抑制しつつ、転走面を含む領域の硬度を十分に高くするとともに、転動疲労に対する高い抵抗性を付与して十分な転動疲労寿命を確保し、かつ塑性変形する領域の硬度を安定して制御可能な軌道部材の製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、製造コストの上昇を抑制しつつ、軌道部材が転動疲労に対する十分な抵抗性を有していることにより十分な耐久性を有しているとともに、塑性変形を利用したカムフォロアの取り付けが容易な動弁装置の製造方法を提供することである。また、本発明のさらに他の目的は、製造コストの上昇が抑制されつつ、転走面を含む領域の硬度が十分に高いと同時に、転動疲労に対する高い抵抗性を有することにより、十分な転動疲労寿命が確保され、かつ塑性変形する領域の硬度が安定して制御された軌道部材を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to sufficiently increase the hardness of the region including the rolling surface while suppressing an increase in manufacturing cost, and to provide a high resistance to rolling fatigue to provide a sufficient rolling fatigue life. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a raceway member that can be secured and can stably control the hardness of a plastically deformed region. Another object of the present invention is that the raceway member has sufficient resistance to rolling fatigue while suppressing an increase in manufacturing cost, and has sufficient durability and plastic deformation. It is providing the manufacturing method of the valve operating apparatus with which the attachment of the cam follower using this is easy. Still another object of the present invention is to provide sufficient rolling resistance by suppressing the increase in manufacturing cost and having sufficiently high hardness in the region including the rolling surface and at the same time having high resistance to rolling fatigue. It is an object of the present invention to provide a race member in which a dynamic fatigue life is ensured and the hardness of a plastic deformation region is stably controlled.

本発明に従った軌道部材の製造方法は、0.5質量%以上0.7質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.6質量%以上0.9質量%以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、クロム含有量が0.3質量%以下に抑制された鋼からなり、軌道部材の概略形状に成形された部材である鋼製部材が準備される鋼製部材準備工程と、鋼製部材が熱処理される熱処理工程と、熱処理工程において熱処理された鋼製部材が、仕上げ加工される仕上げ加工工程とを備えている。   The manufacturing method of the raceway member according to the present invention includes carbon of 0.5 mass% or more and 0.7 mass% or less, silicon of 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less, and 0.6 mass% or more. A member made of steel containing 0.9% by mass or less of manganese, the balance iron and inevitable impurities, the chromium content being suppressed to 0.3% by mass or less, and formed into a rough shape of the race member A steel member preparation step in which the steel member is prepared, a heat treatment step in which the steel member is heat-treated, and a finishing process in which the steel member heat-treated in the heat treatment step is finished. .

熱処理工程は、浸炭窒化工程と、焼入硬化工程と、高温焼戻工程と、高周波焼入工程とを含んでいる。浸炭窒化工程では、鋼製部材が、A点以上の温度である浸炭窒化温度に加熱されて浸炭窒化される。焼入硬化工程では、浸炭窒化工程において浸炭窒化された鋼製部材が、浸炭窒化温度からM点以下の温度に冷却されて焼入硬化される。高温焼戻工程では、焼入硬化工程において焼入硬化された鋼製部材が、650℃以上A点未満の温度に加熱されて焼戻される。高周波焼入工程では、高温焼戻工程において焼戻された鋼製部材において、軌道部材の転走面となるべき領域を含む高硬度領域以外の領域である低硬度領域が焼入硬化されることなく、高硬度領域が高周波焼入される。 The heat treatment process includes a carbonitriding process, a quench hardening process, a high temperature tempering process, and an induction hardening process. In the carbonitriding step, the steel member is heated to a carbonitriding temperature that is a temperature of one point A or higher and carbonitrided. In the quench hardening process, the steel member carbonitrided in the carbonitriding process is cooled from the carbonitriding temperature to a temperature equal to or lower than the MS point and is hardened by hardening. In the high temperature tempering step, the steel member that has been quenched and hardened in the quench hardening step is heated to a temperature of 650 ° C. or more and less than A 1 point and tempered. In the induction hardening process, in the steel member tempered in the high temperature tempering process, the low hardness region, which is a region other than the high hardness region including the region to be the rolling surface of the race member, is quenched and hardened. In addition, the high hardness region is induction hardened.

一般に、転がり軸受の軌道部材を構成する鋼としては、高炭素クロム軸受鋼であるJIS SUJ2が広く用いられている。SUJ2は、炭素含有量およびクロム含有量が高いため、焼入が容易で、かつ焼入後の硬度が高いため、転動疲労に対する抵抗性に比較的優れている。しかし、近年の転がり軸受の使用環境の過酷化を考慮すると、単に素材としてSUJ2を使用するだけでは、転動疲労に対する抵抗性は必ずしも十分とはいえない。   Generally, JIS SUJ2, which is a high-carbon chromium bearing steel, is widely used as the steel constituting the raceway member of a rolling bearing. Since SUJ2 has a high carbon content and chromium content, it is easy to quench and has a high hardness after quenching, so it is relatively excellent in resistance to rolling fatigue. However, in view of the severe use environment of rolling bearings in recent years, simply using SUJ2 as a material does not necessarily provide sufficient resistance to rolling fatigue.

これに対し、SUJ2製の軌道部材を浸炭窒化して、さらに転動疲労に対する抵抗性を向上させる対策が有効であるとも考えられる。しかし、クロム含有量が高く、比較的高価な鋼種であるSUJ2に、さらに浸炭窒化処理を実施すると、軌道部材およびこれを備えた転がり軸受の製造コストが上昇する。これは、近年の転がり軸受に対する低コスト化の要求に反するものとなる。   On the other hand, it is considered that a countermeasure for improving the resistance to rolling fatigue by carbonitriding a SUJ2 raceway member is effective. However, if carbonitriding is further performed on SUJ2, which is a relatively expensive steel type with a high chromium content, the manufacturing cost of the race member and the rolling bearing provided with the raceway member increases. This is contrary to the recent demand for cost reduction of rolling bearings.

また、転がり軸受を構成する鋼として、浸炭鋼(合金鋼)であるJIS SCM420やSCr420が用いられる場合もある。しかし、SUJ2の場合と同様に、近年の転がり軸受の使用環境の過酷化を考慮すると、単に素材としてこれらを使用するだけでは、転動疲労に対する抵抗性は必ずしも十分とはいえない。さらに、これらの鋼種は、SUJ2と同様に、比較的高価な鋼種であり、浸炭窒化処理と組み合わせると、製造コストの上昇が問題となる。   Moreover, JIS SCM420 and SCr420 which are carburized steel (alloy steel) may be used as steel which comprises a rolling bearing. However, as in the case of SUJ2, taking into account the recent harsh use of rolling bearings, simply using them as materials does not necessarily provide sufficient resistance to rolling fatigue. Furthermore, these steel types are relatively expensive steel types, similar to SUJ2, and when combined with carbonitriding, an increase in manufacturing costs becomes a problem.

これに対し、本発明者は、軌道部材を構成する鋼の組成について詳細に検討するとともに、表面処理との組み合わせにより、製造コストの上昇を抑制しつつ、転動疲労に対する抵抗性を向上させることが可能な軌道部材の製造方法について鋭意検討した。その結果、以下のような知見を得た。すなわち、通常、転がり軸受を構成する軌道部材の転走面は、熱処理後の仕上げ加工工程において、表層部の0.1〜0.2mmの領域が研削等により除去されて形成される。したがって、仕上げ加工工程において除去される領域よりも深い領域の転動疲労に対する抵抗性を熱処理工程において向上させることが、軌道部材および転がり軸受の長寿命化に有効である。   On the other hand, the present inventor examines in detail the composition of steel constituting the race member, and improves resistance to rolling fatigue while suppressing an increase in manufacturing cost by combination with surface treatment. We have intensively studied the manufacturing method of the raceway member that can be used. As a result, the following findings were obtained. That is, normally, the rolling surface of the race member constituting the rolling bearing is formed by removing a 0.1 to 0.2 mm region of the surface layer portion by grinding or the like in the finishing process after the heat treatment. Therefore, improving the resistance to rolling fatigue in a region deeper than the region removed in the finishing step in the heat treatment step is effective in extending the life of the race member and the rolling bearing.

ここで、軌道部材を構成する鋼の炭素量およびクロム量を所定値以下に低減することにより、浸炭窒化処理において、軌道部材への窒素の侵入が容易となることが、本発明者の検討により明らかとなった。つまり、軌道部材を構成する鋼の炭素量およびクロム量を所定値以下に低減することにより、浸炭窒化処理の処理時間を延長することなく、十分な窒素濃度と厚みとを有する窒素富化層を形成することが可能となる。その結果、仕上げ加工工程における研削加工や超仕上げ加工を考慮しても、軌道部材の転走面の転動疲労に対する抵抗性を向上させつつ、製造コストを抑制することができる。さらに、比較的高価な合金元素であるクロムの含有量を低減することにより、素材のコストを抑制することも可能となる。   Here, by reducing the carbon content and chromium content of the steel constituting the raceway member to a predetermined value or less, it becomes easier for nitrogen to enter the raceway member in the carbonitriding process. It became clear. That is, by reducing the amount of carbon and chromium in the steel constituting the raceway member to a predetermined value or less, a nitrogen-enriched layer having a sufficient nitrogen concentration and thickness can be obtained without extending the treatment time for carbonitriding. It becomes possible to form. As a result, the manufacturing cost can be suppressed while improving the resistance to rolling fatigue of the raceway surface of the raceway member even if grinding or superfinishing in the finishing process is taken into consideration. Furthermore, by reducing the content of chromium, which is a relatively expensive alloy element, the cost of the material can be suppressed.

つまり、本発明の軌道部材の製造方法においては、従来採用されていたJIS SUJ2、SCM420、SCr420などのクロム含有量の高い鋼種ではなく、上述の組成を有する鋼から構成される鋼製部材が鋼製部材準備工程において準備され、浸炭窒化工程において当該鋼製部材が浸炭窒化されることにより、浸炭窒化処理の処理時間を延長することなく、十分な窒素濃度と厚みとを有する窒素富化層を形成することが可能になるとともに、素材のコストを低減することができる。なお、鋼の成分範囲を上述の範囲に限定した理由の詳細については、後述する。そして、転走面となるべき高硬度領域が高周波焼入されることにより、転走面の転動疲労に対する抵抗性を向上させることができる。   That is, in the track member manufacturing method of the present invention, a steel member made of steel having the above-described composition is used instead of a steel type having a high chromium content such as JIS SUJ2, SCM420, and SCr420 that have been conventionally employed. Nitrogen-enriched layer having sufficient nitrogen concentration and thickness without extending the processing time of carbonitriding treatment by preparing the steel member in the carbonitriding step and carbonitriding the steel member in the carbonitriding step While being able to form, the cost of a raw material can be reduced. In addition, the detail of the reason which limited the component range of steel to the above-mentioned range is mentioned later. And the resistance with respect to rolling fatigue | fatigue of a rolling surface can be improved by induction-hardening the high hardness area | region which should become a rolling surface.

ここで、表層部とは、軌道部材において、表面からの距離が0.2mm以下である領域をいう。また、窒素富化層とは、軌道部材の表層部に形成された軌道部材の芯部に比べて窒素含有量が高い層であって、たとえば浸炭窒化、窒化、浸窒などの処理によって形成することができる。   Here, the surface layer portion refers to a region of the raceway member whose distance from the surface is 0.2 mm or less. Further, the nitrogen-enriched layer is a layer having a higher nitrogen content than the core portion of the race member formed on the surface layer portion of the race member, and is formed by a process such as carbonitriding, nitriding, or nitrogenation. be able to.

一方、塑性加工の容易性を確保することを目的として鋼製部材を軟化させたい場合、鋼製部材はA点以上の温度から放冷されるのが一般的である。しかし、その場合、同じ熱処理設備を使用した場合でも、鋼製部材の形状、大きさ、同時に処理される鋼製部材の量などに依存して、鋼製部材の冷却速度は変化する。また、鋼製部材の形状によっては、鋼製部材の部位によって冷却速度が異なる場合もある。 On the other hand, when it is desired to soften a steel member for the purpose of ensuring the ease of plastic working, the steel member is generally allowed to cool from a temperature of A 1 point or higher. However, in that case, even when the same heat treatment equipment is used, the cooling rate of the steel member varies depending on the shape and size of the steel member, the amount of the steel member to be processed at the same time, and the like. Depending on the shape of the steel member, the cooling rate may vary depending on the portion of the steel member.

ここで、鋼製部材を構成する鋼の組織における鉄の炭化物(セメンタイト;FeC;以下、炭化物という)を粗大化、凝集化させることにより、鋼製部材の硬度を抑制する、たとえば300HV以下の硬度とすることができる。ここで、炭化物を粗大化、凝集化させるためには、鋼製部材が冷却される際の冷却速度(単位時間あたりの温度低下)を小さくすることが有効である。 Here, the hardness of the steel member is suppressed by coarsening and agglomerating iron carbide (cementite; Fe 3 C; hereinafter referred to as carbide) in the steel structure constituting the steel member, for example, 300 HV or less. Hardness. Here, in order to coarsen and agglomerate the carbide, it is effective to reduce the cooling rate (temperature decrease per unit time) when the steel member is cooled.

しかし、上述のように、鋼製部材の形状等に起因した冷却速度の変化や、鋼製部材内の部位による冷却速度の相違を考慮すると、鋼製部材の形状等によって必要な冷却条件が変化するため、軌道部材において塑性変形する領域の硬度を安定して制御することは容易ではない。また、冷却速度を無制限に小さくすれば、塑性変形する領域の硬度を安定して抑制することができるが、熱処理に要する時間が長くなるため生産効率が低下し、製造コストが上昇するという問題がある。   However, as described above, considering the change in the cooling rate due to the shape of the steel member and the difference in the cooling rate depending on the part in the steel member, the necessary cooling conditions change depending on the shape of the steel member. For this reason, it is not easy to stably control the hardness of the region of the raceway member that undergoes plastic deformation. Further, if the cooling rate is reduced to an unlimited level, the hardness of the plastically deformed region can be stably suppressed, but the time required for the heat treatment becomes longer, so the production efficiency is lowered and the manufacturing cost is increased. is there.

これに対し、本発明者は浸炭窒化後、高周波焼入れされない領域(低硬度領域)の硬度を、鋼製部材の形状、大きさ、同時に処理される鋼製部材の量などによらず安定させるための熱処理履歴に関して詳細に検討した。その結果、以下の知見を得た。   On the other hand, the present inventor stabilizes the hardness of the region not subjected to induction hardening (low hardness region) after carbonitriding regardless of the shape and size of the steel member, the amount of the steel member processed at the same time, and the like. The heat treatment history was examined in detail. As a result, the following knowledge was obtained.

すなわち、浸炭窒化された鋼製部材の冷却速度を小さくして鋼製部材を軟化させるのではなく、浸炭窒化された鋼製部材を一度焼入れ、その後A点直下の温度に加熱して高温焼戻を実施することにより、比較的短時間で鋼製部材を安定して軟化可能であることを見出した。ここで、高温焼戻の温度が650℃未満では焼戻に必要な時間が長く、生産効率の低下を招来するため、高温焼戻は650℃以上A点未満の温度で実施されることが好ましく、680℃以上A点未満の温度で実施されることがより好ましい。 That is, carbonitriding has been the cooling rate of the steel member is reduced rather than soften the steel member, once hardened steel member is carbonitrided, high temperature sintering followed by heating to a temperature just below A 1 point It has been found that the steel member can be stably softened in a relatively short time by carrying out the return. Here, it is less than the high-temperature tempering temperature is 650 ° C. for a long time required for tempering, in order to lead to decrease in production efficiency, is the high-temperature tempering is carried out at a temperature of less than 1 point 650 ° C. or higher A Preferably, it is more preferably performed at a temperature of 680 ° C. or more and less than A 1 point.

つまり、浸炭窒化工程で浸炭窒化された鋼製部材が、焼入硬化工程において一度焼入れられた後、高温焼戻工程において650℃以上A点未満の温度に加熱されることにより、焼入処理において鋼製部材を構成する鋼に導入された転位の密度が低下するとともに、炭化物が粗大化、凝集化する。その結果、鋼製部材は、均一かつ安定して、割れを発生させることなく塑性変形させることが可能な硬度を有する。そして、その後の高周波焼入工程において、上述のように浸炭窒化された軌道部材の転走面となる領域を含む領域である高硬度領域を高周波焼入して部分的に硬化することにより、焼入硬化されない領域の塑性加工の容易性と軌道部材の転走面における転動疲労に対する抵抗性とを両立することができる。 That is, the steel member carbonitrided in the carbonitriding process is quenched once in the quench hardening process and then heated to a temperature of 650 ° C. or higher and less than A 1 point in the high temperature tempering process. In FIG. 2, the density of dislocations introduced into the steel constituting the steel member is reduced, and the carbides are coarsened and agglomerated. As a result, the steel member has a hardness that can be uniformly and stably plastically deformed without causing cracks. Then, in the subsequent induction hardening step, the high hardness region, which is the region including the region that becomes the rolling surface of the carbonitrided raceway member as described above, is induction hardened and partially hardened, thereby quenching. It is possible to achieve both ease of plastic working in a region that is not hardened and resistance to rolling fatigue on the rolling surface of the raceway member.

以上より、本発明の軌道部材の製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、転走面を含む領域の硬度を十分に高くするとともに、転動疲労に対する高い抵抗性を付与して十分な転動疲労寿命を確保し、かつ塑性変形する領域の硬度を安定して制御することができる。   As described above, according to the race member manufacturing method of the present invention, while suppressing an increase in manufacturing cost, the hardness of the region including the rolling surface is sufficiently increased, and high resistance to rolling fatigue is provided. A sufficient rolling fatigue life can be secured, and the hardness of the plastic deformation region can be stably controlled.

次に、鋼製部材準備工程において準備される鋼製部材を構成する鋼の成分範囲を上述の範囲に限定した理由の詳細について説明する。   Next, the detail of the reason for having limited the steel component range which comprises the steel member prepared in a steel member preparation process to the above-mentioned range is demonstrated.

炭素:0.5質量%以上0.7質量%以下
炭素含有量が多くなると、軌道部材を構成する鋼において、粗大な炭化物(セメンタイト;FeC)が形成される。この粗大な炭化物は、浸炭窒化処理が実施される時点においても、鋼の素地に固溶せず、軌道部材への窒素の侵入を阻害する。炭素量が0.7質量%を超えると上述の影響が大きくなる。
Carbon: 0.5% by mass or more and 0.7% by mass or less When the carbon content increases, coarse carbides (cementite; Fe 3 C) are formed in the steel constituting the raceway member. Even when the carbonitriding process is performed, the coarse carbide does not dissolve in the steel substrate, and inhibits nitrogen from entering the raceway member. When the amount of carbon exceeds 0.7% by mass, the above-described influence increases.

一方、炭素量は、鋼の焼入後の硬度に大きな影響を及ぼす。炭素含有量が低い場合、軌道部材として機能させるためには、軌道部材の表層部、特に転走面近傍において炭素濃度を0.8質量%以上に上昇させることが好ましい。炭素量が0.5質量%未満では、炭素濃度を上昇させるために要する時間が長くなり、製造コストの上昇を招来する。そのため、炭素量は、0.5質量%以上0.7質量%以下である。   On the other hand, the amount of carbon greatly affects the hardness of steel after quenching. When the carbon content is low, in order to function as a race member, it is preferable to increase the carbon concentration to 0.8% by mass or more in the surface layer portion of the race member, particularly in the vicinity of the rolling surface. If the amount of carbon is less than 0.5% by mass, the time required to increase the carbon concentration becomes long, leading to an increase in manufacturing cost. Therefore, the carbon content is 0.5 mass% or more and 0.7 mass% or less.

珪素:0.15質量%以上0.3質量%以下
軌道部材の使用環境においては、使用中に温度が上昇し、軌道部材の硬度が低下するという問題が生じる場合がある。軌道部材を構成する鋼が珪素を含有することにより、これを防止する効果(焼戻軟化抵抗)が向上する。軌道部材を構成する鋼の珪素含有量が0.15質量%未満の場合、軌道部材の焼戻軟化抵抗が不十分となる場合がある。また、珪素は鋼の製造工程において、鋼の特性に対して有害な酸素の含有量を低下させるために添加される元素であり、0.15質量%未満に低減することは製造コスト上昇の原因となる可能性がある。一方、軌道部材を構成する鋼の珪素含有量が0.3質量%を超える場合、素材の硬度が上昇し、冷間加工性が低下する。以上の理由により、珪素量は0.15質量%以上0.3質量%以下である。
Silicon: 0.15% by mass or more and 0.3% by mass or less In the usage environment of the raceway member, there may be a problem that the temperature rises during use and the raceway member hardness decreases. When the steel which comprises a track member contains silicon, the effect (temper softening resistance) which prevents this improves. When the silicon content of the steel constituting the race member is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance of the race member may be insufficient. In addition, silicon is an element added to reduce the content of oxygen harmful to steel characteristics in the steel manufacturing process, and reducing it to less than 0.15% by mass causes an increase in manufacturing cost. There is a possibility. On the other hand, when the silicon content of the steel constituting the raceway member exceeds 0.3% by mass, the hardness of the material increases and the cold workability decreases. For the above reasons, the silicon content is 0.15 mass% or more and 0.3 mass% or less.

マンガン:0.6質量%以上0.9質量%以下
マンガンは、軌道部材を構成する鋼に含有されることにより、軌道部材の焼入の容易性を向上させる効果を有している。また、マンガンは、軌道部材を構成する鋼に不可避に含有される硫黄と化合して硫化マンガンを形成し、ミクロ組織における硫黄の結晶粒界への偏析を抑制して、軌道部材の特性の低下を回避する効果を有している。マンガンの含有量が0.6質量%未満の場合、上述の効果を十分に果たすことができない。一方、軌道部材を構成する鋼のマンガン含有量が0.9質量%を超える場合、素材の硬度が上昇し、冷間加工性が低下するため、加工コストが上昇する。そのため、マンガン量は0.6質量%以上0.9質量%以下である。
Manganese: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less Manganese has an effect of improving the easiness of quenching of the race member by being contained in the steel constituting the race member. In addition, manganese combines with sulfur inevitably contained in the steel constituting the race member to form manganese sulfide, suppressing the segregation of sulfur to the crystal grain boundaries in the microstructure, and reducing the properties of the race member. Has the effect of avoiding. When the manganese content is less than 0.6% by mass, the above effects cannot be sufficiently achieved. On the other hand, when the manganese content of the steel constituting the raceway member exceeds 0.9% by mass, the hardness of the material increases and the cold workability decreases, so that the processing cost increases. Therefore, the amount of manganese is 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less.

クロム:0.3質量%以下
クロムは、浸炭窒化が実施される際、鋼の素地への炭化物の固溶を阻害する。そして、浸炭窒化時に残存する炭化物は、軌道部材の内部への窒素の侵入を阻害する。クロム量が0.3質量%を超えると、上記の影響が大きくなるため、クロム量は0.3質量%以下である。なお、浸炭窒化における窒素の侵入を容易にし、より短時間で十分な窒素富化層を形成可能とするためには、クロム量は0.2質量%以下であることが好ましい。
Chromium: 0.3 mass% or less Chromium inhibits solid solution of carbide in the steel base when carbonitriding is performed. And the carbide | carbonized_material which remain | survives at the time of carbonitriding inhibits the penetration | invasion of nitrogen to the inside of a track member. When the amount of chromium exceeds 0.3% by mass, the above effect becomes large, so the amount of chromium is 0.3% by mass or less. In order to facilitate nitrogen intrusion during carbonitriding and to form a sufficient nitrogen-enriched layer in a shorter time, the chromium content is preferably 0.2% by mass or less.

また、本発明の鋼製部材準備工程において準備される鋼製部材を構成する鋼は、JIS G4051に規定される機械構造用炭素鋼のうち上述の組成の条件を満たすもの、あるいは他の規格に規定される炭素鋼であることが好ましい。具体的には、JIS S50C、S53C、S55C、S58C、およびSAE1050、1055、1060、1065、1070が上述の組成の条件を満たす。規格鋼を採用することにより、素材の入手が容易になり、かつ素材のコストを低減することができる。   Moreover, the steel which comprises the steel member prepared in the steel member preparatory process of this invention is what satisfy | fills the conditions of the above-mentioned composition among the carbon steel for mechanical structures prescribed | regulated to JISG4051, or other standards. It is preferable that the carbon steel is specified. Specifically, JIS S50C, S53C, S55C, S58C, and SAE 1050, 1055, 1060, 1065, 1070 satisfy the above-described compositional conditions. By adopting standard steel, it becomes easy to obtain the raw material and the cost of the raw material can be reduced.

本発明に従った動弁装置の製造方法は、カムフォロアと、カムフォロアを保持する保持部材とを有し、エンジンの給気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を動作させる動弁装置の製造方法である。この動弁装置の製造方法は、カムフォロアを製造するカムフォロア製造工程と、保持部材を準備する保持部材製造工程と、カムフォロアを、保持部材に取り付ける取り付け工程とを備えている。そして、カムフォロア製造工程においては、カムフォロアを構成する軌道部材が、上述の軌道部材の製造方法により製造される。また、取り付け工程においては、低硬度領域が塑性加工されることにより、軌道部材が保持部材に対して固定されて、カムフォロアが保持部材に取り付けられる。   A method for manufacturing a valve operating apparatus according to the present invention is a method for manufacturing a valve operating apparatus that includes a cam follower and a holding member that holds the cam follower, and operates at least one of an intake valve and an exhaust valve of an engine. is there. This method for manufacturing a valve operating apparatus includes a cam follower manufacturing process for manufacturing a cam follower, a holding member manufacturing process for preparing a holding member, and an attaching process for attaching the cam follower to the holding member. And in a cam follower manufacturing process, the track member which comprises a cam follower is manufactured by the manufacturing method of the above-mentioned track member. In the attaching step, the low hardness region is plastically processed, whereby the raceway member is fixed to the holding member, and the cam follower is attached to the holding member.

本発明の動弁装置の製造方法によれば、カムフォロアを構成する軌道部材が、上述の軌道部材の製造方法により製造されるため、当該軌道部材の製造コストの上昇を抑制しつつ、転走面を含む領域の硬度を十分に高くするとともに、転動疲労に対する高い抵抗性を付与して十分な転動疲労寿命を確保し、かつ塑性変形する領域の硬度を安定して制御することができる。そして、硬度が安定して制御された軌道部材の低硬度領域が塑性加工されることにより、軌道部材が保持部材に対して固定され、カムフォロアが保持部材に取り付けられる。そのため、製造コストの上昇を抑制しつつ、軌道部材が転動疲労に対する十分な抵抗性を有していることにより十分な耐久性を有しているとともに、塑性変形を利用したカムフォロアの取り付けが容易な動弁装置の製造方法を提供することができる。   According to the method for manufacturing a valve gear of the present invention, since the race member constituting the cam follower is produced by the race member production method described above, the rolling surface is suppressed while suppressing an increase in the production cost of the race member. Can be sufficiently increased, high resistance to rolling fatigue can be imparted to ensure a sufficient rolling fatigue life, and the hardness of the plastic deformation region can be stably controlled. The low hardness region of the raceway member whose hardness is stably controlled is plastically processed, whereby the raceway member is fixed to the holding member, and the cam follower is attached to the holding member. Therefore, while suppressing an increase in manufacturing cost, the raceway member has sufficient durability due to sufficient resistance to rolling fatigue, and it is easy to attach a cam follower using plastic deformation. A method for manufacturing a simple valve operating apparatus can be provided.

本発明に従った軌道部材は、上述の軌道部材の製造方法により製造されている。本発明の軌道部材によれば、上述の本発明の軌道部材の製造方法により製造されていることにより、製造コストの上昇が抑制されつつ、転走面を含む領域の硬度が十分に高いと同時に転動疲労に対する高い抵抗性を有することにより、十分な転動疲労寿命が確保され、かつ塑性変形する領域の硬度が安定して制御された軌道部材を提供することができる。   The track member according to the present invention is manufactured by the above-described track member manufacturing method. According to the track member of the present invention, since it is manufactured by the method for manufacturing the track member of the present invention described above, the hardness of the region including the rolling surface is sufficiently high while suppressing an increase in manufacturing cost. By having high resistance to rolling fatigue, it is possible to provide a race member in which a sufficient rolling fatigue life is ensured and the hardness of the plastic deformation region is stably controlled.

以上の説明から明らかなように、本発明の軌道部材の製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、転走面を含む領域の硬度を十分に高くするとともに、転動疲労に対する高い抵抗性を付与して十分な転動疲労寿命を確保し、かつ塑性変形する領域の硬度を安定して制御可能な軌道部材の製造方法を提供することができる。また、本発明の動弁装置の製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、軌道部材が転動疲労に対する十分な抵抗性を有していることにより十分な耐久性を有しているとともに、塑性変形を利用したカムフォロアの取り付けが容易な動弁装置の製造方法を提供することができる。また、本発明の軌道部材によれば、製造コストの上昇が抑制されつつ、転走面を含む領域の硬度が十分に高いと同時に転動疲労に対する高い抵抗性を有することにより、十分な転動疲労寿命が確保され、かつ塑性変形する領域の硬度が安定して制御された軌道部材を提供することができる。   As is clear from the above description, according to the raceway member manufacturing method of the present invention, while suppressing an increase in manufacturing cost, the hardness of the region including the rolling surface is sufficiently increased and high against rolling fatigue. It is possible to provide a method for manufacturing a race member that can provide resistance to ensure a sufficient rolling fatigue life and stably control the hardness of a plastically deformed region. Moreover, according to the manufacturing method of the valve gear of the present invention, the raceway member has sufficient durability due to sufficient resistance to rolling fatigue while suppressing an increase in manufacturing cost. In addition, it is possible to provide a method for manufacturing a valve operating device that is easy to attach a cam follower using plastic deformation. Further, according to the race member of the present invention, the increase in manufacturing cost is suppressed, and the hardness of the region including the rolling surface is sufficiently high, and at the same time, the rolling member has sufficient resistance to rolling fatigue. It is possible to provide a race member in which the fatigue life is ensured and the hardness of the plastic deformation region is stably controlled.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態である実施の形態1における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置の構成を示す概略図である。また、図2は、図1の線分II−IIに沿う概略断面図である。また、図3は、図2のカムフォロア付近を拡大して示した概略部分断面図である。図1〜図3を参照して、本発明の実施の形態1における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a valve operating apparatus including a cam follower including a track member according to the first embodiment which is an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is an enlarged schematic partial cross-sectional view showing the vicinity of the cam follower in FIG. With reference to FIGS. 1-3, the valve gear provided with the cam follower containing the track member in Embodiment 1 of this invention is demonstrated.

図1および図2を参照して、動弁装置10は、総ころタイプのラジアルころ軸受であるカムフォロア1と、カムフォロア1を一方の端部2Bにおいて保持する保持部材としてのロッカーアーム2と、カムフォロア1の外輪としてのローラ11の外周面に、外周面5Bにおいて接触するように配置されたカム5と、ロッカーアーム2の他方の端部2Cに形成された貫通穴2Dに挿入され、ロックナット8によりロッカーアーム2に固定されたアジャストねじ9と、アジャストねじ9の一方の端部に、一方の端部において連結されたエンジンの給気または排気用の弁であるバルブ6とを備えている。   Referring to FIGS. 1 and 2, a valve operating apparatus 10 includes a cam follower 1 that is a full-roller type radial roller bearing, a rocker arm 2 as a holding member that holds the cam follower 1 at one end 2B, and a cam follower. A lock nut 8 is inserted into a cam 5 disposed so as to be in contact with the outer peripheral surface of the roller 11 as an outer ring 1 on the outer peripheral surface 5B and a through hole 2D formed in the other end 2C of the rocker arm 2. The adjusting screw 9 fixed to the rocker arm 2 is provided with a valve 6 which is an engine supply or exhaust valve connected to one end of the adjusting screw 9 at one end.

カムフォロア1は、外輪としての円環状のローラ11と、ローラ11を貫通する中空円筒状の軸12と、ローラ11および軸12の間に配置される複数のころ13を含んでいる。ロッカーアーム2は、中央部において軸受メタル4などを介してロッカーアーム軸3に保持されており、ロッカーアーム軸3を支点として回動自在となっている。バルブ6は、ばね7の弾性力により矢印7Aの向きに付勢されている。そのため、カムフォロア1はアジャストねじ9、ロッカーアーム2を介してばね7の弾性力により、常にカム5の外周面5Bに押し付けられている。カム5は、カムフォロア1の内輪である軸12の軸方向に垂直な断面において、卵形の断面形状を有している。そして、カム5はカムシャフト5Aと一体に形成されており、カムシャフト5Aを軸として回転可能に構成されている。   The cam follower 1 includes an annular roller 11 as an outer ring, a hollow cylindrical shaft 12 penetrating the roller 11, and a plurality of rollers 13 disposed between the roller 11 and the shaft 12. The rocker arm 2 is held by the rocker arm shaft 3 via a bearing metal 4 or the like at the center, and is rotatable about the rocker arm shaft 3 as a fulcrum. The valve 6 is biased in the direction of the arrow 7 </ b> A by the elastic force of the spring 7. Therefore, the cam follower 1 is always pressed against the outer peripheral surface 5 </ b> B of the cam 5 by the elastic force of the spring 7 through the adjustment screw 9 and the rocker arm 2. The cam 5 has an oval cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the axial direction of the shaft 12 that is an inner ring of the cam follower 1. The cam 5 is formed integrally with the camshaft 5A, and is configured to be rotatable about the camshaft 5A.

図2を参照して、ロッカーアーム2の一方の端部2B側は、1対の側壁21が形成された二股状の形状を有している。1対の側壁21のそれぞれには同軸の円柱状の貫通穴21Aが形成されている。そして、1対の側壁21の両方の貫通穴21Aを貫通するようにカムフォロア1の軸12が嵌め込まれている。軸12の外周面には軸転走面12Aが形成されており、軸転走面12Aに外周面であるころ転走面13Aにおいて接触するように、複数のころ13が配置されている。さらに、ローラ11は、1対の側壁21の間に配置され、かつ内周面には、軸転走面12Aに対向するようにローラ転走面11Aが形成されている。そして、ころ13は、ころ転走面13Aにおいて、ローラ転走面11Aと接触するように配置されている。これにより、ローラ11は軸12に対して回転自在に保持されている。   Referring to FIG. 2, one end 2B side of rocker arm 2 has a bifurcated shape in which a pair of side walls 21 are formed. Each of the pair of side walls 21 is formed with a coaxial cylindrical through hole 21A. The shaft 12 of the cam follower 1 is fitted so as to penetrate both the through holes 21A of the pair of side walls 21. An axial rolling surface 12A is formed on the outer peripheral surface of the shaft 12, and a plurality of rollers 13 are arranged so as to contact the axial rolling surface 12A on a roller rolling surface 13A that is an outer peripheral surface. Further, the roller 11 is disposed between the pair of side walls 21, and the roller rolling surface 11 </ b> A is formed on the inner peripheral surface so as to face the shaft rolling surface 12 </ b> A. And the roller 13 is arrange | positioned so that the roller rolling surface 11A may be contacted in the roller rolling surface 13A. As a result, the roller 11 is held rotatably with respect to the shaft 12.

さらに、図3を参照して、貫通穴21Aのそれぞれの外壁側開口付近には、軸12の軸方向に垂直な断面における直径が徐々に大きくなるテーパー部21Bが形成されている。そして、軸12の両端部は、300HV以下の硬度を有する低硬度領域12Cとなっており、塑性加工であるかしめ加工されることによりテーパー部21Bに沿うように変形されている。これにより、軌道部材としての軸12は、保持部材としてのロッカーアーム2に対して固定されている。一方、軸12の軸転走面12Aを含む環状の領域は、高周波焼入され、653HV以上の硬度を有する高硬度領域12Bとなっている。   Further, referring to FIG. 3, a tapered portion 21 </ b> B having a gradually increasing diameter in a cross section perpendicular to the axial direction of the shaft 12 is formed in the vicinity of each outer wall side opening of the through hole 21 </ b> A. The both ends of the shaft 12 are low hardness regions 12C having a hardness of 300 HV or less, and are deformed along the tapered portion 21B by caulking which is plastic working. Thereby, the shaft 12 as the track member is fixed to the rocker arm 2 as the holding member. On the other hand, the annular region including the shaft rolling surface 12A of the shaft 12 is a high hardness region 12B that is induction hardened and has a hardness of 653 HV or higher.

なお、図1〜図3においては、軽量化のため中空状の軸12が採用された場合を示しているが、強度および剛性などを重視して中実の軸12を採用してもよい。   1 to 3 show a case where the hollow shaft 12 is employed for weight reduction, the solid shaft 12 may be employed with emphasis on strength and rigidity.

次に、実施の形態1における動弁装置10の動作について説明する。図1を参照して、カム5がカムシャフト5Aとともにカムシャフト5Aを軸として回転すると、カムシャフト5Aからカム5とカムフォロア1との接触部までの距離が周期的に変化する。そのため、ロッカーアーム2はロッカーアーム軸3を支点として揺動する。その結果、アジャストねじ9を介してバルブ6が往復運動する。これにより、エンジンの吸気弁または排気弁が開閉する。   Next, the operation of the valve gear 10 in the first embodiment will be described. Referring to FIG. 1, when cam 5 rotates together with cam shaft 5A about cam shaft 5A, the distance from cam shaft 5A to the contact portion between cam 5 and cam follower 1 changes periodically. Therefore, the rocker arm 2 swings around the rocker arm shaft 3 as a fulcrum. As a result, the valve 6 reciprocates through the adjustment screw 9. Thereby, the intake valve or exhaust valve of the engine opens and closes.

次に、実施の形態1における軌道部材としてのカムフォロア1の軸12および動弁装置10の製造方法について説明する。図4は、実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法の概略を示す図である。   Next, a method for manufacturing the shaft 12 of the cam follower 1 and the valve gear 10 as the track member in the first embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing an outline of a method of manufacturing the cam follower shaft in the first embodiment.

図4を参照して、実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法においては、まず0.5質量%以上0.7質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.6質量%以上0.9質量%以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、クロム含有量が0.3質量%以下に抑制された鋼からなり、軌道部材としての軸12の概略形状に成形された部材である鋼製部材が準備される鋼製部材準備工程が実施される。具体的には、上述の成分組成を有する鋼、たとえばJIS規格 S53Cからなる鋼材が鍛造、切削等により加工されて、鋼製部材が作製される。   Referring to FIG. 4, in the method for manufacturing the cam follower shaft in the first embodiment, first, carbon of 0.5 mass% or more and 0.7 mass% or less, and 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less are obtained. Comprising 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less of manganese, consisting of the balance iron and inevitable impurities, consisting of steel with a chromium content suppressed to 0.3 mass% or less, A steel member preparation step is performed in which a steel member, which is a member formed in the schematic shape of the shaft 12 as a race member, is prepared. Specifically, steel having the above-described component composition, for example, a steel material made of JIS standard S53C is processed by forging, cutting, or the like to produce a steel member.

次に、鋼製部材準備工程において準備された鋼製部材が熱処理される熱処理工程が実施される。熱処理工程は、浸炭窒化工程と、焼入硬化工程と、高温焼戻工程と、高周波焼入工程と、低温焼戻工程とを含んでいる。この熱処理工程の詳細については、後述する。   Next, a heat treatment step is performed in which the steel member prepared in the steel member preparation step is heat treated. The heat treatment process includes a carbonitriding process, a quench hardening process, a high temperature tempering process, an induction quenching process, and a low temperature tempering process. Details of this heat treatment step will be described later.

そして、熱処理工程において熱処理された鋼製部材が、仕上げ加工される仕上げ加工工程が実施される。具体的には、熱処理が完了した鋼製部材に対して研削加工、超仕上げ加工などの仕上げ加工が施されることにより、カムフォロア1の軸12が完成する。   And the finishing process in which the steel member heat-processed in the heat processing process is finished is implemented. Specifically, the shaft 12 of the cam follower 1 is completed by performing a finishing process such as a grinding process or a super-finishing process on the steel member that has been heat-treated.

次に、実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法に含まれる熱処理工程の詳細について説明する。図5は、実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法に含まれる熱処理工程を示す図である。図5において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図5において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。   Next, details of the heat treatment step included in the method for manufacturing the cam follower shaft in the first embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing a heat treatment step included in the method for manufacturing the cam follower shaft in the first embodiment. In FIG. 5, the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right. In FIG. 5, the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature.

図5を参照して、熱処理工程においては、まず、鋼製部材が、A点以上の温度である浸炭窒化温度に加熱されて浸炭窒化される浸炭窒化工程が実施される。具体的には、鋼製部材準備工程において準備された鋼製部材は、A点以上の温度である800℃以上1000℃以下の温度、たとえば850℃に加熱され、60分間以上300分間以下の時間、たとえば150分間保持される。このとき、RXガスにアンモニア(NH)を添加した雰囲気において加熱されることにより、鋼製部材の表層部の炭素濃度および窒素濃度が所望の濃度に調整される。 Referring to FIG. 5, in the heat treatment step, first, a carbonitriding step is performed in which the steel member is heated to a carbonitriding temperature that is a temperature equal to or higher than point A 1 and carbonitrided. Specifically, the steel member prepared in the steel member preparation step is heated to a temperature of 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, which is a temperature of one point or higher, for example, 850 ° C., and is 60 minutes or longer and 300 minutes or shorter. Hold for a time, eg 150 minutes. At this time, by heating in an atmosphere in which ammonia (NH 3 ) is added to RX gas, the carbon concentration and the nitrogen concentration in the surface layer portion of the steel member are adjusted to desired concentrations.

ここで、上述のように炭素およびクロムの含有量がそれぞれ0.7質量%以下および0.3質量%以下に抑制された鋼から構成される鋼製部材が鋼製部材準備工程において準備され、浸炭窒化工程において当該鋼製部材が浸炭窒化されることにより、浸炭窒化処理の処理時間を延長することなく、十分な窒素濃度と厚みとを有する窒素富化層を形成することが可能になるとともに、素材のコストを低減することができる。   Here, a steel member composed of steel in which the carbon and chromium contents are suppressed to 0.7 mass% or less and 0.3 mass% or less as described above is prepared in the steel member preparation step, By carbonitriding the steel member in the carbonitriding step, it becomes possible to form a nitrogen-enriched layer having a sufficient nitrogen concentration and thickness without extending the carbonitriding time. , Material costs can be reduced.

次に、浸炭窒化工程において浸炭窒化された鋼製部材が、浸炭窒化温度から、たとえば油中に浸漬(油冷)されることによりM点以下の温度に冷却されて焼入硬化される、焼入硬化工程が実施される。このとき、鋼製部材を構成する鋼は、M点以下の温度に冷却されることによりマルテンサイト変態し、高密度の転位が当該鋼中に導入されて硬化する。 Next, the steel member carbonitrided in the carbonitriding step is cooled to a temperature not higher than the MS point by being immersed (oil-cooled) in, for example, oil from the carbonitriding temperature, and is hardened and hardened. A quench hardening process is performed. At this time, the steel constituting the steel member undergoes martensitic transformation by being cooled to a temperature equal to or lower than the MS point, and high-density dislocations are introduced into the steel and hardened.

次に、図5を参照して、焼入硬化工程において焼入硬化された鋼製部材が、650℃以上A点未満の温度に加熱されて焼戻される高温焼戻工程が実施される。具体的には、焼入硬化された鋼製部材が、たとえば650℃以上680℃以下の温度、たとえば650℃に、60分間以上180分間以下の時間、たとえば120分間保持され、その後空気中で放冷(空冷)されて、焼戻が実施される。このとき、焼入硬化工程において鋼製部材を構成する鋼中に導入された転位の密度が減少するとともに、炭化物の粗大化、凝集化が進行する。 Next, referring to FIG. 5, the steel member is quench-hardened in quench-hardening step is heated to a temperature of less than 1 point 650 ° C. or higher A high temperature tempering step being tempered is carried out. Specifically, the hardened steel member is held at a temperature of, for example, 650 ° C. or more and 680 ° C. or less, for example, 650 ° C. for 60 minutes or more and 180 minutes or less, for example, 120 minutes, and then released in the air. Tempering is performed after cooling (air cooling). At this time, the density of dislocations introduced into the steel constituting the steel member in the quench hardening process decreases, and the coarsening and agglomeration of the carbide progress.

これにより、鋼製部材の形状、大きさ、同時に処理される鋼製部材の量などに関わらず、また部位によらず、鋼製部材の硬度が均一に、たとえば300HV以下の硬度にまで低下する。また、当該焼戻をA点以下であって、650℃以上、好ましくは680℃以上の温度域で実施することにより、比較的短時間で、割れ等を発生することなく塑性変形可能な硬度にまで鋼製部材を軟化させることができる。その結果、軸12における低硬度領域12Cの硬度を安定して制御することが可能となり、割れを発生させることなく塑性加工することが可能な低硬度領域12Cを有する軸12を安定して製造することができる。 Thereby, regardless of the shape and size of the steel member, the amount of the steel member processed at the same time, and regardless of the site, the hardness of the steel member is reduced uniformly, for example, to a hardness of 300 HV or less. . In addition, by performing the tempering at a temperature of A 1 point or less and 650 ° C. or higher, preferably 680 ° C. or higher, a hardness that can be plastically deformed without generating cracks in a relatively short time. It is possible to soften the steel member. As a result, the hardness of the low hardness region 12C in the shaft 12 can be stably controlled, and the shaft 12 having the low hardness region 12C that can be plastically processed without generating cracks is stably manufactured. be able to.

次に、図5を参照して、鋼製部材において、軌道部材としての軸12の軸転走面12Aとなるべき領域を含む高硬度領域12B以外の領域である低硬度領域12C(両端部)が焼入硬化されることなく、高硬度領域12Bが高周波焼入される高周波焼入工程が実施される。具体的には、図3を参照して、高硬度領域12Bの表面が誘導コイルに対向するように鋼製部材が高周波焼入装置にセットされ、当該誘導コイルに高周波電流が流されることにより高硬度領域12BがA点以上の温度である800℃以上1000℃以下の温度、たとえば900℃に誘導加熱される。その後、A点以上の温度域からM点未満の温度まで、たとえば油冷または水冷されることにより急冷される。これにより、低硬度領域12Cが焼入硬化されることなく、高硬度領域12Bが焼入硬化される。ここで、高硬度領域12Bを含む鋼製部材の表層部は浸炭窒化工程において浸炭窒化されている。そのため、高周波焼入工程において高硬度領域12Bが高周波焼入れされることにより、軸転走面12Aは転動疲労に対する抵抗性の高い領域となり、軸12に優れた転動疲労寿命特性を付与することができる。 Next, referring to FIG. 5, in the steel member, the low hardness region 12C (both ends) which is a region other than the high hardness region 12B including the region to be the axial rolling surface 12A of the shaft 12 as the raceway member. Induction hardening is performed in which the high hardness region 12B is induction hardened without being hardened. Specifically, referring to FIG. 3, the steel member is set in a high-frequency hardening apparatus so that the surface of the high hardness region 12B faces the induction coil, and a high-frequency current is passed through the induction coil. The hardness region 12B is induction-heated to a temperature of 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, which is a temperature of A 1 point or higher, for example, 900 ° C. Thereafter, the temperature range of not lower than A 1 point to a temperature below M S point, is quenched by being for example oil cooling or water cooling. Thereby, the high hardness region 12B is hardened by hardening without quenching the low hardness region 12C. Here, the surface layer portion of the steel member including the high hardness region 12B is carbonitrided in the carbonitriding process. Therefore, when the high hardness region 12B is induction-hardened in the induction hardening process, the shaft rolling surface 12A becomes a region having high resistance to rolling fatigue, and imparts excellent rolling fatigue life characteristics to the shaft 12. Can do.

また、軸転走面12A直下の表層部は、浸炭窒化された後、高周波焼入れされることにより、10体積%以上50体積%以下、あるいはより好ましい範囲である15体積%以上35体積%以下の残留オーステナイト量を含むとともに、オーステナイト結晶粒度が11番以上(旧オーステナイト結晶粒の粒度番号;JIS G 0551)の鋼組織とされる。そのため、軸12の転動疲労寿命特性は、一層向上する。   Further, the surface layer portion immediately below the axial rolling surface 12A is carbonitrided and then induction-quenched so that it is 10% by volume to 50% by volume, or a more preferable range of 15% by volume to 35% by volume. The steel structure includes the amount of retained austenite and an austenite grain size of 11 or more (former austenite grain size number: JIS G 0551). Therefore, the rolling fatigue life characteristics of the shaft 12 are further improved.

ここで、高周波焼入工程における上記誘導加熱は、被処理物である軸12の内部に発生するうず電流によるジュール熱とヒステリシス損失による仕事量に相当する熱の発生により実現されるため、誘導コイルに流される高周波電流の周波数、電源の出力、加熱時間などを制御することにより、軸12のうち所望部分のみを局所的に加熱することができる。そのため、比較的容易に、低硬度領域12Cを焼入硬化することなく、高硬度領域12Bを焼入硬化することができる。   Here, the induction heating in the induction hardening process is realized by the generation of heat corresponding to the work due to the Joule heat generated by the eddy current and the hysteresis loss generated in the shaft 12 that is the object to be processed. By controlling the frequency of the high-frequency current flowing through the power source, the output of the power source, the heating time, etc., only a desired portion of the shaft 12 can be locally heated. Therefore, the high hardness region 12B can be hardened and hardened relatively easily without quenching and hardening the low hardness region 12C.

次に、図5を参照して、低温焼戻工程が実施される。具体的には、高周波焼入工程が実施された鋼製部材が、A点未満の温度である150℃以上350℃以下の温度、たとえば180℃に加熱され、30分間以上240分間以下の時間、たとえば120分間保持されて、その後室温の空気中で放冷される(空冷)。以上の手順により、実施の形態1における軌道部材の製造工程に含まれる熱処理工程は完了する。 Next, referring to FIG. 5, a low temperature tempering step is performed. Specifically, the steel member subjected to the induction hardening process is heated to a temperature of 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, which is a temperature below A 1 point, for example, 180 ° C., and a time of 30 minutes or longer and 240 minutes or shorter. For example, it is held for 120 minutes and then allowed to cool in air at room temperature (air cooling). By the above procedure, the heat treatment process included in the manufacturing process of the raceway member in the first embodiment is completed.

上記実施の形態1における軌道部材としての軸12の製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、軸転走面12Aを含む高硬度領域12Bの硬度を十分に高くするとともに、転動疲労に対する高い抵抗性を付与して十分な転動疲労寿命を確保し、かつ軸12の両端部である低硬度領域12Cの硬度を安定して制御して抑制することができる。その結果、軸12の両端部(低硬度領域12C)を、割れの発生を回避しながら塑性変形可能とし、塑性変形による固定が容易な軸12を製造することができる。   According to the method for manufacturing the shaft 12 as the raceway member in the first embodiment, the hardness of the high hardness region 12B including the shaft rolling surface 12A is sufficiently increased while rolling is suppressed while suppressing an increase in manufacturing cost. High resistance to fatigue can be imparted to ensure a sufficient rolling fatigue life, and the hardness of the low hardness region 12C, which is both ends of the shaft 12, can be stably controlled and suppressed. As a result, both ends of the shaft 12 (low hardness region 12C) can be plastically deformed while avoiding the occurrence of cracks, and the shaft 12 that can be easily fixed by plastic deformation can be manufactured.

そして、上記実施の形態1における軌道部材の製造方法により製造された本発明の実施の形態1における軌道部材としての軸12は、製造コストの上昇が抑制されつつ、転走面を含む領域の硬度が十分に高いと同時に転動疲労に対する高い抵抗性を有している。その結果、軸12は、十分な転動疲労寿命が確保され、かつ塑性変形する領域の硬度が安定して制御された軌道部材となっている。   And the axis | shaft 12 as the track member in Embodiment 1 of this invention manufactured with the manufacturing method of the track member in the said Embodiment 1 suppresses the raise of manufacturing cost, and the hardness of the area | region containing a rolling surface is suppressed. Is sufficiently high and at the same time has high resistance to rolling fatigue. As a result, the shaft 12 is a track member in which a sufficient rolling fatigue life is ensured and the hardness of the plastic deformation region is stably controlled.

ここで、A点とは鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、M点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。 Here, the point A 1 in the case of heating the steel refers to a point that the structure of the steel corresponds to the temperature to start the transformation from ferrite to austenite. Further, the M S point when the steel was austenitized is cooled, it refers to a point corresponding to a temperature to initiate the martensite.

次に、実施の形態1における動弁装置10の製造方法について説明する。図6は、実施の形態1における動弁装置10の製造方法の概略を示す図である。   Next, the manufacturing method of the valve gear 10 in Embodiment 1 is demonstrated. FIG. 6 is a diagram showing an outline of a method for manufacturing the valve gear 10 in the first embodiment.

図1および図6を参照して、実施の形態1における動弁装置10の製造方法は、カムフォロア1と、カムフォロア1を保持する保持部材としてのロッカーアーム2とを有し、エンジン(図示しない)の給気弁または排気弁であるバルブ6を動作させる動弁装置の製造方法である。当該動弁装置10の製造方法は、カムフォロア1を製造するカムフォロア製造工程と、保持部材としてのロッカーアーム2を製造する保持部材製造工程と、カムフォロア1を、保持部材としてのロッカーアーム2に取り付ける取り付け工程と、カムフォロアが取り付けられたロッカーアーム2と、別途準備されたカム5、バルブ6、ばね7などとを組み合わせて動弁装置10を組立てる組立て工程とを備えている。   Referring to FIGS. 1 and 6, the method for manufacturing valve gear 10 in Embodiment 1 includes cam follower 1 and rocker arm 2 as a holding member that holds cam follower 1, and an engine (not shown). This is a method of manufacturing a valve operating apparatus that operates the valve 6 that is an air supply valve or an exhaust valve. The manufacturing method of the valve operating apparatus 10 includes a cam follower manufacturing process for manufacturing the cam follower 1, a holding member manufacturing process for manufacturing the rocker arm 2 as a holding member, and an attachment for attaching the cam follower 1 to the rocker arm 2 as a holding member. A process, and an assembly process of assembling the valve operating apparatus 10 by combining the rocker arm 2 to which the cam follower is attached and the cam 5, the valve 6, the spring 7 and the like separately prepared.

ここで、カムフォロア製造工程においては、カムフォロア1を構成する軌道部材としての軸12が、上述の実施の形態1における軌道部材の製造方法により製造される。   Here, in the cam follower manufacturing process, the shaft 12 as the track member constituting the cam follower 1 is manufactured by the track member manufacturing method in the first embodiment.

また、取り付け工程においては、図3を参照して、軸12の両端部である低硬度領域12Cが塑性加工されることにより、軸12がロッカーアーム2に対して固定されて、カムフォロア1がロッカーアーム2に取り付けられる。より詳細に説明すると、ローラ11とローラ11のローラ転走面11Aに接触するように配置された複数のころ13がロッカーアーム2の一方の端部2B側に形成された1対の側壁21の間に挿入される。その後、1対の側壁21のそれぞれに形成された貫通穴21Aを同時に貫通し、かつ軸転走面12Aが複数のころ13に接触するように、軸12が挿入される。そして、軸12の両端部である低硬度領域12Cが塑性加工であるかしめ加工されることにより、軸12がロッカーアーム2に対して固定され、カムフォロア1がロッカーアーム2に取り付けられる。   Further, in the attaching process, referring to FIG. 3, the low hardness region 12C, which is both ends of the shaft 12, is plastically processed, so that the shaft 12 is fixed to the rocker arm 2 and the cam follower 1 is locked to the rocker. It is attached to the arm 2. More specifically, the roller 11 and a plurality of rollers 13 arranged so as to be in contact with the roller rolling surface 11A of the roller 11 are formed on one end 2B side of the rocker arm 2 of the pair of side walls 21. Inserted between. Thereafter, the shaft 12 is inserted so that the through holes 21 </ b> A formed in each of the pair of side walls 21 are simultaneously penetrated and the shaft rolling surface 12 </ b> A is in contact with the plurality of rollers 13. Then, the low hardness region 12 </ b> C that is both ends of the shaft 12 is caulked by plastic working, whereby the shaft 12 is fixed to the rocker arm 2, and the cam follower 1 is attached to the rocker arm 2.

実施の形態1における動弁装置10の製造方法においては、軸12が、上述の実施の形態1における軌道部材の製造方法により製造され、当該軸12がかしめ加工されることにより軸12がロッカーアーム2に対して固定され、カムフォロア1がロッカーアーム2に取り付けられる。そのため、実施の形態1における動弁装置10の製造方法によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、軌道部材としての軸12が転動疲労に対する十分な抵抗性を有していることにより十分な耐久性を有しているとともに、塑性変形を利用したカムフォロアの取り付けを容易に実施することができる動弁装置10の製造方法を提供することができる。   In the manufacturing method of the valve gear 10 in the first embodiment, the shaft 12 is manufactured by the method for manufacturing the raceway member in the first embodiment, and the shaft 12 is caulked so that the shaft 12 is rocker arm. The cam follower 1 is attached to the rocker arm 2. Therefore, according to the manufacturing method of valve gear 10 in the first embodiment, the shaft 12 as the raceway member has sufficient resistance against rolling fatigue while suppressing an increase in manufacturing cost. It is possible to provide a method of manufacturing the valve gear 10 that has excellent durability and can easily mount the cam follower using plastic deformation.

(実施の形態2)
図7は、本発明の一実施の形態である実施の形態2における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置の構成を示す概略図である。図7を参照して、実施の形態2における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置およびその製造方法について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a valve gear including a cam follower including a track member according to the second embodiment which is an embodiment of the present invention. With reference to FIG. 7, the valve operating apparatus provided with the cam follower containing the track member in Embodiment 2, and its manufacturing method are demonstrated.

図7を参照して、実施の形態2における動弁装置10は、上述の実施の形態1における動弁装置10と基本的には同様の構成を有している。しかし、実施の形態2における動弁装置10は、ロッカーアーム2の回動の支点がロッカーアーム2の一方の端部2Bとなる点において、実施の形態1の動弁装置10とは異なっている。   Referring to FIG. 7, valve gear 10 in the second embodiment has basically the same configuration as valve gear 10 in the first embodiment described above. However, the valve gear 10 in the second embodiment is different from the valve gear 10 in the first embodiment in that the pivot point of the rocker arm 2 is one end 2B of the rocker arm 2. .

すなわち、実施の形態2における動弁装置10においては、ロッカーアーム2の一方の端部2B側に図示しないピボットが当接するピボット当接部22が形成されている。そして、ロッカーアーム2は、ピボット当接部22を支点として回動自在に保持されている。   That is, in the valve operating apparatus 10 according to the second embodiment, the pivot abutting portion 22 with which a pivot (not shown) abuts is formed on the one end 2B side of the rocker arm 2. The rocker arm 2 is rotatably held with the pivot contact portion 22 as a fulcrum.

ここで、カム5がカムシャフト5Aとともにカムシャフト5Aを軸として回転すると、カムシャフト5Aからカム5とカムフォロア1との接触部までの距離が周期的に変化する。そのため、ロッカーアーム2はピボット当接部22を支点として揺動する。その結果、バルブ6が往復運動して、エンジンの吸気弁または排気弁が開閉する。   Here, when the cam 5 rotates together with the cam shaft 5A about the cam shaft 5A, the distance from the cam shaft 5A to the contact portion between the cam 5 and the cam follower 1 changes periodically. Therefore, the rocker arm 2 swings with the pivot contact portion 22 as a fulcrum. As a result, the valve 6 reciprocates, and the intake valve or exhaust valve of the engine opens and closes.

なお、実施の形態2における軌道部材としての軸12および動弁装置10は、上述のように実施の形態1における軸12および動弁装置10と基本的には同様の構成を有しており、同様の製造方法により製造することができる。   The shaft 12 and the valve operating device 10 as the raceway members in the second embodiment basically have the same configuration as the shaft 12 and the valve operating device 10 in the first embodiment as described above. It can be manufactured by the same manufacturing method.

(実施の形態3)
図8は、本発明の一実施の形態である実施の形態3における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置の構成を示す概略図である。また、図9は、図8のカムフォロア周辺を拡大して示した概略図である。図8および図9を参照して、実施の形態3における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置およびその製造方法について説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a schematic view showing a configuration of a valve gear including a cam follower including a track member according to the third embodiment which is an embodiment of the present invention. FIG. 9 is an enlarged schematic view showing the periphery of the cam follower in FIG. With reference to FIG. 8 and FIG. 9, the valve operating apparatus provided with the cam follower containing the track member in Embodiment 3, and its manufacturing method are demonstrated.

図8および図9を参照して、実施の形態3における動弁装置10は、上述の実施の形態1における動弁装置10と基本的には同様の構成を有している。しかし、実施の形態3における動弁装置10は、ロッカーアーム2に直接カムフォロア1が取り付けられるのではなく、ロッカーアーム2とカムフォロア1との間にプッシュロッド90が介在し、カムフォロア1がプッシュロッド90に取り付けられている点において、実施の形態1の動弁装置10とは異なっている。   Referring to FIGS. 8 and 9, valve operating apparatus 10 in the third embodiment has basically the same configuration as valve operating apparatus 10 in the first embodiment described above. However, in the valve operating apparatus 10 according to the third embodiment, the cam follower 1 is not directly attached to the rocker arm 2, but the push rod 90 is interposed between the rocker arm 2 and the cam follower 1, and the cam follower 1 is pushed to the push rod 90. Is different from the valve gear 10 of the first embodiment.

すなわち、ロッカーアーム2の一方の端部2Bには、ロックナット82によりロッカーアーム2に対して固定されたアジャストねじ80および連結部材81を介して、棒状の形状を有するプッシュロッド90が連結されている。保持部材としてのプッシュロッド90において、ロッカーアーム2と連結されている側とは反対側の端部には、カムフォロア1が取り付けられている。そして、カム5は、外周面5Bにおいてカムフォロア1のローラ11の外周面と接触するように配置されている。   That is, a push rod 90 having a rod-like shape is coupled to one end 2B of the rocker arm 2 via an adjusting screw 80 and a coupling member 81 fixed to the rocker arm 2 by a lock nut 82. Yes. In the push rod 90 as the holding member, the cam follower 1 is attached to an end portion on the opposite side to the side connected to the rocker arm 2. And the cam 5 is arrange | positioned so that the outer peripheral surface of the roller 11 of the cam follower 1 may contact in outer peripheral surface 5B.

ここで、カム5がカムシャフト5Aとともにカムシャフト5Aを軸として回転すると、カムシャフト5Aからカム5とカムフォロア1との接触部までの距離が周期的に変化する。そのため、ロッカーアーム2はプッシュロッド90により一方の端部2Bが押されることにより、ロッカーアーム軸3を支点として揺動する。その結果、バルブ6が往復運動して、エンジンの吸気弁または排気弁が開閉する。   Here, when the cam 5 rotates together with the cam shaft 5A about the cam shaft 5A, the distance from the cam shaft 5A to the contact portion between the cam 5 and the cam follower 1 changes periodically. Therefore, the rocker arm 2 swings about the rocker arm shaft 3 as a fulcrum when one end 2B is pushed by the push rod 90. As a result, the valve 6 reciprocates, and the intake valve or exhaust valve of the engine opens and closes.

なお、実施の形態3における軌道部材としての軸12および動弁装置10は、上述のように実施の形態1における軸12および動弁装置10と基本的には同様の構成を有しており、同様の製造方法により製造することができる。   In addition, the shaft 12 and the valve operating apparatus 10 as the track members in the third embodiment basically have the same configuration as the shaft 12 and the valve operating apparatus 10 in the first embodiment as described above. It can be manufactured by the same manufacturing method.

以下、本発明の実施例1について説明する。本発明の軌道部材の窒素濃度分布を、一般的な軸受用鋼であるSUJ2を素材とし、浸炭窒化が実施された軌道部材の窒素濃度分布と比較する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 1 of the present invention will be described below. A test was performed in which the nitrogen concentration distribution of the raceway member of the present invention was compared with the nitrogen concentration distribution of a raceway member subjected to carbonitriding using SUJ2 which is a general bearing steel. The test procedure is as follows.

まず、試験の対象となる試験片の作製方法について説明する。本発明の実施例の軌道部材を構成する鋼としてJIS S53C、比較例の軌道部材を構成する鋼としてJIS SUJ2を採用した。そして、上記鋼材を軌道部材である6303型番(JIS B1513)の軸受内輪の概略形状を有する鋼製部材に加工した。   First, a method for producing a test piece to be tested will be described. JIS S53C was adopted as the steel constituting the race member of the example of the present invention, and JIS SUJ2 was adopted as the steel constituting the race member of the comparative example. And the said steel material was processed into the steel member which has a rough shape of the bearing inner ring | wheel of 6303 model number (JISB1513) which is a track member.

その後、上記鋼製部材を、RXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気中で850℃に150分間保持することにより、浸炭窒化した。そして、当該鋼製部材を表面に対して垂直な断面で切断し、EPMA(Electron Probe Micro Analysis)により、表面から内部に向けて、当該表面に垂直な方向における窒素濃度および炭素濃度の分布を測定した。   Thereafter, the steel member was carbonitrided by holding at 850 ° C. for 150 minutes in an atmosphere in which ammonia gas was added to RX gas. Then, the steel member is cut in a cross section perpendicular to the surface, and the distribution of nitrogen concentration and carbon concentration in the direction perpendicular to the surface is measured from the surface toward the inside by EPMA (Electron Probe Micro Analysis). did.

図10は、浸炭窒化された鋼製部材における表面からの深さと窒素濃度との関係を示す図である。また、図11は、浸炭窒化された鋼製部材における表面からの深さと炭素濃度との関係を示す図である。図10および図11において、横軸は表面からの深さであり、縦軸はそれぞれ窒素濃度および炭素濃度である。また、図10および図11において、S53C製の鋼製部材の測定結果は実線で、SUJ2製の鋼製部材の測定結果は破線で示されている。図10および図11を参照して、浸炭窒化された鋼製部材の窒素濃度分布について説明する。   FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the depth from the surface and the nitrogen concentration in the carbonitrided steel member. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the depth from the surface and the carbon concentration in the carbonitrided steel member. 10 and 11, the horizontal axis represents the depth from the surface, and the vertical axis represents the nitrogen concentration and the carbon concentration, respectively. 10 and 11, the measurement result of the steel member made of S53C is shown by a solid line, and the measurement result of the steel member made of SUJ2 is shown by a broken line. The nitrogen concentration distribution of the carbonitrided steel member will be described with reference to FIGS.

図10を参照して、本発明の実施例であるS53C製の鋼製部材および比較例であるSUJ2製の鋼製部材における窒素濃度は、表面から内部に向かうに従って低下している。そして、最表層部においては、比較例であるSUJ2製鋼製部材の窒素濃度が、実施例であるS53C製鋼製部材の窒素濃度を上回っている。しかし、SUJ2製鋼製部材の窒素濃度は、内輪の内部では急激に低下し、表面からの深さが0.15mmを超える領域においては、S53C製鋼製部材の窒素濃度がSUJ2製鋼製部材の窒素濃度を上回っている。これは、以下のような理由によるものであると考えられる。   Referring to FIG. 10, the nitrogen concentration in the steel member made of S53C which is an example of the present invention and the steel member made of SUJ2 which is a comparative example is decreasing from the surface toward the inside. And in the outermost layer part, the nitrogen concentration of the SUJ2 steel-made member as a comparative example exceeds the nitrogen concentration of the S53C steel-made member as an example. However, the nitrogen concentration of the SUJ2 steel member rapidly decreases inside the inner ring, and in the region where the depth from the surface exceeds 0.15 mm, the nitrogen concentration of the S53C steel member is the nitrogen concentration of the SUJ2 steel member. Is over. This is considered to be due to the following reasons.

図11を参照して、実施例であるS53C製鋼製部材の炭素濃度は、内部に向けてほぼ直線的に低下していくのに対し、比較例であるSUJ2製鋼製部材の炭素濃度は最表層部に最も大きなピークを有しており、内部に向けても多くのピークを有している。これは、過共析鋼であるSUJ2のミクロ組織中には炭化物(セメンタイト;FeC)が存在していることと、SUJ2は多量のクロム(Cr)を含有しているため、浸炭窒化処理により表層部にCr炭窒化物が析出していることとに起因している。そして、これらの炭化物および炭窒化物が浸炭窒化処理における窒素の内部への侵入を阻害し、上述のような窒素濃度の急激な低下の原因となったものと考えられる。 Referring to FIG. 11, the carbon concentration of the S53C steel member, which is an example, decreases almost linearly toward the inside, whereas the carbon concentration of the SUJ2 steel member, which is a comparative example, is the outermost layer. It has the largest peak in the part and has many peaks toward the inside. This is because the carbide (cementite; Fe 3 C) exists in the microstructure of SUJ2, which is a hypereutectoid steel, and because SUJ2 contains a large amount of chromium (Cr), it is carbonitrided. This is due to the fact that Cr carbonitride is deposited on the surface layer. And these carbide | carbonized_material and carbonitride inhibit the penetration | invasion of the inside of nitrogen in a carbonitriding process, and it is thought that it was the cause of the above-mentioned rapid fall of nitrogen concentration.

ここで、通常、転がり軸受を構成する軌道部材の転走面は、熱処理後の仕上げ加工工程において、表層部の0.1〜0.2mmの領域が研削により除去される。したがって、転動疲労に対する抵抗性が要求される転走面およびその近傍では、本発明の実施例であるS53C製の軌道部材の窒素濃度が、比較例であるSUJ2製の軌道部材の窒素濃度よりも高くなっていることとなる。たとえば、熱処理後の仕上げ加工工程において、表層部の0.2mmの領域が研削により除去された場合でも、S53C製の軌道部材では、転走面からの深さ0.05mm以内の領域における窒素濃度を0.14質量%以上とすることが可能である。また、SUJ2製の軌道部材の転走面における窒素濃度を上昇させるためには、浸炭窒化時間を長くする対策が考えられるが、その場合、製造コストが上昇するという問題がある。   Here, usually, on the rolling surface of the race member constituting the rolling bearing, the 0.1 to 0.2 mm region of the surface layer portion is removed by grinding in the finishing process after the heat treatment. Therefore, the nitrogen concentration of the race member made of S53C, which is an example of the present invention, is higher than the nitrogen concentration of the race member made of SUJ2, which is a comparative example, at and near the rolling surface where resistance to rolling fatigue is required. Will be higher. For example, in the finishing process after heat treatment, even when the 0.2 mm region of the surface layer portion is removed by grinding, in the raceway member made of S53C, the nitrogen concentration in the region within a depth of 0.05 mm from the rolling surface Can be 0.14 mass% or more. Further, in order to increase the nitrogen concentration on the rolling surface of the SUJ2 raceway member, a measure to increase the carbonitriding time can be considered, but in that case, there is a problem that the manufacturing cost increases.

以上より、S53Cを素材として浸炭窒化を実施した本発明の軌道部材は、SUJ2を素材として浸炭窒化を実施した比較例の軌道部材に比べて、製造コストの上昇を抑制しつつ、転走面近傍の窒素濃度を上昇させることが可能であることが分かる。そして、これにより、本発明の軌道部材によれば、転走面の転動疲労に対する抵抗性を向上させることが可能であると考えられる。   From the above, the raceway member of the present invention that has been carbonitrided using S53C as a raw material is near the rolling surface while suppressing an increase in manufacturing cost compared to the raceway member of a comparative example that has been carbonitrided using SUJ2 as a raw material. It can be seen that the nitrogen concentration can be increased. And it is thought by this that according to the track member of the present invention, it is possible to improve the resistance to rolling fatigue of the rolling surface.

以下、本発明の実施例2について説明する。本発明の軌道部材の製造方法により製造した軌道部材の特性を評価する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 2 of the present invention will be described below. A test for evaluating the characteristics of the track member manufactured by the track member manufacturing method of the present invention was conducted. The test procedure is as follows.

まず、試験の対象となる試験片の作製方法について説明する。本発明の実施例として、素材として炭素鋼であるJIS S53C、S58CおよびSAE1070を採用し、図4および図5に基づいて説明した実施の形態1における軌道部材としての軸12の製造方法と同様の製造方法により、外径14.6mm、長さ17.3mmの中実円筒状の試験片(カムフォロアの軸)を作製した。熱処理工程においては、図5を参照して、A点以上の温度である850℃に加熱してRXガスにアンモニアを添加した雰囲気中で60分間保持することにより浸炭窒化した後(浸炭窒化工程)、油冷してM点以下の温度に冷却することにより焼入硬化し(焼入硬化工程)、その後650℃に120分間保持して焼戻を実施した(高温焼戻工程)。さらに、転走面となるべき領域を含む領域を焼入硬化する高周波焼入(周波数80kHz)を実施した後(高周波焼入工程)、180℃に加熱して120分間保持することにより焼戻を行ない(低温焼戻工程)、熱処理工程を終了した(実施例A〜C)。 First, a method for producing a test piece to be tested will be described. As an example of the present invention, JIS S53C, S58C, and SAE1070, which are carbon steels, are adopted as materials, and the same method as the method of manufacturing the shaft 12 as the race member in the first embodiment described with reference to FIGS. 4 and 5 is used. A solid cylindrical test piece (cam follower shaft) having an outer diameter of 14.6 mm and a length of 17.3 mm was produced by the production method. In the heat treatment step, referring to FIG. 5, after carbonitriding by heating to 850 ° C., which is a temperature of one point A or higher, and holding in an atmosphere in which ammonia is added to RX gas (carbonitriding step) ), oil cooled by hardened by cooling to a temperature below M S point (quench-hardening step) was performed tempering holds then 650 ° C. 120 min (high-temperature tempering step). Furthermore, after performing induction hardening (frequency 80 kHz) for quenching and hardening the region including the region to be the rolling surface (frequency quenching step), tempering is performed by heating to 180 ° C. and holding for 120 minutes. Performed (low temperature tempering step), and the heat treatment step was completed (Examples A to C).

一方、本発明の範囲外の比較例として、素材にS53Cを採用し、上記試験片と同様の工程において、熱処理工程の浸炭窒化工程、焼入硬化工程および高温焼戻工程を省略して高周波焼入工程および低温焼戻工程のみを行なった試験片も作製した(比較例A)。   On the other hand, as a comparative example outside the scope of the present invention, S53C is adopted as a material, and in the same process as the above test piece, the carbonitriding process, quench hardening process and high temperature tempering process of the heat treatment process are omitted and induction tempering is performed. A test piece that was subjected only to the entering step and the low-temperature tempering step was also produced (Comparative Example A).

次に、特性評価の方法について説明する。上記試験片の外周面の硬度、転走面における残留オーステナイト量およびオーステナイト結晶粒度番号を調査した。図12は、試験片の硬度の測定位置を示す図である。図12を参照して、試験片としてのカムフォロアの軸30の外周面の硬度は、外周面の端部から長手方向にそれぞれ8.65mm、5.0mm、2.0mmおよび1.0mm離れた位置である測定位置A、B、CおよびDを、ビッカース硬度計により測定した。ここで、測定位置AおよびBは高硬度領域32の表面である転走面31に含まれる位置、測定位置CおよびDは転走面31以外の領域に含まれる位置である。   Next, a characteristic evaluation method will be described. The hardness of the outer peripheral surface of the test piece, the amount of retained austenite on the rolling surface, and the austenite grain size number were investigated. FIG. 12 is a diagram showing the measurement position of the hardness of the test piece. Referring to FIG. 12, the hardness of the outer peripheral surface of the shaft 30 of the cam follower as the test piece is a position away from the end of the outer peripheral surface by 8.65 mm, 5.0 mm, 2.0 mm, and 1.0 mm in the longitudinal direction, respectively. Measurement positions A, B, C and D were measured with a Vickers hardness tester. Here, the measurement positions A and B are positions included in the rolling surface 31 that is the surface of the high hardness region 32, and the measurement positions C and D are positions included in a region other than the rolling surface 31.

転走面31における残留オーステナイト量は、X線回折計(XRD)を用いて、当該部位のマルテンサイトα(211)面とオーステナイトγ(220)面との回折強度とを測定することにより、算出した。また、オーステナイト結晶粒度番号は、JIS G 0551に記載された旧オーステナイト結晶粒の粒度番号の測定方法により測定した。   The amount of retained austenite on the rolling surface 31 is calculated by measuring the diffraction intensities of the martensite α (211) plane and the austenite γ (220) plane of the part using an X-ray diffractometer (XRD). did. Moreover, the austenite crystal grain size number was measured by the measuring method of the grain size number of the former austenite crystal grain described in JIS G 0551.

Figure 2008064159
Figure 2008064159

表1に、特性評価の結果を示す。表1を参照して、本発明の実施例の製造方法により作製された実施例A〜Cは、転走面31に含まれる測定位置AおよびBにおける硬度が775〜790HVとなっており、十分な転動疲労寿命が期待できる硬度となっている。また、転走面31以外の領域である測定位置CおよびDにおける硬度は、220〜250HVとなっており、かしめ加工などの塑性加工を、割れを発生させることなく実施できる硬度範囲である300HV以下となっている。   Table 1 shows the results of the characteristic evaluation. Referring to Table 1, in Examples A to C produced by the manufacturing method of the example of the present invention, the hardness at measurement positions A and B included in the rolling surface 31 is 775 to 790 HV, which is sufficient The hardness can be expected to have a good rolling fatigue life. Moreover, the hardness in the measurement positions C and D which are areas | regions other than the rolling surface 31 is 220-250HV, and is 300HV or less which is a hardness range which can implement plastic processing, such as crimping, without generating a crack. It has become.

一方、本発明の範囲外である従来の製造方法により作製された比較例Aは、転走面31に含まれる測定位置AおよびBにおける硬度が700〜705HVとなっている。実施例Aに比べて硬度が低くなっているのは、比較例Aの試験片が浸炭窒化されていないことに起因していると考えられる。また、転走面31以外の領域である測定位置CおよびDにおける硬度は、180〜185HVとなっている。   On the other hand, Comparative Example A produced by a conventional manufacturing method that is outside the scope of the present invention has a hardness of 700 to 705 HV at measurement positions A and B included in the rolling surface 31. The reason why the hardness is lower than that of Example A is considered to be due to the fact that the test piece of Comparative Example A is not carbonitrided. Further, the hardness at the measurement positions C and D, which is a region other than the rolling surface 31, is 180 to 185HV.

また、実施例A〜Cは、転走面31における残留オーステナイト量が29.5〜35体積%となっている。これは、転動疲労寿命、特に硬質の異物が潤滑剤に混入する異物混入環境等における転動疲労寿命の向上と、寸法安定性とを両立するために好ましい範囲である10体積%以上50体積%以下、特に好ましい範囲である15体積%以上35体積%以下に含まれる。   In Examples A to C, the amount of retained austenite on the rolling surface 31 is 29.5 to 35% by volume. This is a rolling fatigue life, particularly 10 volume% or more and 50 volume, which is a preferable range in order to achieve both the improvement of the rolling fatigue life in a foreign matter mixed environment where hard foreign matter is mixed in the lubricant and the dimensional stability. % Or less, which is a particularly preferable range of 15 volume% or more and 35 volume% or less.

一方、比較例Aは、転走面31における残留オーステナイト量が5.5体積%となっている。実施例Aに比べて残留オーステナイト量が少なくなっているのは、比較例Aの試験片が浸炭窒化されていないことに起因していると考えられる。その結果、比較例Aの残留オーステナイト量は、転動疲労寿命、特に異物混入環境等における転動疲労寿命の向上と、寸法安定性とを両立するために好ましい範囲である10体積%以上50体積%以下の範囲外となっている。   On the other hand, in Comparative Example A, the amount of retained austenite on the rolling surface 31 is 5.5% by volume. It is considered that the amount of retained austenite is smaller than that in Example A because the test piece of Comparative Example A is not carbonitrided. As a result, the amount of retained austenite of Comparative Example A is 10% by volume to 50% which is a preferable range for achieving both rolling fatigue life, particularly improvement of rolling fatigue life in a foreign matter mixed environment, and dimensional stability. % Or less.

また、実施例A〜Cは、転走面31におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が11となっており、転動疲労寿命、靭性等を向上させるために好ましい範囲である11以上となっている。   In Examples A to C, the austenite grain size number on the rolling surface 31 is 11, which is 11 or more, which is a preferable range for improving rolling fatigue life, toughness, and the like.

一方、比較例Aは、転走面31におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が9となっている。実施例Aに比べて粒度番号が小さく(旧オーステナイト結晶粒が大きく)なっているのは、比較例Aの試験片が浸炭窒化されていないため、高周波焼入の際にオーステナイト結晶粒の生成サイトとなる炭化物の数密度が実施例A〜Cに比べて少なくなっていたことに起因していると考えられる。   On the other hand, in Comparative Example A, the grain size number of the austenite crystal grains on the rolling surface 31 is 9. The grain size number is smaller than that of Example A (the former austenite crystal grains are large) because the test piece of Comparative Example A is not carbonitrided, and therefore the austenite crystal grain generation site during induction hardening This is considered to be due to the fact that the number density of the resulting carbide was smaller than in Examples A to C.

以上より、本発明の軌道部材の製造方法により作製された軌道部材は、従来の軌道部材に比べて転走面の硬度およびオーステナイト結晶粒度番号が大きく、残留オーステナイト量が好ましい範囲となっているとともに、塑性加工が容易な領域が形成されている。そのため、本発明の軌道部材の製造方法により作製された軌道部材は、転走面の転動疲労寿命が優れているとともに、かしめ加工などの塑性加工を利用した軌道部材の固定が容易となっていることが確認された。   As described above, the race member produced by the method for producing a race member according to the present invention has a rolling surface hardness and austenite grain size number larger than those of conventional race members, and the amount of retained austenite is in a preferred range. A region where plastic processing is easy is formed. Therefore, the race member produced by the method for producing a race member of the present invention has an excellent rolling fatigue life of the raceway surface, and it becomes easy to fix the race member using plastic working such as caulking. It was confirmed that

以下、本発明の実施例3について説明する。本発明の軌道部材の製造方法により製造した軌道部材の転動疲労寿命を調査する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 3 of the present invention will be described below. The test which investigates the rolling fatigue life of the track member manufactured by the manufacturing method of the track member of this invention was done. The test procedure is as follows.

上述の実施例2において作製された図12に示す試験片であるカムフォロアの軸を内輪として、外輪回転型転動疲労寿命試験を実施した。なお、比較例Aと同様の熱処理工程により作製したJIS SUJ2製のカムフォロアの軸を比較例Bとして、試験対象に追加した。図13は、実施例3の試験に用いられた転動疲労寿命試験機の主要部を示す概略図である。図13を参照して、実施例3の転動疲労寿命試験の試験方法について説明する。   An outer ring rotation type rolling fatigue life test was carried out using the cam follower shaft, which is the test piece shown in FIG. In addition, the shaft of the cam follower made from JIS SUJ2 produced by the heat treatment process similar to the comparative example A was added to the test object as the comparative example B. FIG. 13 is a schematic view showing a main part of a rolling fatigue life tester used in the test of Example 3. With reference to FIG. 13, the test method of the rolling fatigue life test of Example 3 will be described.

図13を参照して、転動疲労寿命試験機40は、図示しない動力源に接続された回転軸41と、中心を含む領域を回転軸41が貫通し、回転軸41と一体に回転可能に構成された円盤状の駆動ローラ42と、回転軸41を軸周りに回転自在に支持する1対の軸受45とを備えている。   Referring to FIG. 13, the rolling fatigue life tester 40 has a rotating shaft 41 connected to a power source (not shown), and the rotating shaft 41 passes through an area including the center so that the rotating shaft 41 can rotate integrally with the rotating shaft 41. A disk-shaped drive roller 42 is provided, and a pair of bearings 45 that support the rotary shaft 41 so as to be rotatable about the axis.

そして、駆動ローラの外周面42Aに対して外周面において接触するように円環状の外輪43が配置され、外輪43の内周面に対して外周面において接触するように複数のころ44が配置される。さらに、図12および図13を参照して、外輪43を貫通し、転走面31においてころ44に接触するように、試験片としてのカムフォロアの軸30が固定されて配置される。   An annular outer ring 43 is disposed so as to contact the outer peripheral surface 42 </ b> A of the driving roller on the outer peripheral surface, and a plurality of rollers 44 are disposed so as to contact the inner peripheral surface of the outer ring 43 on the outer peripheral surface. The Further, referring to FIGS. 12 and 13, cam follower shaft 30 as a test piece is fixed and arranged so as to penetrate outer ring 43 and contact roller 44 on rolling surface 31.

図示しない動力源により回転軸41が軸周りに回転すると、回転軸41と一体に駆動ローラ42が回転する。そして、駆動ローラ42により駆動されて、外輪43が回転する。その結果、固定されたカムフォロアの軸30の転走面31をころ44が転走する。ここで、カムフォロアの軸30に負荷される荷重は2200N、外輪43の回転速度は7000回転/分、潤滑油はエンジンオイル(SAE粘度規格:10W−30)、油温は100℃の条件の下で、試験を実施した。この条件によれば、試験中に表面損傷または内部起点剥離のいずれかが発生する。したがって、本試験により、表面損傷および内部起点剥離の両方の寿命を確認することができる。そして、カムフォロアの軸30に剥離が発生するまでの時間(転動疲労寿命)を調査した。さらに、実験の結果得られた転動疲労寿命を統計的に解析し、10%の試験片が剥離するまでの時間(L10寿命)を算出した。表2に試験結果を示す。   When the rotating shaft 41 rotates around the axis by a power source (not shown), the driving roller 42 rotates integrally with the rotating shaft 41. Then, driven by the drive roller 42, the outer ring 43 rotates. As a result, the roller 44 rolls on the rolling surface 31 of the shaft 30 of the fixed cam follower. Here, the load applied to the shaft 30 of the cam follower is 2200 N, the rotation speed of the outer ring 43 is 7000 rpm, the lubricating oil is engine oil (SAE viscosity standard: 10 W-30), and the oil temperature is 100 ° C. The test was carried out. According to this condition, either surface damage or internal origin delamination occurs during the test. Therefore, the life of both surface damage and internal origin peeling can be confirmed by this test. Then, the time (rolling fatigue life) until peeling occurred on the cam follower shaft 30 was investigated. Furthermore, the rolling fatigue life obtained as a result of the experiment was statistically analyzed, and the time until the 10% test piece peeled (L10 life) was calculated. Table 2 shows the test results.

Figure 2008064159
Figure 2008064159

表2においては、比較例AのL10寿命を1とした場合の、各試験片の寿命比が示されている。表2を参照して、本発明の実施例である実施例A〜Cのカムフォロアの軸は、従来のカムフォロアの軸である比較例Aに対して5〜6倍程度の転動疲労寿命を有している。これは、実施例Aにおいては、浸炭窒化処理が実施されることにより、前述のように、オーステナイト結晶粒度が小さく、かつ残留オーステナイト量が好ましい範囲とされていることに起因していると考えられる。また、実施例A〜Cは、軸受鋼であるSUJ2製のカムフォロアの軸に対しても1.5〜1.7倍程度の転動疲労寿命を有している。   In Table 2, the life ratio of each test piece when the L10 life of Comparative Example A is set to 1 is shown. Referring to Table 2, the cam follower shafts of Examples A to C, which are examples of the present invention, have a rolling fatigue life of about 5 to 6 times that of Comparative Example A which is a conventional cam follower shaft. is doing. In Example A, it is considered that the carbonitriding treatment is performed in Example A, and as described above, the austenite crystal grain size is small and the amount of retained austenite is in a preferable range. . In addition, Examples A to C have a rolling fatigue life of about 1.5 to 1.7 times that of the shaft of a SUJ2 cam follower that is a bearing steel.

以下、本発明の実施例4について説明する。本発明の軌道部材の製造方法における高温焼戻工程での加熱温度と、所望の硬度に軟化させるために必要な加熱時間との関係を調査する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 4 of the present invention will be described below. The test which investigates the relationship between the heating temperature in the high temperature tempering process in the manufacturing method of the raceway member of the present invention, and the heating time required in order to soften to desired hardness was done. The test procedure is as follows.

図4および図5に基づいて説明した実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法において、鋼製部材準備工程、浸炭窒化工程および焼入硬化工程が実施された鋼製部材(カムフォロアの軸;JIS S53C製)を試験片として作製し、当該試験片に対して焼戻パラメータ(温度および時間)を変化させた高温焼戻工程を実施した。焼戻温度は600℃〜700℃とし、焼戻温度での保持時間を変化させて、試験片の硬度が、割れを発生させることなく塑性加工を実施するために好ましい硬度である250HV以下となるために必要な保持時間を調査した。試験の結果を表3に示す。   In the cam follower shaft manufacturing method according to the first embodiment described with reference to FIGS. 4 and 5, a steel member (cam follower shaft; JIS) subjected to a steel member preparation step, a carbonitriding step, and a quench hardening step is performed. S53C) was prepared as a test piece, and a high-temperature tempering step was performed by changing the tempering parameters (temperature and time) on the test piece. The tempering temperature is 600 ° C. to 700 ° C., the holding time at the tempering temperature is changed, and the hardness of the test piece is 250 HV or less which is a preferable hardness for carrying out plastic working without generating cracks. The retention time required for this was investigated. The results of the test are shown in Table 3.

Figure 2008064159
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表3を参照して、焼戻温度が650℃の場合、硬度を250HVとするために必要な保持時間が1.00時間であるのに対し、600℃では2.5倍である2.50時間を要している。このことから、実際の生産工程において焼戻温度を600℃とした場合、生産効率が低下するおそれがある。したがって、高温焼戻工程における焼戻温度は、650℃以上とすることが好ましいといえる。さらに、焼戻温度を680℃とすると、焼戻温度が650℃の場合の2/3である0.67時間となり、一層短時間での焼戻が可能となっている。一方、焼戻温度を700℃とした場合、保持時間が0.21時間となり、さらに短時間での焼戻が可能となっているが、保持時間がこれ以上短くなると、実際の生産工程においては、製品間の硬度のばらつき、および製品内部での部位による硬度のばらつきが大きくなるおそれがある。そのため、高温焼戻工程における焼戻温度は、700℃以下とすることが好ましいと考えられる。   Referring to Table 3, when the tempering temperature is 650 ° C., the holding time necessary for setting the hardness to 250 HV is 1.00 hour, whereas at 600 ° C., the holding time is 2.5 times 2.50. It takes time. For this reason, when the tempering temperature is set to 600 ° C. in the actual production process, the production efficiency may be lowered. Therefore, it can be said that the tempering temperature in the high-temperature tempering step is preferably 650 ° C. or higher. Furthermore, when the tempering temperature is 680 ° C., it becomes 0.67 hours, which is 2/3 of the tempering temperature of 650 ° C., and tempering in a shorter time is possible. On the other hand, when the tempering temperature is 700 ° C., the holding time is 0.21 hours, and further tempering is possible, but if the holding time is shorter than this, in the actual production process There is a risk that the variation in hardness between products and the variation in hardness depending on the site inside the product will increase. For this reason, it is considered that the tempering temperature in the high-temperature tempering step is preferably 700 ° C. or lower.

以上の実施例1〜4の結果より、本発明の軌道部材の製造方法によれば、熱処理工程の工程数や時間を抑制することにより製造コストの上昇を抑制しつつ、浸炭窒化および高周波焼入により転走面を含む領域を硬度が十分に高く、かつ転動疲労に対する抵抗の大きい材質にするとともに、転走面以外の領域の硬度を安定して制御して抑制し、当該領域の塑性変形を利用した軌道部材の固定が容易な軌道部材を製造することができることが確認された。   From the results of Examples 1 to 4 above, according to the track member manufacturing method of the present invention, carbonitriding and induction hardening are suppressed while suppressing an increase in manufacturing cost by suppressing the number and time of heat treatment steps. The material including the rolling surface is made of a material having sufficiently high hardness and high resistance to rolling fatigue, and the hardness of the region other than the rolling surface is stably controlled and suppressed, and plastic deformation of the region is performed. It was confirmed that a track member that can be easily fixed using the track can be manufactured.

今回開示された実施の形態および実施例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。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。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の軌道部材および軌道部材の製造方法は、その一部が塑性変形することにより隣接する部材に対して固定される軌道部材およびその製造方法に、特に有利に適用され得る。また、本発明の動弁装置の製造方法は、その一部が塑性変形することにより隣接する部材に対して固定される軌道部材を有するカムフォロアを備えた動弁装置の製造方法に、特に有利に適用され得る。   The track member and the track member manufacturing method of the present invention can be applied particularly advantageously to a track member fixed to an adjacent member by plastic deformation of a part of the track member and the method of manufacturing the track member. In addition, the method for manufacturing a valve operating apparatus according to the present invention is particularly advantageous for a method for manufacturing a valve operating apparatus including a cam follower having a track member that is fixed to an adjacent member by plastic deformation of a part thereof. Can be applied.

実施の形態1における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置の構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a valve gear including a cam follower including a track member in the first embodiment. 図1の線分II−IIに沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with line segment II-II of FIG. 図2のカムフォロア付近を拡大して示した概略部分断面図である。FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an enlargement of the vicinity of the cam follower in FIG. 2. 実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法の概略を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of a method for manufacturing a cam follower shaft in the first embodiment. 実施の形態1におけるカムフォロアの軸の製造方法に含まれる熱処理工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a heat treatment step included in the method for manufacturing the cam follower shaft in the first embodiment. 実施の形態1における動弁装置の製造方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the manufacturing method of the valve gear in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置の構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a valve gear including a cam follower including a raceway member in Embodiment 2. FIG. 実施の形態3における軌道部材を含むカムフォロアを備えた動弁装置の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a valve gear including a cam follower including a raceway member in a third embodiment. 図8のカムフォロア周辺を拡大して示した概略図である。It is the schematic which expanded and showed the cam follower periphery of FIG. 浸炭窒化された鋼製部材における表面からの深さと窒素濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth from the surface in a carbonitrided steel member, and nitrogen concentration. 浸炭窒化された鋼製部材における表面からの深さと炭素濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth from the surface in carbon steel nitrided steel member, and carbon concentration. 試験片の硬度の測定位置を示す図である。It is a figure which shows the measurement position of the hardness of a test piece. 実施例3の試験に用いられた転動疲労寿命試験機の主要部を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing the main part of a rolling fatigue life tester used in the test of Example 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 カムフォロア、2 ロッカーアーム、2B 一方の端部、2C 他方の端部、2D 貫通穴、3 ロッカーアーム軸、4 軸受メタル、5 カム、5A カムシャフト、5B 外周面、6 バルブ、7 ばね、8 ロックナット、9 アジャストねじ、10 動弁装置、11 ローラ、11A ローラ転走面、12 軸、12A 軸転走面、12B 高硬度領域、12C 低硬度領域、13 ころ、13A ころ転走面、21 側壁、21A 貫通穴、21B テーパー部、22 ピボット当接部、30 カムフォロアの軸、31 転走面、32 高硬度領域、40 転動疲労寿命試験機、41 回転軸、42 駆動ローラ、42A 外周面、43 外輪、44 ころ、45 軸受、80 アジャストねじ、81 連結部材、82 ロックナット、90 プッシュロッド。   1 cam follower, 2 rocker arm, 2B one end, 2C other end, 2D through hole, 3 rocker arm shaft, 4 bearing metal, 5 cam, 5A camshaft, 5B outer peripheral surface, 6 valve, 7 spring, 8 Lock nut, 9 adjustment screw, 10 valve gear, 11 roller, 11A roller rolling surface, 12 shafts, 12A shaft rolling surface, 12B high hardness region, 12C low hardness region, 13 rollers, 13A roller rolling surface, 21 Side wall, 21A through hole, 21B taper part, 22 pivot contact part, 30 cam follower shaft, 31 rolling surface, 32 high hardness region, 40 rolling fatigue life tester, 41 rotating shaft, 42 driving roller, 42A outer peripheral surface , 43 Outer ring, 44 Roller, 45 Bearing, 80 Adjustment screw, 81 Connecting member, 82 Lock nut, 90 Push lock De.

Claims (3)

0.5質量%以上0.7質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.6質量%以上0.9質量%以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不可避的不純物からなり、クロム含有量が0.3質量%以下に抑制された鋼からなり、軌道部材の概略形状に成形された部材である鋼製部材が準備される鋼製部材準備工程と、
前記鋼製部材が熱処理される熱処理工程と、
前記熱処理工程において熱処理された前記鋼製部材が、仕上げ加工される仕上げ加工工程とを備え、
前記熱処理工程は、
前記鋼製部材が、A点以上の温度である浸炭窒化温度に加熱されて浸炭窒化される浸炭窒化工程と、
前記浸炭窒化工程において浸炭窒化された前記鋼製部材が、前記浸炭窒化温度から、M点以下の温度に冷却されて焼入硬化される焼入硬化工程と、
前記焼入硬化工程において焼入硬化された前記鋼製部材が、650℃以上A点未満の温度に加熱されて焼戻される高温焼戻工程と、
前記高温焼戻工程において焼戻された前記鋼製部材において、前記軌道部材の転走面となるべき領域を含む高硬度領域以外の領域である低硬度領域が焼入硬化されることなく、前記高硬度領域が高周波焼入される高周波焼入工程とを含む、軌道部材の製造方法。
0.5% by mass or more and 0.7% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less of silicon, and 0.6% by mass or more and 0.9% by mass or less of manganese. A steel member comprising a balance iron and unavoidable impurities, a steel whose chromium content is suppressed to 0.3% by mass or less, and a steel member which is a member formed into a schematic shape of a raceway member A preparation process;
A heat treatment step in which the steel member is heat treated;
The steel member that has been heat-treated in the heat treatment step includes a finishing process for finishing.
The heat treatment step includes
A carbonitriding step in which the steel member is heated to a carbonitriding temperature which is a temperature of one point A or more and carbonitrided;
A quench hardening step in which the steel member carbonitrided in the carbonitriding step is quenched and hardened by cooling from the carbonitriding temperature to a temperature below the MS point;
A high temperature tempering step in which the steel member quenched and hardened in the quench hardening step is tempered by being heated to a temperature of 650 ° C. or more and less than A 1 point;
In the steel member tempered in the high-temperature tempering step, the low-hardness region that is a region other than the high-hardness region including the region that should become the rolling surface of the raceway member is not quenched and hardened, A method for manufacturing a raceway member, including an induction hardening process in which a high hardness region is induction hardened.
カムフォロアと、前記カムフォロアを保持する保持部材とを有し、エンジンの給気弁および排気弁の少なくともいずれか一方を動作させる動弁装置の製造方法であって、
前記カムフォロアを製造するカムフォロア製造工程と、
前記保持部材を製造する保持部材製造工程と、
前記カムフォロアを、前記保持部材に取り付ける取り付け工程とを備え、
前記カムフォロア製造工程においては、前記カムフォロアを構成する軌道部材が、請求項1に記載の軌道部材の製造方法により製造され、
前記取り付け工程においては、前記低硬度領域が塑性加工されることにより、前記軌道部材が前記保持部材に対して固定されて、前記カムフォロアが前記保持部材に取り付けられる、動弁装置の製造方法。
A method for manufacturing a valve operating device having a cam follower and a holding member for holding the cam follower, and operating at least one of an intake valve and an exhaust valve of an engine,
A cam follower manufacturing process for manufacturing the cam follower;
A holding member manufacturing process for manufacturing the holding member;
An attachment step of attaching the cam follower to the holding member;
In the cam follower manufacturing process, the track member constituting the cam follower is manufactured by the track member manufacturing method according to claim 1,
In the attachment step, the low hardness region is plastically processed, whereby the track member is fixed to the holding member, and the cam follower is attached to the holding member.
請求項1に記載の軌道部材の製造方法により製造された、軌道部材。   A track member manufactured by the method for manufacturing a track member according to claim 1.
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