JP2009180378A - ロッカーアーム用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止することのできるロッカーアーム用転がり軸受を提供する。
【解決手段】本発明のロッカーアーム用転がり軸受５０においては、ローラ４、ローラ軸２、およびころ３の全てが窒素富化層を有している。ローラ軸２およびころ３の両方の部材における窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超える範囲にあり、残留オーステナイト量が１１体積％以上２５体積％以下であり、窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下であり、ローラ４における窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号は、ローラ軸２およびころ３の両方の部材における窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号よりも小さく、ローラ４における窒素富化層の残留オーステナイト量は、ローラ軸２およびころ３の両方の部材における窒素富化層の残留オーステナイト量よりも多い。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアーム用転がり軸受に関し、より特定的には、コンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止することのできるロッカーアーム用転がり軸受に関するものである。

最近の転がり軸受の中には、たとえばエンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームに使用する転がり軸受のように、総ころタイプでありながら、高速、高荷重用途で使用される軸受が多い。特に保持器のない総ころタイプの軸受では、ころ同士の干渉が生じたり、スムーズにころ位置が制御されなかったりすることで、ころのスキューが起こりやすい。また、潤滑油が軸受内部にうまく供給されないと、潤滑条件が悪い事態が生じやすい。この結果、滑り発熱や局部的な面圧上昇が起こり、計算上は大きな負荷容量を持つにもかかわらず、表面損傷（ピーリング、スミアリング、表面起点型剥離）や内部起点型剥離が生じやすかった。

エンジンのインテイクバルブやエグゾーストバルブの開閉に用いられるロッカーアームに使用する転がり軸受のように、その外輪の外径がカムと転がり接触する用途では、従来は、主に外輪の外径の改良を目的とした改良が多かった。たとえばショットピーニングなどの加工による圧縮の残留応力、高濃度浸炭窒化による高硬度（加工効果）による長寿命化などは主に相手カムと転動接触する外輪外径の改良のために行なわれてきた。

これまでの公知技術では、次の対応をとってきた。
（１）転動疲労寿命向上のため、軸受部品の軌道輪にショットピーニングを適用し、強化層、残留オーステナイト含有層、焼入れ硬化層を表面から内部に順に設けた軸受部品（特許文献１）。

（２）マルテンサイト組織中の炭化物の大きさ、面積率、残留オーステナイト量および硬さを、ショットピーニングすることにより効率的に調整する技術（特許文献２）。

（３）転動疲労寿命向上のため、ショットピーニングによる残留圧縮応力ピーク高さおよび分布を、使用時に作用する最大剪断応力および作用深さに一致させる技術（特許文献３）。

（４）浸炭軸受において、長寿命化のためにショットピーニングを施し、最終表面仕上げ加工を施した後の表面において、残留圧縮応力σ（ＭＰａ）と残留オーステナイトγ（％）の組合せを、０．００１σ＋０．３γ≧１．０を満足するようにする制御方法。

（５）カムフォロア外輪の外径の硬度を相手カムと同等の硬度とし、かつ外輪の内径の硬度を外径の硬度よりも高くしたカムフォロア装置（特許文献４）。

（６）対向する他の部品と転がり接触または転がりすべり接触する部品において、表面から０〜５０μｍの深さの表層部の最大圧縮応力を５０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ^２とし、硬度をＨＶ８３０〜９６０とし、残留オーステナイトを７％以上とし、表面粗さの平均波長を２５μｍ以下とし、これらをショットピーニングにより達成したもの（特許文献５）。

内輪に相当するローラ軸、ころ、また軸受全体の転がり寿命を延ばすための改良は少ないものの、次に示すように材質面からは浸炭窒化による耐熱性やミクロ組織安定性の付与、高硬度化などによって軸受の長寿命化を図った例がある。

（ｄ１）エンジンの動弁機構用カムフォロワ装置用軸受において、エンジンの定格回転数での軸受の計算寿命を１０００時間以上とするもの（特許文献６）。

（ｄ２）炭化物の比率：１０〜２５％、残留オーステナイトの初期値に対する分解率：１／１０〜３／１０、端面硬度：ＨＶ８３０〜９６０、表面粗さの平均波長：２５μｍ以下としたカムフォロワ装置用軸受軸を実現するために軸受鋼に浸炭窒化とハードショットピーニングを施したもの（特許文献７）。

（ｄ３）軸の耐摩耗性向上のため、軸に高分子化合物などの固体潤滑膜を形成したカムフォロワ軸（特許文献８）。

（ｄ４）工具鋼などにより形成し、焼戻し温度よりも低い温度でイオン窒化やイオンプレーティングで高硬度にしたカムフォロワ軸（特許文献９）。

（ｄ５）軸に対する曲げ応力を１５０ＭＰａ以下にしたエンジンの動弁機構用カムフォロワ装置用軸受（特許文献１０）。

（ｄ６）軸受構成部品の転走面に潤滑油保持性に優れたリン酸塩皮膜を付けたエンジンの動弁機構用カムフォロワ（特許文献１１）。

（ｄ７）軸のころ転動領域にクラウニングを付けたエンジンの動弁機構用カムフォロワ（特許文献１２）。

（ｄ８）軸の転走面表層の炭素濃度を１．２％〜１．７％Ｃにした高濃度浸炭処理、または浸炭窒化処理を行ない、内部硬度はＨＶ３００にした浸炭軸（特許文献１３）。

特開平２−１６８０２２号公報 特開２００１−６５５７６号公報 特開平３−１９９７１６号公報 実開平３−１１９５０８号公報 特許第３１２５４３４号公報 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２００２−３１２１２号公報 実開昭６３−１８５９１７号公報 特開２００２−１９４４３８号公報

近年、バルブリフト量可変機構やバルブタイミング可変機構の採用による動弁機構の複雑化が進んでいる。また、可動部品やエンジン自体の軽量化が求められている。これらの理由により、動弁機構内でロッカーアームの占めるスペースが限られてきている。このため、ロッカーアームに組み込まれる転がり軸受についても、従来よりコンパクトにすることが求められている。

しかし、ロッカーアーム用転がり軸受をコンパクトにすると、単位面積当たり加わる荷重が増加するので、寿命が低下するという問題があった。このため、ロッカーアーム用転がり軸受のコンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止することはできなかった。

したがって、本発明の目的は、コンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止することのできるロッカーアーム用転がり軸受を提供することである。

本発明のロッカーアーム用転がり軸受は、エンジンのカムと転がり接触する外輪と、外輪の内側に位置し、ロッカーアームに固定された内輪と、外輪と内輪との間に介在する複数の転動体とを備えたロッカーアーム用転がり軸受において、外輪、内輪、および転動体の全てが窒素富化層を有している。内輪および転動体の両方の部材における窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超える範囲にあり、かつ前記部材における窒素富化層の残留オーステナイト量が１１体積％以上２５体積％以下であり、かつ前記部材における前記窒素富化層の窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下である。さらに、外輪における窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号は、前記両方の部材における窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号よりも小さく、外輪における窒素富化層の残留オーステナイト量は、前記両方の部材における窒素富化層の残留オーステナイト量よりも多い。

粒度番号が１０番を超えるほど内輪および転動体の両方の部材のオーステナイト粒を微細化することにより、転動疲労寿命を大幅に改良することができる。オーステナイト粒径の粒度番号が１０番以下では、転動疲労寿命は大きく改善されないので、１０番を超える範囲とする。通常、１１番以上とするのがよい。また、平均結晶粒径を６μｍ以下としてもよい。オーステナイト粒径は細かいほど望ましいが、通常、１３番を超える粒度番号を得ることは難しい。上記のオーステナイト結晶粒度は、ＪＩＳに規定されている通常の方法で求めてもよいし、上記結晶粒度番号に対応する平均粒径を切片法などにより求めて換算してもよい。

なお、オーステナイト結晶粒は、窒素富化層が存在する表層部でも、それより内側の内部でも変化しない。したがって、上記の結晶粒度番号の範囲の対象となる位置は、表層部および内部とする。ここで、オーステナイト結晶粒とは、焼入加熱中に相変態したオーステナイトの結晶粒のことであり、これは、冷却によりマルテンサイトに変態した後も、過去の履歴として残存しているものをいう。

また、残留オーステナイト量が１１％体積未満となると表面損傷寿命が大きく低下する傾向があり、残留オーステナイト量が２５体積％より多いと、残留オーステナイト量が通常の浸炭窒化処理を行なった場合と差異がなくなってしまうため、経年寸法変化が悪くなる。

残留オーステナイト量は、研削後の転動面の表層５０μｍにおける値であって、たとえばＸ線回折法によるマルテンサイトα（２１１）と残留オーステナイトγ（２２０）との回折強度の比較で測定することができる。その他、オーステナイト相が非磁性体であり、フェライト相が強磁性体であることを利用して、磁気天秤などにより磁化力を求めることによっても測定できる。その他、市販の測定装置を用いて簡単に測定することができる。

窒素富化層は、表層に形成された窒素含有量を増加した層であって、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。窒素富化層の窒素含有量が０．１質量％より少ないと効果がなく、特に表面損傷寿命が低下する。窒素含有量が０．７質量％より多いと、ボイドと呼ばれる空孔ができたり、残留オーステナイトが多くなりすぎて硬度が出なくなったりして短寿命になる。窒素富化層の窒素含有量は、研削後の転動面の表層５０μｍにおける値であって、例えばＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ：波長分散型Ｘ線マイクロアナライザ）で測定することができる。

以上のように、本発明のロッカーアーム用転がり軸受によれば長寿命化を実現することができるので、コンパクト化を図っても軸受の寿命が従来より低下することはない。したがって、コンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止することができる。

（ｃ１）上記のロッカーアームはその一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、一方の端部にエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、ロッカーアームは他方の端部に二股状の内輪支持部を有し、その二股状の内輪支持部に本発明のロッカーアーム用転がり軸受の内輪が固定されていてもよい。

また、（ｃ２）ロッカーアームの一方の端部と他方の端部との間に本発明のロッカーアーム用転がり軸受が設けられ、ロッカーアームの２つの側壁の間にわたる内輪孔に内輪が固定され、ロッカーアームの一方の端部にエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、ロッカーアームの他方の端部にピボットが当接していてもよい。

さらに、（ｃ３）上記のロッカーアームは、ロッカーアーム本体と、カムからの応力を伝達する連動棒とを有し、ロッカーアーム本体はロッカーアーム本体の一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、ロッカーアーム本体の一方の端部にエンジンの開閉用バルブの端部が当接し、ロッカーアーム本体の一方の端部に連動棒の一方の端部が当接し、本発明のロッカーアーム用転がり軸受の内輪が連動棒の他方の端部に固定されていてもよい。

上記の（ｃ１）、（ｃ２）、（ｃ３）のロッカーアームは、カムからの駆動力をエンジンのバルブに伝える点で共通するが、その構造が異なっており、異なるエンジンの型式にそれぞれ対応できるようになっている。

なお、本明細書中において「内輪」とは、中実の軸および中空の軸を含む意味である。

本発明のロッカーアーム用転がり軸受によれば、コンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止することができる。

本発明の一実施の形態におけるロッカーアーム用転がり軸受の使用状態を示す概略正面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施の形態におけるロッカーアーム用転がり軸受の使用状態を示す概略正面図である。 本発明のさらに別の実施の形態におけるロッカーアーム用転がり軸受の使用状態を示す概略正面図である。 図４のロッカーアーム用転がり軸受を含む部分を拡大した図である。 本発明の一実施の形態における熱処理方法を説明する図である。 本発明の一実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。 軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。(ａ)は本発明例の軸受部品であり、（ｂ）は従来の軸受部品である。 （ａ）は図８（ａ）を図解したオーステナイト粒界を示し、（ｂ）は図８（ｂ）を図解したオーステナイト粒界を示す図である。 試料１〜試料６の構造(寸法)を示す断面図である。 試料７〜試料１１の構造(寸法)を示す断面図である。 剥離寿命試験装置の要部を示す正面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態におけるロッカーアーム用転がり軸受の使用状態を示す概略正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２を参照して、ロッカーアーム１は、中央部において軸受メタルなどを介してロッカーアーム軸５に回転自在に支持されている。

このロッカーアーム１の一方の端部１ｂには、アジャストねじ７が螺挿されている。このアジャストねじ７はロックナット８により固定され、その下端において内燃機関の給気弁もしくは排気弁のバルブ９の上端部９ａと当接している。このバルブ９はばね１０の弾発力で付勢されている。

ロッカーアーム１は、他方の端部１ａに二股状に形成された内輪支持部１４を一体に有している。この二股状の内輪支持部１４に開けられたローラ軸孔に、内輪に相当するローラ軸２の両端がかしめ、圧入、もしくは止め輪により固定されている。このローラ軸２の外周面中央部には、転動体としてのころ３を複数個介して回転自在に外輪を構成するローラ４が支持されている。すなわち、ローラ軸２とローラ４との間に複数のころ３が介在している。ころ３の軸線方向は、ローラ軸２の軸線に平行に配置されている。このローラ４の外周面は、ばね１０の付勢力によりカム軸に設けられたカム６のカム面に当接されている。言い換えれば、カム６とローラ４とは転がり接触している。

カム６が回転すると、カム６に押されてロッカーアーム１が上下方向に揺動し、この揺動がロッカーアーム軸５を支点としてバルブ９に伝わり、バルブ９が開閉動作を行なう。本実施の形態のロッカーアーム用転がり軸受５０は、保持器が用いられない総ころ軸受であり、ローラ軸２と、複数のころ３と、ローラ４とにより構成されている。ロッカーアーム用転がり軸受５０は、ロッカーアーム１とカム６との間の摩擦を低減し、耐磨耗性を向上させる役割を果たしている。ロッカーアーム用転がり軸受５０は、カム６と接触しながら回転するものであるため、ローラ４にはカム６の押付け力と衝撃力とが作用する。

図３は、本発明の他の実施の形態におけるロッカーアーム用転がり軸受の使用状態を示す概略正面図である。図３を参照して、ロッカーアーム１の一方の端部１ｂと他方の端部１ａとの間にロッカーアーム用転がり軸受５０が設けられている。また、ロッカーアーム１の２つの側壁１ｃの間にわたって、内輪孔としてのローラ軸孔（図示せず）が形成されている。そして、このローラ孔にローラ軸２が固定されている。さらに、ロッカーアーム１の一方の端部１ｂにはエンジンの開閉用バルブ９の上端部９ａが当接しており、ロッカーアーム１の他方の端部１ａにはピボット孔１５が設けられている。ピボット孔１５は、図示しないピボットと当接する。ピボット孔１５を設けたロッカーアーム１は、ピボットの周り所定の向きにばね１０によって付勢されている。カム６から伝達される駆動力をローラ４で受けて、ばね１０の付勢力に抗してバルブ９を動かす。

図４は、本発明のさらに別の実施の形態におけるロッカーアーム用転がり軸受の使用状態を示す概略正面図である。図５は、図４のロッカーアーム用転がり軸受を含む部分を拡大した図である。

図４および図５を参照して、ロッカーアーム本体１１と、カム６からの応力を伝達する連動棒１６とを有している。ロッカーアーム本体１１の一方の端部１１ｂと他方の端部１１ａとの間、すなわちロッカーアーム本体１１の中央部にロッカーアーム軸５が配置されており、その周りにロッカーアーム本体１１が回動する。ロッカーアーム本体１１の一方の端部１１ｂにバルブ９の上端部９ａが当接しており、バルブ９はばね１０の弾発力で付勢されている。また、ロッカーアーム本体１１の他方の端部１１ａに連動棒１６の上端部１６ｂが当接している。アジャストねじ７はロッカーアーム本体１１と連動棒１６との当接位置を調節する機能を有する。連動棒１６の下端部に位置する中空の軸受取付部１６ａに、取付部材１７によりロッカーアーム用転がり軸受５０のローラ軸２が取り付けられている。カム６はこのロッカーアーム用転がり軸受５０のローラ４に当接して駆動力を連動棒１６に伝達する。

なお、図１〜図５において、一方と他方との間には特に区別はなく、説明の順序で早く説明する端部を一方の端部とする意味しかない。

上記ロッカーアーム用転がり軸受５０を構成する部材のうち、ローラ４、ローラ軸２、およびころ３の全てが窒素富化層を有している。また、ローラ軸２およびころ３のうち少なくとも一方の部材に対して、これから説明する低温２次焼入れ法の熱処理を施すことにより、ローラ軸２およびころ３のうち少なくとも一方の部材の窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超える範囲にあり、かつ残留オーステナイト量が１１体積％以上２５体積％以下となり、かつ窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下となる。

次に、これら転がり軸受の内輪（ローラ軸２）および転動体（ころ３）の少なくとも１つの軸受部品に行なう浸炭窒化処理を含む熱処理について説明する。図６は、本発明の一実施の形態における熱処理方法を説明する図である。また、図７は、本発明の一実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。図６は１次焼入れおよび２次焼入れを行なう方法を示す熱処理パターンであり、図７は焼入れ途中で材料をＡ_１変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れる方法を示す熱処理パターンである。どちらも本発明の実施の態様例である。これらの図において、処理Ｔ_１では鋼の素地に炭素や窒素を拡散させまた炭素の溶け込みを十分に行なった後、Ａ_１変態点未満に冷却する。次に、図中の処理Ｔ_２において、処理Ｔ_１よりも低温に再加熱し、そこから油焼入れを施す。

上記の熱処理を普通焼入れ、すなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま１回焼入れするよりも、表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。上述したように、上記の熱処理方法によれば、オーステナイト結晶粒の粒径を従来の２分の１以下となるミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を受けた軸受部品は、転動疲労特性が長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。

図８は軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。図８(ａ)は本発明例の軸受部品であり、図８（ｂ）は従来の軸受部品である。すなわち、上記図６に示す熱処理パターンを適用した軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図８（ａ）に示す。また、比較のため、従来の熱処理方法による軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図８（ｂ）に示す。また、図９（ａ）および図９（ｂ）は、上記図８（ａ）および図８（ｂ）を図解したオーステナイト結晶粒界を示す図である。これらオーステナイト結晶粒度を示す組織より、従来のオーステナイト粒径はＪＩＳ規格の粒度番号で１０番以下の番号であり、また本発明による熱処理方法によれば１２番の細粒を得ることができる。また、図８（ａ）の平均粒径は、切片法で測定した結果、５．６μｍであった。

以下、本発明の実施例について説明する。
標準熱処理、浸炭窒化処理、および本発明熱処理の３種類の熱処理方法を用いて、ロッカーアーム用転がり軸受のローラ、ローラ軸、およびころを製造した。ここでいう標準熱処理、浸炭窒化処理、および本発明熱処理とは、以下の熱処理方法を示している。

標準熱処理：ＲＸガス雰囲気中で、加熱温度８４０℃、保持時間２０分で加熱した後、焼入れを行ない、次いで１８０℃で９０分間焼戻を行なった。

浸炭窒化処理：ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスの雰囲気中で、温度８５０℃、保持時間１５０分間の条件で加熱した後、温度８５０℃から焼入れを行ない、次いで、１８０℃で９０分間焼戻を行なった。

本発明熱処理：浸炭窒化処理温度８５０℃、保持時間１５０分間の条件で浸炭窒化処理を行なった。浸炭窒化処理中は、ＲＸガスとアンモニアガスとの混合ガスの雰囲気とした。その後、図６に示す熱処理パターンに従って、浸炭窒化処理温度８５０℃から一次焼入れを行ない、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度８００℃で２０分間加熱して二次焼入を行ない、次いで、１８０℃で９０分間焼戻を行なった。

これらの熱処理方法により得られた部材の材質について表１に示す。

次に材質調査方法について説明する。
（１）オーステナイト結晶粒度：オーステナイト結晶粒度の測定は、ＪＩＳ Ｇ ０５５１の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行った。

（２）残留オーステナイト量：残留オーステナイト量の測定は、Ｘ線回折によるマルテンサイトα（２１１）と残留オーステナイトγ（２２０）の回折強度の比較で行った。残留オーステナイト量としては、研削後の転動面の表層５０μｍにおける値を採用した。

（３）窒素含有量：窒素含有量の測定は、ＥＰＭＡを用いて行った。窒素含有量は研削後の転動面の表層５０μｍにおける値を採用した。

次に、表１に示した試験結果を説明する。
（１）オーステナイト結晶粒度：本発明熱処理部材は、結晶粒度番号が１２と顕著に微細化されている。標準熱処理部材および浸炭窒化処理部材は、結晶粒度番号が９および８であり、本発明熱処理部材より粗大なオーステナイト結晶粒となっている。

（２）残留オーステナイト量：本発明熱処理部材は、残留オーステナイト量が２１体積％であり、適度なオーステナイトが存在する。標準熱処理部材は、残留オーステナイト量が７体積％であり、本発明熱処理部材より少ない。また、浸炭窒化処理部材は、残留オーステナイト量が２９体積％であり、本発明熱処理部材より多い。以上のことから、本発明熱処理部材は、標準熱処理部材と浸炭窒化処理部材との間の残留オーステナイト量であることが分かる。

（３）窒素含有量：本発明熱処理部材の窒素含有量は０．３０％である。標準熱処理部材は、浸炭窒化処理を行っていないため窒素含有量は０％であった。また、浸炭窒化処理部材の窒素含有量は、０．３１％であった。本発明熱処理部材の窒素含有量は、浸炭窒化処理部材の窒素含有量と比べ、若干低い傾向であった。これは、本発明熱処理が浸炭窒化処理後に浸炭窒化処理温度より低い温度８００℃で２次焼入れを行なうためだと考えられる。

続いて、上記３種類の熱処理方法を用いて製造されたローラ、ローラ軸、およびころを様々な組合せで組み合わせてロッカーアーム用転がり軸受を製造し、試料１〜試料１１とした。このうち、試料１〜試料６の構造(寸法)を示す断面図を図１０に示し、試料７〜試料１１の構造（寸法）を示す断面図を図１１に示す。図１０に示すように、試料１〜試料６については、ローラ４およびころ３の幅を６.９ｍｍとし、ローラ軸２の幅を１７．３ｍｍとした。一方、図１１に示すように、試料７〜試料１１については、ローラ４およびころ３の幅を５．５ｍｍとし、ローラ軸２の幅を１５．９ｍｍとした。すなわち、試料７〜試料１１については、試料１〜試料６よりも２０％程度コンパクト化した。

次に、試料１〜試料１１について以下の方法により剥離寿命試験を行なった。図１２は剥離寿命試験装置の要部を示す正面図であり、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。図１２および図１３に示すように、剥離寿命試験装置の駆動ロール１０１とローラ４とが接触するようにロッカーアーム用転がり軸受５０を配置し、ローラ軸２を固定する。そして、剥離寿命試験装置の駆動ロール１０１からロッカーアーム用転がり軸受５０へラジアル荷重を加えた状態で、駆動ロール１０１を図１２中矢印方向に回転させることで、ローラ４を回転させた。ローラ４、ローラ軸２、およびころ３のうちいずれかに剥離が生じるまでの時間(寿命)を測定した。なお、駆動ロール１０１からロッカーアーム用転がり軸受５０に加える荷重を２．５８ｋＮとし、ローラ４の回転速度は７０００ｒ／ｍｉｎとした。また、ころと、ローラおよびローラ軸との間の潤滑油として、１０Ｗ−３０のエンジンオイルを用い、潤滑油の温度を１００℃とした。

各試料における部材の組合せと、各試料の剥離寿命とを表２および表３に示す。本発明品は試料６、試料９、試料１０、および試料１１である。なお、各試料の剥離寿命は、試料１の剥離寿命を１とした場合の比で表わしている。

表２に示すように、ローラ、ローラ軸、およびころの全ての部材に本発明熱処理を行なった試料６は、全ての部材に標準熱処理を行なった試料１に比べて３．５倍の剥離寿命を有していることが分かる。また、表３に示すように、軸受をコンパクト化した場合であっても、ローラおよびローラ軸に浸炭窒化処理を行ない、ころに本発明熱処理を行なった試料９は、試料１に比べて１．２倍の剥離寿命を有していることがわかる。また、ローラおよびころに浸炭窒化処理を行ない、ローラ軸に本発明熱処理を行なった試料１０は、試料１に比べて１．５倍の剥離寿命を有していることがわかる。さらに、ローラに浸炭窒化処理を行ない、ころおよびローラ軸に本発明熱処理を行なった試料１１は、試料１に比べて１．７倍の剥離寿命を有していることがわかる。以上の結果から、ローラ、ローラ軸、およびころの全てが窒素富化層を有しており、ローラ軸およびころのうち少なくとも一方の部材に本発明の熱処理を行なうことにより、軸受のコンパクト化を図りつつ、寿命の低下を抑止できることが分かる。

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。

１ ロッカーアーム、１ａ，１ｂ ロッカーアーム端部、１ｃ 側壁、２ ローラ軸、３ ころ、４ ローラ、５ ロッカーアーム軸、６ カム、７ アジャストねじ、８ ロックナット、９ バルブ、９ａ バルブ上端部、１０ ばね、１１ ロッカーアーム本体、１１ａ，１１ｂ ロッカーアーム本体端部、１４ 内輪支持部、１５ ピボット孔、１６ 連動棒、１６ａ 軸受取付部、１６ｂ 連動棒上端部、１７ 取付部材、５０ ロッカーアーム用転がり軸受、１０１駆動ロール。

Claims (4)

1. エンジンのカムと転がり接触する外輪と、
   前記外輪の内側に位置し、ロッカーアームに固定された内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に介在する複数の転動体とを備えたロッカーアーム用転がり軸受において、
   前記外輪、前記内輪、および前記転動体の全てが窒素富化層を有し、
   前記内輪および前記転動体の両方の部材における前記窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号が１０番を超える範囲にあり、かつ前記部材における前記窒素富化層の残留オーステナイト量が１１体積％以上２５体積％以下であり、かつ前記部材における前記窒素富化層の窒素含有量が０．１質量％以上０．７質量％以下であり、
   前記外輪における前記窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号は、前記両方の部材における前記窒素富化層のオーステナイト結晶粒の粒度番号よりも小さく、前記外輪における前記窒素富化層の残留オーステナイト量は、前記両方の部材における前記窒素富化層の残留オーステナイト量よりも多い、ロッカーアーム用転がり軸受。
2. 前記ロッカーアームは一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、前記一方の端部に前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記ロッカーアームは前記他方の端部に二股状の内輪支持部を有し、その二股状の内輪支持部に前記内輪が固定されている、請求項１に記載のロッカーアーム用転がり軸受。
3. 前記ロッカーアームの一方の端部と他方の端部との間に設けられ、
   前記ロッカーアームの２つの側壁の間にわたる内輪孔に前記内輪が固定され、前記ロッカーアームの一方の端部に前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記ロッカーアームの他方の端部にピボットが当接する、請求項１に記載のロッカーアーム用転がり軸受。
4. 前記ロッカーアームは、ロッカーアーム本体と、前記カムからの応力を伝達する連動棒とを有し、前記ロッカーアーム本体は前記ロッカーアーム本体の一方の端部と他方の端部との間に位置するロッカーアーム軸に取り付けられ、前記ロッカーアーム本体の前記一方の端部に前記エンジンの開閉用バルブの端部が当接し、前記ロッカーアーム本体の前記他方の端部に前記連動棒の一方の端部が当接し、前記連動棒の他方の端部に前記内輪が固定されている、請求項１に記載のロッカーアーム用転がり軸受。