JP6730920B2 - 履帯用軸受ブシュおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、履帯用軸受ブシュおよびその製造方法に関するものである。

油圧ショベル、ブルドーザなどの作業機械の走行装置には履帯を含む履帯式走行装置が用いられる。履帯は、環状に連結された複数の履帯リンクと、履帯リンクに固定された履板とを含む。各履帯リンクには、貫通孔が形成される。隣り合う一対の履帯リンクは、履帯の周方向においてその一部が重なるように配置される。履帯の回転面に垂直な方向から見て、隣り合う履帯リンクの上記貫通孔が重なる。この貫通孔を貫通するように、履帯ピンが挿入される。履帯ピンの外周を取り囲むように、履帯用ブシュが配置される。履帯は、回転するスプロケットとかみ合うことにより周方向に駆動される。このとき、スプロケットと履帯用ブシュとが接触するように、履帯とスプロケットとは噛み合う。そのため、スプロケットと履帯用ブシュとはすべり接触する。その結果、履帯用ブシュが摩耗する。従来の履帯においては、履帯用ブシュの摩耗が、履帯の寿命を決定する。

スプロケットと接触する部分に、履帯ピンに対して周方向に相対的に回転可能な回転ブシュを配置する構造が提案されている。この構造においては、回転ブシュを挟むように履帯ピンに対して固定され、履帯ピンと履帯リンクとの間に位置する軸受ブシュが採用される（たとえば、特許文献１参照）。このような構造を採用することにより、履帯の寿命が延びる。

特表平６−５０４７４７号公報

しかし、上記のような回転ブシュを含む構造を採用した場合でも、履帯の寿命が十分に延びないことがある。

そこで、本発明は、その寿命を延ばすことが可能な履帯用軸受ブシュおよびその製造方法を提供することを目的の１つとする。

本発明に従った履帯用軸受ブシュは、鋼からなる。この履帯用軸受ブシュは、内周面と、外周面と、第１端面と、軸方向において第１端面とは反対側に位置する第２端面と、を含む円環状の形状を有する。この履帯用軸受ブシュは、内周面側硬化層と、外周面側硬化層と、第１端面側硬化層と、非硬化領域と、を備える。内周面側硬化層は、内周面を含むように形成される。外周面側硬化層は、外周面を含むように形成される。第１端面側硬化層は、第１端面を含むように形成され、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の第１端面からの厚みが３ｍｍ以上である。非硬化領域は、内周面側硬化層、外周面側硬化層および第１端面側硬化層よりも硬度が低い。

本発明の履帯用軸受ブシュによれば、その寿命を延ばすことができる。

本発明に従った履帯用軸受ブシュの製造方法は、鋼からなる素材リングを準備する工程と、加熱領域を形成する工程と、素材リングの一部を焼入硬化する工程と、素材リングを焼戻す工程と、を備える。素材リングを準備する工程では、内周面と、外周面と、第１端面と、軸方向において第１端面とは反対側に位置する第２端面と、を含む円環状の形状を有し、鋼からなる素材リングが準備される。加熱領域を形成する工程では、素材リングの内周面、外周面および第１端面を含むように、上記鋼のＡ_１変態点以上の温度に加熱された加熱領域が形成される。素材リングの一部を焼入硬化する工程では、上記加熱領域をＡ_１変態点以上の温度からＭ_ｓ点以下の温度域に冷却することにより、素材リングの一部を焼入硬化する。素材リングを焼戻す工程では、一部が焼入硬化された素材リングをＡ_１変態点未満の温度に加熱することにより、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の第１端面からの厚みが３ｍｍ以上となるように素材リングを焼戻す。

本発明の履帯用軸受ブシュの製造方法によれば、複数の硬化層を順次形成する場合に生じ得る、先に形成された硬化層の軟化の問題を回避しつつ、上記本発明の履帯用軸受ブシュを容易に製造することができる。

本発明の履帯用軸受ブシュおよびその製造方法によれば、その寿命を延ばすことが可能な履帯用軸受ブシュおよびその製造方法を提供することができる。

履帯式走行装置の構造を示す概略図である。 履帯の構造の一部を示す概略斜視図である。 履帯の構造の一部を示す概略平面図である。 図３の線分ＩＶ−ＩＶに沿う概略断面図である。 軸受ブシュの構造を示す概略断面図である。 軸受ブシュの製造方法の概略を示すフローチャートである。 高周波焼入装置のコイルの構造を示す概略斜視図である。 高周波焼入装置のコイルの構造を示す概略断面図である。 サンプルの硬度分布を示す図である。 土砂摩耗試験の結果を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について説明する。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、その説明は繰り返さない。

本発明の軸受ブシュは、たとえば以下のような履帯式走行装置において用いることができる。図１を参照して、本実施の形態における履帯式走行装置１は、たとえば大型ブルドーザなどの作業車両の走行装置であって、履帯２と、トラックフレーム３と、アイドラ４と、スプロケット５と、複数の（ここでは７つの）下転輪１０と、複数の（ここでは２つの）上転輪１１とを備えている。

履帯２は、無端状に連結された複数の履帯リンク９と、各履帯リンク９に対して固定された履板６とを含んでいる。複数の履帯リンク９は、外リンク７と内リンク８とを含んでいる。外リンク７と内リンク８とは、交互に連結されている。そして、図２および図３を参照して、各履板６は、一対の外リンク７または一対の内リンク８の履板固定面７９，８９に固定されている。これにより、外リンク７と内リンク８とが交互に並ぶ２つの列が形成されている。

図１を参照して、トラックフレーム３には、アイドラ４と、複数の（ここでは７つの）下転輪１０と、複数の（ここでは２つの）上転輪１１とが、それぞれの軸周りに回転可能に取り付けられている。スプロケット５は、トラックフレーム３の一方の端部側に配置され、車両本体（図示しない）に対して取り付けられている。また、スプロケット５は、エンジンなどの動力源に接続されており、当該動力源によって駆動されることにより、軸周りに回転する。スプロケット５の外周面には、径方向外側に突出する突起部である複数のスプロケットティース５１が配置されている。各スプロケットティース５１は、履帯２と噛み合う。そのため、スプロケット５の回転は履帯２に伝達される。その結果、履帯２は、スプロケット５の回転により駆動されて周方向に回転する。

トラックフレーム３の他方の端部（スプロケット５が配置される側とは反対側の端部）には、アイドラ４が取り付けられている。また、スプロケット５とアイドラ４とに挟まれたトラックフレーム３の領域には、接地側に複数の下転輪１０が取り付けられ、接地側とは反対側に複数の上転輪１１が取り付けられている。アイドラ４、下転輪１０および上転輪１１は、外周面において履帯２の内周面に接触している。その結果、スプロケット５の回転により駆動される履帯２は、アイドラ４、スプロケット５、下転輪１０および上転輪１１に案内されつつ、周方向に回転する。

次に、履帯２の構造の詳細について説明する。図２および図３を参照して、各履板６は、外リンク７または内リンク８に対して、ボルト９３およびナット９４により締め付けられて固定されている。隣り合う外リンク７と内リンク８とは、履帯２の回転面に垂直な方向から見て（図３の視点から見て）それらの一部同士が重なるように配置され、履帯ピン９１およびブシュ２０により連結されている。

より具体的には、図２〜図４を参照して、各内リンク８には、履帯２の回転面に垂直な方向に貫通するブシュ孔８５が２つずつ形成されている。この２つのブシュ孔８５のうち一方のブシュ孔８５は、内リンク８において長手方向の一方の端部に形成され、他方のブシュ孔８５は他方の端部に形成されている。また、内リンク８において履板６が取り付けられる側とは反対側には、踏面８７が形成されている。一方、各外リンク７には、履帯２の回転面に垂直な方向に貫通する履帯ピン孔７５が２つずつ形成されている。この２つの履帯ピン孔７５のうち一方の履帯ピン孔７５は、外リンク７において長手方向の一方の端部に形成され、他方の履帯ピン孔７５は他方の端部に形成されている。また、外リンク７において履板６が取り付けられる側とは反対側には、踏面７７が形成されている。

各履板６が固定される一対の外リンク７は、履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの２つの履帯ピン孔７５が重なるように配置される。同様に、各履板６が固定される一対の内リンク８は、履帯２の回転面に垂直な方向から見て、それぞれの２つのブシュ孔８５が重なるように配置される。また、隣り合う外リンク７と内リンク８とは、履帯２の回転面に垂直な方向から見て、履帯ピン孔７５とブシュ孔８５とが重なるように配置される。そして、履帯ピン９１は、図４を参照して、一方の列を構成する外リンク７の履帯ピン孔７５、一方の列を構成する内リンク８のブシュ孔８５、他方の列を構成する内リンク８のブシュ孔８５および他方の列を構成する外リンク７の履帯ピン孔７５を貫通するように配置される。履帯ピン９１は、履帯ピン孔７５に圧入され、かつその両端部が外リンク７のボス部７６においてかしめられることにより、一対の外リンク７に対して固定されている。

図４を参照して、ブシュ２０は、一対の軸受ブシュ（固定ブシュ）４０と、一対の軸受ブシュ４０に挟まれて配置される回転ブシュ３０とを含んでいる。回転ブシュ３０および一対の軸受ブシュ４０は、それぞれ中心軸を含む領域に貫通孔を有する中空円筒状の形状を有している。回転ブシュ３０および一対の軸受ブシュ４０は、中心軸が一致するように配置されている。軸受ブシュ４０は、内リンク８のブシュ孔８５に嵌め込まれることにより固定されている。履帯ピン９１は、回転ブシュ３０および一対の軸受ブシュ４０の貫通孔を貫通するように配置されている。その結果、回転ブシュ３０は、履帯ピン９１に対して周方向に相対的に回動することが可能となっている。

さらに、図４を参照して、履帯ピン９１の中心軸を含む領域には、軸方向に延在し、潤滑油などの潤滑剤を保持する潤滑剤保持孔９１Ａが形成されている。また、履帯ピン９１には、径方向に延在し、外周面と潤滑剤保持孔９１Ａとを繋ぐ潤滑剤供給路９１Ｂが形成されている。また、潤滑剤保持孔９１Ａは、履帯ピン９１の一方の端面側に開口部を有しており、当該開口部にはプラグ９１Ｃが嵌め込まれている。潤滑油などの潤滑剤は、潤滑剤保持孔９１Ａの開口部から潤滑剤保持孔９１Ａ内に供給され、その後開口部にプラグ９１Ｃが嵌め込まれることにより、潤滑剤保持孔９１Ａ内に保持される。そして、潤滑剤保持孔９１Ａ内の潤滑剤は、潤滑剤供給路９１Ｂを介して履帯ピン９１の外周面と回転ブシュ３０の内周面との間に供給される。その結果、履帯ピン９１の外周面と回転ブシュ３０の内周面との間の摩擦が軽減され、履帯ピン９１の外周面および回転ブシュ３０の内周面の摩耗が抑制される。

軸受ブシュ４０と外リンク７との間には、スペーサリング９６と、シール９５と、負荷リング９７とが配置される。シール９５は、負荷リング９７により軸受ブシュ４０の一方の端面に押し付けられる。これにより、履帯ピン９１の外周面と回転ブシュ３０の内周面との間の潤滑剤が外部に漏出することが抑制される。履帯２は、回転ブシュ３０を含む上記構造を有する回転ブシュ式履帯である。

履帯式走行装置１においてスプロケット５の回転が履帯２に伝達される際には、スプロケットティース５１と履帯リンク９に取り付けられたブシュ２０とが噛み合う。ここで、回転ブシュ３０を有さない従来の履帯を備えた履帯式走行装置においては、スプロケットティースとブシュとの噛み合いの結果、ブシュの外周面が摩耗し、履帯式走行装置の寿命または部品交換周期を決定する場合が多くなる。一方、回転ブシュ式履帯を含む履帯式走行装置１では、スプロケットティース５１は、履帯ピン９１に対して回動可能な回転ブシュ３０と噛み合う。そのため、回転ブシュ３０の寿命が長くなることが期待される。しかしながら、以下に一例を説明する本発明の軸受ブシュを採用しない場合、外リンク７と内リンク８との間に浸入した土砂が軸受ブシュ４０とシール９５との間に到達する。この状態で履帯式走行装置１が運転されると、侵入した土砂により軸受ブシュ４０のシール９５に接触する端面が摩耗し、摩耗溝が形成される。この摩耗溝を通して、軸受ブシュ４０とシール９５との接触により封止されていた領域から潤滑剤が漏出する。その結果、履帯ピン９１の外周面や回転ブシュ３０の内周面において焼付き等が発生し、履帯式走行装置１の寿命が短くなる。

以下、本実施の形態の軸受ブシュ４０について説明する。図５は、軸受ブシュ４０を、中心軸Ａを含む断面において切断した状態を示す概略断面図である。図４および図５を参照して本実施の形態の軸受ブシュ４０は、鋼からなる。軸受ブシュ４０は、内周面４１と、外周面４２と、第１端面４３と、軸方向において第１端面４３とは反対側に位置する第２端面４４と、を含む円環状の形状を有する。

軸受ブシュ４０は、内周面側硬化層４１Ａと、外周面側硬化層４２Ａと、第１端面側硬化層４３Ａと、非硬化領域４９と、を含む。内周面側硬化層４１Ａは、内周面４１を含むように形成される。外周面側硬化層４２Ａは、外周面４２を含むように形成される。第１端面側硬化層４３Ａは、第１端面４３を含むように形成される。６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の第１端面４３からの厚みｔは、３ｍｍ以上である。

非硬化領域４９の硬度は、内周面側硬化層４１Ａ、外周面側硬化層４２Ａおよび第１端面側硬化層４３Ａの硬度よりも低い。非硬化領域４９の硬度は、たとえば２５ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下である。本実施の形態において、非硬化領域４９は、第２端面４４を含むように形成されている。

第２端面４４には、軸方向に突出する突出部４５が形成されている。突出部４５は、外周面４２を含むように形成されている。突出部４５は、軸受ブシュ４０の外周面４２を含む領域が軸方向に延長されるように形成されている。すなわち、軸受ブシュ４０において、軸方向における外周面４２の長さは内周面４１の長さよりも長くなっている。突出部４５は、非硬化領域４９に含まれる。

軸受ブシュ４０において、内周面側硬化層４１Ａ、外周面側硬化層４２Ａおよび第１端面側硬化層４３Ａ以外の領域が、非硬化領域４９である。内周面側硬化層４１Ａ、外周面側硬化層４２Ａおよび第１端面側硬化層４３Ａは、他の領域である非硬化領域４９よりも硬度が高い焼入硬化層である。内周面側硬化層４１Ａ、第１端面側硬化層４３Ａおよび外周面側硬化層４２Ａは連続するように形成されている。

軸受ブシュ４０を構成する鋼としては、たとえば炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）を含み、残部が鉄（Ｆｅ）および不可避的不純物からなる鋼（炭素鋼）を採用することができる。各元素の含有量は、たとえば以下のように設定することができる。

炭素：０．５５質量％以上０．９０質量％以下
炭素は、鋼の硬度に大きな影響を及ぼす元素である。炭素含有量が０．５５質量％未満では、焼入焼戻によって、硬度が６３ＨＲＣ以上の領域の厚みが３ｍｍ以上の硬化層を形成することが難しくなる。一方、炭素含有量が０．９０質量％を超えると、軸受ブシュ４０に十分な靱性を付与することが困難となる。そのため、炭素含有量は上記範囲とすることが好ましい。

珪素：０．１５質量％以上０．３５質量％以下
珪素は、製鋼プロセスにおいては脱酸効果を有する元素である。珪素含有量を０．１５質量％未満とすると、製鋼プロセスのコストが上昇する。一方、過剰に添加すると靱性が低下するため、必要以上の添加は好ましくない。そのため、珪素含有量は上記範囲とすることが好ましい。

マンガン：０．４０質量％以上０．９０質量％以下
マンガンも、製鋼プロセスにおいては脱酸効果を有する元素である。また、マンガンは、鋼の焼入性を向上させる。マンガン含有量を０．４０質量％未満とすると、焼入性の不足や、製鋼プロセスにおけるコスト上昇などの問題が生じるおそれがある。一方、マンガン含有量が０．９０質量％を超えると、焼割れの発生や、非金属介在物である硫化物を形成し、軸受ブシュ４０の特性の低下を招くおそれがある。そのため、マンガン含有量は上記範囲とすることが好ましい。

リン（Ｐ）：０．０２０質量％以下
硫黄（Ｓ）：０．０２０質量％以下
不可避的不純物であるリンおよび硫黄は、軸受ブシュ４０の靱性向上の観点から、上記範囲とすることが好ましい。

軸受ブシュ４０を構成する鋼は、上記成分に加えて、クロム（Ｃｒ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくとも一方をさらに含有するもの（合金鋼）であってもよい。各元素の含有量は、たとえば以下のように設定することができる。

クロム：０．４０質量％以上１．３０質量％以下
クロムは、鋼の焼入性を向上させる。クロム含有量が０．４０質量％未満では、この効果が十分に発揮されない。一方、クロム含有量が１．３０質量％を超えると、焼割れが発生する懸念がある。そのため、クロム含有量は上記範囲とすることが好ましい。

モリブデン：０．１５質量％以上０．５０質量％以下
モリブデンは、鋼の焼入性を向上させる。また、モリブデンは、靱性向上に寄与する。モリブデン含有量が０．１５質量％未満では、この効果が十分に発揮されない。一方、モリブデン含有量が０．５質量％を超えると、上記効果の増大が緩やかになる一方で、鋼の製造コストが高くなる。そのため、モリブデン含有量は上記範囲とすることが好ましい。

本実施の形態の軸受ブシュ４０には、上述のように、第１端面４３を含むように形成され、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の第１端面４３からの厚みが３ｍｍ以上である第１端面側硬化層４３Ａと、非硬化領域４９とが形成されている。これにより、許容可能な靱性を確保しつつ、第１端面４３を含む領域の耐摩耗性が向上している。そのため、軸受ブシュ４０の第１端面４３とシール９５との間に土砂が侵入した場合でも、第１端面４３に摩耗溝が形成されることが抑制される。その結果、潤滑油の漏出による履帯ピン９１の外周面や回転ブシュ３０の内周面における焼付き等の発生が抑制され、履帯２の寿命を延ばすことができる。このように、本実施の形態の軸受ブシュ４０は、大型の作業機械の履帯であっても、その寿命を延ばすことが可能な軸受ブシュとなっている。

次に、本実施の形態の軸受ブシュ４０の製造方法の一例を説明する。図６を参照して、本実施の形態における軸受ブシュ４０の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として成形工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえば上記炭素鋼または合金鋼の鋼材が準備され、当該鋼材に対して熱間鍛造、切削などの加工が実施されることにより、所望の軸受ブシュ４０の形状に成形された素材リングが作製される。

次に、工程（Ｓ２０）として、全体焼入工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、上記工程（Ｓ１０）において作製された素材リングの全体が、素材リングを構成する鋼のＡ_１変態点以上の温度に加熱された後、Ｍ_Ｓ点以下の温度に冷却されることにより、焼入処理される。素材リングの加熱は、たとえば雰囲気炉により実施することができる。

次に、工程（Ｓ３０）として、第１焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、上記工程（Ｓ２０）において焼入処理された素材リングの全体が、素材リングを構成する鋼のＡ_１変態点未満の温度域に加熱された後、冷却されることにより焼戻処理される。より具体的には、素材リングが、たとえば炉内において４５０℃以上６００℃以下の温度に加熱され、３０分間以上１８０分間以下の時間保持された後、冷却される。これにより、素材リングの全体が、たとえば２５ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下の硬度に調整される。工程（Ｓ２０）および（Ｓ３０）は必須の工程ではないが、これを実施することにより素材リング全体を、優れた靱性を有する状態とすることができる。

次に、工程（Ｓ４０）として部分加熱工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において焼戻処理された素材リングの一部、具体的には内周面４１、外周面４２および第１端面４３を含むように、上記鋼のＡ_１変態点以上の温度域に加熱された加熱領域を形成する。この部分的な加熱は、たとえば誘導加熱により達成することができる。このとき、素材リングの第２端面４４を含む領域は、Ａ_１変態点未満の温度域に維持される。また、突出部４５はＡ_１変態点未満の温度域に維持される。

次に、工程（Ｓ５０）として急冷工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、上記加熱領域をＡ_１変態点以上の温度域からＭ_ｓ点以下の温度域に冷却することにより、素材リングの一部を焼入硬化する。加熱領域の冷却は、たとえば素材リングに対して冷却水を噴射することにより実施することができる。

上記工程（Ｓ４０）および（Ｓ５０）は、以下のように高周波焼入装置を用いて実施することができる。図７は、高周波焼入装置のコイルの構造を示す概略斜視図である。図８は、図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面を示す概略断面図である。

図７および図８を参照して、本実施の形態の高周波焼入装置のコイル６０は、一対の直線部６１と、一対の外周面加熱部６２と、一対の第１接続部６３と、一対の第１端面加熱部６４と、一対の第２接続部６５と、一対の第１内周面加熱部６６と、第２内周面加熱部６７とを含む。

一対の直線部６１は、互いに平行に延び、電源（図示しない）に対して電気的に接続される。一対の外周面加熱部６２は、一対の直線部６１に接続され、軸受ブシュ（素材リング）４０の外周面４２に沿って互いに周方向反対向き延びる円弧状の形状を有する。一対の第１接続部６３は、一対の外周面加熱部６２に接続され、軸受ブシュ（素材リング）４０の第１端面４３に沿って第１端面４３の径方向中心側に向けて延びる直線状の形状を有する。一対の第１端面加熱部６４は、一対の第１接続部６３に接続され、軸受ブシュ（素材リング）４０の第１端面４３に沿って第１端面４３の周方向であって直線部６１に近づく側に延びる円弧上の形状を有する。

一対の第２接続部６５は、一対の第１端面加熱部６４に接続され、軸受ブシュ（素材リング）４０の径方向中心側に向けて延びる直線状の形状を有する。一対の第１内周面加熱部６６は、一対の第２接続部６５に接続され、軸受ブシュ（素材リング）４０の内周面４１に沿って軸方向に延びる形状を有する。第２内周面加熱部６７は、一対の第１内周面加熱部６６を繋ぐように軸受ブシュ（素材リング）４０の内周面４１に沿って周方向に延びる形状を有する。

工程（Ｓ４０）では、上記コイル６０を有する高周波焼入装置に軸受ブシュ（素材リング）４０がセットされる。より具体的には、軸受ブシュ（素材リング）４０の外周面４２、第１端面４３ならびに内周面４１が、それぞれコイル６０の外周面加熱部６２、第１接続部６３および第１端面加熱部６４、ならびに第１内周面加熱部６６および第２内周面加熱部６７に対向するように、軸受ブシュ（素材リング）４０が配置される。そして、コイル６０に対する相対的な位置関係を変えることなく、軸受ブシュ（素材リング）４０が周方向に回転する状態で、コイル６０に高周波電流が流される。これにより、軸受ブシュ（素材リング）４０が誘導加熱され、上記加熱領域が形成される。そして、工程（Ｓ５０）では、コイル６０への通電が停止されるとともに、軸受ブシュ（素材リング）４０に冷却水が噴射される。すなわち、工程（Ｓ４０）および（Ｓ５０）において、軸受ブシュ（素材リング）４０が高周波焼入により部分的に焼入硬化される。

次に、工程（Ｓ６０）として第２焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、工程（Ｓ４０）および（Ｓ５０）において部分的に焼入処理された素材リングが、素材リングを構成する鋼のＡ_１変態点未満の温度であって、かつ上記工程（Ｓ３０）における加熱温度よりも低い温度に加熱された後、冷却されることにより焼戻処理される。より具体的には、素材リングが、たとえば炉内において１００℃以上３００℃以下の温度に加熱され、３０分間以上１８０分間以下の時間保持された後、冷却される。これにより、工程（Ｓ４０）〜（Ｓ５０）において焼入処理された領域、すなわち内周面側硬化層４１Ａ、外周面側硬化層４２Ａおよび第１端面側硬化層４３Ａの硬度が調整される。このとき、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の第１端面４３からの厚みが３ｍｍ以上となるように、加熱温度および加熱時間が調整される。

次に、工程（Ｓ７０）として、仕上げ工程が必要に応じて実施される。この工程（Ｓ７０）では、上記工程（Ｓ２０）〜（Ｓ６０）の熱処理が施された素材リングに対して、必要な仕上げ加工等が実施される。以上のプロセスにより、本実施の形態における軸受ブシュ４０を製造することができる。

本実施の形態の軸受ブシュ４０の製造方法においては、素材リングの内周面４１、外周面４２および第１端面４３を含むように加熱領域が形成された素材リングが冷却されることにより、素材リングの一部が焼入硬化される。そして、焼戻により適切な硬度分布が形成される。そのため、本実施の形態の軸受ブシュ４０の製造方法によれば、複数の硬化層を順次形成する場合に生じ得る、先に形成された硬化層の軟化の問題を回避しつつ、軸受ブシュ４０を容易に製造することができる。本実施の形態の製造方法において採用される誘導加熱により、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の第１端面４３からの厚みが３ｍｍ以上である第１端面硬化層４３Ａを、経済的に形成することができる。

本発明の軸受ブシュに適した鋼を検討するとともに、土砂摩耗試験を実施することにより、本発明の軸受ブシュの耐摩耗性の向上を確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。

まず、表１に示す成分組成を有する鋼材を準備した。そして、当該鋼材から直径９０ｍｍ、厚み３０ｍｍの円盤を作成した。この円盤全体を焼入処理した後、６００℃に加熱して焼戻し、円盤全体の硬度が２５ＨＲＣ〜４０ＨＲＣとなるように硬度を調整した。そして、円盤の一方の端面側を高周波焼入した後、１５０℃で焼戻しを実施してサンプルを作製した。なお、サンプルＥについては、全体焼入および６００℃での焼戻に代えて、球状化焼きなましを実施した後、高周波焼入を実施した。また、サンプルＧについては、高周波焼入および１５０℃での焼戻に代えて、全体加熱後に油焼入を実施し、１６０℃での焼戻を実施した。このサンプルＧとサンプルＢとは、同一素材からなる。サンプルＧは、従来の軸受ブシュを想定したものである。

得られたサンプルＡ〜Ｇについて、上記一方の端面からの深さ方向における硬度分布を調査した。結果を図９に示す。図９において、横軸は上記一方の端面からの距離、縦軸は硬度を表している。

図９を参照して、サンプルＡ、Ｂ、ＣおよびＤについては、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の端面からからの厚みが３ｍｍ以上である硬化層が形成された実施例のサンプルとなっていることが分かる。一方、サンプルＥ、ＦおよびＧについては、本発明の範囲外である比較例のサンプルとなっている。

上記サンプルのうち、サンプルＡ、ＤおよびＧについて、焼入硬化された端面を含むように試験片を切り出し、土砂摩耗試験に供した。試験片は、焼入硬化された端面に対応する一辺１５ｍｍの正方形形状を有する端面を有し、高さ３０ｍｍの直方体形状とした。この焼入硬化された端面を、周方向に回転する円盤の端面に押し付け、一定時間ごとの摩耗量を調査した。円盤の端面上には、土砂が撒かれた状態となっている。試験結果を図１０に示す。

図１０において、横軸は試験片が円盤に押し付けられた時間、縦軸は摩耗量を示している。上述のように、サンプルＧは、従来の軸受ブシュを想定したものである。図１０を参照して、サンプルＧと同量の摩耗が進行するまでの時間は、本発明の実施例に対応するサンプルＡおよびＤにおいて、１．５倍程度となっている。すなわち、本発明の実施例に対応するサンプルＡおよびＤの耐摩耗性は、本発明の範囲外の比較例に対応するサンプルＧの１．５倍程度となっている。このことから、本発明の軸受ブシュによれば、耐摩耗性の大幅な向上が得られ、履帯の寿命の延長が期待できる。

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、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、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。

本発明の軸受ブシュおよびその製造方法は、寿命延長が求められる大型の作業機械の履帯に用いられる軸受ブシュおよびその製造方法に、特に有利に適用され得る。

１ 履帯式走行装置、２ 履帯、３ トラックフレーム、４ アイドラ、５ スプロケット、６ 履板、７ 外リンク、８ 内リンク、９ 履帯リンク、１０ 下転輪、１１ 上転輪、２０ ブシュ、３０ 回転ブシュ、４０ 軸受ブシュ、４１ 内周面、４１Ａ 内周面側硬化層、４２ 外周面、４２Ａ 外周面側硬化層、４３ 第１端面、４３Ａ 第１端面側硬化層、４４ 第２端面、４５ 突出部、４９ 非硬化領域、５１ スプロケットティース、６０ コイル、６１ 直線部、６２ 外周面加熱部、６３ 第１接続部、６４ 第１端面加熱部、６５ 第２接続部、６６ 第１内周面加熱部、６７ 第２内周面加熱部、７５ 履帯ピン孔、７６ ボス部、７７ 踏面、７９ 履板固定面、８５ ブシュ孔、８７ 踏面、９１ 履帯ピン、９１Ａ 潤滑剤保持孔、９１Ｂ 潤滑剤供給路、９１Ｃ プラグ、９３ ボルト、９４ ナット、９５ シール、９６ スペーサリング、９７ 負荷リング。

Claims (10)

1. 内周面と、外周面と、第１端面と、軸方向において前記第１端面とは反対側に位置する第２端面と、を含む円環状の形状を有し、
   前記内周面を含むように形成される内周面側硬化層と、
   前記外周面を含むように形成される外周面側硬化層と、
   前記第１端面を含むように形成され、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の前記第１端面からの厚みが３ｍｍ以上である第１端面側硬化層と、
   前記内周面側硬化層、前記外周面側硬化層および前記第１端面側硬化層よりも硬度が低い非硬化領域と、を備え、
   鋼からなる、履帯用軸受ブシュ。
2. 前記非硬化領域の硬度は２５ＨＲＣ以上４０ＨＲＣ以下である、請求項１に記載の履帯用軸受ブシュ。
3. 前記非硬化領域は、前記第２端面を含むように形成される、請求項１または２に記載の履帯用軸受ブシュ。
4. 前記第２端面には、軸方向に突出する突出部が形成されており、
   前記突出部は前記非硬化領域に含まれる、請求項３に記載の履帯用軸受ブシュ。
5. 前記内周面側硬化層、前記第１端面側硬化層および前記外周面側硬化層は連続するように形成される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の履帯用軸受ブシュ。
6. 前記鋼は、０．５５質量％以上０．９０質量％以下の炭素を含有する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の履帯用軸受ブシュ。
7. 内周面と、外周面と、第１端面と、軸方向において前記第１端面とは反対側に位置する第２端面と、を含む円環状の形状を有し、鋼からなる素材リングを準備する工程と、
   前記素材リングの前記内周面、前記外周面および前記第１端面を含むように、前記鋼のＡ_１変態点以上の温度に加熱された加熱領域を形成する工程と、
   前記加熱領域をＡ_１変態点以上の温度からＭ_ｓ点以下の温度域に冷却することにより、前記素材リングの一部を焼入硬化する工程と、
   一部が焼入硬化された前記素材リングをＡ_１変態点未満の温度域に加熱することにより、６３ＨＲＣ以上の硬度を有する領域の前記第１端面からの厚みが３ｍｍ以上となるように前記素材リングを焼戻す工程と、を備える、履帯用軸受ブシュの製造方法。
8. 前記加熱領域を形成する工程では、前記素材リングの前記第２端面を含む領域がＡ_１変態点未満の温度域に維持される、請求項７に記載の履帯用軸受ブシュの製造方法。
9. 前記素材リングの前記第２端面には、軸方向に突出する突出部が形成されており、
   前記加熱領域を形成する工程では、前記突出部がＡ_１変態点未満の温度域に維持される、請求項８に記載の履帯用軸受ブシュの製造方法。
10. 前記鋼は、０．５５質量％以上０．９０質量％以下の炭素を含有する、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の履帯用軸受ブシュの製造方法。
    

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