滚动轴承、凸轮从动件以及凸轮制造技术

本发明专利技术可以获得一种滚动轴承、带有采用这种轴承的滚子的凸轮件以及凸轮，所述滚动轴承能抵抗诸如表面开裂、剥离或内部裂开之类的表面损伤而具有较长的寿命，并且能便于在其轴端面进行嵌塞加工。所述滚动轴承包括一外部件（４）、位于所述外部件（４）内部的一内部件（２）、以及介于外部件与内部件之间的一滚动元件（３）。所述外部件（４）和所述内部件（２）中的至少一个零件具有氮富含层。在所述滚动元件滚动处的、滚动接触表面中一区域的表面部分具有Ｎｏ．１１或更大的奥氏体晶粒度。端部具有不大于ＨＶ３００的硬度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滚动轴承、带有采用该滚动轴承的滚子的凸轮从动件以及凸轮。
技术介绍
近来，对于无罩的无保持架滚动轴承高速和高负荷应用的需求已有增加，这种轴承诸如为诸滚动轴承中的一种用于摇臂的轴承。在本说明书中，没有特别区分无保持架滚动轴承和其它的滚动轴承，而是在这里将两者都称作滚动轴承。在无罩的滚动轴承中，滚子之间的干扰是不可避免的，并且润滑剂没有充分地供应到轴承的内侧。因此，就会产生滚子或滚道表面开裂、剥离(separation)。如果滚子以高速转动，由于装配误差或不平衡的负荷，在滚子中可能会产生表面损伤，或者因为没有平稳地控制滚子位置而易于导致倾斜。这样，就可能发生由于滑移而导致的表面开裂、剥离或者由于表面压力的局部增加而导致的内部裂开。因此，尽管在计算上有较大负荷承载能力，但由于滑移或表面压力的局部增加而会发热，从而导致诸如剥落、污斑或者表面开裂剥离或内部裂开之类的表面损伤。人们已提出了下面所示的方法以解决上述问题。(1)在日本专利公开第2000-38907号中，一种用于发动机阀机构的凸轮从动件装置的轴承在额定的发动机速度下，具有不少于1000小时的数学计算轴承寿命。(2)日本专利公开第10-47334号揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件装置的轴承轴，其中碳化物占10％至25％，残余奥氏体相对初始值的分解率设定成1/10至3/10，端面的硬度设置成HV830至960，以及表面粗糙度的平均波长设定成不大于25微米。为了实现这些特性，对轴承钢进行碳氮共渗处理喷丸硬化处理。(3)日本专利公开第10-103339揭示了一种凸轮从动件轴，其中在轴的上形成包含高聚物或类似物质的固体润滑薄膜，以改善其耐磨性。(4)日本专利公开第10-110720揭示了一种例如用工具钢制成的凸轮从动件轴，并且通过在低于回火温度的一温度下进行离子氮化或离子电镀来获得较高的硬度。(5)日本专利公开第2000-38906揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件装置的轴承，其中将对轴的弯曲应力调整到不大于150兆帕。(6)日本专利公开第2000-205284和2002-31212揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件，其中对轴承元件的滚动接触表面施加一具有极好的润滑维护性能的磷酸盐覆层。(7)日本技术公开第60-185917揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件，其中一轴的滚子滚动区域是凸形的。(8)日本专利公开第2002-194438揭示了一种轴，其中对用作轴的滚动接触表面的一表面层进行高浓度渗碳处理或碳氮共渗处理，以获得1.2％至1.7％的碳浓度，并且一内部部分具有大致为HV300的硬度。与此同时，在将发动机中的带有滚子的凸轮从动件固定至一摇臂时，有时会对凸轮从动件的一轴的相对端进行嵌塞成形，以嵌塞至一轴支承件。这里，滚子的滚动接触表面应具有较高的硬度，而端部则应是较软的，以能进行嵌塞成形。人们已经作出了许多考虑到这种性能的发展方案，例如日本专利公开第5-321516号和第62-7908号、以及日本专利公告第6-15811和6-800287号中所揭示的。然而，在将来更高的速度和更大的负荷条件、以及较低的润滑剂粘性下在发动机中使用带有滚子的凸轮从动件的趋势是不可避免的。这时就要求延长在这样的使用条件下的滚动接触疲劳寿命。本专利技术的一个目的是提供一种滚动轴承、带有采用该滚动轴承的滚子的凸轮从动件以及凸轮，所述滚动轴承能在严酷的使用条件下抵抗诸如表面开裂、剥离或内部裂开之类的表面损伤，而具有较长的使用寿命，并能进行端部的嵌塞加工。
技术实现思路
根据本专利技术的一种滚动轴承包括一外部件、位于外部件内部的一内部件以及介于外部件与内部件之间的一滚动元件。外部件和内部件中的至少一个零件具有氮富含层。在至少一个零件中，在滚动元件滚动处的、滚动接触表面中一区域的表面部分的奥氏体晶粒度为No.11或更大，并且该零件的一端部具有至多为HV(Vicker硬度)300的硬度。采用这样的结构，可抑制在滚动接触表面中的所述表面区域部分的诸如表面开裂、剥离和内部裂开之类的表面损伤。此外，由于对该零件端部的硬度作了如上所述的限制，所以便于进行嵌塞成形。如果在滚动接触表面中的该表面部分的奥氏体晶粒度小于No.11，则无法在严酷使用条件下的延长滚动接触的疲劳寿命。因此，将该表面部分中的奥氏体晶粒度设定为不小于No.11。此外，设置氮富含层是为了通过使氮富含层经受高频淬火来精炼和加强微观结构。这里，奥氏体晶粒指的是在淬火化加热中已经过相变的奥氏体的晶粒，亦即即使在奥氏体通过冷却转变成马氏体之后，晶粒仍保持如前。上述的奥氏体晶粒可以是具有通过对所关注的零件的金相试样进行用于显影晶界的处理(如蚀刻)而可观察到的晶界的任何奥氏体晶粒。就刚要在低温淬火前加热时的晶界的意义而言，该奥氏体晶粒可被称为“原始奥氏体晶粒”。对于晶粒度的测量，可将JIS定义的晶粒度平均值的数字进行换算而获得一平均晶粒度，或者也可使用截线法或类似的方法，其中将一直线以随机的方向放置在金属相结构上，以获得该直线与晶界相遇的诸点之间的平均长度，然后通过将该平均长度乘以一修正系数以从两维的长度获得三维的长度。如下文将述，氮富含层是通过碳氮共渗处理来形成的。这里，氮富含层可以富含碳或不富含碳。在除了滚动接触表面的区域的所述表面部分之外的一区域中，该区域的微观结构可含有铁素体和碳化物。这里，铁素体被称为铁的α相，并且这样的铁素体不是如马氏体那样含有高密度的位错。通过从奥氏体(γ)相缓冷来所产生的铁素体或者在淬火之后充分进行回火的铁素体是一个例子。诸如渗碳体之类的、相应于如上所述的低位错密度的碳化物以聚集和变粗糙的状态散布。因此，包含上述铁素体和碳化物的微观结构与典型的软化状态相适应。碳化物主要指的是渗碳体Fe3C。不过，氮富含层包含大量的氮，尽管没有碳那么多。为了简化说明，这里假设碳化物可包括碳氮化物。此外，因为钢产品通常含有Mn或类似的元素，这样的元素溶解在碳化物中，并呈诸如(Fe，Mn)3(C，N)之类的形式。可注意到，这样的一种形式是本来就包含在内的。不仅如此，当在高温下进行回火时，不仅会包含M3C形式还会包含M23C6形式的碳化物或者其它形式的碳化物。可注意到，上述碳化物也包括这种类型的碳化物。滚动接触表面的所述表面区域部分可通过高频淬火来形成。该表面部分的硬度可至少为HV653。以这种方式，就保证可抑制在该表面部分中的表面损伤和内部裂开，从而可获得较长的使用寿命。如果表面部分的硬度小于HV653，则将难于实现在上述条件下的寿命延长。与此同时，如果除了表面部分以外的部分的硬度超过HV300，则将难于进行大量生产嵌塞加工。滚动表面中的所述表面区域部分可含有10至50体积百分比的残余奥氏体。以这种方式，就能抑制由于表面开裂、剥离或内部裂开所产生的裂缝发展。如果残余奥氏体占小于10体积百分比，就无法在严酷条件下的长期使用。另一方面，如果残余奥氏体占多于50体积百分比，则无法获得精细的残余奥氏体。可以通过诸如X射线衍射方法和透射电显微术(TEM)之类人们所熟知的方法来对残余奥氏体的进行测量。因为奥氏体不是像铁素体或渗碳体那样具有铁磁性，所以可以利用诸如磁秤之类的磁测量装备来测量奥氏体。可对上述的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承，它包括：一外部件（４）；位于所述外部件（４）内部的一内部件（２）；以及介于所述外部件与所述内部件之间的一滚动元件（３），其中，所述外部件（４）和所述内部件（２）中的至少一个零件具有氮富含层， 在所述至少一个零件中，在所述滚动元件滚动处的、滚动接触表面中一区域的表面部分的奥氏体晶粒度至少为Ｎｏ．１１，并且，该零件的一端部具有至多为ＨＶ（Ｖｉｃｋｅｒ硬度）３００的硬度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：市川健一，渡边靖之，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]