專利名稱：帶有滾輪的凸輪隨動件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有滾輪的凸輪隨動件，更具體地說，涉及一種裝在車輛內(nèi)燃機的閥機構中的、帶有滾輪的凸輪隨動件。
為了防止閥系統(tǒng)的磨損，通常在OHV型發(fā)動機中采用一液壓間隙調(diào)整器，近來，用于隨動件的滾動軸承的使用迅速增加，以便減少凸輪和隨動件的磨損和摩擦損失。
在其它發(fā)動機構件中，凸輪是潤滑易于消失的部分，其接觸面被稱為邊界潤滑區(qū)域。在這種情況下使用的帶有滾輪的凸輪隨動件中，基本上通過滾動接觸使凸輪接觸滾輪。然而，由于絕對滾動運動受到施加在滾輪上的載荷的突然變化以及滾輪的滾動速度因凸輪的形狀而改變的阻礙，因此滾動接觸包含滑動。因而，剝離或抹平(smearing)——即表面破壞——發(fā)生在與潤滑條件(油、碎屑的數(shù)量和溫度)和反向凸輪的表面粗糙度有關的滾輪的外徑滾動表面上，致使壽命縮短。
此外，一可旋轉地支承滾輪的支承軸被限制在受載區(qū)域中，從而將一非常大的壓力施加在支承軸的表面上，致使其滾動疲勞壽命與滾輪或軸承的滾動疲勞壽命相比較短。因此，期望滾動疲勞壽命增加。
可旋轉地支承滾輪的軸承通常是一完全型滾輪軸承，它產(chǎn)生偏斜和相對滑動，以使軸承也經(jīng)受諸如剝離或抹平之類的表面破壞。
應予注意的是，SUJ2通常用作該種滾輪、支承軸和軸承的材料。
根據(jù)本發(fā)明，帶有滾輪的凸輪隨動件包括一凸輪隨動件本體，該凸輪隨動件本體具有一與凸輪隨動件本體構成一體的滾輪支承部分；一支承軸，其兩端固定于滾輪支承部分；以及一滾輪，該滾輪可旋轉地支承在支承軸上，兩者之間設有多個針形滾輪；支承軸、針形滾輪和滾輪中的至少一個由耐熱鋼制成。
根據(jù)本發(fā)明的帶有滾輪的凸輪隨動件，支承軸、針形滾輪和滾輪中的至少一個由耐熱鋼制成，因而可以提高耐熱性，并且可以防止諸如抹平和剝離之類的表面破壞，致使高溫條件下的滾動疲勞壽命增加。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，支承軸的兩端最好鉚接固定于滾輪支承部分。
因而，支承軸的兩端鉚接固定于滾輪支承部分，可以只通過在支承軸的端面上開槽來進行這種鉚接和固定作業(yè)。因此，不會有沖擊施加在滾輪支承部分上，以使凸輪隨動件不會在裝配時變形。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，針形滾輪在其上進行滾動的支承軸的外周表面的滾動接觸面最好經(jīng)受高頻淬火，以便具有一至少為HV650的表面硬度，支承軸的兩端未經(jīng)淬火，以便具有至少為HV200、至多為HV280的表面硬度。
由于滾動接觸面具有至少為HV650的表面硬度，它可以在針形滾輪滾動時保持完好，不會由于磨損而使支承軸變形。此外，支承軸的兩端面具有范圍在HV200與HV280之間的表面硬度，以便在裝配時可以在端面上開槽，使邊緣部分擴大。這樣一種鉚接處理不會在諸端部產(chǎn)生裂縫，可使支承軸方便且牢固地固定于凸輪隨動件本體。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，支承軸最好經(jīng)受淬透，并且壓配于滾輪支承部分。
因而，支承軸被淬透，可使硬度更高。此外，支承軸被壓配于滾輪支承部分，因而即使通過淬透制造的支承軸無需鉚接固定，支承軸也可以固定于滾輪支承部分。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，支承軸最好經(jīng)受淬透，并且沿支承軸的軸線方向固定于滾輪支承部分，兩者之間設有一扣圈。
因而，支承軸被淬透，可使硬度更高。此外，支承軸被扣圈固定，因而無需壓配或鉚接作業(yè)就可將支承軸固定于滾輪支承部分。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，滾輪最好由耐熱鋼制成。
更具體地說，滾輪在滾動接觸凸輪的同時旋轉，滑動或切向應力因而可以作用在滾輪上，以使?jié)L輪表面上的溫度增加，或者在潤滑油中發(fā)生剪切加熱，以使油膜的厚度減少。這將方便地引起諸如剝離和抹平之類的表面破壞。然而，通過將耐熱鋼用于滾輪可以防止這種表面破壞。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，耐熱鋼由基體中至少包括以下按質(zhì)量％的合金元素的鋼材料制成至少為0.6％、至多為1.3％的C(碳)，至少為0.3％、至多為3.0％的Si(硅)，至少為0.2％、至多為1.5％的Mn(錳)，至多為0.03％的P(磷)，至多為0.03％的S(硫)，至少為0.3％、至多為5.0％的Cr(鉻)，至少為0.1％、至多為3.0％的Ni(鎳)，至多為0.050％的Al(鋁)，至多為0.003％的Ti(鈦)，至多為0.0015％的O(氧)和至多為0.015％的N(氮)，以及具有Fe(鐵)和無法避免的雜質(zhì)的其余部分。
在被碎屑污染、未經(jīng)碳氮共滲處理的環(huán)境下，使用鋼材料可使?jié)L動疲勞壽命被淬火和回火延長。因而，可以免除碳氮共滲，降低制造成本。此外，鋼材料的耐熱性、抗剝離性能和抗抹平性能提高，以使?jié)L動疲勞壽命增加，并且在高溫條件下減少表面破壞。
下面將敘述限制上述每種成分的原因。
(1)C含量(至少為0.6％、至多為1.3％)C是用于確保滾動軸承的強度的必需元素，需要C含量至少為0.6％，以保持規(guī)定熱處理之后的硬度。因而，將C含量的下限設定為0.6％。此外，如果C的含量超過1.3％，較大的碳化物出現(xiàn)，致使?jié)L動疲勞壽命較短。因此，將C含量的上限設定為1.3％。
(2)Si含量(至少為0.3％、至多為3.0％)由于Si具有在高溫范圍內(nèi)抑制軟化和提高滾動軸承的耐熱性的作用，因此最好將其加入。當Si含量小于0.3％時，無法獲得該作用。因此，將Si含量的下限設定為0.3％。隨著Si含量的增加，耐熱性也將提高。然而，當Si含量超過3.0％時，該作用將會飽和，同時熱加工和機械加工性的容許度降低。因此，將Si含量的上限設定為3.0％。
(3)Mn含量(至少為0.2％、至多為1.5％)Mn是在制造鋼時用于脫氧的元素，同時，它也是提高淬火性能的元素。為了獲得這些作用，必須加入至少0.2％的Mn。因而，將M含量的下限設定為0.2％。然而，當含量超過1.5％時，機械加工性明顯降低。因此，將Mn含量的上限設定為1.5％。
(4)P含量(至多為0.03％)
P在鋼的奧氏體晶界處分離，使粗糙度和滾動疲勞壽命降低。因此，將P含量的上限設定為0.03％。
(5)S含量(至多為0.03％)S妨礙鋼在熱加工時的容許度，并且在鋼中形成一非金屬夾雜物，使粗糙度惡化并降低滾動疲勞壽命。因此，將S含量的上限設定為0.03％。此外，盡管S在上述方面并不有利，但它具有改變機械加工性能的作用。因此，盡管期望S的含量極小，但可以在直至0.005％的范圍內(nèi)添加S。
(6)Cr含量(至少為0.3％、至多為5.0％)Cr在該合金成分中起到重要作用，并且被添加以提高淬火性能，確保由于碳化物而形成的硬度，并延長壽命。為了獲得規(guī)定的碳化物，必須加入至少為0.3％的Cr含量，因此將Cr含量的下限設定為0.3％。然而，當含量超過5.0％時，會有較大的碳化物出現(xiàn)，就會降低滾動疲勞壽命。因此，將Cr含量的上限設定為5.0％。
(7)Al含量(至多為0.050％)Al在制造鋼時可作為脫氧劑。然而，由于Al產(chǎn)生堅硬的氧基夾雜物而降低滾動疲勞壽命，因此最好減少其含量。此外，超過0.050％的大量Al會使?jié)L動疲勞壽命明顯惡化。因此，將Al含量的上限設定為0.050％。
應予注意的是，小于0.005％的Al含量會使鋼的制造成本上升，因而最好將Al含量的下限設定為0.005％。
(8)Ti含量(至多為0.003％)；O含量(至多為0.0015％)；和N含量(至多為0.015％)Ti、O和N在鋼中形成氧化物和氮化物，并且成為非金屬夾雜物，它們是疲勞斷裂的來源，使?jié)L動疲勞壽命降低。因此，分別將諸元素的上限設定為以下數(shù)值Ti為0.003％、O為0.0015％和N為0.015％。
(9)Ni含量(至少為0.1％、至多為3.0％)Ni是在本發(fā)明中起到重要作用的元素。更具體地說，當使用在高溫環(huán)境中時，Ni在滾動疲勞的處理期間抑制結構的變化，并且具有防止硬度在高溫范圍內(nèi)惡化和延長滾動疲勞壽命的作用。另外，Ni還可以在碎屑污染環(huán)境下有效地提高韌性并延長壽命。為了獲得這些作用，需要至少為0.1％的Ni含量，因而將Ni含量的下限設定為0.1％。然而，當含量超過3.0％時，在淬火時產(chǎn)生大量殘留奧氏體，使其很難獲得規(guī)定的硬度，另外，還增加了鋼材料的成本。因此，將Ni含量的上限設定為3.0％。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，鋼材料最好由淬火和滲碳處理中的一種來制成，隨后經(jīng)受回火處理。
用在本發(fā)明的高溫范圍內(nèi)的、帶有滾輪的凸輪隨動件的每個構件在等于或高于環(huán)境溫度的溫度下經(jīng)受回火處理，以便穩(wěn)定每個構件在使用環(huán)境下的尺寸。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，一具有至少為HV550的硬度的有效硬化部分最好在針形滾輪在其上進行滾動的支承軸的外周表面的滾動接觸面中具有至少為1.0毫米的深度。
因而，其上有針形滾輪滾動的表面可以獲得足夠的硬度。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，支承軸最好由耐熱鋼制成。
這就限制了受載區(qū)域，并有一非常大的壓力施加在表面上，這樣，就能提高滾動疲勞壽命，甚至在具有苛刻的滾動疲勞壽命條件的支承軸中也是如此。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，針形滾輪最好由耐熱鋼制成，它被淬火和硬化成一核心，并且具有至少為HV650的表面硬度。
這可使抗剝離性能和抗抹平性能提高，甚至在滾動的同時發(fā)生歪斜和相對滑動的針形滾輪中也是如此。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，滾輪最好被淬火和硬化成一核心，并且具有至少為HV650的表面硬度。
這可確保滾動過程中具有足夠的硬度。
在帶有滾輪的凸輪隨動件中，滾輪的外表面上最好任意地形成無數(shù)微型凹部。在滾輪的外表面沿每一個軸向和周向獲得的表面粗糙度由參數(shù)RMS表示時，軸向表面粗糙度RMS(L)與周向表面粗糙度RMS(C)的比值(RMS(L)/RMS(C))至多為1.0，表面粗糙度的參數(shù)SK的值至多為-1.6。
因而，即使在反向凸輪的精加工表面上的粗糙度較低的條件下，也可以獲得形成油膜的良好能力，因而可以確保油膜的足夠厚度，因此，可以盡可能地防止?jié)L動接觸部分接觸金屬。此外，減少接觸金屬的滾動接觸部分的表面，以使凸輪隨動件的外徑可以免受表面破壞、剝離和抹平，以及異常磨損和與其分離。因此，可以增加耐用性。
結合附圖，從如下的本發(fā)明的詳細說明中可更清楚地了解本發(fā)明的上述和其它目的、特征、各個方面和優(yōu)點。


圖1是顯示本發(fā)明的一個實施例的帶有滾輪的凸輪隨動件的結構的主視圖；圖2是在箭頭方向中沿圖1的線II-II截取的截面圖；圖3是顯示一種結構的截面圖，其中滾輪軸形成一實心結構，并且被鉚接固定；圖4A和4B分別是圖3所示的滾輪軸的垂直截面圖和顯示滾輪軸的硬度分布的曲線圖；圖5是顯示滾輪軸在被扣圈固定時的結構的截面圖；圖6示出了雙缸試驗機的結構；圖7示出了剝離試驗的結果；圖8示出了抹平試驗的結果；以及圖9A和9B分別是顯示進行一φ12點接觸壽命試驗的裝置的主視圖和側視圖。
請參見圖1和2，凸輪隨動件本體1的一端可旋轉地支承在一凸輪隨動件軸5上，該凸輪隨動件軸的中間部設置有軸承合金或類似材料。
一調(diào)節(jié)螺釘7呈螺旋形安裝于凸輪隨動件本體1的另一端。調(diào)節(jié)螺釘7由一鎖緊螺母8固定，其下端與內(nèi)燃機的吸入閥或排氣閥的凸桿9的上端接觸。一彈簧10的彈力使凸桿9偏置。
滾輪支承部分1a是兩個部分一體地形成在凸輪隨動件本體1的中間部分處。滾輪軸2的兩端通過壓配或扣圈固定于設置在呈兩個部分的滾輪支承部分1a處的軸孔1b。一滾輪4可旋轉地支承在滾輪軸2的外周表面的中間部，中間插入一針形滾輪3。滾輪4的外周表面由彈簧10的偏置力壓靠接觸凸輪6的凸輪表面。
通過采用這樣一種結構，凸輪6的旋轉使插入有滾輪4的凸輪隨動件本體1圍繞凸輪隨動件軸5旋轉，以打開和關閉附連于凸桿9的頂端的吸入閥或排氣閥。
應予注意的是，內(nèi)燃機包括諸如在氣缸內(nèi)往復的活塞和通過活塞壓縮來點燃燃料的火花塞。
滾輪軸2、針形滾輪3和滾輪4中的至少一種由耐熱鋼制成，滾輪軸2具有一由淬透(through quenching)形成的中空形狀。將一轉換銷(圖中未示出)插入滾輪軸2的中空部分，以使閥起到多種打開和關閉作用。此外，滾輪軸2內(nèi)部的中空部分有助于減輕重量。
應予注意的是，滾輪軸2也可具有一除由淬透形成的中空形狀以外的形狀，例如一實心結構，并且可將其兩端鉚接，固定于滾輪支承部分1a，如圖3所示。通過在滾輪軸2的一端面2a上開槽來完成該鉚接，以便在滾輪軸2裝入設置于兩部分式滾輪支承部分1a的軸孔1b之后形成一鉚接槽2b。通過形成鉚接槽2b，使?jié)L輪軸2的邊緣部分擴大，并且通過彈力來偏置軸孔1b的內(nèi)表面，以使?jié)L輪軸2牢固地固定于軸孔1b。
請參見圖4A和4B，滾輪軸2的中間部分2c是通過高頻淬火硬化的部分，而兩端2d是沒有進行淬火的非淬火部。應予注意的是，中間部分2c的一部分或整個外周表面是針形滾輪3在其上進行滾動的所謂滾動接觸面。
請參見圖4B，在滾輪軸2表面硬度的分布中，中間部分2c具有至少為650HV的維氏硬度，而兩端2d的軟化部分具有在HV200與HV280之間的范圍內(nèi)的維氏硬度。因此，中間部分2c具有足夠用于針形滾輪3的滾動接觸面的硬度，而軟化部分2d軟到足以進行鉚接。
應予注意的是，如下表所示，取決于呈兩個部分的滾輪支承部分1a的材料和滾輪軸2的熱處理方法，以不同的方式來固定滾輪軸2。
表1

在淬透時，滾輪軸2無法鉚接并固定在兩部分式滾輪支承部分1a上。因而，如圖5所示，一環(huán)形槽2e形成于兩部分的一個支承部分(內(nèi)徑)和滾輪軸2，一卡圈預裝入滾輪軸2的環(huán)形槽2e。將滾輪軸2插入滾輪支承部分1a，同時減少卡圈的直徑，然后通過設置環(huán)形槽2e的位置處的彈力恢復卡圈，以使?jié)L輪軸2沿其軸線方向固定。這就可以無需壓配或鉚接作業(yè)來固定滾輪軸2。
這里，盡管可以沿軸線方向固定滾輪軸2，但滾輪軸2可能會蠕變(旋轉)。更具體地說，出于減輕重量的目的，當鋁合金被用作呈兩個部分的滾輪支承部分1a的材料時，會由于蠕變而發(fā)生不利的磨損。當滾輪軸2被淬透而不允許鉚接時，滾輪軸被壓配入兩部分式滾輪支承部分1a。
本發(fā)明的第一種耐熱鋼是在基體中至少包括以下合金元素的鋼材料至少為0.6％、至多為1.3％的C，至少為0.3％、至多為3.0％的Si，至少為0.2％、至多為1.5％的Mn，至多為0.03％的P，至多為0.03％的S，至少為0.3％、至多為5.0％的Cr，至少為0.1％、至多為3.0％的Ni，至多為0.050％的Al，至多為0.003％的Ti，至多為0.0015％的O和至多為0.015％的N(所有元素按質(zhì)量％)，具有Fe和無法避免的雜質(zhì)的其余部分(這樣一種鋼材料在本發(fā)明的實施例中被稱為“本發(fā)明的鋼1”)。
此外，耐熱鋼材料經(jīng)受淬火或碳氮共滲，隨后進行回火處理。
此外，作為另一種耐熱鋼，所用的鋼材料在基體中至少包括至少為0.95％、至多為1.10％的C，至少為1％、至多為2％的Si或Al，至多為1.15％的Mn和至少為0.90％、至多為1.60％的Cr(所有元素按質(zhì)量％)；具有Fe和無法避免的雜質(zhì)的其余部分；以及至多13ppm的O。由該種材料制成的產(chǎn)品經(jīng)過淬火，然后在230與300℃之間的范圍內(nèi)的高溫下回火，以具有體積至多為8％、硬度至少為HRC59的殘留奧氏體(這樣一種鋼材料在本發(fā)明的實施例中被稱為“本發(fā)明的鋼3”)。
另外，作為又一種耐熱鋼，可以使用一具有下方的表2所示范圍內(nèi)的成分的鋼材料(在本發(fā)明的實施例中被稱為“本發(fā)明的鋼2“)。
表2

(表中所有數(shù)值為質(zhì)量％)在針形滾輪3在其上進行滾動的滾輪軸2的外周表面的滾動接觸面處，硬度至少為HV550的有效硬化部分最好具有至少為1.0毫米的深度。此外，針形滾輪3由耐熱鋼制成，該耐熱鋼最好被淬火和硬化到核心部分，并且具有至少為HV650的表面硬度。滾輪4最好被淬火和硬化到核心部分，并且具有至少為HV650的表面硬度。
在滾輪4的外周表面上形成無數(shù)個微型的凹部。在滾輪4的外周表面分別沿軸向和周向獲得的表面粗糙度由參數(shù)RMS表示時，沿軸向的表面粗糙度RMS(L)與沿周向的表面粗糙度RMS(C)的比值(RMS(L)/RMS(C))最好等于或小于1.0，而表面粗糙度的參數(shù)SK值最好等于或低于-1.6。
這里，參數(shù)RMS是以下列方式獲得的平方根的值從中心線到粗糙度曲線f(x)的范圍內(nèi)的每個偏差的平方在測量長度的區(qū)間中進行積分，并且平均區(qū)間中的平方，以獲得平均數(shù)的平方根。該參數(shù)值也被稱為由“均方根”表示的粗糙度?？梢酝ㄟ^數(shù)值計算從區(qū)間曲線和粗糙度曲線計算RMS，此二條曲線放大可用于記錄。
作為用于獲得上述外周表面的粗糙度條件的表面處理過程，可應用特定的滾筒拋光(barrel polishing)，以獲得期望的精加工表面。
在處理方法中，通過諸如離心流體化滾筒拋光使用一小鑿(chip)使?jié)L輪表面設有任意形成于其上的凹部和凸部，隨后清洗，并且使用滾筒拋光使?jié)L輪表面進一步經(jīng)受表面精加工處理，以便去除或整圓表面上的微型凸部，致使?jié)L輪表面上留下無數(shù)個微型凹部。對滾輪的外周表面的表面粗糙度進行這種處理，以獲得期望的數(shù)值，這在下文中被稱為HL處理。
在將粗糙度的中心線作為邊界時，通過確定表面粗糙度的分布曲線的歪斜度，即凹部和凸部的不對稱分布來獲得參數(shù)SK的值。負的SK值表示在中心線以下有數(shù)量較多的凹部(凹陷)，而正的SK值表示中心線以上有數(shù)量較多的凸部(突起)。用下面的定義方程式來表示表面粗糙度的參數(shù)SK的值。
SK＝∫(X-xG)3P(X)dx/σ3X粗糙度的高度xG粗糙度的平均高度P(X)粗糙度振幅的密度分布的概率σ由均方根得到的粗糙度在用于獲得SK值的定義方程式中的粗糙度的平均高度是指每種單獨情況下從中心線的坐標得到的絕對值。這里，將討論中心線與平均高度之間的差異。當線上的突起的總面積與線下的凹陷的總面積相等時，將該線定義為粗糙度的中心線。然而，這只是一條假想線，需要從坐標得到絕對值，以便獲得SK值。將絕對值定義為平均高度。
將參數(shù)SK的值設定成沿周向和徑向具有至多為-1.6的平均值，因而使中心線的下方呈現(xiàn)大量微型凹部。將沿多個方向的表面粗糙度的數(shù)值(即RMS(L)/RMS(C))定義成至多為1.0，以便在表面凹部的形狀和分布中獲得用于形成油膜的有效范圍。
上述參數(shù)SK的值可作為發(fā)現(xiàn)凹部和凸部分布的不對稱程度的準則。在一般的拋光表面上的粗糙度曲線的示例中，SK值在凹部和凸部的對稱分布時接近于0，在表面上的凹部和凸部分布偏向于凹側時為負值，在分布偏向于另一側時為正值。
如上所述，通過限定滾輪4的外表面的表面粗糙度，即使在反向凸輪的加工表面上的粗糙度較低的條件下，滾輪4的外表面也可以確保形成油膜的較高能力和油膜的足夠厚度。因此，接觸部分可以具有與金屬接觸的最小程度。
如上所述，與金屬接觸的滾動接觸部分的面積變得較小，以便防止表面破壞，即剝離和抹平以及異常磨損和與其分離。因此，可以提高耐用性。
下面將敘述本發(fā)明的試驗性示例。
(1)抗表面破壞性能(抗剝離性能、抗抹平性能)試驗在使用低粘度油時，或在粘度由于潤滑油的溫度升高而降低時，很難在軸承滾道表面上形成油膜，致使極易接觸金屬。在這種條件下，會發(fā)生被稱為剝離的表面破壞(鄰近地形成由于微型間隔和表面裂縫而產(chǎn)生的破壞)。此外，當接觸面上相對滑動速率較高時，由于接觸金屬而產(chǎn)生的熱量形成局部粘附，這會導致被稱為抹平的破壞。
對于這種表面破壞，使用圖6所示的兩個圓柱形試驗機來進行評估。請參見圖6，環(huán)形試驗片34和35分別附連在主動軸31和平行于主動軸31的從動軸32上，所述試驗片具有與圓柱形部分一致的平緩的曲率，將兩個試驗片34和35的圓柱形表面相互壓緊用于滾動，以進行剝離和抹平試驗。
下面的表3中顯示了剝離試驗的條件。
表3剝離試驗條件

應予注意的是，在為試驗提供試驗片之前，在主動側的圓柱形試驗片34上進行拋光處理，而在從動側的圓柱形試驗片35上進行超精加工處理。
另外，通過從動側的圓柱形試驗片35上的剝離面積的比例來評估抗剝離性能。圖7中示出了結果。
從圖7中可以看到，本發(fā)明的鋼1的剝離發(fā)生率大約為SUJ2的八分之一，本發(fā)明的鋼1具有較高的抗表面破壞性能。此外，本發(fā)明的鋼2的受剝離面積的比例明顯較低，它也具有較高的抗表面破壞性能。
這表明，與使用SUJ2的例子相比，使用諸如本發(fā)明的鋼1或本發(fā)明的鋼2之類的耐熱鋼可以提高抗剝離性能。
至于抗抹平性能，增加一側的氣缸的旋轉速度，以便為互相接觸的兩個氣缸的滾動接觸部分提供相對滑動，以測量直至抹平發(fā)生為止的相對旋轉速度，并且將抹平發(fā)生時的相對旋轉速度用于評估抹平性能。下面的表4中顯示了抹平試驗的條件。
表4抹平試驗條件

圖8示出了由以上試驗條件獲得的結果。
如圖8所示，抹平發(fā)生時的相對旋轉速度(滑動速度)比SUJ2的相對旋轉速度高1.4倍，表明具有較高的抹平性能。此外，至于本發(fā)明的鋼2，相對旋轉速度大約比SUJ2的相對旋轉速度高1.3倍，也表明具有較高的抹平性能。
這顯示，與SUJ2相比，使用諸如本發(fā)明的鋼1或本發(fā)明的鋼2之類的耐熱鋼可以提高抗抹平性能。
(2)本發(fā)明的鋼1的強度制造一種具有外徑60×內(nèi)徑45×寬度15(毫米)的環(huán)形試驗片，用于檢驗環(huán)的斷裂強度。此外，用于卻貝氏(Charpy)沖擊試驗(U形槽)的JIS3號試驗片被用來檢驗沖擊強度和斷裂韌度(KIc)。下面的表5中顯示了結果。
表5強度試驗的結果研制的鋼的斷裂強度

可以從表5顯示的結果中看到，本發(fā)明的鋼1的任何性能值幾乎與SUJ2相同，因此，實際上可以使用本發(fā)明的鋼1，而且不存在與裂縫強度有關的問題。
(3)φ12點接觸壽命試驗該試驗的進行如下所述。請參見圖9A和9B，驅(qū)動一主動輪23旋轉，同時將一φ12×L22的圓柱形試驗片21保持在主動輪23與接觸一導輪24的剛性球22之間，并且測試該條件下的壽命(L10壽命)。應予注意的是，圖9A與沿著箭頭IX所示方向看到的圖9B對應。
表6中顯示了試驗條件，圖7中顯示了由試驗結果獲得的壽命值(L10壽命)和L10壽命的比值。應予注意的是，L10壽命是指90％的試驗片樣本未被破壞時施加的載荷數(shù)量。
表6壽命試驗條件

表7φ12點接觸壽命試驗的結果(L10壽命×104)

從以上結果中可以看到，無論高頻淬火還是淬透，與SUJ2相比，本發(fā)明的鋼1具有明顯較長的壽命。
此外，與使用SUJ2的情況比，本發(fā)明的鋼3也具有提高了的抗剝離性能、抗抹平性能和L10壽命。
從以上說明中可以理解的是，與傳統(tǒng)上使用的SUJ2相比，使用諸如本發(fā)明的鋼1、本發(fā)明的鋼2和本發(fā)明的鋼3可以提高耐熱性、抗剝離性能和抗抹平性能，致使壽命較長。
應予注意的是，可以不管在此進行試驗的構成物，凡能獲得與每一種上述本發(fā)明的鋼1至3的特征類似的鋼都能被認為是本發(fā)明的耐熱鋼。本發(fā)明的耐熱鋼具有優(yōu)于SUJ2的抗剝離性能、抗抹平性能和L10壽命。此外，本發(fā)明的耐熱鋼具有大約為SUJ2的2.51/8的剝離發(fā)生率和大約為SUJ2的1.3倍或更高的抹平發(fā)生的相對速率。
根據(jù)本發(fā)明的帶有滾輪的凸輪隨動件，支承軸、針形滾輪和滾輪中的至少一個由耐熱鋼制成，因而可以提高耐熱性、抗剝離性能和抗抹平性能，同時可以延長滾動疲勞壽命，并且在高溫條件下減少表面破壞。
另外，在滾輪的外徑表面上進行所謂HL處理的措施可以進一步提高抗表面破壞的能力。
盡管已經(jīng)詳細地敘述和圖解了本發(fā)明，但應當清楚理解的是，這些只是作為舉例說明和示例，而不是作為限制之用，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附的權利要求書進行限定。
權利要求
1.一種帶有滾輪的凸輪隨動件，它包括一凸輪隨動件本體(1)，該凸輪隨動件本體具有一與凸輪隨動件本體(1)構成一體的滾輪支承部分(1a)；一支承軸(2)，其兩端固定于所述滾輪支承部分(1a)；以及一滾輪(4)，該滾輪可旋轉地支承在所述支承軸(2)上，兩者之間設有多個針形滾輪(3)，其中，所述支承軸(2)、所述針形滾輪(3)和所述滾輪(4)中的至少一個由耐熱鋼制成。
2.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述支承軸(2)的兩端鉚接固定于所述滾輪支承部分(1a)。
3.如權利要求2所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述針形滾輪(3)在其上進行滾動的所述支承軸(2)的外周表面的滾動接觸面經(jīng)受高頻淬火，以便具有一至少為HV650的表面硬度；以及所述支承軸(2)的兩端未經(jīng)淬火，以便具有至少為HV200、至多為HV280的表面硬度。
4.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述支承軸(2)經(jīng)受淬透，并且壓配于所述滾輪支承部分(1a)。
5.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述支承軸(2)經(jīng)受淬透，并且沿所述支承軸(2)的軸線方向固定于所述滾輪支承部分(1a)，兩者之間設有一扣圈。
6.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述滾輪(4)由所述耐熱鋼制成。
7.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述耐熱鋼由基體中至少包括以下按質(zhì)量％的合金元素的鋼材料制成至少為0.6％、至多為1.3％的C，至少為0.3％、至多為3.0％的Si，至少為0.2％、至多為1.5％的Mn，至多為0.03％的P，至多為0.03％的S，至少為0.3％、至多為5.0％的Cr，至少為0.1％、至多為3.0％的Ni，至多為0.050％的Al，至多為0.003％的Ti，至多為0.0015％的O和至多為0.015％的N，以及具有Fe和無法避免的雜質(zhì)的其余部分。
8.如權利要求7所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述鋼材料由淬火和滲碳處理中的一種來制成，隨后經(jīng)受回火處理。
9.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，一具有至少為HV550的硬度的有效硬化部分在針形滾輪(3)在其上進行滾動的所述支承軸(2)的外周表面的滾動接觸面中具有至少為1.0毫米的深度。
10.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述支承軸(2)由所述耐熱鋼制成。
11.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述針形滾輪(3)由所述耐熱鋼制成，它被淬火和硬化成一核心，并且具有至少為HV650的表面硬度。
12.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述滾輪(4)由耐熱鋼制成，它被淬火和硬化成一核心，并且具有至少為HV650的表面硬度。
13.如權利要求1所述的帶有滾輪的凸輪隨動件，其特征在于，所述滾輪(4)的外表面上任意地形成無數(shù)微型凹部，并且在所述滾輪(4)的外表面沿每一個軸向和周向獲得的表面粗糙度由參數(shù)RMS表示時，軸向表面粗糙度RMS(L)與周向表面粗糙度RMS(C)的比值(RMS(L)/RMS(C))至多為1.0，表面粗糙度的參數(shù)SK的值至多為-1.6。
全文摘要
本發(fā)明的帶有滾輪的凸輪隨動件包括一凸輪隨動件本體(1)，該凸輪隨動件本體具有一與其構成一體的滾輪支承部分(1a)；一支承軸(2)，其兩端固定于滾輪支承部分(1a)；以及一滾輪(4)，該滾輪可旋轉地支承在支承軸(2)上，兩者之間設有多個針形滾輪(3)。支承軸(2)、針形滾輪(3)和滾輪(4)中的至少一個由耐熱鋼制成，支承軸(2)的兩端鉚接固定于支承部分(1a)。
文檔編號F01L1/18GK1432719SQ02147318
公開日2003年7月30日 申請日期2002年10月16日 優(yōu)先權日2002年1月16日
發(fā)明者針本一由, 中野賀泰, 北川勝, 笠原延廣 申請人:Ntn株式會社