轨道部件的制造方法、气门装置的制造方法及轨道部件

摘要

一种轨道部件的制造方法，能在抑制制造成本上升的同时充分提高包括滚走面在内的区域的硬度，以确保足够的滚动疲劳寿命，并能稳定地控制要进行塑性变形的区域的硬度，该制造方法包括钢制部件准备工序、热处理工序、精加工工序。热处理工序包括：将钢制部件加热到A1点以上的温度、即碳氮共渗温度后进行碳氮共渗的碳氮共渗工序；将钢制部件从碳氮共渗温度冷却到不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度区域并在该温度区域保持60分钟以上180分钟以下的时间的温度保持工序；以及在钢制部件中在高硬度区域以外的区域、即低硬度区域不被淬火硬化的情况下对高硬度区域进行高频淬火的高频淬火工序，所述高硬度区域包括成为所述轨道部件的滚走面的区域在内。

权利要求

1.一种轨道部件的制造方法，其特征在于，包括：

钢制部件准备工序，在该工序中准备好用钢构成、成形为轨道部件的大致形状的部件、即钢制部件；

对所述钢制部件进行热处理的热处理工序；以及

精加工工序，在该工序中对在所述热处理工序中经过热处理的所述钢制部件进行精加工，所述热处理工序包括：

碳氮共渗工序，在该工序中将所述钢制部件加热到A1点以上的温度、即碳氮共渗温度来进行碳氮共渗；

温度保持工序，在该工序中对在所述碳氮共渗工序中经过碳氮共渗的所述钢制部件从所述碳氮共渗温度冷却到不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度区域，并在所述温度区域保持60分钟以上180分钟以下的时间，从而进行珠光体相变；以及高频淬火工序，在该工序中，在所述温度保持工序之后，在所述钢制部件上，在高硬度区域以外的区域、即低硬度区域不被淬火硬化的情况下对所述高硬度区域进行高频淬火，所述高硬度区域包括成为所述轨道部件的滚走面的区域在内。

2.一种气门装置的制造方法，所述气门装置具有凸轮从动件和保持所述凸轮从动件的保持部件，使发动机的供气阀及排气阀中的至少一方动作，其特征在于，包括：制造所述凸轮从动件的凸轮从动件制造工序；

制造所述保持部件的保持部件制造工序；以及

将所述凸轮从动件安装在所述保持部件上的安装工序，

在所述凸轮从动件制造工序中，构成所述凸轮从动件的轨道部件用权利要求1所述的轨道部件的制造方法制造而成，在所述安装工序中，通过对所述低硬度区域进行塑性加工来使所述轨道部件相对于所述保持部件而固定，从而将所述凸轮从动件安装在所述保持部件上。

3.一种轨道部件，其特征在于，用权利要求1所述的轨道部件的制造方法制造而成。

说明书

轨道部件的制造方法、气门装置的制造方法及轨道部件

技术领域

[0001] 本发明涉及轨道部件的制造方法、气门装置的制造方法及轨道部件，尤其涉及通过本身的一部分产生塑性变形而固定在相邻部件上的轨道部件及其制造方法、以及装备了具有该轨道部件的凸轮从动件的气门装置的制造方法。

背景技术

[0002] 一般而言，滚动轴承包括：外圈、内圈等轨道部件；与该轨道部件接触配置的滚珠、滚子等滚动体。滚动轴承通过使作为轨道部件的内圈及外圈中的至少一方相对于与该轨道部件相邻的其他部件固定来使用。在此，轨道部件的固定除了通过使该轨道部件与相邻的其他部件相嵌合来实现外，也有的是通过诸如铆接加工那样使该轨道部件的局部区域塑性变形来实现。

[0003] 利用这样的塑性变形方式实现的固定与采用嵌合的方式的固定相比，不需要用新的部件来固定，因而具有可降低成本和小型化等优点。另一方面，利用塑性变形方式进行轨道部件的固定时，需要充分注意轨道部件的硬度分布。即，利用塑性变形进行固定时，为了避免塑性变形时发生裂痕，轨道部件上发生塑性变形的区域需要具有较小的硬度、例如300HV以下的硬度。而轨道部件上与滚动体接触的表面、即滚走面为了确保足够的滚动疲劳寿命而需要高硬度、例如653HV(58HRC)以上的硬度。

[0004] 由于利用塑性变形进行轨道部件的固定具有上述优点，因而近年来被广泛采用。例如，滚动轴承中的一种、即总滚子式(无保持架的形式)的径向滚子轴承有时作为使发动机的供气阀和排气阀动作的气门装置的带滚筒的凸轮从动件使用。在安装该带滚筒的凸轮从动件时，也是通过使构成该凸轮从动件的轨道部件的局部区域塑性变形来相对于保持部件而固定，由此将凸轮从动件安装在保持部件上。因此，关于可作为带滚筒的凸轮从动件使用的滚动轴承，已有涉及提高寿命等的许多研究：日本专利特开2000-38907号公报(专利文献1)、特开平10-47334号公报(专利文献2)、特开平10-103339号公报(专利文献3)、特开平10-110720号公报(专利文献4)、特开2000-38906号公报(专利文献5)、特开2000-205284号公报(专利文献6)、特开2002-31212号公报(专利文献7)、实开昭
63-185917号公报(专利文献8)、特开2002-194438号公报(专利文献9)，还有兼顾提高寿命和利用塑性变形进行固定的提案：日本专利特开平5-321616号公报(专利文献10)、特开昭62-7908号公报(专利文献11)、特开2005-299914号公报(专利文献12)。

[0005] 专利文献1：日本专利特开2000-38907号公报

[0006] 专利文献2：日本专利特开平10-47334号公报

[0007] 专利文献3：日本专利特开平10-103339号公报

[0008] 专利文献4：日本专利特开平10-110720号公报

[0009] 专利文献5：日本专利特开2000-38906号公报

[0010] 专利文献6：日本专利特开2000-205284号公报

[0011] 专利文献7：日本专利特开2002-31212号公报

[0012] 专利文献8：日本专利实开昭63-185917号公报

[0013] 专利文献9：日本专利特开2002-194438号公报

[0014] 专利文献10：日本专利特开平5-321616号公报

[0015] 专利文献11：日本专利特开昭62-7908号公报

[0016] 专利文献12：日本专利特开2005-299914号公报

[0017] 如上所述，在通过使局部区域塑性变形来相对其他部件固定的轨道部件上，既要求包括滚走面在内的区域具有足够的硬度，又要求塑性变形的区域具有能在不发生裂痕等的情况下进行塑性变形的硬度。然而，如果如上述专利文献10～12记载的那样仅是不对塑性变形的区域实施淬火硬化，则无法很好地控制塑性变形区域的硬度。因此会因轨道部件的形状和同时实施热处理的数量等而导致塑性变形区域的硬度产生不均，无法将该区域的硬度稳定地控制在较佳的范围内。其结果，在实际的批量生产工序中，有时难以利用塑性变形进行固定。另一方面，如果如专利文献12记载的那样在对轨道部件整体实施了淬火硬化后实施高温回火，则可很好地控制塑性变形区域的硬度。但是，这样会使热处理的工序数增加，存在轨道部件的制造成本上升的问题。

发明内容

[0018] 本发明的目的在于提供一种轨道部件的制造方法，能在抑制制造成本上升的同时充分提高包括滚走面在内的区域的硬度来确保足够的滚动疲劳寿命，并能稳定地控制塑性变形区域的硬度。本发明的另一目的在于提供一种气门装置的制造方法，能在抑制制造成本上升的同时具有足够的耐久性，使利用塑性变形的凸轮从动件容易安装。本发明的又一目的在于提供一种轨道部件，能在抑制制造成本上升的同时充分提高包括滚走面在内的区域的硬度来确保足够的滚动疲劳寿命，并能稳定地控制塑性变形区域的硬度。

[0019] 本发明的轨道部件的制造方法包括：准备好用钢成形为轨道部件的大致形状的部件、即钢制部件的钢制部件准备工序；对钢制部件进行热处理的热处理工序；以及对在热处理工序中热处理后的钢制部件进行精加工的精加工工序。热处理工序中包括碳氮共渗工序、温度保持工序和高频淬火工序。在碳氮共渗工序中，将钢制部件加热到A1点以上的温度、即碳氮共渗温度来进行碳氮共渗。在温度保持工序中，对在碳氮共渗工序中碳氮共渗后的钢制部件从碳氮共渗温度冷却到不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度区域，并在该温度区域保持60分钟以上180分钟以下的时间。在高频淬火工序中，在温度保持工序之后，在钢制部件上，在高硬度区域以外的区域、即低硬度区域不被淬火硬化的情况下对高硬度区域进行高频淬火，所述高硬度区域包括成为所述轨道部件的滚走面的区域在内。

[0020] 一般来说，碳氮共渗后的钢制部件不直接被淬火硬化时，钢制部件被连续地冷却。但是，此时，即使是使用相同的热处理设备，钢制部件的冷却速度也会因钢制部件的形状、大小、同时处理的钢制部件的数量等而发生变化。有的形状的钢制部件还会因钢制部件的部位不同导致冷却速度不同。

[0021] 在加热到A1点以上的温度的钢制部件不经过淬火硬化而被冷却时，构成钢制部件的钢的组织基本上进行珠光体相变。此时，通过使构成珠光体组织(由作为α铁的铁素体相和铁的碳化物构成的钢组织)的铁的碳化物(渗碳体；Fe3C；以下称为碳化物)粗大化、凝集化，能将钢制部件的硬度抑制在例如300HV以下。在此，为了使碳化物粗大、凝集化，有效的方法是减小钢制部件冷却时的冷却速度(单位时间的温度下降)。

[0022] 但是，如上所述，考虑到因钢制部件的形状等引起的冷却速度的变化以及因钢制部件内的部位引起的冷却速度的差异，所需的冷却条件要根据钢制部件的形状等而发生变化，因此难以稳定地控制轨道部件上塑性变形区域的硬度。另外，若无限制地减小冷却速度，尽管可以稳定地控制塑性变形区域的硬度，但存在热处理所需的时间延长、生产效率下降、制造成本上升的问题。

[0023] 对此，本发明人详细研究了无论钢制部件的形状、大小、同时处理的钢制部件的数量等如何都能使碳氮共渗后的钢制部件的硬度稳定的热处理过程。结果获得了以下成果。

[0024] 即，在将碳氮共渗后的钢制部件冷却到A1点以下温度时，若在短时间内将钢制部件冷却到低于比A1点低100℃的温度区域，则碳化物的粗大化、凝集化就会不充分，对有的形状的钢制部件，有时难以在不发生裂缝的情况下进行塑性变形。另外，如果在不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度区域保持的时间不到60分钟时，钢的珠光体相变无法完成，之后的冷却速度会使钢中析出微细的碳化物和层状的碳化物而导致硬度上升，难以实现无裂痕的塑性变形。另一方面，在该温度区域中，钢的珠光体相变在180分钟以内基本完成，无论之后的冷却速度如何，都能实现无裂痕的塑性变形。因此，在该温度区域保持180分钟以上的好处少，反而会导致轨道部件的生产效率下降。

[0025] 综上所述，采用本发明的轨道部件的制造方法，在热处理工序的碳氮共渗工序中碳氮共渗后的钢制部件在温度保持工序中被冷却到不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度区域，并在该温度区域保持60分钟以上180分钟以下的时间。因此，钢制部件在合适的温度区域保持必要且足够的时间，构成钢制部件的钢进行恒温相变或在冷却速度非常小的状态下进行珠光体相变，随着该相变基本完成，碳化物发生粗大化、凝集化。其结果，钢制部件具有能稳定地无裂痕地实现塑性变形的硬度。然后，在高频淬火工序中，对轨道部件中包括成为滚走面的区域在内的高硬度区域进行高频淬火，从而进行局部硬化，由此既便于对未经淬火硬化的区域进行塑性加工，又能确保轨道部件的滚走面的滚动疲劳寿命。其结果，采用本发明的轨道部件的制造方法，既可抑制制造成本的上升，充分提高包括滚走面在内的区域的硬度，确保足够的滚动疲劳寿命，又能稳定地控制塑性变形区域的硬度。

[0026] 本发明的气门装置的制造方法，是具有凸轮从动件和保持所述凸轮从动件的保持部件、使发动机的供气阀及排气阀中的至少一方动作的气门装置的制造方法。该气门装置的制造方法包括：制造凸轮从动件的凸轮从动件制造工序；准备保持部件的保持部件制造工序；以及将凸轮从动件安装在保持部件上的安装工序。在凸轮从动件制造工序中，构成凸轮从动件的轨道部件用上述轨道部件的制造方法制造。另外，在安装工序中，通过对低硬度区域进行塑性加工来使轨道部件相对于保持部件而固定，从而将凸轮从动件安装在保持部件上。

[0027] 采用本发明的气门装置的制造方法，由于构成凸轮从动件的轨道部件用上述轨道部件的制造方法制成，因此可抑制该轨道部件的制造成本的上升，充分提高包括滚走面在内的区域的硬度，可确保足够的滚动疲劳寿命，能稳定地控制塑性变形区域的硬度。而且，通过对硬度得到稳定控制的轨道部件的低硬度区域进行塑性加工，能使轨道部件相对于保持部件而固定，从而将凸轮从动件安装在保持部件上。因此，能提供一种可抑制制造成本的上升、轨道部件具有足够的滚动疲劳寿命从而具有足够的耐久性、并可利用塑性变形容易地实施凸轮从动件的安装的气门装置的制造方法。

[0028] 本发明的轨道部件利用上述轨道部件的制造方法制造而成，因而可提供一种能抑制制造成本的上升、充分提高包括滚走面在内的区域的硬度、可确保足够的滚动疲劳寿命、能稳定地控制塑性变形区域的硬度的轨道部件。

[0029] 从以上的说明可见，本发明的轨道部件的制造方法能提供一种可抑制制造成本的上升、充分提高包括滚走面在内的区域的硬度、可确保足够的滚动疲劳寿命、能稳定地控制塑性变形区域的硬度的轨道部件的制造方法。另外，本发明的气门装置的制造方法能提供一种可抑制制造成本的上升、具有足够的耐久性、并可利用塑性变形容易地实施凸轮从动件的安装的气门装置的制造方法。本发明的轨道部件可提供一种能抑制制造成本的上升、充分提高包括滚走面在内的区域的硬度、可确保足够的滚动疲劳寿命、能稳定地控制塑性变形区域的硬度的轨道部件。

附图说明

[0030] 图1是表示实施方式1的装备了具有轨道部件的凸轮从动件的气门装置的结构的概要图。

[0031] 图2是沿图1的II-II线的概要剖视图。

[0032] 图3是将图2的凸轮从动件附近放大表示的局部概要剖视图。

[0033] 图4是表示实施方式1的凸轮从动件的轴的制造方法的概要的图。

[0034] 图5是表示实施方式1的凸轮从动件的轴的制造方法中的热处理工序的图。

[0035] 图6是表示实施方式1的气门装置10的制造方法的概要的图。

[0036] 图7是实施方式2的装备了具有轨道部件的凸轮从动件的气门装置的结构的示意图。

[0037] 图8是实施方式3的装备了具有轨道部件的凸轮从动件的气门装置的结构的示意图。

[0038] 图9是将图8的凸轮从动件周围放大表示的概要图。

[0039] 图10是表示试件的硬度测定位置的图。

[0040] 图11是表示实施例2的试验中使用的滚动疲劳寿命试验机的主要部分的概要图。

[0041] (符号说明)

[0042] 1凸轮从动件，2摇臂，2B一个端部，2C另一个端部，2D通孔，3摇臂轴，4轴承衬瓦，5凸轮，5A凸轮轴，5B外周面，6阀，7弹簧，8锁定螺母，9调节螺钉，10气门装置，11滚筒，
11A滚筒滚走面，12轴，12A轴滚走面，12B高硬度区域，12C低硬度区域，13滚子，13A滚子滚走面，21侧壁，21A通孔，21B锥部，22枢轴抵接部，30凸轮从动件的轴，31滚走面，32高硬度区域，40滚动疲劳寿命试验机，41转轴，42驱动滚筒，42A外周面，43外圈，44滚子，45轴承，80调节螺钉，81连接部件，82锁定螺母，90推杆

具体实施方式

[0043] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下的各图中相同或相当的部分标上同一参照符号并省略其说明。

[0044] (实施方式1)

[0045] 首先参照图1～图3对实施方式1的装备了具有轨道部件的凸轮从动件的气门装置进行说明。

[0046] 参照图1和图2，气门装置10包括：总滚子式的径向滚子轴承、即凸轮从动件1；作为将凸轮从动件1保持在一个端部2B上的保持部件的摇臂2；凸轮5，该凸轮5配置成在其外周面5B上与作为凸轮从动件1的外圈的滚筒11的外周面接触；调节螺钉9，该调节螺钉9插入在摇臂2的另一端部2C上形成的通孔2D内并被锁定螺母8固定在摇臂2上；阀6，该阀6的一个端部与调节螺钉9的一个端部连接，是发动机的供气或排气用的阀。

[0047] 凸轮从动件1包括：作为外圈的圆环状的滚筒11；贯通滚筒11的中空圆筒状的轴12；配置在滚筒11及轴12之间的多个滚子13。摇臂2在中央部通过轴承衬瓦4等保持在摇臂轴3上，能以摇臂轴3为支点自由转动。阀6被弹簧7的弹力朝箭头7A的方向施力。
因此，凸轮从动件1在弹簧7的弹力作用下通过调节螺钉9、摇臂2而始终推压在凸轮5的外周面5B上。凸轮5在与凸轮从动件1的内圈、即轴12的轴向垂直的截面上呈卵形截面形状。凸轮5与凸轮轴5A形成为一体，能以凸轮轴5A为轴旋转。

[0048] 参照图2，摇臂2的一个端部2B侧形成一对侧壁21，呈双叉状。在一对侧壁21上分别形成有同轴的圆柱状的通孔21A。凸轮从动件1的轴12以贯通一对侧壁21的双方的通孔21A的形态嵌入。在轴12的外周面上形成轴滚走面12A，将多个滚子13配置成其外周面、即滚子滚走面13A与轴滚走面12A接触的状态。滚筒11配置在一对侧壁21之间，且在滚筒11的内周面上形成与轴滚走面12A相对的滚筒滚走面11A。滚子13配置成其滚子滚走面13A与滚筒滚走面11A接触的状态。由此将滚筒11保持成可相对轴12自由旋转的状态。

[0049] 参照图3，在通孔21A的各个外壁侧开口附近形成有锥部21B，该锥部21B在与轴12的轴向垂直的截面上的直径逐渐增大。轴12的两端部成为具有300HV以下硬度的低硬度区域12C，通过塑性加工、即铆接加工而沿锥部21B变形。由此将作为轨道部件的轴12相对于作为保持部件的摇臂2而固定。另一方面，轴12的包括轴滚走面12A在内的环状区域经高频淬火而成为具有653HV以上的硬度的高硬度区域12B。

[0050] 在图1～图3中，为了轻量化而采用了中空状的轴12，但也可为了确保强度及刚性等而采用实心轴12。

[0051] 下面对实施方式1的气门装置10的动作进行说明。参照图1，当凸轮5与凸轮轴5A一起以凸轮轴5A为轴旋转时，从凸轮轴5A到凸轮5与凸轮从动件1间的接触部的距离便周期性地发生变化。因此，摇臂2以摇臂轴3为支点进行摆动。其结果，阀6随调节螺钉
9进行往复运动。由此使发动机的吸气阀或排气阀开闭。

[0052] 下面对实施方式1中作为轨道部件的凸轮从动件1的轴12及气门装置10的制造方法进行说明。

[0053] 参照图4，在实施方式1的凸轮从动件的轴的制造方法中，首先实施钢制部件准备工序，准备好由钢构成、已成形为作为轨道部件的轴12的大致形状的部件、即钢制部件。具体而言，对例如由JIS规格SUJ2等的轴承钢、SCM420等铬钼钢、SCr420等铬钢等形成的钢材进行锻造、切削等加工来制成钢制部件。

[0054] 接着，实施热处理工序，对在钢制部件准备工序中准备好的钢制部件进行热处理。热处理工序包括碳氮共渗工序、温度保持工序、高频淬火工序、回火工序。对该热处理工序的详细情况后述。

[0055] 然后实施精加工工序，对在热处理工序中经过热处理的钢制部件进行精加工。具体而言，对热处理后的钢制部件进行磨削加工、超精加工等精加工，从而完成凸轮从动件1的轴12。

[0056] 下面对实施方式1的凸轮从动件的轴的制造方法中的热处理工序的详细情况进行说明。在图5中，横向表示时间，往右表示时间的经过。另外，在图5中，纵向表示温度，越往上表示温度越高。

[0057] 参照图5，在热处理工序中，首先对钢制部件实施碳氮共渗工序，将钢制部件加热至A1点以上的温度、即碳氮共渗温度来进行碳氮共渗。具体而言，将在钢制部件准备工序中准备好的钢制部件加热到A1点以上的温度即800℃以上1000℃以下的温度(例如850℃)，并持60分钟以上300分钟以下的时间(例如150分钟)。此时，通过在RX气体中添加了氨气(NH3)的环境中加热，将钢制部件表层部的碳浓度及氮浓度调节到所需的浓度。

[0058] 下面实施温度保持工序，对在碳氮共渗工序中经过碳氮共渗的钢制部件从碳氮共渗温度冷却到不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度区域，并在该温度区域保持60分钟以上180分钟以下的时间。

[0059] 此时，构成钢制部件的钢冷却到低于A1相变点的温度，从而开始珠光体相变。随着时间的经过，即使温度不下降，珠光体相变依然进行。因此，如上所述，通过在上述温度区域保持60分钟以上180分钟以下的时间，就可使构成钢制部件的钢的相变在确保恒温相变的状态或冷却速度非常小的状态下基本完成。其结果，该钢中的碳化物足够粗大、凝集而使硬度得到抑制。

[0060] 在珠光体相变进行过程中，由于钢制部件的温度保持在上述温度范围内，因此无论钢制部件的形状、大小、同时处理的钢制部件的数量等如何，都能使碳化物粗大、凝集为一定的状态。而且，也不会出现钢制部件的部位不同导致冷却速度有较大差异的情况，因而无论在何部位，都能使碳化物粗大、凝集为一定的状态。其结果，能稳定地控制轴12上的低硬度区域12C的硬度，能稳定地制造出具有能在不发生裂痕的情况下进行塑性加工的低硬度区域12C的轴12。另外，与在实施了碳氮共渗后进行淬火、再进行高温回火的现有工序相比，能简化热处理工序，抑制制造成本的上升。

[0061] 在此，在温度保持工序中，为了使碳化物充分粗大、凝集，将钢制部件保持的温度具体设定在650℃以上720℃以下为佳。更详细而言，保持钢制部件的较佳温度因构成钢制部件的钢的种类而有一定的差异，例如，采用JIS SUJ2时以650℃以上700℃以下为佳，SCM420时以670℃以上700℃以下为佳。此外，在温度保持工序中，为了兼顾提高生产效率、充分进行珠光体相变和抑制冷却速度的不均，将钢制部件保持在上述温度区域的时间最好控制在60分钟以上120分钟以下。

[0062] 下面参照图5，将实施了温度保持工序的钢制部件冷却到容易处理的温度、例如室温。此时，如上所述，在温度保持工序中，构成钢制部件的钢的珠光体相变基本完成，因此冷却速度几乎不影响钢制部件的硬度。因此，为了提高生产效率可实施油冷、水冷等，使钢制部件急速冷却。

[0063] 下面，对钢制部件实施高频淬火工序，在作为轨道部件的轴12的高硬度区域12B以外的区域、即低硬度区域12C(两端部)不被淬火硬化的情况下对高硬度区域12B进行高频淬火，该高硬度区域12B包括成为轴滚走面12A的区域在内。具体而言，将钢制部件安放在高频淬火装置内，使高硬度区域12B的表面与感应线圈相对，使高频电流流经该感应线圈，由此使高硬度区域12B被感应加热到A1点以上的温度、即800℃以上1000℃以下的温度(例如900℃)。之后，例如通过油冷或水冷急速地从A1点以上的温度区域冷却到Ms点以下的温度。由此，在低硬度区域12C没有被淬火硬化的情况下对高硬度区域12B进行淬火硬化。在此，包括高硬度区域12B在内的钢制部件的表层部在碳氮共渗工序中已被碳氮共渗。因此，在高频淬火工序中，通过对高硬度区域12B进行高频淬火，使轴滚走面12A成为抗滚动疲劳性好的区域，能赋予轴12良好的滚动疲劳寿命特性。

[0064] 另外，轴滚走面12A正下方的表层部在经过碳氮共渗后通过高频淬火而成为含有10体积％以上50体积％以下、最好15体积％以上35体积％以下的残留奥氏体的量、且奥氏体结晶粒度在11号以上(旧奥氏体结晶颗粒的粒度编号；JIS G 0551)的钢组织。因此，能进一步提高轴12的滚动疲劳寿命特性。表层部是指距滚走面0.2mm以内的区域。

[0065] 在此，高频淬火工序中的上述感应加热是通过被处理物即轴12内部产生的涡电流引起的焦耳热和相当于磁滞损耗功的功的热量来实现的，因而通过对流过感应线圈的高频电流的频率、电源的输出功率、加热时间等进行控制，就可仅对轴12中所需部分进行局部加热。因此，能容易地在低硬度区域12C不被淬火硬化的情况下对高硬度区域12B进行淬火硬化。

[0066] 下面参照图5实施回火工序。具体而言，将实施了高频淬火工序后的钢制部件加热到低于A1点的温度、即150℃以上350℃以下的温度(例如180℃)，并保持30分钟以上240分钟以下的时间(例如120分钟)，之后在室温的空气中冷却(空冷)。通过以上步骤，实施方式1的轨道部件的制造工序中的热处理工序结束。

[0067] 采用上述实施方式1的作为轨道部件的轴12的制造方法，可抑制制造成本的上升，能充分提高包括碳氮共渗后的滚走面12A在内的高硬度区域12B的硬度，使滚走面12A具有优良的滚动疲劳寿命特性，并能稳定地控制并抑制轴12两端部的低硬度区域12C的硬度，能使轴12的两端部(低硬度区域12C)在避免发生裂缝的情况下塑性变形，能制造出容易通过塑性变形进行固定的轴12。

[0068] 采用上述实施方式1的轨道部件的制造方法制造而成的本发明的实施方式1的作为轨道部件的轴12成为可抑制制造成本的上升、包括滚走面在内的区域的硬度高、可确保足够的滚动疲劳寿命、稳定地控制塑性变形区域的硬度的轨道部件。

[0069] 在此，A1点是指与对钢加热时钢的组织从珠光体开始相变为奥氏体的温度相当的点。另外，M点是与奥氏体化后的钢冷却时开始马氏体化的温度相当的点。

[0070] 下面对实施方式1的气门装置10的制造方法进行说明。

[0071] 参照图1及图6，实施方式1的气门装置10的制造方法制造的气门装置具有凸轮从动件1和作为保持凸轮从动件1的保持部件的摇臂2，该气门装置使发动机(未图示)的供气阀或排气阀即阀6动作。该气门装置10的制造方法包括：制造凸轮从动件1的凸轮从动件制造工序；制造作为保持部件的摇臂2的保持部件制造工序；将凸轮从动件1安装在作为保持部件的摇臂2上的安装工序；以及将安装有凸轮从动件的摇臂2与另外准备的凸轮5、阀6、弹簧7等组合来组装气门装置10的组装工序。

[0072] 在此，在凸轮从动件制造工序中，作为构成凸轮从动件1的轨道部件的轴12用上述实施方式1的轨道部件的制造方法制造。

[0073] 另外，在安装工序中，参照图3，对轴12的两端部、即低硬度区域12C进行塑性加工，使轴12相对于摇臂2而固定，从而将凸轮从动件1安装在摇臂2上。下面进行更详细的说明，滚筒11和配置成与滚筒11的滚筒滚走面11A接触的多个滚子13插入在摇臂2的一个端部2B侧形成的一对侧壁21之间。之后，将轴12插入而同时贯通在一对侧壁21上各自形成的通孔21A，且使轴滚走面12A与多个滚子13接触。通过对轴12两端部、即低硬度区域12C进行塑性加工、即铆接加工，将轴12相对于摇臂2而固定，从而将凸轮从动件1安装在摇臂2上。

[0074] 在实施方式1的气门装置10的制造方法中，轴12由上述实施方式1的轨道部件的制造方法制造而成，通过对该轴12进行铆接加工使轴12相对于摇臂2而固定，从而将凸轮从动件1安装在摇臂2上。因此，采用上述实施方式1的气门装置10的制造方法，可提供一种可抑制制造成本的上升、作为轨道部件的轴12具有足够的滚动疲劳寿命从而具有足够的耐久性、并可利用塑性变形容易地实施凸轮从动件安装的气门装置10的制造方法。

[0075] (实施方式2)

[0076] 下面参照图7对实施方式2的包括具有轨道部件的凸轮从动件的气门装置及其制造方法进行说明。

[0077] 参照图7，实施方式2的气门装置10具有与上述实施方式1的气门装置10基本相同的结构。实施方式2的气门装置10与实施方式1的气门装置10的不同之处在于，摇臂2的转动支点成为摇臂2的一个端部2B。

[0078] 即，在实施方式2的气门装置10中，在摇臂2的一个端部2B侧形成有与未图示的枢轴抵接的枢轴抵接部22。摇臂2能以枢轴抵接部22为支点自由转动。

[0079] 当凸轮5与凸轮轴5A一起以凸轮轴5A为轴旋转时，从凸轮轴5A到凸轮5与凸轮从动件1间的接触部的距离周期性地发生变化。因此，摇臂2以枢轴抵接部22为支点进行摆动。其结果，阀6进行往复运动，使发动机的吸气阀或排气阀开闭。

[0080] 实施方式2的作为轨道部件的轴12及气门装置10如上所述，具有与实施方式1的轴12及气门装置10基本相同的结构，由同样的制造方法制造而成。

[0081] (实施方式3)

[0082] 下面参照图8及图9对实施方式3的装备了具有轨道部件的凸轮从动件的气门装置及其制造方法进行说明。

[0083] 参照图8及图9，实施方式3的气门装置10具有与上述实施方式1的气门装置10基本相同的结构。实施方式3的气门装置10与实施方式1的气门装置10的不同之处在于，凸轮从动件1不是直接安装在摇臂2上，而是在摇臂2与凸轮从动件1之间夹设推杆90，凸轮从动件1安装在推杆90上。

[0084] 即，在摇臂2的一个端部2B上通过调节螺钉80及连接部件81连接着呈棒状的推杆90，而调节螺钉80由锁定螺母82固定在摇臂2上。在作为保持部件的推杆90上，在与摇臂2连接的一侧的相反侧的端部上安装有凸轮从动件1。凸轮5配置成其外周面5B与凸轮从动件1的滚筒11的外周面接触。

[0085] 当凸轮5与凸轮轴5A一起以凸轮轴5A为轴旋转时，从凸轮轴5A到凸轮5与凸轮从动件1间的接触部的距离周期性地发生变化。因此，摇臂2的一个端部2B被推杆90推压，摇臂2以摇臂轴3为支点进行摆动。其结果，阀6进行往复运动，使发动机的吸气阀或排气阀开闭。

[0086] 实施方式3的作为轨道部件的轴12及气门装置10如上所述具有与实施方式1的轴12及气门装置10基本相同的结构，由同样的制造方法制造而成。

[0087] (实施例1)

[0088] 以下对本发明的实施例1进行说明。对采用本发明的轨道部件制造方法制成的轨道部件的特性进行了评价试验。试验步骤如下。

[0089] 首先，说明作为试验对象的试件的制作方法。在本发明的实施例中，原材料采用了轴承钢即JIS SUJ2，利用与参照图4及图5说明的实施方式1中作为轨道部件的轴12的制造方法相同的制造方法制作了外径14.6mm、长17.3mm的实心圆柱状的试件(凸轮从动件的轴)。在热处理工序中，参照图5，加热到A1点以上的温度、即850℃后进行碳氮共渗(碳氮共渗工序)，然后冷却到不低于比A1点低100℃的温度且低于A1点的温度、即650℃，并在650℃的状态下保持120分钟(温度保持工序)。之后，通过浸渍在油中进行冷却(油冷)。然后对包括成为滚走面的区域在内的区域实施进行淬火硬化的高频淬火(高频淬火工序)，然后通过加热到180℃并保持120分钟来进行回火(回火工序)，由此完成热处理工序(实施例A、B)。

[0090] 另一方面，作为本发明的范围外的比较例，制作了在与上述试件相同的工序中省略了热处理工序中的碳氮共渗工序及温度保持工序、而仅经过高频淬火工序及回火工序的试件(比较例A、B)。

[0091] 下面说明特性评价方法。对上述试件的外周面的硬度、滚走面上的残留奥氏体量及奥氏体结晶粒度编号进行了调查。参照图10，关于作为试件的凸轮从动件的轴30的外周面的硬度，利用维氏硬度计对在长度方向与外周面的端部分别相距8.65mm、5.0mm、2.0mm及1.0mm的位置、即测定位置A、B、C及D进行了测定。其中，测定位置A、B是处于高硬度区域32的表面即滚走面31上的位置，测定位置C、D是处于滚走面31以外的区域的位置。

[0092] 关于滚走面31上的残留奥氏体量，利用X线衍射计(XRD)对该部位的马氏体α(211)面与奥氏体γ(220)面间的衍射强度进行测定来算出。另外，关于奥氏体结晶粒度编号，根据JIS G 0551记载的旧奥氏体结晶颗粒的粒度编号的测定方法进行测定。

[0093] 表1

[0094]

[0095] 表1表示特性评价的结果。参照表1，在用本发明的实施例的制造方法制作而成的实施例A及实施例B中，处于滚走面31上的测定位置A及B的硬度为790～805HV，是可期待提高滚动疲劳寿命的硬度。而处于滚走面31以外的区域的测定位置C、D的硬度为220～235HV，处于能在不发生裂缝的情况下实施铆接加工等塑性加工的硬度范围、即300HV以下。

[0096] 另一方面，在用本发明范围外的现有的制造方法制成的比较例A及B中，处于滚走面31上的测定位置A及B的硬度为735～780HV。与实施例A、B相比硬度较小，这是因为比较例A、B的试件没有经过碳氮共渗的缘故。而处于滚走面31以外的区域的测定位置C、D的硬度为200～220HV。

[0097] 另外，实施例A及实施例B中，滚走面31上的残留奥氏体量为31.5～32.5体积％。该数值处于能兼顾提高滚动疲劳寿命、尤其是在硬质杂物混入润滑剂内的杂物混入环境等中的滚动疲劳寿命以及尺寸稳定性的范围内，该范围理想的是在10体积％以上50体积％以下，更为理想的是在15体积％以上35体积％以下。

[0098] 另一方面，在比较例A及比较例B中，滚走面31上的残留奥氏体量为7.5～8.5体积％。与实施例A、B相比奥氏体量减少，这是因为比较例A、B的试件没有经过碳氮共渗的缘故。其结果，比较例A、B的残留奥氏体量处于能兼顾提高滚动疲劳寿命、尤其是在硬质杂物混入润滑剂内这样的杂物混入环境等中的滚动疲劳寿命以及尺寸稳定性的范围之外，该范围理想的是10体积％以上50体积％以下。

[0099] 另外，实施例A及实施例B中，滚走面31上的奥氏体结晶颗粒的粒度编号为12，是11以上，而在11的范围内有利于提高滚动疲劳寿命、韧性等。

[0100] 另一方面，在比较例A及比较例B中，滚走面31上的奥氏体结晶颗粒的粒度编号为10.5～11。与实施例A及实施例B相比粒度编号减小(旧奥氏体结晶颗粒增大)这是因为比较例A及比较例B的试件没有经过碳氮共渗，因此高频淬火时奥氏体结晶颗粒生成部位的碳化物的数量密度比实施例A及B减少。

[0101] 可见，利用本发明的轨道部件的制造方法制成的轨道部件与现有的轨道部件相比，滚走面的硬度及奥氏体结晶粒度编号大、残留奥氏体量处于较好的范围内，而且形成有容易实施塑性加工的区域。因此，可确认利用本发明的轨道部件的制造方法制成的轨道部件其滚走面的滚动疲劳寿命特性优良、可容易地利用铆接加工等塑性加工进行轨道部件的固定。

[0102] (实施例2)

[0103] 以下说明本发明的实施例2。对采用本发明的轨道部件制造方法制成的轨道部件的滚动疲劳寿命进行了调查试验。试验步骤如下。

[0104] 将在上述实施例1中制作的图10所示的试件、即凸轮从动件的轴作为内圈，进行了外圈旋转型滚动疲劳寿命试验。参照图11，对实施例2的滚动疲劳寿命试验的试验方法进行说明。

[0105] 参照图11，滚动疲劳寿命试验机40包括：与未图示的动力源连接的转轴41；让转轴41贯通其中心区域、能与转轴41一体地旋转的圆盘状驱动滚轮42；将转轴41支撑成可自由旋转的一对轴承45。

[0106] 将圆环状的外圈43配置成其外周面与驱动滚轮的外周面42A接触，并将多个滚子44配置成其外周面与外圈43的内周面接触。参照图10及图11，将作为试件的凸轮从动件的轴30固定配置成贯通外圈43并使滚走面31与滚子44接触。

[0107] 当转轴41利用未图示的动力源而旋转时，驱动滚轮42与转轴41一体地旋转。外圈43在驱动滚轮42的驱动下旋转。在此，在以下条件下进行了试验：对凸轮从动件的轴30施加的负载是2200N，外圈43的旋转速度为7000转/分钟，润滑油是发动机油(SAE粘度规格：10W-30)，油温为100℃。在该条件下，试验中发生了表面损伤或内部起点剥离。因此，通过本试验能确认表面损伤及内部起点剥离双方的寿命。对凸轮从动件的轴30上发生剥离为止的时间(滚动疲劳寿命)进行了调查。并对由实验结果得到的滚动疲劳寿命进行统计分析，算出了10％的试件到发生剥离为止的时间(L10寿命)。表2表示试验结果。

[0108] 表2

[0109]试件 L10寿命比
实施例A 3.0
实施例B 3.4
比较例A 1.0
比较例B 1.2

[0110] 在表2中表示了将比较例A的L10寿命作为1时的各试件的寿命比。参照表2，本发明的实施例、即实施例A及B的凸轮从动件的轴与现有的凸轮从动件的轴、即比较例A及B相比具有三倍左右的滚动疲劳寿命。这是因为在实施例A及B中实施了碳氮共渗处理，因此如上所述，奥氏体结晶粒度小且残留奥氏体量处于较好的范围内。

[0111] 通过以上的实施例1及2的结果可知，采用本发明的轨道部件的制造方法，由于不增加热处理工序的工序数，因而能抑制制造成本的上升，同时通过碳氮共渗及高频淬火使包括滚走面在内的区域的硬度足够大，成为耐滚动疲劳好的材质，而且对滚走面以外的区域的硬度能稳定地进行控制并抑制，能制造出容易利用该区域的塑性变形进行轨道部件固定的轨道部件。

[0112] 以上揭示的实施方式及实施例全部是例示，并不构成限定。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书限定，与权利要求书同等的含义以及权利要求书范围内的所有变更都包括在内。

[0113] 工业上的可利用性

[0114] 本发明的轨道部件及轨道部件的制造方法尤其能很好地适用于通过局部塑性变形而与相邻的部件进行固定的轨道部件及其制造方法。另外，本发明的气门装置的制造方法尤其能很好地适用于装备了具有通过局部塑性变形而与相邻的部件进行固定的轨道部件的凸轮从动件的气门装置的制造方法。