(57)【要約】【課題】高い耐久性を有するチェーンを提供する。【解決手段】  チェーンは、複数のリンクプレートと、前記複数のリンクプレートを屈曲可能に連結するピンと、を備え、前記ピンの表面のビッカース硬さが、１０００Ｈｖ以上であり、前記ピンの表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンクプレートと、
前記複数のリンクプレートを屈曲可能に連結するピンと、
を備え、
前記ピンの表面のビッカース硬さが、１０００Ｈｖ以上であり、
前記ピンの表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上である、
ことを特徴とするチェーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１では、ローラチェーンのピン表面を炭化クロム層又は炭化バナジウム層により被覆し、ピンの表面粗さをブシュの表面粗さよりも小さくすることによって、ピンの摩耗を抑制し、チェーンの耐久性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チェーンを、例えば内燃機関の吸気バルブや排気バルブを開閉駆動するためのタイミングチェーンとして用いる場合、チェーンの耐久性をより向上させることが求められる。
【０００５】
そこで、本発明は、チェーンの耐久性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本明細書に開示されたチェーンは、複数のリンクプレートと、前記複数のリンクプレートを屈曲可能に連結するピンと、を備え、前記ピンの表面のビッカース硬さが、１０００Ｈｖ以上であり、前記ピンの表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上である。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書開示のチェーンによれば、チェーンの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るサイレントチェーンの一部破断平面図であり、図１（Ｂ）は、サイレントチェーンの正面図であり、図１（Ｃ）は、ピンの部分断面拡大図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るサイレントチェーンが備えるピンの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３（Ａ）は、第２の実施形態に係るローラチェーンの一部破断平面図であり、図３（Ｂ）は、ローラチェーンの正面図であり、図３（Ｃ）は、ピンの部分断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係るチェーンについて、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。
【００１０】
≪第１の実施形態≫
第１の実施形態は、チェーンがサイレントチェーンである場合について説明する。図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るサイレントチェーンの一部破断平面図であり、図１（Ｂ）は、サイレントチェーンの正面図であり、図１（Ｃ）は、ピンの部分断面拡大図である。
【００１１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、サイレントチェーン２０は、複数のリンクプレート２２と、一対のガイドプレート２１とを備える。リンクプレート２２は、円形の一対のピン孔２４を有する。また、ガイドプレート２１は、円形の一対のピン孔２５を有する。ピン孔２５のピッチは、上記リンクプレート２２のピン孔２４のピッチと同一とされている。
【００１２】
ガイドプレート２１のリンクプレート２２との摺動面２１ａと、リンクプレート２２のガイドプレート２１及び他のリンクプレート２２との摺動面２２ａとは、鏡面加工されており、算術平均粗さＲａが０．１以下となっている。リンクプレート２２及びガイドプレート２１の摺動面２２ａ，２１ａに対して、ショットピーニング処理、又は平面研磨等を行うことにより、算術平均粗さＲａを０．１以下とすることができる。
【００１３】
図１（Ａ）に示すように、リンクプレート２２は、その板厚方向でピン孔２４の位置が互い違いとなるように複数枚配列され、各ピン孔２４にピン２３が回転自在に挿入されている。また、ピン２３の端部は、ガイドプレート２１のピン孔２５に圧入やカシメ等の手段によって固定されている。
【００１４】
ピン２３の表面は鏡面加工され、その算術平均粗さＲａが０．１未満となっている。なお、摩擦係数を低減する観点から、ピン２３の表面の算術平均粗さＲａは、０．０１〜０．０７であることが好ましい。また、ピン２３の表面のビッカース硬さは、１０００Ｈｖ以上となっている。また、ピン２３の表面から径方向に２０μｍまでの範囲（図１（Ｃ）参照）における残留圧縮応力は、１５００ＭＰａ以上となっている。さらに、図１（Ｃ）に示すように、ピン２３の表面には、油溜まりとして機能する多数の凹部２３ａが散在しており、凹部２３ａの直径は、例えば０．１〜１５μｍである。
【００１５】
このように、本第１の実施形態に係るサイレントチェーン２０は、ガイドプレート２１及びリンクプレート２２と、ガイドプレート２１及びリンクプレート２２を屈曲可能に連結するピン２３と、を備え、ピン２３の表面のビッカース硬さが、１０００Ｈｖ以上であり、ピン２３の表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上である。ピン２３の表面のビッカース硬さが１０００Ｈｖ以上であるため、ピン２３は高い耐摩耗性を有する。また、ピン２３の表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上であるため、ピン２３は、高い疲労強度を有する。したがって、サイレントチェーン２０の耐久性が向上する。
【００１６】
サイレントチェーンは、リンクプレートに直接ピンが圧入されているため、ピンに掛かる面圧自体が大きくなり、ピンが摩耗しやすい。本第１の実施形態によれば、ピン２３が高い残留圧縮応力を有することにより、ピン２３を浸炭焼き入れした場合や、ピン２３表面にバナジウムカーバイドを被覆させた場合と比較して、その摩耗量が小さくなる。さらに、ピン２３は、油溜まりとして機能する多数の凹部２３ａを有するため、ピン２３とガイドプレート２１及びリンクプレート２２との摺動摩擦を低減することができ、ピン２３の摩耗を低減させることができる。したがって、サイレントチェーン２０の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
また、本第１の実施形態によれば、ガイドプレート２１の摺動面２１ａと、リンクプレート２２の摺動面２２ａとは、算術平均粗さＲａが０．１以下であるため、ガイドプレート２１の摺動面２１ａとリンクプレート２２の摺動面２２ａとの間の摺動摩擦が低減され、摺動面２１ａ，２２ａの摩耗が低減される。これにより、サイレントチェーン２０の耐久性が向上する。
【００１８】
排気弁及び吸気弁とピストンとの干渉を計算するバルブスタンプ計算では、サイレントチェーンの摩耗分を考慮して計算を行っている。本第１の実施形態に係るサイレントチェーン２０では、摩耗が抑制されているため、バルブスタンプ計算において、摩耗分を考慮しない、又は、摩耗分を少なく設定することができる。これにより、ピストンリングのトップリングをピストン頂面に近づけるハイリング化を行うことができ、クレビス部の容積を減少させることができる。これにより、炭化水素（ＨＣ）の排出量を抑制することができる。
【００１９】
また、バルブスタンプを防止するために、ピストン頂面にバルブリセスを形成する場合、バルブリセスの深さは、サイレントチェーン２０の摩耗分を考慮して決定されている。サイレントチェーン２０の摩耗が抑制されることにより、バルブリセスの深さを決定する場合において、サイレントチェーン２０の摩耗分を少なく設定できるため、バルブリセスの深さを従来よりも浅くすることができる。これにより、圧縮比を上げることができるため、内燃機関の熱効率を向上させることができる。また、バルブリセスの深さが浅くなることにより、燃焼状態が向上し、熱効率が向上する。
【００２０】
なお、上記第１の実施形態においてサイレントチェーン２０に供給される潤滑油に介在する煤のビッカース硬さの最大値は１５００Ｈｖ程度と考えられるため、ピン２３の表面のビッカース硬さは、１６００Ｈｖ以上であることが好ましい。
【００２１】
（ピン２３の製造方法）
次に、上述した特性を有するピン２３の製造方法について説明する。図２は、ピン２３の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００２２】
図２の処理では、まず、例えばクロムモリブデン鋼（例えばＳＣＭ４２０）からなるピン２３に対し、浸炭焼き入れと焼き戻しによる熱処理を行う（ステップＳ１）。
【００２３】
次に、熱処理後のピン２３に対し、鏡面加工処理を行う（ステップＳ２）。本実施形態における鏡面加工処理は、精密ショットピーニング処理を含む。ここで、精密ショットピーニング処理とは、製品の材質・熱処理・硬度に加えて、使用環境とその対策目的に応じて、ショット条件を細かく選定し、最適条件で加工し、疲労強度向上・摺動性向上を主目的とする処理である。精密ショットピーニング処理では、例えば、数μｍ〜数ｍｍまでの噴射材(メディア)を圧縮気体により高速（例えば２００ｍ／ｓｅｃ以上）で噴射し、相手表面へ衝突させる。なお、通常のショットピーニング処理におけるメディアの噴射速度は、例えば１００ｍ／ｓｅｃ以下である。精密ショットピーニング処理の一例として、例えば、株式会社オキソのＯＸ−ＦＳＰ処理が挙げられる。
【００２４】
精密ショットピーニング処理により、ピン２３の表面から径方向に約２０μｍ程度の組織が微細化し、マルテンサイト化する。また、粒界酸化層が消滅し、表面硬度が例えば５００Ｈｖから１０００Ｈｖ以上へと上昇し、表面残留圧縮応力が例えば２００ＭＰａから１５００ＭＰａ以上へと上昇する。これにより、ピン２３の耐摩耗性が向上するとともに、ピン２３の疲労強度が向上する。これにより、ピン２３の耐久性が向上し、サイレントチェーン２０の耐久性が向上する。さらに、精密ショットピーニング処理により、ピン２３の表面に凹部２３ａが形成される。凹部２３ａは、油溜まりとして機能し、ピン２３の摺動時の摩擦を低減し、ピン２３の摩耗を低減する。これにより、サイレントチェーン２０の耐久性が向上する。
【００２５】
さらに、精密ショットピーニング処理により、ピン２３の算術平均粗さＲａを０．１未満とすることができる。これにより、摺動時の摩擦を低減できるため、ピン２３の摩耗を抑制することができ、サイレントチェーン２０の耐久性がさらに向上する。
【００２６】
なお、鏡面加工処理として、株式会社オキソのＯＸ−ＦＳＰ処理とＯＸ−Ｐｏｌｉｓｈとを組み合わせて行ってもよい。ＯＸ−Ｐｏｌｉｓｈ手法により特殊研磨することで、ピン２３表面の凸部がより平滑化され、表面にプラトー構造が形成されるため、油保持性が向上する。さらに、より小さい算術平均粗さＲａを有する鏡面加工面を得ることができる。
【００２７】
≪第２の実施形態≫
第２の実施形態は、チェーンがローラチェーンである場合について説明する。図３（Ａ）は、第２の実施形態に係るローラチェーンの一部破断平面図であり、図３（Ｂ）は、ローラチェーンの正面図であり、図３（Ｃ）は、ピンの部分断面拡大図である。
【００２８】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ローラチェーン１０は、一対のインナリンクプレート１１と、一対のアウタリンクプレート１３とを備える。一対のインナリンクプレート１１及び一対のアウタリンクプレート１３は、複数のリンクプレートの一例である。
【００２９】
インナリンクプレート１１とアウタリンクプレート１３とは、ピン１４により屈曲自在に連結されている。より詳細には、一対のインナリンクプレート１１と、一対のアウタリンクプレート１３とは、インナリンクプレート１１の両端部に設けられたブシュ１２と、アウタリンクプレート１３の両端部に設けられたピン１４とを介し、交互に屈曲自在に連結されている。
【００３０】
ブシュ１２は、インナリンクプレート１１に固定され、ローラ１５が回転自在に装着されている。ブシュ１２の外周面は鏡面加工され、算術平均粗さＲａが０．１以下となっている。ブシュ１２の外周面に対して、例えばショットピーニング処理、又は研磨処理等を行うことによって、算術平均粗さＲａを０．１以下とすることができる。また、ローラ１５の内周面及び外周面は鏡面加工され、算術平均粗さＲａが０．１以下となっている。ローラ１５の内周面及び外周面に対して、例えばショットピーニング処理を行うことによって、その算術平均粗さＲａを０．１以下とすることができる。
【００３１】
ピン１４は、アウタリンクプレート１３に固定され、対応するブシュ１２に相対回転自在に挿通されている。ピン１４の表面は鏡面加工され、その算術平均粗さＲａが０．１未満となっている。なお、摩擦係数を低減する観点から、ピン１４の表面の算術平均粗さＲａは、０．０１〜０．０７であることが好ましい。ピン１４の表面のビッカース硬さは、１０００Ｈｖ以上となっている。また、ピン１４の表面から径方向に２０μｍまでの範囲（図３（Ｃ）参照）における残留圧縮応力は、１５００ＭＰａ以上となっている。さらに、ピン１４の表面には、油溜まりとして機能する多数の凹部１４ａが散在しており、凹部１４ａの直径は、例えば０．１〜１５μｍである。このような特性を有するピン１４は、図２で説明した製造方法により製造することができる。
【００３２】
本第２の実施形態に係るローラチェーン１０は、インナリンクプレート１１及びアウタリンクプレート１３と、インナリンクプレート１１及びアウタリンクプレート１３を屈曲可能に連結するピン１４と、を備え、ピン１４の表面のビッカース硬さが、１０００Ｈｖ以上であり、ピン１４の表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上である。ピン１４の表面のビッカース硬さが１０００Ｈｖ以上であるため、ピン１４は高い耐摩耗性を有する。ピン１４の表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上であるため、ピン１４は、高い疲労強度を有する。したがって、ローラチェーン１０の耐久性が向上する。
【００３３】
ピン１４は、その表面に油溜まりとして機能する多数の凹部１４ａを有するため、ピン１４とブシュ１２との摺動によるピン１４の摩耗を低減させることができる。したがって、ローラチェーン１０の耐久性を向上させることができる。
【００３４】
また、ローラチェーンは圧入部分がサイレントチェーンよりも多いため、組付け歪みがサイレントチェーンよりも多い。組付け歪みが発生すると、摺動部の荷重が増え、そのために、初期摩耗が発生する。ピン１４は、ピン１４の表面から径方向に２０μｍまでの範囲における残留圧縮応力が１５００ＭＰａ以上であるため、組付け歪みが減少し、初期摩耗を減少させることができる。
【００３５】
また、本第２の実施形態によれば、ローラ１５の外周面の算術平均粗さＲ１は０．１以下である。これにより、ローラ１５と、ローラ１５と噛合うスプロケットとの間の接触音を低減することができる。
【００３６】
なお、上記第２の実施形態においてローラチェーン１０に供給される潤滑油に介在する煤のビッカース硬さの最大値は１５００Ｈｖ程度と考えられるため、ピン１４の表面のビッカース硬さは、１６００Ｈｖ以上であることが好ましい。
【００３７】
なお、上記第１及び第２実施形態において、ローラチェーン１０又はサイレントチェーン２０と噛合うスプロケットの歯面は鏡面加工されており、その算術平均粗さＲａが０．１以下であることが好ましい。これにより、スプロケットとの伝達効率が向上するとともに、チェーンとスプロケットとの間の接触音が低減される。スプロケットの歯面は、例えば、精密ショットピーニング処理（例えば、株式会社オキソのＯＸ−ＦＳＰ処理）を行った後に、研磨処理（例えば、株式会社オキソのＯＸ−Ｐｏｌｉｓｈ）を行うことにより、表面にプラトー構造を形成し、油保持性を向上させることで摺動性をより改善することができる。また、より小さい算術平均粗さＲａを有する鏡面加工面を得ることができる。
【００３８】
上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    ローラチェーン
１１    インナリンクプレート
１３    アウタリンクプレート
１４    ピン
２０    サイレントチェーン
２１    ガイドプレート
２２    リンクプレート
２３    ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020106039.tif 000005