(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブシュの両端がそれぞれ一対の内プレートのブシュ孔に嵌着固定され、前記ブシュ内に回転自在に嵌挿されたピンの両端が前記一対の内プレートの両外側に配置された一対の外プレートのピン孔に嵌着固定され、且つ、前記ブシュにローラが外挿されている自動車エンジン用タイミングチェーンにおいて、
前記ピン表面に、炭化バナジウム層を形成したことを特徴とする自動車エンジン用タイミングチェーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンに用いられるタイミングチェーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の動力伝達機構等に用いられる動力伝達媒体には、高荷重、高速化及びメンテナンスフリー化の要請から、従来多用されていた歯付ベルトに代わり、金属製のローラチェーンの採用が増加している。
【０００３】
従来のローラチェーンは、円筒状のブシュの両端部がそれぞれ一対の内プレートのブシュ孔に嵌着固定され、前記ブシュ内に回転自在に嵌挿されたピンの両端が前記一対の内プレートの両外側に配置された一対の外プレートのピン孔に嵌着固定され、且つ、前記ブシュにローラを回転自在に外嵌した構成をしている。
【０００４】
この種の従来のローラチェーンにおいては、強度向上、摩耗伸び性能向上を狙って、ピンに焼き入れ・焼き戻しや、浸炭焼き入れ・浸炭焼き戻し等の熱処理を施したり、ピン表面に炭化クロム層を設けたりしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したローラチェーンにおいては、ピンへの表面処理やピン表面への炭化クロム層形成にもかかわらず、自動車エンジンのタイミングチェーン等に使用した際に、期待した耐摩耗性を発揮せずに異常摩耗伸びを生じるローラチェーンが、ごくわずかであるが存在することが報告された。そのため、エンジンの一層の信頼性向上のために自動車エンジン用タイミングチェーンの異常摩耗伸びの克服が急務の課題であった。
【０００６】
そこで本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、この自動車エンジン用タイミングチェーンの異常摩耗伸びは、エンジンルーム内の潤滑油、すなわち、エンジンオイルが極度に劣化し、エンジンオイルの酸化がｐＨ＜３にまで進行した際に、ピン表面が、酸化度の高いエンジンオイルにより腐食し、ブシュとの摺接によりピン表面の摩耗が促進されることによって発生することを解明した。
さらにピン表面の摩耗により生じた摩耗粉がピンとブシュの間に夾雑物として存在することにより、摩耗を一層促進させる、いわゆるアブレシブ摩耗がピン及びブシュの摺接面の摩耗の原因となっていることも明らかになった。
さらに、ピンとブシュが親和性の高い材質で構成されている場合には、両者が凝着しやすく、摩耗を一層促進させる原因となっていることも明らかになった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前述したような従来の自動車エンジン用タイミングチェーンが抱えていた問題点を解消し、エンジンルーム内で極端に劣化した酸化度の高いエンジンオイルとともに使用された場合にピンの耐食性を高めるとともにピンとブシュの間の凝着を抑制して、異常摩耗伸びが発生することなく、長期に亘って円滑に屈曲摺動する自動車エンジン用タイミングチェーンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る自動車エンジン用タイミングチェーンは、ブシュの両端がそれぞれ一対の内プレートのブシュ孔に嵌着固定され、前記ブシュ内に回転自在に嵌挿されたピンの両端が前記一対の内プレートの両外側に配置された一対の外プレートのピン孔に嵌着固定され、且つ、前記ブシュにローラが外挿されている自動車エンジン用タイミングチェーンにおいて、前記ピン表面に、炭化バナジウム層を形成したことによって、前記目的を達成する。
【０００９】
【作用】
請求項１に係る自動車エンジン用タイミングチェーンは、ピン表面に炭化バナジウム層を形成したことによって、ピンの耐食性が高められるので、エンジンルーム内の酸化雰囲気中においても異常摩耗伸びを起こすことなく長期に亘り円滑に屈曲摺動する。
また、ピン表面に、炭化バナジウム層が形成されていることによって、ピンとブシュとの親和性が小さくなるとともに、ピンとブシュの間の凝着の発生を抑制する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき、図１乃至図４を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンの一例を示す斜視図である。
この自動車エンジン用タイミングチェーン１０は、ブシュ１２の両端がそれぞれ一対の内プレート１１のブシュ孔１１ａに嵌着固定され、前記ブシュ１２内に回転自在に嵌挿されたピン１５の両端が前記一対の内プレート１１の両外側に配置された一対の外プレート１４のピン孔１４ａに嵌着固定されている。
そして、前記ブシュ１２にローラ１３を回転自在に外嵌している。この図１では、自動車エンジン用タイミングチェーンの組立構造が分かるように、自動車エンジン用タイミングチェーン全体の斜視図とともに、各部品の斜視図も併せて記載している。
【００１２】
本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンは、ピン素材の表面に、厚さ６〜２０μｍの炭化バナジウムの硬化層を形成している。炭化バナジウムの硬化層は、次のような方法により形成した。０．１〜０．４重量％の炭素を含有し、その他マンガン、ケイ素を含有、またクロム、モリブデンのうち少なくとも１種以上を含有し、残余は鉄および不純物からなるピン素材を浸炭焼入れして素材表面層に炭素量０．７〜１．０％の高炭素表面層を形成し、次いでバナジウム粉末またはバナジウム合金粉末を添加して９００〜１１００℃の高温下で５〜２５時間加熱処理する粉末浸透法により、炭化バナジウムの硬化層を形成した。
この方法以外にも、溶融塩中で処理する溶融浸透法や気相化学反応によってピン表面に炭化バナジウムの薄膜を形成する化学蒸着法や高温加熱、スパッタリングやアーク放電などの物理的方法でバナジウムを蒸発させ、ピン表面に凝縮させて、炭化バナジウムの薄膜を形成する物理蒸着法を用いても構わない。
【００１３】
図２乃至図４は、上記実施例の自動車エンジン用タイミングチェーンの耐摩耗性を評価するために行ったチェーン伸び試験の結果を従来例の結果とともに示している。
図２は、酸化劣化エンジンオイル中での試験結果を、図３は、新品エンジンオイル中での試験結果を、図４は、スーツ（ｓｏｏｔ：煤）すなわち、アブレシブ摩耗の原因ともなるカーボンを主成分とする煤を含有したエンジンオイル中での試験結果を示しており、従来例１は、浸炭処理したピンを用いており、従来例２は、表面に炭化クロム層を形成したピンを用いている。
【００１４】
図３に示すように、本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンは、新品エンジンオイル中においては、浸炭処理したピンを用いた従来例１と比較すると、伸びが３分の１程度に改善されているものの、表面に炭化クロム層を設けたピンを用いた従来例２と比較すると、伸び特性は同程度であり、改善はみられない。
【００１５】
しかしながら、図２に示すように、酸化劣化エンジンオイル中においては、従来例２よりも伸びが３分の２程度に改善されていることが確認された。
更に、図４が示すように、スーツ入りエンジンオイル中においては、従来例１、従来例２と比較して伸び特性が改善されていることが確認された。
【００１６】
これらの試験結果から、本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンは、炭化バナジウムが炭化クロムに比較して、酸化雰囲気における耐食性に優れているため、酸化劣化エンジンオイル中において、耐摩耗特性が大きく改善することが結論づけられた。
さらに、浸炭熱処理をしたものや、炭化クロム層を形成したものに比べて、炭化バナジウム層を形成したものは、硬質であるため、スーツ入りエンジンオイル中での耐摩耗特性が向上する。
【００１７】
炭化バナジウム層の形成による表面処理は、これまで、浸炭熱処理や炭化クロム層形成等の他の表面処理と比べて、それほど有利な表面処理とは認識されていなかったが、酸化劣化エンジンオイル中やスーツ入りエンジンオイル中という過酷な条件下で使用されることのあるローラチェーンのピンの被覆材料としては、きわめて優れた材料であることが実証された。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る自動車エンジン用タイミングチェーンは、ピン表面に、炭化バナジウム層を形成したことによって、ピンの耐食性が高められるとともに、ピンとブシュとの親和性が小さくなり、ピンとブシュの間の凝着の発生が抑制されるので、エンジンルーム内の酸化劣化エンジンオイル中における耐摩耗特性が飛躍的に向上し、長期に亘り、異常伸びが発生することがなく、耐久性・信頼性が優れている。
したがって、自動車エンジン用タイミングチェーンの摩耗伸び増大による騒音や歯飛びの発生、性能低下が防止される。
【００１９】
また、カーボン等の異物がエンジンオイル中に混入した場合においても、ピンとブシュの摺接面の摩耗の原因となるアブレシブ摩耗等を引き起こすことなく、円滑に屈曲摺動する。さらに、本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンによれば、エンジンオイルの交換時期が延長されるため、ローコストオペレーションが可能になる。しかも、炭化バナジウム層を形成する製造工程は、従来の炭化クロムと同様の製造工程を使用することが可能であるため、製造コストを上昇させることもない。
【００２０】
本発明は、自動車エンジン用タイミングチェーンの異常摩耗伸びがエンジンオイルの酸化劣化に起因することを解明し、その異常摩耗伸びのメカニズムを踏まえて、ピン素材表面の被覆材料として最適な材質として炭化バナジウムを選定したことにより、きわめて再現性良く異常摩耗伸びの発生を回避することができる点で産業上の技術的意義はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンの一部を示す斜視図。
【図２】  本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンの酸化劣化エンジンオイル中におけるチェーン伸び試験の結果を示す図。
【図３】  本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンの新品エンジンオイル中におけるチェーン伸び試験の結果を示す図。
【図４】  本発明の自動車エンジン用タイミングチェーンのスーツ入りエンジンオイル中におけるチェーン伸び試験の結果を示す図。
【符号の説明】
１０  ・・・  自動車エンジン用タイミングチェーン
１１  ・・・  内プレート
１１ａ・・・  ブシュ孔
Ｉ２  ・・・  ブシュ
１３  ・・・  ローラ
１４  ・・・  外プレート
１４ａ・・・  ピン孔
１５  ・・・  ピン
【図１】
0003656844.tif 000002
【図２】
0003656844.tif 000003
【図３】
0003656844.tif 000004
【図４】
0003656844.tif 000005