(57)【要約】【課題】耐摩耗性を向上させ、摩耗寿命を長くすることができるスプロケット及びスプロケットの焼入れ方法を提供する。【解決手段】履帯に噛み合うと共に、入力される動力によって回転可能なスプロケットにおいて、スプロケット本体と、スプロケット本体の外周面から突出し、周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる複数の歯１１と、を備え、歯１１は、突出方向の先端部１１ｂと基端部１１ｃとの間において履帯と噛み合う噛合部１１ａを有し、噛合部１１ａには、高周波焼入れにより焼入部２１が形成され、噛合部１１ａの焼入部２１の厚さは、先端部１１ｂに形成される焼入部２１の厚さ以上の厚さとなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
履帯に噛み合うと共に、入力される動力によって回転可能なスプロケットにおいて、
スプロケット本体と、
前記スプロケット本体の外周面から突出し、周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる複数の歯と、を備え、
前記歯は、突出方向の先端部と基端部との間において前記履帯と噛み合う噛合部を有し、前記噛合部には、高周波焼入れにより焼入部が形成され、
前記噛合部の焼入部の厚さは、前記先端部に形成される焼入部の厚さ以上の厚さとなっていることを特徴とするスプロケット。
【請求項２】
前記歯同士の間の前記スプロケット本体には、前記高周波焼入れが行われない非焼入部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスプロケット。
【請求項３】
前記噛合部は、前記先端部を挟んで前記スプロケット本体の回転方向の両側に一対設けられ、一対の前記噛合部に形成される前記焼入部の間には、前記高周波焼入れが行われない芯部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスプロケット。
【請求項４】
前記回転方向における前記芯部の幅をｈとし、前記歯の厚さをｂとし、前記歯の前記噛合部に与えられる荷重をＦとし、せん断応力をτとし、許容せん断応力をτａとし、前記芯部の材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとすると、
前記せん断応力τは、τ＝Ｆ／（ｂ・ｈ）で表され、
前記許容せん断応力τａは、τａ＝（１／√３）・σｙ／ｓｆで表され、
前記幅ｈは、τ＜τａを満たす幅となっていることを特徴とする請求項３に記載のスプロケット。
【請求項５】
前記回転方向における前記芯部の幅をｈとし、前記歯の厚さをｂとし、前記歯に与えられる荷重をＦとし、前記歯の前記基端部から前記荷重Ｆが与えられる部位までの前記突出方向における長さをＬとし、曲げ応力をσとし、許容応力をσａとし、前記芯部の材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとすると、
前記曲げ応力σは、σ＝（Ｆ・Ｌ）／（ｂ・ｈ２／６）で表され、
前記許容応力σａは、σａ＝σｙ／ｓｆで表され、
前記幅ｈは、σ＜σａを満たす幅となっていることを特徴とする請求項３に記載のスプロケット。
【請求項６】
前記回転方向における前記芯部の幅をｈとし、前記歯の厚さをｂとし、前記歯に与えられる荷重をＦとし、前記歯の前記基端部から前記荷重Ｆが与えられる部位までの前記突出方向における長さをＬとし、せん断応力をτとし、曲げ応力をσとし、せん断応力τと曲げ応力σとを組み合わせた組み合わせ応力をωとし、許容応力をσａとし、前記芯部の材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとすると、
前記せん断応力τは、τ＝Ｆ／（ｂ・ｈ）で表され、
前記曲げ応力σは、σ＝（Ｆ・Ｌ）／（ｂ・ｈ２／６）で表され、
前記組み合わせ応力ωは、ω＝（σ２＋３・τ２）＾（１／２）で表され、
前記許容応力σａは、σａ＝σｙ／ｓｆで表され、
前記幅ｈは、ω＜σａを満たす幅となっていることを特徴とする請求項３に記載のスプロケット。
【請求項７】
スプロケット本体と、前記スプロケット本体の外周面から突出し、周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる複数の歯とを備え、履帯に噛み合うと共に、入力される動力によって回転可能なスプロケットの焼入れ方法において、
前記歯の突出方向の先端部と基端部との間において前記履帯と噛み合う噛合部に形成される焼入部の厚さが、前記先端部に形成される焼入部の厚さ以上となるように、前記歯に高周波焼入れを行うことを特徴とするスプロケットの焼入れ方法。
【請求項８】
前記歯同士の間の前記スプロケット本体に、前記高周波焼入れが行われない非焼入部を形成することを特徴とする請求項７に記載のスプロケットの焼入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、履帯を周回させるためのスプロケット及びスプロケットの焼入れ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スプロケットではないが、履帯に用いられる履帯ブッシュに、高周波焼入れを行って、耐摩耗性および摩耗寿命の改善を図る履帯ブッシュの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、履帯を周回させるためのスプロケットに対し、高周波焼入れを行う場合は、通常、スプロケットの外周側から焼入れを行って、スプロケットに焼入部を形成する。このため、スプロケットの外周側に突出する歯には、その先端部から基端部にかけて焼入部が形成されるが、このとき、焼入部の厚さは、先端部から基端部へ向かうにつれて薄くなっている。ここで、スプロケットには、スプロケットの歯の先端部と基端部との間の噛合部に、履帯が当接する。このため、履帯が当接する噛合部における焼入部の厚さは、履帯が当接しない先端部における焼入部の厚さに比して薄くなっている。
【０００５】
ここで、噛合部の耐摩耗性および摩耗寿命を向上させるべく、噛合部における焼入部の厚さを厚くするために、スプロケットに対する高周波焼入れの焼入れ時間等を長くすることが考えられる。しかしながら、この場合、歯の先端部に対して過度に焼入れされるため、歯の先端部において、水素脆化による遅れ割れが発生する可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、耐摩耗性を向上させ、摩耗寿命を長くすることができるスプロケット及びスプロケットの焼入れ方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスプロケットは、履帯に噛み合うと共に、入力される動力によって回転可能なスプロケットにおいて、スプロケット本体と、スプロケット本体の外周面から突出し、周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる複数の歯と、を備え、歯は、突出方向の先端部と基端部との間において履帯と噛み合う噛合部を有し、噛合部には、高周波焼入れにより焼入部が形成され、噛合部の焼入部の厚さは、先端部に形成される焼入部の厚さ以上の厚さとなっていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、噛合部の焼入部の厚さを、先端部の焼入部の厚さ以上とすることができる。このため、先端部の焼入部の水素脆化による遅れ割れによって、噛合部の焼入部の厚さが拘束されることがないため、先端部の焼入部の遅れ割れを考慮することなく、噛合部の焼入部の厚さを厚くすることができる。これにより、噛合部の耐摩耗性を向上させることができるため、スプロケット自体の摩耗寿命を長くすることが可能となる。なお、歯の先端部には、焼入部を形成してもよいし、形成しなくてもよい。
【０００９】
この場合、歯同士の間のスプロケット本体には、高周波焼入れが行われない非焼入部が形成されていることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、歯以外の部分には高周波焼入れが行われないため、余分な焼入部を形成することがない。
【００１１】
この場合、噛合部は、先端部を挟んでスプロケット本体の回転方向の両側に一対設けられ、一対の噛合部に形成される焼入部の間には、高周波焼入れが行われない芯部が形成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、歯に応力が与えられた場合、芯部を応力に耐え得る構成とすることで、歯を強固なものにすることができる。
【００１３】
この場合、回転方向における芯部の幅をｈとし、歯の厚さをｂとし、歯の噛合部に与えられる荷重をＦとし、せん断応力をτとし、許容せん断応力をτａとし、芯部の材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとすると、せん断応力τは、τ＝Ｆ／（ｂ・ｈ）で表され、許容せん断応力τａは、τａ＝（１／√３）・σｙ／ｓｆで表され、幅ｈは、τ＜τａを満たす幅となっていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、せん断応力に耐え得る芯部の幅ｈにすることができる。
【００１５】
この場合、回転方向における芯部の幅をｈとし、歯の厚さをｂとし、歯に与えられる荷重をＦとし、歯の基端部から荷重Ｆが与えられる部位までの突出方向における長さをＬとし、曲げ応力をσとし、許容応力をσａとし、芯部の材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとすると、曲げ応力σは、σ＝（Ｆ・Ｌ）／（ｂ・ｈ２／６）で表され、許容応力σａは、σａ＝σｙ／ｓｆで表され、幅ｈは、σ＜σａを満たす幅となっていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、曲げ応力に耐え得る芯部の幅ｈにすることができる。
【００１７】
この場合、回転方向における芯部の幅をｈとし、歯の厚さをｂとし、歯に与えられる荷重をＦとし、歯の基端部から荷重Ｆが与えられる部位までの突出方向における長さをＬとし、せん断応力をτとし、曲げ応力をσとし、せん断応力τと曲げ応力σとを組み合わせた組み合わせ応力をωとし、許容応力をσａとし、芯部の材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとすると、せん断応力τは、τ＝Ｆ／（ｂ・ｈ）で表され、曲げ応力σは、σ＝（Ｆ・Ｌ）／（ｂ・ｈ２／６）で表され、組み合わせ応力ωは、ω＝（σ２＋３・τ２）＾（１／２）で表され、許容応力σａは、σａ＝σｙ／ｓｆで表され、幅ｈは、ω＜σａを満たす幅となっていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、せん断応力及び曲げ応力に耐え得る芯部の幅ｈにすることができる。
【００１９】
本発明のスプロケット本体と、スプロケット本体の外周面から突出し、周方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる複数の歯とを備え、履帯に噛み合うと共に、入力される動力によって回転可能なスプロケットの焼入れ方法において、歯の突出方向の先端部と基端部との間において履帯と噛み合う噛合部に形成される焼入部の厚さが、先端部に形成される焼入部の厚さ以上となるように、歯に高周波焼入れを行うことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、噛合部の焼入部の厚さを、先端部の焼入部の厚さ以上とすることができる。このため、先端部の焼入部の水素脆化による遅れ割れによって、噛合部の焼入部の厚さが拘束されることがないため、先端部の焼入部の遅れ割れを考慮することなく、噛合部の焼入部の厚さを厚くすることができる。これにより、噛合部の耐摩耗性を向上させることができるため、スプロケットの摩耗寿命を長くすることが可能となる。
【００２１】
この場合、歯同士の間のスプロケット本体に、高周波焼入れが行われない非焼入部を形成することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、歯以外の部分には高周波焼入れが行われないため、余分な焼入部を形成することがない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施例に係るスプロケットの平面図である。
【図２】図２は、本実施例に係るスプロケットの歯周りの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２５】
図１は、本実施例に係るスプロケットの平面図である。また、図２は、本実施例に係るスプロケットの歯周りの模式図である。図１に示すように、本実施例に係るスプロケット１は、エンジン等の動力源から伝達される動力によって回転可能となっている。このスプロケット１は、履帯に噛み合っており、スプロケット１が回転することで、履帯を周回させている。
【００２６】
スプロケット１は、円環状のスプロケット本体１０と、スプロケット本体１０の外周面から突出する複数の歯１１とを備えている。複数の歯１１は、スプロケット本体１０の外周面の周方向に沿って、所定の間隔を空けて設けられている。ここで、履帯は、複数の履板５を環状に連結させて構成されており、各履板５には、各歯１１に係合する係合穴が貫通形成されている。そして、各歯１１は、各履板５に貫通形成される係合穴に係止され、この状態で、スプロケット本体１０が回転することで、履帯が周回する。このとき、図２に示すように、各歯１１は、履板５と噛み合う部位が噛合部１１ａとなっており、噛合部１１ａは、各歯１１の先端部１１ｂと基端部１１ｃとの間に位置している。また、噛合部１１ａは、先端部１１ｂを挟んで回転方向の両側に一対設けられている。
【００２７】
図２に示すように、歯１１には、高周波焼入れが行われることで焼入部２１が形成される。この焼入部２１は、歯１１の一対の噛合部１１ａにそれぞれ形成されている。一方で、焼入部２１は、歯１１の先端部１１ｂに形成されていない。このため、噛合部１１ａに形成される焼入部２１の厚さは、先端部１１ｂに形成される焼入部２１の厚さ以上の厚さとなっている。なお、本実施例において、焼入部２１は、歯１１の先端部１１ｂに形成していないが、歯１１の先端部１１ｂに形成してもよい。つまり、噛合部１１ａに形成される焼入部２１の厚さが、先端部１１ｂに形成される焼入部２１の厚さ以上となれば、先端部１１ｂの焼入部２１は、形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
【００２８】
また、一対の噛合部１１ａに形成された一対の焼入部２１の間には、焼入部２１が形成されていない芯部１１ｄが設けられている。つまり、芯部１１ｄは、高周波焼入れが行われていない非焼入部２２となっている。換言すれば、一方の焼入部２１と非焼入部２２との境界から、他方の焼入部２１と非焼入部２２との境界までの部位が、芯部１１ｄとなっている。なお、詳細は後述するが、この芯部１１ｄは、回転方向における幅が、予め設定された幅となるように、高周波焼入れが行われる。
【００２９】
この歯１１には、円形状の目印２５が刻まれている。例えば、目印２５は、スプロケット１の交換を促すための指標となるものである。目印２５は、噛合部１１ａに形成される焼入部２１に刻まれており、焼入部２１と非焼入部２２との境界に接している。
【００３０】
高周波焼入れは、複数の歯１１に行われる一方で、歯１１同士の間のスプロケット本体１０に行われない。つまり、図１に示すように、歯１１同士の間のスプロケット本体１０には、高周波焼入れが行われない非焼入部２２が形成される。
【００３１】
ここで、スプロケット１に対し高周波焼入れを行うスプロケット１の焼入れ方法について説明する。図１に示すように、スプロケット１の歯１１に対し、高周波焼入れを行う場合、焼入れ装置３１が用いられる。この焼入れ装置３１は、歯１１を挟んで設けられる一対の電磁誘導部３３と、一対の電磁誘導部３３に電力を供給する電源部３４とを有している。
【００３２】
この焼入れ装置３１を用いて、スプロケット１の歯１１に高周波焼入れを行う場合、先ず、一対の電磁誘導部３３の間に歯１１を位置させる。このとき、一対の電磁誘導部３３が、歯１１の一対の噛合部１１ａにそれぞれ対向するように位置させる。この状態で、電源部３４から、一対の電磁誘導部３３に電力を供給する。すると、一対の電磁誘導部３３は、一対の噛合部１１ａを加熱することで、歯１１に対し高周波焼入れが行われる。このとき、芯部１１ｄが、予め設定された幅となるまで、高周波焼入れが行われる。
【００３３】
高周波焼入れが行われた歯１１は、図２に示すように、焼入部２１と非焼入部２２とが形成される。これにより、一対の噛合部１１ａに焼入部２１がそれぞれ形成され、一対の焼入部２１の間が芯部１１ｄとなる。そして、この高周波焼入れは、各歯１１に対して繰り返し行われる。このため、歯１１同士の間のスプロケット本体１０は、非焼入部２２となる。
【００３４】
次に、図２を参照して、予め設定される芯部１１ｄの回転方向における幅について説明する。ここで、回転方向における芯部１１ｄの幅をｈとする。芯部１１ｄの幅ｈは、せん断応力、曲げ応力、またはせん断応力及び曲げ応力を組み合わせた組み合わせ応力を考慮して設定される。
【００３５】
先ず、せん断応力のみを考慮したときに設定される芯部１１ｄの幅ｈについて説明する。歯１１の厚さをｂとし、歯１１の噛合部１１ａに与えられる履板５からの荷重をＦとする。さらに、芯部１１ｄの材料の降伏応力をσｙとし、安全率をｓｆとする。このとき、せん断応力をτとすると、せん断応力τは、τ＝Ｆ／（ｂ・ｈ）で表される。また、許容せん断応力をτａとすると、許容せん断応力τａは、τａ＝（１／√３）・σｙ／ｓｆで表される。そして、幅ｈは、τ＜τａを満たす幅となっている。つまり、τ＜τａの式に、τ＝Ｆ／（ｂ・ｈ）の式及びτａ＝（１／√３）・σｙ／ｓｆの式を代入して、幅ｈについて展開することで、幅ｈが導出される。
【００３６】
続いて、曲げ応力のみを考慮したときに設定される芯部１１ｄの幅ｈについて説明する。歯１１の基端部１１ｃから荷重Ｆが与えられる部位までの突出方向における長さをＬとする。具体的に、基端部１１ｃは、スプロケット本体１０の外周面であり、荷重Ｆが与えられる部位は、歯１１と履板５とが接触する部位である。なお、歯１１と履板５とが接触する部位とは、歯１１と履板５とが接触する点、または歯１１と履板５とが接触する面における荷重Ｆの力点である。このとき、曲げ応力をσとすると、曲げ応力σは、σ＝（Ｆ・Ｌ）／（ｂ・ｈ２／６）で表される。また、許容応力をσａとすると、許容応力σａは、σａ＝σｙ／ｓｆで表される。そして、幅ｈは、σ＜σａを満たす幅となっている。つまり、σ＜σａの式に、σ＝（Ｆ・Ｌ）／（ｂ・ｈ２／６）の式及びσａ＝σｙ／ｓｆの式を代入して、幅ｈについて展開することで、幅ｈが導出される。
【００３７】
次に、せん断応力及び曲げ応力を組み合わせた組み合わせ応力を考慮したときに設定される芯部１１ｄの幅ｈについて説明する。組み合わせ応力をωとすると、組み合わせ応力ωは、ω＝（σ２＋３・τ２）＾（１／２）で表される。そして、幅ｈは、ω＜σａを満たす幅となっている。つまり、ω＜σａの式に、ω＝（σ２＋３・τ２）＾（１／２）の式及びσａ＝σｙ／ｓｆの式を代入して、幅ｈについて展開することで、幅ｈが導出される。
【００３８】
以上のように、本実施例の構成によれば、噛合部１１ａの焼入部２１の厚さを、先端部１１ｂの焼入部２１の厚さ以上とすることができる。このため、先端部１１ｂの焼入部２１の水素脆化による遅れ割れによって、噛合部１１ａの焼入部２１の厚さが拘束されることがないため、先端部１１ｂの焼入部２１の遅れ割れを考慮することなく、噛合部１１ａの焼入部２１の厚さを厚くすることができる。これにより、噛合部１１ａの耐摩耗性を向上させることができるため、スプロケット１の摩耗寿命を長くすることが可能となる。
【００３９】
また、本実施例の構成によれば、歯１１同士の間のスプロケット本体１０を、非焼入部２２とすることができるため、スプロケット１に余分な焼入部２１を形成することがない。
【００４０】
また、本実施例の構成によれば、せん断応力を考慮した芯部１１ｄの幅ｈとすることで、せん断応力に耐え得る芯部１１ｄの幅ｈにすることができる。また、曲げ応力を考慮した芯部１１ｄの幅ｈとすることで、曲げ応力に耐え得る芯部１１ｄの幅ｈにすることができる。さらに、組み合わせ応力を考慮した芯部１１ｄの幅ｈとすることで、せん断応力及び曲げ応力に耐え得る芯部１１ｄの幅ｈにすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  スプロケット
１０  スプロケット本体
１１  歯
１１ａ  噛合部
１１ｂ  先端部
１１ｃ  基端部
１１ｄ  芯部
２１  焼入部
２２  非焼入部
２５  目印
３１  焼入れ装置
３３  電磁誘導部
３４  電源部
【図１】
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【図２】
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