(57)【要約】【課題】  潤滑油を介在させなくても円滑な作動を維持できるチェーンを提供する。【解決手段】  対の内プレート２１と、各内プレート２１の間に固定される２本のブッシュ２２と、各ブッシュ２２に回転自在に嵌合するローラ２３と、各内プレート２１およびブッシュ２２を挟むようにして設けられる対の外プレート３１と、各ブッシュ２２を貫通しその両端部が各外プレート３１にカシメ固定されるピン３２とを備えるチェーン１において、内プレート２１、ブッシュ２２、ローラ２３、外プレート３１、ピン３２が持つ摺接部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２をそれぞれ形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対の内プレートと、各内プレートの間に固定される２本のブッシュと、各内プレートおよびブッシュを挟むようにして設けられる対の外プレートと、各ブッシュを貫通しその両端部が各外プレートに固定されるピンとを備えるチェーンにおいて、
前記内プレート、前記ブッシュ、前記外プレート、前記ピンの少なくとも一つが持つ摺接部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするチェーン。
【請求項２】
前記内プレートの前記外プレートに摺接する外側面に前記ＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載のチェーン。
【請求項３】
前記外プレートの前記内プレートに摺接する内側面に前記ＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のチェーン。
【請求項４】
前記各ブッシュに回転自在に嵌合するローラを備え、
このローラに摺接する前記ブッシュの外周面に前記ＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のチェーン。
【請求項５】
前記ＤＬＣコーティング膜は、前記内プレート、前記ブッシュ、前記外プレート、前記ピンの少なくとも一つが持つ摺接部の表面上に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のチェーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自転車、オートバイに用いられるチェーンをはじめとして各種機械の動力伝達機構に用いられるチェーンの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のチェーンとして、例えば特許文献１に開示されたものがある。このチェーンは、チェーンを構成するプレート、ピン、ブッシュ、ローラの表面に、亜鉛ニッケル合金めっきを施している。亜鉛ニッケル合金めっきによる被膜は、亜鉛による防錆性能と、ニッケルによる光沢ある外観とを併せ有する。
【特許文献１】特開平０７−１２７６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のチェーンにあっては、チェーンを構成するプレート、ピン、ブッシュ、ローラの摺接部が摩耗する可能性があるため、潤滑油の介在が不可欠であり、頻繁に給油を行う必要があったり、潤滑油が周囲に飛散して汚れが生じるという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑油を介在させなくても円滑な作動を維持できるチェーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、対の内プレートと、各内プレートの間に固定される２本のブッシュと、各内プレートおよびブッシュを挟むようにして設けられる対の外プレートと、各ブッシュを貫通しその両端部が各外プレートに固定されるピンとを備えるチェーンに適用する。
【０００６】
そして、内プレート、ブッシュ、外プレート、ピンの少なくとも一つが持つ摺接部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、チェーンを構成する内プレート、ブッシュ、外プレート、ピンの少なくとも一つが持つ摺接部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜によって摺接部に働く摩擦力を低減し、スプロケット等に掛け回されるチェーンが円滑に作動し、チェーンが動力を伝達する機械効率を高められる。
【０００８】
チェーンは各摺接部の表面に高硬度のＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、部品の形状が維持され、チェーンの伸びが生じることを抑えられ、チェーンの寿命延長がはかれる。
【０００９】
そして、チェーンは潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保され、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、チェーンは潤滑油が飛散したり、潤滑油から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１の（ａ），（ｂ）に示すように、チェーン１は、複数の内リンク２０と外リンク３０が交互に並んで回動可能に連結され、図示しないスプロケット等に掛け回されることによって動力を伝達するようになっている。
【００１２】
内リンク２０は、対の内プレート２１と、各内プレート２１の間に固定される２本のブッシュ２２と、各ブッシュ２２に回転自在に嵌合するローラ２３とによって構成される。
【００１３】
外リンク３０は、対の外プレート３１と、その両端部が各外プレート３１にカシメ固定されるピン３２とによって構成される。
【００１４】
各外プレート３１は各内プレート２１およびブッシュ２２を挟むようにして設けられる。各ピン３２は各ブッシュ２２を貫通して設けられる。外リンク３０が内リンク２０に対して回動することにより、各ピン３２が各ブッシュ２２に対して回転するようになっている。
【００１５】
そして本発明の要旨とするところであるが、内プレート２１、ブッシュ２２、ローラ２３、外プレート３１、ピン３２が持つ摺接部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２をそれぞれ形成する。ＤＬＣコーティング膜２の厚さは、例えば数μ程度以下の寸法である。
【００１６】
内プレート２１の外側面２１ａは、外プレート３１の外側面３１ａに摺接する。この内プレート２１の外側面２１ａにＤＬＣコーティング膜２を形成する。
【００１７】
外プレート３１の内側面３１ａはブッシュ２２の端面２２ａと内プレート２１の外側面２１ａに摺接する。この外プレート３１の内側面３１ａにＤＬＣコーティング膜２を形成する。
【００１８】
ブッシュ２２の端面２２ａは外プレート３１の内側面３１ａに摺接し、ブッシュ２２の外周面２２ｂはローラ２３の内周面に摺接する。このブッシュ２２の端面２２ａと外周面２２ｂにＤＬＣコーティング膜２を形成する。
【００１９】
ローラ２３の外周面２３ａは図示しないスプロケット等の歯面に摺接する。このローラ２３の外周面２３ａにＤＬＣコーティング膜２を形成する。
【００２０】
ピン３２の外周面３２ａはブッシュ２２の内周面に摺接する。このピン３２の外周面３２ａにＤＬＣコーティング膜２を形成する。
【００２１】
ＤＬＣコーティング膜２は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００２２】
スパッタの原理は、図３に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット４１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット４１に衝突させてターゲット４１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット４１と対向して配置されたワーク（内プレート２１、ブッシュ２２、ローラ２３、外プレート３１、ピン３２）３上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。
【００２３】
ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源１０にターゲット４１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁石４２，４３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁石４２により発生する磁力線の一部がワーク３の近傍に達し、ワーク３にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材４１を構成する物質がワーク３上に堆積される。
【００２４】
図４は、ＵＢＭスパッタ装置５０の基本構成を示す。真空チャンバ５１に４つのスパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル５６上にワーク３が置かれ、ワーク３にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ５１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００２５】
スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄにはターゲットとして金属を使用する。
【００２６】
ＤＬＣコーティング膜２は、図２に示すように、ワーク３の表面にニッケルメッキ層６１を形成し、このニッケルメッキ層６１の表面にボンド層６２、中間層６３、トップ層６４が順に積層して形成される。
【００２７】
図５は、上記ＤＬＣコーティング膜２を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
【００２８】
ボンド層６２は、金属ターゲット４０ｂ，４０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層６２を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００２９】
中間層６３は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層６３を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３０】
トップ層６４は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３１】
このトップ層６４を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層６４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。
【００３２】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３３】
ステンレス製のワーク３の表面にニッケルメッキ層６１を形成した後、金属の比率を１００％にしたボンド層６２を設けることにより、母材に対するＤＬＣコーティング膜２の結合強度を高められる。
【００３４】
金属の比率を１００％にしたボンド層６２上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層６３を設け、中間層６３の上に炭素を主成分とするトップ層６４を設けることにより、ＤＬＣコーティング膜２におけるトップ層６４の結合強度を高められる。
【００３５】
トップ層６４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク３が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層６４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
【００３６】
図６にトップ層６４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。
【００３７】
これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が０％になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。
【００３８】
この結果、高荷重を受けるワーク３の表面にＤＬＣコーティング膜２を形成しても、ＤＬＣコーティング膜２の割れや剥離が生じることを回避し、実用化が可能となる。
【００３９】
チェーン１を構成する内プレート２１、ブッシュ２２、ローラ２３、外プレート３１、ピン３２が持つ摺接部の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２をそれぞれ形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜２によって各摺接部に働く摩擦力を低減し、図示しないスプロケット等に掛け回されるチェーン１が円滑に作動し、チェーン１が動力を伝達する機械効率を高められる。
【００４０】
内プレート２１の外側面２１ａにＤＬＣコーティング膜２を形成することにより、内プレート２１の外側面２１ａが外プレート３１の外側面３１ａに円滑に摺接し、この摺接部に働く摩擦力を低減する。
【００４１】
外プレート３１の内側面３１ａにＤＬＣコーティング膜２を形成することにより、外プレート３１の内側面３１ａがブッシュ２２の端面２２ａと内プレート２１の外側面２１ａに円滑に摺接し、この摺接部に働く摩擦力を低減する。
【００４２】
ブッシュ２２の端面２２ａと外周面２２ｂにそれぞれＤＬＣコーティング膜２を形成することにより、ブッシュ２２の端面２２ａが外プレート３１の内側面３１ａに円滑に摺接するとともに、ブッシュ２２の外周面２２ｂがローラ２３の内周面に円滑に摺接し、これらの摺接部に働く摩擦力を低減する。
【００４３】
ローラ２３の外周面２３ａにＤＬＣコーティング膜２を形成することにより、ローラ２３の外周面２３ａが図示しないスプロケット等の歯面に円滑に摺接し、この摺接部に働く摩擦力を低減する。
【００４４】
ピン３２の外周面３２ａにＤＬＣコーティング膜２を形成することにより、ピン３２の外周面３２ａがブッシュ２２の内周面に円滑に摺接し、この摺接部に働く摩擦力を低減する。
【００４５】
チェーン１は各摺接部の表面に高硬度のＤＬＣコーティング膜２を形成する構造のため、内プレート２１、ブッシュ２２、ローラ２３、外プレート３１、ピン３２の形状が維持され、チェーン１の伸びが生じることを抑えられ、チェーン１の寿命延長がはかれる。
【００４６】
さらに、チェーン１は潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、チェーン１は潤滑油が飛散したり、潤滑油から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。
【００４７】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、種々の機械の動力伝達に用いられるチェーンに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態を示し、（ａ）はチェーンの断面図、（ｂ）はチェーンの側面図。
【図２】同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。
【図３】同じくスパッタ法の原理を示す説明図。
【図４】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。
【図５】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。
【図６】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００５０】
１  チェーン
２  ＤＬＣコーティング膜
３  ワーク
２１  内プレート
２１ａ  内プレート外側面
２２  ブッシュ
２２ｂ  ブッシュ外周面
２３  ローラ
３１  外プレート
３１ａ  外プレート内側面
３２  ピン
４０ａ〜４０ｄ  スパッタ蒸発源
５０  ＵＢＭスパッタ装置
６１  メッキ層
６２  ボンド層
６３  中間層
６４  トップ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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