(57)【要約】【課題】リンクプレートの引っ張り強度を低下させること無く、リンクプレートの摩耗を低減できるチェーンを提供する。【解決手段】一対のピン孔４を備える複数のリンクプレート２と、複数のピン孔４を貫通し、複数のリンクプレート２を無端状に連結する複数の連結ピン５とを備えたチェーン１において、一対の内の一方のピン孔４の内周面６は、低硬度面６ｂと、低硬度面６ｂより硬度が高く、一対の内の他方のピン孔４からの距離が前記低硬度面６ｂより遠い高硬度面６ａとを有する。【選択図】図１
2008223859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のピン孔を備える複数のリンクプレートと、
複数の前記ピン孔を貫通し、前記複数のリンクプレートを無端状に連結する複数の連結ピンとを備えたチェーンにおいて、
前記一対の内の一方の前記ピン孔の内周面は、
低硬度面と、
前記低硬度面より硬度が高く、前記一対の内の他方の前記ピン孔からの距離が前記低硬度面より遠い高硬度面とを有することを特徴とするチェーン。
【請求項２】
前記リンクプレートは、
本体プレートと、
前記本体プレートより硬度が高く、前記内周面の内で前記高硬度面に設けられている硬質層とを有することを特徴とする請求項１に記載のチェーン。
【請求項３】
前記硬質層は、第１炭化物を材料とし、
前記連結ピンの表面層は、前記第１炭化物とは構成元素の異なる第２炭化物を材料とすることを特徴とする請求項２に記載のチェーン。
【請求項４】
前記リンクプレートを平面視して、
前記一対のピン孔の円のそれぞれの中心を通る直線の内の、前記一方の前記ピン孔の前記円の前記中心から、前記リンクプレートの外側に伸びる半直線と、
前記高硬度面と前記一方の前記ピン孔の前記円の中心とを結ぶ線分と
の成す高硬度面存在角度は、０度を超え９０度未満の範囲に分布していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のチェーン。
【請求項５】
前記リンクプレートは、前記一対のピン孔の配置方向と、配置方向が平行な一対のリンク歯を有し、
サイレントチェーンとして機能することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のチェーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイレントチェーンやリーフチェーン等の、複数のリンクプレートを連結ピンにて連結したチェーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、サイレントチェーンは、自動車及び産業用機械において、カムシャフト駆動用、オイルポンプ駆動用、バランサーシャフト駆動用等の分野で利用されている。サイレントチェーンは、一対のピン孔を備える複数のリンクプレートと、複数のピン孔を貫通し、複数のリンクプレートを無端状に連結する複数の連結ピンとを備えている。サイレントチェーンは、駆動側スプロケット及び従動側スプロケットに噛合し、動力を駆動側スプロケットから従動側スプロケットへ伝達することができる。
【０００３】
この伝達の過程で、リンクプレートと連結ピンとが摩耗し、リンクプレートのピン孔が大きくなったり、連結ピンが細くなったりして、結果としてサイレントチェーンが伸びてしまう場合があった。この伸びを低減するために、リンクプレートと連結ピンの表面に、表面硬化処理を施すことが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０１８８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１３２６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のサイレントチェーンは、チェーン体としての強度が低下し、切断しやすくなる場合があった。その場合のサイレントチェーンが切断した破損ポイントは、リンクプレートのピン孔であった。これは、リンクプレートに表面硬化処理を施したことにより、脆性が高まりリンクプレートの引っ張り強度が低下していたためであると考えられた。しかし、単にリングプレートの表面硬化処理を省いたのでは、リンクプレートの摩耗を低減できない。そして、この問題点は、サイレントチェーンだけでなく、リーフチェーンも含め、一対のピン孔を備える複数のリンクプレートと、複数のピン孔を貫通し、複数のリンクプレートを無端状に連結する複数の連結ピンとを備えているチェーンに共通の問題点であると考えられた。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、リンクプレートの引っ張り強度を低下させること無く、リンクプレートの摩耗を低減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】
【０００６】
本発明は、一対のピン孔を備える複数のリンクプレートと、複数の前記ピン孔を貫通し、前記複数のリンクプレートを無端状に連結する複数の連結ピンとを備えたチェーンにおいて、前記一対の内の一方の前記ピン孔の内周面は、低硬度面と、前記低硬度面より硬度が高く、前記一対の内の他方の前記ピン孔からの距離が前記低硬度面より遠い高硬度面とを有することを特徴とする。
【０００７】
サイレントチェーンは、駆動側スプロケット及び従動側スプロケットに噛合して動力を伝達する際には、リンクプレートでは、一対のピン孔にそれぞれ差し込まれた２本の連結ピンが、リンクプレートにピン間隔を広げる方向に力を作用させる。したがって、この作用点は、前記一対のピン孔の一方のピン孔の内周面の内、他方の前記ピン孔からの距離が遠い箇所に生じる。いいかえれば、一対のピン孔それぞれの内周面が互いに対向し向き合う箇所に、作用点は生じる。この作用点では、連結ピンはピン孔の内周面に圧接しており、ピン孔の内周面に摩耗が生じると考えられる。しかし、本発明によれば、この作用点に硬度の高い高硬度面を配置することができるので、摩耗を低減させることができる。
【０００８】
一方、ピン孔の内周面の内、前記作用点の生じない箇所に、硬度の低い低硬度面を配置しても、この箇所では摩耗は生じない。そして、この低硬度面の配置により、ピン孔、ひいてはリンクプレートの脆性を低下させ、靭性を高めることができる。そして、リンクプレートの引っ張り強度を、表面硬化処理を施していないレベルにまで高めることができる。
【０００９】
前記リンクプレートは、本体プレートと、前記本体プレートより硬度が高く、前記内周面の内で前記高硬度面のみに設けられている硬質層とを有していることが好ましい。この構成によれば、硬質層の露出している内周面を前記高硬度面とし、本体プレートが露出している内周面を前記低硬度面として、本発明のチェーンを容易に実現することができる。
【００１０】
また、前記硬質層は、第１炭化物を材料とすることが好ましく、前記連結ピンの表面層は、前記第１炭化物とは構成元素の異なる第２炭化物を材料とすることが好ましい。硬質層に第１炭化物を用いることで、硬質層の硬度を容易に高めることができる。また、連結ピンの表面層に第２炭化物を用いることで、連結ピンの表面層の硬度を高めることができ、連結ピンの摩耗も低減することができる。そして、第１炭化物と第２炭化物とでは、構成元素が異なっているので、前記硬質層と前記連結ピンの表面層とは凝着しにくい。
【００１１】
前記リンクプレートを平面視して、前記一対のピン孔の円のそれぞれの中心を結ぶ直線の内の、前記一方の前記ピン孔の前記円の前記中心から、前記リンクプレートの外側に伸びる半直線と、前記高硬度面と前記一方の前記ピン孔の前記円の中心とを結ぶ線分との成す高硬度面存在角度は、０度を超え９０度未満の範囲に分布していることが好ましい。前記範囲であれば、前記作用点を前記高硬度面に確実に生じさせることができる。
【００１２】
そして、前記リンクプレートが、前記一対のピン孔の配置方向と、配置方向が平行な一対のリンク歯を有すれば、本発明のチェーンはサイレントチェーンとして機能することができ、リンク歯が無い場合は、リーフチェーンとして機能させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リンクプレートの引っ張り強度を低下させること無く、リンクプレートの摩耗を低減できるチェーンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。また、複数の同一の部品、例えばリングプレートについては、その中の一部の部品について符号の付加を省略している。また、実施形態では、チェーン１として、サイレントチェーンを例に説明するが、本発明はサイレントチェーンに限られず、リーフチェーンも含め、一対のピン孔を備える複数のリンクプレートと、複数のピン孔を貫通し、複数のリンクプレートを無端状に連結する複数の連結ピンとを備えているチェーンに適用できる。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るチェーン（サイレントチェーン）１の無端状態を解いた状態での斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ方向の断面図である。また、図３は、図１のチェーン（サイレントチェーン）１の正面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ方向の断面図である。
【００１６】
チェーン（サイレントチェーン）１は、一対のピン孔４を備える複数のリンクプレート２と、複数のピン孔４を貫通し、複数のリンクプレート２を交互に連結する複数の連結ピン５とを備えている。なお、連結するリンクプレート２の段数は、図１等では４段だけ示しているが、これは、理解を容易にするためで、実際は、数十段から数百段におよんでいる。そして、両端に形成されたピン孔４を互いに合わせて、共に１本の連結ピン５を貫通させることにより、サイレントチェーン１を無端状に連結することができる。
【００１７】
各段において、リンクプレート２は、４枚で構成される段と、２枚で構成される段とが交互に連結されている。リンクプレート２が２枚で構成される段の両側には、ガイドプレート３が設けられている。ガイドプレート３も、リンクプレート２と同様に、一対のピン孔４を備えている。そして、ガイドプレート３のピン孔４にも、リンクプレート２のピン孔４と同様に、連結ピン５が貫通している。ただ、ガイドプレート３のピン孔４においては、ガイドプレート３または連結ピン５をかしめる等することにより連結ピン５が抜け落ちないようにしている。なお、各段のリンクプレート２の枚数は、２枚や４枚に限らず、伝達する力に応じて増減することができる。
【００１８】
連結ピン５は、図２に示すように、コア部５ｂと、コア部５ｂを覆うように形成された表面層５ａとを有している。表面層５ａの硬度は、コア部５ｂの硬度より高くなっている。このことにより、連結ピン５の摩耗を低減することができる。
【００１９】
リンクプレート２は、２枚ずつ重ねられて配置されているが、これに限らず、３枚以上重ねても、１枚であってもよい。リンクプレート２は、基板となる本体プレート２ｂと、本体プレート２ｂより硬度の高い硬質層２ａとを有している。硬質層２ａは、リンクプレート２のピン孔４の内周面６に露出するように、内周面６に沿って配置されている。そして、本体プレート２ｂが露出している内周面を低硬度面６ｂとすることができ、硬質層２ａの露出している内周面を低硬度面６ｂより硬度の高い高硬度面６ａとすることができる。
【００２０】
同様に、ガイドプレート３は、基板となる本体プレート３ｂと、本体プレート３ｂより硬度の高い硬質層３ａとを有している。硬質層３ａは、リンクプレート２のピン孔４の内周面６に露出するように、内周面６に沿って配置されている。そして、本体プレート３ｂが露出している内周面を低硬度面６ｂとすることができ、硬質層３ａの露出している内周面を低硬度面６ｂより硬度の高い高硬度面６ａとすることができる。なお、ガイドプレート３は、リンクプレート２とは異なり、駆動側スプロケットの歯から直接動力が伝達されるわけではないので、作用する引っ張り応力をリンクプレート２より小さくできる場合は、硬質層３ａを省くことができる。
【００２１】
そして、リンクプレート２とガイドプレート３とにおいて、硬質層２ａ、３ａおよび高硬度面６ａは、前記リンクプレート２およびガイドプレート３の一対のピン孔４の一方のピン孔４の内周面６の内、他方の前記ピン孔４からの距離が遠い箇所に設けられている。いいかえれば、一対のピン孔４それぞれの内周面６が互いに対向し向き合う箇所に、硬質層２ａ、３ａおよび高硬度面６ａは設けられている。このことから、低硬度面６ｂに対する高硬度面６ａの相対的な位置関係としては、一対の内の一方のピン孔４の高硬度面６ａは、一対の内の他方のピン孔４からの距離が低硬度面６ｂより遠くなっている。
【００２２】
このように、硬質層２ａ、３ａおよび高硬度面６ａを配置することにより、サイレントチェーンが動力を伝達する際に、リンクプレート２およびガイドプレート３に差し込まれた２本の連結ピンが、リンクプレート２およびガイドプレート３にピン間隔を広げる方向に力を作用させても、この作用点は、高硬度面６ａ上に生じ、摩耗はこの作用点で生じると考えられるので、摩耗を低減させることができる。
【００２３】
一方、ピン孔４の内周面６には、低硬度面６ｂも配置されているので、ピン孔４、ひいてはリンクプレート２及びガイドプレート３の脆性を低下させ、靭性を高めることができる。そして、リンクプレート２及びガイドプレート３の引っ張り強度を、表面硬化処理を施していないレベルにまで高めることができる。このように、本実施形態によれば、リンクプレート２及びガイドプレート３の引っ張り強度を低下させること無く、リンクプレート２及びガイドプレート３の摩耗を低減することができる。
【００２４】
図５は、リンクプレート２の正面図である。リンクプレート２は、一対のピン孔４の配置方向と、配置方向が平行な一対のリンク歯７を有している。このリンク歯７は、駆動側スプロケット及び従動側スプロケットの歯と噛合することになる。なお、リンクプレート２から、リンク歯７を省くと、リンクプレート２は、ガイドプレート３と同様の形状となり、チェーン１はリーフチェーンとして機能させることができる。
【００２５】
なお、図３、図４、図５に示すように、リンクプレート２及びガイドプレート３を平面視して、一対のピン孔４の円のそれぞれの中心Ｏを結ぶ直線の内の、一方のピン孔４の円の中心Ｏから、リンクプレート２及びガイドプレート３の外側に伸びる半直線Ｒ０と、高硬度面６ａと一方のピン孔４の円の中心Ｏとを結ぶ線分Ｒｈとの成す高硬度面存在角＋θ、−θを定義する。そして、以下では、この高硬度面存在角＋θ、−θが分布している範囲を高硬度面存在角度範囲として、この高硬度面存在角度範囲とリンクプレート２の引っ張り強度との関係を明らかにした。
【００２６】
高硬度面存在角度範囲を変えて、６つの試料を作製した。それぞれの高硬度面存在角度範囲は以下の通りである。
（試料１）範囲なし（高硬度面６ａを形成せず）
（試料２）±４５度（０（ゼロ）度から＋４５度までと、０度から−４５度までの範囲）
（試料３）±６０度（０（ゼロ）度から＋６０度までと、０度から−６０度までの範囲）
（試料４）±９０度（０（ゼロ）度から＋９０度までと、０度から−９０度までの範囲）
（試料５）±１２０度（０（ゼロ）度から＋１２０度までと、０度から−１２０度までの範囲）
（試料６）３６０度（全周に高硬度面６ａを形成する）
【００２７】
次に、リンクプレート２（試料１乃至試料６）の製造方法を説明する。
【００２８】
まず、０．５Ｃ相当の炭素鋼材を用い、所望の形状にプレス打ち抜きを行った。荒バレル混転にてバリ取りを実施し、仕上げバレル混転を用いてピン孔４の内周面６の表面粗さを０．６μｍＲｚ以下にした。
【００２９】
次に、拡散浸透処理方法である粉末パック方法によって、炭素鋼の露出する内周面６にクロマイジング処理を行った。拡散浸透処理方法では、処理剤を用いて、内周面６に、クロム（Ｃｒ）を拡散浸透させることになるが、特に、粉末パック法では、処理剤が処理粉末になっている。処理粉末には、拡散原料としてのクロムの金属粉末、焼結防止剤としてのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、活性剤としての塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）の混合粉末を用いた。
【００３０】
そして、ピン孔４に処理粉末を充填した。この充填の際には、試料１乃至試料６毎に、クロマイジング処理を行いたい高硬度面６ａに対応する内周面６の箇所に接するように、処理粉末を充填し、残りの内周面６には、クロマイジング処理が進行しないようにアルミナ粉末のみを充填した。そして、アルゴン（Ａｒ）雰囲気中で、処理温度が１１７３Ｋになり、処理時間が１５時間になるように加熱した。こうして、処理粉末に接した内周面６にのみ、炭化クロム（ＣｒＣ）の硬質層２ａを形成した。
【００３１】
図６は、硬質層２ａ及び本体プレート２ｂの断面ＳＥＭ像である。クロマイジング処理により、厚さ７μｍの炭化クロムを形成することができた。また、形成した炭化クロムのビッカース硬さは、ＨＶ１６５０であった。以上で、試料１乃至試料６が完成した。
【００３２】
また、連結ピン５も作製した。連結ピン５でも粉末パック法を用い、拡散原料をバナジウム（Ｖ）の金属粉末に変えた処理粉末の中に、連結ピン５を入れて加熱した。表面層５ａにＶＣ（炭化バナジウム）層を形成させた後、バレル混転による磨き処理を行い表面粗さを０．２μｍＲｚ以下にした。形成した炭化バナジウムのビッカース硬さは、ＨＶ２２００であった。
【００３３】
次に、図７に示すような引っ張り試験機１１を用いて、リンクプレート２である試料１乃至試料６の引っ張り強度試験を行った。引っ張り試験機１１は、上下にそれぞれ、台座１２と、台座１２に支持されたピン支持台１３を有している。上下のピン支持台１３にはそれぞれ、連結ピン５を支持するための支持孔１４が設けられている。リンクプレート２の一対のピン孔４それぞれに対し、ピン孔４と支持孔１４に連結ピン５を貫通させて、リンクプレート２を、上下のピン支持台１３の間に固定した。そして、１０ｋｇｆ／秒（９８Ｎ／秒に相当）のレートで荷重を増加させて、リンクプレート単体強度（破断荷重）を測定した。
【００３４】
図８に、引っ張り試験の結果を示す。「なし」の試料１は、内周面６に高硬度面６ａが形成されていないので、高い靭性が得られ、高い引っ張り強度が得られていることがわかる。一方、「３６０度（全周）」の試料６は、内周面６の全周に高硬度面６ａが形成されているので、靭性が低下し、脆性が高まり、引っ張り強度が低下していることがわかる。
【００３５】
そして、注目すべきは、「３６０度（全周）」の試料６と同様に、引っ張り強度が低下しているのは、「±１２０度」の試料５から、「±９０度」の試料４までである点である。±９０度より高硬度面存在角度範囲が狭くなっている、「±４５度」の試料２や「±６０度」の試料３では、「なし」の試料１と同程度の高い引っ張り強度が得られている。このことから、高い引っ張り強度を得るためには、高硬度面存在角度範囲を、０（ゼロ）度を超えて＋９０度未満の範囲と、−９０度を超えて０度未満の範囲に設定すればよいことがわかる。
【００３６】
また、本体プレート２ｂに炭素鋼材を用い、粉末パック方法のような拡散浸透処理方法で、炭化クロムのような炭化物からなる前記硬質層２ａを形成するのであれば、炭化クロムの他にも、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ジルコニア（ＺｒＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化クロム（Ｃｒ3Ｃ2）、炭化モリブデン（Ｍｏ2Ｃ）、炭化タングステン（Ｗ2Ｃ、ＷＣ）等の高硬度の炭化物を用いることができる。そして、前記連結ピン５の表面層５ａにも、上記の硬質層２ａと同様の高硬度の炭化物を用いることができる。ただ、好ましくは、連結ピン５の表面層５ａには、硬質層２ａの高硬度の炭化物とは構成元素の異なる高硬度の炭化物を用いたほうがよい。連結ピン５とリンクプレート２の摩耗を低減できるだけでなく、構成元素が異なっていることにより、前記硬質層２ａと前記連結ピン５の表面層５ａとが凝着しにくくすることができる。
【００３７】
なお、前記硬質層２ａと前記連結ピン５の表面層５ａの形成方法は、拡散浸透処理方法に限定されることは無く、形成される材料も炭化物に限定されない。例えば、前記硬質層２ａと前記連結ピン５の表面層５ａの材料として、硼化チタン（ＴｉＢ2）、硼化タングステン（ＷＢ）、硼化バナジウム（ＶＢ2）、窒化タンタル（ＴａＮ）等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るチェーンの無端状態を解いた状態での斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るチェーンの無端状態を解いた状態での正面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ方向の断面図である。
【図５】リンクプレートの正面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ方向の断面ＳＥＭ像である。
【図７】引っ張り試験機のリンクプレートを掛けた状態の試料ホルダー周辺の斜視図である。
【図８】硬質層のコーティング範囲に対する、リンクプレートの引っ張り強度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１      チェーン
２      リンクプレート
２ａ    硬質層
２ｂ    本体プレート
３      ガイドプレート
４      ピン孔
５      連結ピン
５ａ    表面層
５ｂ    コア部
６      内周面
６ａ    高硬度面
６ｂ    低硬度面
７      リンク歯
１１    引っ張り試験機
１２    台座
１３    ピン支持台
１４    支持孔
【図１】
2008223859.tif 000003
【図２】
2008223859.tif 000004
【図３】
2008223859.tif 000005
【図４】
2008223859.tif 000006
【図５】
2008223859.tif 000007
【図７】
2008223859.tif 000008
【図８】
2008223859.tif 000009
【図６】
2008223859.tif 000010