CN101105207A

CN101105207A - 汽车发动机用链

Info

Publication number: CN101105207A
Application number: CNA2007101263235A
Authority: CN
Inventors: 永尾宪一; 户原隆; 宫泽敏彦
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-01-16
Also published as: EP1878943A2; JP2008019923A; EP1878943A3; US20080015072A1

Abstract

提供一种汽车发动机用链，即便在与极端地恶化的氧化度高的润滑油共同使用的情况下，也不会发生“异常磨耗延展”，抑制套筒与销之间的“起因于粘合的磨耗”，抑制基于“研磨磨耗”的销以及套筒之间的滑接面的“异常磨耗延展”，抑制套筒与销的“起因于粘合的磨耗”。销的表面借助扩散渗透处理而实施Cr碳化物层，作为销的母材的钢的最外层上的Cr碳化物层含有Cr₇C₃，销的Cr碳化物层的最外层含有Cr₂₃C₆，由此，解决上述问题。

Description

汽车发动机用链

技术领域

本发明涉及汽车发动机用的动力传递用链或凸轮轴驱动用链，特别优选涉及汽车发动机用正时链。

背景技术

近年来，出于高载荷、高速化、布置自由度的提高以及免维修化的要求，在用于汽车用发动机的凸轮轴驱动机构等中的动力传递介质上，取代自以往以来广泛采用的带齿的带或V型带，耐久性优异的金属制滚子链或金属制套筒链的采用增多。

一般而言，汽车发动机用金属制链构成为，分别将圆筒状的套筒的的两端部压入一对的内板的套筒孔中，将松动地贯通在套筒内的销的两端压入配置在一对内板的两外侧的一对外板的销孔中。

在这样构成的以往的链中，以提高硬度、提高磨耗延展性能为目的而进行下述处理：(1)对销实施淬火、回火处理或渗碳、渗氮处理等的热处理加工，(2)在销表面实施渗硼处理或渗铬处理等的表面硬化处理，(3)实施镀镍等的处理，(4)在由烧结合金等的合金钢形成的套筒上实施渗碳或渗氮处理(例如，参照专利文献1)。

此外，本申请发明的发明者为了解决以往的汽车发动机用正时链中所存在的在与发动机室内的极端地恶化的氧化度高的润滑油一起使用时易受氧化或腐蚀的影响，由于销和套筒的粘合而引起的易磨耗、寿命短的问题，已经开发了对套筒的材质实施渗碳处理，并在销的表面上形成碳化钒(VC)层的汽车用链，在市场上得到了很高评价(例如，参照专利文献2)。

进而，提出有下述方法，在对无声链的销进行碳化钒(VC)处理后，通过滚磨处理完全除去母材的最表面层，由此，将除去了含有很多V₈C₇以外的钒碳化物的不纯物的碳化钒(VC)层形成在母材的最外层(例如，参照专利文献3)。

[专利文献1]实开平1-149048号公报

[专利文献2]特许第3659963号公报

[专利文献3]特开2005-290435号公报

但是，在上述专利文献1所公开的机动两轮车用以及一般仪器用的传动用小型链中，尽管在销表面实施渗硼处理或渗铬处理等的表面硬化处理、实施镀镍等的处理、对由烧结合金等的合金钢形成的套筒实施渗碳处理或渗氮处理等，但在使用到汽车用发动机的正时链等中时，无法发挥所期待的耐久性而产生异常磨耗延展的链，虽然非常少但是还是报告有存在的情况。

此外，在上述专利文献2所公开的汽车发动机用链中，对套筒的材质实施渗碳处理，并且通过在销的表面上形成碳化钒层(VC)而抑制由于套筒与销的粘合而引起的磨耗，但需要在套筒和销的双方上进行热处理加工或碳化钒(VC)层的形成处理，“制造成本上升”，并且需要可称为金属制链的宿命的“润滑油的供油”，有维修负担增加的可能。

进而，若将在上述专利文献3所公开的无声链的表面处理方法作为汽车发动机用链而使用，则在应用在滚子链或套筒链中的情况下，其磨耗机理不确定，在滚子链或套筒链中，但推测为套筒内表面被氧化度高的润滑油腐蚀，进而由于在高负荷下面压高的套筒和销的滑接，促进了滑接面的磨耗，无法得到应用在无声链中时那样的效果。

而且，由于借助滚磨处理完全除去销的最表面层，所以在应用在套筒内表面与销外表面面接触的滚子链或者套筒链中时，由于磨耗而产生的磨耗粉在销和套筒之间作为夹杂物而存在，由此，进一步促进了磨耗，所谓的“研磨磨耗”成为销以及套筒之间的滑接面的异常磨耗的原因，提高销的耐磨耗性的效果无法像应用在无声链中时那样发挥。

进而，在销和套筒由亲和性高的材质，例如由同种元素构成时，显然两者易于粘合，成为阻碍汽车发动机用链的平滑的弯曲滑动的原因。

发明内容

因此，本发明的第1目的在于消除上述那样的以往的汽车发动机用链中存在的问题，并提供一种汽车发动机用链，即便在与极端地恶化的氧化度高的润滑油共同使用的情况下，也不会发生基于“研磨磨耗”的销以及套筒之间的滑接面的“异常磨耗延展”，进而即便在销和套筒由亲和性高的材质，例如同种元素构成的情况下，二者也难以“粘合”，可抑制由于“粘合”引起的磨耗，可长期地平滑地弯曲滑动。

此外，本发明的第2目的在于，提供一种长期地维持良好的润滑性的汽车发动机用链。

进而，本发明的第3目的在于提供一种汽车发动机用链，减少对作为对方部件的套筒的“攻击性”，并提高“耐冲击性”。

因此，技术方案1所述的汽车发动机用链，将套筒的两端分别压入一对的内板的套筒孔中，松动地贯通在套筒中的销的两端压入配置在一对内板的两外侧的一对外板的销孔中，销的表面借助扩散渗透处理而实施Cr碳化物层，作为该销的母材的钢的最外层上的Cr碳化物层含有Cr₇C₃，进而，销的Cr碳化物层的最外层含有Cr₂₃C₆，由此，可解决上述问题。

此外，技术方案2所述的汽车发动机用链，在技术方案1所述汽车发动机用链的结构的基础上，在含有Cr₂₃C₆的销的最外层上，通过实施令表面粗糙度更小的处理，而可进一步解决上述问题。

另外，令表面粗糙度更小是指令表面更细致，例如，是指在规定了表面粗糙度的测定方法的JIS0601-1976下的十点平均粗糙度(Rz)的值减小。

进而，技术方案3所述的汽车发动机用链，在技术方案2所述的汽车发动机用链的基础上，令表面粗糙度更小的处理是滚磨处理，由此可进一步解决上述问题。

技术方案4所述的汽车发动机用链，在技术方案1至技术方案3中的汽车发动机用链的结构的基础上，形成在销的母材侧上的含有Cr₇C₃的内侧Cr碳化物层比形成在销的最表面的含有Cr₂₃C₆的外侧Cr碳化物层厚，由此，可进一步解决上述问题。

技术方案1所述的汽车发动机用链，将套筒的两端分别压入一对的内板的套筒孔中，松动地贯通在套筒中的销的两端压入配置在一对内板的两外侧的一对外板的销孔中，销的表面借助扩散渗透处理而实施Cr碳化物层，作为该销的母材的钢的最外层上的Cr碳化物层含有Cr₇C₃，进而，销的Cr碳化物层的最外层含有Cr₂₃C₆，由此，在销的母材上形成两层性质不同的层，即高硬度的主要由Cr₇C3构成的第1层、和其上的耐磨耗性优异且多孔质的、耐热性以及润滑性也优异的主要由Cr₂₃C₆构成的第2层，所以，即便在极端地恶化的氧化度高的润滑油中使用，也可抑制“异常磨耗延展”，并得到“耐磨耗性”、“耐热性”、“润滑性”优异的汽车发动机用链。

此外，技术方案2所述的汽车发动机用链，在技术方案1所述的汽车发动机用链所实现的效果之外，在含有Cr₂₃C₆的销的最外层上，实施令表面粗糙度更小的处理，由此可通过降低对套筒的攻击性以及基于销自身的初期磨合的磨耗来降低初期磨耗以及定常磨耗双方。此外，由于销的最外层具有适度的硬度，即维氏硬度大约1800HV以上，并且还为多孔(多孔质)，所以提高“耐磨耗性”。

进而，技术方案3所述的汽车发动机用链，在技术方案2所述的汽车发动机用链所实现的效果之外，由于令表面粗糙度更小的处理是滚磨处理，所以与例如(1)“超精加工”(是以将圆筒的内外表面或平面、球面等的工件精加工为镜面为目的的加工方法，是通过弹簧压住与旋转的工件在较宽的面上接触的磨石，并且，向旋转轴方向施加微小的低频振动的加工方法)，(2)“化学研磨”(是以将要加工的工件浸泡在加工液中而通过化学反应而令其更平滑、并具有光泽为目的的加工方法)，以及(3)“电解研磨”(将要加工的工件浸泡在电解液中，通过将工件连接在阳极(+)，将加工电极连接在阴极(-)而令阳极的工件的表面在电解液中溶出的加工方法)相比，作为被加工物的销与研磨材在滚槽内相对摩擦，所以可高效地进行销这样的小部件的研磨。

技术方案4所述的汽车发动机用链，在技术方案1至3的结构的基础上，形成在销的母材侧上的含有Cr₇C₃的内侧Cr碳化物层比形成在销的最外侧的含有Cr₂₃C₆的外侧Cr碳化物层厚，由此，对作为对方部件的套筒的“攻击性”减少，所以可提高链的耐冲击性，抑制套筒的磨耗量。

基于这些效果，可提供一种“耐久性”优异，且可抑制由于“粘合”而引起的磨耗，且“耐磨耗性”以及“耐冲击性”优异，可长期地平滑地弯曲滑动的汽车发动机用链。而且，可追求与汽车发动机用链一起使用的润滑油的耐用期的长期化，有利于“环境负荷降低”。

附图说明

图1是表示本发明的滚子链的局部的立体图。

图2是本发明的滚子链的恶化润滑油中的链延展的试验结果。

图3是本发明的滚子链的销的截面组织照片。

附图标记说明：

10 滚子链

11 内板

11a套筒孔

12 套筒

13 滚子

14 外板

14a销孔

15 销

15a销的表面

具体实施方式

参照图1根据实施例1说明本发明的实施方式。另外，如在上述说明中可知的那样，本发明的目的在于改善由于套筒内表面与销的外表面的滑接而引起的特性恶化，所以滚子链也好套筒链也好，效果显示为基本相同的倾向。因此，在以下的实施例的说明中仅对滚子链进行说明。

实施例1

图1是表示本发明一实施例的滚子链的局部的立体图。该图1中，为了明确滚子链的内部构造，在切去其局部的状态下进行了图示。

滚子链10是套筒12的两端分别被压入一对内板11的套筒孔11a中，松动地贯通在套筒12内的销15的两端被压入配置在一对的内板11的两外侧的一对的外板14的销孔14a中。而且，在套筒12中转动自如地外插滚子13。

本发明的滚子链10是套筒12由合金钢构成，并且作为销15的母材的钢或者低碳钢的表面15a上形成高碳素表面层。该高碳素表面层的形成方法没有特别限定，但可通过在渗碳剂中加热到900～950℃左右，并令碳扩散而增加销15的表层的碳量的所谓“渗碳处理”进行。当然，在作为销15的母材使用高碳钢时，没有必要实施该“渗碳处理”。

接着，借助在该销15的周边填充铬粉末或者铬合金粉末、并在900～1200℃的高温下加热处理5～25小时的扩散渗透处理的一种的“粉末包裹法”，在销15的表面上形成渗铬层(铬的扩散层)。在进行该“粉末包裹法”时，适当地添加矾土等的烧结防止剂或氯化铵等的反应促进剂。

在该实施例1中，作为扩散渗透处理的具体方法，基于“粉末包裹法”而在销15的表面上形成渗铬层，但在该方法以外，还公知有在熔融盐中进行处理的“熔融盐法”(通称为Toyota Diffusion)、或涂敷添加了铬粉末和沉淀防止剂的涂料等并令其干燥，在惰性气体或者真空中加热的“涂敷法”等。但是，在实施例1中，采用了制造成本便宜且适合于销15这样的小部件的处理的“粉末包裹法”。

如上所述，在高碳素表面层上借助扩散渗透处理而形成渗铬层，并令处理温度为1000℃左右，由此，铬(Cr)由于是强力的碳化物形成元素，所以形成在销15的最外层的高碳素表面层以及母材中含有的碳扩散渗透到形成在销15的表面上的渗铬层中，与渗铬层中含有的铬(Cr)结合而如图3所示的由电子显微镜摄影的销15的表面的截面组织照片所示可知那样，在作为销15的母材的钢的最外层中的Cr碳化物层变为含有Cr₇C₃的层，销的最外层的Cr碳化物层变为含有Cr₂₃C₆的层。

在本实施例的情况下，若从图3所示的截面组织照片进行测量，则母材侧的含有Cr₇C₃的Cr碳化物层的厚度为8～20μm，最外层的含有Cr₂₃C₆的Cr碳化物层的厚度为1～6μm。对于为何表面的渗铬层这样地分为两层，现在没有确定其详细的机理，但对于作为处理粉末而从外部供给的铬(Cr)与从形成在销15的母材以及母材表面的高碳素表面层供给的碳的结合，形成Cr-C(Cr碳化物层)，此时，在更接近母材的地方，形成碳的比例更高的Cr₇C₃层，在距母材远的表面侧上，形成碳的比例低的Cr₂₃C₆层。而且，推测为在其形成过程中的两者的固相与固相的平衡而分为两层。

接着，为了追求基于实施例1的汽车发动机用链的销的特性而在下述所示的试验条件下进行磨耗延展试验，并将其结果表示在图2中。

<磨耗延展试验条件>

链：节距8mm的滚子链

链轮齿数：18片×36片

旋转速度：6500r/min

润滑油：恶化的发动机油

油量：1L/min

另外，图2所示的实施例1以及实施例2以及用于比较而示出的现有例的链延展试验的结果仅基于在上述条件下使用通常的电动回转试验机进行链延展试验的结果。但是，上述的试验方法是业内通常使用的试验方法，所以即便进行其他的试验方法，推认会显示相同的趋势。

在此，用于进行比较而示出的现有例表示下述情况，即对借助与实施例1相同的方法而制造的销进行彻底的滚磨处理，并从形成在销的表面的两层的Cr碳化物层中完全除去最外层的Cr₂₃C₆层。因此，现有例的销的表面粗糙度提高，具有与实施例2同程度的表面粗糙度。

从图2所示的链延展试验的结果，若在试验时间经过50小时后比较实施例1的滚子链和现有例的滚子链，则链延展减少到大约60％。另外，如从图2中可知的那样，在试验开始后10小时后，实施例1、实施例2以及现有例，表示链延展的曲线都弯曲。这被称为初期磨耗，与现有例相比，在实施例中，初期磨耗变小，这在实施例1中是由于通过在销表面形成两层的Cr碳化物层，与只具有1层的Cr碳化物层的现有例相比初期磨耗减少。此外，在实施例2中，是由于通过在实施例1的销上实施减小销的表面粗糙度的处理而减少了对套筒的攻击性以及基于销自身的初期磨合的磨耗。

实施例2

基于实施例2的汽车发动机用链，在实施例1的滚子链的结构的基础上，使用滚磨处理而减小了含有Cr₂₃C₆的销15的最外层的表面粗糙度，含有Cr₂₃C₆的最外层为多孔质(多孔状)，多孔部露出的部分成为凹坑，在该处储存液体而发挥作用，所以“良好的润滑性”可长期地持续，推认为可提高汽车发动机用滚子链的“耐久性”。为了这样地令表面粗糙度更小，通过使用滚磨处理，作为被加工物的销与研磨材在滚槽内相对摩擦，所以可高效地进行销这样的小部件的研磨。

从图2所示的链延展试验的结果，若在试验时间经过50小时后比较表面粗糙度更小的实施例2的滚子链与现有例的滚子链，则现有例的链延展为100时实施例2的链延展为大约40，链延伸明显改善。作为实施例2的销表面处理后的最外层厚度的目标，为1～6μm。若为了减小表面粗糙度而进行彻底的滚磨处理，则最外层完全消失，失去了最外层的作用，所以变为与现有例相同的情况，销的磨耗以及套筒的磨耗都变大。

即，没有实施进一步减小表面粗糙度的处理的实施例1的汽车发动机用链的表面粗糙度，十点平均粗糙度(Rz)的值为0.4～0.8μm，与之相对，实施例2中为0.2～0.3μm，销的表面粗糙度变小。

此外，在基于实施例2的汽车发动机用滚子链中，在确保最外层(Cr₂₃C₆)的状态下，进一步实施令表面粗糙度减小的处理，由此可减少对对方部件的套筒的“攻击性”，抑制“套筒磨耗量”。

即，对于实施例1、实施例2、现有例的汽车发动机用滚子链，若以现有例为基准表示进行上述试验50小时后的销以及套筒的磨耗量，则实施例1以及实施例2的汽车发动机用滚子链的销与现有例的汽车发动机用滚子链的销相比磨耗量改善了十五分之一。进而，对于套筒的磨耗量，与现有例的汽车发动机用滚子链的套筒相比实施例1中改善了大约90％，实施例2中改善了大约65％。

本发明阐明了汽车发动机用链的异常磨耗延展是由于润滑油的氧化恶化引起的，根据该异常磨耗延伸的机理而追求实施在销表面上的表面处理的最适化，由此，可不使用特殊的制造设备或高价的材料而再现性良好地避免异常磨耗延展的发生，在这一点而言，产业上的利用可能性非常大。

Claims

1.一种汽车发动机用链，将套筒的两端分别压入一对的内板的套筒孔中，松动地贯通在上述套筒中的销的两端压入配置在上述一对内板的两外侧的一对外板的销孔中，其特征在于，

上述销的表面借助扩散渗透处理而实施Cr碳化物层，

作为上述销的母材的钢的最外层上的上述Cr碳化物层含有Cr₇C₃，

上述销的Cr碳化物层的最外层含有Cr₂₃C₆。

2.如权利要求1所述的汽车发动机用链，其特征在于，在含有上述Cr₂₃C₆的上述销的最外层上，实施令表面粗糙度更小的处理。

3.如权利要求2所述的汽车发动机用链，其特征在于，上述令表面粗糙度更小的处理是滚磨处理。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的汽车发动机用链，其特征在于，

形成在上述销的母材侧上的含有Cr₇C₃的内侧Cr碳化物层比形成在上述销的最外侧的含有Cr₂₃C₆的外侧Cr碳化物层厚。