CN101109425B

CN101109425B - 汽车发动机用链

Info

Publication number: CN101109425B
Application number: CN2007101262800A
Authority: CN
Inventors: 永尾宪一
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: EP1881231A2; JP4771879B2; EP1881231B1; JP2008025622A; CN101109425A; US20080020879A1; EP1881231A3

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，可长期地平滑地弯曲滑动。通过销连结多个板的汽车发动机用链中，在销的表面上，通过扩散渗透处理而形成有碳化钒层，作为销的母材的钢侧的碳化钒层由V₈C₇层形成，销的碳化钒层的最外层侧由V₂C层形成。

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。

近来，在要求安静性的提高、高负荷、高速化等更严格的条件的汽车发动机用正时链等领域中，无声链的采用增加。

一般而言，汽车发动机用无声链是由导向链节板、具有啮合齿的内部链节板、被压入到在导向链节板上穿孔而成的销孔中并插通在内部链节板上穿孔而成的销孔中的销而在链长度方向上编成的。而且，具有下述特征，即内部链节板从与链轮的齿尖接触而开始啮合时到离开时，由于沿着齿形而滑入，所以链轮和链的冲击得到缓和，噪音水平降低。

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销易受氧化或腐蚀的影响、寿命短的问题，已经开发了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1)。

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，通过在销母材的最表面层实施滚磨处理，而将含有很多V₈C₇以外的钒碳化物例如V₂C的最表面的不纯物层完全除去，由此提高耐磨耗性(例如，参照专利文献2)。

[专利文献1]特许第3659963号公报

[专利文献2]特开2005-290435号公报

但是在专利文献1所公开的汽车发动机用链中，以具有套筒的滚子链或者套筒链为对象，即便将这里采用的在销的表面上形成碳化钒层的技术原样地应用到无声链中，也难以得到在滚子链或套筒链中得到的、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销不易受到氧化或腐蚀的影响、长寿命化的效果。

进而，根据上述专利文献2所公开的无声链用的销，完全除去形成在耐磨耗性优异的V₈C₇层的表层上的含有较多V₂C的不纯物层，其结果，一方面，销的耐磨耗性提高，但对于链节板的磨合性变差，产生“耐冲击性”降低的问题。

因此，本发明者使用电子显微镜而详细调查实施了碳化钒处理后的销的截面，积累试验错误，结果发现了下述新颖的见解：对于形成在耐磨耗性优异的V₈C₇层的表层上的含有较多V₂C的最外层，令其为适度的粗糙度，即不必除去最外层，通过减小最外层表面的粗糙度，在销和内部链节板的销孔之间形成油膜，可较高地提高销的耐磨耗性、耐冲击性，并且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。

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点，提供一种汽车发动机用链，即便与极端地恶化的氧化度高的润滑油一起使用的情况下，也不会发生异常磨耗延展，而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目的在于提供一种减少对作为销的对方部件的在内部链节板上穿孔而成的孔的“攻击性”、并提高“耐冲击性”的汽车发动机用链。

因此，技术方案1所述的汽车发动机用链，通过销连结多个板，在销的表面上，通过扩散渗透处理而形成有碳化钒层，作为销的母材的钢侧的碳化钒层由V₈C₇层形成，销的碳化钒层的最外层侧由V₂C层形成，由此，解决上述问题。

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的结构的基础上，令含有上述V₂C层的碳化钒层的最外层残存，同时在最外层上实施减小表面粗糙度的处理，由此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。

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，减小表面粗糙度的处理是滚磨处理，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，形成在销的母材侧的含有V₈C₇层的内侧碳化钒层比形成在销的最外侧的含有V₂C层的外侧碳化钒层厚，由此，进一步解决上述问题。

技术方案1所述的汽车发动机用链，通过销连结多个板，在销的表面上，通过扩散渗透处理而形成有碳化钒层，作为销的母材的钢侧的碳化钒层由V₈C₇层形成，销的碳化钒层的最外层侧由V₂C层形成，由此，在销的母材上形成两层性质不同的层，即主要由V₈C₇构成的具有维氏硬度为2500～3000HV以上的高硬度的第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V₂C构成的第2层，借助基于第1层以及第2层的两者的复合效果，即便在极端地恶化的氧化度高的润滑油中使用的情况下，基于恶化的油的对第1层的攻击也可借助第2层得到抑制，所以可抑制“异常磨耗延展”，并且可得到“耐磨耗性”、“耐热性”、“润滑性”优异的汽车发动机用链。

技术方案2所述的汽车发动机用链，在含有上述V₂C的销的最外层上，令最外层残存，并且实施减小表面粗糙度的处理，由此，降低与对方部件，例如在无声链的情况下是在内部链节板上穿孔而成的销孔内表面的“亲和性”。此外，可减少基于销自身的“初期磨合”的磨耗，降低“初期磨耗”以及“定常磨耗”双方。

技术方案3所述的汽车发动机用链，在技术方案1或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，形成在销的母材侧的含有V₈C₇层的内侧碳化钒层比形成在销的最外层的含有V₂C层的外侧碳化钒层厚，由此，可借助含有V₈C₇的内侧碳化钒层得到“耐磨耗性”，并且通过在销的最外侧较薄地形成的含有V₂C的外侧碳化钒层降低对作为对方部件的内部链节板的销孔“亲和性”，所以可提高链的“耐冲击性”，抑制内部链节板的销孔的“磨耗量”。

基于这些效果，可提供一种“耐久性”、“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是表示本发明的无声链的局部的立体图。

图2是本发明的无声链的恶化润滑油中的链延展的试验结果。

图3是本发明的无声链的销的截面组织照片。

附图标记说明：

10 无声链

12a 齿

GLP 导向链节板

ILP 内部链节板

Q 销

Qa 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销的外表面与在板等上穿孔而成的销孔内壁的滑接而引起的销的特性恶化，所以即便不是无声链，在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无声链进行说明。

实施例1

图1是表示本发明的无声链的一例的立体图，但为了明确链的内部构造，切去其近前中央的两片导向链节板GLP而进行图示。该无声链10通过销Q连结在内侧形成为双股状的具有两个齿12a、12a的多个内部链节板ILP而构成为环状。各列的内部链节板ILP由偶数个以及奇数个构成，在图1所示的无声链10中，包括由两个内部链节板ILP构成的导向列B、和由三个内部链节板ILP构成的关节列A，在由少的个数构成的导向列B的两外侧，通过销Q压入连结没有上述齿12a的导向链节板GLP。因此，在最外列上具有导向链节板GLP的导向列B和仅包括内部链节板ILP的关节列A通过销Q在链的长度方向上交互地连结。

本发明的无声链10是链节板由碳素钢构成，并且在作为销Q的母材的钢或者低碳钢的表面Qa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Q的表层的碳量的所谓“渗碳处理”进行。当然，在作为销Q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Q的周边填充钒粉末或者钒合金粉末、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Q的表面上形成碳化钒层。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Q的表面上形成碳化钒层，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)、或涂敷添加了钒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Q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钒层，并令处理温度为1000℃左右，由此，钒(V)由于是强力的碳化物形成元素，所以形成在销Q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Q的表面上的钒层中，与钒层中含有的钒(V)结合而如图3所示的由电子显微镜摄影的销Q的截面组织照片所示可知那样，在销Q的母材侧的碳化钒层变为含有V₈C₇的层，销的表面侧的碳化钒层变为含有V₂C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V₈C₇的碳化钒层的厚度为8～12μm，表面侧的含有V₂C的碳化钒层的厚度为1～4μm。对于为何表面的碳化钒层这样地分为两层，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钒(V)与从形成在销Q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V-C(碳化钒层)，此时，在更接近母材的地方，形成碳的比例更高的V₈C₇层，在距母材远的表面侧上，形成碳的比例低的V₂C层。而且，推测为在因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6.35mm的无声链

链轮齿数：21片×42片

旋转速度：6500转/分

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，是再现性高的试验方法，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碳化钒层中完全除去最外层的V₂C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100小时后比较实施例1的无声链和现有例的无声链，则链延展减少到大约70％。另外，如从图2中可知的那样，在试验开始后20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(Initialwear)，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碳化钒层，与只具有1层的碳化钒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内部链节板的销孔内表面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的无声链的结构的基础上，使用滚磨处理而减小了含有V₂C的销Q的最外层的表面粗糙度，通过在存在最外层的范围内减小表面粗糙度，“良好的润滑性”可长期地持续，可提高汽车发动机用无声链的“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100小时后比较表面粗糙度更小的实施例2的无声链与现有例的无声链，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1～4μm。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，销的磨耗以及内部链节板的销孔内表面的磨耗都变大。

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的汽车发动机用无声链中，在确保最外层(V₂C)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内部链节板的销孔内周面的“攻击性”，抑制销孔内周面的“磨耗量”。

本发明，明确了下述情况：在对汽车发动机用链的销进行碳化钒处理时，之前被认为是不纯物层而无用的部分的形成在表层上的含有较多V₂C的层实际上不仅是可提高耐冲击性、耐热性、润滑性等的层，还可通过在该层上进行减小表面粗糙度的加工而降低与对方部件的亲和性，由此是之前没有的发明，可不使用特殊的制造设备或高价的材料而得到再现性非常良好的效果，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，通过销连结多个板，其特征在于，

在上述销的表面上，通过扩散渗透处理而形成有碳化钒层，

作为上述销的母材的钢侧的上述碳化钒层由V₈C₇层形成，

上述销的上述碳化钒层的最外层侧由V₂C层形成，令含有上述V₂C层的上述碳化钒层的最外层残存，同时实施减小表面粗糙度的处理。

2.如权利要求1所述的汽车发动机用链，其特征在于，上述减小表面粗糙度的处理是滚磨处理。

3.如权利要求1或2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的含有V₈C₇层的内侧碳化钒层比形成在上述销的最外侧的含有V₂C层的外侧碳化钒层厚。