JP2002013616A

JP2002013616A - 歯部を硬化した溶接構造スプロケット

Info

Publication number: JP2002013616A
Application number: JP2000199426A
Authority: JP
Inventors: Takashi Abe; 俊阿部; Kenichiro Nakamura; 健一郎中村
Original assignee: Tsubakimoto Sprocket Co
Current assignee: Tsubakimoto Sprocket Co
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接性能と歯部の焼入れ硬化性能とを有し、
且つ低コストで作業性がよい、歯部を硬化した溶接構造
スプロケットを提供する。【解決手段】歯部１２ａが形成された部材１２とボス
部１３ａが形成された部材１３の二部材から構成され、
歯部１２ａを硬化し二部材を溶接することにより形成さ
れた歯部１２ａを硬化した溶接構造スプロケット１１に
おいて、歯部１２ａが形成された部材１２は炭素含有率
が０．１９〜０．２５％の炭素鋼からなり、周波数が２
０〜３０ｋＨｚの電流による高周波焼入れによって歯部
１２ａを硬化したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯部を硬化した溶
接構造スプロケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来スプロケットには、丸棒または鍛造
材から切削加工により削り出して製作される削り出し構
造スプロケットと、二部材を溶接して製作される溶接構
造スプロケットとがある。

【０００３】図６（Ａ）は削り出し構造スプロケット１
の上半分を示す断面図で、削り出し構造スプロケット１
は図６（Ａ）に示すように歯部１ａとボス部１ｂとが一
つの部材に形成されている。なお、軸穴１ｃにはキー溝
１ｄが形成されている。

【０００４】図６（Ｂ）は溶接構造スプロケット２の上
半分を示す断面図で、溶接構造スプロケット２は図６
（Ｂ）に示すように歯部３ａが形成された円板状の部材
３とボス部４ｂが形成された部材４の二部材から構成さ
れ、部材３と部材４を溶接することにより形成されてい
る。また、部材３の軸穴３ｃと部材４の軸穴４ｃにはそ
れぞれキー溝３ｄ，４ｄが形成されている。

【０００５】また、スプロケットには、歯部の仕様とし
て、歯部を硬化しないスプロケットと歯部を硬化したス
プロケットとがある。軽負荷の条件で使用するスプロケ
ットは歯部を硬化しないスプロケットが使用されるが、
重負荷の条件で使用するスプロケットすなわち耐摩耗性
が要求されるスプロケットは歯部を硬化したスプロケッ
トが使用される。

【０００６】従来、スプロケットの歯部を硬化する方法
として、高周波焼入れ法と浸炭焼入れ法が用いられてい
る。高周波焼入れ法は、スプロケットの歯部を構成する
部材に炭素含有率が０．３５％以上の中炭素鋼を使用
し、６０ｋＨｚ以上の高周波電流で焼入れをしている。
図７は高周波焼入れ法による歯部の焼入れ硬化パターン
の一部を示す概略図である。図７において梨地状部が高
周波焼入れ法によって焼入れ硬化された部分を示してい
る。浸炭焼入れ法は、スプロケットの歯部を構成する部
材に炭素含有率が０．２％以下の低炭素鋼を使用する。

【０００７】そして、図６（Ａ）に示す削り出し構造ス
プロケット１は、次のような工程で製作されている。ま
ず、炭素含有率が０．３５％以上の中炭素鋼の丸棒また
は鍛造材から切削加工により削り出し、歯切り加工によ
り歯部１ａを形成する。次に、高周波焼入れ法により歯
部１ａを焼入れ硬化させる。次に軸孔１ｃを加工し、キ
ー溝１ｄを加工して完成する。

【０００８】また、図６（Ｂ）に示す溶接構造スプロケ
ット２の場合は、図８または図９に示す工程で製作され
ている。

【０００９】最初に、図８に示す工程について説明す
る。図６（Ｂ）に示す歯部３ａが形成される円板状の部
材３は、素材として炭素含有率が０．３５％以上の中炭
素鋼を使用する。図８に示すようにこの素材を溶断し、
焼鈍し、施削し、歯切り加工し、高周波焼入れして部材
３を製作する。次に、図６（Ｂ）に示すボス部４ｂが形
成される部材４は、素材としてＳＳ４００を使用する。
図８に示すようにこの素材を丸棒から切断し、ボス部４
ｂ、軸穴４ｃ、キー溝４ｄを施削して部材４をする。次
に、図８に示すように部材３を予熱後、部材４に溶接
し、軸穴３ｃ，４ｃの仕上げ加工を行って溶接構造スプ
ロケット２が製作される。

【００１０】次に、図９に示す工程について説明する。
図６（Ｂ）に示す歯部３ａが形成される円板状の部材３
は、素材として炭素含有率が０．２％以下の低炭素鋼を
使用する。図９に示すようにこの素材を溶断し、施削
し、歯切り加工し、浸炭焼入れして部材３を製作する。
次に、図６（Ｂ）に示すボス部４ｂが形成される部材４
は、素材としてＳＳ４００を使用する。図９に示すよう
にこの素材を丸棒から切断し、ボス部４ｂ、軸穴４ｃ、
キー溝４ｄを施削して部材４をする。次に、部材３と部
材４とを図９に示すように溶接し、歪み取りをし、軸穴
３ｃ，４ｃの仕上げ加工を行って溶接構造スプロケット
２が製作される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す工程で製作される溶接構造スプロケット２は、歯部
３ａが形成される円板状の部材３の素材として炭素含有
率が０．３５％以上の中炭素鋼を使用しているので、溶
接割れ防止の目的で溶接前に予熱工程が必ず必要である
ため作業性が悪く量産に適さないという問題点があっ
た。また、予熱工程を省略するには高強度溶接棒が必要
であり、通常溶接棒に対して作業条件の設定が厳しくま
たコストも高いという問題点があった。さらに、炭素含
有率が０．３５％以上の中炭素鋼は溶断時に溶断箇所が
硬化されやすいので、焼鈍工程が必要であるという問題
点があった。

【００１２】また、図９に示す工程で製作される溶接構
造スプロケット２は、浸炭焼入れの硬化層深さは高周波
焼入れに比べ格段に浅く、スプロケットの耐摩耗性を十
分確保できないという問題点があった。さらに、浸炭焼
入れ時に部材３は炉内で高温で保持され急速冷却される
ので、歪みが大きく歪み取り工程が必要であるという問
題点があった。

【００１３】そこで、本発明は、上記従来の問題点を解
決し、溶接性能と歯部の焼入れ硬化性能とを有し、且つ
低コストで作業性がよい、歯部を硬化した溶接構造スプ
ロケットを提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、歯部が形成さ
れた部材とボス部が形成された部材の二部材から構成さ
れ、前記歯部を硬化し前記二部材を溶接することにより
形成された歯部を硬化した溶接構造スプロケットにおい
て、前記歯部が形成された部材は炭素含有率が０．１９
〜０．２５％の炭素鋼からなり、周波数が２０〜３０ｋ
Ｈｚの電流による高周波焼入れによって前記歯部を硬化
したものである。

【００１５】

【作用】歯部が形成された部材は炭素含有率が０．１９
〜０．２５％の炭素鋼からなり、周波数が２０〜３０ｋ
Ｈｚの電流による高周波焼入れによって歯部を硬化する
ことにより、従来品と同等の歯部の焼入れ硬化性能を実
現できる。

【００１６】歯部が形成された部材は炭素含有率が０．
１９〜０．２５％の炭素鋼を使用することにより、溶接
性能の維持が可能になる。また、従来必要であった予熱
工程および焼鈍工程が省略できる。さらに、高強度溶接
棒の使用が押さえられる。さらにまた、材料のコストア
ップが押さえられることにより、低コストの溶接構造ス
プロケットが実現できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る歯部を
硬化した溶接構造スプロケットについて、図面に基づい
て以下に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る歯
部を硬化した溶接構造スプロケットの断面図である。図
１に示す歯部を硬化した溶接構造スプロケット１１は、
歯部１２ａが形成された円板状の部材１２とボス部１３
ａが形成された部材１３の二部材から構成され、部材１
２と部材１３を溶接することにより形成されている。ま
た、部材１２の軸穴１２ｂと部材１３の軸穴１３ｂには
それぞれキー溝１２ｃ，１３ｃが形成されている。

【００１８】図２は、図１に示す歯部を硬化した溶接構
造スプロケット１１の製作工程を示すブロック図であ
る。図２に示す製作工程について以下説明する。図１に
示す歯部１２ａが形成された円板状の部材１２は、素材
として炭素含有率が０．１９〜０．２５％の炭素鋼を使
用する。この炭素鋼は、Ｓ２５ＣまたはＳ２５Ｃ相当品
である。図２に示すようにこの素材を溶断し、施削し、
歯切り加工し、高周波焼入れして、歯部１２ａを硬化し
て部材１２を製作する。次に、図１に示すボス部１３ａ
が形成される部材１３は、素材としてＳＳ４００を使用
する。図２に示すようにこの素材を丸棒から切断し、ボ
ス部１３ａ、軸穴１３ｂ、キー溝１３ｃを施削して部材
１３を形成する。次に、部材１２と部材１３とを図２に
示すように溶接し、軸穴１２ｂ，軸穴１３ｂの仕上げ加
工を行って溶接構造スプロケット１１が製作される。

【００１９】部材１２の素材としての炭素鋼は、炭素含
有率が０．１９％より小さいと高周波焼入れによる十分
な硬度が得られず、また炭素含有率が０．２５％より大
きいと部材１３との溶接性能が十分でない。したがっ
て、溶接性能と歯部の焼入れ硬化性能を両立させるため
には、炭素含有率は０．１９〜０．２５％である必要が
ある。

【００２０】また、従来、炭素含有率が０．３５％以上
の中炭素鋼に対する高周波焼入れは６０ｋＨｚ以上の高
周波電流でスプロケットの歯部の焼入れを実施していた
が、この条件では炭素含有率が０．１９〜０．２５％の
炭素鋼の焼入れ条件として適さず、従来と同様の歯先硬
化結果は得られなかった。そこで、上記高周波焼入れの
条件としては、従来の周波数（６０ｋＨｚ以上）より低
い２０〜３０ｋＨｚの周波数の電流を使用し、材料のＡ
ｃ₃変態点より２０〜５０℃高い温度に加熱し、２０℃
程度の水道水を噴射して急速冷却を行う。これにより従
来と同様の歯先硬化結果が得られた。

【００２１】図３は、図１に示す歯部を硬化した溶接構
造スプロケット１１の別の製作工程を示すブロック図で
ある。図３に示す別の製作工程は、図２に示す製作工程
における高周波焼入れ工程を溶接工程の後にした点で相
違するだけである。したがって、図３に示す別の製作工
程は、図２に示す製作工程と本質的な相違はないので、
説明を省略する。

【００２２】図４は、図１に示す歯部を硬化した溶接構
造スプロケット１１の歯部の硬度を示す図である。図５
は、図４に示す歯部の硬度の測定部位を示す図で、
（Ａ）は歯部の部分歯形図、（Ｂ）は歯部の横歯形図で
ある。図５においてＨはスプロケットの歯の高さを示
し、Ｗはスプロケットの歯の横幅を示している。

【００２３】図４に示す歯部を硬化した溶接構造スプロ
ケット１１の歯部の硬度は、歯部１２ａが形成された部
材１２として炭素含有率が０．２３％の炭素鋼を使用
し、ボス部１３ａが形成される部材１３としてＳＳ４０
０を使用し、周波数が３０ｋＨｚの電流による高周波焼
入れによって歯部１２ａを硬化ものを測定したものであ
る。図４から明らかなように炭素含有率が０．２３％の
炭素鋼を使用しても、従来の歯部硬化仕様（表面硬度Ｈ
ＲＣ６９以上（Ｈｖ３６４以上）、硬化層深さ１ｍｍ以
上）と同様の焼入れ性能を得ることができる。

【００２４】本発明の実施の形態に係る歯部１２ａを硬
化した溶接構造スプロケット１１によれば、次のような
効果を有する。（１）歯部１２ａが形成された部材１２
は炭素含有率が０．１９〜０．２５％の炭素鋼からな
り、周波数が２０〜３０ｋＨｚの電流による高周波焼入
れによって歯部１２ａを硬化することにより、従来品と
同等の歯部の焼入れ硬化性能を実現できる。（２）歯部
１２ａが形成された部材１２は炭素含有率が０．１９〜
０．２５％の炭素鋼を使用することにより、溶接性能の
維持が可能になる。また、従来必要であった予熱工程お
よび焼鈍工程が省略できる。さらに、高強度溶接棒の使
用が押さえられる。さらにまた、材料のコストアップが
押さえられることにより、低コストの溶接構造スプロケ
ットが実現できる。（３）溶接構造スプロケット１１の
歯部１２ａの硬化が可能になったため、２仕様品が１仕
様品で可能となる。（４）歯部１２ａを硬化していない
品に追加焼入れが可能であるため、短納期対応が可能に
なる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の歯部を硬化した溶接構造スプロ
ケットによれば、次のような効果を奏する。（１）歯部が形成された部材は炭素含有率が０．１９〜
０．２５％の炭素鋼からなり、周波数が２０〜３０ｋＨ
ｚの電流による高周波焼入れによって歯部を硬化するこ
とにより、従来品と同等の歯部の焼入れ硬化性能を実現
できる。（２）歯部が形成された部材は炭素含有率が０．１９〜
０．２５％の炭素鋼を使用することにより、溶接性能の
維持が可能になる。また、従来必要であった予熱工程お
よび焼鈍工程が省略できる。さらに、高強度溶接棒の使
用が押さえられる。さらにまた、材料のコストアップが
押さえられることにより、低コストの溶接構造スプロケ
ットが実現できる。（３）溶接構造スプロケットの歯部の硬化が可能になっ
たため、２仕様品が１仕様品で可能となる。（４）歯部を硬化していない品に追加焼入れが可能であ
るため、短納期対応が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る歯部を硬化した溶
接構造スプロケットの断面図である。

【図２】図１に示す歯部を硬化した溶接構造スプロケ
ットの製作工程を示すブロック図である。

【図３】図１に示す歯部を硬化した溶接構造スプロケ
ットの別の製作工程を示すブロック図である。

【図４】図１に示す歯部を硬化した溶接構造スプロケ
ットの歯部の硬度を示す図である。

【図５】図４に示す歯部の硬度の測定部位を示す図
で、（Ａ）は歯部の部分歯形図、（Ｂ）は歯部の横歯形
図である。

【図６】従来のスプロケットの上半分の断面図で、
（Ａ）は削り出し構造スプロケットの上半分を示す断面
図で、（Ｂ）は溶接構造スプロケットの上半分を示す断
面図である。

【図７】高周波焼入れ法による歯部の焼入れ硬化パタ
ーンの一部を示す概略図である。

【図８】図６（Ｂ）に示す溶接構造スプロケットの製
作工程を示すブロック図である。

【図９】図６（Ｂ）に示す溶接構造スプロケットの他
の製作工程を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１・・・歯部を硬化した溶接構造スプロケット１２・・・部材１２ａ・・歯部１２ｂ・・軸穴１２ｃ・・キー溝１３・・・部材１３ａ・・ボス部１３ｂ・・軸穴１３ｃ・・キー溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯部が形成された部材とボス部が形成さ
れた部材の二部材から構成され、前記歯部を硬化し前記
二部材を溶接することにより形成された歯部を硬化した
溶接構造スプロケットにおいて、前記歯部が形成された部材は炭素含有率が０．１９〜
０．２５％の炭素鋼からなり、周波数が２０〜３０ｋＨ
ｚの電流による高周波焼入れによって前記歯部を硬化し
たことを特徴とする歯部を硬化した溶接構造スプロケッ
ト。