JP2016217509A - チェーン及びリンクプレート - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性を維持しつつ、引っ張り強度を向上することができるチェーン及びリンクプレートを提供する。
【解決手段】チェーン１１は、直列に配置されて直列方向Ｘの一端部と他端部にピン１９が挿通可能な挿入孔２０，１６を有するとともにオーステナイト組織を含むステンレス鋼によって構成された複数のリンクプレート１４，１２を、直列方向Ｘで隣り合う他のリンクプレート１４，１２と端部同士の挿入孔２０，１６においてそれぞれピン１９によって回動自在に連結されている。リンクプレート１４，１２の両面における挿入孔２０，１６の中心よりも直列方向Ｘの外側の領域には、圧縮加工を行うことによってマルテンサイト変態が生じた圧縮加工部３０，３１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば動力の伝達等に使用されるステンレス製のチェーン及び当該チェーンに備えられるリンクプレートに関する。

一般に、ステンレス製のチェーンに用いられる材料としては、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、及び析出硬化系ステンレス鋼などが挙げられる。そして、従来、ステンレス製のチェーンとしては、ブシュの両端に一対の内側リンクプレートを固着し、当該ブシュの孔を貫通するピンの両端に一対の外側リンクプレートを固着したものが知られている（例えば、特許文献１）。

このチェーンでは、少なくとも外リンクプレートがＳＵＳ６３０などの析出硬化系ステンレス鋼によって構成されている。析出硬化系ステンレス鋼は、熱処理によって高強度を確保できるが、耐食性に劣るという問題がある。また、ＳＵＳ４０３などのマルテンサイト系ステンレス鋼においても、熱処理によって高強度を確保できるが、上述の析出硬化系ステンレス鋼と同様に耐食性に劣るという問題がある。

このため、一般的なステンレス製のチェーンとしては、析出硬化系ステンレス鋼及びマルテンサイト系ステンレス鋼に比べて強度は劣るものの、耐食性に優れたＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼をそのリンクプレートの材料として採用したものが数多く出回っている。

特開平２−２０３０４３号公報

ところで、チェーンは、通常、その使用時に、直列に配置された隣り合うリンクプレート同士がピンを介してそれらの直列方向で引っ張り合うため、各リンクプレートにおけるピンよりも直列方向の外側の領域に特に大きな負荷がかかる。このため、上述のようなオーステナイト系ステンレス鋼製のリンクプレートを採用したチェーンでは、各リンクプレートにおけるピンよりも直列方向の外側の領域の引っ張り強度が不足するおそれがあるため、こうした引っ張り強度を向上させることが望まれている。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、耐食性を維持しつつ、引っ張り強度を向上することができるチェーン及びリンクプレートを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するチェーンは、直列に配置されて直列方向の一端部と他端部にピンが挿通可能な連結孔を有するとともにオーステナイト組織を含むステンレス鋼によって構成された複数のリンクプレートを、前記直列方向で隣り合う他のリンクプレートと端部同士の前記連結孔においてそれぞれ前記ピンによって回動自在に連結したチェーンであって、前記各リンクプレートの両面のうちの少なくとも一方の面における少なくとも前記連結孔の中心よりも前記直列方向の外側の領域には、圧縮加工を行うことによってマルテンサイト変態が生じた圧縮加工部が形成されている。

この構成によれば、リンクプレートの圧縮加工部では、オーステナイト組織にマルテンサイト変態が生じているため、転位が増加したり組織が微細化したりすることで、硬化している。このため、リンクプレートにおける圧縮加工部の塑性変形に対する抵抗力が高められる。したがって、耐食性を維持しつつ、リンクプレートの引っ張り強度を向上することができ、ひいてはチェーンの引っ張り強度を向上することができる。

上記チェーンにおいて、前記圧縮加工部は、少なくとも一部が前記直列方向と交差する方向に延びていることが好ましい。
この構成によれば、チェーンの使用によりリンクプレートに直列方向に沿う引っ張り力が作用した場合に、リンクプレートが塑性変形することを圧縮加工部によって効果的に抑制することができる。

上記チェーンにおいて、前記リンクプレートには、前記圧縮加工部が前記連結孔と接触しないように形成されていることが好ましい。
この構成によれば、リンクプレートとピンとの接合部の隙間腐蝕が促進されることを抑制できる。

上記チェーンにおいて、前記リンクプレートは、前記圧縮加工部が両面に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、リンクプレートの塑性変形に対する抵抗力をより一層高めることができる。

上記チェーンにおいて、前記圧縮加工部の形状は、前記リンクプレートの一方の面と他方の面とで同じであることが好ましい。
この構成によれば、チェーンを組み立てる際にリンクプレートの向きを考慮する必要がなくなるので、チェーンの組み立て効率を高めることができる。

上記課題を解決するリンクプレートは、上記構成のチェーンに備えられている。
この構成によれば、リンクプレートの圧縮加工部では、オーステナイト組織にマルテンサイト変態が生じているため、転位が増加したり組織が微細化したりすることで、硬化している。このため、リンクプレートにおける圧縮加工部の塑性変形に対する抵抗力が高められる。したがって、耐食性を維持しつつ、リンクプレートの引っ張り強度を向上することができ、ひいてはチェーンの引っ張り強度を向上することができる。

本発明によれば、耐食性を維持しつつ、引っ張り強度を向上することができる。

一実施形態のチェーンの一部を概略的に示す分解斜視図。 チェーンを概略的に示す断面図。 外リンクプレートの側面図。 図３の４−４線矢視断面拡大図。 内リンクプレートの側面図。 図５の６−６線矢視断面拡大図。 変更例の内リンクプレート及び外リンクプレートの側面図。 図７の８−８線矢視断面拡大図。 変更例の内リンクプレート及び外リンクプレートの側面図。 変更例の内リンクプレート及び外リンクプレートの側面図。 変更例の内リンクプレート及び外リンクプレートの側面図。 チェーンに過度の引っ張り力を作用させた際の内リンクプレート及び外リンクプレートの変形状態を示す模式簡略図。

以下、チェーンの一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態のチェーン１１は、オーステナイト系のステンレス鋼の一種であるＳＵＳ３０４によって構成され、その幅方向Ｙにおいて対向する２つの内リンクプレート１２を含んで構成される内リンク１３と、同じく対向する２つの外リンクプレート１４を含んで構成される外リンク１５とを備えている。本実施形態では、内リンクプレート１２及び外リンクプレート１４によってリンクプレートが構成されている。

内リンク１３は対向する２つの内リンクプレート１２間の間隔が外リンク１５よりも相対的に狭いリンクであり、外リンク１５は対向する２つの外リンクプレート１４間の間隔が内リンク１３よりも相対的に広いリンクである。そして、チェーン１１は、これらの内リンク１３と外リンク１５とが交互に直列に配置され、その直列方向Ｘで隣り合う互いの端部同士が回動自在に順次に連結されることで、所定長さに形成されている。

なお、本実施形態のチェーン１１における各内リンク１３の内リンクプレート１２及び各外リンク１５の外リンクプレート１４は、チェーン１１がその長手方向の一方側から引っ張られて移動する場合の移動方向ともなる直列方向Ｘに沿って延びる丸みを帯びた板状をなしている。そして、各内リンクプレート１２及び各外リンクプレート１４は、互いに平行となるように配置されている。

したがって、この点で本実施形態のチェーン１１は、その直列方向Ｘにおける各内リンク１３及び各外リンク１５の一端側と他端側で、内リンクプレート１２間の間隔及び外リンクプレート間の間隔が等しくなるように構成された所謂フラットタイプのチェーンであると言える。

内リンクプレート１２における直列方向Ｘの一端部と他端部には、それぞれ円形のブシュ挿入孔１６が内リンクプレート１２の厚さ方向ともなる幅方向Ｙに貫通するように形成されている。内リンク１３において対向する２つの内リンクプレート１２間には、内リンクプレート１２間の距離を保つように、円筒状のブシュ１７がそれぞれ組み付けられる。

各ブシュ１７は、対向する２つの内リンクプレート１２間を橋架するように、両端部が各内リンクプレート１２のブシュ挿入孔１６に対してそれぞれ挿嵌されている。各ブシュ１７は、円筒状のローラー１８に挿通されており、各ローラー１８を回転可能に支持している。すなわち、各ブシュ１７は、各ローラー１８に遊嵌されている。

外リンクプレート１４における直列方向Ｘの一端部と他端部には、それぞれブシュ１７の内径よりも若干小さい外径を有する円柱状のピン１９を挿嵌可能な円形のピン挿入孔２０が外リンクプレート１４の厚さ方向ともなる幅方向Ｙに貫通するように形成されている。そして、外リンク１５の外リンクプレート１４は、ブシュ１７が２つの内リンクプレート１２間に組み付けられて形成された内リンク１３における内リンクプレート１２の外側から円柱状のピン１９を介して内リンク１３の内リンクプレート１２に回動自在に連結される。

この場合、ピン１９は、両端部以外の中間部が内リンク１３の２つの内リンクプレート１２間に組み付けられたブシュ１７に挿通された状態で、両端部が外リンク１５の外リンクプレート１４のピン挿入孔２０に対して挿嵌されている。したがって、直列方向Ｘで隣り合う内リンク１３の２つの内リンクプレート１２と外リンク１５の２つの外リンクプレート１４とが端部同士でピン１９及びブシュ１７によって回動自在に連結されていると言える。なお、本実施形態では、ブシュ挿入孔１６及びピン挿入孔２０によってピン１９が挿通可能な連結孔が構成されている。

図３及び図４に示すように、オーステナイト系のステンレス鋼の一種であるＳＵＳ３０４製の外リンクプレート１４は、直列方向Ｘの両端部が円形状をなすとともに直列方向Ｘの中央部が括れるように湾曲した点対称な形状をなしている。外リンクプレート１４の両面における２つのピン挿入孔２０の中心Ｃ１よりも直列方向Ｘの外側の領域は、チェーン１１（図１参照）に直列方向Ｘに沿う引っ張り力が作用したときに他の領域に比べて高い負荷がかかる高負荷領域Ｒ１とされている。

これらの高負荷領域Ｒ１には、ピン挿入孔２０と同心の半円弧状に窪んだ圧縮加工部３０がそれぞれ形成されている。この場合、外リンクプレート１４に形成された圧縮加工部３０の形状及び位置は、外リンクプレート１４の一方の面である表面と他方の面である裏面とで同じになっている。さらにこの場合、外リンクプレート１４における圧縮加工部３０は、ピン挿入孔２０と接触しないように形成され、直列方向Ｘと交差する方向に連続的に延びている。なお、圧縮加工部３０は、断面視で略半円状をなしている。

外リンクプレート１４における圧縮加工部３０は、冷却によってマルテンサイト変態が生じる限界の温度よりも高い温度であって且つ加工を行うことによってマルテンサイト変態（加工誘起マルテンサイト変態）が生じる上限の温度よりも低い温度の範囲下でプレス（図示略）により圧縮加工を行うことによって形成される。

このため、外リンクプレート１４における圧縮加工部３０ではマルテンサイト変態が生じているので、外リンクプレート１４における圧縮加工部３０は、転位の増加や組織の微細化により他の部位よりも硬化する。そして、外リンクプレート１４における圧縮加工部３０は、硬化することで剛性率が上昇するので、他の部位に比べて塑性変形に対する抵抗力が高くなっている。

一方、図５及び図６に示すように、オーステナイト系のステンレス鋼の一種であるＳＵＳ３０４製の内リンクプレート１２は、直列方向Ｘの両端部が円形状をなすとともに直列方向Ｘの中央部が括れるように湾曲した点対称な形状をなしている。内リンクプレート１２の両面における２つのブシュ挿入孔１６の中心Ｃ２よりも直列方向Ｘの外側の領域は、チェーン１１（図１参照）に直列方向Ｘに沿う引っ張り力が作用したときに他の領域に比べて高い負荷がかかる高負荷領域Ｒ２とされている。

これらの高負荷領域Ｒ２には、ブシュ挿入孔１６と同心の半円弧状に窪んだ圧縮加工部３１がそれぞれ形成されている。この場合、内リンクプレート１２に形成された圧縮加工部３１の形状及び位置は、内リンクプレート１２の一方の面である表面と他方の面である裏面とで同じになっている。さらにこの場合、内リンクプレート１２における圧縮加工部３１は、ブシュ挿入孔１６と接触しないように形成され、直列方向Ｘと交差する方向に連続的に延びている。なお、圧縮加工部３１の表面は、断面視で略半円状をなしている。

内リンクプレート１２における圧縮加工部３１は、冷却によってマルテンサイト変態が生じる限界の温度よりも高い温度であって且つ加工を行うことによってマルテンサイト変態（加工誘起マルテンサイト変態）が生じる上限の温度よりも低い温度の範囲下でプレス（図示略）により圧縮加工を行うことによって形成される。

このため、内リンクプレート１２における圧縮加工部３１ではマルテンサイト変態が生じているので、内リンクプレート１２における圧縮加工部３１は、転位の増加や組織の微細化により他の部位よりも硬化する。そして、内リンクプレート１２における圧縮加工部３１は、硬化することで剛性率が上昇するので、他の部位に比べて塑性変形に対する抵抗力が高くなっている。

次に、チェーン１１の作用について説明する。
チェーン１１は、例えば、物品の搬送や動力の伝達に用いられ、例えば、複数のスプロケット（図示略）に巻き回された状態で各スプロケットを回転駆動させることで、各スプロケットの周りを周回移動させるようにして使用される。そして、チェーン１１の使用時には、チェーン１１に対して直列方向Ｘに沿う引っ張り力が作用する。このとき、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２は、それぞれピン１９及びブシュ１７を介して直列方向Ｘに沿って引っ張られるため、特に外リンクプレート１４の高負荷領域Ｒ１及び内リンクプレート１２の高負荷領域Ｒ２に負荷がかかる。

そして、本実施形態のチェーン１１では、外リンクプレート１４の高負荷領域Ｒ１及び内リンクプレート１２の高負荷領域Ｒ２にそれぞれ圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１が形成されている。このため、チェーン１１に作用する引っ張り力によって高負荷領域Ｒ１及び高負荷領域Ｒ２が塑性変形し難くなる。

このように、耐食性に優れたオーステナイト系のステンレス鋼の一種であるＳＵＳ３０４製の外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２は、負荷がかかり易い高負荷領域Ｒ１及び高負荷領域Ｒ２にそれぞれ部分的に圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１が形成されているため、耐食性を維持しつつ、引っ張り強度を向上することができる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）チェーン１１において、外リンクプレート１４の高負荷領域Ｒ１及び内リンクプレート１２の高負荷領域Ｒ２にそれぞれマルテンサイト変態が生じた圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１が形成されている。このため、圧縮加工部３０，３１では、転位の増加や組織の微細化により硬化しているので、塑性変形に対する抵抗力が高められている。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼特有の耐食性を維持しつつ、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の引っ張り強度を向上することができ、ひいてはチェーン１１の引っ張り強度を向上することができる。また、圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１にマルテンサイトが生成することで、熱弾性係数が小さくなるので、熱の影響を受けた場合に外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２が伸びることを抑制できる。

（２）チェーン１１において、圧縮加工部３０，３１は、直列方向Ｘと交差する方向に延びている。このため、チェーン１１の使用により外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２に直列方向Ｘに沿う引っ張り力が作用した場合に、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２が塑性変形することを圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１によってそれぞれ効果的に抑制することができる。

（３）チェーン１１において、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２には、圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１がそれぞれピン挿入孔２０及びブシュ挿入孔１６と接触しないように形成されている。このため、外リンクプレート１４のピン挿入孔２０とピン１９との嵌合部（接合部）の隙間腐蝕が促進されること及び内リンクプレート１２のブシュ挿入孔１６とブシュ１７との嵌合部（接合部）の隙間腐蝕が促進されることを抑制できる。加えて、圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１がそれぞれピン挿入孔２０及びブシュ挿入孔１６と接触しないので、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の単位面積あたりの強度（抗張力）が向上する。このため、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の厚さを薄くすることができるので、チェーン１１の小型化や軽量化に寄与できる。

（４）チェーン１１において、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２には、圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１がそれぞれ両面に形成されている。このため、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の塑性変形に対する抵抗力をより一層高めることができる。

（５）チェーン１１において、圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１の形状は、それぞれ外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の一方の面と他方の面とで同じである。このため、チェーン１１を組み立てる際に外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の向きを考慮する必要がなくなるので、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１のそれぞれの形状が一方の面と他方の面とで異なる場合に比べて、チェーン１１の組み立て作業の効率を高めることができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は次のように変更してもよい。
・図７に示すように、リンクプレート１４，１２の直列方向Ｘの両端部の高負荷領域Ｒ１，Ｒ２に、直列方向Ｘと交差する方向に直線状に延びる圧縮加工部３０，３１を一対ずつ形成するようにしてもよい。この場合、圧縮加工部３０，３１は、図８に示すように、断面視で等脚台形状にしてもよい。

・図９に示すように、リンクプレート１４，１２の直列方向Ｘの両端部の高負荷領域Ｒ１，Ｒ２に、挿入孔２０，１６の中心Ｃ１，Ｃ２と同心の半円弧状をなす圧縮加工部３０，３１を２つずつ直列方向Ｘに並ぶように形成するようにしてもよい。

・図１０に示すように、リンクプレート１４，１２の直列方向Ｘの両端部に、挿入孔２０，１６の中心Ｃ１，Ｃ２と同心の円弧状をなす圧縮加工部３０，３１を、挿入孔２０，１６を囲むように１つずつ形成するようにしてもよい。

・図１１に示すように、リンクプレート１４，１２の直列方向Ｘの一方側の高負荷領域Ｒ１，Ｒ２に、挿入孔２０，１６の中心Ｃ１，Ｃ２と同心の半円弧状をなす圧縮加工部３０，３１を１つ形成し、他方側の高負荷領域Ｒ１，Ｒ２に、直列方向Ｘと交差する方向に直線状に延びる圧縮加工部３０，３１を一対形成するようにしてもよい。

・上記実施形態及び図９〜図１１のリンクプレート１４，１２の圧縮加工部３０，３１は、図８に示すように、断面視で等脚台形状にしてもよい。
・図７、図９〜図１１のリンクプレート１４，１２には、圧縮加工部３０，３１を片面のみに形成するようにしてもよいし、両面に形成するようにしてもよい。また、リンクプレート１４，１２の片面のみに圧縮加工部３０，３１を形成する場合には、外リンクプレート１４の内側の面及び内リンクプレート１２の外側の面に圧縮加工部３０及び圧縮加工部３１をそれぞれ形成することが好ましい。なぜなら、図１２に示すように、チェーン１１に対して直列方向Ｘに沿う引っ張り力が過度に作用した場合には、外リンクプレート１４が内側に膨らむように湾曲し、内リンクプレート１２が外側に膨らむように湾曲するからである。すなわち、外リンクプレート１４の内側の面及び内リンクプレート１２の外側の面に大きな引っ張り力が作用するからである。

・リンクプレート１４，１２における圧縮加工部３０，３１の形状は、リンクプレート１４，１２の一方側の面と他方側の面とで異なるようにしてもよい。
・リンクプレート１４，１２における圧縮加工部３０，３１は、リンクプレート１４，１２の片面のみに形成するようにしてもよい。

・リンクプレート１４，１２における圧縮加工部３０，３１は、挿入孔２０，１６と接触するように形成してもよい。
・リンクプレート１４，１２における圧縮加工部３０，３１は、直列方向Ｘと平行に延びるように形成してもよい。

・リンクプレート１４，１２全体に圧縮加工部３０，３１を形成してもよい。この場合でもリンクプレート１４，１２の一部にはオーステナイト組織が残留するため、リンクプレート１４，１２の耐食性は維持される。

・チェーン１１は、オーステナイト組織を含むステンレス鋼で構成されていればよく、ＳＵＳ３０４以外のオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０１やＳＵＳ３１６などによって構成してもよいし、ＳＵＳ３２９Ｊ１などのオーステナイト・フェライト二相系ステンレス鋼によって構成してもよい。

・ローラー１８は省略してもよい。
・外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の形状は、直列方向Ｘの中央部が括れた上記実施形態の形状に限定されない。例えば、外リンクプレート１４及び内リンクプレート１２の形状は、直列方向Ｘの中央部が膨らんだ形状であってもよいし、直列方向Ｘの中央部が括れも膨らみもしない直列方向Ｘに沿って直線状に延びる形状であってもよい。

・チェーン１１は、対向する２つのリンクプレートの直列方向Ｘにおける一端側の幅を他端側の幅よりも狭くなるように湾曲したリンクをブシュ１７及びピン１９によって回動可能に複数連結した所謂オフセットタイプのチェーンであってもよい。

・チェーン１１は、対をなすチェーン部材同士を噛合させて棒状に一体化させる、所謂噛合チェーンであってもよい。

１１…チェーン、１２…内リンクプレート（リンクプレート）、１４…外リンクプレート（リンクプレート）、１６…ブシュ挿入孔（連結孔）、１７…ブシュ、１９…ピン、２０…ピン挿入孔（連結孔）、３０，３１…圧縮加工部、Ｃ１，Ｃ２…中心、Ｘ…直列方向。

Claims (6)

1. 直列に配置されて直列方向の一端部と他端部にピンが挿通可能な連結孔を有するとともにオーステナイト組織を含むステンレス鋼によって構成された複数のリンクプレートを、前記直列方向で隣り合う他のリンクプレートと端部同士の前記連結孔においてそれぞれ前記ピンによって回動自在に連結したチェーンであって、
   前記各リンクプレートの両面のうちの少なくとも一方の面における少なくとも前記連結孔の中心よりも前記直列方向の外側の領域には、圧縮加工を行うことによってマルテンサイト変態が生じた圧縮加工部が形成されていることを特徴とするチェーン。
2. 前記圧縮加工部は、少なくとも一部が前記直列方向と交差する方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載のチェーン。
3. 前記リンクプレートにおいて、前記圧縮加工部は前記連結孔と接触しないように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン。
4. 前記リンクプレートにおいて、前記圧縮加工部は両面に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のチェーン。
5. 前記圧縮加工部の形状は、前記リンクプレートの一方の面と他方の面とで同じであることを特徴とする請求項４に記載のチェーン。
6. 請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のチェーンに備えられたリンクプレート。