JP3202653B2 - チェーン用ピン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チェーン用ピンに
係り、特に、高速かつ高荷重で使用される自動車エンジ
ンの動力伝達用チェーンのチェーン用ピンに用いて好適
であり、詳しくは、表面に浸透拡散処理を施したチェー
ン用ピンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、動力伝達用チェーンに使用す
るチェーン用ピンは引張強度等の機械的強度とともに、
耐摩耗性に優れていることが要求され、特に、自動車エ
ンジンに使用されるエンジン用タイミングチェーンに使
用するチェーン用ピンにおいては、機械的強度ととも
に、特に、潤滑油中に含まれる硬い異物が原因で生じる
チェーン用ピンとブッシュ等の相手方部材とのアブレシ
ブ摩耗や、潤滑条件の劣化による油切れ等に起因するチ
ェーン用ピンとブッシュ等の相手方部材との凝着摩耗に
優れている必要がある。

【０００３】アブレシブ摩耗に対しては、従来より、チ
ェーン用ピンの表面をクロマイジング処理等の浸透拡散
処理を施すことにより、当該チェーン用ピン表面を硬化
させて耐摩耗性を向上させる方法が取られていた。

【０００４】一方、凝着摩耗に対しては、油溝等の機械
的加工又はショットブラスト法等によりチェーン用ピン
の表面に人工的に凹部を作成し、該凹部に油を含浸させ
て油溜りとすることにより、チェーン用ピンとブッシュ
等の相手方部材との接触面の潤滑性を良好な状態とし、
凝着摩耗を防止する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなチェーン用ピン表面に人工的に凹部を作成する方
法では、該凹部をピン全体に渡って均一に作成すること
は困難であるため、該凹部がチェーン用ピンと相手方部
材の摺動面上に作成されない場合が生じ、結果として凝
着摩耗を防止することが出来ないという問題があった。

【０００６】さらに、該人工的に凹部を作成する方法で
は、チェーン用ピンの表面に適切な径の微細孔ができ
ず、即ち相当円径１５μｍに比して大幅に大きな凹部と
なってしまい、かつ該凹部の面積率が大きくなり、接触
面圧が大きくなるため、これを相手方部材と摺動させた
場合に該部材の摺動面に摩耗を生じ、該部材の減損を生
じるという問題もあった。

【０００７】本発明は、前記の点に鑑み、相手方部材と
の凝着摩耗特性に優れるとともに、アブレシブ摩耗特性
及び引張強度等の機械的特性にも優れたチェーン用ピン
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ブッシュ
等の相手方部材との凝着摩耗特性に優れ、かつ、アブレ
シブ摩耗特性、及び引張強度等の機械的特性に優れたチ
ェーン用ピンを提供すべく鋭意検討した結果、チェーン
用ピンに一定の表面特性を付加させることにより当該課
題を解決することができることを見出し、本発明を完成
させたものである。

【０００９】すなわち、請求項１に係る本発明は、複数
のリンクプレートが長手方向に連結されてなるチェーン
の該リンクプレートを連結するチェーン用ピンにおい
て、母材にクロマイジング処理を施すことにより形成さ
れた、表面のクローム被覆層及び該表面からクロームが
前記母材へ拡散したクローム拡散層を有し、前記クロー
ム被覆層は、ビッカース硬さが１０００以上であり、か
つその表面の開口が相当円径０．５〜１５μｍの微細孔
形状からなる油溜りを有することを特徴とするチェーン
用ピンにある。また、請求項２に係る本発明は、前記ピ
ン表面における該油留まりの面積占有率が、５〜２５％
であることを特徴とする請求項１に記載のチェーン用ピ
ンにある。

【００１０】なお、ピン表面を光学顕微鏡等で観察した
場合（例えば図４参照）、ピン表面における微細孔の形
状は、通常、完全な円形ではなく不定形である。従っ
て、該不定形の面積と同一面積となる円の直径を上記相
当円径と定義する。また、光学顕微鏡等で観察したピン
表面の適当な面積を区画すると共に、前記微細孔とそれ
以外の平滑面とを区分し、前記区画した基準面積に対す
る前記微細孔の開口面積の総和の比率を前記面積占有率
と定義する。また、該面積占有率は、対象とするピンの
極所的値となるため、少なくとも３点以上の測定値の平
均値を求めることが望ましい。

【００１１】本発明においては、チェーン用ピン表面層
のビッカース硬さ１０００以上であることが必要であ
り、好ましくは１１００〜２４００、さらに好ましくは
１２００〜１８００である。ビッカース硬さが１０００
未満であると、チェーン用ピン自体の硬さが不十分であ
るためにアブレシブ摩耗特性が劣化し、本発明の目的を
達成することが出来ない。

【００１２】本発明における微細孔形状からなる油溜り
の相当円径は、好ましくは０．５〜１５μｍであり、さ
らに好ましくは２〜１５μｍである。該油溜りの相当円
径が０．５μｍ未満であると、該油溜りに十分な油を維
持することができず、チェーン用ピンと相手方部材との
摺動面において良好な潤滑状態を維持することができな
くなるため、凝着摩耗を起こしやすくなる。また、該油
溜りの相当円径が１５μｍを超えると、チェーン用ピン
と相手方部材との摺動面における接触面積が減少する結
果、単位面積あたりに受ける圧力が大きくなり、アブレ
シブ摩耗を起こしやすくなる。

【００１３】本発明における微細孔形状からなる油溜り
のチェーン用ピンの表面における面積占有率は、好まし
くは５〜２５％、さらに好ましくは１０〜２０％であ
る。前記油溜りの相当円径の場合と同様、該占有率が５
％未満であると、チェーン用ピンの表面全体に十分な油
を維持することができず、チェーン用ピンと相手方部材
との摺動面において良好な潤滑状態を保つことができ
ず、凝着摩耗を起こしやすくなる。また、該占有率が２
５％を超えると、チェーン用ピンと相手方部材との摺動
面における接触面積が減少する結果、単位面積あたりに
受ける圧力が大きくなり、アブレシブ摩耗を起こしやす
くなる。

【００１４】本発明におけるチェーン用ピン表面への浸
透拡散処理による微細孔形状からなる油溜りの作成方法
はクロマイジング処理を施すことにより形成され、該ク
ロマイジング浸透拡散処理の温度、処理雰囲気及び処理
時間等の処理条件を適宜に調節することにより、本発明
のチェーン用ピンを製造することが可能となる。

【００１５】本発明で使用されるチェーン用ピンの材質
についても特に限定されるものではなく、鋼、低炭素
鋼、中炭素鋼、高炭素鋼、ステンレス鋼及び硬さや靭性
等を持たせるために、これらにＷ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｎｉ等を少量添加した合金鋼等を用いること
ができるが、中でも、クロムモリブデン鋼が好ましくは
用いられる。

【００１６】［作用］ 本発明は前記のように、チェーン用ピンの表面層をビッ
カース硬さ１０００以上とし、かつ該表面層に微細な孔
形状からなる油溜りを設けているので、材質の硬さが問
題となるアブレシブ摩耗特性に優れているのみではな
く、該油溜りに十分な油を維持しておくことが出来るた
め、チェーン用ピンと相手方部材との摺動面における潤
滑状態が良好な状態となり、凝着摩耗にも優れたチェー
ン用ピンを得ることができるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づき、本発明の
チェーン用ピンについての実施の形態を詳細に説明す
る。

【００１８】図１は本発明の一実施例であるサイレント
チェーン１の正面図、図２は同平面図である。

【００１９】サイレントチェーン１は、長手方向に、ス
プロケットと噛合する多数のリンクプレート２からなる
リンク１ａを連結して配列した無端状態を構成し、リン
ク１ａの両側に前記スプロケットからの脱落防止のため
のガイドプレート３を配設してある。そして、前記多数
重ねて配列したリンクプレート２及びガイドプレート３
をサイレントチェーン１の幅方向にチェーン用ピン４を
嵌合して連結し、チェーン用ピン４のガイドプレート３
の外側に突出させて該突出端にカシメ等の抜け防止を行
い、サイレントチェーン１が分解しないように構成され
ている。

【００２０】チェーン用ピン４とリンクプレート２との
屈曲運動は、チェーン用ピン４とリンクプレート２のリ
ンクプレート連結用穴５との回転運動による。

【００２１】次に、チェーン用ピン４にクロマイジング
処理を施す。クロマイジング処理は粉末パック法を用い
て行った。

【００２２】以下に示すように、チェーン用ピン４とし
てはＳＣＭ４２０を用いた。チェーン用ピンは、母材を
あらかじめ表面研磨し、その後、浸炭深さ０．１〜０．
５ｍｍとなる条件で浸炭処理を行う。用いたＳＣＭ４２
０の組成は以下に示される。また、浸透剤として金属ク
ロム粉末を用い、さらに、活性剤として塩化アンモニウ
ム（ＮＨ₄ Ｃｌ），焼付防止剤としてアルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）を使用した。 （１）チェーン用ピン 材質：ＳＣＭ４２０（Ｃ…０．１８〜０．２３％、Ｓｉ
…０．１５〜０．３５％、Ｍｎ…０．６０〜０．８５
％、Ｐ、Ｓ…０．０３０％以下、Ｃｒ…０．９０〜１．
２０％、Ｍｏ…０．１５〜０．３０％） 寸法：直径２．５１mm，長さ１２．７mm （２）活性剤 塩化アンモニウム（ＮＨ₄ Ｃｌ） （３）焼付防止剤 アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ） 次に、チェーン用ピン４と浸透剤、活性剤、焼付防止剤
を密閉容器の中に詰め、その後に電気炉に入れて昇温
し、約９００〜９９０℃で３００〜５００分保持した。
これにより、チェーン用ピン４表面では以下のような２
段階の反応が生じ、生成した活性なクローム（Ｃｒ）が
チェーン用ピン４内へ拡散して、該ピン内部に拡散層を
形成すると共に、表面にクロームの被覆層を形成する。

【００２３】

【化１】 なお、上記反応中においては、塩化クローム（ＣｒＣｌ
₂ ）濃度が１．５〜２．０重量％になるように活性剤で
ある塩化アンモニウム（ＮＨ₄ Ｃｌ）の量を調整して行
った。

【００２４】さらに、処理品を容器から取り出し、再び
約９００℃に加熱して油焼入れを行い、その後約２００
℃で焼戻しを行ない、常法により仕上げ研磨を実施し
た。

【００２５】以上の処理で得られたチェーン用ピンの断
面は、図３に示すように、マルテンサイトよりなる基部
１０と、ピン表面からクロームが内部へ拡散した層１１
と、ピン表面から外部にクロームが成長したクローム被
覆層１２よりなり、クローム被覆層には、多数の微小孔
１３が散在している。

【００２６】また、クローム拡散層１１とクローム被覆
層１２の合計厚さは１０〜１５μｍであり、ビッカース
硬さは１２００〜１８００であった。

【００２７】チェーン用ピンのクロマイジング処理後の
被覆層１２のピン表面の顕微鏡写真を示すと図４のよう
になる。該写真は光学顕微鏡を用いて２６０倍に拡大し
たものである。

【００２８】図５は、本実施例により得られたチェーン
用ピンと、機械的加工によりチェーン用ピン表面に人工
的に凹を形成したピンの摩耗比較試験の結果である。

【００２９】人工的に凹部を形成したピンは図７のごと
く微細孔径が大きく、かつ微細孔の占有率が大きいため
本発明の要件を満足しないものである。

【００３０】図６は、本実施例により得られたチェーン
用ピンと、クロマイジング処理が施されているが、微細
孔径が小さく、かつ微細孔の占有率が小さいピン図８と
の摩耗比較試験の結果である。

【００３１】図５から明らかなように、人工的に表面に
凹部を形成した微細孔径が大きく、かつ微細孔の占有率
が大きいピンは、短時間の運転においても摩耗量が増大
し、摩耗特性が極めて悪いことが分かる。さらに、図６
から明らかなように、本発明の要件を満たしていないク
ロマイジング処理を施した、微細孔径が小さく、かつ微
細孔の占有率が小さい従来のピンにおいても、運転初期
においては良好な摩耗特性を示すが、長時間運転では徐
々に摩耗量が増大し、本発明のチェーン用ピンと比較し
て摩耗特性に劣ることが分かる。

【００３２】このようにクロマイジング処理を行うこと
により、前記のように硬質かつ微細な多孔質形状を有す
る表面層が作成される機構については、現在のところ明
確ではないが、以下のように推測される。すなわち、前
記の条件でクロマイジング処理を行うことにより、前記
反応式で生成された塩化クローム（ＣｒＣｌ₂ ）はピ
ンの表面で鉄（Ｆｅ）と接触し、前記反応式によりク
ローム（Ｃｒ）がピン表面に生成される。

【００３３】このクローム（Ｃｒ）の一部はピン内部に
拡散して図３の拡散層１１を形成するが、他の一部はピ
ン表面に残留して被覆層形成の際の核となり、多数の核
が順次柱状に成長し、この柱状組織どうしの間が微細孔
形状になると考えられる。この時、塩化クローム（Ｃｒ
Ｃｌ₂ ）の生成を適切な範囲に抑制すると、鉄（Ｆｅ）
と塩化クローム（ＣｒＣｌ₂ ）が緩慢に反応し、微細孔
が多数散在したクローム被覆層が形成される。

【００３４】なお、上述の実施の形態は、サイレントチ
ェーンに適用した場合について説明したが、これに限ら
ず、ローラーチェーンやブッシュチェーン等の他の動力
伝達用チェーンに適用し得ることは勿論であり、さら
に、コンベヤーチェーン等の移送用チェーンにも適用し
得る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればチ
ェーン用ピンに浸透拡散処理でビッカース硬さ１０００
以上と硬質であり、かつその表面の開口が相当円径０．
５〜１．５μｍの微細孔形状の油溜りを有する表面層を
作成することとしたので、チェーン用ピンと相手方部材
であるブッシュ等のアブレシブ摩耗特性に優れるととも
に、該油溜りに十分な油を保持することが可能となり、
チェーン用ピンと相手方部材であるブッシュ等の摺動面
における潤滑状態を良好に維持することができため、凝
着摩耗特性にも優れるチェーン用ピンの提供が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるサイレントチェーンの正
面図。

【図２】本発明の実施例であるサイレントチェーンの平
面図。

【図３】本発明の実施例であるチェーン用ピンの断面
図。

【図４】本発明の実施例であるチェーン用ピンを示した
図面に代わる表面写真。

【図５】本発明のチェーン用ピンと微細孔径が大きく、
かつ微細孔の占有率が大きいチェーン用ピンの時間と摩
耗量の関係を示すグラフ。

【図６】本発明のチェーン用ピンと微細孔径が小さく、
かつ微細孔の占有率が小さいチェーン用ピンの時間と摩
耗量の関係を示すグラフ。

【図７】人工的に凹部を形成した微細孔径が大きく、か
つ微細孔の占有率が大きいチェーン用ピンを示した図面
に代わる表面写真。

【図８】クロマイジング処理が施されているが、微細孔
が小さく、かつ微細孔の占有率が小さいチェーン用ピン
を示した図面に代わる表面写真。

【符号の説明】

１ サイレントチェーン １ａ リンク ２ リンクプレート ３ ガイトプレート ４ チェーン用ピン １２ クローム被覆層 １３ 微細孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16G 1/00 - 17/00 C23C 12/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のリンクプレートが長手方向に連結
   されてなるチェーンの該リンクプレートを連結するチェ
   ーン用ピンにおいて、 母材にクロマイジング処理を施すことにより形成され
   た、表面のクローム被覆層及び該表面からクロームが前
   記母材へ拡散したクローム拡散層を有し、 前記クローム被覆層は、 ビッカース硬さが１０００以上
   であり、かつその表面の開口が相当円径０．５〜１５μ
   ｍの微細孔形状からなる油溜りを有することを特徴とす
   るチェーン用ピン。
2. 【請求項２】 前記ピン表面における該油留まりの面積
   占有率が、５〜２５％であることを特徴とする請求項１
   に記載のチェーン用ピン。