JP4039228B2 - 動力伝達用チェーンおよび動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される無段変速機用チェーン等の動力伝達用チェーンおよび無段変速機等の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）としては、例えば、エンジン側に設けられたドライブプーリと、駆動輪側に設けられたドリブンプーリと、両者間に架け渡された無端状のチェーンとを備えたものがある。この無段変速機では、ドライブプーリやドリブンプーリの円錐面状のシーブ面とチェーンのピン端面とが境界潤滑で接触することにより大きな動力伝達が行われ、またドライブプーリとドリブンプーリのそれぞれの溝幅（シーブ面間距離）を連続的に変えることで無段の変速が可能となっている。
【０００３】
このような無段変速機においては、現在、ＶＤＴ（Van Doornes Transmissie）のプッシュタイプ（押し式）のベルトが主流であるが、トルク容量が低い（２００Ｎ・ｍ以下）等の理由から、中型・大型車への適用は難しいという課題がある。
一方、プルタイプ（引っ張り式）についても研究開発が進められており、約２８０Ｎ・ｍのトルク容量を有するチェーンが実用化されているが、同様に、中型・大型車への適用は難しいという課題がある。
【０００４】
プッシュタイプ、プルタイプのいずれであっても、無段の変速を可能とし、かつ効率良く動力伝達を行う必要があることから、境界潤滑状態（接触面内の一部が微小突起の直接接触で、残部が潤滑油膜を介して接触する潤滑状態）で、ドライブプーリやドリブンプーリのシーブ面と接触させて組み込まれる。詳細には、変速時にはシーブ面の内外方向に滑り接触をするとともにシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることで動力を伝達し、また一定の伝達比に固定して動力伝達が行われる時にはシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることで動力を伝達する状態で組み込まれる。
ところが、このような境界潤滑状態の接触では金属チェーンのピン端面とシーブ面とが直接金属接触する部分があるので、特に高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）下での使用において、異常摩耗が生じてしまうという問題がある。この問題を解決するために、摩擦係数を小さくあるいは接触面圧を小さくすることが考えられるが、これらが小さいとスリップ（特にマクロスリップ）が生じて、効率良く動力伝達が行われないという問題が生じる。
【０００５】
このようななか、例えば、特に無段階に調節可能な円錐円板形巻き掛け伝動装置のためのリンクプレートチェーンであって、該リンクプレートチェーンの、プレートによって形成された個別のチェーンリンクを結合するジョイント部材が、プレートの切欠内に挿入された、互いに支え合う転動面を備えたクレードル部材の対として構成されている形式のものにおいて、円錐円板と作用接触するクレードル部材の少なくとも端面が、窒素を含有する縁部層例えば浸炭窒化層を備えているリンクプレートチェーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４７５４２号公報（請求項１、図１、図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したリンクプレートチェーンは、プーリとの接触面を浸炭窒化層にしているので、ある程度耐摩耗性が向上したものとなっているが、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下での使用に充分に耐えられるものではない。上述したように、上記したような無段変速機では、プッシュタイプ、プルタイプのいずれであっても、中型・大型車への適用が重要課題となっており、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達が行える技術の開発が嘱望されていた。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下の使用に耐えうる耐摩耗性を備えた動力伝達用チェーンおよび動力伝達装置の提供をその目的とする。さらに、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達を行える高摩擦係数をも兼ね備えた動力伝達用チェーンおよび動力伝達装置の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の動力伝達用チェーンは、複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をするとともに、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用される動力伝達用チェーンであって、前記ピンは、その端面側の最表面に硬質皮膜を有し、前記硬質皮膜がタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、動力伝達装置に組み込んだ場合にシーブ面と接触するピン端面に硬質皮膜を有するので、高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）および境界潤滑条件下で使用される動力伝達装置に適用したとしても、長期にわたって異常摩耗を生じることがないものを提供できる。
特に、硬質皮膜がタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されているので、より一層、硬質皮膜が剥離しにくくなり、密着性を高めるための端面の粗面化処理が不要になる。
ここで、本発明において、「硬質皮膜」とは、ビッカース硬度１０００（Ｈｖ）以上、好ましくは１０００〜２０００（Ｈｖ）の硬さを有する皮膜をいう。
【００１０】
また、本発明の他の動力伝達用チェーンは、複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をするとともに、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用される動力伝達用チェーンであって、前記ピンは、その端面側の最表面に硬質皮膜を有し、前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜であり、このダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されていること特徴としている。
上記の動力伝達用チェーンにおいて、前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜であるので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性と高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数とを兼ね備えたものとなるので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用される動力伝達用のチェーンとしてより一層適したものを提供できる。
特に、ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されているため、硬質皮膜と下地膜との密着性が高まり、硬質皮膜がさらに剥離しにくくなる。
【００１１】
本発明の動力伝達装置は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記チェーンが、ピン端面側の最表面に硬質皮膜を有する前記動力伝達用チェーンであることを特徴としている。
上記の構成によれば、ピン端面側の最表面に硬質皮膜を有しているので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件であっても、長期にわたって異常摩耗を生じることがなく、そのため長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。
特に、この動力伝達装置の動力伝達用チェーンにおいては、硬質皮膜が、タングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されているか、または硬質皮膜が、ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されているため、硬質皮膜がさらに剥離しにくくなる。
さらに、本発明の他の動力伝達装置は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有し、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用されるチェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記第１および第２のプーリのシーブ面側の最表面に、ダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、下地膜としてのクロム膜を介して形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、シーブ面側の最表面にダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜を有しているので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件であっても、長期にわたって異常摩耗を生じることがなく、そのため長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。
特に、この動力伝達装置のシーブ面側の最表面に、ダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、下地膜としてのクロム膜を介して形成されているため、ダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、さらに剥離しにくくなる。
【００１２】
特に、上記の動力伝達装置において、前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性と高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数とを兼ね備えたものとなるので、より一層、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーン（以下、単に「チェーン」ともいう）および動力伝達装置としての無段変速機の実施の形態について説明する。まず、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンの一実施形態の要部構成を模式的に示す斜視図であり、図２はそのＸ−Ｘ矢視断面図である。本形態に係るチェーン１は、無端状であって、複数の金属（軸受鋼等）製リンク２と、これらリンク２を交互に連結するための複数の金属（軸受鋼等）製ピン３とから構成される。
リンク２は、直方体状であって、１枚につき貫通孔４が２つずつ設けられており、貫通孔４毎にそれぞれピン３が２つずつ圧入できるようになっている。そして、リンク２は、チェーン１の幅方向に平行に配列され、１列おきに貫通孔４が１つ分ずれるよう、さらにチェーン１の長手方向に屈曲可能なように連結されている。
ピン３は、傾斜した端面５ａ、５ｂを有し、かつ貫通孔４内周面に沿う側面を有する金属（軸受鋼等）製棒状体５と、その端面５ａ、５ｂの傾斜に沿うようにして形成された後述する硬質皮膜６とから構成されている。そして、ピン３は、その側面をリンク２の貫通孔４内周面に沿わせて、周方向に摺動可能に圧入されている。なお、ピン３側面や貫通孔４内周面には、摩耗や摺動抵抗を減少させるために、二硫化モリブデン、フッ素等の固体潤滑材を塗布したり、あるいはショットピーニング処理やバレル処理等の粗面化処理を施して潤滑油溜まりのための凹部を形成してもよい。また、ピン３はリンク２から抜け落ちないように端面５ａ、５ｂ側が膨らんだ形状等になっていてもよい。
【００１５】
硬質皮膜６は、ビッカース硬度１０００（Ｈｖ）以上、好ましくは１０００〜２０００（Ｈｖ）程度の硬さを有する膜である。このようにピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有することにより、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用される無段変速機に適用した場合であっても長期にわたって異常摩耗を生じることがない。
硬質皮膜６の具体例としては、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンドなどを用いた化学蒸着膜（ＣＶＤ膜）や、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-Like Carbon、以下「ＤＬＣ」ともいう）などを用いた物理蒸着膜（ＰＶＤ膜）等があげられる。また、例えば、タングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜（以下、「タングステン含有ＤＬＣ膜」ともいう）といった複数の材料からなる膜であってもよい。なかでも、ＤＬＣを含む膜が好ましく、特に好ましくはＤＬＣを主成分（５０重量％以上）として含む膜が好適である。なぜなら、ＤＬＣは、窒化チタンなどに比べ潤滑条件および無潤滑条件において摩擦係数の差が小さく、また窒化チタンや窒化クロムなどに比べ高面圧（４００ＭＰａ以上）潤滑条件において摩擦係数が高いことから、接触面内に直接接触（無潤滑部）と油膜を介する部分（潤滑部）が混合して存在する境界潤滑条件下において、表面の接触状態が運転中に変動したとしても摩擦係数が安定し、高効率で安定した動力の伝達を行えると考えられるからである。また、ＤＬＣは、成膜が容易で安価であるという利点も有するからである。
【００１６】
硬質皮膜６の製膜方法について、以下に、ＤＬＣ膜、タングステン含有ＤＬＣ膜を例として具体的に説明する。
硬質皮膜６としてのＤＬＣ膜（ＤＬＣのみからなる膜）は、例えば、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内で端面５ａ、５ｂに対し炭素を蒸着することにより形成することができる（スパッタリング法）。なお、蒸着室内の圧力、放電電圧などの製膜条件は、グラファイト（ＳＰ２）構造とダイヤモンド（ＳＰ３）構造とが共存した非晶質構造を有する所定膜厚の皮膜になるよう適宜選択する。また、端面５ａ、５ｂを除く部分にマスク部材を用いてマスキングを施し、炭素が蒸着しないようにするのが好ましい。
上記のスパッタリング法以外に、ベンゼンを原料ガスとしたイオンビーム蒸着によるイオンプレーティング法等の他の物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、あるいはプラズマジェットを利用したプラズマ溶射などの溶射法を用いて、ＤＬＣ膜を形成してもよい。また、ローレット加工等により、端面５ａ、５ｂを粗面に仕上げることでＤＬＣ膜が形成される端面５ａ、５ｂへの密着性（密着強度）を高めてもよい。上記スパッタリング法等のＰＶＤは、物理的メカニズムを利用した成膜法であることから、下地（金属製の棒状体５）の材料に左右されることがなく、他の成膜法に比べて下地に対する高い密着性を容易に確保できるので、ＤＬＣ膜の形成に最適である。
【００１７】
硬質皮膜６としてのタングステン含有ＤＬＣ膜は、例えば、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内で端面５ａ、５ｂに対しタングステンカーバイドを蒸着することにより、あるいは炭化水素ガスが導入された蒸着室内で端面５ａ、５ｂに対しタングステンを蒸着することにより形成することができる（スパッタリング法）。なお、蒸着室内の圧力、放電電圧などの製膜条件は、グラファイト（ＳＰ２）構造とダイヤモンド（ＳＰ３）構造とが共存した非晶質構造を有する所定膜厚の皮膜になるよう適宜選択する。また、端面５ａ、５ｂを除く部分にマスク部材を用いてマスキングを施しておくことが好ましい。このようなタングステン含有ＤＬＣ膜であれば、端面５ａ、５ｂとの密着性（密着強度）が高いので、端面５ａ、５ｂの粗面化処理を行わなくても、剥離が生じにくいという利点がある。なお、アルゴンガス雰囲気下でタングステンカーバイドをターゲットとしたスパッタリング法で成膜した場合、タングステンカーバイド膜が形成されるが、このタングステンカーバイド膜はタングステンを含有するダイヤモンドライクカーボン膜と実質的に同じであり、密着性が高い膜となっている。
【００１８】
タングステン含有ＤＬＣ膜は、そのタングステン成分が膜表面側に比べ形成面側に多く含まれるように成膜されていることが好ましい。すなわち、金属原子であるタングステン成分が金属素材である棒状体５の端面５ａ、５ｂ側に多く存在するように、タングステン含有ＤＬＣ膜の組成成分を傾斜させることで、密着性をさらに向上させることができるとともに、耐摩耗性と高摩擦係数とを兼ね備えた皮膜となるからである。このような組成成分が傾斜したタングステン含有ＤＬＣ膜は、例えば、成膜中に炭素水素ガス量の変更あるいはシャッターによる端面５ａ、５ｂの遮蔽などを適宜行うことにより形成できる。
なお、タングステン含有ＤＬＣ膜は、上記したＤＬＣ膜と同様に、スパッタリング法以外の他の物理蒸着法、化学蒸着法、あるいは溶射法を用いて形成することができるのは勿論である。
【００１９】
本形態に係るチェーンは、ピン３として、金属製棒状体５の端面５ａ、５ｂに直接硬質皮膜６を設けて、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有するものを用いているので、高面圧高トルク条件および境界潤滑下での使用に耐えられる耐摩耗性を備えたものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜を形成した場合には、耐摩耗性に加えて、高摩擦係数をも備えたものとなっている。また、硬質皮膜６としてタングステン含有ＤＬＣ膜を形成した場合には、良好な耐摩耗性と高摩擦係数とを兼ね備え、しかもＤＬＣ膜に比べ、より剥離しにくいものとなっている。
【００２０】
図３は、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンの他の実施形態を模式的に示す断面図である。このチェーン１は、金属製の棒状体５の端面５ａ、５ｂに、下地膜７を介して硬質皮膜６が形成されて構成される。下地膜７は、主に硬質皮膜６の密着性を高めるために形成される膜である。下地膜７としては、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜を形成する場合には、タングステン含有ＤＬＣ膜の他、クロム、チタンなどの活性な遷移金属からなる金属薄膜が好ましい。また、硬質皮膜６としてタングステン含有ＤＬＣ膜を形成する場合には、クロム、チタンなどの活性な遷移金属からなる金属薄膜が好ましい。このような２層構造にすることにより、より一層、硬質皮膜６が剥離しにくくなる。また、密着性を高めるための、端面５ａ、５ｂの粗面化処理が不要になるという利点がある。ここで、下地膜７としては、硬質皮膜６がＤＬＣ膜あるいはタングステン含有ＤＬＣ膜の場合には、密着性向上の観点から、クロム膜がより好適である。
【００２１】
硬質皮膜６としてタングステン含有ＤＬＣ膜、下地膜７としてクロム膜を形成する場合は、例えば、スパッタリング法により所定膜厚のクロム膜を形成した後、上述した方法と同様にしてタングステン含有ＤＬＣ膜を形成するようにすればよい。なお、下地膜７としてのクロム膜は、スパッタリング法以外の他の物理蒸着法、化学蒸着法、あるいは溶射法を用いて形成してもよいのは勿論である。
【００２２】
本形態に係るチェーンは、ピン３として、金属製棒状体５の端面５ａ、５ｂに下地膜７を介して硬質皮膜６を設けて、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有しているので、端面５ａ、５ｂを粗面化せずとも剥離しにくくなっており、しかも高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下での使用に耐えられる耐摩耗性を備えたものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜やタングステン含有ＤＬＣ膜を形成した場合には、耐摩耗性に加えて、高摩擦係数をも備えたものとなっている。
【００２３】
図４は、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンのさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。このチェーン１は、金属製の棒状体５の端面５ａ、５ｂに、下地膜７を介して中間膜８が形成され、さらにこの中間膜８を介して硬質皮膜６が形成されて構成される。中間膜８は、硬質皮膜６と下地膜７との密着性を高めるために形成される膜である。中間膜８としては、硬質皮膜６がＤＬＣ膜で下地膜７がクロム、チタンなどの遷移金属からなる膜である場合には、タングステン含有ＤＬＣ膜であることが好ましい。このような３層構造にすることにより、耐摩耗性と高摩擦係数とを兼ね備えた硬質皮膜６がさらに剥離しにくくなる。また、端面５ａ、５ｂの粗面化処理が不要になるという利点もある。
【００２４】
硬質皮膜６としてＤＬＣ膜、中間膜８としてタングステン含有ＤＬＣ膜、下地膜７としてクロム膜を形成する場合は、例えばスパッタリング法により所定膜厚のクロム膜を端面５ａ、５ｂ上に形成した後、スパッタリング法により所定膜厚のタングステン含有ＤＬＣ膜を形成し、さらにこのタングステン含有ＤＬＣ膜上に、上述した方法と同様にして所定膜厚のＤＬＣ膜を形成すればよい。なお、下地膜７としてのクロム膜や中間膜８としてのタングステン含有ＤＬＣ膜は、スパッタリング法以外の他の物理蒸着法、化学蒸着法、あるいは溶射法を用いて形成してもよいのは勿論である。
【００２５】
本形態に係るチェーンは、ピン３として、金属製棒状体５の端面５ａ、５ｂに下地膜７、さらに中間層９を介して硬質皮膜６を設けて、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有するものを用いているので、より一層剥離にくくなっており、しかも高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下での使用に耐えられる耐摩耗性を備えたものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜やタングステン含有ＤＬＣ膜を形成した場合には、耐摩耗性に加えて、高摩擦係数をも備えたものとなっている。
【００２６】
なお、上記では端面５ａ、５ｂに一層、二層、三層の膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、端面側の最表面に硬質皮膜６を形成するのであれば、何層構造にしてもよい。
また、上記ではピン３の材質として軸受鋼を用いる場合を説明したが、これに限定するものではなく、その他の金属を用いることができる。
また、ピン３は貫通孔４毎に２つずつ圧入した場合を説明したが、これに限定するものではなく、１つずつであっても差し支えない。
また、ピン３の他に、貫通孔４と摺動しないストリップが圧入されたものであっても、そのストリップの端面がシーブ面と接触する場合には同様に適用できる。すなわち、ストリップの端面側の最表面に硬質皮膜６を形成するようにしてもよい。さらに、ストリップとピン３との間で接触が生じる場合には、両者のうちの少なくとも一方に、摩耗や摺動抵抗を減少させるために、二硫化モリブデン、フッ素等の固体潤滑材を塗布したり、あるいはショットピーニング処理やバレル処理等の粗面化処理を施して潤滑油溜まりのための凹部を形成してもよい。
【００２７】
つぎに、本発明の動力伝達装置としての無段変速機の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図５は、本発明の動力伝達装置としての無段変速機の一実施形態の要部構成を示す模式的な斜視図である。本形態に係る無段変速機は、例えば自動車に搭載され、第１のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドライブプーリ１０と、第２のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドリブンプーリ２０と、その間に架け渡された無端状のチェーン１とを備えている。なお、図５中のチェーン１は理解を容易にするために一部断面を明示している。
図６も参照して、ドライブプーリ１０は、エンジン側に接続された入力軸１１に一体回転可能に取付けられたものであり、円錐面状の傾斜面１２ａを有する固定シーブ１２と、その傾斜面１２ａに対向して配置される円錐面状の傾斜面１３ａを有する可動シーブ１３とを備えており、これらシーブの傾斜面１２ａ、１３ａにより溝を形成し、この溝によってチェーン１を挟んで保持するようになっている。また、可動シーブ１３には、溝幅を変更するための油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、図６の左右方向に可動シーブ１３を移動させることにより溝幅を変化させ、それにより図６の上下方向にチェーン１を移動させて入力軸１１に対するチェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。
【００２８】
一方、ドリブンプーリ２０は、駆動輪側に接続された出力軸２１に一体回転可能に取り付けられており、ドライブプーリ１０と同様に、チェーン１を挟む溝を形成するための傾斜面を有する固定シーブ２２と可動シーブ２３とを備えている。また、このプーリ２０の可動シーブ２３には、ドライブプーリ１０の可動シーブ１３と同様に、油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、可動シーブ１３を移動させることにより、溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて出力軸２１に対するチェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。
【００２９】
上記ドライブプーリ１とドリブンプーリ２との間に架け渡されるチェーン１は、上述した、図１および図２に示すものである。すなわち、チェーン１を構成するピン３は、金属製の棒状体５と、硬質皮膜６とから構成されるものである。なお、詳細については、上述したとおりであるので、その説明は省略する。
【００３０】
本形態に係る無段変速機は、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有するチェーン１を用いているので、高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって摩耗が生じないものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜を用いた場合には、高摩擦係数をも兼ね備えたものとなるので、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。詳細には、例えば出力軸２１の回転を減速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって拡大させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の内側方向（図６の下方向）に向けて滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を小さくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を縮小させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の外側方向に向けて滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を大きくする。逆に、例えば出力軸２１の回転を増速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって縮小させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の外側方向（図６の上方向）に向けて滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を大きくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を拡大させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の内側方向に向けて滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を小さくする。このように、変速時にはシーブ面の内外方向に滑り接触をするとともにシーブ面の周方向に若干の滑り接触をし、また一定の伝達比に固定して動力伝達が行われる時にはシーブ面の周方向に若干の滑り接触を生じながら、動力伝達が行われるが、上記したようなチェーンを用いているので、滑り接触によって異常摩耗が生じるのが長期にわたって防止され、さらに硬質皮膜６としてＤＬＣを含む膜を形成している場合には高摩擦係数をも確保しているので、特にマクロスリップにより動力伝達の効率が悪くなるといったことも防止される。
【００３１】
なお、上記ではチェーンとして図１および図２に示すものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、図３や図４に示すチェーンを用いてもよいのは勿論である。
【００３２】
図７は、本発明の動力伝達装置としての無段変速機の他の実施形態を説明するための部分的な拡大断面図である。本形態に係る無段変速機は、図５および図６に示す無段変速機と比べ、ピン３端面側の最表面に硬質皮膜６を形成せず（ピン３として金属製棒状体５からなるものを用いる）、ドライブプーリ１０（およびドリブンプーリ２０）のシーブ面１２ａ、１３ａ（２２ａ、２３ａ）側に硬質皮膜３１、３２（４１、４２）を設けた点で異なる。本形態に係る無段変速機においても、図５および図６に示す無段変速機と同様に、高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって異常摩耗が発生するのが防止される。そして、硬質皮膜６としてＤＬＣを含む膜を用いた場合には、高摩擦係数をも兼ね備えるので、より一層、安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。なお、シーブ面側の最表面に硬質皮膜６を形成するのであれば、上述したチェーン１の場合と同様に、下地膜や中間膜などを設けて多層構造にしてもよいのは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動力伝達用チェーンによれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性を備えたものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣ膜またはタングステン含有ＤＬＣ膜を用いているので、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数を備えたものを提供できる。
また、本発明の動力伝達装置によれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって異常摩耗が発生するのを防止することができるものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣ膜またはタングステン含有ＤＬＣ膜を用いているので、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数をも兼ね備えることとなる。このため、より一層、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができるものを提供できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の動力伝達用チェーンによれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性を備えたものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣを含む膜を用いた場合には、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数を備えたものを提供できる。
また、請求項３記載の動力伝達装置によれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって異常摩耗が発生するのを防止することができるものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣを含む膜を用いた場合には、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数をも兼ね備えるので、より一層、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができるものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーンの一実施形態の要部構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図３】本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーンの他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーンのさらに他の実施形態の模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の動力伝達装置としての無段変速機の一実施形態の要部構成を模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示す無段変速機のドライブプーリ、チェーンの部分的な拡大断面図である。
【図７】本発明の動力伝達装置としての無段変速機の他の実施形態を説明するための部分的な拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 無段変速機チェーン
２ リンク
３ ピン
４ 貫通孔
５ 金属製の棒状体
５ａ、５ｂ 金属製の棒状体の端面
６ 硬質皮膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用される無段変速機用チェーン等の動力伝達用チェーンおよび無段変速機等の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）としては、例えば、エンジン側に設けられたドライブプーリと、駆動輪側に設けられたドリブンプーリと、両者間に架け渡された無端状のチェーンとを備えたものがある。この無段変速機では、ドライブプーリやドリブンプーリの円錐面状のシーブ面とチェーンのピン端面とが境界潤滑で接触することにより大きな動力伝達が行われ、またドライブプーリとドリブンプーリのそれぞれの溝幅（シーブ面間距離）を連続的に変えることで無段の変速が可能となっている。
【０００３】
このような無段変速機においては、現在、ＶＤＴ（Van Doornes Transmissie）のプッシュタイプ（押し式）のベルトが主流であるが、トルク容量が低い（２００Ｎ・ｍ以下）等の理由から、中型・大型車への適用は難しいという課題がある。
一方、プルタイプ（引っ張り式）についても研究開発が進められており、約２８０Ｎ・ｍのトルク容量を有するチェーンが実用化されているが、同様に、中型・大型車への適用は難しいという課題がある。
【０００４】
プッシュタイプ、プルタイプのいずれであっても、無段の変速を可能とし、かつ効率良く動力伝達を行う必要があることから、境界潤滑状態（接触面内の一部が微小突起の直接接触で、残部が潤滑油膜を介して接触する潤滑状態）で、ドライブプーリやドリブンプーリのシーブ面と接触させて組み込まれる。詳細には、変速時にはシーブ面の内外方向に滑り接触をするとともにシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることで動力を伝達し、また一定の伝達比に固定して動力伝達が行われる時にはシーブ面の周方向に若干の滑り接触をすることで動力を伝達する状態で組み込まれる。
ところが、このような境界潤滑状態の接触では金属チェーンのピン端面とシーブ面とが直接金属接触する部分があるので、特に高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）下での使用において、異常摩耗が生じてしまうという問題がある。この問題を解決するために、摩擦係数を小さくあるいは接触面圧を小さくすることが考えられるが、これらが小さいとスリップ（特にマクロスリップ）が生じて、効率良く動力伝達が行われないという問題が生じる。
【０００５】
このようななか、例えば、特に無段階に調節可能な円錐円板形巻き掛け伝動装置のためのリンクプレートチェーンであって、該リンクプレートチェーンの、プレートによって形成された個別のチェーンリンクを結合するジョイント部材が、プレートの切欠内に挿入された、互いに支え合う転動面を備えたクレードル部材の対として構成されている形式のものにおいて、円錐円板と作用接触するクレードル部材の少なくとも端面が、窒素を含有する縁部層例えば浸炭窒化層を備えているリンクプレートチェーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４７５４２号公報（請求項１、図１、図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したリンクプレートチェーンは、プーリとの接触面を浸炭窒化層にしているので、ある程度耐摩耗性が向上したものとなっているが、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下での使用に充分に耐えられるものではない。上述したように、上記したような無段変速機では、プッシュタイプ、プルタイプのいずれであっても、中型・大型車への適用が重要課題となっており、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達が行える技術の開発が嘱望されていた。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下の使用に耐えうる耐摩耗性を備えた動力伝達用チェーンおよび動力伝達装置の提供をその目的とする。さらに、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達を行える高摩擦係数をも兼ね備えた動力伝達用チェーンおよび動力伝達装置の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の動力伝達用チェーンは、複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をするとともに、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用される動力伝達用チェーンであって、前記ピンは、その端面側の最表面に硬質皮膜を有し、前記硬質皮膜がタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、動力伝達装置に組み込んだ場合にシーブ面と接触するピン端面に硬質皮膜を有するので、高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）および境界潤滑条件下で使用される動力伝達装置に適用したとしても、長期にわたって異常摩耗を生じることがないものを提供できる。
特に、硬質皮膜がタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されているので、より一層、硬質皮膜が剥離しにくくなり、密着性を高めるための端面の粗面化処理が不要になる。
ここで、本発明において、「硬質皮膜」とは、ビッカース硬度１０００（Ｈｖ）以上、好ましくは１０００〜２０００（Ｈｖ）の硬さを有する皮膜をいう。
【００１０】
また、本発明の他の動力伝達用チェーンは、複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をするとともに、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用される動力伝達用チェーンであって、前記ピンは、その端面側の最表面に硬質皮膜を有し、前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜であり、このダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されていること特徴としている。
上記の動力伝達用チェーンにおいて、前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜であるので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性と高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数とを兼ね備えたものとなるので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用される動力伝達用のチェーンとしてより一層適したものを提供できる。
特に、ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されているため、硬質皮膜と下地膜との密着性が高まり、硬質皮膜がさらに剥離しにくくなる。
【００１１】
本発明の動力伝達装置は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記チェーンが、ピン端面側の最表面に硬質皮膜を有する前記動力伝達用チェーンであることを特徴としている。
上記の構成によれば、ピン端面側の最表面に硬質皮膜を有しているので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件であっても、長期にわたって異常摩耗を生じることがなく、そのため長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。
特に、この動力伝達装置の動力伝達用チェーンにおいては、硬質皮膜が、タングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されているか、または硬質皮膜が、ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されているため、硬質皮膜がさらに剥離しにくくなる。
さらに、本発明の他の動力伝達装置は、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有し、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用されるチェーンとを備えた動力伝達装置であって、前記第１および第２のプーリのシーブ面側の最表面に、ダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、下地膜としてのクロム膜を介して形成されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、シーブ面側の最表面にダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜を有しているので、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件であっても、長期にわたって異常摩耗を生じることがなく、そのため長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。
特に、この動力伝達装置のシーブ面側の最表面に、ダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、下地膜としてのクロム膜を介して形成されているため、ダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、さらに剥離しにくくなる。
【００１２】
特に、上記の動力伝達装置において、前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性と高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数とを兼ね備えたものとなるので、より一層、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーン（以下、単に「チェーン」ともいう）および動力伝達装置としての無段変速機の実施の形態について説明する。まず、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンの一実施形態の要部構成を模式的に示す斜視図であり、図２はそのＸ−Ｘ矢視断面図である。本形態に係るチェーン１は、無端状であって、複数の金属（軸受鋼等）製リンク２と、これらリンク２を交互に連結するための複数の金属（軸受鋼等）製ピン３とから構成される。
リンク２は、直方体状であって、１枚につき貫通孔４が２つずつ設けられており、貫通孔４毎にそれぞれピン３が２つずつ圧入できるようになっている。そして、リンク２は、チェーン１の幅方向に平行に配列され、１列おきに貫通孔４が１つ分ずれるよう、さらにチェーン１の長手方向に屈曲可能なように連結されている。
ピン３は、傾斜した端面５ａ、５ｂを有し、かつ貫通孔４内周面に沿う側面を有する金属（軸受鋼等）製棒状体５と、その端面５ａ、５ｂの傾斜に沿うようにして形成された後述する硬質皮膜６とから構成されている。そして、ピン３は、その側面をリンク２の貫通孔４内周面に沿わせて、周方向に摺動可能に圧入されている。なお、ピン３側面や貫通孔４内周面には、摩耗や摺動抵抗を減少させるために、二硫化モリブデン、フッ素等の固体潤滑材を塗布したり、あるいはショットピーニング処理やバレル処理等の粗面化処理を施して潤滑油溜まりのための凹部を形成してもよい。また、ピン３はリンク２から抜け落ちないように端面５ａ、５ｂ側が膨らんだ形状等になっていてもよい。
【００１５】
硬質皮膜６は、ビッカース硬度１０００（Ｈｖ）以上、好ましくは１０００〜２０００（Ｈｖ）程度の硬さを有する膜である。このようにピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有することにより、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用される無段変速機に適用した場合であっても長期にわたって異常摩耗を生じることがない。
硬質皮膜６の具体例としては、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンドなどを用いた化学蒸着膜（ＣＶＤ膜）や、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-Like Carbon、以下「ＤＬＣ」ともいう）などを用いた物理蒸着膜（ＰＶＤ膜）等があげられる。また、例えば、タングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜（以下、「タングステン含有ＤＬＣ膜」ともいう）といった複数の材料からなる膜であってもよい。なかでも、ＤＬＣを含む膜が好ましく、特に好ましくはＤＬＣを主成分（５０重量％以上）として含む膜が好適である。なぜなら、ＤＬＣは、窒化チタンなどに比べ潤滑条件および無潤滑条件において摩擦係数の差が小さく、また窒化チタンや窒化クロムなどに比べ高面圧（４００ＭＰａ以上）潤滑条件において摩擦係数が高いことから、接触面内に直接接触（無潤滑部）と油膜を介する部分（潤滑部）が混合して存在する境界潤滑条件下において、表面の接触状態が運転中に変動したとしても摩擦係数が安定し、高効率で安定した動力の伝達を行えると考えられるからである。また、ＤＬＣは、成膜が容易で安価であるという利点も有するからである。
【００１６】
硬質皮膜６の製膜方法について、以下に、ＤＬＣ膜、タングステン含有ＤＬＣ膜を例として具体的に説明する。
硬質皮膜６としてのＤＬＣ膜（ＤＬＣのみからなる膜）は、例えば、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内で端面５ａ、５ｂに対し炭素を蒸着することにより形成することができる（スパッタリング法）。なお、蒸着室内の圧力、放電電圧などの製膜条件は、グラファイト（ＳＰ２）構造とダイヤモンド（ＳＰ３）構造とが共存した非晶質構造を有する所定膜厚の皮膜になるよう適宜選択する。また、端面５ａ、５ｂを除く部分にマスク部材を用いてマスキングを施し、炭素が蒸着しないようにするのが好ましい。
上記のスパッタリング法以外に、ベンゼンを原料ガスとしたイオンビーム蒸着によるイオンプレーティング法等の他の物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、あるいはプラズマジェットを利用したプラズマ溶射などの溶射法を用いて、ＤＬＣ膜を形成してもよい。また、ローレット加工等により、端面５ａ、５ｂを粗面に仕上げることでＤＬＣ膜が形成される端面５ａ、５ｂへの密着性（密着強度）を高めてもよい。上記スパッタリング法等のＰＶＤは、物理的メカニズムを利用した成膜法であることから、下地（金属製の棒状体５）の材料に左右されることがなく、他の成膜法に比べて下地に対する高い密着性を容易に確保できるので、ＤＬＣ膜の形成に最適である。
【００１７】
硬質皮膜６としてのタングステン含有ＤＬＣ膜は、例えば、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内で端面５ａ、５ｂに対しタングステンカーバイドを蒸着することにより、あるいは炭化水素ガスが導入された蒸着室内で端面５ａ、５ｂに対しタングステンを蒸着することにより形成することができる（スパッタリング法）。なお、蒸着室内の圧力、放電電圧などの製膜条件は、グラファイト（ＳＰ２）構造とダイヤモンド（ＳＰ３）構造とが共存した非晶質構造を有する所定膜厚の皮膜になるよう適宜選択する。また、端面５ａ、５ｂを除く部分にマスク部材を用いてマスキングを施しておくことが好ましい。このようなタングステン含有ＤＬＣ膜であれば、端面５ａ、５ｂとの密着性（密着強度）が高いので、端面５ａ、５ｂの粗面化処理を行わなくても、剥離が生じにくいという利点がある。なお、アルゴンガス雰囲気下でタングステンカーバイドをターゲットとしたスパッタリング法で成膜した場合、タングステンカーバイド膜が形成されるが、このタングステンカーバイド膜はタングステンを含有するダイヤモンドライクカーボン膜と実質的に同じであり、密着性が高い膜となっている。
【００１８】
タングステン含有ＤＬＣ膜は、そのタングステン成分が膜表面側に比べ形成面側に多く含まれるように成膜されていることが好ましい。すなわち、金属原子であるタングステン成分が金属素材である棒状体５の端面５ａ、５ｂ側に多く存在するように、タングステン含有ＤＬＣ膜の組成成分を傾斜させることで、密着性をさらに向上させることができるとともに、耐摩耗性と高摩擦係数とを兼ね備えた皮膜となるからである。このような組成成分が傾斜したタングステン含有ＤＬＣ膜は、例えば、成膜中に炭素水素ガス量の変更あるいはシャッターによる端面５ａ、５ｂの遮蔽などを適宜行うことにより形成できる。
なお、タングステン含有ＤＬＣ膜は、上記したＤＬＣ膜と同様に、スパッタリング法以外の他の物理蒸着法、化学蒸着法、あるいは溶射法を用いて形成することができるのは勿論である。
【００１９】
本形態に係るチェーンは、ピン３として、金属製棒状体５の端面５ａ、５ｂに直接硬質皮膜６を設けて、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有するものを用いているので、高面圧高トルク条件および境界潤滑下での使用に耐えられる耐摩耗性を備えたものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜を形成した場合には、耐摩耗性に加えて、高摩擦係数をも備えたものとなっている。また、硬質皮膜６としてタングステン含有ＤＬＣ膜を形成した場合には、良好な耐摩耗性と高摩擦係数とを兼ね備え、しかもＤＬＣ膜に比べ、より剥離しにくいものとなっている。
【００２０】
図３は、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンの他の実施形態を模式的に示す断面図である。このチェーン１は、金属製の棒状体５の端面５ａ、５ｂに、下地膜７を介して硬質皮膜６が形成されて構成される。下地膜７は、主に硬質皮膜６の密着性を高めるために形成される膜である。下地膜７としては、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜を形成する場合には、タングステン含有ＤＬＣ膜の他、クロム、チタンなどの活性な遷移金属からなる金属薄膜が好ましい。また、硬質皮膜６としてタングステン含有ＤＬＣ膜を形成する場合には、クロム、チタンなどの活性な遷移金属からなる金属薄膜が好ましい。このような２層構造にすることにより、より一層、硬質皮膜６が剥離しにくくなる。また、密着性を高めるための、端面５ａ、５ｂの粗面化処理が不要になるという利点がある。ここで、下地膜７としては、硬質皮膜６がＤＬＣ膜あるいはタングステン含有ＤＬＣ膜の場合には、密着性向上の観点から、クロム膜がより好適である。
【００２１】
硬質皮膜６としてタングステン含有ＤＬＣ膜、下地膜７としてクロム膜を形成する場合は、例えば、スパッタリング法により所定膜厚のクロム膜を形成した後、上述した方法と同様にしてタングステン含有ＤＬＣ膜を形成するようにすればよい。なお、下地膜７としてのクロム膜は、スパッタリング法以外の他の物理蒸着法、化学蒸着法、あるいは溶射法を用いて形成してもよいのは勿論である。
【００２２】
本形態に係るチェーンは、ピン３として、金属製棒状体５の端面５ａ、５ｂに下地膜７を介して硬質皮膜６を設けて、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有しているので、端面５ａ、５ｂを粗面化せずとも剥離しにくくなっており、しかも高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下での使用に耐えられる耐摩耗性を備えたものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜やタングステン含有ＤＬＣ膜を形成した場合には、耐摩耗性に加えて、高摩擦係数をも備えたものとなっている。
【００２３】
図４は、本発明の動力伝達用チェーンとしてのチェーンのさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。このチェーン１は、金属製の棒状体５の端面５ａ、５ｂに、下地膜７を介して中間膜８が形成され、さらにこの中間膜８を介して硬質皮膜６が形成されて構成される。中間膜８は、硬質皮膜６と下地膜７との密着性を高めるために形成される膜である。中間膜８としては、硬質皮膜６がＤＬＣ膜で下地膜７がクロム、チタンなどの遷移金属からなる膜である場合には、タングステン含有ＤＬＣ膜であることが好ましい。このような３層構造にすることにより、耐摩耗性と高摩擦係数とを兼ね備えた硬質皮膜６がさらに剥離しにくくなる。また、端面５ａ、５ｂの粗面化処理が不要になるという利点もある。
【００２４】
硬質皮膜６としてＤＬＣ膜、中間膜８としてタングステン含有ＤＬＣ膜、下地膜７としてクロム膜を形成する場合は、例えばスパッタリング法により所定膜厚のクロム膜を端面５ａ、５ｂ上に形成した後、スパッタリング法により所定膜厚のタングステン含有ＤＬＣ膜を形成し、さらにこのタングステン含有ＤＬＣ膜上に、上述した方法と同様にして所定膜厚のＤＬＣ膜を形成すればよい。なお、下地膜７としてのクロム膜や中間膜８としてのタングステン含有ＤＬＣ膜は、スパッタリング法以外の他の物理蒸着法、化学蒸着法、あるいは溶射法を用いて形成してもよいのは勿論である。
【００２５】
本形態に係るチェーンは、ピン３として、金属製棒状体５の端面５ａ、５ｂに下地膜７、さらに中間層９を介して硬質皮膜６を設けて、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有するものを用いているので、より一層剥離にくくなっており、しかも高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下での使用に耐えられる耐摩耗性を備えたものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜やタングステン含有ＤＬＣ膜を形成した場合には、耐摩耗性に加えて、高摩擦係数をも備えたものとなっている。
【００２６】
なお、上記では端面５ａ、５ｂに一層、二層、三層の膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、端面側の最表面に硬質皮膜６を形成するのであれば、何層構造にしてもよい。
また、上記ではピン３の材質として軸受鋼を用いる場合を説明したが、これに限定するものではなく、その他の金属を用いることができる。
また、ピン３は貫通孔４毎に２つずつ圧入した場合を説明したが、これに限定するものではなく、１つずつであっても差し支えない。
また、ピン３の他に、貫通孔４と摺動しないストリップが圧入されたものであっても、そのストリップの端面がシーブ面と接触する場合には同様に適用できる。すなわち、ストリップの端面側の最表面に硬質皮膜６を形成するようにしてもよい。さらに、ストリップとピン３との間で接触が生じる場合には、両者のうちの少なくとも一方に、摩耗や摺動抵抗を減少させるために、二硫化モリブデン、フッ素等の固体潤滑材を塗布したり、あるいはショットピーニング処理やバレル処理等の粗面化処理を施して潤滑油溜まりのための凹部を形成してもよい。
【００２７】
つぎに、本発明の動力伝達装置としての無段変速機の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図５は、本発明の動力伝達装置としての無段変速機の一実施形態の要部構成を示す模式的な斜視図である。本形態に係る無段変速機は、例えば自動車に搭載され、第１のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドライブプーリ１０と、第２のプーリとしての金属（構造用鋼等）製ドリブンプーリ２０と、その間に架け渡された無端状のチェーン１とを備えている。なお、図５中のチェーン１は理解を容易にするために一部断面を明示している。
図６も参照して、ドライブプーリ１０は、エンジン側に接続された入力軸１１に一体回転可能に取付けられたものであり、円錐面状の傾斜面１２ａを有する固定シーブ１２と、その傾斜面１２ａに対向して配置される円錐面状の傾斜面１３ａを有する可動シーブ１３とを備えており、これらシーブの傾斜面１２ａ、１３ａにより溝を形成し、この溝によってチェーン１を挟んで保持するようになっている。また、可動シーブ１３には、溝幅を変更するための油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、図６の左右方向に可動シーブ１３を移動させることにより溝幅を変化させ、それにより図６の上下方向にチェーン１を移動させて入力軸１１に対するチェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。
【００２８】
一方、ドリブンプーリ２０は、駆動輪側に接続された出力軸２１に一体回転可能に取り付けられており、ドライブプーリ１０と同様に、チェーン１を挟む溝を形成するための傾斜面を有する固定シーブ２２と可動シーブ２３とを備えている。また、このプーリ２０の可動シーブ２３には、ドライブプーリ１０の可動シーブ１３と同様に、油圧アクチュエータ（図示せず）が接続されており、変速時に、可動シーブ１３を移動させることにより、溝幅を変化させ、それによりチェーン１を移動させて出力軸２１に対するチェーン１の巻掛け半径を変化できるようになっている。
【００２９】
上記ドライブプーリ１とドリブンプーリ２との間に架け渡されるチェーン１は、上述した、図１および図２に示すものである。すなわち、チェーン１を構成するピン３は、金属製の棒状体５と、硬質皮膜６とから構成されるものである。なお、詳細については、上述したとおりであるので、その説明は省略する。
【００３０】
本形態に係る無段変速機は、ピン３の端面側の最表面に硬質皮膜６を有するチェーン１を用いているので、高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって摩耗が生じないものとなっている。特に、硬質皮膜６としてＤＬＣ膜を用いた場合には、高摩擦係数をも兼ね備えたものとなるので、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。詳細には、例えば出力軸２１の回転を減速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって拡大させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の内側方向（図６の下方向）に向けて滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を小さくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を縮小させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の外側方向に向けて滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を大きくする。逆に、例えば出力軸２１の回転を増速する場合、ドライブプーリ１０側の溝幅を可動シーブ１３の移動によって縮小させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の外側方向（図６の上方向）に向けて滑り接触させながらチェーン１の入力軸１１に対する巻き掛け径を大きくする一方、ドリブンプーリ２０側では可動シーブ２３の移動によって溝幅を拡大させ、チェーン１のピン端面を円錐面状のシーブ面の内側方向に向けて滑り接触させながらチェーン１の出力軸２１に対する巻き掛け径を小さくする。このように、変速時にはシーブ面の内外方向に滑り接触をするとともにシーブ面の周方向に若干の滑り接触をし、また一定の伝達比に固定して動力伝達が行われる時にはシーブ面の周方向に若干の滑り接触を生じながら、動力伝達が行われるが、上記したようなチェーンを用いているので、滑り接触によって異常摩耗が生じるのが長期にわたって防止され、さらに硬質皮膜６としてＤＬＣを含む膜を形成している場合には高摩擦係数をも確保しているので、特にマクロスリップにより動力伝達の効率が悪くなるといったことも防止される。
【００３１】
なお、上記ではチェーンとして図１および図２に示すものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、図３や図４に示すチェーンを用いてもよいのは勿論である。
【００３２】
図７は、本発明の動力伝達装置としての無段変速機の他の実施形態を説明するための部分的な拡大断面図である。本形態に係る無段変速機は、図５および図６に示す無段変速機と比べ、ピン３端面側の最表面に硬質皮膜６を形成せず（ピン３として金属製棒状体５からなるものを用いる）、ドライブプーリ１０（およびドリブンプーリ２０）のシーブ面１２ａ、１３ａ（２２ａ、２３ａ）側に硬質皮膜３１、３２（４１、４２）を設けた点で異なる。本形態に係る無段変速機においても、図５および図６に示す無段変速機と同様に、高面圧高トルク条件（高面圧４００ＭＰａ以上、高トルク３００Ｎ・ｍ以上）および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって異常摩耗が発生するのが防止される。そして、硬質皮膜６としてＤＬＣを含む膜を用いた場合には、高摩擦係数をも兼ね備えるので、より一層、安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができる。なお、シーブ面側の最表面に硬質皮膜６を形成するのであれば、上述したチェーン１の場合と同様に、下地膜や中間膜などを設けて多層構造にしてもよいのは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動力伝達用チェーンによれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性を備えたものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣ膜またはタングステン含有ＤＬＣ膜を用いているので、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数を備えたものを提供できる。
また、本発明の動力伝達装置によれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって異常摩耗が発生するのを防止することができるものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣ膜またはタングステン含有ＤＬＣ膜を用いているので、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数をも兼ね備えることとなる。このため、より一層、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができるものを提供できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の動力伝達用チェーンによれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下で使用しても異常摩耗が生じない程度の耐摩耗性を備えたものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣを含む膜を用いた場合には、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数を備えたものを提供できる。
また、請求項３記載の動力伝達装置によれば、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下であっても、長期にわたって異常摩耗が発生するのを防止することができるものを提供できる。特に、硬質皮膜としてＤＬＣを含む膜を用いた場合には、耐摩耗性に加えて、高面圧高トルク条件および境界潤滑条件下において効率良く動力伝達が行える程度の高摩擦係数をも兼ね備えるので、より一層、長期にわたって安定して所定の伝達比で動力伝達を行うことができるものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーンの一実施形態の要部構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図３】本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーンの他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の動力伝達用チェーンとしての無段変速機用チェーンのさらに他の実施形態の模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の動力伝達装置としての無段変速機の一実施形態の要部構成を模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示す無段変速機のドライブプーリ、チェーンの部分的な拡大断面図である。
【図７】本発明の動力伝達装置としての無段変速機の他の実施形態を説明するための部分的な拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 無段変速機チェーン
２ リンク
３ ピン
４ 貫通孔
５ 金属製の棒状体
５ａ、５ｂ 金属製の棒状体の端面
６ 硬質皮膜
Claims (4)
- 複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をするとともに、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用される動力伝達用チェーンであって、
前記ピンは、その端面側の最表面に硬質皮膜を有し、
前記硬質皮膜がタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜であり、このタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜を介して形成されていることを特徴とする動力伝達用チェーン。 - 複数のリンクと、これらを相互に連結する複数のピンとを備え、円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリとの間に架け渡されて用いられ、前記ピンの端面と前記第１および第２のプーリのシーブ面との間で滑り接触をするとともに、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用される動力伝達用チェーンであって、
前記ピンは、その端面側の最表面に硬質皮膜を有し、
前記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜であり、このダイヤモンドライクカーボン膜が、端面に形成した下地膜としてのクロム膜と、該クロム膜の上に形成した中間膜としてのタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜とを介して形成されていること特徴とする動力伝達用チェーン。 - 円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、
円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、
両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有するチェーンとを備えた動力伝達装置であって、
前記チェーンが、請求項１または２記載の動力伝達用チェーンであることを特徴とする動力伝達装置。 - 円錐面状のシーブ面を有する第１のプーリと、
円錐面状のシーブ面を有する第２のプーリと、
両者の間に架け渡され、前記第１および第２のプーリのシーブ面と滑り接触をする端面を有する複数のピンと、これらピンによって相互に連結された複数のリンクとを有し、面圧４００ＭＰａ以上、トルク３００Ｎ・ｍ以上の条件下で使用されるチェーンとを備えた動力伝達装置であって、
前記第１および第２のプーリのシーブ面側の最表面に、硬質皮膜としてのダイヤモンドライクカーボン膜またはタングステン含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、下地膜としてのクロム膜を介して形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
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