JP2003269549A

JP2003269549A - 耐摩耗性チェーン

Info

Publication number: JP2003269549A
Application number: JP2002076689A
Authority: JP
Inventors: Takero Nakagawa; 健朗中川; Shigeo Tamura; 繁雄田村
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-09-25
Also published as: DE10311915A1; GB0305186D0; GB2388175B; GB2388175A; US20030177752A1; US6666013B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水素脆性を生じることなく、耐摩耗性を向上
した耐摩耗性チェーンを提供すること。【解決手段】チェーン１０を構成する少なくとも１つ
の部品、例えばピンの表面にダイヤモンド状非晶質炭素
コーティング（ＤＬＣ）を施す。また、前記ダイヤモン
ド状非晶質炭素コーティング（ＤＬＣ）中に金属元素を
分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝導装置用チェー
ン、ケーブルガイド用チェーン、搬送コンベヤ用チェー
ン等、屈曲摺動するチェーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】屈曲摺動するチェーンの耐摩耗性を向上
させる手段として、チェーンを構成する部品の表面に亜
鉛めっき又はニッケルめっきを施すことや金属炭化物や
金属窒化物の硬化層を形成すること、ＭｏＳ₂の焼付処
理、ＦｅＳによる浸硫処理が知られている（特許第３１
２２０３７号、特許第３１９９２２５号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、亜鉛めっき
やニッケルめっきをチェーン用部品の表面に施すと、め
っき膜を形成する際、酸洗やめっき工程において発生す
る水素がチェーン用部品の金属組織内に侵入して水素脆
性を生じさせ、当該部品の機械的強度を著しく低下させ
るという問題が生じていた。

【０００４】また、金属窒化物や金属炭化物等の硬化層
は、亜鉛めっきやニッケルめっき層に比較して耐摩耗性
が格段に優れてはいるものの、近年のチェーンに対する
高速化・高負荷化の要請が高まりとともに、耐摩耗性の
点で一層の向上が嘱望されていた。さらに焼付処理や浸
硫処理は、金属素材にしか適用できず、昨今のチェーン
部品のプラスチック化の潮流に適応できなかった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、水素脆性を生じ
ることなく、耐摩耗性を向上した耐摩耗性チェーンを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係る耐摩耗性チェーンは、チェーンを構
成する少なくとも１つの部品の表面にダイヤモンド状非
晶質炭素コーティングを施すことにより構成される。

【０００７】また、請求項２に係る耐摩耗性チェーン
は、請求項１に係る耐摩耗性チェーンの構成に加えて、
ダイヤモンド状非晶質炭素コーティング中に金属元素を
分散させることにより構成される。

【０００８】なお、本発明が対象としているチェーン
は、エンジン等に用いられる伝動用チェーン、物流搬送
に用いられる搬送用チェーン、ケーブル類を保護案内す
るケーブルガイド用チェーン等、屈曲摺動するチェーン
のすべてを含んでおり、金属製、樹脂製を問わず適用す
ることができる。また、ダイヤモンド状非晶質炭素と
は、Ｄｉａｍｏｎｄ−ＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ（ＤＬ
Ｃ）として知られているダイヤモンドに類似した特性を
持つ炭素被膜を意味しており、硬質薄膜の新材料の一つ
であるが、チェーンの被膜材料としては、今日に至るま
で、何ら検討されていなかった。本発明は、チェーンの
被膜材料としては、全く考慮されていなかったダイヤモ
ンド状非晶質炭素が、チェーンの被膜材料として用いた
場合に、優れた耐摩耗性を発揮するという新規な知見に
基づきなされたものである。

【０００９】

【作用】本発明は、上述した装置構成を備えているた
め、以下のような本発明に特有な作用を奏する。

【００１０】請求項１に係る耐摩耗性チェーンによれ
ば、チェーンを構成する少なくとも１つの部品の表面に
ダイヤモンド状非晶質炭素コーティングを施しているた
め、水素脆性の発生を回避し、耐摩耗性を向上させる。

【００１１】請求項２に係る耐摩耗性チェーンによれ
ば、請求項１に係る耐摩耗性チェーンが奏する作用に加
えて、ダイヤモンド状非晶質炭素コーティング中に金属
元素を分散させているので、コーティングの内部応力が
低減し、コーティングのチェーン素地への密着力が向上
する。さらにコーティングの靭性が向上し、チェーン素
地の塑性変形に対する追従性が向上するとともに、摩耗
係数が小さいので、チェーンの耐摩耗性が一層向上する
とともに、チェーンの屈曲性が向上し、騒音・異音の発
生が低減する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である実施例
１を図１に基づいて説明する。図１は、本発明をサイレ
ントチェーン１０に適用した例である。サイレントチェ
ーン１０は、関節列ＡにプレートＲを３枚有しており、
ガイド列ＢにプレートＰを４枚有している。図１では、
内部の構造が分かるように、手前中央の２枚のプレート
Ｐを切り欠いて図示している。関節列ＡのプレートＲ
は、ピンＱに対して回動自在に軸支されており、ガイド
列ＢのプレートＰは、ピンＱに対して回動が規制されて
固着されている。関節列ＡにあるプレートＲは、片側が
二股状に形成されており、外股噛合いのサイレントチェ
ーンにおいては、前記二股状部分の両外側の２つの面Ｒ
１が、また、内股噛合いのサイレントチェーンにおいて
は、前記二股状部分の内側の２つの面Ｒ２がスプロケッ
トとの噛合い面となる。

【００１３】そのため関節列ＡのプレートＲは、ガイド
列ＢのプレートＰに比べてピン孔の内面及び噛合い面の
摩耗が大きくなる。そこで、図２に示すように、プレー
トＲのピン孔内面Ｒ３、二股状部分の外側面Ｒ１及び内
側面Ｒ２に対してダイヤモンド状非晶質炭素コーティン
グ（ＤＬＣ）を施している。

【００１４】図３は、本発明に使用したダイヤモンド状
非晶質炭素コーティング（ＤＬＣ）のビッカース硬度を
従来のチェーン用被膜の材料である金属窒化物及び金属
炭化物とともに示している。この図から明らかなよう
に、本発明に使用されたダイヤモンド状非晶質炭素コー
ティング（ＤＬＣ）は、金属窒化物及び金属炭化物に比
較してビッカース硬度が格段に優れている。

【００１５】図４は、本発明の別の実施の形態である実
施例２に使用したダイヤモンド状非晶質炭素コーティン
グ（ＤＬＣ）中に、タングステンを分散させたコーティ
ング材（Ｍｅ−ＤＬＣ）の物性値を通常の金属窒化物と
共に示している。タングステンを分散させることによっ
て、被膜の硬度は、実施例１に使用したＤＬＣよりも低
下し、通常の金属窒化物と同程度のものしか得られない
が、摩耗係数については、ＤＬＣと同様、通常の金属窒
化物の１０分の１程度という極めて小さな値を有してい
る。しかも、コーティング中の内部応力が、ＤＬＣに比
べて格段に減少するので、欠け難くなり、大きな面圧や
衝撃が加わるチェーンや温度変化が激しい環境で使われ
るチェーンの被膜材として特に優れている。なお、この
例では、ダイヤモンド状非晶質炭素コーティング（ＤＬ
Ｃ）中に分散させる金属元素としてタングステンを用い
ているが、クロム、チタン等、他の金属元素も同等に用
いることができる。

【００１６】本発明において、ダイヤモンド状非晶質炭
素コーティング（ＤＬＣ）を形成する方法としては、Ｄ
ＬＣ被膜の公知の成膜プロセスを用いることができる。
具体的には、炭化水素ガスを作動ガスとする高周波プラ
ズマＣＶＤや高真空雰囲気中で、良く制御された運動エ
ネルギーのイオン衝撃を基板に照射して行うイオンビー
ム蒸着法、固体の炭素から、真空アークやスパッタリン
グで微小炭素粒子を発生させる真空アーク法やスパッタ
リング法などが挙げられる。このように本発明における
ダイヤモンド状非晶質炭素コーティング（ＤＬＣ）は、
ドライプロセスにより形成されるため、樹脂に対しても
適用可能である。さらに金属に適用する際にも、成膜工
程で水素がチェーン用部品の金属組織内に侵入して水素
脆性を生じさせることがなく、機械的強度の低下を防止
することができる。

【００１７】図５乃至図７は、本発明の別の実施の形態
である実施例３乃至実施例５を示している。図５は、本
発明をローラーチェーン２０に適用した例を示してい
る。この例では、ローラーチェーン２０の摺動面である
ピン２５の外表面、ブシュ２２の内周面及び外周面、ロ
ーラ２３の内周面及び外周面、プレート２４の摺動部及
び端面にダイヤモンド状非晶質炭素コーティング（ＤＬ
Ｃ）を施している。

【００１８】図６は、本発明をケーブル類を保護案内す
るケーブルガイド用チェーン３０に適用した例を示して
いる。この例では、プレート３２の摺動面及びプレート
３２間を連結する連結ピン３７並びにプレート３２の回
動を規制する回動規制ピン３８の側面にダイヤモンド状
非晶質炭素コーティング（ＤＬＣ）を施している。

【００１９】図７は、本発明をプラスチックチェーン４
０に適用した例を示している。この例では、ピン４４の
外周面、スプロケットと噛み合う部分であるブシュ４２
の外表面及び搬送物の載荷面となるトッププレート４１
の外表面並びにリンク本体４３の内外面にダイヤモンド
状非晶質炭素コーティング（ＤＬＣ）を施している。

【００２０】上述した例では、チェーンを構成する部品
表面にのみダイヤモンド状非晶質炭素コーティング（Ｄ
ＬＣ）を施しているが、チェーンとともに使用されるス
プロケットの表面にもダイヤモンド状非晶質炭素コーテ
ィング（ＤＬＣ）を施すことによって、チェーンが使用
される装置全体の耐久性の向上、騒音・異音の抑制を図
ることが可能になる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による耐摩
耗性チェーンは、上述したような装置構成を備えている
ため、以下のような本発明に特有の効果を奏する。

【００２２】まず、請求項１に係る耐摩耗性チェーンに
よれば、チェーンを構成する少なくとも１つの部品の表
面にダイヤモンド状非晶質炭素コーティングを施してい
るため、水素脆性による機械的強度の低下が回避され、
長期に亘って高い耐摩耗性を維持することができる。

【００２３】また、請求項２に係る耐摩耗性チェーンに
よれば、請求項１に係る耐摩耗性チェーンが奏する効果
に加えて、ダイヤモンド状非晶質炭素コーティング中に
金属元素を分散させているので、コーティングの内部応
力が低減し、コーティングのチェーン素地への密着力が
向上する。さらにコーティングの靭性も向上し、チェー
ン素地の塑性変形に対する追従性が向上する。したがっ
て、大きな面圧や衝撃が加わる環境や、温度変化が激し
い環境であっても、チェーンの耐摩耗性が長期に亘って
維持される。しかも、摩擦係数も小さくなるので、チェ
ーンの耐摩耗性が一層向上するとともに、チェーンの屈
曲性が向上し、騒音・異音の発生も低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による耐摩耗性チェーンの
斜視図。

【図２】図１の耐摩耗性チェーンのプレートの平面
図。

【図３】本発明に用いられるダイヤモンド状非晶質炭
素コーティングのビッカース硬度を示す図。

【図４】本発明に用いられるダイヤモンド状非晶質炭
素コーティングの物性値を示す図。

【図５】本発明のローラーチェーンへの適用例を示す
斜視図。

【図６】本発明のケーブルガイド用チェーンへの適用
例を示す斜視図。

【図７】本発明のプラスチックチェーンへの適用例を
示す斜視図。

【符号の説明】

１０・・・サイレントチェーン２０・・・ローラーチェーン２１・・・内プレート２２・・・ブシュ２３・・・ローラ２４・・・外プレート２５・・・ピン３０・・・ケーブルガイド用チェーン３１・・・フレーム３２・・・プレート３３、３４・・・ケーブル類３５・・・固定体側固定金具３６・・・移動体側固定金具３７・・・連結ピン３８・・・回動規制ピン４０・・・プラスチックチェーン４１・・・トッププレート４２・・・ブシュ４３・・・リンク本体４４・・・ピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チェーンを構成する少なくとも１つの部
品の表面にダイヤモンド状非晶質炭素コーティングを施
したことを特徴とする耐摩耗性チェーン。
【請求項２】前記ダイヤモンド状非晶質炭素コーティ
ング中に金属元素を分散させたことを特徴とする請求項
１記載の耐摩耗性チェーン。