扁节链 【技术领域】
本发明涉及用销轴将多个链节板连结而成的扁节链(link chain)如无声链条和板式链条等，详细而言，涉及在与销轴相对旋转的链节板上嵌合了轴套(bush)而成的扁节链。
背景技术
一般而言，扁节链有无声链条和板式链条，所述无声链条为，用销轴将具有齿的链节板连结成环状而用作动力传递用，所述板式链条为，用销轴将不具有齿的链节板(例如滚子链条用链节板)连结成直线状而用作重物的吊起用或拉伸用。
最近，本申请人提出了如下方案：将销轴与链节板进行组合而构成的扁节链，所述销轴在表面被覆了5[μm]以上的铬、钒、铌、钛、锆、钽、钼、钨中的至少1种的金属碳化物层，该金属碳化物通过扩散渗透法形成，维氏硬度在1300[Hv]以上，
所述链节板以碳的含量在0.30～0.55[重量％]范围的碳钢或合金钢为原材料，在其表面被覆3[μm]以上的铬、钒、铌、钛、锆、钽、钼、钨中的至少1种的金属碳化物层，该金属碳化物通过扩散渗透法形成，维氏硬度在1300[Hv]以上(参见特开2000-249196号公报)。
另外，还提出了在与销轴相对旋转的链节板上嵌合了轴套的无声链条(参见特开平7-151192号公报和特开2002-250405号公报)。
【发明内容】
上述特开2000-249196号公报中所述的无声链条、与销轴表面一样，由于链节板的表面也被覆有硬度高的金属碳化物层，因此可以减少销轴和销轴孔的磨损从而降低链条伸展，但由于将链节板整体的表面硬化，而有可能将与该链节板滑动连接的链轮齿齿面和张紧器(含收紧器、导块)提前就磨损了。
为此，也提出了除去与链节板的链轮齿齿面啮合的面和/或与张紧器滑动连接的部分的金属碳化物层的方案，但要想通过滚筒抛光而除去链节板的啮合齿面和背面的金属碳化物层，必须要50～100[小时]的长加工时间，并且由于对链节板的外侧面整体进行研磨，因而链节板的角部分被研磨成弧状，成为与链轮齿的啮合面或与张紧器的滑动连接面的链节板端面的有效平坦面大幅减少。由此，有如下可能：成为链轮齿或张紧器的提前磨损、噪音产生的原因，并且发生链轮齿齿面的俯仰(微小疲劳剥离)。
另外，虽然可以对上述链节板的链轮齿啮合面或背面实施研削加工而除去金属碳化物层，但此时，多个链节板要想保持与链轮齿齿面的准确啮合精度，有必要以高精度管理全部的链节板的研削尺寸，成为成本大幅提高的原因。
另外，要想在链节板整体上被覆金属碳化物层，必须要大量的扩散渗透材料(例如金属铬粉末)，这些碳化物形成金属价格昂贵，成为成本提高的原因。
进而，在链节板上形成销轴孔时，利用压机的冲压加工而进行，由于该冲压加工，并不是孔面的全长都成为剪切面，一部分成为破断面，其结果是，成为销轴孔的剪切面侧的孔径与成为破断面侧的孔径不同，销轴孔对于销轴的接触面积小，成为链条的提前伸展的原因。
另一方面，如特开平7-151192号公报所示，已知有在链节板的轴套(销轴)孔上嵌合了轴套的无声链条，但该轴套一般是通过将钢板卷曲加工而形成的，卷曲加工后，实施了渗碳、淬火、回火，可实现表面硬化。在该卷曲加工中，在其接缝部分容易产生歪斜，难以得到足够的正圆精度。进而，即使对于进行了渗碳淬火的销轴而言，上述轴套的硬度是适当的，对于被覆了金属碳化物层地销轴而言，上述实施了渗碳淬火的轴套的硬度仍是不充分的，较早期就磨损了而成为链条伸展的原因。
另外，如特开2002-250405号公报所示，也提出了将轴套制成在整个长度方向上没有接缝的坚固型的链节板，该轴套也由合金表面硬化钢(alloy case-hardened steel)形成，对于被覆了金属碳化物的销轴而言没有足够的硬度。需要说明的是，对于无声链条而言，链节板的轴套(销轴)孔和外侧端面之间容易成为来自销轴的大的剪断力作用而成的破断面，因此上述特开2002-250405号公报的无声链条通过坚固轴套而连结2片链节板，来确保规定的强度。
另外，在1片链节板上嵌合轴套时，为了确保链节板的规定拉伸强度，有必要将轴套的壁厚制薄，来确保上述轴套孔与外侧端面间的规定间隔，但一般认为，根据生成金属碳化物层所必要的含有0.30～0.55[重量％]的高碳的碳钢或合金钢，而形成上述薄轴套的深冲加工是困难的。
本发明的目的在于，提供在与销轴相对旋转的链节板上嵌合被覆有与销轴一样的金属碳化物层的轴套，并解决了上述课题的扁节链。
本发明为一种扁节链(1)，是在宽度方向和长度方向用销轴(3)连结多个链节板(2)的扁节链，其特征在于，
所述链节板，具备在1对孔(7)中嵌合了轴套(9)(91)、且在该轴套中插通有所述销轴(3)的链节板(2a2)，
所述销轴(3)为，在其表面被覆有铬、钒、铌、钛、锆、钽、钼、钨中的至少1种的金属碳化物，该金属碳化物用扩散渗透法形成，维氏硬度在1300[Hv]以上，
所述轴套(9)(91)为，将碳的含量在0.2重量％以上的碳钢或合金钢通过冷锻成形为无接缝的圆筒形状，在其表面被覆铬、钒、铌、钛、锆、钽、钼、钨中的至少1种的金属碳化物(g)，进而经淬火、回火或恒温变态处理而成，所述金属碳化物(g)用扩散渗透法形成，维氏硬度在1300[Hv]以上。
需要说明的是，上述轴套的圆筒形状不是仅指内径和外径在整个范围(1)都由相同直径形成，此处的圆筒形状包括外径由相同直径和锥形形成的形状。
由此，在链节板的孔上嵌合轴套，对该轴套与销轴一样地在其表面被覆利用扩散渗透法形成的金属碳化物，因此，相对旋转的轴承部分均由硬度高的(维氏硬度在1300[Hv]以上)金属碳化物构成，是减少了磨损而能降低链条伸展的构件，同时，由于链节板本身是由经淬火的碳钢等的通常材质构成的，因此，可以降低链轮齿齿面和张紧器等与链条接触的部件的提前磨损，从系统整体来看能实现长寿命化。
另外，由于仅对销轴和轴套实施铬、钒等的金属扩散渗透处理，因而没有必要大量使用昂贵的碳化物形成金属，并且也无需用滚筒抛光、研削加工等的麻烦且需要长时间的后加工，可以实现成本的降低。
进而，轴套可以通过冷锻而成形，形成为无接缝的形状，得到充分的正圆精度，并且可以构成为较薄的壁厚，在保持耐磨损性能的同时，可以得到链条的拉伸强度等的充分的机械性能。
另外，轴套通过金属扩散渗透处理而成为退火状态，但通过实施淬火、回火或恒温变态处理可以保持充分的母材刚性。
优选的是，上述轴套(9)(91)在将碳为0.35[重量％]以下的钢通过冷锻而成形为圆筒形状的状态下，实施渗碳处理，然后用上述扩散渗透法被覆金属碳化物而成。
由此，由于使用碳为0.2～0.35[重量％]的较低的含碳量的钢，因此通过冷锻可以容易且以高精度成形为轴套，并且在该状态下进行渗碳处理后，通过扩散渗透法而形成金属碳化物层，因此可以确保在进行扩散渗透时所必要的碳量，并且在随后的淬火、回火(或恒温变态处理)时，仍可以确保必要的碳量。
例如参照图4，在上述链节板(2a2)上嵌合上述轴套的孔(7)是通过采用压机而进行的冲压加工而形成的；
上述轴套为，其内径在整个轴方向上为相同直径(d)、且其外径(D1，D2)在轴方向上不同的、形成为锥形状的锥形轴套(91)；
将上述锥形轴套(91)从其外径的小直径侧(D1)插入到上述链节板(2a2)的经上述冲压加工而成的孔(7)的破断面(f)侧，贯穿上述孔(7)的破断面(f)与剪切面(e)嵌合而成。
由此，在链节板上通过压机而冲压加工孔时，即使产生较大的破断面，由于使用了锥形轴套从上述破断面侧插入该小直径侧，因而可以将轴套容易且沿整个挤压孔全长而准确地嵌合，将轴套牢固地固定在挤压孔上，并且结合进行冷锻时的拔模斜度，而可以很薄地形成轴套，可以在保持耐磨损性能的同时提高机械强度。
例如参照图5所示，嵌合有上述锥形轴套(91)的上述链节板(2a2)，如下配置而成：上述锥形轴套(91)的小直径侧朝向上述多个链节板的宽度方向的中央侧，大直径侧朝向宽度方向外侧。
由此，将压入了锥形轴套的链节板以锥形轴套的小直径侧朝向链条宽度方向中央、大直径侧朝向链条宽度方向外侧的方式排列，而组装链条，因此，在链条上产生大的拉伸负荷，即使销轴弯曲，由于将轴套与在成为厚壁侧(大直径侧)销轴的接触压增大，因而将轴套的磨损限度增大，可以提高链条的磨损寿命。
另外，优选上述销轴(3)的金属碳化物层的厚度为5[μm]以上，且上述轴套(9)(91)的金属碳化物层的厚度为3[μm]以上。
由此，将金属碳化物层制成销轴为5[μm]以上、轴套为3[μm]以上，可以调和销轴与轴套的磨损限度，提高链条的磨损寿命。
上述轴套(9)(91)的宽度方向尺寸(1)可以设定为等于或稍小于该嵌合有该轴套的上述链节板(2a2)的板厚(t)。
由此，由于轴套不从链节板的表面突出，因而轴套端面与邻接的链节板密接，可以防止润滑油无法供给到由销轴和轴套之间形成的轴承面的情况，在使用无接缝的轴套的同时，可以确保其润滑性并保持耐磨损性。
例如参照图1、图2、图5、图6所示，具备由在不与上述销轴(3)相对旋转的状态下在上述宽度方向上多片配置的链节板(2a1)(2b)构成的非旋转链节列(11)，和
由在与上述销轴(3)相对自由旋转的条件下在上述宽度方向上多片配置的链节板(2a2)构成的旋转链节列(12)；
仅在上述旋转链节列(12)的上述链节板(2a2)上嵌合上述轴套(9)(91)而成。
由此，由于仅在与销轴相对旋转的旋转链节列的链节板上压入与上述轴套，因此可以保持充分的耐磨损性能，控制轴套上的链节板数目，实现成本降低。
例如参照图6所示，将上述旋转链节列(12)的链节板(2a)邻接地多片重叠配置，
在上述重叠配置的链节板(10)上共用地嵌合轴套(92)，该轴套的宽度(12)方向尺寸设定为等于或稍小于上述重叠的链节板的总计板厚(2t)。
由此，由于通过将多个的链节板多片重叠、压入共用的轴套而构成链节板组，因此可以确保机械强度和耐磨损性，并提高链条的组装性，并且即使将该链节板重叠时，也可以使轴套的端部与邻接的链节板表面密接，从而防止变得润滑不良。
需要说明的是，上述括号内的符号，是用于对照附图而标记的，由此不会对请求保护的范围的构成带来任何影响。
【附图说明】
[图1](a)为应用了本发明的无声链条的主视图、(b)为其非导向列(旋转链节列)的链节板的主视图。
[图2]表示无声链条的一端断面的俯视图。
[图3]为表示本发明所述的轴套的图，(a)为平面截面图、(b)为正面截面图。
[图4]表示变更一部分的实施方式，(a)表示锥形轴套的平面截面图、(b)表示链节板的轴套孔部分的平面截面图、(c)表示向轴套孔压入锥形轴套的状态的平面截面图。
[图5]表示使用安装了锥形轴套的链节板而组装成的无声链条的部分截面的俯视图。
[图6]表示通过其他的实施方式的无声链条的部分截面的俯视图。
【具体实施方式】
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。将多个链节板用销轴连结的扁节链有无声链条和板式链条等，作为本发明的实施方式，对无声链条进行说明。无声链条1如图1和图2所示，将多个链节板2用销轴3交互地连结而构成为环状。链节板为，由具有齿5、5的链节板2a，和在宽度方向两端配置的、不具有上述齿的导向链节板2b、2b构成。
进而，上述销轴3通过铆接而固定于上述导向链节板2b、2b，在宽度方向上与该导向链节板同列的导向链节列(非旋转链节列)11、和不具有上述导向链节板的非导向链节列(旋转链节列)12通过销轴3而交互地连结。对于本实施方式而言，导向链节列11由包括导向链节板2b的6片的链节板构成，非导向链节列12由5片的链节板构成。而且，导向链节列(非旋转链节列)11的链节板2a1不与销轴3相对旋转，非导向链节列(旋转链节列)12的链节板2a2与销轴3相对旋转，链条1自由地屈曲。
在本实施方式中，即使同是带有齿的链节板2a，导向链节列的链节板2a1与非导向链节列的链节板2a2使用不同的链节板。导向链节列的链节板2a1，在两端部分形成有与销轴3大致相同直径的销轴孔6、6。非导向链节板2a2，在两端部分形成有直径比销轴径的规定量大的轴套孔7、7，在该轴套孔压入、固定有轴套9、9。
上述导向链节列11和非导向链节列12的链节板2a1、2a2、2b，都通过压机而将压延的碳钢(带钢或扁钢)冲孔、倒角、下孔加工后，通过压机将上述销轴孔6或轴套孔7以高精度实施开孔。接着，实施淬火、回火的通常的热处理。非导向链节列的链节板2a2，在上述轴套孔7中压入轴套9。
轴套9，如图3所示，形成为由内径d和外径D构成的无接缝的圆筒形状，内径d设定为比销轴3的外径稍大，相对销轴3自由旋转地嵌合。外径D设定为比链节板2a2的轴套孔7的直径稍大，被压入到轴套孔7，而与链节板2a2一体地固定。上述轴套9的宽度方向长度1设定为等于链节板2a2的板厚t(1≈t)、或比板厚t稍短(1＜t，当固定于链节板2a2时，轴套9的端面以不从链节板2a2的侧面突出的方式构成。由此，从链节板表面突出的轴套端面与邻接的链节板的表面密接，可防止润滑油不供给到轴套与销轴之间的轴承面的情况。需要说明的是，图3中所示的轴套9，其内径d和外径D在整个长度1上都是相同直径，形成为相同直径的圆筒形状。
接着，上述轴套9是以含有碳C在0.2[重量％]以上的碳钢或合金钢为原材料，通过冷锻而成形的。即，通过压机将棒状的材料进行挤出加工，制成中空圆筒形状或杯形状，然后将端面部分切削加工，形成没有接缝的圆筒形状。轴套9的厚度[a＝(D-d)/2]在整个圆周为均匀的、且在具有能耐受压入强度的范围内较薄为宜。这是为了，对于链节板2a1的拉伸负荷而确保轴套孔7和链节板端面之间的破断长度b，保持规定的拉伸强度。
通过上述冷锻而成形的轴套9，用铬扩散渗透处理、钒扩散渗透处理等的金属扩散渗透处理法在其表面(外面和内面)被覆铬Cr、钒V、铌Nb、钛Ti、锆Zr、钽Ta、钼Mo、钨W中的至少1种的金属碳化物层g至少3[μm]以上，将其表面的维氏硬度制成1300[Hv]以上。需要说明的是，轴套表面的金属碳化物层可以是1种金属碳化物层，还可以使用富含Cr的钢材，进行钒扩散渗透处理而使(V，Cr)8C7等多种金属碳化物散在其中，进而可以是Cr-Ni、Cr-Mo等复合金属碳化物。
在上述表面被覆金属碳化物层后，轴套9实施了淬火、回火、或恒温变态处理。上述的金属扩散渗透处理是在800[℃]左右以上进行高温处理后进行缓慢冷却，因而母材的硬度成为退火状态，刚性变低。因此，重新进行淬火·回火、恒温变态处理，赋予强度。需要说明的是，该轴套的淬火·回火优选以轴套单独来进行，然后，压入·固定于链节板，但也可以在将轴套固定于链节板后，与链节板一起进行淬火、回火或恒温变态处理。
另外，在上述金属扩散渗透处理之前，可以对冷锻的轴套实施渗碳处理。
将轴套9的原材料制成碳C为0.20[重量％]以上是因为，即使进行渗碳处理，由于在金属扩散渗透处理时形成碳化物层因而碳被消耗，结果母材的C量变得小于0.20[重量％]，淬火容易变得不完全。另一方面，对于轴套的冷锻，优选碳含量较少的。为了使Cr、V等的碳化物层被覆3[μm]以上，实验上必须为0.35[重量％]C以上的材料，若是0.35[重量％]C以下的材料则必须要渗碳处理，若在其以上，则并不一定需要渗碳处理。因此优选为，使用0.20～0.35[重量％]C的材料，以高加工性和精度进行轴套的冷锻，在该状态下进行渗碳处理后，进行金属扩散渗透处理，然后进行淬火、回火等。
另一方面，上述销轴3与上述的轴套9一样，通过扩散渗透处理而在其表面被覆铬Cr、钒V、铌Nb、钛Ti、锆Zr、钽Ta、钼Mo、钨W中的至少1种的金属碳化物，表面硬度形成为维氏硬度在1300[Hv]以上。需要说明的是，对于销轴的金属碳化物被覆而言，可参照本申请人提出的特公昭57-60422号公报、特开昭52-134832号公报、国际公开(WO)2004/109153号公报。
销轴3的上述金属碳化物层的厚度为5[μm]以上，且轴套9的金属碳化物层的厚度为3[μm]以上。由此，销轴与轴套的磨损限度得到调和。
上述无声链条1，卷挂在驱动侧链轮齿与从动侧链轮齿上，通过导向链节板2b、2b而防止从各链轮齿脱离，各链节板2a的齿5、5与链轮齿啮合，进行动力传递。此时，以销轴3为中心导向链节列11和非导向链节列12发生屈曲，但导向链节列11的导向链节板2b固定于销轴3，并且链节板2a1的销轴孔6嵌合于销轴3，无相对滑动地一体转动。
另一方面，非导向链节列12的链节板2a2与上述销轴3相对旋转，销轴3的外表面与轴套9的内表面成为轴承面而受到大的拉伸负荷并进行滑动，两表面都用金属碳化物被覆，维氏硬度在1300[Hv]以上，上述轴承面不会提前磨损，可顺滑地滑动。另外，轴套9通过冷锻而具有无接缝的高精度的圆筒内面，在轴方向上与销轴3在几乎整个全长上接触，成为近乎全面接触的状态，磨损少。由此，本无声链条1具备规定的拉伸强度，可以传递较大的动力，并且可以大幅提高磨损伸展性能。
接着，根据图4和图5，就部分变更的实施方式进行说明。在链节板2a上通过压机的冲压加工而形成轴套孔7(和销轴孔6)时，如图4(b)所示，在轴套孔7的整个全长成为剪切面e是困难的，一般而言部分成为破断面f。因此，如果就是通过压机的冲孔而成形的销轴孔，则破断面部分f变得比剪切面部分e的直径大，在孔的整个全长与销轴3全面接触是困难的，成为磨损伸展的原因。对于通常的冲压成形孔而言，通过使用图3所示的圆筒形状的轴套9，可以吸收上述破断面f所致的尺寸误差，但根据链节板的材质和板厚的不同，尽可能薄地形成的圆筒状的轴套9有时会不能吸收。
因此，对于本实施方式而言，如图4(a)所示，使用将轴套的外面形成为锥形状的锥形轴套91。该锥形轴套91的内径为与上述圆筒形轴套一定的相同尺寸d，但外径的一端较小(D1)、向着另一端(D2)慢慢变大(D1＜D2)。需要说明的是，材质、制法与上述圆筒形轴套相同，通过冷锻而形成为无接缝的圆筒形，通过扩散渗透法在其表面被覆金属碳化物g，进而实施淬火、回火或恒温变态处理。
锥形轴套91在冷锻中具有拔模斜度，使生产率提高。需要说明的是，在附图中，将壁厚加厚，着重显示锥形，但实际上，形成为极小的锥形角，上端和下端的壁厚差(D2-D1)也很小。
接着，在链节板2a2的轴套孔7中，从变为其大直径的破断面f侧插入小直径侧(D1)的一端，如图4(c)所示锥形轴套91被压入·固定。由此，锥形轴套91被容易地压入·固定于链节板2a2的轴套孔7，该锥形轴套91压入时很少发生变形，可以使该锥形轴套91的壁厚变薄，且即使在轴套孔7上存在破断面f，锥形轴套91与该轴套孔的整个全长(板厚t)密合，被牢固地固定。
图5显示了安装了上述锥形轴套91的链节板2a2的优选的组装法。即，非导向列12的链节板2a2为，锥形轴套91的小直径侧朝向链条1的宽度方向中央侧，大直径侧朝向宽度方向外侧，与导向链节列12的链节板2a1交互地组装而成。
由此，对无声链条1即使在使用时施以大的拉伸力，或作为予负荷而施以大的拉伸力，销轴3以链式线所示那样发生弯曲，锥形轴套91与作为大直径侧的壁厚侧的销轴3的接触压变大，磨损变多，即使使用壁厚薄的轴套，也可以减少磨损限度和磨损所致的链条伸展，提高寿命。
图6显示了无声链条1的其他实施方式。本无声链条1的非导向链节列12的链节板2a2和导向链节列11的链节板2a1相邻接地多片重叠配置(本实施方式中为2片)。非导向链节列12为，重叠配置的链节板2a2彼此，共用地嵌合1个轴套92，构成1体的链节板组10。此时，轴套92的长度12设定为几乎等于(12≈2t)、或小于(12＜2t)重叠的2片链节板2a2的总计板厚2t，轴套端以不从链节板表面突出的方式构成。
需要说明的是，本发明并不限于上述的实施方式，可以将分别将轴套9，91压入到各链节板2a2而成的构件相邻接地多片重叠使用，另外，使用锥形轴套91的链节板可以不一定如图5所示那样组装，而随机地进行配置，进而可以适当组合配置安装了圆筒形轴套9的链节板和安装了锥形轴套91的链节板，例如适当组合配置在链条宽度方向外侧使用了锥形轴套91的构件、在中央侧使用了圆筒形轴套9的构件等。
产业上的可利用性
本发明所述的扁节链有无声链条和板式链条。无声链条专用于动力传递，适合作为发动机的正时链条。板式链条专用作重物的吊起或拉伸用。