JP2006177498A - Sprocket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自転車、オートバイに用いられるスプロケットをはじめとして各種機械の動力伝達機構に用いられるスプロケットの改良に関するものである。 The present invention relates to improvements in sprockets used in power transmission mechanisms of various machines including sprockets used in, for example, bicycles and motorcycles.
特許文献1には、スプロケットに噛み合い動力を伝達するローラチェーンに対して騒音対策を施した構造が開示されている。 Patent Document 1 discloses a structure in which noise countermeasures are taken for a roller chain that meshes with a sprocket and transmits power.
特許文献2には、チェーンを構成するプレート、ピン、ブッシュ、ローラの表面に、亜鉛ニッケル合金めっきを施した構造が開示されている。亜鉛ニッケル合金めっきによる被膜は、亜鉛による防錆性能と、ニッケルによる光沢ある外観とを併せ有する。
しかしながら、従来のスプロケットにあっては、スプロケットを構成するプレート、ピン、ブッシュ、ローラの摺接部が摩耗する可能性があるため、潤滑油の介在が不可欠であり、頻繁に給油を行う必要があったり、潤滑油が周囲に飛散して汚れが生じるという問題点があった。 However, with conventional sprockets, the sliding contact parts of the plates, pins, bushes, and rollers that make up the sprocket may wear out, so the intervention of lubricating oil is indispensable and frequent lubrication is required. There is a problem that the lubricating oil scatters to the surroundings to cause contamination.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑油を介在させなくても円滑な作動を維持できるスプロケットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sprocket that can maintain a smooth operation without interposing lubricating oil.
本発明は、チェーンに掛け回される複数の歯を有するスプロケットに適用する。 The present invention is applied to a sprocket having a plurality of teeth hung around a chain.
そして、少なくとも前記歯の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるDLCコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。 A DLC coating film made of an amorphous structure mainly composed of carbon is formed on at least the tooth surface.
本発明によると、スプロケットの歯の表面に高硬度のDLCコーティング膜を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なDLCコーティング膜によってチェーンとの摺接部に働く摩擦力を低減し、スプロケット及びチェーンが動力を伝達する機械効率を高められるとともにスプロケット及びチェーンの寿命延長がはかれる。さらに、スプロケット及びチェーンの噛み合い部から生じる騒音を減らすことができる。 According to the present invention, because of the structure in which the DLC coating film having a high hardness is formed on the surface of the sprocket teeth, the friction force acting on the sliding contact portion with the chain is reduced by the smooth DLC coating film having a low friction coefficient. The mechanical efficiency with which the chain transmits power can be increased, and the service life of the sprocket and chain can be extended. Furthermore, noise generated from the meshing part of the sprocket and the chain can be reduced.
さらに、スプロケットとチェーンは潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、スプロケットは潤滑油が飛散したり、潤滑油から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。 Further, since the sprocket and the chain can ensure smooth operability without supplying lubricating oil, the sprocket and the chain can be operated in an oil-free state. As a result, the sprocket can be used in a clean room, for example, by preventing the lubricating oil from scattering or generating dust from the lubricating oil.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、スプロケット11は、その外周部に複数の歯12が所定のピッチで並んで形成され、各歯12に掛け回されるチェーン13を介して動力を伝達するようになっている。スプロケット11は、例えばステンレス材等によって形成される
そして本発明の要旨とするところであるが、スプロケット11の歯12の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるDLCコーティング膜20を形成する。DLCコーティング膜20の厚さは、例えば数μ程度以下の寸法である。
As shown in FIG. 1, the
DLCコーティング膜20は、アンバランスマグネトロンスパッタ法(以下、「UBMスパッタ法」と称する)によって形成される。
The
スパッタの原理は、図3に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット41を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット41に衝突させてターゲット41の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット41と対向して配置されたワーク(スプロケット11)21上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。 As shown in FIG. 3, the principle of sputtering is that a plasma is formed by glow discharge between an anode and a target 41 in a vacuum into which an inert gas such as argon is introduced. The atoms of the target 41 are blown off by being collided with each other, and the atoms are deposited on the work (sprocket 11) 21 arranged to face the target 41 to form a film.
UBMスパッタ法は、スパッタ蒸発源40a〜40dにターゲット41の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁場42,43が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁場42により発生する磁力線の一部がワーク21の近傍に達し、ワーク21にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材41を構成する物質がワーク21上に堆積される。
In the UBM sputtering method,
図4は、UBMスパッタ装置50の基本構成を示す。真空チャンバ51に4つのスパッタ蒸発源40a〜40dが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル56上にワーク21が置かれ、ワーク21にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源40a〜40dには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ51にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
FIG. 4 shows a basic configuration of the UBM sputtering
スパッタ蒸発源40a,40cにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源40b,40dにはターゲットとして金属を使用する。
Sputter
DLCコーティング膜20は、図2に示すように、ステンレス製ワーク21の表面にニッケルメッキ層61を形成し、このニッケルメッキ層61の表面にボンド層62、中間層63、トップ層64が順に積層して形成される。
As shown in FIG. 2, the
図5は、上記DLCコーティング膜20を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
FIG. 5 shows how the target output changes when the
ボンド層62は、金属ターゲット40b,40dのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層62を形成するのにあたって、図5に示すように、スパッタ蒸発源40b,40dの金属ターゲット出力を100%とし、スパッタ蒸発源40a,40cのグラファイトターゲット出力を0%と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
The
中間層63は、スパッタ蒸発源40b,40dの金属ターゲットとスパッタ蒸発源40a,40cのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層63を形成するのにあたって、図5に示すように、スパッタ蒸発源40b,40dの金属ターゲット出力を100%から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源40a,40cのグラファイトターゲット出力を0%から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
The
トップ層64は、スパッタ蒸発源40b,40dの金属ターゲットとスパッタ蒸発源40a,40cのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源40b,40dの金属ターゲットとスパッタ蒸発源40a,40cのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
The
このトップ層64を形成するのにあたって、図5に示すように、スパッタ蒸発源40b,40dの金属ターゲット出力を10%程度とし、スパッタ蒸発源40a,40cのグラファイトターゲット出力を90%程度と一定にして、トップ層64に含まれる金属の比率は3〜18%の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層64に含まれる金属の比率を3〜12%の範囲に設定する。
In forming the
以上のように構成されて、次に作用について説明する。 Next, the operation will be described.
ステンレス製のワーク21の表面にニッケルメッキ層61を形成した後、金属の比率を100%にしたボンド層62を設けることにより、母材に対するDLCコーティング膜20の結合強度を高められる。
After forming the
金属の比率を100%にしたボンド層62上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層63を設け、中間層63の上に炭素を主成分とするトップ層64を設けることにより、DLCコーティング膜20におけるトップ層64の結合強度を高められる。
An
トップ層64の金属の比率を3〜18%の範囲に設定することにより、トップ層64の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク21が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層64の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
By setting the metal ratio of the
図6にトップ層64に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を3〜18%の範囲に設定することにより、トップ層64の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層64に含まれる金属の比率を3〜12%の範囲に設定することにより、トップ層64の靱性と硬度の両方を著しく高められる。
As shown in FIG. 6, the relationship between the ratio of the metal contained in the
これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が0%になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。 On the other hand, conventionally, since the ratio of the metal contained in the top layer was 0%, there was a problem that adhesion and toughness were insufficient, and the top layer was likely to be cracked or peeled off.
この結果、高荷重を受けるワーク21の表面にDLCコーティング膜20を形成しても、DLCコーティング膜20の割れや剥離が生じることを回避し、実用化が可能となる。
As a result, even if the
スプロケット11の歯12の表面に高硬度のDLCコーティング膜20を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なDLCコーティング膜20によってチェーン13との摺接部に働く摩擦力を低減し、スプロケット11及びチェーン13が動力を伝達する機械効率を高められるとともにスプロケット11及びチェーン13の寿命延長がはかれる。さらに、スプロケット11及びチェーン13の噛み合い部から生じる騒音を減らすことができる。
Due to the structure in which the
さらに、スプロケット11とチェーン13は潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、スプロケット11は潤滑油が飛散したり、潤滑油から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。
Furthermore, since the
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
本発明は、種々の機械の動力伝達に用いられるスプロケットに利用できる。 The present invention can be used for sprockets used for power transmission of various machines.
11 スプロケット
12 歯
13 チェーン
20 DLCコーティング膜
21 ワーク
40a〜40d スパッタ蒸発源
50 UBMスパッタ装置
61 メッキ層
62 ボンド層
63 中間層
64 トップ層
11
Claims (3)
少なくとも前記歯の表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるDLCコーティング膜を形成したことを特徴とするスプロケット。 In a sprocket having a plurality of teeth hung around a chain,
A sprocket characterized in that a DLC coating film made of an amorphous structure mainly composed of carbon is formed on at least the tooth surface.
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Cited By (2)
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KR100868719B1 (en) * | 2008-03-21 | 2008-11-13 | (주)우성정기 | Power transmission apparatus |
WO2010046230A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Application device and method for lubricating a chain drive |
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2004
- 2004-12-24 JP JP2004373496A patent/JP2006177498A/en active Pending
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WO2010046230A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Application device and method for lubricating a chain drive |
DE102008052105A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Application device and method for lubricating a chain drive |
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