JP2002154016A - 接触面を有する部材及び接触面の仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の砥粒を用いた表面仕上げ方法よりも容
易に表面粗さを小さくできる接触面の仕上げ加工方法及
び優れた接触面を有する部材を提供すること。 【解決手段】 他部材と接触して転がり又は滑りを行う
接触面を有する被加工部材１の接触面を仕上げ加工する
方法において，被加工部材１に少なくとも１つの対向部
材２を接触させた状態で，両者の接触部分に，砥粒を含
有しない水４又は水溶液を供給しながら転がり又は滑り
運動させることにより，被加工部材１の接触面に表面粗
さの小さい面を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，接触面を有する部材の接触面の
仕上げ加工方法に関する。

【０００２】

【従来技術】自動車，工作機械，その他の各種の機械装
置には非常に多くの部品が，互いに接触した状態で組み
込まれている。他の部品と接触する接触面を有する部材
としては，代表的には歯車があるが，それ以外の部品も
多々存在する。例えば，円筒状の部材の内周面あるいは
外周面を他の部品との接触面とする部材，あるいは，円
錐形状のテーパ面全体を接触面とする部材などがある。
これらの接触面を有する部材を作製するに当たっては，
その最終工程において，表面粗さを小さくするための仕
上げ加工を行う。

【０００３】従来の仕上げ加工方法としては，例えば，
ホーニング，超仕上げ，ラッピング，ポリシングと呼ば
れるような砥粒を用いた研磨仕上げ方法，化学腐食液を
用いた化学研磨方法等がある。また，上記各方法とその
他の方法を組み合わせたような方法も種々の提案されて
いる。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の仕
上げ加工方法には，未だ改善点がある。即ち，上記砥粒
を用いる方法では，砥粒の粒径よりも表面粗さを小さく
することが困難であり，必ずしも十分な表面粗さの低減
が図れない。そして，十分な表面粗さ低減がなされない
ままその部品を機械装置に組み込んだ場合には，騒音や
振動が大きくなる場合がある。また，化学研磨の場合に
は，非常に加工時間が長くなるという問題もある。ま
た，状況によっては摩擦抵抗が大きくなり，接触面での
エネルギー損失が大きくなり，機械装置の効率も悪化す
る場合がある。

【０００５】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，従来の砥粒を用いた表面仕上げ方法より
も容易に表面粗さを小さくできる接触面の仕上げ加工方
法及びその優れた接触面を有する部材を提供しようとす
るものである。

【０００６】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，他部材と接触し
て転がり又は滑りを行う接触面を有する被加工部材の該
接触面を仕上げ加工する方法において，上記被加工部材
に少なくとも１つの対向部材を接触させた状態で，両者
の接触部分に，砥粒を含有しない水又は水溶液を供給し
ながら転がり又は滑り運動させることにより，上記被加
工部材の上記接触面に表面粗さの小さい面を得ることを
特徴とする接触面の仕上げ加工方法にある。

【０００７】本発明において最も注目すべき点は，上記
のごとく，被加工部材と対向部材を接触させ，その接触
部分に，水又は水溶液を供給しながら両者を転がり又は
滑り運動させること，そして，上記水又は水溶液には，
砥粒をまったく含有させないことである。なお，上記水
又は水溶液の供給は液体状態だけでなく気体状態で行う
こともできる。

【０００８】上記被加工部材としては，円筒状，円柱
状，円錐状，平板状など形状は問わず，少なくとも，そ
の一部の表面に，他部材との接触面を有する部材を適用
することができる。なお，代表的な部材としては上記接
触面として歯面を有する歯車がある。

【０００９】被加工部材の材質としては，炭素鋼，合金
鋼をはじめとする金属材料のほかに，セラミック等の種
々の材質を適用することができる。また，上記対向部材
としては，後述するごとく被加工部材において実使用す
る部材と同形状のものでもよいし，異なる形状のもので
もよい。

【００１０】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の接触面の仕上げ加工方法においては，上記のご
とく被加工部材に接触させる対向部材を少なくとも１つ
準備する。そして，この対向部材を被加工部材の接触面
に接触させた状態で，その接触部分に，砥粒を含有しな
い水又は水溶液を供給しながら両者を転がり又は滑り運
動させる。これにより，被加工部材の接触面は，表面粗
さの小さい優れた接触面となる。

【００１１】即ち，上記被加工部材に対向部材を接触さ
せた接触部分に上記水又は水溶液を供給することによ
り，被加工部材の接触面は，空気中に晒されている場合
よりも酸化され易い雰囲気に晒されることとなる。ま
た，被加工部材の接触面上において対向部材を滑り又は
転がり運動させることにより，接触面にエネルギーが付
与される。

【００１２】これにより，接触面の表面の酸化が促進さ
れると共に，酸化物が除去される。即ち，いわゆるメカ
ノケミカル的な作用が，上記接触面に付与される滑り又
は転がり運動によって適切に制御されながら発現され
る。それ故，被加工部材の接触面は，実使用時に最適な
形状及び表面粗さを持った状態に改善される。

【００１３】また，上記水又は水溶液には，砥粒を一切
含有していない。そして，砥粒による研削ではなく，上
記の酸化促進と酸化物の除去というメカニズムによって
表面の平滑化を図る。そのため，上記被加工部材の接触
面には，砥粒を用いて研削した場合のような研削跡等が
生じない。それ故，被加工部材の接触面は従来よりも非
常に表面粗さの小さい面となる。また，上記のごとく，
接触面上に転がり又は滑り運動を与えるので，その面圧
によって面強度の向上及び耐久性，耐摩耗性の向上をも
得られる場合がある。

【００１４】また，このような表面粗さの向上効果は，
上記被加工部材が炭素鋼などの金属である場合だけでな
くセラミックその他の場合であっても有効に発揮され
る。

【００１５】次に，請求項２の発明のように，上記対向
部材の接触面は，上記被加工部材の接触面の表面粗さと
同等又はそれ以下の表面粗さを有することが好ましい。
対向部材の接触面が被加工部材の接触面よりも大きな表
面粗さを有している場合には，対向部材の接触面の凸部
により被加工部材の接触面に研削跡等が生じるおそれが
ある。

【００１６】また，請求項３の発明のように，上記対向
部材の接触面は，上記被加工部材の接触面の硬度と同等
又はそれ以上の硬度を有することが好ましい。対向部材
の接触面の硬度が被加工部材の接触面の硬度よりも低い
場合には，対向部材の接触面が被加工部材の凸部により
研削跡等を生じる。さらに，対向部材の硬度が小さい場
合には，対向部材の接触面で塑性変形が生じてしまい，
接触面の酸化物の生成，その除去作用が円滑に進まない
という問題が生ずる。

【００１７】また，請求項４の発明のように，上記被加
工部材は鉄を主成分とする合金とすることができる。即
ち，機械部品等に広く使用されている炭素鋼，合金鋼，
ステンレス鋼等の鉄を主成分とする合金部材に設けた接
触面を仕上げ加工する際に，上記の優れた仕上げ加工方
法を適用することができる。それ故，非常に表面粗さの
小さい接触面を有する機械部品を容易に作製することが
できる。

【００１８】また，請求項５の発明のように，上記対向
部材は上記被加工部材又はこれと同形の部材と実使用時
において組み合わせて使用される実部材であることが好
ましい。この場合には，上記仕上げ加工を実施する際
に，実使用時とほぼ同様の転がりまたは滑り運動をさせ
ることができ，実使用時に最も適した状態に上記接触面
を仕上げることができる。またこの場合には，対向部材
の接触面も被加工部材の接触面と同時に最適な状態に仕
上げられるので，製造工程を合理化することができる。
また，上記被加工部材と対向部材とは，実使用時におい
て必ずしも同じ組み合わせで使用する必要はないが，実
使用時においても同じ組合せとすることによって，振動
や騒音の抑制効果を向上させることができる。

【００１９】また，請求項６の発明のように，上記対向
部材は上記被加工部材よりも耐酸化性に優れた部材であ
ることが好ましい。この場合には，上記対向部材を，基
準となるいわゆるマスター部材として複数回使うことが
でき，被加工部材の仕上がり状態の安定性を向上させる
ことができる。

【００２０】また，請求項７の発明のように，上記被加
工部材と上記対向部材とは，接触させた両者の接触面の
間に５ＭＰａ以上の圧力を付与した状態で転がり又は滑
り運動させることが好ましい。上記圧力が５ＭＰａ未満
の場合には被加工部材の接触面の酸化促進作用が小さく
なる可能性がある。一方，実使用時の圧力よりもあまり
にも高いと被加工部材に大きな変形を生じさせた状態
で，接触面仕上げを行うこととなり，実使用時において
の接触状態にずれが生じてしまう。また，炭素鋼，合金
鋼をはじめとする金属材料の被加工部材の場合，部材自
体の強度上の問題から，上記圧力は実使用時の圧力以下
とすることが好ましい。金属材料以外のセラミックなど
の部材に適用する場合も，同様に被加工部材の強度，実
使用時圧力を考慮して上記圧力を設定すればよい。

【００２１】また，請求項８の発明のように，上記対向
部材の接触面は，表面粗さＲｚが０．５〜１０の範囲に
あることが好ましい。対向部材の表面粗さＲｚが０．５
未満の場合には，かえって被加工部材から仕上げ作用を
大きく受け，対向部材の摩耗が大きくなるという問題が
あり，一方，Ｒｚが１０を超える場合には，対向部材の
接触面の凸部により被加工部材の接触面に研削跡等が生
じるという問題がある。

【００２２】また，請求項９の発明のように，上記水溶
液は，フッ酸，硝酸，シュウ酸，過酸化水素，硫酸，塩
酸，塩化ナトリウムの少なくとも一種を含有させること
ができる。即ち，上記接触部分に供給するものは水だけ
でも良いが，水に所定の溶質を溶解させた水溶液でも良
い。そして，この水溶液に溶解させる溶質としては，上
記のごとく酸化性を向上させる各種の物質，及びその混
合物とすることができる。この場合には，上記接触面上
での滑り又は転がりの運動により酸化促進作用を向上さ
せ，これにより，仕上げ加工時間を短縮することができ
る。

【００２３】また，請求項１０の発明のように，上記転
がり又は滑り運動に伴う上記被加工部材の振動又は騒音
が所望の大きさとなるまで上記転がり又は滑り運動をさ
せることが好ましい。被加工部材の振動又は騒音を上記
転がり又は滑り運動を行う期間の判断に用いることによ
って，被加工部材の接触面の状態を的確に判断すること
ができる。

【００２４】具体的に上記振動又は騒音が所望の大きさ
になることを判断する方法としては，実際に上記被加工
部材の振動又は騒音を測定しながら加工を行う方法と，
予備実験等によって振動又は騒音が所望の大きさになる
加工時間等を求めておき，振動又は騒音を直接測定しな
がらではなく，加工時間等に基づいて振動又は騒音が所
望の大きさとなることを判断する方法もある。

【００２５】また，請求項１１の発明のように，上記接
触面の粗さが所望の大きさとなるまで上記転がり又は滑
り運動をさせることも好ましい。例えば，予備実験等に
よって上記接触面の面粗さが所望の大きさになる加工時
間等を求めておき，面粗さを直接測定しながらではな
く，加工時間等に基づいて面粗さが所望の大きさとなる
ことを判断する方法を取ることができる。

【００２６】また，請求項１２の発明は，上記転がり又
は滑り運動は，上記被加工部材の振動又は騒音を測定し
ながら行い，振動又は騒音の測定値に基づいて上記転が
り又は滑り運動を終了させる方法である。この方法で
は，振動又は騒音が所望の値に達したことを直接把握す
ることができ，加工時間をより一層最適化することがで
きる。上記振動又は騒音の測定値が最適な状態に到達し
たことを判断する方法としては，様々な方法がある。

【００２７】例えば，請求項１３の発明のように，上記
振動又は騒音の測定は，一定又は不定の時間間隔をおい
て連続的に行い，得られた測定値が所定値よりも小さく
なった時点で上記転がり又は滑り運動を終了させること
ができる。

【００２８】また，請求項１４の発明のように，上記振
動又は騒音の測定は，一定又は不定の時間間隔をおいて
連続的に行い，得られた測定値が連続して３回以上増加
に転じた時点で上記転がり又は滑り運動を終了させるこ
ともできる。これは，上記振動又は騒音の測定値の変極
点を上記連続３回以上の測定値の増加によって判断し，
この時点を最適な加工が完了した時点と判断するもので
ある。

【００２９】また，請求項１５の発明のように，上記振
動又は騒音の測定は，一定又は不定の時間間隔をおいて
連続的に行い，得られた測定値の経時変化の時間Ｘに関
する近似式ａＸ＋ｂを求め，該近似式の傾きであるａが
負から正へと転じた時点で上記転がり又は滑り運動を終
了させることもできる。これは，上記振動又は騒音の測
定値の変極点を上記近似式の傾きによって判断し，この
時点を最適な加工が完了した時点と判断するものであ
る。上記いずれの判断方法によっても，騒音又は振動の
測定値を用いて，加工の終了時点を的確に判断すること
ができる。また，上記例示した方法以外の判断方法を採
用することも勿論可能である。

【００３０】また，請求項１６の発明は，表面粗さの小
さい面が得られるように接触面に仕上げ加工を施してな
る部材において，該部材の接触面の上記仕上げ加工は，
請求項１〜９のいずれか１項に記載の接触面の仕上げ加
工方法により行っていることを特徴とする接触面を有す
る部材にある。この部材は，上記の仕上げ加工方法によ
り仕上げ加工した接触面を有しているので，機械装置に
組み込まれて作動した際に非常に振動や騒音の少ない静
粛性に優れたものとなる。

【００３１】また，請求項１７の発明は，互いに接触し
て転がり又は滑りを行う接触面を有する被加工部材と他
の被加工部材のそれぞれの接触面を仕上げ加工する方法
において，上記被加工部材に少なくとも１つの他の被加
工部材を接触させた状態で，両者の接触部分に，砥粒を
含有しない水又は水溶液を供給しながら転がり又は滑り
運動させることにより，上記被加工部材と上記他の被加
工部材のそれぞれの接触面に表面粗さの小さい面を得る
ことを特徴とする接触面の仕上げ加工方法にある。

【００３２】本発明においては，上記仕上げ加工を実施
する際に，複数の被加工部材のそれぞれの接触面を同時
に仕上げ加工することができる。そのため，製造工程の
合理化を図ることができる。また，上記被加工部材と他
の被加工部材とは，実使用時において必ずしも同じ組み
合わせで使用する必要はないが，実使用時においても同
じ組合せとすることによって，振動や騒音の抑制効果を
向上させることができる。また，上記仕上げ加工の終了
条件は，予め予備実験等で振動又は騒音が小さくなる仕
上げ加工時間などの仕上げ加工条件を求め，その求めた
仕上げ加工条件に基づいて仕上げ加工することも考えら
れる。また，歯面粗さを目標にして仕上げ加工条件を決
めてもよい。

【００３３】

【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる接触面を有する部材及びそ
の接触面の仕上げ加工方法につき，図１，図２を用いて
説明する。本例では，接触面を有する被加工部材１の代
表として，歯車を例にとる。被加工部材１は，自動車の
自動変速機用のはすば歯車であり，その歯面（接触面）
を仕上げ加工した。対向部材２としては，被加工部材１
と実使用時において組み合わせて使用可能な実歯車であ
るはすば歯車を用いた。いずれの歯車も，合金鋼を用い
て，鍛造及び切削工程，シェービング工程，浸炭焼入れ
工程を経て成形したものである。

【００３４】上記被加工部材１の接触面を仕上げ加工す
るに当たっては，図１に示すごとく，被加工部材１と対
向部材２とを噛み合わせ，両者の歯面（接触面）を接触
させる。そして，両者の接触部分に，砥粒を含有しない
水４を供給しながら，両歯車１，２を回転させる。本例
では，このときの回転数を５００ｒｐｍ，噛み合わせ部
分において当接した両者の接触面の間に付与される圧力
を２５０ＭＰａに設定した。また，上記水４の供給は室
温の液体状で行い，上記噛合い部分の接触面が十分に濡
れるように５００ｃｃ／分の割合で供給しつづけた。

【００３５】そして，約４時間ほど上記仕上げ加工を施
して，その性能を評価した。評価は，仕上げ加工装置上
で噛合い振動を計測し，振動低減効果を確認すると共
に，上記被加工部材１と対向部材２とを実際に変速機に
組み込んで運転させた際のギヤノイズを測定することに
より行った。また，比較のために，上記仕上げ加工を行
う前においても同様に測定を行った。その結果を表１に
示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１より知られるごとく，本例の接触面の
仕上げ加工方法を施した被加工部材１は，実使用時にお
ける振動や騒音が少なく静粛性に優れた歯車となること
がわかる。この理由は，上述したと同様に，次のように
考えられる。即ち，被加工部材１に対向部材２を噛み合
わせた部分に水４を供給することにより，被加工部材１
の接触面は，空気中に晒されている場合よりも酸化され
易い雰囲気に晒されることとなる。また，被加工部材１
と対向部材２とを回転させることにより，被加工部材１
の各接触面においては，対向部材２の接触面が順次当接
して滑り又は転がり運動が繰り返される。

【００３８】これにより，接触面の表面においては，振
動等に悪影響を及ぼす部分の酸化が促進されると共に，
酸化物が除去される。そのため，被加工部材１の接触面
（歯面）は，実使用時に最適な形状及び表面粗さを持っ
た状態に改善される。また，水４には，砥粒を一切含有
していないので，砥粒を用いて研削した場合のような研
削跡等が生じない。それ故，図２に示すごとく，被加工
部材１の接触面１０は，その中央部分１０５が鏡面状態
となり，従来よりも非常に表面粗さの小さい面となる。
そして，これにより，上記被加工部材１は，振動，騒音
が少なく静粛性に優れたものとなる。

【００３９】上述した実施形態例では水を滴下するよう
にして接触面に供給したが，少なくとも一方の歯車の接
触面を水中に浸して接触面に水を供給してもよい。ま
た，上記被加工部材１に対しては，上記の仕上げ加工が
終了した後，１００℃以上の雰囲気に保持するか，エア
ガン等によって空気を吹き付けるなどの作業を行う。こ
れにより，被加工部材１の表面に付着している水４を除
去し，被加工部材１への錆の発生を防止する。なお，上
記水４に代えて酸化性の強い水溶液を用いた場合には，
十分な水洗を行った後に水を除去することが好ましい。
また，長期間の錆の発生防止が必要な場合には，防錆油
や潤滑油などを被加工部材に塗布することも考えられ
る。

【００４０】実施形態例２ 本例では，実施形態例１を実施するための装置，即ち，
歯車の歯面（接触面）の仕上げ加工装置につき，簡単に
図３を用いて説明する。本例の装置５は，同図に示すご
とく，被加工部材１を回転可能に保持する第１回転軸５
１と，該被加工部材１に噛み合わせ可能な対向部材２を
回転可能に保持する第２回転軸５２と，上記被加工部材
１と上記対向部材２との接触部分である噛み合わせ部分
に，砥粒を含有しない水４を供給するための水分供給手
段５８とを有する。そして，噛み合わせ部分に水４を供
給しながら被加工部材１と対向部材２とを回転できるよ
う構成されている。

【００４１】上記第１回転軸５１は，同図に示すごと
く，入力モータ５１１に変速機５１２を介して接続され
ており，その先端に上記被加工部材１を固定できるよう
構成されている。また，第２回転軸５２は，出力モータ
５２１に変速機５２２を介して接続されており，その先
端に上記対向部材２を固定できるよう構成されている。
そして本例では，図示しない制御部において，上記入力
モータ５１１と出力モータ５２１のトルク制御を行っ
て，被加工部材１と対向部材２の当接した接触面の間に
所定の圧力を付与できるよう構成してある。

【００４２】また，同図に示すごとく，被加工部材１と
対向部材２との下方には水４を受ける液溜め部５３を設
けてある。そして，液溜め部５３に溜まった水４は，濾
過装置５４において濾過して再び上記水分供給手段５８
に供給されるよう構成されている。なお，上記水分供給
手段５８は，滴下量を調整可能なノズルであって，図示
しないハウジングに固定されている。このような構成の
接触面の仕上げ加工装置５を用いることにより，実施形
態例１の仕上げ加工方法を容易に実施することができ
る。

【００４３】実施形態例３ 本例では，実施形態例１における効果を明らかにするた
め，従来の仕上げ加工方法を行った場合と比較した。従
来の仕上げ加工方法としては，４種類行った。第１の方
法は，シェービング加工した後浸炭焼入れする方法（Ｓ
Ｖ−ＨＴという），第２の方法は，バニシング加工によ
り仕上げる方法（バーニッシュという），第３の方法
は，ホーニング加工により仕上げる方法（ＨＯとい
う），第４の方法は，歯研により仕上げる方法（ＧＲと
いう）である。

【００４４】そして，これら４種類の方法で歯面を仕上
げた歯車と，実施形態例１において歯面を仕上げた歯車
（本発明）との各歯面の面粗さを測定して比較した。な
お，ＳＶ−ＨＴで歯面を仕上げた歯車に本発明を適用し
た。面粗さの測定は，歯面における歯形方向と歯筋方向
とにおいて行った。各粗さ測定は，基準長さ０．８ｍｍ
で行った。また，歯筋方向の測定部は，ピッチ円上で歯
の両端部からの中心点が測定開始点となるようにした。
また，歯形方向測定部は，歯の両端部からの中心部で，
ピッチ点より０．４ｍｍ歯底側の点が測定開始点となる
ようにした。なお，歯形方向とは，歯底側から歯先側に
向かう方向であり，歯筋方向とはその直角の方向であ
る。

【００４５】歯面の面粗さの測定結果を図４〜図６に示
す。図４及び図５は，それぞれ，歯形方向及び歯筋方向
における面粗さの測定チャートを示したものであり，横
軸が測定位置，縦軸が凹凸を示している。図６は，横軸
に歯車の種類をとり，それぞれ歯形方向と歯筋方向の表
面粗さＲｚをとったものである。

【００４６】まず，図４，図５から知られるごとく，本
発明品の場合には，他のいずれの場合に比べても，上下
方向の凹凸が非常に小さくなって，非常に滑らかな面に
仕上がっていることがわかる。また，図６から知られる
ように，表面粗さＲｚの値も本発明品が最も小さくなっ
ていることがわかる。

【００４７】以上の結果から，本発明の方法によって仕
上げ加工した部材である歯車の歯面（接触面）は，従来
のいずれの方法を行った場合よりも平滑に仕上がること
がわかる。そして，このような優れた接触面が得られる
ことによって，実施形態例１に示したような，大幅な騒
音，振動の低減が実現され，さらに良好な歯当たりが得
られるので，歯面の面圧が低減して歯面強度を向上させ
ることができ，歯車の耐久性が向上する。

【００４８】実施形態例４ 本例は，プラネタリギアの１つを被加工部材１とした場
合の例である。即ち，図７に示すごとく，プラネタリギ
ア対の中心に位置するギアを被加工部材１とし，その周
囲に４組の対向部材２１を配設した。さらにその周囲に
は４つの対向部材２１に噛合わせ可能な歯車２２を配設
し，それぞれ回転させた。このとき，各歯車の噛合わせ
部分には，ノズルによって水４を供給しつづけた。

【００４９】なお，本例では，すべての歯車に実歯車を
使用した。この場合にも実施形態例１と同様に被加工部
材１，対向部材２１，及び歯車２２の接触面は，いずれ
も非常に表面粗さの小さい面に仕上がった。その他は実
施形態例１と同様の作用効果が得られる。

【００５０】実施形態例５ 本例では，実施形態例１と同様の仕上げ加工方法を実施
することができる歯車の具体例を示す。図８には，オー
トマチックトランスアクスル６の構造を示してある。そ
して，その中に組み込まれている種々の歯車を示した。
歯車の種類としては，例えば歯車対６１，６２における
はすば歯車や，プラネタリギア対６３における各歯車が
ある。

【００５１】図９にはプラネタリギア対６３の詳細をさ
らに示す。同図より知られるごとく，一組のプラネタリ
ギア対６３においても，歯車６３１〜６３５に代表され
るように非常に多くの歯車が使用されている。図１０に
は，デフ７の構造を示す。同図より知られるようにデフ
７においても，センタデフ右サイドギア７１，センタデ
フ左サイドギア７２をはじめとして多数の歯車が組み込
まれている。

【００５２】これらすべての歯車に対して，上記実施形
態例１と同様の仕上げ加工方法を適用することができ
る。そしてまた，上記対向部材として，実歯車を適用す
ることにより，複数の歯車を同時に仕上げ加工すること
ができ，歯車製造の工程合理化を図ることができる。そ
して，何よりも，本発明の接触面の仕上げ加工方法を適
用して仕上げた歯車を組み込んだ上記オートマチックト
ランスアクスル６，デフ７等の機械装置が，総合的に騒
音や振動の少ない静粛性に優れたものとなるという大き
な利益を得ることができる。

【００５３】実施形態例６ 本例では，接触面を有する部材として，自動車の自動変
速機におけるＣＶＴ用のプーリ８１，８２を適用させた
例を示す。ＣＶＴ用のプーリ８１，８２は，図１１に示
すごとく，円錐状の対向する接触面８１０，８２０を有
し，これらの間に台形状の断面を有するベルト８５を配
置し，接触面８１０，８２０の距離を変化させることに
よって，ベルト８５を巻きつける半径を変更できるよう
構成される。

【００５４】上記プーリ８１，８２は，常にベルト８５
と接触した状態で回転するため，その接触面８１０はで
きる限り表面粗さの小さい滑らかな状態に仕上げられて
いることが望まれる。従来，上記プーリ８１，８２の接
触面８１０，８２０の仕上げ加工方法を行うに当たって
は，これが円錐状の面であるため，特殊な複合研削盤と
いう加工装置を用いることが必要であった。この加工装
置は非常に高価であると共に，そのメンテナンスにも多
くの工数が必要であった。また，仕上げ加工された接触
面８１０，８２０においては，さらなる表面粗さの低下
が望まれていた。

【００５５】本例では，上述した本発明の仕上げ加工方
法を用いることによって，上記プーリ８１，８２の接触
面８１０，８２０を従来よりも優れた状態に容易に仕上
げ加工することができる。なお，本例では，プーリ８１
からみればこれが被加工部材であって他方のプーリ８２
が対向部材となり，プーリ８２からみればこれが被加工
部材であって他方のプーリ８１が対向部材となる関係と
なる。

【００５６】具体的には，図１２，図１３に示すごと
く，一対のプーリ８１，８２を平行な軸８３１，８３２
にそれぞれ固定して，互いの接触面８１０，８２０を接
触させる。この状態で，両者の接触部分に，砥粒を含有
しない水４を供給しながら軸８３１，８３２を回転させ
る。これにより，互いの接触面８１０，８２０において
は，転がり又は滑り運動がなされる。そして，上述した
ごとく，接触面８１０，８２０の表面においては，酸化
が促進されると共に，酸化物が除去される。それ故，プ
ーリ８１，８２の接触面８１０，８２０は，表面粗さが
非常に小さくなり，ＣＶＴに適した優れた接触面とな
る。

【００５７】また，本例では，一対のプーリ８１，８２
を一度に仕上げ加工できるので，工程の合理化をも図る
ことができる。その他は，実施形態例１と同様の作用効
果が得られる。

【００５８】実施形態例７ 本例は，図１４に示すごとく，接触面８４０を外周面に
有する円筒上の部材８４に適用した例である。この円筒
状の部材８４の接触面８４０を仕上げ加工するに当たっ
ては，同図に示すごとく，被加工部材である部材８４の
接触面８４０に，対向部材としての円柱状の部材８５の
接触面８５０を接触させる。

【００５９】この状態で，両者の接触部分に，砥粒を含
有しない水４を供給しながら互いに同方向に回転させ
る。これにより，両者の接触面８４０，８５０に滑り運
動が付与される。それ故，上記と同様に，被加工部材で
ある円筒状部材８４の接触面８４０に表面粗さの小さい
面を得ることができる。その他は実施形態例１と同様の
作用効果が得られる。

【００６０】実施形態例８ 本例は，図１５に示すごとく，接触面８６０を内周面に
有する円筒上の部材８６に適用した例である。この円筒
状の部材８６の接触面８６０を仕上げ加工するに当たっ
ては，同図に示すごとく，被加工部材である部材８６の
接触面８６０に，対向部材としての円柱状の部材８７の
接触面８７０を接触させる。

【００６１】この状態で，両者の接触部分に，砥粒を含
有しない水４を供給しながら互いに同方向に回転させ
る。これにより，両者の接触面８６０，８７０に滑り運
動が付与される。それ故，上記と同様に，被加工部材で
ある円筒状部材８６の接触面８６０に表面粗さの小さい
面を得ることができる。その他は実施形態例１と同様の
作用効果が得られる。

【００６２】実施形態例９ 本例では，実施形態例２と同様の装置５を用い，被加工
部材（被加工歯車）の振動を測定しながらその接触面
（歯面）の仕上げ加工方法を行った例を示す。具体的に
は，以下のように，ＦＦＴアナライザーを用いて振動を
測定しながら実施形態例１と同様のはすば歯車よりなる
被加工歯車の歯面の仕上げ加工を行う実験を複数行っ
た。

【００６３】（実験１）実験１では，被加工歯車と対向
歯車とを噛み合わせ，お互いの歯面に負荷が加わるよう
に２２Ｎｍの負荷を与えながら，被加工歯車の回転数を
５００ｒｐｍとし，被加工歯車と対向歯車との噛み合わ
せ部分に水を供給しながら６０分間回転させた。そし
て，その回転を行っている間，一定の間隔で被加工歯車
の振動をＦＦＴアナライザーにより１次振動データ及び
２次振動データを測定した。

【００６４】実験結果を図１６に示す。同図は，横軸に
噛合回数を，縦軸に振動（ｄＢ）をとり，１次振動デー
タを太線Ｖ１，２次振動データを細線Ｖ２により示した
ものである。同図より知られるごとく，本実験１では，
噛合回数がおよそ２００００回に達した際に１次振動デ
ータ，２次振動データ共に低下し，その後は再び上昇す
る傾向があることがわかった。

【００６５】（実験２）次に，実験２においては，実験
１の結果を踏まえ，実験１と同条件で処理を行うと共
に，噛合回数が１８０００回となった時点で回転を終え
た。そして，この処理の前後における被加工歯車の振動
の変化を測定した。振動変化の測定の条件は，歯面への
負荷は２２Ｎｍ，回転数１４４４ｒｐｍとして，比較的
振動のでやすい条件で行った。

【００６６】実験２の結果を図１７，図１８に示す。図
１７の縦軸及び横軸は図１６と同様である。図１８は，
横軸に処理前後及び１次データと２次データの区別を，
縦軸に振動（ｄＢ）をとったものである。まず，図１７
より知られるごとく，噛合回数が増加するに従って，１
次振動データ，２次振動データ共に低下し，その傾向は
噛合回数が１８０００回に達するまで継続された。

【００６７】次に，図１８より知られるごとく，上記処
理の前後において測定した振動データを比較すると，そ
の１次データが大幅に低下している。ことから，上記仕
上げ加工処理が非常に有効であることがわかる。

【００６８】（実験３）次に，実験３においては，実験
２と同様にして，噛合回数が１００００回となった時点
で回転を終えた。そして，この処理の前後における被加
工歯車の振動の変化を測定した。振動変化の測定の条件
も実験２と同様である。また，本実験３においては，仕
上げ加工処理の前後において，被加工歯車を自動変速機
に実際に組み込んで運転し，そのギアノイズを測定し
た。そのときの被加工歯車の回転の条件は，上記振動変
化の測定の場合と同様に，歯面への負荷は２２Ｎｍ，回
転数１４４４ｒｐｍとした。

【００６９】実験３の結果を図１９，図２０に示す。図
１９及び図２０の縦軸等は，それぞれ図１６及び図１８
と同様である。まず，図１９より知られるごとく，噛合
回数が増加するに従って，１次振動データ，２次振動デ
ータ共に低下し，その傾向は噛合回数が１００００回に
到達するまで継続された。

【００７０】次に，図２０より知られるごとく，上記処
理の前後において測定した振動データを比較すると，特
に１次データが大幅に低下している。ことから，上記仕
上げ加工処理が１００００回の噛合回数でも非常に有効
であることがわかる。次に，実際に被加工歯車を自動変
速機に組み込んで測定したギヤノイズの一次振動データ
（ｄＢ）と２次振動データ（ｄＢ）の結果を表２に示
す。

【００７１】

【表２】

【００７２】上記表２より知られるごとく，上記のごと
く仕上げ加工した被加工歯車を用いることにより，自動
変速機全体のギアノイズを低減できることがわかる。

【００７３】（実験４）本実験４においては，実験１と
同様の実験を，歯面に付与される負荷を６０Ｎｍに高め
て行った例である。その他の条件は実験１と同様とし
た。実験結果を図２１に示す。同図の縦軸等は図１６と
同様である。同図より知られるごとく，本実験４では，
噛合回数がおよそ１３０００回に達した際に１次振動デ
ータ，２次振動データ共に低下し，その後は再び上昇す
る傾向があることがわかった。

【００７４】（実験５）次に，実験５においては，実験
４の結果を踏まえ，実験４と同条件で処理を行うと共
に，噛合回数が１３０００回となった時点で回転を終え
た。この実験５の結果を図２２に示す。図２２の縦軸及
び横軸は図１６と同様である。

【００７５】図２２より知られるごとく，噛合回数が増
加するに従って，１次振動データは低下し，その傾向は
噛合回数が１３０００回に達するまで継続された。ま
た，２次振動データは噛合回数がおよそ１００００回に
達するまでは低下し続けたが，それ以降増加した。この
結果から，本例の場合には，噛合回数がおよそ１０００
０回を超えたあたりに処理を終了するのが最適であると
考えられた。

【００７６】（実験６）本実験６においては，実験１と
同様の実験を，被加工歯車の回転数を５８００ｒｐｍに
変更，即ち，歯面における滑り速度を高めて，噛合回数
１３０００回まで仕上げ加工を行った例である。その他
の条件は実験１と同様とした。なお，振動データとして
は１次データのみを測定した。

【００７７】実験結果を図２３に示す。同図の縦軸等は
図１６と同様である。同図より知られるごとく，本実験
６でも，噛合回数の増加に伴って１次振動データが低下
した。また，本実験では，実験２と同様に，仕上げ加工
処理の前後における被加工歯車の振動の変化を測定し
た。振動変化の測定の条件は，上記と同様に，歯面への
負荷は２２Ｎｍ，回転数１４４４ｒｐｍである。図２４
より知られるごとく，上記処理の前後において測定した
１次データが大幅に低下していることから，回転数を高
めた場合においても，上記仕上げ加工処理が非常に有効
であることがわかる。

【００７８】なお，上記各実施形態例においては，鋼製
の被加工部材を例にとって示したが，上記の優れた作用
効果は，上記被加工部材１が炭素鋼などの金属である場
合だけでなくセラミックその他の場合であっても有効に
発揮される。そして，例えば上記被加工部材がセラミッ
クあるいは銅などの場合には，上記酸化物の生成に代え
て水酸化物を生成するが，この場合も素材の原子から電
子が除去される酸化が生じていると考えられる。

【００７９】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，従来の
砥粒を用いた表面仕上げ方法よりも容易に表面粗さを小
さくできる接触面の仕上げ加工方法及びその優れた接触
面を有する部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，接触面の仕上げ加工方
法を示す説明図。

【図２】実施形態例１における，仕上げ加工後の接触面
の状態を示す説明図。

【図３】実施形態例２における，接触面の仕上げ加工装
置の構成を示す，（ａ）正面図，（ｂ）側面図。

【図４】実施形態例３における，歯形方向の面粗さ測定
チャートを示す説明図。

【図５】実施形態例３における，歯筋方向の面粗さ測定
チャートを示す説明図。

【図６】実施形態例３における，表面粗さＲｚを示す説
明図。

【図７】実施形態例４における，プラネタリギア対の場
合の接触面の仕上げ加工方法を示す説明図。

【図８】実施形態例５における，オートマチックトラン
スアクスルの構造を示す説明図。

【図９】実施形態例５における，プラネタリギア対の構
造を示す説明図。

【図１０】実施形態例５における，デフの構造を示す説
明図。

【図１１】実施形態例６における，ＣＶＴ用プーリの機
能を示す説明図。

【図１２】実施形態例６における，ＣＶＴ用プーリの接
触面を仕上げ加工する際の接触状態を上面から見た説明
図。

【図１３】実施形態例６における，ＣＶＴ用プーリの接
触面を仕上げ加工する際の接触状態を正面から見た説明
図。

【図１４】実施形態例７における，円筒状部材の接触面
を仕上げ加工する際の接触状態を示す説明図。

【図１５】実施形態例８における，円筒状部材の接触面
を仕上げ加工する際の接触状態を示す説明図。

【図１６】実施形態例９の実験１における噛合回数と振
動データとの関係を示す説明図。

【図１７】実施形態例９の実験２における噛合回数と振
動データとの関係を示す説明図。

【図１８】実施形態例９の実験２における仕上げ加工処
理前後における振動データを示す説明図。

【図１９】実施形態例９の実験３における噛合回数と振
動データとの関係を示す説明図。

【図２０】実施形態例９の実験３における仕上げ加工処
理前後における振動データを示す説明図。

【図２１】実施形態例９の実験４における噛合回数と振
動データとの関係を示す説明図。

【図２２】実施形態例９の実験５における噛合回数と振
動データとの関係を示す説明図。

【図２３】実施形態例９の実験６における噛合回数と振
動データとの関係を示す説明図。

【図２４】実施形態例９の実験６における仕上げ加工処
理前後における振動データを示す説明図。

【符号の説明】

１．．．被加工部材， １０．．．接触面， ２．．．対向部材， ４．．．水， ５．．．接触面の仕上げ加工装置，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大林 巧治 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 本多 文洋 愛知県名古屋市天白区久方２−12−１ 豊 田工業大学内 Ｆターム(参考） 3C025 DD12 3C049 AA01 AA09 CB01 CB03

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他部材と接触して転がり又は滑りを行う
   接触面を有する被加工部材の該接触面を仕上げ加工する
   方法において，上記被加工部材に少なくとも１つの対向
   部材を接触させた状態で，両者の接触部分に，砥粒を含
   有しない水又は水溶液を供給しながら転がり又は滑り運
   動させることにより，上記被加工部材の上記接触面に表
   面粗さの小さい面を得ることを特徴とする接触面の仕上
   げ加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記対向部材の接触
   面は，上記被加工部材の接触面の表面粗さと同等又はそ
   れ以下の表面粗さを有することを特徴とする接触面の仕
   上げ加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記対向部材
   の接触面は，上記被加工部材の接触面の硬度と同等又は
   それ以上の硬度を有することを特徴とする接触面の仕上
   げ加工方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項において，
   上記被加工部材は鉄を主成分とする合金であることを特
   徴とする接触面の仕上げ加工方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
   上記対向部材は上記被加工部材又はこれと同形の部材と
   実使用時において組み合わせて使用される実部材である
   ことを特徴とする接触面の仕上げ加工方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか１項において，
   上記対向部材は上記被加工部材よりも耐酸化性に優れた
   部材であることを特徴とする接触面の仕上げ加工方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項において，
   上記被加工部材と上記対向部材とは，接触させた両者の
   接触面の間に５ＭＰａ以上の圧力を付与した状態で転が
   り又は滑り運動させることを特徴とする接触面の仕上げ
   加工方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項において，
   上記対向部材の接触面は，表面粗さＲｚが０．５〜１０
   の範囲にあることを特徴とする接触面の仕上げ加工方
   法。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項において，
   上記水溶液は，フッ酸，硝酸，シュウ酸，過酸化水素，
   硫酸，塩酸，塩化ナトリウムの少なくとも一種を含有し
   ていることを特徴とする接触面の仕上げ加工方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項におい
    て，上記転がり又は滑り運動に伴う上記被加工部材の振
    動又は騒音が所望の大きさとなるまで上記転がり又は滑
    り運動をさせることを特徴とする接触面の仕上げ加工方
    法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれか１項におい
    て，上記接触面の粗さが所望の大きさとなるまで上記転
    がり又は滑り運動をさせることを特徴とする接触面の仕
    上げ加工方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜９のいずれか１項におい
    て，上記転がり又は滑り運動は，上記被加工部材の振動
    又は騒音を測定しながら行い，振動又は騒音の測定値に
    基づいて上記転がり又は滑り運動を終了させることを特
    徴とする接触面の仕上げ加工方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２において，上記振動又は騒
    音の測定は，一定又は不定の時間間隔をおいて連続的に
    行い，得られた測定値が所定値よりも小さくなった時点
    で上記転がり又は滑り運動を終了させることを特徴とす
    る接触面の仕上げ加工方法。
14. 【請求項１４】 請求項１２において，上記振動又は騒
    音の測定は，一定又は不定の時間間隔をおいて連続的に
    行い，得られた測定値が連続して３回以上増加に転じた
    時点で上記転がり又は滑り運動を終了させることを特徴
    とする接触面の仕上げ加工方法。
15. 【請求項１５】 請求項１２において，上記振動又は騒
    音の測定は，一定又は不定の時間間隔をおいて連続的に
    行い，得られた測定値の経時変化の時間Ｘに関する近似
    式ａＸ＋ｂを求め，該近似式の傾きであるａが負から正
    へと転じた時点で上記転がり又は滑り運動を終了させる
    ことを特徴とする接触面の仕上げ加工方法。
16. 【請求項１６】 表面粗さの小さい面が得られるように
    接触面に仕上げ加工を施してなる部材において，該部材
    の接触面の上記仕上げ加工は，請求項１〜Ｘ１５のいず
    れか１項に記載の接触面の仕上げ加工方法により行って
    いることを特徴とする接触面を有する部材。
17. 【請求項１７】 互いに接触して転がり又は滑りを行う
    接触面を有する被加工部材と他の被加工部材のそれぞれ
    の接触面を仕上げ加工する方法において，上記被加工部
    材に少なくとも１つの他の被加工部材を接触させた状態
    で，両者の接触部分に，砥粒を含有しない水又は水溶液
    を供給しながら転がり又は滑り運動させることにより，
    上記被加工部材と上記他の被加工部材のそれぞれの接触
    面に表面粗さの小さい面を得ることを特徴とする接触面
    の仕上げ加工方法。