JP2003211357A

JP2003211357A - 歯車及び駆動力伝達部品の寿命の改善方法および歯車及び駆動力伝達部品

Info

Publication number: JP2003211357A
Application number: JP2002009325A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Umemura; 貢梅村; Nobukatsu Kurosaki; 順功黒崎; Kiyoshi Okumura; 潔奥村; Koji Kajita; 浩二梶田; Tatsuya Takegami; 竜也竹上
Original assignee: Sintokogio Ltd; Sintobrator Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd; Sintobrator Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】高硬度の歯車及び駆動力伝達部品材料において
も、より簡単な方法で、寿命改善に見合った方法で十分
な残留圧縮応力を付与できる歯車及び駆動力伝達部品の
寿命の改善方法および歯車及び駆動力伝達部品を提供す
る。【解決手段】熱処理した歯車及び駆動力伝達部品、熱処
理しない駆動力伝達部品のショットピーニングをする方
法であって、ショットピーニングする工程において、硬
さが被処理材の表面硬度より高いＨｖ８００〜１００
０、ヤング率６．３７×１０^４〜９．８×１０^４ＭＰａ
のアモルファス投射材を熱処理した歯車等の部品に対し
て、表面を荒らさずに歯車等の部品表面部分に高い残留
圧縮応力を付加する歯車等の部品の寿命を改善する方法
および歯車及び駆動力伝達部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理した歯車及
び駆動力伝達部品の寿命の改善方法および寿命を改善し
た歯車及び駆動力伝達部品、熱処理を施さない駆動力伝
達部品の寿命の改善方法および寿命を改善した駆動力伝
達部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今の自動車業界は環境保全の観点から
自動車の軽量化、なかでもエンジンの駆動力を伝達する
ミッション用歯車や無端ベルト式変速装置等については
革新的なコストダウンに取り組んでいる。たとえばミッ
ション用歯車ついては、歯部の疲労強度を向上させ、低
馬力仕様（対応）の歯車に対して、高馬力対応をすすめ
ている。また、無端ベルト式変速装置については、動力
伝達部の表面部分に高い残留圧縮応力を附与し、これら
の寿命の改善を図るなど大きなテーマとして取組んでい
る。

【０００３】このような中で従来、材料を中心とした改
善が主体となっていたが、近年、飛躍的な寿命向上を得
ようとする場合、歯車、駆動力伝達部の表面部分の損傷
現象に基づいた最適な表面処理と材料の選定が重要と考
えられている。

【０００４】このため、材料は高強度、高靭性化する一
方で、窒化処理などにより表面硬度を上昇させる試みが
なされている。このような流れのなかで、物理的な処理
法であるショットピーニング処理による高強度化も注目
を集めている。

【０００５】そこで、本出願人らは、特開平１０−２１
７１２２号において、高硬度のピ−ニング投射材料とし
て高硬度もしくは比重重い材料を用いて、寿命を改善す
る方法を提案している。すなわち、この公報に記載の寿
命の改善方法は、熱処理された部品の表面をショットピ
ーニング処理したときにこの処理面の部品の表面粗さを
極小化することが可能な方法と、部品表面に圧縮残留応
力の最大値を生成させる方法である。

【０００６】しかしながら、投射材料が高硬度になれば
なるほど部品表面が荒れてしまう傾向が大きくなり、十
分な効果を上げることが出来ない場合がでてきた。ま
た、前記公開特許公報によれば、部品の寿命延長にショ
ットピーニングを適用するに際して、表面粗さを抑える
ことで、部品の寿命が延長できることが示されている
が、投射材の粒子径、投射速度の細かいコントロールな
らびに投射材の種類、投射条件を変えての多段処理が要
求されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、高硬度
の歯車及び駆動力伝達部品材料においても、より簡単な
方法で、寿命改善に見合った方法で十分な残留圧縮応力
を付与できる歯車及び駆動力伝達部品の寿命の改善方法
および歯車及び駆動力伝達部品を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、前記の歯車等の部品に対して高硬度かつ低
ヤング率のアモルファス投射材によりショットピーニン
グすることで、表面を荒らさずに表面に高い残留圧縮応
力を付加することにより寿命の改善がされる。

【０００９】本発明にかかる前記歯車等の部品の寿命を
改善する方法は、前記歯車等の部品の材料に対して高硬
度かつ低ヤング率のアモルファス投射材によりショット
ピーニングすることで、表面を荒らさずに表面に高い残
留圧縮応力を付加することを特徴とする。本発明によれ
ば、従来より軽度な加工条件で前記歯車等の部品の寿命
を改善することができる。

【００１０】すなわち、一般の金属系投射材は、その硬
度が不十分で十分な残留圧縮応力を付与することが出来
ない。一方高硬度な投射材は通常セラミック材で非常に
脆く高速投射に耐えられない。また高硬度セラミック材
は部品の表面を荒らしてしまうために、表面に寿命を低
下させる亀裂の発生点を生じてしまう。これらの問題を
一挙に解決する方法として、本発明に到達したものであ
る。

【００１１】本発明によれば、アモルファス投射材を用
いることにより、高残留圧縮応力を発生させると同時に
従来投射材より平滑な表面を得ることが出来る。これに
より、高残留圧縮応力を発生させると同時に従来投射材
より平滑な表面を得ることができているため、寿命の改
善方法が簡単になる。

【００１２】また、本発明において、熱処理しない歯車
以外の駆動力伝達部品に対して前記高硬度かつ低ヤング
率のアモルファス投射材を投射してもよい。本発明によ
れば、熱処理していない前記熱処理しない歯車以外の駆
動力伝達部品も、簡単に寿命を改善することができる。

【００１３】さらに、本発明にかかる寿命を改善する方
法は、熱処理された歯車及び駆動力伝達部品の表面をシ
ョットピーニングしたときに表面を荒らさずに表面に高
い残留圧縮応力を付加し寿命を改善する方法において、
このショットピーニングが複数回なされ、この複数回の
ショットピーニングのうち少なくとも１回のショットピ
ーニングの投射材については、高硬度かつ低ヤング率の
アモルファス投射材を用いたことを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、従来の多段ピ−ニングに
比べ、投射材の粒径や投射速度を厳密に調整することな
く、前記の部品の寿命を改善することができる。

【００１５】さらに、本発明にかかる歯車等の部品は、
請求項1、請求項3に記載の歯車及び駆動力伝達部品の寿
命を改善する方法を用いたことを特徴とする歯車及び駆
動力伝達部品である。本発明によれば、表面粗さを一定
に抑え、クラック発生を低減することができ、前記歯車
等の部品の寿命を大幅に改善することが可能となる。す
なわち、本発明は前記の構成により、前記部品の表面を
荒らさずに高い表面圧縮残留応力を付与することで表面
粗さ及び表面圧縮残留応力の２重に前記歯車等の部品の
最表面からの亀裂の発生を防止することができ、さらに
平滑な表面が歯面或は摺動面部のかじりを防止すること
で、前記歯車等の部品の寿命を大きく向上するものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】ここで、歯車及び駆動力伝達部品
とは、たとえば、主として自動車、車両、機械等に用い
る熱処理した歯車単体、歯車付軸類を、駆動力伝達部品
は無端式摩擦用ベルト並びに無端式摩擦用ベルトの受側
プーリ、駆動力伝達用摩擦ローラ、受側プーリ或は軸類
等をいうが、その用途は問わない。また、材質はいわゆ
る特殊鋼を材料にして製作したのが最適であるが、その
材質は問わない。また、熱処理とは慣用の条件で焼き入
れ・焼き戻しを行うことをいう。また、窒化処理、浸炭
窒化処理など表面改質をも含むものである。駆動力伝達
部品には熱処理により表面の硬度を上げない軸類等があ
るが、その用途は問わない。また、材質はいわゆる特殊
鋼を材料にして製作したのが最適であるが、その材質は
問わない。

【００１７】さらに、本発明の前記歯車等部品の寿命を
改善する方法により得られた前記の部品は、その後のさ
らに後処理を行う場合の歯車及び駆動力伝達部品を含む
ものである。たとえば、ピ−ニング処理後に研磨処理を
する場合も含むものである。

【００１８】また、本発明に用いる投射材は、高硬度か
つ低ヤング率のアモルファス投射材であり、硬度はＨｖ
８００〜１０００、ヤング率は６．３７×１０^４〜９．
８×１０^４ＭＰａの材料である。なお、アモルファス材
料は、材質を問わないが、鉄系が好適である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、代表的な駆
動力伝達部品である歯車材料に適用した本発明の実施例
と従来例を示す。なお、いずれの歯車（ＳＣＭ）も熱処
理をした歯車材料で実施した例である。表1および図１
は、その条件および結果である。

【００２０】

【表１】

【００２１】表1より、従来例では、硬度（Hv620）の投
射材を用いた場合、粒子サイズを大きくすると被照射面
の表面が荒れるため、０．２ｍｍ径の投射材を使用し、
しかも充分に高い残留圧縮応力を付与できるようにし
た。

【００２２】一方、本実施例では、一般的なピーニング
に使用する投射材サイズ（０．２ｍ）と同等で、最も平
滑なピーニング表面が得られ、かつ最大の残留圧縮応力
値が得られるようにした。

【００２３】本発明によれば、高硬度かつ低ヤング率の
アモルファス投射材を用いることで、複雑な管理を必要
とすることなく、単一粒子による簡便な処理で、所期の
目的である表面を荒らさずに高い表面圧縮残留応力を付
与することで表面粗さ及び表面圧縮残留応力の２重に前
記歯車等の部品の最表面からの亀裂の発生を防止するこ
とができ、さらに平滑な表面が歯面或は摺動面部のかじ
りを防止することで、前記部品の寿命を大きく向上する
ことができる。

【００２４】もちろん、用途によっては、多段投射や後
処理を用いることにより更に優れた効果が得られること
は言うまでもない。そして、多段処理や後処理を用いる
場合には、本発明の投射材を使うことにより、その処理
は格段に簡単になる。

【００２５】すなわち、従来の方法では、熱処理された
前記部品の表面をピーニング処理したときに、この処理
面の表面近傍に圧縮残留応力の最大値を生成することが
可能な方法であって、熱処理した表面に対して、粒子径
３０〜１５０μｍのほぼ球径の投射材を、速度２０〜１
５０ｍ／ｓで投射することを特徴とする。これに対し
て、本発明では、通常鉄系投射材と同等の比重の投射材
で、かつ、投射速度も６０ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓで、し
かも粒子径も７０μｍ未満の小さな微粒子を用いること
なく、複雑な操作をすることなく、容易に歯車及び駆動
力伝達部品の表面を処理できるのである。したがって、
微粒子を用いるための特殊な分級装置や特殊は投射装置
を使う必要はない。なお、多段処理には、７０μｍより
小さな微粒子を２段目に用いればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高硬度か
つ低ヤング率のアモルファス投射材を熱処理した歯車及
び駆動力伝達部品あるいは熱処理しない駆動力伝達部品
のショットピ−ニングに用いるため、簡単な操作で前記
部品の表面を荒らさずに高い表面圧縮残留応力を付与す
ることで、被処理部品の最表面からの亀裂の発生を防止
でき、さらに平滑な表面が転動面、摺動面のかじりを防
止することで、歯車及び駆動力伝達部品の寿命を大きく
向上するという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アモルファス投射材使用時の残留応力分布を従
来例と比較した結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥村潔愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺字神明 51番地新東ブレ−タ−株式会社内 (72)発明者梶田浩二愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺字神明 51番地新東ブレ−タ−株式会社内 (72)発明者竹上竜也愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺字神明 51番地新東ブレ−タ−株式会社内Ｆターム(参考） 3J030 AC10 BC03 CA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱処理した歯車及び駆動力伝達部品に対し
て高硬度かつ低ヤング率のアモルファス投射材によりシ
ョットピーニングして、表面を荒らさずに歯車表面や駆
動力伝達部品の動力伝達部の表面部分に高い残留圧縮応
力を付加することを特徴とする歯車及び駆動力伝達部品
の寿命を改善する方法。
【請求項２】駆動力伝達部品に対して高硬度か
つ低ヤング率のアモルファス投射材によりショットピー
ニングすることを特徴とする駆動力伝達部品の寿命を改
善する方法。
【請求項３】熱処理された歯車及び駆動力伝達
部品の表面をショットピーニングしたときに表面を荒ら
さずに歯車表面、駆動力伝達部品の動力伝達部の表面部
分に高い残留圧縮応力を付加する歯車及び駆動力伝達部
品の寿命を改善する方法において、このショットピーニ
ングが複数回なされ、この複数回のショットピーニング
のうち少なくとも１回のショットピーニングの投射材に
ついては、高硬度かつ低ヤング率のアモルファス投射材
を用いたことを特徴とする歯車及び駆動力伝達部品の寿
命を改善する方法。
【請求項４】請求項１又は請求項３に記載の歯
車及び駆動力伝達部品の寿命を改善する方法を用いたこ
とを特徴とする歯車及び駆動力伝達部品。
【請求項５】請求項２に記載の駆動力伝達部品
の寿命を改善する方法を用いたことを特徴とする駆動力
伝達部品。