JP2007302943A

JP2007302943A - 熱処理用治具

Info

Publication number: JP2007302943A
Application number: JP2006132642A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Taniguchi; 清之谷口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】ワークであるリングギヤを載置する熱処理用治具において、リングギヤの品質低下を防止して耐用寿命を向上させる。
【解決手段】円筒状のスペーサ部１０の外周の上部及び下部にそれぞれ３つの第１載置片１１及び第２載置片１２を等間隔（１２０°間隔）で放射状に突出させる。熱処理用治具９の第１載置片１１上にリングギヤＷを載置し、これらを複数積重ねて熱処理炉にセットして熱処理を行う。熱処理用治具９を交互に上下を反転させて使用してリングギヤＷを第１、第２載置片１１、１２に交互に載置することにより、熱処理時に第１及び第２載置片１１、１２がリングギヤＷの重量による荷重を受けて高温クリープによって変形する頻度が減少するので、第１及び第２載置片１１、１２の垂れによるリングギヤＷの平面度品質の低下を防止して、熱処理治具９の耐用寿命を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、浸炭焼入れ等の熱処理を行う際にリングギヤ等の環状のワークを載置するための熱処理用治具に関するものである。

一般的に、自動車の終減速装置、手動変速機、自動変速機等に使用するリングギヤは、鍛造成形された環状の粗形材に歯切り等の切削加工を施して所定形状とし、これに浸炭焼入れ等の熱処理を施した後、ラッピング等の仕上加工を行うことによって製造されている。そして、切削加工されたリングギヤは、熱処理用治具に載置された状態で熱処理炉のトレイにセットされて熱処理される。

一例として、自動車の終減速装置のリングギヤを熱処理炉にセットするための従来の熱処理用治具について、図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７に示すように、ワークであるリングギヤＷを載置するための熱処理用治具１は、円筒状のスペーサ部２の外周に矩形の断面形状を有する３つの載置片３を等間隔で放射状に突出させた形状であり、耐熱鋼によって一体成形されている。そして、スペーサ部２の上部をリングギヤＷの開口部４に挿通させ、３つの載置片を歯形面５の背面６に当接させるようにしてリングギヤＷを載置する。このようにリングギヤＷを載置した熱処理用治具１は、熱処理炉のトレイ７に立設された円柱状の支柱８をスペーサ部２に挿通させて順次積重ねることにより、複数のリングギヤＷを干渉させることなく熱処理炉にセットすることができる。

しかしながら、上記従来の熱処理用治具１では、次のような問題がある。熱処理用治具１の載置片３は、耐熱鋼で製造されているが、浸炭焼入れ等の高温の熱処理に使用すると、高温下でリングギヤＷの重量（約６ｋｇ程度）による荷重が長時間作用することにより、高温クリープによって下方へ塑性変形して垂れが生じる。そして、繰返しの使用によって図６中に仮想線で示すように載置片３の垂れが大きくなると、リングギヤＷを中心側のみで支持することになり、接触応力が増大してリングギヤＷの背面６の平面度品質を低下させることになる。

そこで、例えば特許文献１には、載置片の先端部にリングギヤの背面に当接する隆起部を形成することにより、載置片に垂れが生じた場合でも、リングギヤを支持する支持部の位置が変化しないようにした熱処理用治具が記載されている。
特開平７−２６８４４７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、載置片に隆起部を形成することにより、リングギヤとの接触長が短くなるため、接触応力が大きくなり、熱処理による高温下においてリングギヤの接触部に圧痕が生じるという別の問題を発生する虞がある。

また、熱処理用治具１の上下を交互に反転して使用することにより、載置片３の垂れをある程度軽減することができると考えられるが、載置片３の高温クリープによる変形の問題を完全に解消することはできず、リングギヤＷの背面６の平面度品質の低下を避けることはできない。熱処理用治具１の上下を交互に反転して使用した場合のリングギヤＷの背面６に生じるうねりと熱処理用治具１の使用回数との関係を図８に示す。図８において、各プロットの○印は、うねりの平均値を表し、その上下のバーは、それぞれうねりの最大値及び最小値を表している。図８に示すように、使用回数が２００回に達すると、うねりの最大値が要求精度である０．１０ｍｍを超えることになるため、熱処理用治具１を交換する必要がある。

なお、載置片３の数を増加することによって各載置片３に作用する荷重を分散して軽減することが考えられるが、このようにした場合、熱変形等によって結局３つの載置片３のみがリングギヤＷに接触することになり、均等な接触が得られなくなるため、結局、リングギヤＷの背面６の平面度品質が損なわれることになる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ワークの品質低下を防止して耐久性を高めた熱処理用治具を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る熱処理用治具は、円筒状のスペーサ部と、該スペーサ部から外側へ等間隔で放射状に延びる３つの第１載置片と、前記スペーサ部から外側へ等間隔で放射状に延びる３つの第２載置片とを備え、前記３つの第１載置片は、前記スペーサ部の軸方向の中央から一方へオフセットされた同一平面上に配置され、前記３つの第２載置片は、前記スペーサ部の軸方向の中央から他方へオフセットされた同一平面上に配置されていることを特徴とする。
請求項２の発明に係る熱処理用治具は、上記請求項１の構成において、前記３つの第１載置片が配置された平面と前記３つの第２載置片が配置された平面とは、前記スペーサ部の軸方向の中央から同じオフセット量だけオフセットされていることを特徴とする。

本発明に係る熱処理用治具によれば、交互に上下を反転させて使用してワークを第１、第２載置片に交互に載置することにより、熱処理時に第１及び第２載置片がワークの重量による荷重を受けて高温クリープによって変形する頻度が減少するので、第１及び第２載置片の垂れによるワークの平面度品質の低下を防止して、熱処理治具の耐用寿命を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る熱処理用治具９は、上記従来例と同様のリングギヤＷを熱処理炉にセットするためのものであり、ワークであるリングギヤＷは、中心に開口部４を有し、一側にハイポイドギヤ又はまがりばかさ歯車等の歯形面５が形成され、他側に平坦面である背面６が形成されている。また、開口部４の背面６側の縁部には、面取り部４Ａが形成されている。

熱処理用治具９は、円筒状のスペーサ部１０の外周の上部及び下部にそれぞれ３つの第１載置片１１及び第２載置片１２が等間隔（１２０°間隔）で放射状に突出した構造で耐熱鋼によって一体形成されたものである。スペーサ部１０は、リングギヤＷの開口部４に一定の隙間をもって挿通可能な外径を有している。また、スペーサ部１０の側壁には、軽量化、材料の節約及び熱処理炉内での熱の伝達等を考慮して複数の穴を設けてもよい。

第１及び第２載置片１１、１２は、矩形の断面形状を有し、先端部が載置されるリングギヤＷの背面６の外周部まで延ばされている。また、第１及び第２載置片１１、１２の基部には、リングギヤＷの面取り部４Ａに係合するテーパ部１３、１４が形成されており、リングギヤＷが載置されたとき、面取り部４Ａにテーパ部１３、１４が係合することにより、リングギヤＷの中心が熱処理治具９の中心に位置決めされるようになっている。

３つの第１載置片１１は、同一平面上に１２０°間隔で等間隔に配置され、図３（Ａ）に示すように、スペーサ部１０の高さＡ（軸方向長さ）に対して、高さＢを有し、その中心がスペーサ部１０の軸方向の中央からオフセット量Ｃだけ一方（図の上方）へオフセットされている。同様に、３つの第２載置片１２は、同一平面上に１２０°間隔で等間隔に配置され、図３（Ｂ）に示すように、スペーサ部１０の高さＡに対して、高さＢを有し、その中心がスペーサ部１０の軸方向の中央からオフセット量Ｃだけ他方（図の下方）へオフセットされている。これにより、熱処理用治具９は、上下を反転しても第１載置片１１と第２載置片１２とが入替わるだけで実質的に同じ形状になる。また、第１載置片１１と第２載置片１２とは、互いに６０°間隔で配置されている。なお、第１載置片１１と第２載置片１２との間隔は６０°でなくてもよく、任意である。

ここで、スペーサ部の高さＡと、第１及び第２載置片１１、１２の高さＢと、オフセット量Ｃとは、熱処理用治具９を積重ねたとき（図４参照）、第１載置片１１上に載置されたリングギヤＷと第２載置片１２とが干渉しないように、リングギヤの高さＤに対してＡ−Ｂ−Ｃ＞Ｄとなっており、更に、熱処理炉内での繰返し使用による第１及び第２載置片１１、１２の変形を考慮してＣ＞０．２５Ｂとなるように設定されている。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
図４に示すように、リングギヤＷの開口部４にスペーサ部１０の上部を挿通させ、背面６を上側の第１載置片１１に当接させるようにリングギヤＷを熱処理用治具９上に載置する。このとき、リングギヤＷの面取り部４Ａと第１載置片１１の基部のテーパ部１３とが係合することにより、リングギヤＷの中心を熱処理用治具９の中心に位置決めすることができる。これにより、リングギヤＷは、等間隔で配置された３つの第１載置片１１によって均等に３点支持される。

このようにリングギヤＷを載置した熱処理用治具９は、熱処理炉のトレイ７に立設された円柱状の支柱８をスペーサ部１０に挿通させて順次積重ねることにより、複数のリングギヤＷを干渉させることなく熱処理炉にセットすることができる。そして、熱処理治具９を繰返し使用する際には、交互に上下を反転させることによって第１載置片１１と第２載置片１２とを入れ替えて使用する。

このようにして、上下に配置された第１及び第２載置片１１、１２を交互に使用することにより、熱処理時に第１及び第２載置片１１、１２が高温下でリングギヤＷの重量による荷重を受けて高温クリープによって変形する頻度が減少するので、第１及び第２載置片１１、１２の垂れによるリングギヤＷの背面６の平面度品質の低下を防止することができ、熱処理治具９の耐用寿命を向上させることができる。

熱処理用治具９の交互に上下を反転して使用した場合に、リングギヤＷの背面６に生じるうねりと熱処理用治具９の使用回数との関係を図５に示す。図５において、各プロットの○印は、うねりの平均値を表し、その上下のバーは、それぞれうねりの最大値及び最小値を表している。図５に示すように、使用回数が２００回を超えても要求精度を満たすことができ、４００回程度の使用が可能であり、耐用寿命が向上している。

なお、本実施形態では、一例として自動車の終減速装置のリングギヤを載置するための熱処理治具について説明しているが、本発明は、これに限らず、環状のものでれば他のワークを載置するものにも同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る熱処理用治具の図２におけるＡ−Ａ線による縦断面図である。図１に示す熱処理用治具の平面図である。図１に示す熱処理用治具の第１及び第２載置片の配置を示す縦断面図である。図１に示す熱処理治具を熱処理炉のトレイに積重ねた状態を示す縦断面図である。リングギヤの背面に生じるうねりと図１に示す熱処理治具の使用回数との関係を示すグラフ図である。従来の熱処理治具を熱処理炉のトレイに積重ねた状態を示す縦断面図である。図６に示す従来の熱処理治具の平面図である。リングギヤの背面に生じるうねりと従来の熱処理治具の使用回数との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

９熱処理用治具、１０スペーサ部、１１第１載置片、１２第２載置片

Claims

円筒状のスペーサ部と、該スペーサ部から外側へ等間隔で放射状に延びる３つの第１載置片と、前記スペーサ部から外側へ等間隔で放射状に延びる３つの第２載置片とを備え、前記３つの第１載置片は、前記スペーサ部の軸方向の中央から一方へオフセットされた同一平面上に配置され、前記３つの第２載置片は、前記スペーサ部の軸方向の中央から他方へオフセットされた同一平面上に配置されていることを特徴とする熱処理用治具。
前記３つの第１載置片が配置された同一平面と前記３つの第２載置片が配置された同一平面とは、前記スペーサ部の軸方向の中央から同じオフセット量だけオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理用治具。