JP2020112229A - 歯車及び歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】疲労寿命を向上した歯車を提供する。【解決手段】歯車１０は、ガスバリア被膜２０がコーティングされたコーティング領域Ｃと、ガスバリア被膜２０がコーティングされていない非コーティング領域Ｎと、を有する。歯車１０においては、歯元Ｒ部１０ｆがコーティング領域Ｃであり、歯面１０ｃにおける非コーティング領域Ｎの占める面積が、歯面１０ｃにおけるコーティング領域Ｃの占める面積よりも少ない。【選択図】図２

Description

本発明は、歯車に関する。

歯車の歯元疲労強度を向上させる方法として、高強度材料の適用、浸炭等の表面処理、ショットピーニングなどが知られており、例えば、特許文献１では、浸炭、ショットピーニング等について言及されている。

特開２００２−１６６３６６号公報

ところで、一般に、歯車の疲労亀裂の進展を助長する要因の一つとして酸素の存在について知られており、低酸素濃度の環境下においては疲労寿命が向上することが知られている。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、本発明は、酸素の影響を低減することにより、疲労寿命を向上した歯車を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、歯車は、ガスバリア被膜がコーティングされたコーティング領域と、ガスバリア被膜がコーティングされていない非コーティング領域と、を有し、歯元Ｒ部がコーティング領域であり、歯面における非コーティング領域の占める面積が、歯面における前記コーティング領域の占める面積よりも少ないことを特徴とする。

この態様によれば、歯車の疲労寿命が向上する。

本発明の実施形態に係る歯車の外観図である。 本発明の実施形態に係る要部の拡大図である。 歯元Ｒ部に亀裂が生じた状態を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の歯車１０を示している。歯車１０は、例えば、平歯車である。歯車１０は、例えば、自動変速機を構成する部品として用いられる。

図１に示す歯車１０は、中心に貫通孔１０ｃを有する円板状の本体部１０ａと、本体部１０ａの外周に、所定のピッチを設けて形成される複数の歯１０ｂと、を有する。歯車１０は、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材（ＳＣ鋼、ＳＣＲ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼など）によって形成される。なお、歯車１０の材質は、用途に合わせて適宜選択すればよく、他の鉄系合金、アルミニウム系合金、銅系合金などの他の合金、金属であってもよい。

図２に示すように、歯車１０は、ガスバリア被膜２０がコーティングされたコーティング領域Ｃと、ガスバリア被膜２０がコーティングされていない非コーティング領域Ｎと、を有する。

ガスバリア被膜２０は、酸素透過性の低い樹脂（例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール）、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス）、セラミックス、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）などによって形成される。

ガスバリア被膜２０は、少なくとも歯面１０ｃと歯底面１０ｅとをつなぐ曲面である歯元Ｒ部１０ｆに形成される。つまり、本実施形態では、コーティング領域Ｃには歯元Ｒ部１０ｆが含まれる。

ガスバリア被膜２０は、歯面１０ｃ、より具体的ンは歯面１０ｃにおける歯当たり領域には形成されない。歯面１０ｃは、相手側の歯と接触するため、ガスバリア被膜２０が削られ、コンタミネーションとなって装置の動作に悪影響を与えるおそれがある。そこで、歯面１０ｃの歯当りの箇所(歯当り領域)全域を露出させ非コーティング領域Ｎとすることにより、コンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる。

また、本実施形態においては、ガスバリア被膜２０は、歯先１０ｄにも形成されない。歯先１０ｄにガスバリア被膜２０を形成しようとすると、製造工程上、歯面１０ｃにまで被膜がはみ出てしまう場合が有りえる。このため、歯先１０ｄは非コーティング領域Ｎとして露出させる。

ガスバリア被膜２０は、局所的にコーティングすることによって形成する。コーティングの具体的な手法としては、塗布、蒸着、溶射、メッキ、ＣＶＤなどである。使用する材料に合わせて、これらの手法から適宜選択する。

歯元Ｒ部１０ｆにのみガスバリア被膜２０を形成することが困難であれば、歯元Ｒ部１０ｆに隣接する歯面１０ｃの一部や歯底面１０ｅにガスバリア被膜２０が形成されていてもよい。この場合には、コーティング作業が容易になると共に、作業効率が向上する。ただし、この場合には、歯面１０ｃにおける非コーティング領域Ｎの占める面積が、歯面１０ｃにおけるコーティング領域Ｃの占める面積よりも少なくなるように形成することが好ましい。

また、ガスバリア被膜２０（コーティング領域Ｃ）は、歯車１０の全面あるいは一部をコーティングしてから、非コーティング領域Ｎにおけるコーティングを除去することにより形成してもよい。

次に、ガスバリア被膜２０を備えることによる効果について説明する。

歯車１０における疲労亀裂は、歯元Ｒ部１０ｆにおける法線方向から生じることが多い（図３参照）。このため、少なくとも疲労亀裂の発生しやすい歯元Ｒ部１０ｆをガスバリア被膜２０でコーティングすることにより、酸素の浸入を抑制して亀裂発生の確率を低減することができる。

ガスバリア被膜２０は酸素の浸入を防止する機能が重要であり、その強度は問われない。このため、歯面１０ｃに形成されたガスバリア被膜２０は、対向する歯車の歯によって削られてしまうおそれがある。そこで、歯面１０ｃにおけるガスバリア被膜２０が形成されない非コーティング領域Ｎの面積を増やすことにより、言い換えると、歯面１０ｃにおけるコーティング領域Ｃの面積を減らすことにより、コンタミネーションの発生を抑制することができる。つまり、歯面１０ｃにおいては、露出面積を増やすことが好ましい。

このように、疲労亀裂の生じやすい歯元Ｒ部１０ｆをコーティング領域Ｃとし、それ以外の部分を非コーティングＮ領域とすることにより、酸素の浸入による亀裂発生の抑制とコンタミネーションの発生の抑制とを両立することができる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

歯車１０は、ガスバリア被膜２０がコーティングされたコーティング領域Ｃと、ガスバリア被膜２０がコーティングされていない非コーティング領域Ｎと、を有する。歯車１０においては、歯元Ｒ部１０ｆがコーティング領域Ｃであり、歯面１０ｃにおける非コーティング領域Ｎの占める面積が、歯面１０ｃにおけるコーティング領域Ｃの占める面積よりも少ない。

疲労亀裂の生じやすい歯元Ｒ部１０ｆをコーティング領域Ｃとし、それ以外の部分を非コーティング領域とし、さらに、歯面１０ｃにおける非コーティング領域Ｎの占める面積が、歯面１０ｃにおけるコーティング領域Ｃの占める面積よりも少なくなるように形成することするで、酸素の浸入による亀裂発生の抑制とコンタミネーションの発生の抑制とを両立することができる（請求項１、４に対応する効果）。

また、歯車１０においては、歯面１０ｃにおける歯当り領域の全域を非コーティング領域Ｎとする。

相手側の歯と接触する歯当りの箇所(歯面１０ｃ)全域を非コーティング領域Ｎとすることにより、コンタミネーションを最小限に抑えることができる（請求項２に対応する効果）。

歯車１０においては、歯先１０ｄを非コーティング領域Ｎとする。

歯先１０ｄに被膜をつけようとすると、製造工程上、歯面１０ｃにまで被膜がはみ出てしまう場合が有りえる。そこで、歯先１０ｄを非コーティング領域Ｎとすることにより、歯面１０ｃにまでガスバリア被膜２０が形成されることを防止できる（請求項３に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

なお、上記実施形態では、歯車１０の材質として、機械構造用炭素鋼鋼材を例に説明したが、酸素が疲労寿命に影響を与える材質であれば、どのようなものであってもよい。

１０ 歯車
１０ａ 歯
１０ｃ 歯面
１０ｄ 歯先
２０ ガスバリア被膜
Ｃ コーティング領域
Ｎ 非コーティング領域

Claims (4)

1. ガスバリア被膜がコーティングされたコーティング領域と、
   前記ガスバリア被膜がコーティングされていない非コーティング領域と、を有し、
   歯元Ｒ部が前記コーティング領域であり、
   歯面における前記非コーティング領域の占める面積が、前記歯面における前記コーティング領域の占める面積よりも少ないことを特徴とする歯車。
2. 請求項１に記載された歯車において、
   前記歯面における歯当り領域の全域を前記非コーティング領域とすることを特徴とする歯車。
3. 請求項１又は請求項２に記載された歯車において、
   歯先を前記非コーティング領域とすることを特徴とする歯車。
4. ガスバリア被膜がコーティングされたコーティング領域と、
   前記ガスバリア被膜がコーティングされていない非コーティング領域と、を有する歯車の製造方法であって、
   歯面における前記非コーティング領域の占める面積が、前記歯面における前記コーティング領域の占める面積よりも少なくなるように、歯元Ｒ部を含む領域に局所的に前記コーティング領域を形成することを特徴とする歯車の製造方法。

Images