JP3119732B2 - 高接触疲労強度歯車の製造方法 - Google Patents
高接触疲労強度歯車の製造方法Info
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- JP3119732B2 JP3119732B2 JP04248193A JP24819392A JP3119732B2 JP 3119732 B2 JP3119732 B2 JP 3119732B2 JP 04248193 A JP04248193 A JP 04248193A JP 24819392 A JP24819392 A JP 24819392A JP 3119732 B2 JP3119732 B2 JP 3119732B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は接触疲労強度の高い歯車
の製造方法に係わり、特に自動車のトランスミッション
等の駆動伝達系に使用される表面硬化処理した鋼製歯車
の製造方法に関するものである。
の製造方法に係わり、特に自動車のトランスミッション
等の駆動伝達系に使用される表面硬化処理した鋼製歯車
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の駆動系に使用される歯車の一般
的な製造工程は歯切り→浸炭及び／または窒化処理→焼
入・焼戻処理である。しかし、最近、車両重量の軽量化
及びエンジンの高出力化に伴って歯車に負荷する応力が
大きくなり、歯元の曲げ疲労強度及び歯面のピッチング
疲労強度の一層の向上が要求されるようになってきた。
的な製造工程は歯切り→浸炭及び／または窒化処理→焼
入・焼戻処理である。しかし、最近、車両重量の軽量化
及びエンジンの高出力化に伴って歯車に負荷する応力が
大きくなり、歯元の曲げ疲労強度及び歯面のピッチング
疲労強度の一層の向上が要求されるようになってきた。
【０００３】この２種類の歯車疲労の内、歯元の曲げ疲
労特性については、圧縮残留応力の最大値、または残留
応力の深さ方向積分値が疲労強度と強い相関関係にある
ことが報告されている（自動車技術会，学術講演会前刷
集８９１ １９８９−５，Ｐ１６３、自動車技術会，学
術講演会前刷集９０２ １９９０−１０，Ｐ１３０
１）。
労特性については、圧縮残留応力の最大値、または残留
応力の深さ方向積分値が疲労強度と強い相関関係にある
ことが報告されている（自動車技術会，学術講演会前刷
集８９１ １９８９−５，Ｐ１６３、自動車技術会，学
術講演会前刷集９０２ １９９０−１０，Ｐ１３０
１）。
【０００４】特開昭６２−２０００７１及び特開平３−
２３１９号公報に見られるように、工業的に有効な新し
い製造工程、即ち、歯切り加工→浸炭及び／または窒化
処理→焼入焼戻処理→ショットピーニング加工が提案さ
れ既に実績をあげている。
２３１９号公報に見られるように、工業的に有効な新し
い製造工程、即ち、歯切り加工→浸炭及び／または窒化
処理→焼入焼戻処理→ショットピーニング加工が提案さ
れ既に実績をあげている。
【０００５】また、鋼材の側からの対策として、例えば
特開平３−１００５０号公報に見られるように粒界酸化
を抑制して歯元の曲げ疲労強度を向上させた新しい鋼が
提案されている。
特開平３−１００５０号公報に見られるように粒界酸化
を抑制して歯元の曲げ疲労強度を向上させた新しい鋼が
提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】歯面の接触疲労特性に
関しては確かな知見及び工業的に有益な技術ともに未だ
見出されているとは言い難い。この疲労現象は二つの歯
車の接触状態、つまり歯面の仕上げ面粗さやそこに発生
する摩擦力等に大きな影響を受けることが推定される。
そこで特開昭６２−８８８６９号公報に見られるように
歯切り加工→浸炭及び／または窒化処理→焼入焼戻処理
→ラッピング加工→浸硫処理をして歯面に潤滑層を形成
させる方法、特開平１−２６４７２７号公報に見られる
ように歯切り加工→浸炭及び／または窒化処理→焼入焼
戻処理→ショットピーニング後さらに立方晶窒化ホウ素
ホイールで研削することにより歯車の最表面に圧縮残留
応力の最大値をもたらす方法、等が提案されている。し
かし、これらの方法は現行の製作工程よりも煩雑でコス
トが嵩むにもかかわらず大きな効果が得られない。例え
ば特開昭６２−８８８６９号公報のような浸硫処理によ
り形成された潤滑層は摩耗し易く潤滑効果は接触の初期
しか期待できない。特開平１−２６４７２７号公報のよ
うに表面硬化処理またはショットピーニング後に歯面を
研削するとその研削痕からクラックが生じ易くかえって
接触疲労強度を劣化させる。
関しては確かな知見及び工業的に有益な技術ともに未だ
見出されているとは言い難い。この疲労現象は二つの歯
車の接触状態、つまり歯面の仕上げ面粗さやそこに発生
する摩擦力等に大きな影響を受けることが推定される。
そこで特開昭６２−８８８６９号公報に見られるように
歯切り加工→浸炭及び／または窒化処理→焼入焼戻処理
→ラッピング加工→浸硫処理をして歯面に潤滑層を形成
させる方法、特開平１−２６４７２７号公報に見られる
ように歯切り加工→浸炭及び／または窒化処理→焼入焼
戻処理→ショットピーニング後さらに立方晶窒化ホウ素
ホイールで研削することにより歯車の最表面に圧縮残留
応力の最大値をもたらす方法、等が提案されている。し
かし、これらの方法は現行の製作工程よりも煩雑でコス
トが嵩むにもかかわらず大きな効果が得られない。例え
ば特開昭６２−８８８６９号公報のような浸硫処理によ
り形成された潤滑層は摩耗し易く潤滑効果は接触の初期
しか期待できない。特開平１−２６４７２７号公報のよ
うに表面硬化処理またはショットピーニング後に歯面を
研削するとその研削痕からクラックが生じ易くかえって
接触疲労強度を劣化させる。
【０００７】本発明はかかる実状に鑑み、自動車のトラ
ンスミッション等の駆動伝達系に使用される表面硬化処
理した接触疲労強度に優れる鋼製歯車の製造方法を提供
せんとするものである。
ンスミッション等の駆動伝達系に使用される表面硬化処
理した接触疲労強度に優れる鋼製歯車の製造方法を提供
せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々検討を
重ねた結果、従来の加工法とは異なり、機械構造用鋼を
通常の歯切りまたは歯切り＋シェービング加工後に、ま
ず歯面を粗さ（Ｒmax)を０．５μｍ以上３μｍ以下に研
削加工し、次いで表面硬化するという新しい加工順序に
より歯面の接触疲労強度が著しく向上することを見出す
ことにより本発明をなしたものである。
重ねた結果、従来の加工法とは異なり、機械構造用鋼を
通常の歯切りまたは歯切り＋シェービング加工後に、ま
ず歯面を粗さ（Ｒmax)を０．５μｍ以上３μｍ以下に研
削加工し、次いで表面硬化するという新しい加工順序に
より歯面の接触疲労強度が著しく向上することを見出す
ことにより本発明をなしたものである。
【０００９】即ち、本発明の要旨とするところは、機械
構造用鋼を歯切りまたは歯切り＋シェービング加工後
に、歯面を粗さ（Ｒmax)０．５μｍ以上３μｍ以下に研
削加工し、次いで浸炭処理あるいは窒化処理あるいは浸
炭窒化処理のいずれかの方法と焼入・焼戻処理により表
面硬化することを特徴とする高接触疲労強度歯車の製造
方法にある。
構造用鋼を歯切りまたは歯切り＋シェービング加工後
に、歯面を粗さ（Ｒmax)０．５μｍ以上３μｍ以下に研
削加工し、次いで浸炭処理あるいは窒化処理あるいは浸
炭窒化処理のいずれかの方法と焼入・焼戻処理により表
面硬化することを特徴とする高接触疲労強度歯車の製造
方法にある。
【００１０】
【作用】本発明による高接触疲労強度歯車の製造方法に
おいて、加工の順序は研削加工後に表面硬化処理とする
ことが必要である。それは表面硬化処理（浸炭及び／ま
たは窒化と焼入・焼戻）時に発生する、歯面からほぼ１
０μｍの範囲までの軟化層を界面潤滑材として利用する
ためである。
おいて、加工の順序は研削加工後に表面硬化処理とする
ことが必要である。それは表面硬化処理（浸炭及び／ま
たは窒化と焼入・焼戻）時に発生する、歯面からほぼ１
０μｍの範囲までの軟化層を界面潤滑材として利用する
ためである。
【００１１】この軟化層は、例えば昭和５４年８月３０
日日刊工業新聞社発行「浸炭焼入の実際」１８０〜１８
８頁に見られるように、浸炭ガス中の微量のＨ2 ＯやＣ
Ｏ2が鋼材表層中のＣｒやＭｎ等の合金元素と反応して
酸化物を形成しその結果、鋼材表層の焼入性が低下する
ために生じる。表面硬化処理後に研削加工するとこの軟
化層が削除されてしまうため前記の加工順序に限定す
る。
日日刊工業新聞社発行「浸炭焼入の実際」１８０〜１８
８頁に見られるように、浸炭ガス中の微量のＨ2 ＯやＣ
Ｏ2が鋼材表層中のＣｒやＭｎ等の合金元素と反応して
酸化物を形成しその結果、鋼材表層の焼入性が低下する
ために生じる。表面硬化処理後に研削加工するとこの軟
化層が削除されてしまうため前記の加工順序に限定す
る。
【００１２】研削加工後の歯面の粗さＲmax を３μｍ以
下に限定したのは、この値を超えると研削による欠陥が
大きくなり、これを起点にクラックが発生してピッチン
グに成長し接触疲労強度が低下するためである。歯面の
粗さが３μｍ以下であれば凹部を起点とするクラックは
殆ど発生せず接触疲労強度は顕著に向上するという効果
が得られる。
下に限定したのは、この値を超えると研削による欠陥が
大きくなり、これを起点にクラックが発生してピッチン
グに成長し接触疲労強度が低下するためである。歯面の
粗さが３μｍ以下であれば凹部を起点とするクラックは
殆ど発生せず接触疲労強度は顕著に向上するという効果
が得られる。
【００１３】また研削加工後の歯面の粗さＲmax を０．
５μｍ以上と限定したのは、研削加工でこの値よりも小
さくしても効果が飽和する一方加工コストが大幅に増加
し不経済であるためである。一方、現在利用されている
加工順序は表面硬化処理後に研削加工をするために、最
終製品である歯車となった状態での歯面の状態は本発明
法に比べ滑らかなものとなるが、潤滑剤となる軟化層が
なくなり接触疲労強度が大幅に低下する。
５μｍ以上と限定したのは、研削加工でこの値よりも小
さくしても効果が飽和する一方加工コストが大幅に増加
し不経済であるためである。一方、現在利用されている
加工順序は表面硬化処理後に研削加工をするために、最
終製品である歯車となった状態での歯面の状態は本発明
法に比べ滑らかなものとなるが、潤滑剤となる軟化層が
なくなり接触疲労強度が大幅に低下する。
【００１４】なお本発明において研削加工方法自体は特
に限定するものではないが、ホワイトアランダム（Ｗ
Ａ）系の砥石で８０番から４２０番のメッシュのものを
使用することが望まれる。また本発明による高接触疲労
強度歯車の製造方法において上記で限定した加工順序及
び研削による面の仕上げ状態以外の、浸炭や窒化といっ
た表面硬化方法等は特に限定するものではなく現状の歯
車製作における方法をそのまま利用することができる。
に限定するものではないが、ホワイトアランダム（Ｗ
Ａ）系の砥石で８０番から４２０番のメッシュのものを
使用することが望まれる。また本発明による高接触疲労
強度歯車の製造方法において上記で限定した加工順序及
び研削による面の仕上げ状態以外の、浸炭や窒化といっ
た表面硬化方法等は特に限定するものではなく現状の歯
車製作における方法をそのまま利用することができる。
【００１５】ただし表面硬化処理自体は歯面部の耐接触
疲労特性を向上させるために必須であり、経済的な観点
から考えれば、浸炭：９３０℃×８hr（Ｃ．Ｐ．＝０．
８５）油焼入（１２０℃）、焼戻：１８０℃×１hr空冷
の条件等が適当である。
疲労特性を向上させるために必須であり、経済的な観点
から考えれば、浸炭：９３０℃×８hr（Ｃ．Ｐ．＝０．
８５）油焼入（１２０℃）、焼戻：１８０℃×１hr空冷
の条件等が適当である。
【００１６】
【実施例】ＪＩＳ ＳＣＭ４２０Ｈ肌焼鋼をホブ切削と
シェービングにより切削加工した後、研削加工により基
礎円上から歯先円上までの表面粗さをＲmax ×１．５〜
２．５μｍとした。次いで、浸炭：９３０℃×８hr
（Ｃ．Ｐ．＝０．８５）油焼入（１２０℃）、焼戻：１
８０℃×１hr空冷の条件で表面硬化処理した。
シェービングにより切削加工した後、研削加工により基
礎円上から歯先円上までの表面粗さをＲmax ×１．５〜
２．５μｍとした。次いで、浸炭：９３０℃×８hr
（Ｃ．Ｐ．＝０．８５）油焼入（１２０℃）、焼戻：１
８０℃×１hr空冷の条件で表面硬化処理した。
【００１７】比較のための加工方法は現在の歯車の加工
方法に準拠して以下の通りとした。 （その１）切削加工−表面硬化処理、（その２）切削加
工−表面処理−研削加工、（その３）切削加工−表面処
理−ショットピーニング、（その４）切削加工−表面処
理−ショットピーニング−研削加工。切削加工は超硬工
具で旋削した。仕上げ面粗さはＲmax ：５〜１０μｍで
ある。
方法に準拠して以下の通りとした。 （その１）切削加工−表面硬化処理、（その２）切削加
工−表面処理−研削加工、（その３）切削加工−表面処
理−ショットピーニング、（その４）切削加工−表面処
理−ショットピーニング−研削加工。切削加工は超硬工
具で旋削した。仕上げ面粗さはＲmax ：５〜１０μｍで
ある。
【００１８】表面硬化処理条件は浸炭：９３０℃×８hr
（Ｃ．Ｐ．＝０．８５）油焼入（１２０℃）、焼戻：１
８０℃×１hr空冷、である。研削加工にはＷＡの６０番
から１２０番の砥石を用い、粗さＲmax は１．５μｍか
ら４．０μｍである。ショットピーニング条件は、ショ
ット球：０．６〜１．２mmφでＨｖ６００の鋳鉄球、シ
ョット速度：６０〜９０m/s 、ショット時間：５min で
ある。
（Ｃ．Ｐ．＝０．８５）油焼入（１２０℃）、焼戻：１
８０℃×１hr空冷、である。研削加工にはＷＡの６０番
から１２０番の砥石を用い、粗さＲmax は１．５μｍか
ら４．０μｍである。ショットピーニング条件は、ショ
ット球：０．６〜１．２mmφでＨｖ６００の鋳鉄球、シ
ョット速度：６０〜９０m/s 、ショット時間：５min で
ある。
【００１９】また、ローラピッチング試験条件は次の通
りである。 ヘルツ応力Ｐmax ：２９０kgf/mm2 及び３５０kgf/mm2 周速度 ：８２m/min(小歯車−試験片）１１４
m/min(大歯車） 滑り率 ：４０％ 寿命判定基準 ：ピッチング損傷の寸法が０．５φmm
に到達するまでの回転数。回転数が１０7 に到達した場
合は試験を中止し、寿命は１０7 以上とした。
りである。 ヘルツ応力Ｐmax ：２９０kgf/mm2 及び３５０kgf/mm2 周速度 ：８２m/min(小歯車−試験片）１１４
m/min(大歯車） 滑り率 ：４０％ 寿命判定基準 ：ピッチング損傷の寸法が０．５φmm
に到達するまでの回転数。回転数が１０7 に到達した場
合は試験を中止し、寿命は１０7 以上とした。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１から明らかなように本発明例の接触疲
労寿命はいずれのヘルツ応力の場合にも比較例の疲労寿
命と比較して著しく高い。
労寿命はいずれのヘルツ応力の場合にも比較例の疲労寿
命と比較して著しく高い。
【００２２】
【発明の効果】本発明の製造法によれば歯面の接触疲労
強度を向上させることができる。
強度を向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23P 15/14
Claims (6)
- 【請求項１】 機械構造用鋼を歯切り後に、歯面を粗さ
（Ｒmax)０．５μｍ以上３μｍ以下に研削加工し、次い
で浸炭処理と焼入・焼戻処理により表面硬化することを
特徴とする高接触疲労強度歯車の製造方法。 - 【請求項２】 研削加工後窒化処理と焼入・焼戻処理に
より表面硬化することを特徴とする請求項１記載の高接
触疲労強度歯車の製造方法。 - 【請求項３】 研削加工後浸炭窒化処理と焼入・焼戻処
理により表面硬化することを特徴とする請求項１記載の
高接触疲労強度歯車の製造方法。 - 【請求項４】 機械構造用鋼を歯切り及びシェービング
加工後に、歯面を粗さ（Ｒmax)０．５μｍ以上３μｍ以
下に研削加工し、次いで浸炭処理と焼入・焼戻処理によ
り表面硬化することを特徴とする高接触疲労強度歯車の
製造方法。 - 【請求項５】 研削加工後窒化処理と焼入・焼戻処理に
より表面硬化することを特徴とする請求項４記載の高接
触疲労強度歯車の製造方法。 - 【請求項６】 研削加工後浸炭窒化処理と焼入・焼戻処
理により表面硬化することを特徴とする請求項４記載の
高接触疲労強度歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04248193A JP3119732B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 高接触疲労強度歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04248193A JP3119732B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 高接触疲労強度歯車の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0691441A JPH0691441A (ja) | 1994-04-05 |
| JP3119732B2 true JP3119732B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=17174588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04248193A Expired - Fee Related JP3119732B2 (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 高接触疲労強度歯車の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119732B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105081712A (zh) * | 2014-05-05 | 2015-11-25 | 江阴市永兴机械制造有限公司 | 一种齿轮调质加工方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105171364A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-23 | 贵州群建精密机械有限公司 | 一种重卡汽车发动机正时齿轮的加工方法 |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP04248193A patent/JP3119732B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105081712A (zh) * | 2014-05-05 | 2015-11-25 | 江阴市永兴机械制造有限公司 | 一种齿轮调质加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0691441A (ja) | 1994-04-05 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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