JP4411751B2 - ギヤ部分付き平板状部材 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、駆動ギヤを電動機により駆動する自動車用アーム式ウインドレギュレータの被動ギヤなどに適用される、ギヤ部分付き平版状部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動ギヤを電動機により駆動する自動車用アーム式ウインドレギュレータの被動ギヤのギヤ部分に要求される表面硬さは、耐摩耗性を十分にするため、Ｈｖ４００〜５００と高いものである。
【０００３】
そこで従来、上記の被動ギヤは、一般的に、鋼材の平板材に打ち抜き等のプレス加工が施されて所定形状に成形された後、全体に浸炭焼入れおよび焼戻しを施すことにより製作されている。
【０００４】
その他、高張力鋼からなる鋼板素材にプレス加工が施されて所定形状に成形されることで製作される場合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、被動ギヤの成形後に被動ギヤ全体に焼入れおよび焼戻しが施される場合にあっては、熱処理に時間がかかるため製造コストが高い上、熱処理による歪が大きい炭素の重量％が多いことおよび全体が熱処理されるとによって、熱処理歪が大きいことによりギヤ部分の歯形精度が悪化して作動時の騒音が大きいと言う問題がある。
【０００６】
また、高張力鋼の平板材からプレス加工により成形する場合にあっては、ギヤ部の寸法精度の悪化がなく作動時の騒音が低いが、素材が高価であるため、製造コストが高いと言う問題がある。
【０００７】
この出願の発明は、ギヤ部の表面硬さがＨｖ４００〜５００であり、製造コストが低く、焼入れ後のギヤ部分の歯形精度が高いギヤ部分付き平板状部材を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、請求項１に記載したように、Ｃ：０．１０〜０．１８重量％、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０重量％、Ｐ：０．０２０重量％以下、Ｓ：０．０１３重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００４重量％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる鋼材の平板材にプレス加工が施されて所定形状に成形され且つギヤ部分のみに焼入れが施されていることを特徴とするギヤ部分付き平板状部材である。
【０００９】
上記のギヤ部分付き平板状部材において、ギヤ部分の焼入れは、請求項２に記載した高周波焼入れや、レーザー焼入れなど、部分的に焼入れを施すのに適し且つ短時間で焼入れが完了する焼入れ方法で行う。
【００１０】
ここで、鋼材の各成分含有量について、説明する。
【００１１】
Ｃ：焼入れ後の硬度を確保するために必要であり、０．１０重量％以上は必要とされた。但し、含有量の増加に伴い成形性が悪くなったり、焼入れ後の歪が増大するため、上限が０．１８重量％とされた。
【００１２】
Ｍｎ：鋼材の強度と焼入れ性を高めるために必要であり、０．６０重量％以上は必要とされた。但し、含有量の増加に伴い鋼材の延性が悪くなるため、上限が１．５０重量％とされた。
【００１３】
Ｂ：焼入れ性を高めるために必要であり、０．００１重量％以上は必要とされた。但し、含有量の増加に伴い製造上有害な欠陥が発生しやすくなるため、上限が０．００４重量％とされた。
【００１４】
Ｓｉ：より少ないことが望ましいが、鋼の製造上含有されてしまうものであり、０．０３重量％以下とされた。
【００１５】
Ｐ：Ｓｉと同様により少ないことが望ましいが、鋼の製造上含有されてしまうものであり、０．０２０重量％以下とされた。
【００１６】
Ｓ： Ｓｉ、Ｐと同様により少ないことが望ましいが、鋼の製造上含有されてしまうものであり、０．０１３重量％以下とされた。
【００１７】
このように、この出願の発明においては、平板材の素材である鋼材の化学成分において、焼入れ後の表面硬さを高めるために必要なＣは、焼入れ後の歪を少なくするため、その含有量が０．１０〜０．１８重量％と少なくされている。このように少ないＣ含有量でも焼入れ後の表面硬さは高くなるようにするため、Ｂが０．００１〜０．００４重量％含有されるとともにＭｎの含有量が０．６０〜１．５０重量％と多くされて焼入れ性が高められている。その結果、この出願の発明に係るギヤ部分付き平板状部材は、焼入れ後のギヤ部分の表面硬さがＨｖ４００〜５００と高く、そして、Ｃの含有量が少なく且つギヤ部分のみに焼入れが施されるため、焼入れ後のギヤ部分の歯形精度が高いものとなり、更に、上記化学組成からなる鋼材は、一般的な鋼材と同様に安価であり、ギヤ部分のみ高周波焼入れやレーザー焼入れを施すため、焼入れは短時間で完了するため、製造コストが低い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、この出願の発明に係るギヤ部分付き平板状材である、自動車用アーム式ウインドレギュレータの被動ギヤの正面図である。被動ギヤ１０は、その回動中心軸（図示省略）と一体に回転するように結合するための取付け孔１０ａと、この取付け孔１０ａを半径とする円弧状のギヤ部分１０ｂを有している。上記回動中心軸はアーム（図示省略）の回動中心軸でもあり、組立後のウインドレギュレータにおいては被動ギヤ１０とアームとが一体に回動する。また、組立後のウインドレギュレータにおいては、被動ギヤ１０のギヤ部分１０ｂは電動機駆動のピニオンギヤ（図示省略）と噛み合い、電動機出力によってピニオンを介して回動駆動される。
【００１９】
図１の被動ギヤ１０は、鋼材の平板材にプレス加工が施されて図１に示す所定形状に成形され、その後ギヤ部分１０ｂのみに高周波焼入れが施されて完成されたものである。被動ギヤ１０の板厚は３．２ｍｍ、ギヤ部分１０ｂのピッチ円径は２４０ｍｍであり、ギヤ部分は周方向に１２０°に亙って存在する。
【００２０】
ギヤ部分１０ｂの高周波焼入れは、周波数５００ＫＨｚ、入力３０Ｋｗで、室温から３秒間の加熱により９００°Ｃまで上昇させ、その直後に水溶性焼入れ冷却剤により５秒間急冷して２００°Ｃ以下まで低下させることにより行われた。尚、焼戻しは行われてないが、焼戻しが禁止されるものではない。また、周波数は２００〜５００ＫＨｚの範囲内で任意に調整でき、入力も３０〜５０Ｋｗの範囲内で任意に調整できる。更に、高周波コイルの形状は円弧状とされ、固定した被動ギヤ１０のギヤ部分１０ｂの外周側に円弧状高周波コイルを配置・固定して、ギヤ部分１０ｂの加熱が行われた。
【００２１】
次の表１は、プレス加工を施す平板材の鋼材の、本発明例Ｎｏ．１〜４と、比較例Ｎｏ．１のそれぞれの化学成分および高周波焼入れ後のギヤ部分の表面硬さを示す。
【００２２】
【表１】
Figure 0004411751
図２は、完成した被動ギヤ１０の歯形精度の測定方法を示す図であり、図３は測定結果を示す図である。図において、被動ギヤ１０のギヤ部分１０ｂの隣接する２つの歯の間の谷に断面が真円の基準ピン１１を半径方向外方から当て込み、基準ピン１１の外周面が２つの歯の歯面に当接した状態の下での被動ギヤ１０の回動中心から基準ピン１１の最外径までの長さ、即ちオーバーピン半径Ｒを測定する。測定する個所は、図２に示すＡ〜Ｅの５個所である。表１中の本発明例Ｎｏ．１の鋼材の平板材からプレス加工を施して図１の被動ギヤ１０を成形し、そのギヤ部分１０ｂのみに高周波焼入れした本発明品と、全体を浸炭焼入れおよび焼戻しした従来品のそれぞれにつき、２０個測定した結果が図３に示される。図３に示されるように、本発明品は、オーバーピン半径公差（基準オーバーピン半径に対する差）が従来品よりも小さいと共に、そのばらつきも従来品に対して小さい。従って、ウインドレギュレータ作動時の騒音が低い。
【００２３】
以上は、ギヤ部分付き平板状部材として、自動車用アーム式ウインドレギュレータの被動ギヤについて説明したが、この出願の発明の提要は自動車用アーム式ウインドレギュレータの被動ギヤに限定されるものではなく、例えば自動車用シートリクライニング装置のギヤ及びポール、自動車用パーキングブレーキのギヤ等に適用でき、非自動車用装置のギヤにも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この出願の発明によれば、ギヤ部の表面硬さがＨｖ４００〜５００であり、製造コストが低く、焼入れ後のギヤ部分の歯形精度が高いギヤ部分付き平板状部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明に係る自動車用アーム式ウインドレギュレータの被動ギヤの正面図である。
【図２】歯形精度の測定方法を示す図である。
【図３】歯形精度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・被動ギヤ
１０ｂ・・・ギヤ部分
１１・・・基準ピン

Claims (2)

  1. ギヤ部分付き平板状部材において、Ｃ：０．１０〜０．１８重量％、Ｓｉ：０．０３重量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０重量％、Ｐ：０．０２０重量％以下、Ｓ：０．０１３重量％以下、Ｂ：０．００１〜０．００４重量％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる鋼材の平板材にプレス加工が施されて所定形状に成形され且つギヤ部分のみに焼入れが施されていてギヤ部分の焼入れ後の表面硬さがＨｖ４００〜５００であることを特徴とするギヤ部分付き平板状部材。
  2. 請求項１に記載のギヤ部分付き平板状部材であって、前記ギヤ部分のみに高周波焼入れが施されていることを特徴とするギヤ部分付き平板状部材。
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