JP4617939B2 - 動力伝達部材の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、動力伝達部材に関し、より特定的には、車両に搭載される動力伝達部材に関するものである。

従来、動力伝達部材は、たとえば実開平１−１７４５０５号公報（特許文献１）に開示されている。
実開平１−１７４５０５号公報

従来の歯車等の動力伝達部材において、ディスク部に軽量化、騒音低減のため貫通孔を設けることが特許文献１に開示されている。ところで、自動車の変速機など、比較的大きな動力を伝達する動力伝達部材に貫通孔を設ける場合、貫通孔周辺への応力集中が懸念されるが、熱処理以前に貫通孔を設けることが考えられる。この場合熱歪による影響が大きくなるという問題がある。一方、貫通孔を設ける際に比較的加工が容易であるレーザ加工を用いることが好ましい。しかし、熱処理前に熱歪による影響を無視できる程度の貫通孔を形成して、熱処理後にレーザ加工により所望の貫通孔を形成すると、貫通孔に面取りが施されている場合には、レーザが面取り部にて反射し、加工が困難になるという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、この発明は、熱歪による影響を抑制することができる動力伝達部材の製造方法を提供することを目的とする。

また、この発明はレーザ加工によって貫通孔を形成することが容易な動力伝達部材の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に従った動力伝達部材の製造方法は、回転軸と直交する方向にボス部から延設されたディスク部を備え、そのディスク部に貫通孔が設けられている動力伝達部材の製造方法であって、少なくとも貫通孔の一部を構成する先孔を形成する第一貫通孔形成工程と、貫通孔の周方向の一部分に面取りを施す面取り工程と、面取り後に熱処理を施す熱処理工程と、熱処理後に面取り加工が施されていない部分にレーザ加工により先孔を含む所望の貫通孔形状を形成する第二貫通孔形成工程とを備える。

このように構成された動力伝達部材の製造方法では、第一貫通孔形成工程で貫通孔の一部を形成した後熱処理し、その後さらに第二貫通孔形成工程で貫通孔を仕上げるため、熱処理以前に貫通孔を形成した場合に比べて、熱歪の影響を抑制することができる。

好ましくは面取り工程は、第一貫通孔形成工程により形成された先孔の中心から所定量偏芯させて円形状の切削加工を行い円形状の面取り部を形成することを含む。この場合、強度上の要求を満たしながら比較的加工が容易なレーザ加工によって貫通孔を形成することができる。

この発明では、熱歪の影響を抑制することができる動力伝達部材の製造方法を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったスパイラルギヤの平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１および図２で示すように、この発明の実施の形態１に従ったスパイラルギヤ１０は、ボス部１１と、ディスク部１２と、リム部１３とを有する。ボス部１１は円筒形状に形成されており、その中央にシャフト用孔１１１が設けられており、シャフト用孔１１１には回転シャフト２０が差し込まれて回転シャフト２０に嵌着される。ディスク部１２はボス部１１から回転軸２１の半径方向外側に向かって延在するように設けられた肉薄部である。リム部１３は、ディスク部１２の外周端に位置し、リム部１３の外周面には歯が刻まれており、これによって歯面１３１が形成されている。

ディスク部１２は回転軸の周方向に沿って延びる貫通孔１２０を複数有している。この貫通孔１２０は、回転軸の軸方向と平行な方向に向かって延びており、ディスク部１２を貫いている。この実施の形態におけるスパイラルギヤ１０では、貫通孔１２０は軸方向の周方向において等間隔に３個設けられている。貫通孔１２０は先孔１２１と、先孔１２１を繋ぐ連通部１２２と、先孔１２１に設けられた面取り部１２３とを有する。先孔１２１は、中心線１１２１上に中心が存在する円筒形状の孔であり、ディスク部１２を貫通している。先孔１２１には、偏芯された面取り部１２３が設けられており、面取り部１２３は中心線１１２３上に中心が存在する円孔形状である。連通部１２２は２つの先孔１２１を繋ぐ長孔形状であり、ディスク部１２の周方向に沿って延びている。この実施の形態では、複数の貫通孔１２０が等間隔に配置されているが、複数の貫通孔１２０の間隔は必ずしも等しい必要はなく、不均等な間隔で複数の貫通孔１２０が配置されていてもよい。

ディスク部１２には、孔部２２０が設けられる。孔部２２０はスパイラルギヤ１０を他の部材に固定するための固定部であり、具体的には、孔部２２０にボルトを通すことで他の部材とスパイラルギヤ１０とを接続する。この実施の形態では孔部２２０は複数（３つ）設けられているが、孔部２２０の配置に関しては特に限定されるものではない。

図３は、図１中のＩＩＩで示す部分を拡大した平面図である。図３を参照して、貫通孔１２０は、ほぼ真円形状の先孔１２１と、先孔１２１間を繋ぐ連通部１２２とを有する。先孔１２１のうち、孔部２２０に向かい合う部分に面取り部１２３が形成されている。なお、この面取り部１２３の形成位置に関しては、図３で示すものに限定されず、応力集中が生じやすい部分に面取り部１２３を形成することが好ましい。面取り部１２３は先孔１２１を構成する円形状に対して偏芯した位置に設けられる。具体的には、先孔１２１の中心は中心線１１２１上に位置するのに対し、面取り部１２３の中心は中心線１１２３上に位置する。図３において、面取り部１２３の延長線を点線で示している。この円の中心が中心線１１２３上に位置している。面取り部１２３の半径は先孔１２１の半径よりも小さく、急激に湾曲するような形状とされる。

図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図４を参照して、ディスク部１２に先孔１２１が形成され、先孔１２１の端面に面取り部１２３が構成される。面取り部１２３は図４では矩形状に構成されているが、これに限られるものではなく、なだらかに構成されていてもよい。すなわち、面取り部１２３が曲面構造となっており、先孔１２１からディスク部１２の表面までが緩やかなＲ形状となって接続されていてもよい。

次に、図１で示すスパイラルギヤの製造方法について説明する。図５および図６は、図１で示すスパイラルギヤの製造方法を示す平面図である。

まず、通常一般には、歯車を形成する前段階として、鋼を鍛造加工する。次に、ブランク加工、歯型加工および焼入れ加工を行なう。次に、図５を参照して、リム部１３に先孔１２１を形成する。先孔１２１の形成方法としては、ドリルによる切削加工、レーザによる加工などさまざまな加工を採用することができる。同時に、孔部２２０を形成する。先孔１２１は中心線１１２１を中心とする円形状（円柱形状）とされる。

次に、図６を参照して、先孔１２１の一部分に偏芯面取りを行ない、面取り部１２３を形成する。面取り部１２３を形成する位置は応力集中が起こりやすい部位である。具体的には、中心線１１２１と、直線２１２１で囲まれた領域Ｒにおいて偏芯面取りがなされる。なお、直線２１２１と中心線１１２１が交わる位置が先孔１２１の中心である。面取り方法としては、好ましくは切削加工が挙げられる。面取りの後に熱処理を行なう。

図３を参照して、２つの先孔１２１を接続するようにレーザ加工を施して長孔形状の連通部１２２を構成する。この加工時のレーザの出力またはレーザの直径などはリム部１３の厚みおよび材質などに応じて適宜変更することが可能である。連通部１２２は中心線１１２１に沿った形状とされ、中心線１１２１と同心円状に構成される。この実施の形態では、連通部１２２と先孔１２１の接続部位では貫通孔１２０の半径方向の幅が小さくなっているが、この形状に限られず、貫通孔１２０の半径方向の幅は各部位によってほぼ等しくてもよい。

すなわち、本発明に従った動力伝達部材としてのスパイラルギヤ１０の製造方法は、回転軸２１と直交する方向にボス部１１から延設されたディスク部１２を備え、そのディスク部１２に貫通孔１２０が設けられている動力伝達部材の製造方法であって貫通孔１２０の一部分である先孔１２１を形成する第一貫通孔形成工程と、先孔１２１の周方向の一部分に面取りを施して面取り部１２３を形成する工程と、面取り後に熱処理を施す工程と、熱処理後のレーザ加工により所望の貫通孔形状とし貫通孔１２０を形成する第二貫通孔形成工程とを備える。面取り工程は、先孔１２１の中心から所定量偏芯させて切削加工を行なうことを含む。

このように構成された動力伝達部材の製造方法では、長孔形状の貫通孔１２０の端部にのみ先孔１２１を形成し、その後に熱処理を行ない、最後にレーザで切断して長孔を形成するため、熱処理時の歪の影響を最小限に抑えることができる。具体的には、貫通孔１２０を形成した後熱処理を行なえば熱処理時の歪が大きく生じ、スパイラルギヤ（ハスバ）の精度への影響が大きくなる。これに対し、本発明では両端部の先孔１２１のみを形成した後に熱処理を行ない、熱処理後に長孔形状の連通部１２２を形成するため、熱処理による歪の影響を最小限に抑えることができる。

さらに、面取りに関しては、先孔１２１と連通部１２２が交わる領域に面取りをすれば、先孔１２１と連通部１２２の交わる部分のレーザ加工時にレーザが乱反射する。これにより、焦点が合わず安定的な切削加工が困難となる。本発明では、先孔１２１と連通部１２２との交わる部分（図３において、貫通孔１２０のうち半径方向の幅が小さい部分）には面取りをせず、他の部分に偏芯面取りを行なう。これにより、後のレーザ加工が容易となる。

（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２に従ったスパイラルギヤの平面図である。図７を参照して、この発明の実施の形態２に従ったスパイラルギヤ１０では、１つの貫通孔１２０に先孔１２１が１つしか設けられていない点で、実施の形態１に従ったスパイラルギヤ１０と異なる。実施の形態１では連通部１２２の両端部に先孔１２１が設けられていたのに対し、この実施の形態２では、連通部１２２の一方側にのみ先孔１２１が形成されている。次に、実施の形態２に従ったスパイラルギヤ１０における貫通孔１２０の製造方法について説明する。まず、先孔１２１を形成し、さらにこの先孔１２１の一部に面取り部１２３を形成する工程については実施の形態１と同様である。次に熱処理を施した後レーザ加工により連通部１２２を形成するが、このとき一筆書きにより連通部１２２を形成する。具体的には、１つの先孔１２１からレーザ加工をスタートさせ、中心線１１２１に沿ってレーザ加工を継続し、最後にレーザを先孔１２１へ戻す。これにより図７で示すスパイラルギヤ１０が完成する。なお、先孔１２１と連通部１２２の幅（半径方向の幅）は図７ではほぼ同一であるが、同一に限られず連通孔としての連通部１２２の幅は先孔１２１の幅よりも大きくてもよく、かつ小さくてもよい。

このように構成された、実施の形態２に従ったスパイラルギヤの製造方法では、実施の形態１に従ったスパイラルギヤ１０の製造方法と同様の効果がある。さらに、先孔１２１の数を減らすことができるため、熱歪の発生をより抑制することができる。

（実施の形態３）
図８は、この発明の実施の形態３に従ったスパイラルギヤの平面図である。図８を参照して、この発明の実施の形態３に従ったスパイラルギヤ１０では、連通部１２２の幅が狭くなっている点で、実施の形態１に従ったスパイラルギヤ１０と異なる。連通部１２２の幅は１度のレーザ加工で加工できる最大幅であり、レーザ径よりも大きい幅とされている。連通部１２２はスリット形状であり、２つの先孔１２１を接続する形状とされる。連通部１２２は中心線１２１２上に位置している。

次に、図８で示すスパイラルギヤの製造方法について説明する。図８を参照して、ディスク部１２に先孔１２１および面取り部１２３を形成するまでは、実施の形態１と同様の製造工程である。その後熱処理を施す。熱処理後レーザ加工により連通部１２２を形成する。連通部１２２は一方の先孔１２１から他方の先孔１２１へレーザを操作させることで形成され、中心線１２１２に沿った円弧形状とされる。なお、連通部１２２は必ずしも中心線１２１２に沿った円弧形状である必要はなく、中心線１２１２を跨いて蛇行するような形状とされてもよい。さらに直線状とされてもよい。

このように構成された、実施の形態３に従ったスパイラルギヤ１０の製造方法では、実施の形態１に従ったスパイラルギヤの製造方法と同様の効果がある。さらに、一度のレーザの操作により連通部１２２を形成するため、短時間で貫通孔１２０を製造することができる。

（実施の形態４）
図９は、この発明の実施の形態４に従ったスパイラルギヤの平面図である。図９を参照して、この発明の実施の形態４に従ったスパイラルギヤの製造方法では、面取り工程が実施の形態１から３で示すスパイラルギヤの製造方法と異なる。図９では、先孔１２１に対して同心円状に面取り部１２３を形成する。面取り部１２３は先孔１２１の外周に設けられてテーパ面とされる。なお、ディスク部１２の裏側表側の少なくとも一方に面取り部１２３を形成すればよく、より好ましくは、ディスク部１２の表面および裏面の両面に面取り部１２３を形成する。この点については、実施の形態１から３でも同様である。面取り部１２３は先孔１２１と同心円状であるため、面取り部１２３の中心は中心線１１２１上に存在する。なお、１つの貫通孔１２０には２つの先孔１２１が存在し、１つの先孔にのみ面取りを施しているが、これに限られるものではなく、両方の先孔１２１に面取りを施していてもよい。この点についても、実施の形態１から３においても同様である。

次に、図９で示すスパイラルギヤの製造方法について説明する。図１０は図９で示すスパイラルギヤの製造方法を示す平面図である。図１０を参照して、ディスク部１２に先孔１２１を形成する。この先孔１２１の外周部に面取り部１２３を形成する。面取り部１２３はたとえば切削加工により形成され、先孔１２１の一部を除いて先孔１２１の外周を覆うように設けられる。このとき、面取りがなされない領域は、後にレーザで加工される部分である。レーザで加工する部分を面取りするとレーザ加工時の焦点が定まりにくくなり好ましくない。すなわち、レーザ加工される部分以外の部分に面取り部１２３を形成する。なお、図１０ではレーザ加工される部分以外のすべての部分について面取り部１２３を形成しているが、すべての部分について面取り部を形成する必要はない。次に、図９を参照して、面取りされなかった部分からレーザを操作させることにより連通部１２２を形成する。連通部１２２は２つの先孔１２１を繋ぐブリッジ形状とされる。

このように構成された、実施の形態４に従ったスパイラルギヤ１０の製造方法では、実施の形態１から３に従ったスパイラルギヤの製造方法と同様の効果がある。

以下、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、貫通孔１２０に振動減衰効果を狙った材料を埋込んでもよい。たとえば、貫通孔１２０に振動減衰効果を持つ樹脂などの材料を埋込み、積極的に振動を減衰させてもよい。

また、本発明ではスパイラルギヤに貫通孔１２０を設けたが、スパイラルギヤだけでなくスパーギヤ、ベベルギヤなどのディスク部に貫通孔を設けてもよい。

さらに、ギヤだけでなくプラネタリキャリアに貫通孔を設けてもよい。

また、本発明が適用される動力伝達機構は、自動変速機、手動変速機、無段変速機、作動装置、動力分配装置、またはリダクション機能を有するハブ装置においても本発明を適用することが可能である。

さらに、縦置きまたは横置きの形式のエンジンから出力される動力伝達部に本発明を適用することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１に従ったスパイラルギヤの平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す平面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図１で示すスパイラルギヤの製造方法の第１工程を示す平面図である。 図１で示すスパイラルギヤの製造方法の第２工程を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に従ったスパイラルギヤの平面図である。 この発明の実施の形態３に従ったスパイラルギヤの平面図である。 この発明の実施の形態４に従ったスパイラルギヤの平面図である。 この発明の実施の形態４に従ったスパイラルギヤの製造方法を示す平面図である。

符号の説明

１０ スパイラルギヤ、１１ ボス部、１２ ディスク部、１３ リム部、２０ 回転シャフト、２１ 回転軸、１１１ シャフト用孔、１２０ 貫通孔、１２１ 先孔、１２２ 連通部、１２３ 面取り部、１３１ 歯面。

Claims (2)

1. 回転軸と直交する方向にボス部から延設されたディスク部を備え、そのディスク部に貫通孔が設けられている動力伝達部材の製造方法であって、
   少なくとも前記貫通孔の一部を構成する先孔を形成する第一貫通孔形成工程と、
   前記先孔の周方向の一部分に面取りを施す面取り工程と、
   面取り後に熱処理を施す熱処理工程と、
   熱処理後に前記面取り加工が施されていない部分にレーザ加工により前記先孔を含む所望の貫通孔形状を形成する第二貫通孔形成工程とを備える、動力伝達部材の製造方法。
2. 前記面取り工程は、前記第一貫通孔形成工程により形成された前記先孔の中心から所定量偏芯させて円形状の切削加工を行い円形状の前記面取り部を形成することを含む、請求項１に記載の動力伝達部材の製造方法。

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