JPH01184300A - 歯車の電解研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の駆動伝達系に用いられる高強度歯車
等を対象にした歯車の電解研磨装置に関する。

（従来の技術） 現在量産されている自動車用トランスミッションの歯車
類は、通常、炭素量が０２係程度の低炭素合金鋼を使用
し、連続ガス浸炭炉中９３０ないし９５０℃にて２ない
し５時間の浸炭処理を行ない、次いで約８５０℃の焼入
れ温度に約３０分間保持した後、熱油中で焼入れされる
（以下、従来例１という）。

このように浸炭焼入れした歯車には、表面から５ないし
５０μｍに亘って異常層と呼ばれる不完全焼入れ層が存
在する。これは焼入れ性を高めるために添加したクロム
、マンガン等の元素が最表面部において浸炭雰囲気中で
酸化され、それによって固溶Ｃｒ２Ｍｎ量が低下し、焼
入れ性が不足することに帰因する。そして上記異常層は
組織的にはトルースタイトまたはベイナイトであるだめ
硬さが低く、最表面部に引張残留応力が発生する原因と
なるので疲労強度の点でかなりの悪影響を及ぼしている
。

そこで上記の異常層を電解研磨、化学研磨などの手法を
用いて除去することが試みられ、表面の平滑化の効果も
あって、例えば小野式回転曲げ試験を行なうと、第５図
に示す如く浸炭品の疲労強度が大幅に向上することが知
られている。

ところで、電解研磨を歯車に適用する場合には、歯車精
度の低下に注意しなければならない。

即ち疲労強度に影響のある部位の異常層を除去するにと
ソめ、その他の部分の電解研磨は避けなければなら々い
。そのため歯車の電解作業は、トルク伝達の際に最も高
い作用応力が加わる歯元２部（第６図参照、１：歯車、
１１：歯元２部）以外の部分をラッカーなどでマスキン
グした状態で行なうことにしている（以下、従来例２と
いう）。しかしこのような方法は生産性が低いだめ、電
解研磨により高い疲労強度の得られることが判っていな
がら工業的利用が進んでいないのが現状である。

そこで、本発明者は上述の問題点の改善策として、研磨
すべき歯車の歯底付近に電極を配置し、歯底に向って電
解研磨液を噴射することにより歯底部を研磨する方法（
以下、従来例３という）を想案し、これを特開昭６２−
２４０００号公報で開示した。

（発明が解決しようとする問題点）７ しかしながら、上述した従来例３の研磨方法では、歯車
全体がアノードとして作用し、研磨対象の歯底部のみな
らず他の歯面も研磨されてしまうことがあった。このだ
め、高い精度を要求される歯車にこの方法を適用するこ
とはできなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、手間のか
かる生産工程を伴うことなく高強度かつ高精度の歯車を
得ることができる歯車の電解研磨装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するだめの手段） 上記目的を達成するだめの手段について、第１図および
第２図を参照して説明すると、本発明は、歯車１の歯面
１４の形状の基部４５を有した絶縁性の治具４と、歯車
１の歯底１３に対向した突起部４６に設けられた負電極
５１とを備え、負電極５１と歯車１の歯底１３との間に
電解研磨液の流路としての空隙部４６が形成されてなる
ことを要旨とする。

（作　用） 本発明は、上記構成によって治具４に歯車１をセットす
ると歯面１４は治具４に密着されてマスキングされマス
キング作業に手間取らず、また、電流供給によって歯底
のみエツチングできるので、異常層を除去して高強度化
を図れ、また、歯面のエツチングが回避され高精度化を
図れる。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。

第１図および第２図は、それぞれ本発明の一実施例の歯
車の電解研磨装置を示す平面図および断面図である。

第１図および第２図において、２は絶縁性を持たせるた
めに合成樹脂を用いて形成された電解研磨槽（以下、研
磨槽という）であり、研磨槽２にはリン酸−クロム酸系
の電解研磨液（以下、研磨液という）３が収納される。

研磨槽２の底面部中央には絶縁性のアク１ノル系樹脂で
形成された円形の台得状の治具４が配設されている。

治具４の上面部中央には歯車１の内孔部１２の直径と略
等しい外径の芯部４１が突出して形成されているととも
に芯部４１の外周部には歯車１にそった形状の溝４２が
形成されており、芯部４１に内孔部１２が嵌められた状
態で溝４２に歯車１が収められるようになっている。

溝４２を形成する外周壁の突起部４３は歯車１の歯底１
３に対向し、また該外周壁の基部４５は歯車１の歯面１
４および歯先１５に対向している。そして、溝４２に歯
車１が収められた状態で、基部４５は歯車１の歯面１４
および歯先１５に接する一方、突起部４３と歯底１３と
の間には空隙部４６が形成される。まだ、突起部４３に
は５ＵＳ３０４で形成した負電極５１が露出状態で埋設
されている。負電極５１はスイッチ５２を介して直流電
源５３の負電極に接続されている。突起部４３の半径方
向に位置する芯部４１の外周壁には露出しだ状態で接点
５４が埋設されている。接点５４は歯車１が溝４２に収
められた状態で歯車１に接触するようになっている一方
、導線５５を介して直流電源５３の正電極に接続されて
いる。なお、本実施例では上述のように接点５４を配設
することによって歯車の歯底の半径方向に位置する歯車
１の内孔部１２に接点５４を位置設定している。

負電極５１が位置する部分の溝４２すなわち空隙部４６
に連接して治具４には貫通孔４４が形成されており、貫
通孔４４は治具４の下面部に達している。貫通孔４４が
形成されだ治具４の下面部には配管６１が設けられてい
る。配管６１の他端部は他磨槽２の上部位置に接続され
ている。配管６１の途中にはポンプ６２が配設されてお
り、ポンプ６２を作動することによって電解研磨ｆｊ、
乙がポンプ６２、配管６１、貫通孔４４および間隙部４
６を循環して流れるようになっている。このように電解
研磨液３が循環することで本実施例では間隙部４６が電
解研磨液６の流路を形成している。

以上のように構成された歯車の電解研磨装置の動作につ
いて、以下、説明する。

寸ず、歯車１を治具４にセットし、ポンプ６２を作動す
るとともにスイッチ５２をオンする。

すると、直流電源５３の正電極→接点５４→歯車１の内
孔部１２→歯車１の歯底１３→電解研磨液３→負電極５
１→直流電源５３の負電極の電流経路が形成され、歯車
１の歯底１３でエツチングが行なわれ、異常層が除去さ
れる。一方、この時、歯車１の歯面１４およ゛び歯先１
５は治具４の基部４５でマスキングされており、エツチ
ングされずに残され、精度の低下を来すことがない。そ
して、治具４に歯車１をセットしただけでマスキングが
行なわれ、この結果、マスキング作業に手間取らず生産
性を向上できる。

寸だ、本実施例では歯車１の内孔部１２の直径とほぼ等
しい外径の芯部４１を形成した場合を例にしたが、芯部
４１の外径を歯車１の内孔１２の直径より短かく設定し
、芯部４１の外周壁に接点５４を取付け、接点５４と歯
車１の内孔部１２とを接触するように構成してもよい。

このように構成することにより埋設する場合にくらべ構
造を簡易にできる。

寸だ、本実施例では適応性の点で最も好ましいリン酸−
クロム酸系の研磨液３を用いた場合を例にしたが、処理
品の材質、熱処理条件等に応じて他の組成の研磨液を用
いてもよい。

このようにして得られた歯車について従来例で得られた
歯車と強度比較試験を行なった。この比較結果について
第６図を参照して説明する。

第３図には、１ノン酸−クロム酸系電解研磨液、液温８
０℃、電流密度２．５〜３　Ａ／ｃａ、処理時間２分の
条件で、モジュール２．５５でＪＩＳ４級の精度を有す
るＳＣＭ４２０浸炭歯車に本発明装置で電解研磨を施し
て得られた歯車Ａと、研磨すべき歯車の歯底伺近に電極
を配量し、歯底に向って研磨液を噴射することにより歯
底部に優先的に電解研磨を施して得られた（従来例３に
相当する）歯車Ｂと、歯底以外をマスキングして電解研
磨して得られた（従来例２に相当する）歯車Ｃと、浸炭
のみにとどめ電解研磨を行なわずに得られた（従来例１
に相当する）歯車りとについて歯車単体での曲げ疲労試
験を行なった結果を示している。この結果に示される通
り、本発明装置で得られた歯車Ａは、歯車Ｂ、Ｃに劣る
ことなく、しかも歯車りにくらべ太きく優る疲労強度を
有している。

まだ、上述のようにして得られた歯車Ａ、・・・Ｄにつ
いて各７０個の歯車精度をＪＩＳの判定縁に基づいて調
査したところ、第４図に示す結果を得た。この結果よシ
明らかなように、本発明装置で得られた歯車Ａは歯車Ｂ
にくらべ優っている一方、歯車Ｃ，Ｄにくらべ同等の精
度を有している。

さらに、歯車Ａｅ実機に組込んで振動特性試験を行なっ
たところ、歯車りとほとんど差を認められなかった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は歯車の歯面形状を成した
絶縁性の治具に歯車をセットし、とのセットによって歯
面をマスキングできるのでマスキング作業に手間取らず
生産性を向上でき、また、歯底に対向した部位の治具に
負電極を備え、かつ負電極と歯底との間に電解研磨液の
流路が形成されており、電流供給によって歯面を残した
状態で歯底のみがエツチングされるので高強度かつ高精
度の歯車を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の歯車の電解研磨装置を示す
平面図、第２図は第１図の■−■部の断面図、第３図は
同装置および従来例の装置で得られた歯車の歯車単体で
の曲げ疲労試験結果を示す特性図、第４図は第６図に対
応した歯車の精度特性結果を示す模式図、第５図は従来
例の装置で得られた小野式回転曲げ疲労試験結果を示す
特性図、第６図は歯車の部分断面図である。 １・・・歯車、１１・・・歯元２部、１２・・内孔、１
３・・・歯底、１４・・・歯面、２・・・研磨槽、３・
・・電解研磨液、４・・・治具、４１・・・芯部、４２
・・・溝、４３・・・突起部、４５・・・基部、４６・
・・空隙部、５１・・・負電極、５２・・・スイッチ、
５３・・・直流電源、５４・・・接点、５５・・・導線
、６１・・・配管、６２・・・ポンプ 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 才２図 第３図 サイクル＆（ロ） 牙４図 ５４７一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　直流電源の正極に接続された歯車の歯底との間に所定
   の空隙部を形成して各歯溝に嵌合する突起部を有した絶
   縁材料製の治具を備え、各突起部の先端部に前記直流電
   源の負極に接続された電極を保持した歯車の電解研磨装
   置。