JPH0215925A - 歯車強化方法 - 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、浸炭歯車の歯元にショットビーニング処理を
施した歯車の曲げ疲労強度を改善する歯車強化処理方法
に関するものである。

（従来の技術） 現在帰産されている自動車用トランスミッションの歯車
類は肌焼網を使用し、一般にブランク加工、ホブ加工、
シェービング加工により成形し、ｆｊｉ炭焼入れ、軸受
部及び摺動面の研硝加工の工程を順次経て製作されてい
る。ところで、最近ではターボチャージャー付エンジン
、四バルブエンジン等の出現により自動車用エンジンが
益々高出力化し、その結果ヒ記崗車類に作用する負荷応
力が増大化し、１４１元部の曲げ疲労強度か不足するこ
とか度々ある。

浸）Ｊｉ′ｆｉｉ車の曲げ疲労強度か不足する原因は、
浸炭層の表面に５〜２０μｍの異常層と呼ばれる不完全
焼入層か発生し、この表層の強度が低いことによるもの
と考えられる。この改善手段として従来は、次のような
手段か採られている。

イ、真空浸炭、イオン浸炭等の熱処理の改善。

ロ、電解加工、研削による異常層の除去。

ハ、ショウトピーニングによる表面の強化。

しかし、エンジン出力の増加により、トランスミジョン
の最終歯車等において、−層の曲げ疲労強度の向上が望
まれている。

また、特開昭６１−１１７０１４号公報には、シェービ
ング加丁された歯車に、浸炭等の表面硬化処理を施し、
その後にシェービング段差を含む歯元フィレット歯底部
を研削仕上げしてシェービング段差を除去する高強度両
市の製造方法か記載されているが、これは歯車の歯元に
生じた段差を除き、歯元の形状を滑らかに仕上げること
により、歯元フィレットｔｌｉＩ底部における応力の集
中を緩和し、歯車の曲げ疲労強度の向上を図ったもので
ある。

（発明が解決しようとする課題） ショットビーニングの効果は、浸炭により発生した異常
層による強度低下を、ショットビーニングにより表層に
加工による変形を生じさせ、硬化及び圧縮残留応力を付
加させるものであるが１表層には異常層がそのまま残っ
ているのて、曲げ疲労強度の点でかなりの悪影響がある
。

本発明は、前記の課題を解決し、浸炭歯車の歯元にショ
ットビーニング処Ｊ’Ｊ！、を施した歯車の曲げ疲労強
度を改善する処理方法を提供することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、浸炭
焼入、焼戻し処理を施した歯車にショットビーニング加
工を行った後、その表面を３０〜６０ｇｍ除去する歯車
強化方法である。

浸炭焼入、焼戻し処理を施した歯車の浸炭層の表面には
、５〜２０＃Ｌｍの厚さの異常層と呼ばれる不完全焼入
層が発生し、この表層の強度は低く、この歯車にショッ
トビーニング加工を行って表層に加工による変形を生じ
させても曲げ疲労強度は低いままである。

表面にある異常層を電解加工又は研削加工等により除去
することでショットビーニング加工により大きな残留応
力を生じている面が歯車の表面に現れ、曲げ疲労強度か
改善される。

（実施例） 第１図に浸炭歯車にショットピーニンク加−丁を施した
歯車の表面からの深さと残留応力の分布との関係を示し
である。

歯元表面の残留応力は、−３０Ｋｇ／＋ＩＩＩ”程度で
あるか、残留応力の最大値は、表面からほぼ５０ｇｍ下
の所に現れ、−１００Ｋｇ／ａｓ”になる。表面から４
０μｍ程度の厚さを、電解研磨で除去すると、第２図に
示すように、歯車の歯元表面にショットビーニング加工
による残留応力の大きな而が現れる。

この表面層の除去は、研削加工等でも可能であるが、電
解研磨によると、表面粗さが改善され、歯元強度の向と
の点で好ましい。

次の表に浸）＆＊重の歯元応力についての曲げ疲労試験
の試験結果を示す、（単位にｇｌ１１２）この表から明
らかなように、浸炭のままよりジットピーニング加工に
より、歯元の曲げ疲労強度は大となるか、表面からｌＯ
μｍの厚さを除去したたけでは、歯元の曲げ疲労強度は
殆ど改善されない。これは、浸炭により発生した表面異
常層がそのまま残存しているためと考えられる。

表面から４０１Ｌｍの厚さを除去することにより１曲げ
疲労強度は大幅に改善され、ショットビーニング加工し
た歯車では、３９％も増加する。

第１図から明らかなように、表面から４０〜５０＃Ｌｍ
の厚さを除去することにより、最大残留応力を有する面
か表面に現われるが、８１炭による異常層の厚さのバラ
ツキを考慮すると、３０〜６０ｇｍの厚さを除去するす
るのが適切となる。

次に、これらの歯車についての曲げ疲労試験の結果を第
３図に示す。

第３［’ｌは、前記の表に示した各種の歯車について１
曲げ疲労強度を試験した結果を示すもので、縦軸を歯元
に掛かる応力（にｇ／−一２）、横軸を繰返し荷重の回
数（Ｎ）としである。

同図から明らかなように、同じ繰返し荷重の回数（Ｎ）
では、（牛のショットビーニング加工し、表面から４０
４ｍの厚さを除去した歯車が最大の荷重に耐える。

ショットビーニング加工を施さない浸炭のままでも、表
面から４０＃Ｌｍの厚さを除去した歯車は、■に示され
るように、相当荷重に耐えられるようになる。

これに対し、表面からＩＯｐｍの厚さを除去した歯車で
は、浸炭を施したままても、その後にショットビーニン
グを施したものでも、（０，■に示すように、殆ど同じ
傾向を示し、浸炭のままで表面の異常層を除去してない
もの（０で示す）よりは、相当改善されはするが１表面
から４０＃Ｌｍの厚さを除去することにより、前記■の
異常層を充分除去して歯元表面を最大残留応力を有する
面としたものよりは、相当劣る。

歯車の曲げ疲労強度の向上は、歯元における表面圧縮残
留応力の増大か大きく寄与し、また、電解研磨による表
面粗さの改善も影響しているものと考えられる。

（発明の効果） 本発明は、浸炭による表面異常層を除去し、歯車の歯元
表面に大きな残留応力を現出させることにより、歯車の
曲げ疲労強度を大幅に向上させることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１１５！ｌｌは浸炭歯車にショットビーニング加工を
施した歯車の表面からの深さと残留応力の分布との関係
を示した図、第２ＬＡは表面から４０μｍの厚さを除去
した歯！トの表面からの深さと残留応力の分布との関係
を示した図、ｆＪ４３図は各種処理を施した歯車につい
て曲げ疲労強度の試験結果を示す図である。 特許出願人　いすず自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 浸炭焼入、焼戻し処理を施した歯車にショットビーニン
   グ加工を行った後、その表面を３０ないし６０μｍの厚
   さ電解加工又は研削加工等により除去することを特徴と
   する歯車強化方法。