JPH0221054A - 二層焼結歯車 - Google Patents
二層焼結歯車Info
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- JPH0221054A JPH0221054A JP17204788A JP17204788A JPH0221054A JP H0221054 A JPH0221054 A JP H0221054A JP 17204788 A JP17204788 A JP 17204788A JP 17204788 A JP17204788 A JP 17204788A JP H0221054 A JPH0221054 A JP H0221054A
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Landscapes
- Gears, Cams (AREA)
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。
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〉
本発明は例えば自動車のエンジンやトランスミッション
等に使用される歯車に関する。
等に使用される歯車に関する。
〈従来の技術〉
自動車のエンジン、トランスミッションには多くの歯車
が使用されており、この種の歯車は所定の耐摩耗性、耐
ピツチング性を有［７ていなければならない。現在使用
づれている歯車は、肌焼き鋼等の鋼材から機械加工し、
更に耐摩耗性を高めるために熱処理（焼入れ焼戻し、浸
炭焼入れ）を施したものが殆んどである。これらの鋼材
製歯車は通常、粗材鍛造→切断→歯切り加工→歯面／ニ
ーピング加工→熱処理→仕上加工（研削、ラッピング等
〕を順次繰て製造されている。
が使用されており、この種の歯車は所定の耐摩耗性、耐
ピツチング性を有［７ていなければならない。現在使用
づれている歯車は、肌焼き鋼等の鋼材から機械加工し、
更に耐摩耗性を高めるために熱処理（焼入れ焼戻し、浸
炭焼入れ）を施したものが殆んどである。これらの鋼材
製歯車は通常、粗材鍛造→切断→歯切り加工→歯面／ニ
ーピング加工→熱処理→仕上加工（研削、ラッピング等
〕を順次繰て製造されている。
〈発明が解決しようとする課題〉
上記製造工程では、ブランク加工、荒歯取り、歯面取り
、仕上歯切り、焼入れ後の歪取り（歯面、軸受面、端面
の研削）などに非常に手間がかかり、機械加工費が高く
つくことから、そのようにして提供される機械加工歯車
は高価格ｒ（ならざるを得ないという問題があった。
、仕上歯切り、焼入れ後の歪取り（歯面、軸受面、端面
の研削）などに非常に手間がかかり、機械加工費が高く
つくことから、そのようにして提供される機械加工歯車
は高価格ｒ（ならざるを得ないという問題があった。
一方、歯車の重量は伝達トルク低減の要因となることか
ら、歯車の＠量化が求められている。
ら、歯車の＠量化が求められている。
なお安価に製造でき且つ軽量化できる歯車として、金属
粉末の圧粉体（圧縮成形体）から得られる焼結歯車があ
るが、このものは強度が劣るという欠点がある。焼結歯
車に、機械加工歯車なみの強度を与えるには、圧粉体を
かなりの高圧力で圧縮する必要があるが、その場合は金
型が破損するという不具合を生じ（実開昭５５−９０８
４７号公報参照）、また軽量化という要請にも反するこ
ととなる。
粉末の圧粉体（圧縮成形体）から得られる焼結歯車があ
るが、このものは強度が劣るという欠点がある。焼結歯
車に、機械加工歯車なみの強度を与えるには、圧粉体を
かなりの高圧力で圧縮する必要があるが、その場合は金
型が破損するという不具合を生じ（実開昭５５−９０８
４７号公報参照）、また軽量化という要請にも反するこ
ととなる。
本発明は、上記問題を解決することを目的としてなされ
たものであり、軽量で耐久性を有し、且つ低コストで製
造できる歯車を提供することが、解決しようとする課題
である。
たものであり、軽量で耐久性を有し、且つ低コストで製
造できる歯車を提供することが、解決しようとする課題
である。
く課題を解決するための手段〉
上記課題を解決できる本発明の歯車は、硬さがＨＶ４０
０以上で密度が７．４９７３”以上である厚さ０．３〜
３ｆｆｉｌ＋の歯部表面層と、密度が７．０９／ｃ−以
下である内部層とからなる二層焼結歯車であることを特
徴とする。
０以上で密度が７．４９７３”以上である厚さ０．３〜
３ｆｆｉｌ＋の歯部表面層と、密度が７．０９／ｃ−以
下である内部層とからなる二層焼結歯車であることを特
徴とする。
すなわち本発明の歯車は歯部表面層とこれを除く部位と
で材質を異ならせた二層焼結歯車であり、焼結後にＨｖ
４００以上で密度７．４ｇ／ｃｍ”以上となる焼結材料
を歯部表面層となる部分に配し、焼結後も密度を７．
Ｏｙ／ｃｍ”以下に保つ焼結材料を内部層となる部分に
配して得た歯車形状の圧粉体を、焼結させることによっ
て製造できる。
で材質を異ならせた二層焼結歯車であり、焼結後にＨｖ
４００以上で密度７．４ｇ／ｃｍ”以上となる焼結材料
を歯部表面層となる部分に配し、焼結後も密度を７．
Ｏｙ／ｃｍ”以下に保つ焼結材料を内部層となる部分に
配して得た歯車形状の圧粉体を、焼結させることによっ
て製造できる。
歯部表面層のための焼結材料としては、耐摩耗性を発揮
する組成であって焼結後に密度が増加する材料であれば
よく、例えばリン、バナジウム等が加えられ次材料や、
液相焼結材（焼結途中で部分的に液相を呈する焼結材）
として市販されているものが挙げられる。
する組成であって焼結後に密度が増加する材料であれば
よく、例えばリン、バナジウム等が加えられ次材料や、
液相焼結材（焼結途中で部分的に液相を呈する焼結材）
として市販されているものが挙げられる。
内部層のための焼結材料としては、軽量化が期待できコ
スト的にも有利な組成が好ましく、例えばに’ｅ−Ｃ系
、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎ１−Ｃ系等を挙げることがで
きる。
スト的にも有利な組成が好ましく、例えばに’ｅ−Ｃ系
、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎ１−Ｃ系等を挙げることがで
きる。
歯部表面層の厚さとして０．３〜３園 が適当である理
由は、Ｑ、５ｖｍ未満では充分な耐久性が確保できず、
一方３ｍｍを越えると歯部表面層の焼結時の寸法変化に
より精度が低下するとともに、コスト的にも不利となる
からである。
由は、Ｑ、５ｖｍ未満では充分な耐久性が確保できず、
一方３ｍｍを越えると歯部表面層の焼結時の寸法変化に
より精度が低下するとともに、コスト的にも不利となる
からである。
〈作 用〉
硬さがＨｖ４００以上で密度が７．４１７３３以上の歯
部表面層は、機械加工鋼材歯車に匹敵する耐摩耗性、耐
ピツチング性を示す。
部表面層は、機械加工鋼材歯車に匹敵する耐摩耗性、耐
ピツチング性を示す。
密度が７．Ｏｔ以下の内部層は、歯車自体を軽量にして
いる。
いる。
焼結歯車でよいことは、機械加工歯車に比べ、歯車の製
造コストの低減化をもたらす。
造コストの低減化をもたらす。
〈実施例〉
以下実施例及び比較例を掲げて本発明の二層焼結歯車を
更に詳（−＜説明する。
更に詳（−＜説明する。
実施例１
歯部表面層２瓢にＦｅ−５％Ｃ「−１％Ｍｏ −２％Ｃ
ｕ−０５％Ｐ噴錫合金粉（ヘガネス社表： ＡＳ１脚Ｙ
／ Ｅ ）＋２．６％Ｇｒ混合粉を配し、他の部位Ｋ
Ｆｅ−２％Ｃｕ−０．８％Ｇｒ混合粉を配した歯車形状
の圧粉体を成形した。この成形は先ず歯部表面層のみの
予備成形体を作り、その中に内部層となる材料を詰め、
歯車成形型で全体密度を４８ ｆ／ａｍ３に圧縮するこ
とＫより行なった。そうして成形された圧粉体を分解ア
ンモニアガス中、１１１０℃×４０分間で焼結させた。
ｕ−０５％Ｐ噴錫合金粉（ヘガネス社表： ＡＳ１脚Ｙ
／ Ｅ ）＋２．６％Ｇｒ混合粉を配し、他の部位Ｋ
Ｆｅ−２％Ｃｕ−０．８％Ｇｒ混合粉を配した歯車形状
の圧粉体を成形した。この成形は先ず歯部表面層のみの
予備成形体を作り、その中に内部層となる材料を詰め、
歯車成形型で全体密度を４８ ｆ／ａｍ３に圧縮するこ
とＫより行なった。そうして成形された圧粉体を分解ア
ンモニアガス中、１１１０℃×４０分間で焼結させた。
次いで歯面及び軸受面に仕上げ加工を施すことにより、
第１図に示すように、密度７．５５η−の歯部表面層２
と、密度６８１３の内部層３とからなる二層焼結歯車１
を製造した。歯表面のビッカース硬さ測定ではＨｖ５４
０を示した。
第１図に示すように、密度７．５５η−の歯部表面層２
と、密度６８１３の内部層３とからなる二層焼結歯車１
を製造した。歯表面のビッカース硬さ測定ではＨｖ５４
０を示した。
実施例２
歯部表面層となる材料にＦｅ−１２％Ｃｒ−１４Ｍ。
−２％Ｖ−２％Ｃ噴霧合金粉（三菱製＠製：Ｄ２）を用
い、焼結条件を真空中（ＩＸｌｏ Ｔｏｒｒ）１１８
０℃×６０分 とする以外は実施例１の製造法と同様に
して、表面の硬さがＨｖ５６０の二層焼結歯車を製造し
た。なお各層の密度は実施例１の歯車と同じでありた。
い、焼結条件を真空中（ＩＸｌｏ Ｔｏｒｒ）１１８
０℃×６０分 とする以外は実施例１の製造法と同様に
して、表面の硬さがＨｖ５６０の二層焼結歯車を製造し
た。なお各層の密度は実施例１の歯車と同じでありた。
比較例１
肌焼き鋼８Ｃｒ ２０ 丸棒を原材とし、それから従
来同様の機械加工歯車を製造した。即ち、原材を切断し
、熱間鍛造によシ粗形材を製作した後、歯切り加工、端
面加工等の機械加工後、歯部をシェービング加工し７、
次いで浸炭焼入れ処理を施してから、歯面及び軸受面を
仕上加工することにより、密度が全体的に７．８５ ％
−で表面硬さがＨｖ７００の機械加工歯車を製造した。
来同様の機械加工歯車を製造した。即ち、原材を切断し
、熱間鍛造によシ粗形材を製作した後、歯切り加工、端
面加工等の機械加工後、歯部をシェービング加工し７、
次いで浸炭焼入れ処理を施してから、歯面及び軸受面を
仕上加工することにより、密度が全体的に７．８５ ％
−で表面硬さがＨｖ７００の機械加工歯車を製造した。
比較例２
全体が実施例１の内部層用材料（Ｆｅ−２％Ｃｕ−α８
％Ｃｕ混合粉）のみでなる、密度６．８ ｔＡｒｎ３の
歯車形状の圧粉体を成形し、以後実施例１の製造方法に
従い単層焼結歯車を製造した。該歯車の密度は６８物３
で、表面硬さはＨＶ１９０でありた。
％Ｃｕ混合粉）のみでなる、密度６．８ ｔＡｒｎ３の
歯車形状の圧粉体を成形し、以後実施例１の製造方法に
従い単層焼結歯車を製造した。該歯車の密度は６８物３
で、表面硬さはＨＶ１９０でありた。
比較例３
実施例２の歯部表面層用のＤ２噴霧合金粉で密度６．２
９７６ｔ＊ｊ の円板形状圧粉体を成形後、真空中（１
：ｘ’１０ ７ｏｒｒ）１２００°Ｃ×９０分の条件で
焼結はせた。この焼結円板を、上記実施例及び比較例の
と同形状の歯車に機械加工し、表面硬さ）−ＩＶ５５０
、密度１５５１’ｃｍ”の歯車を製造した。
９７６ｔ＊ｊ の円板形状圧粉体を成形後、真空中（１
：ｘ’１０ ７ｏｒｒ）１２００°Ｃ×９０分の条件で
焼結はせた。この焼結円板を、上記実施例及び比較例の
と同形状の歯車に機械加工し、表面硬さ）−ＩＶ５５０
、密度１５５１’ｃｍ”の歯車を製造した。
試験例（耐久性試験）
実施例１．２及び比較例１〜３の歯車を、はめ合い方式
によりカムシャフトに取付け、第２図に示すようにクラ
ンクシャフト４，５に取付た歯車６，７どうしでエンジ
ンモータリング試験を行ない、各歯車６．７の歯面の損
傷（ピッチング）及び摩耗量を調査した。なお一方の歯
車６には実施例１及び２ならびに比較例２及び６の歯車
を用い、他方の歯車７には絶えず比較例１の歯車を用い
念。モータリング試験はカムシャフト回転数２００Ｏｒ
ｐｍ、歯車面の接触応力５０ｋｆｆ／ｌｘｄ、潤滑油１
０ｗ−３０，油温７０〜９０°Ｃにて行ない、２００ｈ
ｒ毎に歯面を目視チエツクし、１０００ｈｒにわたる試
験を行なった。各歯車の１０００ｈｒ 後の摩耗量、ピ
ッチングの有無を、歯車の性状とともに次表に示す。
によりカムシャフトに取付け、第２図に示すようにクラ
ンクシャフト４，５に取付た歯車６，７どうしでエンジ
ンモータリング試験を行ない、各歯車６．７の歯面の損
傷（ピッチング）及び摩耗量を調査した。なお一方の歯
車６には実施例１及び２ならびに比較例２及び６の歯車
を用い、他方の歯車７には絶えず比較例１の歯車を用い
念。モータリング試験はカムシャフト回転数２００Ｏｒ
ｐｍ、歯車面の接触応力５０ｋｆｆ／ｌｘｄ、潤滑油１
０ｗ−３０，油温７０〜９０°Ｃにて行ない、２００ｈ
ｒ毎に歯面を目視チエツクし、１０００ｈｒにわたる試
験を行なった。各歯車の１０００ｈｒ 後の摩耗量、ピ
ッチングの有無を、歯車の性状とともに次表に示す。
表
実施例１及び２の歯車は、それらの１０００ｈｒ後の摩
耗量が比較例１の歯車とほぼ同等となっている。また耐
ピツチング性に関しても１０００ｈｒまでにピッチング
の発生は見られない。即ち実施例１及び２の歯車は、現
に自動車用ギアとして汎用されている比較例１の歯車と
同等の耐久性（耐ヒフチング性＋耐摩耗性）を有Ｌ７て
いることがわかる。これら実施例の歯車は焼結のみで１
−１ｖ５００以上の表面硬さが得られていることにより
、比較例１の歯車と同等の耐久性を示したものと考えら
れる。歯部表面ノーは焼結前に比べると大巾に密度が上
昇している。その組織を見ると、マトリックス中に炭化
物が形成づれており、これと相侍って硬さが高くなった
ものと考えられる。
耗量が比較例１の歯車とほぼ同等となっている。また耐
ピツチング性に関しても１０００ｈｒまでにピッチング
の発生は見られない。即ち実施例１及び２の歯車は、現
に自動車用ギアとして汎用されている比較例１の歯車と
同等の耐久性（耐ヒフチング性＋耐摩耗性）を有Ｌ７て
いることがわかる。これら実施例の歯車は焼結のみで１
−１ｖ５００以上の表面硬さが得られていることにより
、比較例１の歯車と同等の耐久性を示したものと考えら
れる。歯部表面ノーは焼結前に比べると大巾に密度が上
昇している。その組織を見ると、マトリックス中に炭化
物が形成づれており、これと相侍って硬さが高くなった
ものと考えられる。
また、実施例１及び２の歯車とも、歯部表面ノー外（内
部層）の密度が、焼結前の成形密度と変わらない６．８
９７ｃｍ３であり、歯部表面層と合わせた全体の平均密
度でもおよそｌ＞ ９９７ｃｍ３にしかならず、比較例
１の機械加工歯車に比べ１２チ軽量化されていることが
判る。
部層）の密度が、焼結前の成形密度と変わらない６．８
９７ｃｍ３であり、歯部表面層と合わせた全体の平均密
度でもおよそｌ＞ ９９７ｃｍ３にしかならず、比較例
１の機械加工歯車に比べ１２チ軽量化されていることが
判る。
比較例２の歯車は、全体が焼結前と変わらない密度６．
８ ｔ／ａｎ”の最も軽量の歯車であるが、硬さがＨｖ
２００に達せず、１５０ｈｒで試験を中止しなければ
ない程、耐久性に劣っている。
８ ｔ／ａｎ”の最も軽量の歯車であるが、硬さがＨｖ
２００に達せず、１５０ｈｒで試験を中止しなければ
ない程、耐久性に劣っている。
比較例６の歯車は、実施例２の歯部表面層に用いられて
いる材料で全体を構成したものであるため、実施例２の
歯車と同様に、鋼材製歯車（比較例１の機械加工歯車）
に匹敵する耐久性を有している。しかし、焼結によって
全体の密度が上昇するため軽量化が期待できない。しか
も比較例３の歯車は、密度が６．２１７ｃｍ３（圧粉体
）からｙ、 ｓ ｓ ｔ／ｃｖｉ’ （焼結体〕へと変
化するため、体積が約２２チ収縮する。このため寸法変
化バラツキが大きくなり、歯車に大切な精度を確保する
ためには、焼結後略らに大損りな歪取り加工を必要とす
る。したがって製造コスト面でのメリットも失なわれる
ことになる。
いる材料で全体を構成したものであるため、実施例２の
歯車と同様に、鋼材製歯車（比較例１の機械加工歯車）
に匹敵する耐久性を有している。しかし、焼結によって
全体の密度が上昇するため軽量化が期待できない。しか
も比較例３の歯車は、密度が６．２１７ｃｍ３（圧粉体
）からｙ、 ｓ ｓ ｔ／ｃｖｉ’ （焼結体〕へと変
化するため、体積が約２２チ収縮する。このため寸法変
化バラツキが大きくなり、歯車に大切な精度を確保する
ためには、焼結後略らに大損りな歪取り加工を必要とす
る。したがって製造コスト面でのメリットも失なわれる
ことになる。
〈発明の効果〉
以上の説明から明らかなように、本発明の二層焼結歯車
は以下のような効果を奏する。
は以下のような効果を奏する。
まず粉末混合・圧縮成形・焼結・仕上げ加工により製造
できる歯車であるため、煩雑な歯切り加工を含めた多く
の機械加工を省略でき、大巾な製造コスト低減が可能と
なる。
できる歯車であるため、煩雑な歯切り加工を含めた多く
の機械加工を省略でき、大巾な製造コスト低減が可能と
なる。
また優れた耐ピツチング性、耐摩耗性を有する一方で、
−段と軽量化を達成した歯車であるため、伝達トルクを
殆んど低減ζせない歯車となっている。そのため自動車
のエンジン、トランスミソシ璽ン等に使用すれば、自動
車の加速性能を高めることができる。
−段と軽量化を達成した歯車であるため、伝達トルクを
殆んど低減ζせない歯車となっている。そのため自動車
のエンジン、トランスミソシ璽ン等に使用すれば、自動
車の加速性能を高めることができる。
第１図は本発明の一実施例の二層焼結歯車を示す部分断
面図、 第２図は試験されている歯車の状態を概略的に示す斜視
図である。 図中： １ 二層焼結歯車 ２ ・歯部表面層３ 内部層 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 ２図
面図、 第２図は試験されている歯車の状態を概略的に示す斜視
図である。 図中： １ 二層焼結歯車 ２ ・歯部表面層３ 内部層 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 ２図
Claims (1)
- 硬さがＨｖ４００以上で密度が７．４ｇ／ｃｍ＾３以上
である厚さ０．３〜３ｍｍの歯部表面層と、密度が７．
０ｇ／ｃｍ＾３以下である内部層とから成ることを特徴
とする二層焼結歯車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17204788A JPH0221054A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 二層焼結歯車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17204788A JPH0221054A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 二層焼結歯車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221054A true JPH0221054A (ja) | 1990-01-24 |
Family
ID=15934550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17204788A Pending JPH0221054A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 二層焼結歯車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0221054A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0862706A1 (en) * | 1995-12-15 | 1998-09-09 | Zenith Sintered Products, Inc. | Duplex sprocket/gear construction and method of making same |
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1988
- 1988-07-11 JP JP17204788A patent/JPH0221054A/ja active Pending
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