JPH06501988A - 粉末金属素材で製造された転造歯車 - 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】 粉末金属素材で製造された転造歯車 このような歯車が強力な適用に用いるのに十分耐磨耗性になり得る程度の表面強 ざを達成することに関する。考えられる特定な適用は、例えば高負荷及び高速に 適応しなければならない自動車用歯車箱におけるような動力伝達への適用がある 。

圧し焼結した後、歯及び歯元の直径を適当なサイズにするように歯車を転造する 。

伝達の適用は、主にはすば歯車を用いるので、粉末金属素材で作られたはすば歯 ミクロンの深さまで９０乃至１００％の範囲の稠密を確立する。コア密度は、す ことを発見し九表面での密度はほぼ１００％であり、また少なくとも上述の最例 する。通常、少なくとも表面に近接した領域での密度は、この最小値より著し最 大深さに向って一様に増大する。かくして、密度は、深さの２乗あるいはそれ合 金鋼を含むことができる。これらの粉末は、基材としての鉄に合金添加材を加る 。更に、添加物の量は、異なる応用で種々に変わるものであるが、通常は各場合 で５重量％以下である。

本発明による歯車において、好ましい混合粉末組成物は、重量比で次の組成を有 する。

炭素　０．２％ モリブデン　０．５％ 残部は、鉄及び不可避の不純物である。

焼結粉末金属素材の形成におけるクロム、モリブデン及びマンガンの使用は、そ れらの酸化を最小にし得る焼結工程を必要とすることが分かるであろう。本発明 で用いられる好ましい工程は、例えば露点−４０℃の非常に乾いた水素／窒素雰 囲気中で１３５０℃までの高温で焼結することである。このことは、機械的特性 の更なる改善及び酸素レベルを約２００ｐｐｍまで下げるという付加的な利点が ある。

本発明による歯車で用いられる合金用添加粉末は、好ましくは、粒径が２乃至１ ０ミクロンの範囲である。一般的に、この範囲の粒径は、適当な不活性雰囲気で 鉄合金を微粉砕することにより達成できる。粉砕工程で容易に酸化される合金粉 末の酸化の防止にとって、上述した稠密の達成が重要である。

上述のような粉末金属製歯車の効果を発揮する表面層の稠密は、幾つかの転造技 術で達成される。単一ダイあるいはニダイ転造装置の何れを用いてもよく、また 歯元及びフランクを別々に及び／又は同時に転造するものであってもよい。各場 合において、その転造用ダイあるいは各転造用グイは、通常、工具用焼き入れ鋼 で作られた噛み合い歯車の形状である。使用中、ダイは焼結歯車素材に係合され 、またこれら２つを回転させるとき、それらの軸は互いに素材の表面の選択され た領域を締め固めて転造する。所定の軸間隔に達すると、所定数の歯車回転の間 あるいはドウエル時間（ｄｗｅｌｌ　ｔｉｍｅ）の間、通常、回転だけが継続さ れる。次いで、２つの部材は互いに離れる。この所定の軸間隔は、勿論、素材の 材質及び所望の稠密だけでな（歯車及びダイの大きさによる。典型的には、夫々 の転造される表面は、約１２０ミクロンまで締め固められるであろう。

本発明を用いる幾つかの転造技術を、例示として、また添付した図面を参照して 説明する。ここに、 図１は、単一グイ式転造装置の一部破断側面図である。

図２は、ニダイ式転造装置の一部破断側面図である。

図３乃至図５は、異なる転造機能のために用いられる別のダイ形状を示す詳細図 である。

図Ｉの転造装置において、粉末金属素材２は、フレーム６で支持された固定軸４ に取付けられて示されている。ダイ８は、キャリニジ１２で支持された軸１０に 回転可能に取付けられ、キャリニジ１２はフレーム６に摺動可能に取付けられて いる。キャリニジ１２は、フレーム６上で軸４に向って近づけられたり、軸４か ら遠ざけられたりして、ダイ８を合金素材２と係合させたり係合から外したりす る。このような運動は、詳細を省略する機構によってキャリニジに与えられる。

キャリニジ１２は、ｍ編讃こ沿ってフレーム６に対して移動し、許容される前進 の程度はストッパ１４により制限される。また、キャリニジＩ２には、ダイ８を 軸１０上で回転させるための駆動機構Ｑ示すｎが設けられている。この駆動機構 は、ダイ８の歯と係合する適当な歯車に連結された単一のモータからなるのがよ い。後に説明する理由で、この駆動機構はダイ８を両方向に回転させるように作 動すべきである。

図１の装置による本発明の方法の実施において、粉末金属素材２を軸４に取付け 、また適当なダイ８を軸１０に取付は且つ駆動機構に適切に連結させる。キャリ ニジ１２を前進させてダイ８の歯を素材２の歯に係合させ、その時駆動機構を作 動させて、互いに噛み合っているダイ８と素材２の両方を回転させる。ダイ８及 び素材２が回転すると、キャリニジ１２は前進を続け、ダイ８の歯は、歯の接触 している素材２の夫々の表面を転造及び稠密にする。キャリニジ１２は、ストッ パ１４で定められる全深位置まで前進する。転造は、この深さで、所定時間ある いは素材２の所定の回転数、継続され、次いで依然としてダイ８及び素材２が回 転している状態でキャリニジＩ２を引っ込める。

上述の転造工程中、ダイ及び素材の回転を度々反転させてもよい。転造工程中、 間欠的な反転が適当であるかも知れないし、またそのような反転の頻度を、ダイ ８あるいは素材２の回転数によって設定してもよい。

図２の装置は、図１の装置とほぼ＠１様の態様で作動し、対応する部材には同様 の符号を付しである。本質的に、図２の装置は、同じ素材２について同時に作用 する一対のダイ８を備えている。キャリニジ１２の進退動は、簡単なレバーシス テム１６によって同期される。その他に関しては、図１を参照した上述の説明の ものと同じ特徴が採用されている。１ｇ組ダイ８の回転を同期させなければなら ない。ダイ８の一方に連結された単一の駆動機構だけを用いることもできるか、 通常は、電気的に同期された２つの駆動機構を用いるのが好ましい。

上述の説明で分かるように、本発明による粉末金属歯車素材の転造において、素 材２及び−または複数のダイ８の形状及び要求される転造の種類によ引釦牧の異 なる種類の転造を行うことができる。主に、上述した改良の遂行を達成するのに 要求される表面に密度を得るために転造されなければならないのは、ギアの歯元 及びフランクである。図３乃至図５には、同し素材の形状が示されている。別の 歯形状を備えたダイは、素材の歯の表面の別の部分で転造を行っている。

イの歯１８のフランクは、素材の歯２０のフランクに対して転造し且つ擦り合う 。

その結果として、素材の歯２０のフランクの表面でその材質は締め固められて稠 密層２２を形成する。ダイの歯Ｉ８の先端が一度も素材の歯２０の歯元と係合し ないことに気付くであろう。このことはストッパ１４により確保される。ダイの 歯１８及び素材の歯２０の形状は、そのような接触をせずに領域２２で所望の締 うように変形されている。このことにより、図示のように素材の隣接した歯の先 走されている。この場合、締め固められる領域２６は、図３及び図４の各々の変 い、またダイの歯に関して適当な形状を選定することで、粉末金属素材の歯に及 びそれらの歯の間で異なる場所に締め固めを行うことができる。転造の深さは、 ストッパ機構１４により調整でき、またこのことは転造処理の制御要因でもある 。

まれるかも知れないということに注意すべきである。歯元での稠密が、曲げ強度 を高めるのに、すなわち歯が歯車本体から破損するのを防止するのに望ましい。

耐磨耗性に関しては、フランクに沿った稠密が望まれる。

上記の説明は、本質的に、粉末金属素材からの平歯車の形成に言及した。しかし ながら、同じ技術及び変形例をはすば歯車の製造に適用し得ることが直ちに理解 されよう。本発明は、両者に等しく適用可能である。

国際調査報告　。、１．。。。１１１１７つ１ｍ＋−１−＋１−−ρＣＴ／Ｇ［ Ｉ９１１０１７４２フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（Ｂ Ｆ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、Ｔ Ｇ）、ＡＴ、ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，ＤＥ、　ＤＫ、　 ＥＳ。

ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、ＭＣ，ＭＧ、　ＭＷ、　Ｎ Ｌ、　ＮＯ，ＰＬ、　ＲＯ，ＳＤ、ＳＥ、ｓｕ、　ｕｓ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．プレスして焼結した粉末金属素材から形成される歯車において、歯車が、歯 、歯元及びフランクの領域で表面硬化されて、少なくとも３８０ミクロンの深さ まで９０乃至１００％の範囲の稠密を確立する、ことを特徴とする歯車。
2. ２．前記歯車の硬化された表面での密度がほぼ１００％である、請求の範囲第１ 項に記載の歯車。
3. ３．金属密度が深さに関して減少する率が、少なくとも線形である、請求の範囲 第１項又は第２項に記載の歯車。
4. ４．前記密度の減少率が前記表面で比較的小さく、前記硬化された部分の最大深 さに向けて一様に増大している、請求の範囲第３項に記載の歯車。
5. ５．前記金属粉末が、基材としての鉄と、少なくとも１つの合金用添加物との混 合物からなる、請求の範囲第１項乃至第４項の何れか１項に記載の歯車。
6. ６．前記合金用添加物が、炭素、クロム、マンガン及びモリブデンからなる、請 求の範囲第５項に記載の歯車。
7. ７．前記金属粉末の粒径が２乃至１０ミクロンの範囲である、請求の範囲第１項 乃至第６項の何れか１項に記載の歯車。
8. ８．プレスして焼結した粉末金属素材の歯、歯元及びフランクの領域を転造して 、少なくとも３８０ミクロンの深さまで９０乃至１００％の範囲の稠密を確立す る、 ことを特徴とする歯車の製造方法。
9. ９．前記領域が、前記転造工程で約１２０ミクロンほど締め固められる、請求の 範囲第８項に記載の方法。
10. １０．前記素材が、乾燥した水素／窒素雰囲気中で焼結される、請求の範囲第８ 項又は第９項に記載の方法。