JPH07259966A - 動力伝達装置のハウジング及びその製造方法 - Google Patents

動力伝達装置のハウジング及びその製造方法

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JPH07259966A
JPH07259966A JP6078140A JP7814094A JPH07259966A JP H07259966 A JPH07259966 A JP H07259966A JP 6078140 A JP6078140 A JP 6078140A JP 7814094 A JP7814094 A JP 7814094A JP H07259966 A JPH07259966 A JP H07259966A
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JP
Japan
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housing
temperature
perlite
power transmission
present
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JP6078140A
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English (en)
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Hideyuki Sato
秀幸 佐藤
Kazuhiko Sato
和彦 佐藤
Shinichiro Shibuya
慎一郎 渋谷
Tsutomu Taneichi
勉 種市
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KOSHUHA CHUZO KK
NIPPON KOSHUHA KOGYO KK
Bosch Corp
Nippon Koshuha Steel Co Ltd
Original Assignee
KOSHUHA CHUZO KK
NIPPON KOSHUHA KOGYO KK
Nippon Koshuha Steel Co Ltd
Zexel Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/28Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using self-locking gears or self-braking gears
    • F16H48/285Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using self-locking gears or self-braking gears with self-braking intermeshing gears having parallel axes and having worms or helical teeth

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料の高強度化により、ハウジングの小型化
及び軽量化を図るとともに耐摩耗性を有しながら機械加
工性に優れた動力伝達装置のハウジング及びその製造方
法を提供することである。 【構成】 フェライト及びパーライトを有する球状黒鉛
鋳鉄を、800℃〜950℃の温度下で、オーステナイ
ト化した後、400℃〜500℃の温度で恒温変態させ
るオーステンパ処理を行うことによって、パーライトと
ベイナイトとの混合組織を有し、残留オーステナイト量
が5%以下の組織を有する動力伝達装置のハウジングを
得る。このような組織のハウジングによれば、十分な強
度を有する一方で切削が容易な硬度を有するから小型化
及び軽量化を図るとともに機械加工性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に用いられる動力
伝達装置のハウジングに関し、特に、自動車用ディファ
レンシャルギアのハウジングに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車に使用されている動力伝達装置の
一つとして、左右のタイヤの回転差を補正するディファ
レンシャルギアが知られている。
【0003】このディファレンシャルギアは、複数の歯
車を備え、これらの歯車をハウジング内に収納している
が、大きな動力を伝達する必要があるため、所定の強度
と耐摩耗性が要求されている。
【0004】更に、かかるディファレンシャルギアの小
型化、軽量化の要請が強い。
【0005】このような要求に対して、従来のディファ
レンシャルギアのハウジングは、フェライトとパーライ
トとの混合組織となった球状黒鉛鋳鉄が使用されてい
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のハウジングでは、安定した高い強度が確保でき
ない。また、所定の耐摩耗性を得ることができないた
め、その後所定の機械加工を施し、窒化処理を行ってい
る。
【0007】一方、オーステンパ処理した球状黒鉛鋳鉄
も知られているが、残留オーステナイトが30%程度残
存するため、それが機械加工時にマルテンサイトに変態
して硬度が増すため、機械加工性に劣るという問題があ
った。
【0008】これに対して、特開平4ー362122号
公報には、機械的強度を低下させずに切削性の向上を目
的として、球状黒鉛鋳鉄をオーステナイト化温度に加熱
した後、パーライト変態域を通る冷却速度で急冷するこ
とにより、微細パーライト基地を作る技術が提案されて
いる。しかし、この公報に開示の技術では、具体的にど
のような温度範囲でどのような処理をすれば、目的とす
る鋳鉄が得られるのか明らかでないため、目的とする鋳
鉄が確実に得られないという問題点がある。
【0009】そこで、本発明の目的は、材料の高強度化
により、ハウジングの小型化及び軽量化を図るとともに
耐摩耗性を有しながら、機械加工性に優れた動力伝達装
置のハウジング及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の動力伝達装置のハウジングは、ハウジング
に組み込まれたギアを介して動力を伝達するディファレ
ンシャルギアのハウジングであって、パーライトとベイ
ナイトとの混合組織を有し、残留オーステナイト量が5
%以下の組織を有することを特徴とする。
【0011】残留オーステナイト量を5%以下としてい
るのは、5%より多いと機械加工時にマルテンサイトに
変態して、硬度が増すため機械加工性に劣るからであ
る。
【0012】更に、本発明の動力伝達ギアのハウジング
の製造方法は、フェライト及びパーライトを有する球状
黒鉛鋳鉄を、800℃〜950℃の温度下で、オーステ
ナイト化した後、400℃〜500℃の温度で恒温変態
させるオーステンパ処理を行ったことを特徴とする。
【0013】800℃〜950℃としているのは、80
0℃より低いとオーステンパ処理時に極度に硬度が低下
し、950℃より高いとベイナイト及び残留オーステナ
イト量が多くなりすぎ、機械加工性を損なうからであ
る。
【0014】オーステンパ処理時の温度を400℃〜5
00℃の範囲としているのは、400℃より低いとベイ
ナイト組織が多くなりすぎ、残留オーステナイトも増加
して機械加工性を損なうからである。
【0015】500℃より高いとパーライト組織が粗く
なりすぎ、強度が低下するからである。
【0016】
【作用】本発明の動力伝達装置のハウジングは、上述し
た構成及び上述した方法により製造することにより、従
来の球状黒鉛鋳鉄に比べ高強度、耐摩耗性を有しなが
ら、所定の柔らかさを有することから機械加工性に優れ
るという特質を有する。
【0017】また、このような特質から、ハウジングを
薄肉化することができるので動力伝達装置のハウジング
の小型化及び軽量化を図ることもできる。
【0018】また、耐摩耗性を有することから、機械加
工の後に従来必要であった窒化処理及びそれに伴う熱処
理変形を修正するための研削加工が不要となる。
【0019】
【実施例】以下に、添付図面を参照して本発明の実施例
を詳細に説明する。
【0020】本発明の実施例にかかる動力伝達装置のハ
ウジングとして、自動車用のディファレンシャルギアの
製造を例に用いて説明する。
【0021】この自動車用のディファレンシャルギア
は、図1〜図3に示すように、シャフト3、4に設けら
れたウォームギア5、6に噛合するエレメントギア(ウ
ォームホイール)7、8を配置した構成(以下「トルセ
ンデフ」という)としている。
【0022】このトルセンデフのハウジング9を、図6
に示すように、以下の方法により製造する。
【0023】製造方法については、バッチ式の方法と連
続式の方法とがあり、本実施例はいずれの場合にも適用
できるものであるが、以下は主としてバッチ式の場合に
ついて説明する。
【0024】図6は、横軸に時間、縦軸に温度をとった
ものである。
【0025】(1)フェライト及びパーライトを有する
球状黒鉛鋳鉄を、恒温炉において温度T1 下に一定時間
1 保持して、オーステナイト化する。
【0026】この球状黒鉛鋳鉄のオーステナイト化時に
おける温度T1 は、好ましくは850℃〜920℃であ
り、本実施例では880℃である。
【0027】一定時間t1 は、好ましくは0.5時間〜
2時間であり、本実施例では1時間である。
【0028】かかるオーステナイト化では、予めオース
テナイト化温度より低い温度で予備加熱をするものであ
ってもよい。このように予熱することにより、組織が均
一化され加工性の改善を図ることができる。
【0029】(2)次に、恒温炉内のハウジングを取り
出し、温度T3 の恒温槽にt3 時間保持して、恒温変態
させるオーステンパ処理を行う。
【0030】恒温炉から恒温槽への移動時の時間はt2
時間である。
【0031】オーステンパ処理における温度T3 は40
0℃以上500℃以下としているが、好ましくは430
℃〜460℃であり、本実施例では450℃で1時間で
ある。
【0032】移動時間t2 は、本実施例では炉によって
異なるけれども30秒前後である。
【0033】このような温度条件におけるオーステンパ
処理を施すことにより、パーライトとベイナイトとの混
合組織を構成させ、残留オーステナイト量を5%以下と
するハウジングを得ることができる。尚、残留オーステ
ナイト量は、5%以下であり、切削加工性を向上させる
ために0%に近いことが好ましい。
【0034】ここで、図7を参照して、オーステンパ処
理における処理時間と温度との関係における球状黒鉛鋳
鉄の変態の状態を説明する。図7において、破線は従来
の熱処理状態を示したものであり、実線は本発明の処理
状態を示したものである。この図より従来はパーライト
をほとんど含まないが、本実施例では、温度降下の勾配
を小さくすることによりパーライトへの変態が生じる温
度領域を通過させているのである。このようにして、得
られた球状黒鉛鋳鉄はパーライトとベイナイトとの混合
組織を有する構成となる。
【0035】尚、パーライトとベイナイトとの混合比率
はオーステンパ処理時の温度と時間の調節を図ることに
より、適宜決定される。
【0036】ここで、具体的な条件下で動力伝達装置の
ハウジングを製造し、その性能試験をおこなった試験例
について説明する。
【0037】[製造例] (イ)基地としてFCD600(張力600N/mm2
のダクタイル鋳鉄)の複数のサンプルを用い、加熱炉の
温度を875℃で2時間熱処理して、オーステナイト化
した。加熱炉内では、上段、中段、下段にサンプルを配
置した。
【0038】(ロ)次に、サンプルを加熱炉から塩浴槽
に移し、430℃〜450℃で1.5時間保持して恒温
変態させるオーステンパ処理を行った。これにより得ら
れた任意の製品の内2つを本発明品1及び2とした。
【0039】[比較例]現行のFCD600(張力60
0N/mm2 のダクタイル鋳鉄)の熱処理を行わないも
のを比較例とし、従来品とした。
【0040】[試験] (イ)上記製造例により製造した本発明品のハウジング
の組織を調べたところ、本発明品1及び2の化学成分は
次のようであった。C(炭素)3.78重量%、Si
(ケイ素)2.73重量%、Mn(マンガン)0.30
重量%、P(りん)0.037重量%、S(イオウ)
0.011重量%。
【0041】(ロ)次に、本発明品の1及び2と従来品
とについて引張強さ、耐力、伸び、硬さの試験をおこな
った。
【0042】その結果を下記表1に示す。
【0043】
【表1】 この表から明らかなように、本製造例により得られたハ
ウジングは、特に、耐力、硬さの物理的試験において、
従来品であるFCD600と比較すると十分な値を得る
ことができた。例えば、硬さは従来品が241HBであ
るのに対し本発明品1及び2は302HBという優れた
値を得ることができた。
【0044】従って、パーライト部分を多くし、ベイナ
イト部分を少なくしても、比較的強度が要求される動力
伝達装置のハウジングとして十分に使用することができ
る。
【0045】(ハ)本発明品1及び2と従来品とについ
て破壊トルク試験を行った。その結果を図8に示す。図
8は縦軸に破壊トルクの指数、横軸に試験品を示してい
る。ここで、従来品は、ハウジングの胴部を切削加工し
たものであり、本発明品は、胴部において外径を鋳肌面
(非加工面)として外径を小さくし、且つ一部肉取りを
して軽量化したものである。
【0046】図8から明らかなように、本発明品の破壊
トルクは、従来品を100とすると109、108であ
り、いずれの場合においても、保証値(グラフ中破線で
示す)を十分に越えるものであり、且つ従来品をも上回
るという効果を得ることができた。
【0047】(ニ)本発明品のハウジングを、図4にV
ーV線で示す位置で切断し、図5に示すような片を得、
この片について各部(A)〜(D)の硬度、即ちハウジ
ングの内部硬さについて測定した。その結果を下記表2
に示す。
【0048】
【表2】 表2から明らかなように、本発明品は表面硬度のみなら
ず、内部においても十分な硬さを得ることができた。
【0049】(ホ)このA部及びC部の金属顕微鏡写真
を図9及び図10に示す。この写真から、C部において
パーライト組織の存在が確認できる。
【0050】(ヘ)更に、切削性のテストを行った。工
具費が従来品に対し、1.42倍に抑えることができ
た。このことは、本発明のハウジングにおいて通常のオ
ーステンパ処理に対し、工具にかかる費用が安くなり、
切削加工が容易になったことを意味する。
【0051】尚、焼き付き試験をおこなったところ、本
発明品においても従来と同様な結果を得ることができ
た。
【0052】上述したように、本発明により製造したハ
ウジングは、十分な強度と切削容易性を有することか
ら、図2及び図3に示すように、肉取り部13や図2に
符号15で示すように肉厚を薄くすることができるの
で、ハウジングの軽量化を図ることができる。
【0053】
【発明の効果】本発明の動力伝達装置のハウジングによ
れば、パーライトとベイナイトとの混合組織を有し、残
留オーステナイト量が5%以下の組織を有するから、ハ
ウジングの強度と適度の硬さとを確実に有する。従っ
て、機械加工性に優れるとともに、ハウジングの小型化
及び軽量化を、確実に図ることができる。
【0054】本発明品をハウジングに組み込まれたギア
を介して動力を伝達するディファレンシャルギアのハウ
ジングとして用いる場合には、特に、強度と硬さとの点
で、本発明品の効果を確実に発揮することができる。
【0055】フェライト及びパーライトを有する球状黒
鉛鋳鉄を、800℃〜950℃の温度下で、オーステナ
イト化した後、400℃〜500℃の温度で恒温変態さ
せるオーステンパ処理を行うという製造方法により、パ
ーライトとベイナイトとの混合組織を有し、残留オース
テナイト量が5%以下の組織を有するハウジングを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による動力伝達ギアのハウジングが用い
られるディファレンシャルギアの構成を示す斜視図であ
る。
【図2】図1に示すディファレンシャルギアの正面図で
ある。
【図3】図2に示すディファレンシャルギアの平面図で
ある。
【図4】図1に示すハウジングの正面図である。
【図5】図4に示すVーV線に沿って切断した部分の平
面図である。
【図6】本発明にかかるハウジングの製造方法における
時間と温度の関係を示すグラフ図である。
【図7】時間と温度との関係におけるパーライトとベイ
ナイトの組織の関係を示すグラフ図である。
【図8】本発明品と従来品とにおける破壊トルクの関係
を示すグラフ図である。
【図9】図5のA部の組織を示す金属表面の顕微鏡写真
であり、(a)は100倍の倍率であり、(b)は40
0倍である。
【図10】図5のC部の組織を示す金属表面の顕微鏡写
真であり、(a)は100倍の倍率であり、(b)は4
00倍である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 和彦 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 渋谷 慎一郎 青森県八戸市大字河原木字八太郎145−3 (72)発明者 種市 勉 青森県八戸市大字売市字観音下13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングに組み込まれたギアを介して
    動力を伝達するディファレンシャル装置のハウジングで
    あって、パーライトとベイナイトとの混合組織を有し、
    残留オーステナイト量が5%以下の組成を有することを
    特徴とする動力伝達装置のハウジング。
  2. 【請求項2】 フェライト及びパーライトを有する球状
    黒鉛鋳鉄を、800℃〜950℃の温度下で、オーステ
    ナイト化した後、400℃〜500℃の温度で恒温変態
    させるオーステンパ処理を行ったことを特徴とする動力
    伝達装置のハウジングの製造方法。
JP6078140A 1994-03-24 1994-03-24 動力伝達装置のハウジング及びその製造方法 Pending JPH07259966A (ja)

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