JPH08170714A - 歯 車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】歯部６の耐摩耗性及び耐衝撃性の双方を確保し
た歯車を提供する。 【構成】炭素鋼からなるリング状のバンドを球状黒鉛鋳
鉄に嵌めた状態で熱間転造し、歯部６を創成する。歯部
６は、球状黒鉛鋳鉄製の基部２の歯状突部３と、歯状突
部３の輪郭に沿う形状をもつバンドを高周波焼入処理で
形成した輪郭焼入層に相当する輪郭硬質被覆体４とで構
成されている。この歯車は、内燃機関に装備されるフラ
イホイールギヤに適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歯車に関する。本発明は
例えば鋳鉄歯車、具体的には内燃機関に装備されるフラ
イホイールギヤ等に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、歯車、例えば、内燃機関に装
備されるフライホイールギヤとしては、片状黒鉛鋳鉄や
球状黒鉛鋳鉄で形成した円盤状の基部と、歯部を備えた
別部材であるリングギヤとを用い、そして、基部の平坦
外周面にリングギヤを焼き嵌めにより嵌合して、両者を
一体化したものが知られている。

【０００３】しかし焼き嵌め方式では、必ずしも充分な
る嵌合度が得られないことがある。そこで転造加工を利
用して歯部を成形する技術が開発されている。特開平４
−２２５２８号公報には、図１５に示す様に、金属板か
らプレス成形してフランジ１０１を備えた板体１００を
成形し、別部材であるリング部材２００を板体１００の
フランジ１０１に同軸的に圧入し、その後、図１６に示
す様にフランジ１０１内にホルダ型３００を嵌め、その
状態でリング部材２００に転造ダイス４００の成形歯部
４０１を押しつけて転造工程を施すことにより、周方向
に並設された多数個の歯部５００を形成し、これにより
板体１００とリング部材２００とを一体化したフライホ
イールギヤ等の回転体を製造する方法が開示されてい
る。

【０００４】更に、特開昭６４−２６０４６号公報に
は、減圧造型法等の精密鋳造法で形成した鋳型のキャビ
ティに球状黒鉛鋳鉄の溶湯を注湯し、固化させ、これに
より歯状粗形突部をもつ基部を鋳造し、その後に転造ダ
イスを基部の歯状粗形突部に押しつけて転造により仕上
加工し、これにより歯部を高精度に仕上げて創成したフ
ライホイールギヤが開示されている。このものでは、転
造により歯部と基部との一体性が確保され易い。

【０００５】また転造を利用した技術として、特開平５
−９３２２５号公報には、球状黒鉛鋳鉄からなる歯車粗
形体を成形し、歯車粗形体をオーステナイト化温度領域
に加熱し、次に歯車粗形体をベイナイト化温度領域に冷
却し、この温度に保持している間に転造加工を施して歯
部を創成して鋳鉄歯車を得る方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１６から理解できる
様に、上記した特開平４−２２５２８号公報に係る技術
では、板体１００とは別部材であるリング部材２００の
みで歯部５００が成形されている。故に、歯車の基部で
ある板体１００とリング部材２００との係合性は必ずし
も充分ではない。そのため、歯部５００を相手歯車の相
手歯部と噛合させて使用する場合には、噛合の際の圧力
が大きくなると、歯部５００をもつリング部材２００が
板体１００のフランジ１０１に対して周方向に相対変位
することがある。場合によっては歯部５００をもつリン
グ部材２００がフランジ１０１から局部的に離脱するお
それがある。従って耐久性や長寿命化の点で必ずしも充
分ではない。

【０００７】殊に、歯車の基部として、薄板をプレス加
工して形成した板体１００を用いている。この板体１０
０は板金製のため薄肉で歪み易い。この意味でも、歯車
の使用の際に、歯部５００をもつリング部材２００がフ
ランジ１０１から離脱するおそれがある。また一般的
に、歯車の歯部には耐摩耗性及び耐衝撃性の双方が要請
される。耐摩耗性を向上させるべく硬度を高めると耐衝
撃性が低下し、また、耐衝撃性を向上させると耐摩耗性
が低下するのが一般的な傾向である。

【０００８】上記した特開昭６４−２６０４６号公報や
特開平５−９３２２５号公報に係る技術では、基部とは
別材質のリング部材を用いる方式ではない。そのため、
相反する性質とも言える耐衝撃性及び耐摩耗性との双方
を向上させるには限界があった。本発明は上記した実情
に鑑みなされたものであり、基部の歯状突部の輪郭に沿
う形状をもつ輪郭硬質被覆体を採用することにより、輪
郭硬質被覆体の離脱を抑制し、歯部の耐久性や長寿命化
に有利な歯車を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る歯車は、
噛合方向にそって並設された多数個の歯状突部を備えた
基部と、基部の歯状突部の輪郭に沿う形状をなして少な
くとも互いに背向する様に歯状突部に被覆され、基部よ
りも硬質の材質で形成された輪郭硬質被覆体とで構成さ
れており、基部の歯状突部と輪郭硬質被覆体とで歯部を
形成し、互いに背向する一対の輪郭硬質被覆体の間に基
部の歯状突部を位置させたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】請求項２に係る歯車は、請求項１におい
て、歯部の歯幅方向において輪郭硬質被覆体の両端に
は、基部と一体的な延設部が配置されていることを特徴
とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１に係る歯車によれば、歯車の歯部は、
基部の歯状突部と、歯状突部の輪郭に沿う形状をなし歯
状突部に被覆された輪郭硬質被覆体とで構成されてい
る。ここで輪郭硬質被覆体は、基部の歯状突部よりも硬
質である。そのため請求項１に係る歯車が相手歯車と噛
合する際において、噛合面における耐摩耗性は確保され
る。また歯部を構成する輪郭硬質被覆体の内側は、基部
と同材質の歯状突部で形成されているので、歯部の耐衝
撃性は確保される。

【００１２】また請求項１に係る歯車によれば、互いに
背向する一対の輪郭硬質被覆体の間に基部の歯状突部が
位置しているので、噛合圧が大きな場合であっても、噛
合方向（回転歯車の場合には周方向）における輪郭硬質
被覆体の変位に対して、基部の歯状突部が障壁として機
能できる。よって噛合方向における基部の歯状突部と輪
郭硬質被覆体との係合性は確保される。従って、噛合圧
が大きな場合であっても、或いは、歯車の使用期間が長
期にわたる場合であっても、基部の歯状突部と輪郭硬質
被覆体との一体性は、確保され易い。よって噛合方向に
おける輪郭硬質被覆体の離脱は抑制される。

【００１３】請求項２に係る歯車によれば、歯部の歯幅
方向において輪郭硬質被覆体の両端には、基部と一体的
な延設部が配置されている。そのため、歯部の歯幅方向
においても、基部の歯状突部と輪郭硬質被覆体との係合
性は確保される。そのため歯幅方向における輪郭硬質被
覆体の離脱は抑制される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例）図１及び図２は本実施例に係る歯車１の要部
を示す。この歯車１は、回転体として機能する基部２
と、基部２よりも硬質の材質で形成された輪郭硬質被覆
体４とで構成されている。輪郭硬質被覆体４は噛合面を
形成するものであり、従って、互いに背向する歯面４０
と、歯面４０の外端同士を連設する歯先面４３と、歯面
４０の内端同士を連設する歯底面４５とを備えている。
歯面４０は歯形成曲線、一般的にはインボリユート曲線
等で規定できる。

【００１５】図２から理解できる様に、基部２の外周部
には、多数個の歯状突部３が噛合方向つまり周方向（矢
印Ａ１方向）にそって一体的に並設されている。この歯
状突部３は、輪郭硬質被覆体４の歯面４０に沿い歯面４
０の形状に酷似した酷似歯面３０と、輪郭硬質被覆体４
の歯先面４３に沿い歯先面４３の形状に酷似した酷似歯
先面３３と、輪郭硬質被覆体４の歯底面４５に沿い歯底
面４５に酷似した酷似歯底面３５とを備えている。

【００１６】歯車１の基本的な要求特性として、前記し
た様に耐摩耗性及び耐衝撃性がある。この特性は前述の
様に相反する特性と言える。従って、耐摩耗性を優先さ
せれば耐衝撃性が充分でなく、耐衝撃性を優先させれ
ば、耐摩耗性が充分でなくなる一般的傾向をもつ。基部
２は歯状突部３と共に、耐衝撃性等の確保を考慮して球
状黒鉛鋳鉄（以下ＦＣＤともいう；例えばＦＣＤ４０、
ＦＣＤ５０、ＦＣＤ６０、ＦＣＤ７０）で形成されてい
る。この鋳鉄の硬度はＨｖ２００〜５００程度、特にＨ
ｖ２５０〜４５０程度である。

【００１７】輪郭硬質被覆体４は、基部２とは異なる材
質つまり鋼材（例えば炭素鋼、Ｍｎ鋼やＣｒ鋼等の合金
鋼）で形成されており、従って多孔質となる溶射層と異
なり、非多孔質である。輪郭硬質被覆体４は、耐摩耗性
の確保を考慮して硬質化処理が施されており、歯状突部
３の組織よりも硬質とされている。代表的な硬化処理と
しては、焼入処理、特に高周波誘導加熱処理がある。従
って輪郭硬質被覆体４の硬度はＨｖ４００〜９００程
度、特にＨｖ５００〜８００程度である。

【００１８】本実施例では図２から理解できる様に、歯
状突部３と輪郭硬質被覆体４とで歯車１の歯部６が形成
されている。そして各歯部６のうち、互いに背向する一
対の輪郭硬質被覆体４の間には、基部２の一部である球
状黒鉛鋳鉄からなる歯状突部３が位置している。更に図
３に示す様に、歯部６の歯幅方向つまり矢印Ｂ１方向に
おいて、輪郭硬質被覆体４の両端には、基部２と一体的
な突起状の延設部２８が設けられている。従って輪郭硬
質被覆体４の表面と延設部２８の表面とは実質的に同一
高さとなり、実質的に面一状態とされている。図３にお
いて延設部２８は幅寸法Ｌ３で示されている。

【００１９】以上説明した本実施例によれば図１〜図３
から理解できる様に、歯車１の歯部６は、基部２の一部
である球状黒鉛鋳鉄製の歯状突部３と、歯状突部３の輪
郭に沿う形状をなして歯状突部３に被覆された硬質の輪
郭硬質被覆体４とで構成されており、そして互いに背向
する一対の輪郭硬質被覆体４の間に歯状突部３が位置し
ているため、周方向つまり矢印Ａ１方向において、基部
２の歯状突部３と輪郭硬質被覆体４との係合性は確保さ
れる。

【００２０】すなわち図２において、相手歯車の相手歯
部Ｐが噛合して歯車１の歯部６が矢印Ａ１方向に回転す
る場合を考えると、相手歯部Ｐと噛合する輪郭硬質被覆
体４は、そのピッ円付近つまり噛合域で圧縮力を受ける
ののの、矢印Ａ１方向における輪郭硬質被覆体４の変位
に対して基部２の歯状突部３が障壁として機能する。そ
のため、周方向つまり矢印Ａ１方向における輪郭硬質被
覆体４の離脱は抑制される。従って長期にわたり輪郭硬
質被覆体４の離脱を防止でき、硬質の輪郭硬質被覆体４
による耐摩耗性を確保できる。

【００２１】ところで、球状黒鉛鋳鉄を焼入処理したと
しても、鋳鉄の焼入は焼割れ等を発生し、必ずしも容易
ではないことから、球状黒鉛鋳鉄の使用だけでは耐摩耗
性の向上には限界がある。この点本実施例によれば、歯
部６の歯面４０を形成する輪郭硬質被覆体４は、球状黒
鉛鋳鉄製の基部２よりも硬質の材質で形成されているの
で、輪郭硬質被覆体４は球状黒鉛鋳鉄製の基部２よりも
耐摩耗性に富み、従って歯面４０等の歯表出面における
耐摩耗性の確保に有利である。

【００２２】しかも本実施例では、歯部６のうち互いに
背向する一対の輪郭硬質被覆体４の間に歯状突部３が位
置している構成であり、歯部６の大部分は球状黒鉛鋳鉄
で形成されているため、歯部６の耐衝撃性の確保に有利
である。更に本実施例によれば、図３から理解できる様
に、歯部６の歯幅方向つまり矢印Ｂ１方向において輪郭
硬質被覆体４の両端には、基部２と一体的な延設部２８
が配置されているため、歯部６の歯幅方向つまり矢印Ｂ
１方向においても、基部２と輪郭硬質被覆体４との係合
性は確保される。故に、歯幅方向つまり矢印Ｂ１方向に
おける輪郭硬質被覆体４の離脱は、抑制される。そのた
め長期にわたり輪郭硬質被覆体４による耐摩耗性が確保
され、歯車１の耐久性や長寿命化に有利である。

【００２３】（適用例）以下、適用例について図４〜図
１３に基づいて説明する。この例は車両の内燃機関に装
備される鋳鉄歯車としてのフライホイールギヤに適用し
たものである。機械加工後のフライホイールギヤを図４
に示す。フライホイールギヤはクランクシャフトの端部
に装備され、内燃機関の回転変動やトルク変動を低減さ
せるための慣性を得る質量体として機能する。フライホ
イールギヤの外周部には歯部６が多数個（例えば１００
個程度）形成されている。

【００２４】まず、上記したフライホイールギヤの製造
にあたり、図５に示す様に比較的大径の円盤体７０と、
平均厚みｔが０．５ｍｍ程度のリング状をなすバンド７
２とを用いる。円盤体７０は球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４
５）で形成されている。バンド７２は焼入可能な炭素鋼
（Ｓ４５Ｃ）で形成されている。図５から理解できる様
にこの円盤体７０は、本体７１と本体７１に同軸的に連
設されたリング部７２ｘとで形成されている。円盤体７
０の本体７１の外周部である被転造部７４には、円弧凹
面７４ａが本体７１を１周する様に形成されている。常
温領域においては、図５に示す被転造部７４の幅寸法Ｗ
１は１０ｍｍ、被転造部７４の外径Ｄ１は２７１．５ｍ
ｍである。常温領域においては、バンド７２の内径Ｄ２
は、円盤体７０の外周面である被転造部７４の外径Ｄ１
よりも小さくされている。

【００２５】そして図６に示す様に、断熱性をもつ材料
例えばセラミックスからなるバンドガイド治具８０の外
周面８０ｃにバンド７２を配置する。バンドガイド治具
８０の外周面８０ｃには、テーパ一端８０ｅからテーパ
他端８０ｆに向かうにつれて順次拡径するテーパ状円錐
面８０ｘが形成され、更に、テーパ一端８０ｅから端８
０ｉにかけて外径が同径の直状円筒面８０ｙが形成され
ている。

【００２６】そして図７に示す様に、バンドガイド治具
８０を矢印Ｃ１方向に相対移動させて円盤体７０に接近
させると共に、バンド７２をリング状の誘導コイル８３
に対面させる。この状態で誘導コイル８３に高周波電流
を流して、第１回目の誘導加熱処理（例えば５０〜４０
０ＫＨｚ）により、バンド７２を高温領域である８２０
°Ｃ（一般的には８００〜１０００°Ｃの範囲で調整）
に加熱する。本例では具体的には、誘導加熱の際の周波
数は１００ＫＨｚ、パワーは３００ＫＶＡとした。

【００２７】上記誘導加熱によりバンド７２の内径を熱
膨張により増大させ拡径させる。このときバンドガイド
治具８０は断熱性をもつ材料で形成されているので、バ
ンドガイド治具８０への伝熱によるバンド７２の温度低
下は抑制され、バンド７２の高温度の維持に有利であ
る。上記の様に誘導加熱により拡径させたバンド７２
を、図８から理解できる様に、バンドガイド治具８０の
円錐面状の外周面８０ｃにそって矢印Ｃ２方向にそって
移動させ、これによりバンド７２を円盤体７０の被転造
部７４に短時間のうちに嵌合する。

【００２８】この際に、図１１に示す様に、断熱性をも
つ材料例えばセラミックスで形成された規制治具として
機能する当板８４を、バネ８５の付勢力を利用して、バ
ンド７２の側面に宛てがえば、バンド７２の位置決めが
容易となる。上記の様にバンド７２を被転造部７４に嵌
合すると、バンド７２は円盤体７０への伝熱に伴い熱収
縮して縮径するので、図９から理解できる様にバンド７
２は円盤体７０の被転造部７４の外周面に被着される。

【００２９】この状態で、誘導コイル８３を図８に示す
矢印Ｃ３方向に相対移動させ、図９から理解できる様に
バンド７２と誘導コイル８３とを対面させる。この状態
で、第２回目の誘導加熱処理を行う。即ち誘導コイル８
３に電流を流し、バンド７２と共に円盤体７０の被転造
部７４を誘導加熱（例えば３〜１０ＫＨｚ）し、これに
よりバンド７２及び被転造部７４を高温領域（一般的に
は８００〜１０００°Ｃ）に加熱する。本例では具体的
には、誘導加熱の際の周波数は３ＫＨｚ、パワーは５０
０ＫＶＡとし、加熱温度は、バンド７２を含めた深さ
８．４ｍｍ（歯丈の１．５倍）で９００°Ｃとした。

【００３０】このとき表皮のみを集中的に誘導加熱する
という表皮効果の影響で、円盤体７０の中央域はあまり
加熱されない。故に、半径方向における円盤体７０の中
央域の剛性は確保され、後述する転造工程において円盤
体７０の中央域の歪みを抑制できる効果を期待できる。
ところで、バンド７２のみ加熱する第１回目の誘導加熱
処理の周波数は高周波域（５０〜４００ＫＨｚ）であ
る。バンド７２を迅速に加熱し、エネルギ効率を確保す
るためである。一方、バンド７２を嵌めた被転造部７４
を加熱する第２回目の誘導加熱処理の周波数は、比較的
低い周波数域（例えば３〜１０ＫＨｚ）である。これ
は、周波数が高いほど、表層が集中的に誘導加熱される
表皮効果が大きくなり、周波数が低いほど、誘導加熱深
さが深くなるという現象に着目し、転造直前の第２回目
の誘導加熱処理では、バンド７２の加熱ばかりか、バン
ド７２の内側に位置する基部２の被転造部７４の加熱も
重視したからである。

【００３１】上記した様に被転造部７４及びバンド７２
を加熱した状態で、図１０及び図１２から理解できる様
に、成形歯部８７ｃを備えた転造ダイス８７を用い、転
造ダイス８７を回転駆動させつつ、これの成形歯部８７
ｃをバンド７２の外周面に強圧し、熱間転造する。転造
の際には、バンド７２がその長さ方向に圧延されてその
長さが伸長するため、バンド７２が脱落するおそれがあ
る。この点本実施例では図１１から理解できる様に、バ
ンド７２を被転造部７４に嵌める際に使用した当板８４
をリング脱落防止用治具として用いることができる。こ
の場合には、当板８４を被転造部７４の側面に宛てがえ
ば、転造の際に、歯幅方向つまり矢印Ｂ１方向における
バンド７２の離脱が防止される。

【００３２】また、図１３に示す様にリング脱落防止治
具８９を配置しても良い。ここで、図１３（Ａ）は転造
前の状態を示し、図１３（Ｂ）は転造後の状態を示す。
この様に転造の際には、リング脱落防止治具８９を配置
して被転造部７４の側面に宛てがえば、バンド７２の脱
落防止に有利である。上記した熱間鍛造の際には、転造
に伴い、凹凸を形成する歯状突部３が被転造部７４に形
成されるため、その凹凸相当ぶん被転造部７４の周長が
増大する。この点本実施例では転造の際の圧延作用によ
り、バンド７２がその長さ方向に伸長するため、前記し
た周長の増大化に対応できる。

【００３３】上記した様に熱間転造を終えたら、次に焼
入処理を行う。即ち、バンド７２を誘導コイル８３に対
面させ、誘導コイル８３に高周波電流を通電する（一般
的には数１０ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）。本例では具体
的には周波数は１００ＫＨｚ、パワーは３１０ＫＶＡし
た。これによりバンド７２にそって誘導電流が流れる。
よってバンド７２が集中的に焼入温度領域に短時間のう
ちに加熱される。このとき、一般的には、基部２の歯状
突部３の温度は、バンド７２よりも低い温度である。そ
の理由は、高周波とすれば表層を集中的に誘導加熱する
という表皮効果による影響のためである。即ち本例で
は、歯部６の輪郭に沿って薄肉状の加熱層を形成するい
わゆる『輪郭加熱』が達成される。

【００３４】その後、バンド７２の加熱部分に冷却媒体
（一般的には冷却ミスト、冷却水）を吹きつける。これ
によりバンド７２が焼入処理され、輪郭硬質被覆体４と
なる。即ち、歯部６の輪郭に沿って焼入層を形成するい
わゆる『輪郭焼入』が達成される。上記した工程によ
り、周方向に多数個の歯部６が並設された鋳鉄歯車とし
て機能するフライホイールギヤが形成される。フライホ
イールギヤの歯部６は、図１及び図２から理解できる様
に、歯状突部３を備えた基部２と、歯状突部３の輪郭に
沿って被覆された輪郭硬質被覆体４とで構成されてい
る。

【００３５】ところで鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄といえども、
黒鉛等の影響で焼入処理の際に焼割れ等の不具合を発生
し易いものである。この点本例では炭素鋼からなるバン
ド７２で形成した輪郭硬質被覆体４が焼入層を形成し、
球状黒鉛鋳鉄は基本的には焼入層を構成しない。或い
は、球状黒鉛鋳鉄が焼入層を構成するとしてもその主体
はバンド７２で構成される。そのため、焼割れの不具合
を軽減、回避するのに有利である。この意味でもフライ
ホイールギヤの長寿命化や耐久性の維持に有利である。

【００３６】磁束が通りにくい黒鉛を多量に含む鋳鉄と
異なり、炭素鋼で形成した輪郭硬質被覆体４となるバン
ド７２は、鋳鉄に比較して誘導加熱され易い傾向をも
つ。よって『輪郭加熱』に適し、ひいては歯部６の輪郭
にそって焼入層を形成する『輪郭焼入』に適する。上記
した方法で製造した本例のフライホイールギヤによれ
ば、輪郭硬質被覆体４の硬度はＨｖ７５０程度であり、
球状黒鉛鋳鉄の硬度はＨｖは３８０程度であった。

【００３７】上記の様に『輪郭焼入』を行えば、歯部６
の歯元付近は実質的に基部２の母材である球状黒鉛鋳鉄
で形成できるので、輪郭焼入層により歯面４０における
耐摩耗性を確保しつつ、歯部６における耐衝撃性を確保
するのに有利である。なお上記転造工程、焼入工程等は
大気中で実施される。上記した方法で製造した本例のフ
ライホイールギヤを用いて、スタータピニオン飛び込み
試験を行ったところ、歯部６の折損や摩耗の問題はなか
った。スタータピニオン飛び込み試験は、フライホイー
ルギヤを静止させた状態で、回転速度４５００ｒｐｍで
回転しているスタータピニオンを歯部６間に飛び込ませ
る操作を、３０００回繰り返して行う試験である。

【００３８】（試験）上記した転造を行う際の適切な条
件を選択する試験を行った。 まず、球状黒鉛鋳鉄を熱間転造して歯部を創成した。
そして上記したスタータピニオン飛び込み試験を行い、
そして、球状黒鉛鋳鉄の硬度と歯部の衝撃強度及び耐摩
耗性との関係を試験した。この場合には、球状黒鉛鋳鉄
の硬度は、熱間転造後の送風による空冷の程度を変える
ことにより調整した。

【００３９】試験結果を表１に示す。表１に示す様に、
球状黒鉛鋳鉄の硬度がＨｖ１６０の場合には歯先のダレ
が発生し、衝撃強度の評価は×であり、摩耗も大きかっ
た。球状黒鉛鋳鉄の硬度がＨｖ２５０の場合には歯部の
衝撃強度は問題がなかったが、摩耗は大きかった。球状
黒鉛鋳鉄のＨｖ３７０の場合には歯部の衝撃強度は問題
がなかったが、摩耗は中程度であった。球状黒鉛鋳鉄の
硬度がＨｖ５１０の場合には歯のカケが発生した。

【００４０】この表１に従えば、歯部の衝撃強度のみに
着目すると、球状黒鉛鋳鉄の硬度はＨｖ２５０〜４５０
程度が好ましいといえる。しかし球状黒鉛鋳鉄のみで
は、歯部６の衝撃強度は確保されるものの、歯面におけ
る耐摩耗性が充分ではない。そこで、前記した輪郭硬質
被覆体４となる焼入処理が容易なバンド７２が必要とな
る。 この試験ではバンド７２を用いる。そして球状黒鉛鋳
鉄の硬度とバンド７２の硬度とを変更し、それぞれの硬
度と強度特性を試験した。バンド７２の硬度は、焼入処
理後の焼き戻し程度を変更することにより調整した。

【００４１】試験結果を表２に示す。表２に示す様に、
球状黒鉛鋳鉄の硬度がＨｖ１７０、バンド７２の硬度が
Ｈｖ７５０のときには、歯面における摩耗は実質的にな
かったが、球状黒鉛鋳鉄が軟らかいので凹み、その部分
におけるバンド７２に亀裂が発生した。また球状黒鉛鋳
鉄の硬度がＨｖ２４０、バンド７２の硬度がＨｖ４５０
のときには、バンド７２にキズ摩耗が少々発生したもの
の、評価は○であった。球状黒鉛鋳鉄の硬度がＨｖ２５
０、バンド７２の硬度がＨｖ５００のときには、問題は
なく、評価は○であった。球状黒鉛鋳鉄の硬度がＨｖ４
５０、バンド７２の硬度がＨｖ８２０のときには問題は
なく、評価は○であった。

【００４２】しかし球状黒鉛鋳鉄の硬度がＨｖ２５０で
あっても、バンド７２の硬度がＨｖ８２０のときには、
バンド７２が硬すぎ、バンド７２に割れが発生し、評価
は×であった。この表２に従えば、本実施例に係るフラ
イホイールギヤにおいては、球状黒鉛鋳鉄の硬度はＨｖ
２５０〜４５０程度が好ましく、バンド７２の硬度はＨ
ｖ５００〜８００程度が好ましいといえる。 バンド７２の加熱温度とバンド７２の内径とを変更
し、バンド７２の焼き嵌め性を試験した。この場合に
は、被転造部７４の外径は、常温領域で２７１．５ｍ
ｍ、加熱後で２７４．１ｍｍとなる。加熱した後のバン
ド７２の内径は、常温域の被転造部７４の外径よりも
１．０ｍｍ大きくなる様に設定した。

【００４３】この試験の結果を表３に示す。表３に示す
様に、バンド７２の加熱温度が５００°Ｃのときには球
状黒鉛鋳鉄とバンド７２との境界における隙間は大き
く、バンド７２が離脱するおそれがあった。バンド７２
の加熱温度が８００°Ｃで、バンド７２内径が２６９．
５ｍｍのときには、球状黒鉛鋳鉄とバンド７２との境界
における隙間は小さいかゼロであった。バンド７２の加
熱温度が９００°Ｃ、１０００°Ｃのときにも、隙間は
小さいかゼロであった。この様に球状黒鉛鋳鉄とバンド
７２との境界における隙間を小さくするかゼロの場合に
は、バンド７２には適切な張力が作用し易いので、転造
工程時におけるバンド７２の脱落防止に有利である。こ
の試験結果により本実施例に係るフライホイールギヤに
おいては、バンド７２の加熱温度は８００〜１０００°
Ｃが好ましいといえる。 次にバンド７２の厚みを調べる試験を行った。その試
験結果を表４に示す。表４に示す様にバンド７２の厚み
が０．１ｍｍよりも小さい場合には、バンド７２が薄過
ぎ、熱間転造の際にバンド７２が破断した。バンド７２
の厚みが０．１〜０．８ｍｍの場合には、転造中におい
てもバンド７２は良好に保持されていた。バンド７２の
厚みが０．８ｍｍを越える場合には、バンド７２と基部
２との間に隙間が発生することが確認された。転造時に
転造ダイス８７と基部２との間でバンド７２が大きく圧
延され、バンド７２が周方向に大きく伸びるためであ
る。

【００４４】この表４に従えば、本実施例に係るフライ
ホイールギヤにおいては、バンド７２の厚みは０．１〜
０．８ｍｍが適切であると言える。 更に、バンド７２の幅寸法をα１とし、一対の当板８
４の間隔寸法Ｗ２（図１３参照）を１３ｍｍとしたと
き、α１とＷ２との関係、つまり延設部２８の幅寸法Ｌ
３（図３参照）の大きさの関係を評価した。α１が７ｍ
ｍのときには延設部２８の幅寸法Ｌ３は３．０ｍｍとな
り、α１が８ｍｍのときには延設部２８の幅寸法Ｌ３は
２．５ｍｍとなり、α１が１０ｍｍのときには延設部２
８の幅寸法Ｌ３は１．５ｍｍとなり、α１が１１ｍｍの
ときには延設部２８の幅寸法Ｌ３は１．０ｍｍとなる。
α１が７ｍｍ、８ｍｍのときには延設部２８における摩
耗が顕著であった。α１が９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ
のときには延設部２８の摩耗は実用上問題はなかった。
このことから本実施例に係るフライホイールギヤによれ
ば、延設部２８の幅寸法Ｌ３は２．０〜１．０ｍｍ程度
が良いといえる。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】 （他の例）図１４は他の例を示す。この例では、歯幅方
向つまり矢印Ｂ１方向における輪郭硬質被覆体４の両端
には、奥部に向かうにつれて幅が広くなる様な傾斜面４
ｒが形成されている。この例では傾斜面４ｒと延設部２
８との係合性が増加し、矢印Ｂ１方向における輪郭硬質
被覆体４の離脱防止に一層有利である。

【００４９】上記した例では内燃機関に装備されるフラ
イホイールギヤの歯車部分に適用しているが、これに限
らず、他の形態の歯車でも良い。上記した例では、外歯
をもつ歯車に適用しているが、これに限らず内歯方式の
歯車、ラック等に適用することもできる。上記した例で
は基部２は球状黒鉛鋳鉄としているが、これに限定され
ず、片状黒鉛鋳鉄（例えばＦＣ２０〜ＦＣ３０）や可鍛
鋳鉄、合金鋳鉄等の他の種の鋳鉄でも良く、或いは、他
の金属例えば炭素鋼や合金鋼、アルミ系でも良い。

【００５０】上記したバンド７２は周方向に一周するリ
ング形態であるが、場合によっては、切欠を備えたＣ形
状のバンドを用いても良い。上記した例ではバンド７２
の厚み方向における略全域を焼入処理することにしてい
るが、これに限らず、誘導加熱の際の周波数を更に高周
波とし、バンド７２のうち、厚み方向における最表層の
みを焼入処理することにしても良い。

【００５１】その他、本発明は上記しかつ図面に示した
実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しな
い範囲内で必要に応じて適宜選択できるものである。 （付記）上記した実施例から次の技術的思想も把握でき
る。 輪郭硬質被覆体は歯部の輪郭焼入層を構成するか、輪
郭焼入層の主体を構成する請求項１、２に記載の歯車。 輪郭硬質被覆体は非孔質である請求項１、２に記載の
歯車。 円盤体（例えば鋳鉄製）の外周面及び内周面の一方
に、焼入可能な材質で形成したバンドを沿わせる工程
と、転造型の成形歯部をバンドに押しつけて円盤体と共
に転造し、これにより歯状突部と歯状突部の輪郭に沿う
輪郭硬質被覆体とからなる歯部を創成する転造工程と、
創成した歯部付近の輪郭領域を高周波誘導加熱する工程
と、誘導加熱した輪郭領域と冷却媒体とを接触させて焼
入し、輪郭焼入層を形成する工程とを順に実施すること
を特徴とする歯車及びその製造方法。 バンドの厚みは、輪郭焼入層の厚みと相応する様に設
定されていることを特徴とする歯車及びその製造方法。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に係る歯車によれば、歯部は、
基部の歯状突部と、歯状突部の輪郭にそって被覆された
輪郭硬質被覆体とで構成されており、互いに背向する一
対の輪郭硬質被覆体間には基部の歯状突部が位置してい
る。そのため噛合方向における輪郭硬質被覆体の変位に
対して、基部の歯状突部は障壁として機能する。従っ
て、噛合方向における歯状突部と輪郭硬質被覆体との係
合性は確保される。よって噛合方向における輪郭硬質被
覆体の離脱は抑制される。そのため長期にわたり輪郭硬
質被覆体の離脱を防止できる。

【００５３】請求項１に係る歯車によれば、輪郭硬質被
覆体は、基部よりも硬質の材質で形成されているので、
歯表出面の耐摩耗性の確保に有利である。勿論、歯部の
内部は基部と同じ材質の歯状突部で形成されているの
で、歯部の耐衝撃性の確保にも有利である。請求項２に
係る歯車によれば、歯部の歯幅方向において輪郭硬質被
覆体の両端には、基部と一体的な延設部が配置されてい
るため、歯部の歯幅方向においても、基部の歯状突部と
輪郭硬質被覆体との係合性は確保され、歯幅方向におけ
る輪郭硬質被覆体の離脱は抑制される。そのため長期に
わたり輪郭硬質被覆体の離脱を一層防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】歯車の歯部付近の要部を示す斜視図である。

【図２】歯車の歯部付近の要部を示す断面図である。

【図３】歯幅方向にそって切断した断面図である。

【図４】機械加工後のフライホイールギヤの正面図であ
る。

【図５】円盤体とバンドとを示す断面図である。

【図６】バンドをバンドガイド治具に配置した状態を示
す断面図である。

【図７】バンドガイド治具に配置したバンドを誘導加熱
している状態を示す断面図である。

【図８】誘導加熱したバンドをバンドガイド治具に沿っ
て移動させている状態を示す断面図である。

【図９】誘導加熱したバンドを円盤体の被転造部に被着
した状態を示す断面図である。

【図１０】円盤体の被転造部に被着したバンドを熱間転
造している状態を示す断面図である。

【図１１】円盤体の被転造部に当板を宛てがっている状
態を示す構成図である。

【図１２】円盤体の被転造部に被着したバンドを熱間転
造している状態を示す構成図である。

【図１３】転造前後を示す主要部の構成図である。

【図１４】他の例に係り、歯幅方向にそって切断した断
面図である。

【図１５】従来技術に係り、リング体を板体のフランジ
に被着した状態を示す断面図である。

【図１６】従来技術に係り、板体のフランジに被着した
リング体を転造している状態を示す構成図である。

【符号の説明】

図中、１は歯車、２は基部、２８は延設部、３は歯状突
部、４は輪郭硬質被覆体、４０は歯面、６は歯部、７０
は円盤体、７２はバンド、７４は被転造部を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】噛合方向にそって並設された多数個の歯状
   突部を備えた基部と、 該基部の該歯状突部の輪郭に沿う形状をなして少なくと
   も互いに背向する様に該歯状突部に被覆され、該基部よ
   りも硬質の材質で形成された輪郭硬質被覆体とで構成さ
   れており、 該基部の歯状突部と該輪郭硬質被覆体とで歯部を形成
   し、 互いに背向する一対の該輪郭硬質被覆体の間に該基部の
   歯状突部を位置させたことを特徴とする歯車。
2. 【請求項２】歯部の歯幅方向において輪郭硬質被覆体の
   両端には、基部と一体的な延設部が配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の歯車。