JPS61117014A - 高強度歯車の製造方法 - Google Patents
高強度歯車の製造方法Info
- Publication number
- JPS61117014A JPS61117014A JP23588884A JP23588884A JPS61117014A JP S61117014 A JPS61117014 A JP S61117014A JP 23588884 A JP23588884 A JP 23588884A JP 23588884 A JP23588884 A JP 23588884A JP S61117014 A JPS61117014 A JP S61117014A
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- JP
- Japan
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- gear
- tooth
- grinding
- fatigue strength
- manufacturing
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F17/00—Special methods or machines for making gear teeth, not covered by the preceding groups
- B23F17/005—Special methods or machines for making gear teeth, not covered by the preceding groups for machining tooth fillet or tooth root
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、自動車のトランスミッション等の駆動伝達系
に用いられる歯車の製造方法に関する。
に用いられる歯車の製造方法に関する。
（従来の技術）
現在量産されている自動車用トランスミッションの歯車
類は肌焼鋼を使用して成形され、一般に、ブランク加ニ
ーホブ切り加ニーシェービング加ニー浸炭焼入れ一軸受
部及び摺動面の研削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４−付エンジン
、四パルプ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、上記歯車類に作用する負荷
応力が増大化し、歯元部の曲げ疲労強度が不足すること
が度々ある。このような問題点に対処するため、１元部
の曲げ疲労強度向上の目的で浸炭焼入れ後にショットピ
ーニング加工を行う手段が従来より採用されている。
類は肌焼鋼を使用して成形され、一般に、ブランク加ニ
ーホブ切り加ニーシェービング加ニー浸炭焼入れ一軸受
部及び摺動面の研削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４−付エンジン
、四パルプ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、上記歯車類に作用する負荷
応力が増大化し、歯元部の曲げ疲労強度が不足すること
が度々ある。このような問題点に対処するため、１元部
の曲げ疲労強度向上の目的で浸炭焼入れ後にショットピ
ーニング加工を行う手段が従来より採用されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、シェービング加工工程においては歯元フ
ィレット部に大なり小なりの加工段差、いわゆるシェー
ビング段差が形成されるため、上記浸炭焼入れ後のショ
ットピーニング加工に際しては、ショットピーニングの
加工条件を厳密に管理しなければ、歯元部の曲げ疲労強
度を安定して向上させることは困難となる。このような
ことから、自動車の種類・型式が同一であっても、高出
力エンジンを搭載するものについては、部品材質、熱処
理方法の変更はもとより、歯車の設計諸元を変更したり
、あるいは新たに１ランクサイズの大きい歯車構造を採
用しなければならず、車体の重量増加および製造コスト
の上昇を招くという問題点がある。
ィレット部に大なり小なりの加工段差、いわゆるシェー
ビング段差が形成されるため、上記浸炭焼入れ後のショ
ットピーニング加工に際しては、ショットピーニングの
加工条件を厳密に管理しなければ、歯元部の曲げ疲労強
度を安定して向上させることは困難となる。このような
ことから、自動車の種類・型式が同一であっても、高出
力エンジンを搭載するものについては、部品材質、熱処
理方法の変更はもとより、歯車の設計諸元を変更したり
、あるいは新たに１ランクサイズの大きい歯車構造を採
用しなければならず、車体の重量増加および製造コスト
の上昇を招くという問題点がある。
本発明は、これらの問題点に着目してなされたもので、
その目的とするところは、歯元部の曲げ疲労強度が向上
する、高強度歯車の製造方法を提供することにある。
その目的とするところは、歯元部の曲げ疲労強度が向上
する、高強度歯車の製造方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成する本発明方法の技術的手段は、表面硬
化処理を施した歯車のシェービング段差を含む歯元フィ
レット歯底部を研削加工にて仕上げてシェービング段差
を除くことを特徴とするものである。表面硬化処理には
、浸炭または浸炭浸窒、焼入れ等のように、金属体の表
面より炭素あるいは炭素と窒素を浸透拡散させて表面層
の化学組成を変える化学的表面硬化処理と、高周波焼入
れまたは炎焼入れ等のように、金属体の化学組成を変え
ることなく表面層の組織を変える物理的表面硬化処理と
が挙げられる。
化処理を施した歯車のシェービング段差を含む歯元フィ
レット歯底部を研削加工にて仕上げてシェービング段差
を除くことを特徴とするものである。表面硬化処理には
、浸炭または浸炭浸窒、焼入れ等のように、金属体の表
面より炭素あるいは炭素と窒素を浸透拡散させて表面層
の化学組成を変える化学的表面硬化処理と、高周波焼入
れまたは炎焼入れ等のように、金属体の化学組成を変え
ることなく表面層の組織を変える物理的表面硬化処理と
が挙げられる。
焼入れによる表面硬化処理後の歯車のシェービング段差
を含む歯元フィレット歯底部の形状、すなわち歯元フィ
レット歯底部の曲率半径は、精密投影器によって実測し
、研削加工を行うときに使用する砥石は、実測半径より
も数チないし１０チ位小さ目の刃先半径を有するものを
選定し、砥石刃先半径の５％ないし２０％の範囲内の研
削量にて、歯底円（基礎円）の半径方向へ研削加工仕上
げを行うことが好ましい。
を含む歯元フィレット歯底部の形状、すなわち歯元フィ
レット歯底部の曲率半径は、精密投影器によって実測し
、研削加工を行うときに使用する砥石は、実測半径より
も数チないし１０チ位小さ目の刃先半径を有するものを
選定し、砥石刃先半径の５％ないし２０％の範囲内の研
削量にて、歯底円（基礎円）の半径方向へ研削加工仕上
げを行うことが好ましい。
（作 用）
本発明方法は、表面硬化処理後に、歯車のシェービング
段差を含む歯元フインット歯底部を研削加工仕上げする
ことにより、シェービング段差を除去するもので、歯元
フィレット歯底部の曲率半径すなわち歯元フィレット歯
底部の表面積が大となり表面が滑らかに仕上げられる。
段差を含む歯元フインット歯底部を研削加工仕上げする
ことにより、シェービング段差を除去するもので、歯元
フィレット歯底部の曲率半径すなわち歯元フィレット歯
底部の表面積が大となり表面が滑らかに仕上げられる。
、１゜シェービング段差を除去し前記曲率半径を
大きくすることで、歯元部に曲げ応力が作用した際の負
荷応力による応力集中は緩和され歯車の曲げ疲労強度が
向上する。表面が清らかに研削加工された歯車に適切な
るショットピーニング加工を施して冷間加工による残留
圧縮応力を付与させれば、より大きな曲げ疲労強度の向
上が期待できる。
大きくすることで、歯元部に曲げ応力が作用した際の負
荷応力による応力集中は緩和され歯車の曲げ疲労強度が
向上する。表面が清らかに研削加工された歯車に適切な
るショットピーニング加工を施して冷間加工による残留
圧縮応力を付与させれば、より大きな曲げ疲労強度の向
上が期待できる。
（実施例）
以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第２図は、シェービング加工された自動車用トランスミ
ッションの歯車１を示す断面図で、２は曲げ応力Ｐが作
用する作用歯面、３はシェービング段差４を含む歯元フ
ィレット歯底部である。シェービング段差４は、シェー
ビング加工工程において刃具のドレッシング前後および
刃具の犀耗具合その他により必然的に形成されたもので
あり、曲げ応力Ｐが作用すると、シェービング段差４の
小さなアール部（曲率半径０．２〜ａ、５ｍｍ ）に応
力集中が起こり、亀裂５の進行により疲労破壊の原因と
なる。
ッションの歯車１を示す断面図で、２は曲げ応力Ｐが作
用する作用歯面、３はシェービング段差４を含む歯元フ
ィレット歯底部である。シェービング段差４は、シェー
ビング加工工程において刃具のドレッシング前後および
刃具の犀耗具合その他により必然的に形成されたもので
あり、曲げ応力Ｐが作用すると、シェービング段差４の
小さなアール部（曲率半径０．２〜ａ、５ｍｍ ）に応
力集中が起こり、亀裂５の進行により疲労破壊の原因と
なる。
そこで本実施例では、第１図に示すように、浸炭または
浸炭浸窒、焼入れ等の表面硬化処理を施した後に、歯元
フィレット歯底部３を砥石で研削加工仕上げして、シェ
ービング段差４を除去するものである。第３図のＧｚ
、Ｇａ 、Ｇａは、それぞれ砥石によるシェービング段
差４の除去方法の例を示すものである。相手歯車と噛み
合う作動時に、作用歯面２に不具合が生じないことを重
視すれば、第３図中０１で示す除去方法が最も好ましい
が、加工残りを考慮すると、第３図中０１で示す除去方
法がより好ましい。Ｇ２で示す除去方法では、初期のフ
ィレット半径と較べてその４倍以上の大きさの半径を有
するアール面形状になる。また、研削加工を実施したこ
とにより、歯元フィレット歯底部３の表面が非常に滑ら
かに仕上げられる。なお、Ｇ３で示す除去方法では歯元
フィレット歯底部３が必要量以上研削されるため、Ｇ２
の除去方法に比べると好ましくない。
浸炭浸窒、焼入れ等の表面硬化処理を施した後に、歯元
フィレット歯底部３を砥石で研削加工仕上げして、シェ
ービング段差４を除去するものである。第３図のＧｚ
、Ｇａ 、Ｇａは、それぞれ砥石によるシェービング段
差４の除去方法の例を示すものである。相手歯車と噛み
合う作動時に、作用歯面２に不具合が生じないことを重
視すれば、第３図中０１で示す除去方法が最も好ましい
が、加工残りを考慮すると、第３図中０１で示す除去方
法がより好ましい。Ｇ２で示す除去方法では、初期のフ
ィレット半径と較べてその４倍以上の大きさの半径を有
するアール面形状になる。また、研削加工を実施したこ
とにより、歯元フィレット歯底部３の表面が非常に滑ら
かに仕上げられる。なお、Ｇ３で示す除去方法では歯元
フィレット歯底部３が必要量以上研削されるため、Ｇ２
の除去方法に比べると好ましくない。
このように、表面硬化処理後に研削加工を行ってシェー
ビング段差４を除くと、歯車１の曲げ疲労強度が著しく
向上する。第４図は、その小野式切欠回転曲げ疲労強度
試験結果を示すグラフで、縦軸に浸炭焼入れ状態の疲労
強度を１００とした場合の比率（８）をとり、横軸にテ
ストピースが破断するまでの負荷応力繰返し回数（ト）
）をとつ九ものである。すなわち、第５図に示すように
、テストピース６は、直径１０囁の丸棒から断面円弧状
の外周溝（切欠半径は凡）７を有する形状に作成して上
記試験を行った。
ビング段差４を除くと、歯車１の曲げ疲労強度が著しく
向上する。第４図は、その小野式切欠回転曲げ疲労強度
試験結果を示すグラフで、縦軸に浸炭焼入れ状態の疲労
強度を１００とした場合の比率（８）をとり、横軸にテ
ストピースが破断するまでの負荷応力繰返し回数（ト）
）をとつ九ものである。すなわち、第５図に示すように
、テストピース６は、直径１０囁の丸棒から断面円弧状
の外周溝（切欠半径は凡）７を有する形状に作成して上
記試験を行った。
第４図中、■は浸炭焼入れ肌のテストピース（ル＝ Ｌ
Ｏｗ ）についてのＳ−Ｎ線、■は■のものに研削那
工を加えたテストピース（Ｒ−０，５ｍｍ）についての
５−Ｎｍ５■は■のものに研削加工を加えたテストピー
ス（Ｒ＝ ＬＯｍ ）についての１３−Ｎ線をそれぞれ
表わす。第４因からも明らかなように、テストピースの
切欠座の表面を浸炭焼入れ後に研削加工により、除去す
ると、研削加工を加えたテストピース（Ｒ−１，０ｍ
）の切欠回転曲げ疲労強度は、浸炭焼入れ肌のそれに比
べて５０チも向上している。また、研削加工をを加えた
テストピース（１（＋＝０．５ｍ ） については、切
欠回転曲げ疲労強度が２５俤向上している。
Ｏｗ ）についてのＳ−Ｎ線、■は■のものに研削那
工を加えたテストピース（Ｒ−０，５ｍｍ）についての
５−Ｎｍ５■は■のものに研削加工を加えたテストピー
ス（Ｒ＝ ＬＯｍ ）についての１３−Ｎ線をそれぞれ
表わす。第４因からも明らかなように、テストピースの
切欠座の表面を浸炭焼入れ後に研削加工により、除去す
ると、研削加工を加えたテストピース（Ｒ−１，０ｍ
）の切欠回転曲げ疲労強度は、浸炭焼入れ肌のそれに比
べて５０チも向上している。また、研削加工をを加えた
テストピース（１（＋＝０．５ｍ ） については、切
欠回転曲げ疲労強度が２５俤向上している。
第６図は、歯元フィレット形状並びに７ヨツトヒーニン
グ加工を施しｔことによる歯車の歯曲げ疲労強度への影
響を調べたグラフで、縦軸に浸炭焼入れ肌の曲げ疲れ限
度を１００とし九場合の比率（８）をとり、横軸に歯が
破断するまでの負荷応力繰返し回数（Ｎ）をとりｔもの
である。第６図の■はシェービング段差を有する浸炭焼
入れ肌の歯車の８−Ｎ＊％■は■の歯車にショットピー
ニング加工を施し九もののＳ−Ｎ線、■は■の歯車のシ
ェービング段差を第３図のＧ冨の方法で除去したものの
Ｂ−Ｎ線、■は◎の歯車にショットピーニング加工を施
−したもののＳ−Ｎ線をそれぞれ示す、第６図００．◎
からも明らかなようく、シェービング段差を除去すれば
、歯曲げ疲労限度が８側近くも向上し、高応力域（Ｎが
１０４〜１０’の領域）での時間、疲労強度も大巾に向
上している。さらに、◎の歯車【ショットピーニング加
工を施せば、■の歯車に比べ歯曲げ疲労限度が１１０１
近くも向上する。
グ加工を施しｔことによる歯車の歯曲げ疲労強度への影
響を調べたグラフで、縦軸に浸炭焼入れ肌の曲げ疲れ限
度を１００とし九場合の比率（８）をとり、横軸に歯が
破断するまでの負荷応力繰返し回数（Ｎ）をとりｔもの
である。第６図の■はシェービング段差を有する浸炭焼
入れ肌の歯車の８−Ｎ＊％■は■の歯車にショットピー
ニング加工を施し九もののＳ−Ｎ線、■は■の歯車のシ
ェービング段差を第３図のＧ冨の方法で除去したものの
Ｂ−Ｎ線、■は◎の歯車にショットピーニング加工を施
−したもののＳ−Ｎ線をそれぞれ示す、第６図００．◎
からも明らかなようく、シェービング段差を除去すれば
、歯曲げ疲労限度が８側近くも向上し、高応力域（Ｎが
１０４〜１０’の領域）での時間、疲労強度も大巾に向
上している。さらに、◎の歯車【ショットピーニング加
工を施せば、■の歯車に比べ歯曲げ疲労限度が１１０１
近くも向上する。
本発明では、歯車の曲げ疲れ限度が向上することは勿論
のこと、特に破断するまでの負荷応力繰返し回数（Ｎ）
が１０４〜１０５回である領域範囲において疲労強度が
大幅に向上するので、ＦＲＷまたはＦ Ｆ型トランスミ
ッションの低速段（逆転歯車も含む）から高速段までの
全段の歯車に亘って広く適用できる。また、歯車の疲労
強度が向上した分だけ、歯車の小型・軽量化設計が可能
になり、トランスミッション自体モコンパクト構造が可
能となる。とりわけ、１０ｓ回前後の高応力域での疲労
強度が重要視される歯車類、すなわちファーストギア、
リバースギア並びに１ｉ’ Ｆ Ｗ ）ランスミツショ
／のファイナルギア対等に対して大きな効果を奏する。
のこと、特に破断するまでの負荷応力繰返し回数（Ｎ）
が１０４〜１０５回である領域範囲において疲労強度が
大幅に向上するので、ＦＲＷまたはＦ Ｆ型トランスミ
ッションの低速段（逆転歯車も含む）から高速段までの
全段の歯車に亘って広く適用できる。また、歯車の疲労
強度が向上した分だけ、歯車の小型・軽量化設計が可能
になり、トランスミッション自体モコンパクト構造が可
能となる。とりわけ、１０ｓ回前後の高応力域での疲労
強度が重要視される歯車類、すなわちファーストギア、
リバースギア並びに１ｉ’ Ｆ Ｗ ）ランスミツショ
／のファイナルギア対等に対して大きな効果を奏する。
さらに、自動車の動力伝達系に使用される歯車は、作動
中に歯一枚でも疲労破壊すると、直ちにその動力伝達系
としての機能を停止するが、この観点からも歯車の疲労
強度を１チでも高めることは、自動車全体としての燃費
性、信頼性の向上に太きく寄与するものとなる。
中に歯一枚でも疲労破壊すると、直ちにその動力伝達系
としての機能を停止するが、この観点からも歯車の疲労
強度を１チでも高めることは、自動車全体としての燃費
性、信頼性の向上に太きく寄与するものとなる。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明方法によｒ−ば、シェービン
グ段差を除去し歯元フィレット歯底部の曲率半径が大と
なるので、応力集中が緩和され歯車の曲げ疲労強度が向
上し、負荷応力が大きい場合でも、部品材質、熱処理方
法の変更あるいは組付構造の設計変更を行う盛装がなく
、従来のものよりも小型・軽量に製作でき、歯息のサイ
ズアップに伴う車体重量の増加および製造コスト上昇の
問題も解消される。
グ段差を除去し歯元フィレット歯底部の曲率半径が大と
なるので、応力集中が緩和され歯車の曲げ疲労強度が向
上し、負荷応力が大きい場合でも、部品材質、熱処理方
法の変更あるいは組付構造の設計変更を行う盛装がなく
、従来のものよりも小型・軽量に製作でき、歯息のサイ
ズアップに伴う車体重量の増加および製造コスト上昇の
問題も解消される。
第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は第２図のもののシェービング段差を除去した状
態の断面図、第２図はシェービング段差を有する歯車を
示す断面円、第３図はシェービング段差を除去する方法
を例示する拡大断面図、第４図は小野式切欠回転曲げ疲
労強度の特性を示すグラフ、第５１９は小野式切欠回転
曲げ疲労強度試験に用いられるテストビ−スを示す要部
正面図、第６図は歯車の歯曲げ疲労強度の特性を示すグ
ラフである。 １・・・・・・歯車 ３・・・・・・歯元フィレット歯底部 ４−・・・・・シェービング段差。
第１図は第２図のもののシェービング段差を除去した状
態の断面図、第２図はシェービング段差を有する歯車を
示す断面円、第３図はシェービング段差を除去する方法
を例示する拡大断面図、第４図は小野式切欠回転曲げ疲
労強度の特性を示すグラフ、第５１９は小野式切欠回転
曲げ疲労強度試験に用いられるテストビ−スを示す要部
正面図、第６図は歯車の歯曲げ疲労強度の特性を示すグ
ラフである。 １・・・・・・歯車 ３・・・・・・歯元フィレット歯底部 ４−・・・・・シェービング段差。
Claims (1)
- （１）シェービング加工された歯車に、浸炭または浸炭
浸窒、焼入れ等の表面硬化処理を施し、この後、該歯車
のシェービング段差を含む歯元フィレット歯底部を研削
加工仕上げして、前記シェービング段差を除去すること
を特徴とする高強度歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23588884A JPS61117014A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 高強度歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23588884A JPS61117014A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 高強度歯車の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117014A true JPS61117014A (ja) | 1986-06-04 |
Family
ID=16992727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23588884A Pending JPS61117014A (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 高強度歯車の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61117014A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63251128A (ja) * | 1987-02-12 | 1988-10-18 | イートン コーポレーション | リングギヤを製造するための方法 |
| JPS63297866A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Mazda Motor Corp | 鋼製歯車及びその製造方法 |
| EP1197283A1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-17 | Caterpillar Inc. | Method for producing and controlling on a fillet gear |
| JP2008001227A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Asahi Glass Co Ltd | 車両窓用板状体の支持構造 |
| JP2011144837A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Hino Motors Ltd | 歯車 |
| WO2017005740A1 (de) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh | Verfahren zur herstellung eines rings mit einer verzahnung |
-
1984
- 1984-11-08 JP JP23588884A patent/JPS61117014A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63251128A (ja) * | 1987-02-12 | 1988-10-18 | イートン コーポレーション | リングギヤを製造するための方法 |
| JPS63297866A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Mazda Motor Corp | 鋼製歯車及びその製造方法 |
| EP1197283A1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-17 | Caterpillar Inc. | Method for producing and controlling on a fillet gear |
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| WO2017005740A1 (de) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh | Verfahren zur herstellung eines rings mit einer verzahnung |
| CN107848011A (zh) * | 2015-07-09 | 2018-03-27 | 蒂森克虏伯罗特艾德有限公司 | 用于制造具有齿部的环的方法 |
| US10493517B2 (en) | 2015-07-09 | 2019-12-03 | Thyssenkrupp Rothe Erde Gmbh | Method for producing a ring with a toothing |
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