JPS62171563A - 車両の差動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の差動装置に係プ、特にピニオンシャフ
トの耐焼付性と耐摩耗性の向上を図った差動装置に関す
る。

（従来の技術） 車両の差動装置は、例えば第５図に示すように、軸受１
で支持されたデフケース２内にピニオンシャフト３を横
架し、このビニオンシャフト３０両端にピニオンギヤ４
，４を回転自在に取付け、このピニオンギヤ４に出力軸
５，５の一端に固設したギヤ６．６を噛合させ、さらに
デフケース２の外周の一部にギヤ７を設けたもので、ミ
ッシ冒ンからの回転駆動力をギヤ７に受けることにより
デフケース２が回転し、その回転がピニオンシャフト３
、ピニオンギヤ４、ギヤ６を介して出力軸５に伝達され
るようになっている。

か＼る差動装置に訃いては、差動時にピニオンギヤ４が
回転することによプ該ビニオンシャフト３のピニオンギ
ヤ４との摺動面に高い面圧が作用し、特に低粘度潤滑油
の使用を余儀なくされるＦＦ車の差動装置（第５図に示
すもの）Ｋありては、前記摺動面に早期に摩耗や焼付を
発生し易い。

このため、従来低粘度潤滑油の使用を余儀なくされる場
合、例えばピニオンシャフト５として、通常使用される
機械構造用炭素鋼（８４５Ｃ〜５ｓｅｃ）やクロム鋼（
ＪＩＳ　８Ｃｒ　１５〜ａ　Ｏ）に代えてハイグレード
のクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ　８０Ｍ３０〜４０）を
素材として用い、最終、浸炭焼入れ一軟窒化処理を施し
て実用に供したシ、あるいはＭｏ溶射を行って実用に供
したシしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、使用する鋼種のグレードアップを図り、
これに軟窒化等の表面硬化処理を追加した場合、耐摩耗
性は確かに向上するものの、耐焼付性が思うように向上
しないのが実情であり、−万、Ｍｏ溶射した場合、耐焼
付性は向上するものの、耐摩耗性の向上はほとんど見ら
れないのが実情であって、何れも根本的な解決には至っ
ていなかった。

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、耐焼付性と耐摩耗性の両性質に優
れたビニオンシャフトを実現し、もって耐久・信頼性の
高い車両の差動袋ｆｔ−提供することにある。

（問題点を解決するための手段）″ このため、本発明はビニオンシャフトの少くともピニオ
ンギヤとの摺動面にコーティングによりセラミック皮膜
を形成するようにしたことを特徴とする。

セラミックのコーティングは、母材の焼もどし温度ある
いは軟窒化、ガス窒化等の表面処理温度よ）低い温度で
処理できる方法が好ましく、この点で、５００℃前后で
処理できる（１）反応性イオンブレーティング法、（２
）プラズマＣＶＤ法、（３）レーザＣＶＤ法等が適して
いる。

セラミック皮膜の厚さは、１〜２０μｍ好ましくは２〜
１０μｍ程度とするのが良く、この範囲より薄すぎると
耐焼付性、耐摩耗性の向上効果が乏しく、逆に厚すぎる
といたずらにコストアップを招くこととなる。

採用するセラミック物質としては、特に限定するもので
ないが、ＴｉＮｔ　Ｔｉ　（Ｃｏ　Ｎ）＋　５ｉ３Ｎ、
。

ＴｉＣ・ＳｉＣ・Ａ　Ｊ　ｌ　Ｏ３等を選択できる。こ
のうち、Ｔ　ｓ　Ｎ　ｅ　Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）および８４１
Ｎ４は、耐焼付性の向上により効果的であシ、一方、Ｔ
ｉＣ，ＳｉＣおよびＡＪ、０３ｄ、耐摩耗性の向上によ
り効果的である。

またセラミック皮膜は、硬さが非常【高いので、表面あ
らさｆＢｚ６μｍ以下にしておかないと、アブレーシン
グ作用により相手部材であるピニオンギヤを摩耗させる
。したがってできるだけ表面あらさを細かくしておかな
ければならないが、そのためには、コーティング前の母
材の表面あらさを、例えばパフ研摩によりＲ＋ｚ２．０
μｍ以下にするのが好ましい。

母材としては、％に限定しないが、ＪＩＳの８４　ｓＣ
〜８５８Ｃ，ＳＣｒ　１５〜４０．８ＣＭ３０−４０等
を選択できる。また熱処理としては、焼入れ焼もどし、
高周波焼入れ焼もどし、浸炭焼入れ焼もどし、浸炭浸窒
焼入れ焼もどし等の何れを選択しても良く、さらに前記
熱処理を施した後に軟窒化（塩浴若しくはガス）または
ガス窒化を施しても良い。

母材の表面硬さは、少くとも）ＩＶ４００以上が必要で
ある。これ以下では高面圧の条件下でセラミック皮膜よ
り下の母材部分に最大接触応力が作用し、該セラミック
皮膜が母材よシ剥離してしまうおそれがある。

また母材表面には、窒化した場合に生ずるポーラスな化
合物層のごときもろい層があってもいけなく、軟窒化、
ガス窒化を行った場合には、最表面の脆弱層を予め除去
した後にセラミックのコーティングを行うようにする。

さらに上記ビニオンシャフトの相手部材となるビニオン
ギ−ｙｈ、ＪＩＳ　５Ｃｒ１５〜４０．８０Ｍ３０〜４
０等従来一般に用いられている鋼種の中から選択でき、
またその熱処理として、焼入れ焼もどし、浸炭焼入れ焼
もどし郷を選択できる。

ピニオンギヤは、前記熱処理に加え、リン酸マンガン塩
処理（リエープライト処理）を施すことも有効である。

（作　用） 上記のごとく構成した車両の差動装置におｈて、ビニオ
ンシャフトのピニオンギヤとの摺動面に形成したセラミ
ック皮膜が、ビニオンシャフト自体の耐摩耗性の向上に
大きく寄与するばかシか、ピニオンギヤに対する耐焼付
性を向上させる作用をなす。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は、本差動装［ｔ−構成するピニオンシャフトの
一例を示したものである。符号１１で表すビニオンシャ
フトは、図示を略すピニオンギヤとの摺動面にセラミッ
ク皮［１２を形成してｈる。このセラミック皮膜１２は
、反応性イオンブレーティング法により形成したもので
、例えば第２図に示すように、複数のピニオンシャツ）
　１１　ｔ７並べて処理装置内へ装入し、一括処理によ
り形成することができる。

以下、上記のごとくセラミック皮膜１２を形成シタピニ
オンシャフトについて評価試験を行ったので、その結果
を述べる。

試験は、機械試験新型摩耗試験機を用いて、回転数１０
１０００ｒｐ周速１．２ｍ／ｓｅｃ　）　、潤滑油温度
４０℃と８０℃の二連シの条件下で行った。

供試材であるビニオンシャフトは、ＳＣＭ４０Ｊ−素材
とし、これに浸炭浸窒焼入れ焼もどし処理−軟窒化処理
を施し、しかる後に上記セラミックコーティングしたも
のを用いた。また相手部材としては、８０Ｍ１ｓｆｔｚ
材とし、これに浸炭焼入れ焼もどし処理−り為−プライ
ト処理したものを用りた。

なお、比較材として、Ａ：８Ｃｒ１５を素材とし、と九
に浸炭焼入れ焼もどし処Ｊｌ−Ｍｏ溶射処理したもの、
Ｂ　：　５Ｃｒ１５を素材とし、これに浸炭焼入れ焼も
どし処理したもの、Ｃ：　ＳＣＭ４０を素材とし、これ
に浸炭焼入れ焼もどし処理−軟窒化処理したもの、をそ
れぞれ用いた。

第３図は、焼付試験結果を示し九ものである。

これよシ、本発明にか＼るビニオンシャフトは、ＭＯ溶
射したもの囚とはｙ同等の耐焼付性を有し。

単に浸炭焼入れ焼もどし処理したもの（Ｂ）あるいは軟
窒化処理を追加したもの（ＣＩＫ比し、はるかに優れた
耐焼付性を有することが明らかである。

またＢとＣの比較よシ、鋼種のハイグレード化並びに軟
窒化の追加によって確かに耐焼付性は向上するが、油温
か高くなると、その改善効果が小さくなることが分かる
。

第４図は、耐摩耗性の試験結果を示したものである。こ
れよシ、本発明にか＼るビニオンシャフトは、比較材Ａ
、　Ｂ、　Ｃに比し格段に優れた耐摩耗性を有すること
が明らかである。比較材の中では、鋼種のハイグレード
化と軟窒化の追加とを図ったもの（ｑが他に比して格段
に優れた耐摩耗性を有することが明らかである。また特
異的なことはＭＯ溶射したもの（Ａ）の耐摩耗性の小さ
いことで、これはＭＯ溶射層が比較的疲労剥離し易いこ
とに起因すると思われる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にか＼る車両の差
動装置は、ビニオンシャフトにコーティングによりセラ
ミック皮膜を形成したので、ピニオンシャフト自体の耐
摩耗性が大巾に向上するばかりか、ピニオンギヤに対す
る耐焼付性が大巾に向上して摺動面特性が改善されるよ
うＫなり、本差動装置は全体として耐久・信頼性が著し
く向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか＼る差動装置を構成するビニオンシ
ャフトの外観斜視図、第２図はこのビニオンシャフトの
コーティング態様を示す説明図、第３図は本ピニオンシ
ャフトの耐焼付性試験結果を比較材と対比して示すグラ
フ、第４図は同様の耐焼付性試験結果を示すグラフ、第
５図は本発明の対象である差動装置の一例を示す断面図
である。 ４・・・ピニオンギヤ １１・・・ビニオンシャフト 特許出願人　　　トヨタ自動車株式会社第１図 第３図 第４図 （Ａ）　（Ｂ）　　（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピニオンシャフトの少くともピニオンギヤとの摺
   動面に、コーティングによりセラミックス皮膜を形成し
   たことを特徴とする車両の差動装置。