JPS62200071A - 高強度歯車の製造方法 - Google Patents
高強度歯車の製造方法Info
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- JPS62200071A JPS62200071A JP4270486A JP4270486A JPS62200071A JP S62200071 A JPS62200071 A JP S62200071A JP 4270486 A JP4270486 A JP 4270486A JP 4270486 A JP4270486 A JP 4270486A JP S62200071 A JPS62200071 A JP S62200071A
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- Japan
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- gear
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- peening
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Landscapes
- Gears, Cams (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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）
従来、自動車用のハイポイドギヤのように高い強度が要
求される歯車は、浸炭焼入または浸炭浸窒焼入後にショ
ットピーニングを行なう等の表面強化を行なうことによ
り製造されている。これらのショットピーニングにおい
て、ショット粒は、粒径が０．５〜０．６＊ｎのスチー
ルショットであり、硬度はショット粒の寿命及び管理上
の問題から、Ｈ＊Ｃ４０〜５０（平均Ｈｖ４５０）と低
いものであった。また、アークハイトは０．１５〜０．
３５ｍ、高くても０．４０鶴、カバレージは９０〜１０
０％であり、投射時間は約１５〜２０秒、長（とも１分
であった。
求される歯車は、浸炭焼入または浸炭浸窒焼入後にショ
ットピーニングを行なう等の表面強化を行なうことによ
り製造されている。これらのショットピーニングにおい
て、ショット粒は、粒径が０．５〜０．６＊ｎのスチー
ルショットであり、硬度はショット粒の寿命及び管理上
の問題から、Ｈ＊Ｃ４０〜５０（平均Ｈｖ４５０）と低
いものであった。また、アークハイトは０．１５〜０．
３５ｍ、高くても０．４０鶴、カバレージは９０〜１０
０％であり、投射時間は約１５〜２０秒、長（とも１分
であった。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、このように製造された歯車であっても、
高出力化されたエンジン（ターボ、ツインターボ、スー
パーチャージ装着、４パルプ等）のハイポイドギアの場
合には、負荷応力が大きくなるため、強度、特に歯元部
の曲げ疲労強度が不充分なことがあった。
高出力化されたエンジン（ターボ、ツインターボ、スー
パーチャージ装着、４パルプ等）のハイポイドギアの場
合には、負荷応力が大きくなるため、強度、特に歯元部
の曲げ疲労強度が不充分なことがあった。
この対策としては、例えば設計諸元を変更したり、材質
や熱処理条件を変更する等の手段が試みられていたが、
安定性、信頼性、その他の面から見て、曲げ疲労強度を
向上するための決定的な解決には至らず、このため、同
一車種であっても高出力のエンジンを搭載するものは、
それにマツチした部品設計を行ったり、新たに１ランク
上のディファレンシャル組立体を新設する等の面倒な手
続きが必要であった。本発明は、上記従来の問題点に鑑
みてなされたもので、設計諸元や材質あるいは熱処理条
件を変更することなく疲労強度の向上を達成し、もって
使用範囲の可及的拡大を図ることができる歯車の製造方
法を提供することを目的とする。
や熱処理条件を変更する等の手段が試みられていたが、
安定性、信頼性、その他の面から見て、曲げ疲労強度を
向上するための決定的な解決には至らず、このため、同
一車種であっても高出力のエンジンを搭載するものは、
それにマツチした部品設計を行ったり、新たに１ランク
上のディファレンシャル組立体を新設する等の面倒な手
続きが必要であった。本発明は、上記従来の問題点に鑑
みてなされたもので、設計諸元や材質あるいは熱処理条
件を変更することなく疲労強度の向上を達成し、もって
使用範囲の可及的拡大を図ることができる歯車の製造方
法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
このため、本発明の高強度歯車の製造方法は、荒歯切工
程後の仕上歯切工程において、歯元部がフィレットＲ１
ａｍ以上の滑らかな曲面を有するように形成し、これに
浸炭焼入または浸炭浸窒焼入による表面硬化処理を行っ
た後、ショット粒硬度がＨＶ５５０以上、ショット時間
が３〜７分の条件でショットピーニングを行なうことを
特徴とする。
程後の仕上歯切工程において、歯元部がフィレットＲ１
ａｍ以上の滑らかな曲面を有するように形成し、これに
浸炭焼入または浸炭浸窒焼入による表面硬化処理を行っ
た後、ショット粒硬度がＨＶ５５０以上、ショット時間
が３〜７分の条件でショットピーニングを行なうことを
特徴とする。
歯元部のフイシンＩ−Ｒは仕上歯切工程で１鶴以上にな
るように加工されるが、これによりフィレットＲが１１
１以上にならなかった場合、及び歯元に段差が生じた場
合は、歯元フィレット部のみを創成する歯切方法により
修正加工を行なう、仕上歯切工程後のフィレット部の形
状確認は、目視や歯形プロフィル測定器にて行なう。
るように加工されるが、これによりフィレットＲが１１
１以上にならなかった場合、及び歯元に段差が生じた場
合は、歯元フィレット部のみを創成する歯切方法により
修正加工を行なう、仕上歯切工程後のフィレット部の形
状確認は、目視や歯形プロフィル測定器にて行なう。
ショットピーニングは、インペラーあるいは空気流ノズ
ルタイプのものを用い、ショット粒硬度がＨｖ６００〜
７５０、ショット粒径が０．６〜０．８鶴の砥粒（主に
スチール）を３〜７分間投射して行なう、ショットピー
ニングのアークハイトは、第５図のグラフに示すように
ショット粒硬度及び投射時間により定まり、上記の条件
によるショットピーニングのアークハイトは０．５０〜
０．８０ｆ１である。なお、同グラフに示すように、従
来用いていたショット粒硬度Ｈｖ４５０のショット粒の
場合、アークハイトは最大でも０．４ＭＭ程度しか達成
できなかった。また、本発明によるショットピーニング
のカバレージは３００％以上である。
ルタイプのものを用い、ショット粒硬度がＨｖ６００〜
７５０、ショット粒径が０．６〜０．８鶴の砥粒（主に
スチール）を３〜７分間投射して行なう、ショットピー
ニングのアークハイトは、第５図のグラフに示すように
ショット粒硬度及び投射時間により定まり、上記の条件
によるショットピーニングのアークハイトは０．５０〜
０．８０ｆ１である。なお、同グラフに示すように、従
来用いていたショット粒硬度Ｈｖ４５０のショット粒の
場合、アークハイトは最大でも０．４ＭＭ程度しか達成
できなかった。また、本発明によるショットピーニング
のカバレージは３００％以上である。
ショットピーニングは表面の凹凸をなくすとともに表面
異常層に強烈な塑性流動層を形成し、圧縮残留応力を付
加することを目的としてなされるが、ショットピーニン
グによりならされる凹凸はせいぜい２０〜３０μｍであ
り、５０μｍを越える段差をならすのは難しい、従って
滑らかなフィレットＲを得るためには、仕上加工の際に
、また場合によっては修正加工により予じめ５０μｍ以
上の段差を除去しておく必要がある。
異常層に強烈な塑性流動層を形成し、圧縮残留応力を付
加することを目的としてなされるが、ショットピーニン
グによりならされる凹凸はせいぜい２０〜３０μｍであ
り、５０μｍを越える段差をならすのは難しい、従って
滑らかなフィレットＲを得るためには、仕上加工の際に
、また場合によっては修正加工により予じめ５０μｍ以
上の段差を除去しておく必要がある。
（作用）
本発明の高強度歯車の製造方法は、浸炭または浸炭浸窒
焼入の前に、歯元部をフィレットＲが１酊となり、段差
のない滑らかな状態となるように仕上げ加工し、その後
強力なショットピーニングを行うことからなるため、歯
元部及び場合によっては歯面の表面異常層６に、第７図
ないし第１０図の金属組織写真に示すように、従来方法
により製造された歯車には見られないような強烈な塑性
流動層７が形成された歯車が得られ、その結果として曲
げ疲労強度の高い歯車を得ることができる。
焼入の前に、歯元部をフィレットＲが１酊となり、段差
のない滑らかな状態となるように仕上げ加工し、その後
強力なショットピーニングを行うことからなるため、歯
元部及び場合によっては歯面の表面異常層６に、第７図
ないし第１０図の金属組織写真に示すように、従来方法
により製造された歯車には見られないような強烈な塑性
流動層７が形成された歯車が得られ、その結果として曲
げ疲労強度の高い歯車を得ることができる。
（実施例）
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１：
Ｊ Ｉ Ｓ ３０Ｍ４２０ Ｈ肌焼鋼を用いて第２図
に示したハイポイドギヤ（ドライブピニオン１及びリン
グギヤ２）を製造し、荒歯切後、歯元部に１鶴のフィレ
ットＲが形成されるように仕上歯切を行なう、この仕上
歯切工程において歯元部の加工面に段差が生じたり、フ
ィレットＲがＩＨ以上にならない場合は、歯元部のみを
創成するように修正加工を行なう。
に示したハイポイドギヤ（ドライブピニオン１及びリン
グギヤ２）を製造し、荒歯切後、歯元部に１鶴のフィレ
ットＲが形成されるように仕上歯切を行なう、この仕上
歯切工程において歯元部の加工面に段差が生じたり、フ
ィレットＲがＩＨ以上にならない場合は、歯元部のみを
創成するように修正加工を行なう。
次に、このギヤに９３０〜ｂ
分の条件で浸炭焼入処理を行い、１４０〜ｂ×６０〜１
２０分の焼戻処理を行った。これに、ショット粒硬度が
Ｈｖ６００、アークハイトが０．５０〜０６６０鶴、カ
バレージが３００％以上となる条件でショットピーニン
グを行なう、得られたギヤの歯元部のフィレットは第３
図の曲線Ｂで示される形状であった。
２０分の焼戻処理を行った。これに、ショット粒硬度が
Ｈｖ６００、アークハイトが０．５０〜０６６０鶴、カ
バレージが３００％以上となる条件でショットピーニン
グを行なう、得られたギヤの歯元部のフィレットは第３
図の曲線Ｂで示される形状であった。
実施例２〜４ニ
ショットピーニングをそれぞれ下記の表に示す条件で行
なうこと以外は実施例１に示した方法によりハイポイド
ギアを製造した。得られたギヤの歯元部のフィレットは
第３図の曲線Ｂで示される形状であった。
なうこと以外は実施例１に示した方法によりハイポイド
ギアを製造した。得られたギヤの歯元部のフィレットは
第３図の曲線Ｂで示される形状であった。
比較例１：
Ｊ Ｉ Ｓ ３０Ｍ４２０ Ｈ肌焼鋼を用いて、実施
例１と同様の方法により成形、荒歯切を行い、フィレッ
トＲが１鶴の段差のない歯元部が形成されるように仕上
歯切を行った後、ショットピーニング処理は行わずにハ
イポイドギヤを製造した。得られたギヤの歯元部のフィ
レット形状は第３図の曲線Ａで示される形状であった。
例１と同様の方法により成形、荒歯切を行い、フィレッ
トＲが１鶴の段差のない歯元部が形成されるように仕上
歯切を行った後、ショットピーニング処理は行わずにハ
イポイドギヤを製造した。得られたギヤの歯元部のフィ
レット形状は第３図の曲線Ａで示される形状であった。
比較例２：
Ｊ Ｉ Ｓ ３０Ｍ４２０ Ｈ肌焼鋼を用いて成形し
、荒歯切を行い、従来の仕上げ歯切を行い、実施例１と
同じ条件下で浸炭焼入を行い、ハイポイドギヤを製造し
た。得られたギヤの歯元部のフィレットは第３図の曲線
ＣまたはＤで示される形状であった。
、荒歯切を行い、従来の仕上げ歯切を行い、実施例１と
同じ条件下で浸炭焼入を行い、ハイポイドギヤを製造し
た。得られたギヤの歯元部のフィレットは第３図の曲線
ＣまたはＤで示される形状であった。
比較例３：
Ｊ Ｉ Ｓ ３０Ｍ４２０ Ｈ肌焼鋼を用いて、実施
例１と同様の方法により成形、荒歯切を行い、フィレッ
トＲが１鶴の段差のない歯元部が形成されるように仕上
歯切を行った後、浸炭焼入を行なった。このギヤに、シ
ョット粒硬度がＨｖ４５０、アークハイトが０．３０〜
０．４０ｍ及びカバレージが３００％の条件でショット
ピーニングを行なう、得られたギヤの歯元部のフィレッ
トは第３図の曲線Ａで示される形状であった。
例１と同様の方法により成形、荒歯切を行い、フィレッ
トＲが１鶴の段差のない歯元部が形成されるように仕上
歯切を行った後、浸炭焼入を行なった。このギヤに、シ
ョット粒硬度がＨｖ４５０、アークハイトが０．３０〜
０．４０ｍ及びカバレージが３００％の条件でショット
ピーニングを行なう、得られたギヤの歯元部のフィレッ
トは第３図の曲線Ａで示される形状であった。
試験例：
上記の実施例及び比較例で製造したハイポイドギヤにつ
いて台上シュミレーション試験を行ない、曲げ疲労強度
及び圧縮残留応力を測定した。結果をそれぞれ第１図及
び第４図に示す。
いて台上シュミレーション試験を行ない、曲げ疲労強度
及び圧縮残留応力を測定した。結果をそれぞれ第１図及
び第４図に示す。
上記の試験において比較例１はフィレット部の修正加工
は行ったがショットピーニングは行わなかった例、比較
例２はフィレット部の修正加工もショットピーニングも
行わなかった例、比較例３はフィレット部の修正加工を
行ない、従来例のショットピーニングを行った例である
。第１図のグラフより明らかなように、ショットピーニ
ングを行わなかった比較例１のハイポイドギヤは曲げ疲
労強度が著しく低く、これに対して実施例１〜４の本発
明のハイポイドギヤは高サイクル側で２０〜５５％、低
サイクル側で１０〜４０％高い曲げ疲労強度を有する。
は行ったがショットピーニングは行わなかった例、比較
例２はフィレット部の修正加工もショットピーニングも
行わなかった例、比較例３はフィレット部の修正加工を
行ない、従来例のショットピーニングを行った例である
。第１図のグラフより明らかなように、ショットピーニ
ングを行わなかった比較例１のハイポイドギヤは曲げ疲
労強度が著しく低く、これに対して実施例１〜４の本発
明のハイポイドギヤは高サイクル側で２０〜５５％、低
サイクル側で１０〜４０％高い曲げ疲労強度を有する。
また、修正加工もショットピーニングも行わなかった比
較例２のハイポイドギヤの曲げ疲労強度は比較例１のも
のよりもさらに約１０％低い。さらに、従来行われてい
る条件でショットピーニングを行った比較例３のハイポ
イドギヤの曲げ疲労強度は、高サイクル側では本発明の
ものに近いが、低サイクル側では不充分である。また、
第４図のグラフに示すように、ショット粒の硬度が増す
ほど深さ方向の圧縮残留応力分布が改善され、本発明に
よるハイポイドギヤのピーク値は−１００ｋｇ ｆ ７
ｗ２以上となる。さらに、歯当たり面及び歯元フィレッ
ト部の表面の顕微鏡組織写真によると、実施例１ないし
４のハイポイドギヤの表面異常層には２０〜３０μｍに
及ぶ強烈な塑性流動層（メタルフロー）が発生している
が、比較例においては、比較例３のハイポイドギヤに数
μｍの塑性流動層の発生が認められているだけである。
較例２のハイポイドギヤの曲げ疲労強度は比較例１のも
のよりもさらに約１０％低い。さらに、従来行われてい
る条件でショットピーニングを行った比較例３のハイポ
イドギヤの曲げ疲労強度は、高サイクル側では本発明の
ものに近いが、低サイクル側では不充分である。また、
第４図のグラフに示すように、ショット粒の硬度が増す
ほど深さ方向の圧縮残留応力分布が改善され、本発明に
よるハイポイドギヤのピーク値は−１００ｋｇ ｆ ７
ｗ２以上となる。さらに、歯当たり面及び歯元フィレッ
ト部の表面の顕微鏡組織写真によると、実施例１ないし
４のハイポイドギヤの表面異常層には２０〜３０μｍに
及ぶ強烈な塑性流動層（メタルフロー）が発生している
が、比較例においては、比較例３のハイポイドギヤに数
μｍの塑性流動層の発生が認められているだけである。
（発明の効果）
本発明による歯車の製造方法は、歯元部のフィレットＲ
を１１ｍ以上とし、段差のない滑らかな状態としたのち
に浸炭焼入を行い、さらに強力なショットピーニングを
施すことよりなるため、曲げ疲労強度に優れた歯車を得
ることができる。このため、高出力エンジン搭載の自動
車のハイポイドギヤのような厳しい条件下で使用され、
負荷応力の高い歯車でも、本発明により製造すれば、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
を行なうことなく、疲労強度を向上することができるた
め、製造技術及びコストの点で極めて有利である。また
、従来試みられていた歯車を大きくすることによる高強
度化のように車体重量の増加という問題を生じることも
なく、燃費の向上を図ることもできる。
を１１ｍ以上とし、段差のない滑らかな状態としたのち
に浸炭焼入を行い、さらに強力なショットピーニングを
施すことよりなるため、曲げ疲労強度に優れた歯車を得
ることができる。このため、高出力エンジン搭載の自動
車のハイポイドギヤのような厳しい条件下で使用され、
負荷応力の高い歯車でも、本発明により製造すれば、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
を行なうことなく、疲労強度を向上することができるた
め、製造技術及びコストの点で極めて有利である。また
、従来試みられていた歯車を大きくすることによる高強
度化のように車体重量の増加という問題を生じることも
なく、燃費の向上を図ることもできる。
第１図は本発明の製造方法により得たハイポイドギヤの
曲げ疲労試験の結果を比較例と対比して示すＳ−Ｎ線図
、第２図はハイポイドギヤの外観を模式的に示す斜視図
、第３図は本発明の実施例及び比較例により得られるハ
イポイドギヤの歯元フィレット部の形状を示す図、第４
図は本発明の実施例及び比較例により得られるハイポイ
ドギヤの歯元フィレット部近傍における圧縮残留応力分
布特性を示す図、第５図はアルメンストリップゲージに
よるショットピーニング投射時間とアークハイトの関係
を示すグラフ、第６図は本発明の方法により製造された
ハイポイドギヤの一部３を示す断面図、第７図は第６図
のハイポイドギヤの歯当たり面の一部４の金属組織を示
す顕微鏡写真、第８図は第６図の歯当たり面の一部４の
オーステナイト結晶の構造を示す顕微鏡写真、第９図は
第６図のハイポイドギヤの歯元フィレット部の一部５の
金属組織を示す顕微鏡写真、第１０図は第６図の歯元フ
ィレット部の一部５のオーステナイト結晶の構造を示す
顕微鏡写真である。 図中、 １・・・ドライブピニオン ２・・・リングギヤ ７・・・塑性流動層
曲げ疲労試験の結果を比較例と対比して示すＳ−Ｎ線図
、第２図はハイポイドギヤの外観を模式的に示す斜視図
、第３図は本発明の実施例及び比較例により得られるハ
イポイドギヤの歯元フィレット部の形状を示す図、第４
図は本発明の実施例及び比較例により得られるハイポイ
ドギヤの歯元フィレット部近傍における圧縮残留応力分
布特性を示す図、第５図はアルメンストリップゲージに
よるショットピーニング投射時間とアークハイトの関係
を示すグラフ、第６図は本発明の方法により製造された
ハイポイドギヤの一部３を示す断面図、第７図は第６図
のハイポイドギヤの歯当たり面の一部４の金属組織を示
す顕微鏡写真、第８図は第６図の歯当たり面の一部４の
オーステナイト結晶の構造を示す顕微鏡写真、第９図は
第６図のハイポイドギヤの歯元フィレット部の一部５の
金属組織を示す顕微鏡写真、第１０図は第６図の歯元フ
ィレット部の一部５のオーステナイト結晶の構造を示す
顕微鏡写真である。 図中、 １・・・ドライブピニオン ２・・・リングギヤ ７・・・塑性流動層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 荒歯切工程後の仕上歯切工程において、歯 元部がフィレットＲ１ｍｍ以上の滑らかな曲面を有する
ように形成し、これに浸炭焼入または浸炭浸窒焼入によ
る表面硬化処理を行った後、ショット粒硬度がＨｖ５５
０以上、ショット時間が３〜７分の条件でショットピー
ニングを行なうことからなる高強度歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4270486A JPS62200071A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 高強度歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4270486A JPS62200071A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 高強度歯車の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62200071A true JPS62200071A (ja) | 1987-09-03 |
| JPH0564208B2 JPH0564208B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=12643449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4270486A Granted JPS62200071A (ja) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | 高強度歯車の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62200071A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01184222A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-21 | Nhk Spring Co Ltd | 金属ベローズおよびこのベローズの耐久性を高める方法 |
| JPH0360920A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Nissan Motor Co Ltd | 歯車の加工方法 |
| EP0622569A1 (en) * | 1993-04-28 | 1994-11-02 | Tochigi Fuji Sangyo Kabushiki Kaisha | Differential gearing |
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Also Published As
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|---|---|
| JPH0564208B2 (ja) | 1993-09-14 |
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