JPS63235765A - 低騒音歯車 - 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、騒音の低減化を効率よく図り得るようにした
歯車に関する。

（従来の技術） 一般に、動力伝達系に用いられる歯車は、その歯面等に
おいて比較的大なる表面強度を有することが要求される
。そして、その強化手段として、例えば切削成形された
歯車の歯面に対し浸炭焼入れ処理を施すことにより、歯
面を硬化ぜしめることが通常よく行われている。

ところで、この浸炭焼入れ処理は熱処理温度が高くかつ
急冷による組織の変態を伴うため、歯車の変形度合が大
きくなる。このため、歯車の噛合い精度が悪くなり、摩
耗、ピッチング等により強度が低下するとともに噛合い
音が大きくなるという問題があった。そこで、上）ホの
如き問題点を解決するために、加工精度の向上、熱処理
後の研磨加工および初期なじみ処理等の後処理を施して
いる。

しかし、低トルクの歯車、高速回転歯車および自動変速
機用歯車等モジュールの小さい歯車に対しては、上記浸
炭焼入れ処理による熱処理温度が大ぎく影響しているた
め、上述の如き加工精度の向上対策等の後処理では十分
に対処し難いという問題があった。

そこで、例えば特開昭５５−１５２１７５＠公報に開示
されているように、歯面に軟窒化処理を施すことにより
、上記浸炭焼入れ処理を施した場合に比べて熱処理変形
の度合を小さくし、撮動および騒音の低減化を図り得る
ようにした歯車が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記軟窒化処理を施した歯車でも、これを上
述の如き自動変速機用歯車等モジュールの小さいに歯車
に適用する場合には、上記振動および騒音の点で未だ十
分とはいえず、このため、例えば軟窒化処理した後に耐
摩耗性樹脂を歯面にコーティングしたり、あるいは軟窒
化処理した後にリューブライト処理を施し、さらに耐摩
耗性樹脂をコーティングしたりする等して耐摩耗性樹脂
層を形成し、この耐摩耗性樹脂層により歯車の噛合い誤
差やバックラッシ等の歯打ち音を吸収する等の対策が必
要となる。

しかし、このように耐摩耗性樹脂層により歯面を被覆し
た場合には、該耐摩耗性樹脂層が動力伝達系の作動時に
おける南面の（習動により比較的短時間に剥離したりあ
るいは摩耗し、その結果、動力伝達系における歯車の振
動および騒音を低減する効果が損なわれてしまうという
不具合が生ずることとなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものでおり、その目
的とするところは、歯面に形成した軟窒化層と耐摩耗性
樹脂層との間に特定の層を介在させることにより、これ
を上述の如き自動変速機用歯車等モジュールの小さい歯
車に適用した場合であっても、動力伝達系の作動時にお
いて歯面の摺動による上記耐摩耗性樹脂層の剥離を抑制
し得、かつ耐摩耗性樹脂層が摩耗してもその一部を歯面
に残存させて歯車の噛合い誤差やバックラツシ等の歯打
ち音を吸収する効果を発揮せしめ得、これにより動力伝
達系における歯車の振動および騒音を効率よく低減せん
と１にとにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、南面
に、軟窒化層、多数の気孔を有するポーラスな酸化皮膜
層および耐摩耗性樹脂層を順に積層形成し、かつ該耐摩
耗性樹脂層を構成する耐摩耗性樹脂の一部を上記酸化皮
膜層の各気孔に充填させた構成とする。この場合、上記
酸化皮膜層のＩＩＩ厚を１〜１０μｍに、かつ耐摩耗性
樹脂層の層厚を５〜１５μｍにそれぞれ設定することが
好ましい。

（作用） 上記の構成により、本発明では、ポーラスな酸化皮膜層
により、つまり酸化皮膜層の多数の気孔に耐摩耗性樹脂
の一部が充填せしめられる・ことによるアンカー作用に
より、歯面に対づる耐摩耗性樹脂層の密着性が向上せし
められる。このため、これを上述の如き自動変速機用歯
車等モジュールの小さいに歯車に適用した場合であって
も、動力伝達系の作動時において歯面の摺動による上記
耐摩耗性樹脂層の剥離が抑制され、かつ耐摩耗性樹脂層
が摩耗してもその一部が上記酸化皮膜層の多数の気孔に
残存して歯車の噛合い誤差やバツクラッシ等の歯打ち音
を吸収する効果が発揮され、これにより動力伝達系にあ
ける歯車の振ｌ！ｌＩおよび騒音が効率よく低減される
こととなる。

さらには、上記酸化皮膜層の下には、硬くかつ酸化皮膜
層と相性のよいつまり密着性の優れた（このことは、軟
窒化処理により生成したＦｅ化合物が酸化されることに
より酸化皮膜層が形成されることに基づく。）軟窒化層
が形成されていることから、酸化度Ｉｌ１層の剥離が防
止され、これにより上記耐摩耗性樹脂層の剥離が防止さ
れることにもなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る低１■音歯車の一部を示
し、該歯車の歯車本体１は軟窒化用鋼材にて焼結成形さ
れ、その複数の歯２，２．・・・の各歯面２ａには、層
厚１６μｍに設定された軟窒化層３、膜厚１〜１０μｍ
に設定されたポーラスな酸化皮膜層４および層厚５〜１
５μｍｎに設定されたフッ素樹脂およびポリイミド樹脂
等からなる耐摩純性樹脂層５が順に積層形成されている
。また、第２図（ａ）に拡大詳示するように、該耐摩耗
性樹脂層５を構成する耐摩耗性樹脂の一部は、上記酸化
皮膜層４の表面側に形成された多数の気孔４ａ、４ａ、
・・・に充填せしめられている。

上記軟窒化層３は、その硬い性質により上記各歯面２の
疲労強度および耐摩耗性の向上を図るために設けられた
ものであり、その層厚を１６μｍに設定したのは、これ
くらいあれば十分に上記目的を達成覆ることができるか
らである。

また、上記酸化皮膜層４は、上記軟窒化層３の軟窒化処
理によって生成したＦｅ化合物が酸化されることにより
形成されるものでおることから、軟窒化層３との相性つ
まり密着性が優れているという性質を有しており、ぞの
膜厚を１〜１０μｍに設定したのは、１μ而未満では上
記密着性の効果を発揮せしめることができなくなる一方
、１０μｍを越えると密着性の効果が飽和し、かつ上記
軟窒化層３のＦｅ化合物が酸化され過ぎて軟窒化層３が
少なくなるからである。

ざらに、上記耐摩耗性樹脂層５は、各歯面２ａの耐摩耗
性の向上および歯車の噛合い誤差やバックラツシ等の歯
打ち音を吸収することによる騒音の低減化を図る目的と
して設けられているものであり、その層厚を５〜１５μ
ｍに設定したのは、５μ７ｎ未満では摩耗により消失し
て信頼性が低下する一方、１５μｍｒｔを越えると各歯
面２の噛合い不良が生ずることとなるからである。

次に、本実施例に係る歯車の騒音特性を比較例■〜Ｖと
比較しつつ説明することとする。

まず、本実施例および比較例■〜Ｖの歯車として、歯数
が４０に設定された駆動側の軟窒化用鋼材からなる歯車
本体１と、歯数が３１に設定された被駆動側の軟窒化用
鋼材からなる歯車本体１とを用意する。各々の歯車本体
１は、モジュールが１．５、圧力角が１７．５°および
軸間距離が６５ＩｒＩＩｎにそれぞれ設定されている。

また、上記各歯車本体１の材質して、下記表１に示す如
き２種類の組成比のものを用意した。これらを仮にＡ、
Ｂとする。

表１ そして、上記Ａについては９８０°ＣＸ１時間の条件の
下で、已については９００℃×１時間の条件の下でそれ
ぞれ焼入れが施され、その後、Ｂのみ６００°ＣＸ３０
分の条件の下で焼戻しが施されている。

上述の如きＡおよびＢからなる２種類の鋼材を用いて本
実施例および比較例■〜Ｖの各歯車本体　〜１を製作し
た。

そして、本実施例では、上記各歯車本体１に対し５８０
℃Ｘ９０分の条件の下で軟窒化処理（タフトライド処理
）を施して軟窒化層３を形成し、その後、３２０’ＣＸ
３０分の条件の下で酸化処理（ＡＢ−１処理）を施すこ
とにより、上記軟窒化層３のＦｅ化合物を酸化せしめて
軟窒化層３との密着性の優れた。多数の気孔４ａ、４ａ
、・・・を表面側に有するポーラスな酸化皮膜層４を形
成する。

しかる俊、フッ素樹脂等の微粉末を上記酸化皮膜層４の
表面に付着ざゼた後、焼成することによりフッ素樹脂等
を溶着させて耐摩耗性樹脂層５を形成する。この際、上
記耐摩耗性樹脂層５を構成するフッ素樹脂等の一部が上
記酸化皮膜層４の各気孔４ａに充填し、このアンカー作
用により各歯面２ａ（酸化皮膜層４）に対する耐摩耗性
樹脂層５の密着性が向上せしめられている。

一方、比較例Ｉは上記軟窒化処理を施した状態のままの
もの、比較例■は軟窒化処理後に本実施例と同様の耐摩
耗性樹脂層を形成したものである。

また、比較例■は軟窒化処理後にリン酸マンガンを主成
分とするリン酸塩溶液を用いてリン酸塩処理（リューブ
ライト処理）を施すことによりリン酸塩皮膜層を形成し
たもの、比較例１ｖは上記比較例■のものにさらに本実
施例と同様の耐摩耗性樹脂層を形成したものである。

さらに、比較例Ｖは軟窒化処理後に本実施例と同様に酸
化処理を施したものであり、本実施例と異なるところは
耐摩耗性樹脂層が形成されていないことである。

このようにして製作された本実施例および比較例■〜Ｖ
の各駆動歯車と被駆動歯車とを噛合させ、駆動トルク’
＋ｏＫｇｍ、回転数１５００ｒｐｍの条件の下で騒音テ
ストつまり両歯車の噛合い時における振動を測定し、噛
合い１次の振動（１に１１ｚ）で評価した。このときの
テストデータを第３図に示す。同図中、○印は噛合初期
のものであることを、・印は２０時間経過後のものであ
ることをそれぞれ示す。なお、歯車本体１の材質がＡ、
Ｂと異なっても同じテスト結果であった。

このテストデータから明らかなように、比較例工および
比較例■では、初期時および２０時間経過後共に騒音が
高いことが判る。また、比較例■および比較例１ｖでは
、初期時には騒音の低下がみられたが、２０時間経過す
ると耐摩耗性樹脂層が剥離し、歯車の噛合い誤差やバツ
クラツシ等の歯打ち音を吸収する効果がなくなって騒音
が高くなっていることが判る。さらに、比較例Ｖでは、
初期時および２０時間経過共に上記比較例工〜ＩＶに比
べて騒音の低下がみられたが、その低下の度合はさほど
大きくなく満足できる数値ではなかった。

それに比べ、本実施例では、初期時のみならず２０時間
経過後であっても騒音は上記比較例工〜Ｖに比べて非常
に低く十分に満足できる数値であつ１こ。

このように本実施例において騒音の安定した低下がみら
れたのは、軟窒化層３と耐摩耗性樹脂層５との間にポー
ラスな酸化皮膜層４が介在せしめられていることによる
ものである。つまりこの酸化皮膜層４の多数の気孔４ａ
、４ａ、・・・に耐摩耗性樹脂層５の樹脂の一部が充填
し、このアンカー作用により各歯面２ａに対する耐摩耗
性樹脂層５の密着性が向上せしめられることによる。し
たがって、本実施例の歯車を低トルクの歯車、高速回転
歯車および自動変速開用歯車等モジュールの小さい歯車
に適用した場合であっても、動力伝達系の作動時におい
て各歯面２ａの摺動による上記耐摩耗性樹脂層５の剥離
を抑制し得、かつ第２図（ｂ）に拡大詳示するように、
耐摩耗性樹脂層５が摩耗してもその一部が上記酸化皮膜
層４の各気孔４ａに残存することにより、歯車の噛合い
誤差やバックラツシ等の歯打ち音を吸収する効果を発揮
せしめ得、これにより動力伝達系における歯車の振動お
よび騒音を効率よく低減することができる。

ざらには、上記酸化皮膜層４の下には硬くかつ酸化皮膜
層４と相性のよい軟窒化層３が形成されていることから
、酸化皮膜層４を各歯面２ａに強固に固着し得、これに
より各歯面２ａに対する酸化皮膜層４つまり耐摩耗性樹
脂層５の剥離を防止することができる。

なお、上記実施例では、歯車本体１に対しタフトライド
処理を施したが、例えば５７０’ＣＸ　４時間の条件の
下でガス軟窒化処理を施してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、歯面に、軟窒化
層、ポーラスな酸化皮膜層および耐摩耗性樹脂層を順に
積層形成し、かつ該耐摩耗性樹脂層を構成する耐摩耗性
樹脂の一部を上記酸化皮膜層の多数の気孔に充填せしめ
たので、歯車を低トルクの歯車、高速回転歯車および自
動変速機用歯車等モジュールの小さい歯車に適用した場
合であっても、動力伝達系の作動時において歯面の１習
動による上記耐摩耗性樹脂層の剥離や摩耗を抑制し得、
これにより動力伝達系における歯車の撮動および騒音を
効率よく低減することかできる。

ざらには、表面層である耐摩耗性樹脂層が摩耗しても、
酸化皮膜層の各気孔に耐摩耗性樹脂が残存しているので
、この残存している耐摩耗性樹脂により歯車の振動およ
び騒音の低減化を確保することができる。

また、上記酸化皮膜層の下に形成された硬くかつ酸化皮
膜層と相性のよい軟窒化層により、酸化皮膜層つまり歯
面に対する上記耐摩耗性樹脂層の剥離を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る低騒音歯車の一部を示す
斜視図、第２図（ａ）は同要部拡大断面図、第２図（ｂ
）は耐摩耗性樹脂層が摩耗した状態を示す第２図（ａ）
相当図、第３図は本実施例に係る歯車の騒音特性を比較
例■〜Ｖと比較して示すテストデータである。 ２ａ・・・歯面、３・・・軟窒化層、４・・・酸化皮膜
層、４ａ・・・気孔、５・・・耐摩耗性樹脂層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯面に、軟窒化層、多数の気孔を有するポーラス
   な酸化皮膜層および耐摩耗性樹脂層が順に積層形成され
   、かつ該耐摩耗性樹脂層を構成する耐摩耗性樹脂の一部
   が上記酸化皮膜層の各気孔に充填せしめられてなること
   を特徴とする低騒音歯車。
2. （２）酸化皮膜層は、膜厚が１〜１０μｍに設定され、
   かつ耐摩耗性樹脂層は、層厚が５〜１５μｍに設定され
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）記載の
   低騒音歯車。