JP2000345367A - 歯車の放電表面処理方法 - Google Patents

歯車の放電表面処理方法

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JP2000345367A
JP2000345367A JP11152016A JP15201699A JP2000345367A JP 2000345367 A JP2000345367 A JP 2000345367A JP 11152016 A JP11152016 A JP 11152016A JP 15201699 A JP15201699 A JP 15201699A JP 2000345367 A JP2000345367 A JP 2000345367A
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Japan
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gear
electrode
processed
surface treatment
green compact
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JP11152016A
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Akira Watanabe
邊 亮 渡
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧粉体電極の製造コストが安価で、歯数の異
なる歯車にも兼用することができ、しかも電極がある程
度消耗しても問題なく使用することができ、表面処理コ
ストの大幅な低減が可能であると共に、電極に対するワ
ークの位置制御が容易で歯車の噛み合い始め側にのみ表
面処理を施すことが可能な歯車の放電表面処理方法を提
供する。 【解決手段】 歯車形状をなす空洞部を備えためす型圧
粉体電極に代えて、ラック形状に成形した圧粉体電極E
を使用し、被処理歯車Wを回転させると共に、該歯車W
とラック状電極Eとを相対移動させながら両者の間で放
電させて、被処理歯車Wの歯面に硬質被膜を形成させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車の表面改質技
術に係わり、さらに詳しくは歯車の表面に硬質被膜をコ
ーティングすることによってピッティングの発生を防止
し、歯車寿命の延長を図ることができる放電表面処理方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、オートマチックトランスミッシ
ョンの常時噛み合い歯車などにおいては、特に噛み合い
始め側の歯元近傍部にピッティングが発生し、これを起
点に歯車が損傷することがあり、従来、このような破損
事故を防止するため、歯形表面にTiNやTiCなどの
硬質被膜をコーティングすることによって歯車の寿命延
長を図るようにしている。このような硬質被膜のコーテ
ィングは、例えば真空炉を用いたPVD(Physic
al Vapor Deposition)法や、放電
加工装置を用いた放電表面処理方法などによって行われ
ていた。
【0003】これらのうち、放電表面処理方法において
は、図3に示すように、例えばTi粉末を用いて、コー
ティング処理を施そうとする被処理歯車(ワーク)Wよ
りもわずかに大きい寸法の歯車形の空洞部Hを備えため
す型に成形した圧粉体Ecを電極として使用し、例えば
白灯油などの放電液中において、圧粉体電極Ecの空洞
部H内に被処理歯車Wを挿入した状態で、電極Ecを揺
動させながら電極Ecと歯車Wとの間にパルス電圧を印
加してこれらの間に放電を発生させるようにしており、
これによって電極Ec中のTiと放電液の構成元素であ
るCとが反応してTiCが生成され、被処理歯車Wの歯
面上に堆積して硬質被膜が形成されるようになってい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような放電表面処理においては、歯車形状の空洞部を
備えた圧粉体電極を使用するようにしているので、電極
の製造コストが高いばかりでなく、電極の製造時の寸法
によって電極と被処理歯車(ワーク)との隙間が決まっ
てしまってコントロールが困難であり、電極の消耗の応
じて隙間が拡がるため電極寿命が短く、さらに、被処理
歯車の歯数が変わると同じ電極を使用することができな
いためにワークの種類ごとに電極を準備しておく必要が
あることなどから、表面処理コストの上昇を避けること
ができないという問題があった。また、ピッティングの
発生傾向がとくに顕著な歯車の噛み合い始め側のみに表
面処理を行うことが難しいという問題点があり、これら
の問題点を解消することがこのような歯車の放電表面処
理における課題となっていた。
【0005】
【発明の目的】本発明は、従来の歯車の放電表面処理に
おける上記課題に着目してなされたものであって、圧粉
体電極の製造コストが低く、歯数の異なる歯車にも使用
することができ、しかも電極がある程度消耗した状態で
も問題なく使用することができ、歯車の表面処理コスト
の大幅な低減が可能であると共に、電極に対するワーク
の位置制御が容易で、歯車の噛み合い始め側にのみ表面
処理を施すことも可能な歯車の放電表面処理方法を提供
することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
る歯車の放電表面処理方法は、被処理歯車と圧粉体電極
との間に放電を発生させて被処理歯車の表面に硬質被膜
を形成する歯車の放電表面処理において、前記圧粉体電
極をラック形状に成形し、被処理歯車を回転させると共
に、該歯車と前記ラック状電極とを相対移動させながら
両者の間に放電を発生させて硬質被膜を形成する構成と
したことを特徴とし、本発明の請求項2に係わる歯車の
放電表面処理方法においては、被処理歯車の噛み合い始
め側をラック状電極に接近させて、噛み合い始め側にの
み放電させる構成としたことを特徴としており、歯車の
放電表面処理方法におけるこのような構成を前述した従
来の課題を解決するための手段としている。
【0007】
【発明の作用】本発明の請求項1に係わる歯車の放電表
面処理方法においては、歯車形状の空洞部を備えためす
型に成形した圧粉体電極の代わりに、ラック形状に成形
した圧粉体電極を使用するようにしているので、電極形
状が単純なものとなり、圧粉体電極の製造コストが歯車
形状のめす型電極に較べて約10分の1に削減される。
また、被処理歯車をめす型電極の歯車形空洞部内に挿入
することなく、ラック状の圧粉体電極上を回転させなが
ら相対移動させるようにしているので、被処理歯車の歯
数が変わったとしても、モジュールが同一でありさえす
れば同じ電極が兼用されることになる。
【0008】そして、圧粉体電極と被処理歯車との隙間
の制御が容易なものとなるので、放電によって電極が消
耗したとしても、電極との距離を詰めるようにコントロ
ールすることによって、当該電極をさらに使用すること
ができるようになり、電極の耐用寿命が延びることにな
る。
【0009】また、同様に圧粉体電極に対する被処理歯
車の位置制御が容易なものとなるので、請求項2に記載
しているように、被処理歯車の噛み合い始め側をラック
状電極に接近させて、この噛み合い始め側にのみ放電さ
せるようになすことによって、ピッティングの発生傾向
が著しい歯車の噛み合い始め側のみに硬質被膜が形成さ
れることになり、当該部分の耐ピッティング性が向上す
ることになる。
【0010】図1は、このときの圧粉体電極と被処理歯
車の位置関係を説明する斜視図であって、図1(a)に
示すように、放電液中においてラック状をなす圧粉体電
極Eの歯形にワークである被処理歯車Wの噛み合い始め
側を接近させて非接触で噛み合わせ、被処理歯車Wを回
転させると共に電極Eを移動させながら、歯車Wの噛み
合い始め側と圧粉体電極Eの間に放電を生じさせ表面処
理を行う。放電によって電極Eが消耗してきたら、電極
Eを歯車Wの径方向に追い込み処理を行い、両者の距離
をコントロールして放電表面処理が続行される。
【0011】そして、圧粉体電極Eがさらに消耗した時
点で、図1(b)に示すように、電極Eを歯車Wの軸方
向に移動させることにより、同様の放電表面処理を続け
ることができる。このとき、噛み合い位置を軸方向にず
らしたとしても、圧粉体電極Eの先端部分は、図1
(b)に示すように、それ以前の放電によって十分に消
耗しており、被処理歯車Wとの距離が一定値以上に保持
されるので、歯車Wの噛み合い始め側のみに放電表面処
理が行われ、コーティングを必要としない先端側部分に
硬質被膜が形成されることはない。
【0012】
【発明の効果】本発明の請求項1に係わる歯車の放電表
面処理方法は、上記構成、すなわち圧粉体電極をラック
形状に成形し、被処理歯車を回転させると共に、該歯車
と前記ラック状電極とを相対移動させながら両者の間に
放電を発生させて硬質被膜を形成する構成としたもので
ある。すなわち、ラック形状の圧粉体電極を使用するよ
うにしていることから、歯車形状の空洞部を備えた従来
のめす型電極に較べて、圧粉体電極の製造コストを大幅
に削減することができると共に、被処理歯車の歯数が変
わったとしてもモジュールが同一であれば、同じ電極を
兼用することができるので、圧粉体電極の種類を減らす
ことができ、電極の製造コストおよび管理コストの削減
が可能になる。さらに、ラック形状の圧粉体電極と被処
理歯車との距離が容易に制御できるので、放電によって
電極が消耗したとしても、電極との距離を詰めるように
コントロールすることによって、電極の使用期間を延ば
すことができるようになり、歯車の放電表面処理コスト
の大幅な低減が達成できるという極めて優れた効果をも
たらすものである。
【0013】本発明の請求項2に係わる歯車の放電表面
処理方法においては、被処理歯車の噛み合い始め側をラ
ック状電極に接近させて、噛み合い始め側にのみ放電さ
せるようにしている。すなわち、本発明に係わる歯車の
放電表面処理方法においては、ラック形状の圧粉体電極
を使用するようにしており、圧粉体電極に対する被処理
歯車の位置制御が容易なものとなるので、上記のように
被処理歯車の噛み合い始め側をラック状電極に接近させ
て、噛み合い始め側にのみ放電させるようになすことが
でき、これによってピッティングが発生しやすい歯車の
噛み合い始め側のみに硬質被膜によるコーティングを施
すことができ、この部分の耐ピッティング性を大幅に改
善することができるようになるというさらに優れた効果
がもたらされる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体
的に説明する。
【0015】JIS G 4052に規定されるSCM
420H鋼(クロムモリブデン鋼)を用いて、歯車形状
に鍛造し、仕上げ加工したのち、常法に基づいて浸炭焼
き入れ処理を施した。このようにして得られた被処理歯
車W(ワーク)の歯面の表面硬度は、ビッカース硬さ
で、約850であった。
【0016】一方、Ti合金粉末を用いて、図1(a)
に示したようなラック形状の圧粉体電極Eを成形し、同
図に示すように、放電液(白灯油)中において、浸炭焼
き入れ処理を施した被処理歯車Wの噛み合い始め側のみ
を当該圧粉体電極Eに非接触で噛み合わせ、歯車Wを回
転させると共に、圧粉体電極Eを移動させながら、これ
ら電極Eと歯車Wとの間にパルス電圧を印加することに
よって放電させ、被処理歯車Wの噛み合い始め側にTi
Cからなる硬質被膜を形成した。このとき、被処理歯車
Wのコーティング部分における表面硬度については、ビ
ッカース硬さで、約2500であった。
【0017】このようにして放電表面処理を施した歯車
Wを実際のオートマチックトランスミッションに組み込
んで耐久性試験を行い、当該歯車Wのピッティング寿命
を調査し、硬質被膜の表面処理を行うことなく、浸炭焼
き入れ処理のみを施した状態の比較例歯車の場合と比較
した。
【0018】この結果は、図2に示すとおりであって、
浸炭焼き入れ処理のままの比較例歯車に較べて、TiC
による放電表面処理を施した発明例歯車のピッティング
寿命が大幅に改善されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 本発明に係わる歯車の放電表面処理方
法において、歯車の噛み合い始め側にのみ硬質被膜の表
面処理を施す要領を説明する斜視図である。 (b) 図1(a)に示したラック形電極の片側が消耗
した後の表面処理要領を説明する斜視図である。
【図2】本発明に係わる放電表面処理を施した発明例歯
車のピッティング寿命を放電表面処理が施されていない
従来例歯車の場合と比較して示すグラフである。
【図3】従来の歯車の放電表面処理方法を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
E 圧粉体電極 W 被処理歯車(ワーク)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理歯車と圧粉体電極との間に放電を
    発生させて被処理歯車の表面に硬質被膜を形成する歯車
    の放電表面処理において、 前記圧粉体電極をラック形状に成形し、被処理歯車を回
    転させると共に、該歯車と前記ラック状電極とを相対移
    動させながら両者の間に放電を発生させて硬質被膜を形
    成することを特徴とする歯車の放電表面処理方法。
  2. 【請求項2】 被処理歯車の噛み合い始め側をラック状
    電極に接近させて、噛み合い始め側にのみ放電させるこ
    とを特徴とする請求項1記載の歯車の放電表面処理方
    法。
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