JPH0625714A - 騒音抑制形歯車装置用成形部品 - Google Patents
騒音抑制形歯車装置用成形部品Info
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- JPH0625714A JPH0625714A JP5098861A JP9886193A JPH0625714A JP H0625714 A JPH0625714 A JP H0625714A JP 5098861 A JP5098861 A JP 5098861A JP 9886193 A JP9886193 A JP 9886193A JP H0625714 A JPH0625714 A JP H0625714A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属製歯車の噛み合い時に生じる騒音を抑制
できるような歯車装置用焼結成形部品を提供する。 【構成】 個々の同心の材料領域を有し中央領域と軸線
に近い内側の周縁領域と軸線に遠い外側の周縁領域とを
備える軸対称の焼結成形部品において、周縁領域は高強
度でかつほぼ気孔が無く、中央領域は高多孔性で比較的
延性の材料から成り、気孔容積を１０〜５０容積％とす
る。
できるような歯車装置用焼結成形部品を提供する。 【構成】 個々の同心の材料領域を有し中央領域と軸線
に近い内側の周縁領域と軸線に遠い外側の周縁領域とを
備える軸対称の焼結成形部品において、周縁領域は高強
度でかつほぼ気孔が無く、中央領域は高多孔性で比較的
延性の材料から成り、気孔容積を１０〜５０容積％とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、機械的な伝動装置例
えば自動車用変速歯車装置における歯車のような騒音抑
制形部品として、個々のほぼ同心の材料領域を有する軸
対称形焼結成形部品に関する。
えば自動車用変速歯車装置における歯車のような騒音抑
制形部品として、個々のほぼ同心の材料領域を有する軸
対称形焼結成形部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車工業では変速歯車及び差動歯車の
継続的開発が現在でもなお重要な課題である。切り換え
性能の向上、歯車装置の小形化及び歯車装置での動力損
失の低減のほかに、歯車装置の騒音の封じ込め又は低減
のための手段が高い優先度を有する。今日ではこの種の
手段は、歯切り形状寸法のますます高まる精度及び自動
車での歯車装置ユニット全体及び隣接する機器の騒音抑
制形支持方法にまで及んでいる。更に構造的措置により
歯車の切り換えの際の同期化を容易にし実際に発生する
切り換え騒音を低減することが研究されている。
継続的開発が現在でもなお重要な課題である。切り換え
性能の向上、歯車装置の小形化及び歯車装置での動力損
失の低減のほかに、歯車装置の騒音の封じ込め又は低減
のための手段が高い優先度を有する。今日ではこの種の
手段は、歯切り形状寸法のますます高まる精度及び自動
車での歯車装置ユニット全体及び隣接する機器の騒音抑
制形支持方法にまで及んでいる。更に構造的措置により
歯車の切り換えの際の同期化を容易にし実際に発生する
切り換え騒音を低減することが研究されている。
【０００３】機械及び機器の騒音抑制形構造方式のため
にしばしば、複合材料から構成された部品すなわち材料
組成及び／又は材料組織の異なる領域を有する部品が用
いられる。材料表面の改良例えば表面被覆を備える部品
は、異なる材料から成る個々の部品が例えば溶接、接着
又は機械的な焼きばめにより一つの部品となるように相
互に結合されたものと同様に複合材料に属する。
にしばしば、複合材料から構成された部品すなわち材料
組成及び／又は材料組織の異なる領域を有する部品が用
いられる。材料表面の改良例えば表面被覆を備える部品
は、異なる材料から成る個々の部品が例えば溶接、接着
又は機械的な焼きばめにより一つの部品となるように相
互に結合されたものと同様に複合材料に属する。
【０００４】特に焼結冶金法で一体に製造された部品
を、種々の方法により領域ごとに異なる材料及び／又は
組織を有する部品に作り上げるか又は相応の後処理によ
り改造することも知られている。
を、種々の方法により領域ごとに異なる材料及び／又は
組織を有する部品に作り上げるか又は相応の後処理によ
り改造することも知られている。
【０００５】これらの措置は、部品の特性に対する領域
ごとの種々の異なる要求を、機械的方法であれ又は化学
的方法であれ、材料費及び加工費を最小にしたいという
経済上の要求と結合するための手段である。それにより
しばしば技術的可能性の限界を広げることができる。
ごとの種々の異なる要求を、機械的方法であれ又は化学
的方法であれ、材料費及び加工費を最小にしたいという
経済上の要求と結合するための手段である。それにより
しばしば技術的可能性の限界を広げることができる。
【０００６】このために最近の考慮すべき公知例を述べ
る。
る。
【０００７】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2310536
号明細書には、既に圧縮された金属粉末から成る心材を
通常他の種類の金属粉末により囲み、そのように成形さ
れたユニットを圧縮することが記載されている。この方
法の目的は硬い耐摩耗性の外部及び比較的靭性のある加
工容易な内部を有する製品を製造することである。この
種の製品の例としては硬い中央領域を有するボス、又は
比較的靭性を有する材料から成る脚部及び極めて高い歯
表面を有する歯切りフライスが挙げられる。
号明細書には、既に圧縮された金属粉末から成る心材を
通常他の種類の金属粉末により囲み、そのように成形さ
れたユニットを圧縮することが記載されている。この方
法の目的は硬い耐摩耗性の外部及び比較的靭性のある加
工容易な内部を有する製品を製造することである。この
種の製品の例としては硬い中央領域を有するボス、又は
比較的靭性を有する材料から成る脚部及び極めて高い歯
表面を有する歯切りフライスが挙げられる。
【０００８】更にドイツ連邦共和国特許第3007008 号明
細書には、内燃機関用耐摩耗性部品及びその製造方法が
記載されている。この耐摩耗性部品は、鉄又は鋼から成
る基体及び焼結により密に基体と結合され或る程度の多
孔性を有する特殊な鉄合金の焼結体から成る。ここでも
措置の目的は、基体に高い靭性を又少なくとも表面の一
部に高い耐摩耗性を有する部品である。
細書には、内燃機関用耐摩耗性部品及びその製造方法が
記載されている。この耐摩耗性部品は、鉄又は鋼から成
る基体及び焼結により密に基体と結合され或る程度の多
孔性を有する特殊な鉄合金の焼結体から成る。ここでも
措置の目的は、基体に高い靭性を又少なくとも表面の一
部に高い耐摩耗性を有する部品である。
【０００９】部品としての焼結成形部品のこれらの公知
の構成には、部品が高強度で気孔の少ない又はほぼ気孔
の無い周縁領域を有するが、比較的延性の材料から成る
高多孔性の中央領域を有しないということが共通してい
る。おそらくそこに記載の方法は、中央領域中に９０％
以上の理論的密度を有する焼結体を経済的な方法で作り
出すために適しているにすぎない。この方法は周縁密度
が高くて中央領域では高い多孔性を保証することを目指
してはいない。
の構成には、部品が高強度で気孔の少ない又はほぼ気孔
の無い周縁領域を有するが、比較的延性の材料から成る
高多孔性の中央領域を有しないということが共通してい
る。おそらくそこに記載の方法は、中央領域中に９０％
以上の理論的密度を有する焼結体を経済的な方法で作り
出すために適しているにすぎない。この方法は周縁密度
が高くて中央領域では高い多孔性を保証することを目指
してはいない。
【００１０】アメリカ合衆国特許第2561579 号明細書に
は、粉末冶金法により製造され含浸させられた鉄材料か
ら成る歯車が記載され、その際部分領域で強度を向上さ
せるか又はこの部分領域の物理的特性を変更させるため
に、部分領域が銅又は銅合金の融液を含浸させられる。
騒音抑制の問題はここでは言及されておらず、またここ
に記載の構成によっては達成できないことが容易に推察
される。
は、粉末冶金法により製造され含浸させられた鉄材料か
ら成る歯車が記載され、その際部分領域で強度を向上さ
せるか又はこの部分領域の物理的特性を変更させるため
に、部分領域が銅又は銅合金の融液を含浸させられる。
騒音抑制の問題はここでは言及されておらず、またここ
に記載の構成によっては達成できないことが容易に推察
される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、特
に自動車用変速装置における歯車装置及び差動歯車の騒
音抑制又は騒音低減のための措置又は方法を提供するこ
とにある。すなわち二つの金属製歯車装置部品の硬い歯
面の対を成す転がり接触運動の際に不可避的に起こる騒
音発生をできるだけこれらの領域に制限し、隣接する構
成ユニットへの固体音の伝達を抑えるような部品を提供
することにある。
に自動車用変速装置における歯車装置及び差動歯車の騒
音抑制又は騒音低減のための措置又は方法を提供するこ
とにある。すなわち二つの金属製歯車装置部品の硬い歯
面の対を成す転がり接触運動の際に不可避的に起こる騒
音発生をできるだけこれらの領域に制限し、隣接する構
成ユニットへの固体音の伝達を抑えるような部品を提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき、個々の同心の材料領域を有し中央領域と軸線に近
い内側の周縁領域と軸線に遠い外側の周縁領域とを備え
る軸対称の焼結成形部品から成り、周縁領域は高強度で
かつほぼ気孔が無く、中央領域は高多孔性で比較的延性
の材料から成り、中央領域の気孔容積が１０〜５０容積
％であることを特徴とする騒音抑制形歯車装置のための
成形部品により解決される。
づき、個々の同心の材料領域を有し中央領域と軸線に近
い内側の周縁領域と軸線に遠い外側の周縁領域とを備え
る軸対称の焼結成形部品から成り、周縁領域は高強度で
かつほぼ気孔が無く、中央領域は高多孔性で比較的延性
の材料から成り、中央領域の気孔容積が１０〜５０容積
％であることを特徴とする騒音抑制形歯車装置のための
成形部品により解決される。
【００１３】
【作用】高強度かつ高密度の領域をそれ以外では高多孔
性の焼結成形部品中に製造するためには、当業者は多様
な公知の方法を行使できる。これらの方法は、伝動用歯
車のような通常強度を必要とする大量生産部品を粉末冶
金により製造する場合の焼結技術とは明らかに異なって
いる。
性の焼結成形部品中に製造するためには、当業者は多様
な公知の方法を行使できる。これらの方法は、伝動用歯
車のような通常強度を必要とする大量生産部品を粉末冶
金により製造する場合の焼結技術とは明らかに異なって
いる。
【００１４】現在粉末冶金学では材料多孔性、機械的強
度及び疲労強度の相互影響が知られている。また影響を
及ぼすための相応の方法は、是認できる出費により利用
可能な応用範囲内で要求に固有な焼結成形部品を設計か
つ製作することができる程度まで確立されている。例え
ば特定の部品強度及びそれぞれ異なる寸法と材料に対す
る最大に許容される多孔性を、有限要素法により是認で
きる出費で計算することができる。
度及び疲労強度の相互影響が知られている。また影響を
及ぼすための相応の方法は、是認できる出費により利用
可能な応用範囲内で要求に固有な焼結成形部品を設計か
つ製作することができる程度まで確立されている。例え
ば特定の部品強度及びそれぞれ異なる寸法と材料に対す
る最大に許容される多孔性を、有限要素法により是認で
きる出費で計算することができる。
【００１５】公知のように材料中での音響伝搬又は音響
減衰に対して、ヤング率及び固有密度（ρ）が重要な意
味を持つ。ヤング率の小さい材料は高い音響周波数
（ν）に対して比較的強い音響減衰性を有する。歯車装
置騒音の周波数スペクトルは小さい周波数の方へずらさ
れる。音響伝搬に対して重要な音響強度は、密度（ρ）
に比例しかつ周波数（ν）の２乗と共に変化する。
減衰に対して、ヤング率及び固有密度（ρ）が重要な意
味を持つ。ヤング率の小さい材料は高い音響周波数
（ν）に対して比較的強い音響減衰性を有する。歯車装
置騒音の周波数スペクトルは小さい周波数の方へずらさ
れる。音響伝搬に対して重要な音響強度は、密度（ρ）
に比例しかつ周波数（ν）の２乗と共に変化する。
【００１６】この発明に基づく部品は用途に関連して主
として鉄系材料から作られる。鉄系材料から成るこの種
の部品は通常、多孔率値をほぼ維持しながら粉末の圧縮
及びそれに続く焼結により作られ、場合により更に再圧
縮される。
として鉄系材料から作られる。鉄系材料から成るこの種
の部品は通常、多孔率値をほぼ維持しながら粉末の圧縮
及びそれに続く焼結により作られ、場合により更に再圧
縮される。
【００１７】異なる密度の領域は、場合により基本材料
との反応又は合金化のもとに材料母材中への補助材料の
表面含浸又は導入拡散による当初均一な焼結成形部品の
後処理によるのと同様に、個々の領域中の異なる粉末材
料の同時圧縮により達成することができる。特殊な揮発
性及び不揮発性の気孔形成剤の使用もまた知られてい
る。鉄ベース材料の利用の場合にニッケル、マンガン及
び銅のような金属添加物及びリン又はホウ素のような非
金属添加物も、高強度の周縁領域の製造のための固体の
添加材料として特にすぐれている。例えば窒素又は炭素
を含む気体は添加材料の群には含まれないが、これらは
鉄系材料中で炭化硬化又は窒化硬化を生じ周縁領域のヤ
ング率を更に高める。
との反応又は合金化のもとに材料母材中への補助材料の
表面含浸又は導入拡散による当初均一な焼結成形部品の
後処理によるのと同様に、個々の領域中の異なる粉末材
料の同時圧縮により達成することができる。特殊な揮発
性及び不揮発性の気孔形成剤の使用もまた知られてい
る。鉄ベース材料の利用の場合にニッケル、マンガン及
び銅のような金属添加物及びリン又はホウ素のような非
金属添加物も、高強度の周縁領域の製造のための固体の
添加材料として特にすぐれている。例えば窒素又は炭素
を含む気体は添加材料の群には含まれないが、これらは
鉄系材料中で炭化硬化又は窒化硬化を生じ周縁領域のヤ
ング率を更に高める。
【００１８】適度に多孔性の焼結成形部品の再圧縮のた
めの別の措置は、特に表面領域が更に圧縮されるか又は
強く圧縮される成形部品サイジングのような機械的方法
である。
めの別の措置は、特に表面領域が更に圧縮されるか又は
強く圧縮される成形部品サイジングのような機械的方法
である。
【００１９】高強度であって多孔性でない周縁領域の形
成のために、一方では焼結基本材料の多孔率の低減のた
めの補助材料が焼結成形部品の周縁領域中へ導入され、
他方では焼結成形部品の機械的再圧縮及び／又はサイジ
ング又は高温静水圧再圧縮により高強度であってほぼ気
孔の無い周縁領域が提供されるような組み合わせ法が実
地上好ましい。
成のために、一方では焼結基本材料の多孔率の低減のた
めの補助材料が焼結成形部品の周縁領域中へ導入され、
他方では焼結成形部品の機械的再圧縮及び／又はサイジ
ング又は高温静水圧再圧縮により高強度であってほぼ気
孔の無い周縁領域が提供されるような組み合わせ法が実
地上好ましい。
【００２０】焼結成形部品の中央領域は一様な多孔性、
組織及び材料組成を有することができるが、しかし必ず
しもその必要はない。中央領域はむしろ急に又は徐々に
変化する状態の個々の環状領域から集成することができ
る。
組織及び材料組成を有することができるが、しかし必ず
しもその必要はない。中央領域はむしろ急に又は徐々に
変化する状態の個々の環状領域から集成することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】従来公知の構造に比べてこの発明に基づ
き達成される歯車の騒音抑制は目覚ましい。騒音抑制の
達成度は例えば歯面の領域に対して歯車装置構造で規定
された不可欠の高い強度要求にかんがみても予想外であ
る。今日まで歯車の場合には周知のように特に高いヤン
グ率及び特に高い機械的強度を有する鍛造材料が用いら
れている。それによる不可避の結果は運転中の高い騒音
発生である。従来高い強度及び焼き入れ性を有し鍛造さ
れた密な材料を専ら使用していたことは、自動車用歯車
装置における音響及び騒音問題のこの発明に基づく解決
法を見出すことの妨げになっていた。関連する経験的知
識は従来存在しなかった。従って焼結冶金法により同時
に欠点を生じる危険無しに歯車の材料密度及び材料強度
（ヤング率）を周縁領域に比べて中央領域で低下させ、
飛躍的に高い騒音抑制を達成させることは、当業者にと
って予見できなかった。十分な靭性または延性及び高い
多孔率並びに所定の用途に対し十分な機械的強度及び圧
粉体に関する焼結成形部品の形状安定性は相互に両立す
ることが予想外にも実際に判明した。歯車装置分野では
粉末冶金により製造された歯車が負荷の大きい噛み合う
用途のためにますます用いられているので、焼結歯車に
よりこの発明に基づき達成される有利な騒音抑制はます
ます重要性を増す。
き達成される歯車の騒音抑制は目覚ましい。騒音抑制の
達成度は例えば歯面の領域に対して歯車装置構造で規定
された不可欠の高い強度要求にかんがみても予想外であ
る。今日まで歯車の場合には周知のように特に高いヤン
グ率及び特に高い機械的強度を有する鍛造材料が用いら
れている。それによる不可避の結果は運転中の高い騒音
発生である。従来高い強度及び焼き入れ性を有し鍛造さ
れた密な材料を専ら使用していたことは、自動車用歯車
装置における音響及び騒音問題のこの発明に基づく解決
法を見出すことの妨げになっていた。関連する経験的知
識は従来存在しなかった。従って焼結冶金法により同時
に欠点を生じる危険無しに歯車の材料密度及び材料強度
（ヤング率）を周縁領域に比べて中央領域で低下させ、
飛躍的に高い騒音抑制を達成させることは、当業者にと
って予見できなかった。十分な靭性または延性及び高い
多孔率並びに所定の用途に対し十分な機械的強度及び圧
粉体に関する焼結成形部品の形状安定性は相互に両立す
ることが予想外にも実際に判明した。歯車装置分野では
粉末冶金により製造された歯車が負荷の大きい噛み合う
用途のためにますます用いられているので、焼結歯車に
よりこの発明に基づき達成される有利な騒音抑制はます
ます重要性を増す。
Claims (7)
- 【請求項１】 個々の同心の材料領域を有し中央領域と
軸線に近い内側の周縁領域と軸線に遠い外側の周縁領域
とを備える軸対称の焼結成形部品から成り、周縁領域は
高強度でかつほぼ気孔が無く、中央領域は高多孔性で比
較的延性の材料から成り、中央領域の気孔容積が１０〜
５０容積％であることを特徴とする騒音抑制形歯車装置
用成形部品。 - 【請求項２】 中央領域が焼き入れされた鍛造鋼のヤン
グ率より小さいヤング率を有することを特徴とする請求
項１記載の成形部品。 - 【請求項３】 焼結成形部品が鉄ベース材料から成るこ
とを特徴とする請求項１記載の成形部品。 - 【請求項４】 焼結成形部品が材料組成の異なる半径方
向へ相前後して続く三つ以上の領域を有することを特徴
とする請求項１記載の部品。 - 【請求項５】 中央領域が多孔性及び材料組成の異なる
個々の同心領域を有することを特徴とする請求項１記載
の成形部品。 - 【請求項６】 焼結成形部品が個々の領域内に一つ以上
の補助材料を含む一様な多孔性基本材料から成ることを
特徴とする請求項１記載の成形部品。 - 【請求項７】 基本材料が鉄ベース材料であり、補助材
料がマンガン、リン及び／又はホウ素であることを特徴
とする請求項６記載の成形部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4211318A DE4211318C1 (ja) | 1992-04-04 | 1992-04-04 | |
| DE4211318.0 | 1992-04-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625714A true JPH0625714A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=6456060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5098861A Pending JPH0625714A (ja) | 1992-04-04 | 1993-03-31 | 騒音抑制形歯車装置用成形部品 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5356721A (ja) |
| EP (1) | EP0565161B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0625714A (ja) |
| AT (1) | ATE153577T1 (ja) |
| DE (2) | DE4211318C1 (ja) |
| ES (1) | ES2104041T3 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6148685A (en) * | 1995-12-15 | 2000-11-21 | Zenith Sintered Products, Inc. | Duplex sprocket/gear construction and method of making same |
| US6012350A (en) * | 1997-04-08 | 2000-01-11 | Jatco Corporation | Internal gear |
| FR2863186B1 (fr) * | 2003-12-04 | 2006-12-15 | Toyota Jidoshokki Kk | Element coule composite, substance poreuse a base de fer pour elements coules composites et carter sous pression procedes de fabrication de ce carter sous pression element constitutif de compresseurs |
| FR2878304B1 (fr) * | 2004-11-22 | 2007-01-26 | Renault Sas | Differentiel avec pignon planetaire et satellite leger |
| AT508260B1 (de) | 2009-05-20 | 2010-12-15 | Miba Sinter Austria Gmbh | Zahnrad |
| DE102015201873A1 (de) * | 2015-02-03 | 2016-08-18 | Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh | Leises Zahnrad |
| DE102021208662B4 (de) | 2021-08-10 | 2023-03-02 | Zf Friedrichshafen Ag | Zahnrad zur Körperschallreduzierung in Elektroantrieben |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2704465A (en) * | 1955-03-22 | Self-lubricating toothed or lobed wheel | ||
| US2561579A (en) * | 1947-10-02 | 1951-07-24 | Gen Motors Corp | Impregnated ferrous gear |
| US3803702A (en) * | 1972-06-27 | 1974-04-16 | Crucible Inc | Method of fabricating a composite steel article |
| JPS5830361B2 (ja) * | 1979-02-26 | 1983-06-29 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用耐摩耗性部材の製造方法 |
| EP0097027A3 (en) * | 1982-06-16 | 1985-11-27 | Ipm Corporation | Densification of selected areas of powder metal parts |
| JPS6343062A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-24 | Honda Motor Co Ltd | 低騒音歯車 |
| DE3834401A1 (de) * | 1988-10-10 | 1990-04-12 | Sinterstahl Gmbh | Verfahren zur herstellung einer rohrfoermigen nockenwelle |
| DE3839800A1 (de) * | 1988-11-25 | 1990-05-31 | Sinterstahl Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur umformung von zahnflanken pulvermetallurgisch hergestellter kupplungskoerper |
-
1992
- 1992-04-04 DE DE4211318A patent/DE4211318C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-23 ES ES93200836T patent/ES2104041T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-23 AT AT93200836T patent/ATE153577T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-03-23 EP EP93200836A patent/EP0565161B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-23 DE DE59306560T patent/DE59306560D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-31 JP JP5098861A patent/JPH0625714A/ja active Pending
- 1993-11-29 US US08/159,041 patent/US5356721A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE153577T1 (de) | 1997-06-15 |
| US5356721A (en) | 1994-10-18 |
| EP0565161B1 (de) | 1997-05-28 |
| DE4211318C1 (ja) | 1993-02-25 |
| ES2104041T3 (es) | 1997-10-01 |
| EP0565161A1 (de) | 1993-10-13 |
| DE59306560D1 (de) | 1997-07-03 |
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