JPS6288869A - 高疲労強度歯車の製造方法 - 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） 本発明は高疲労強度を有する歯車の製造方法、特にハイ
ポイドギヤ、ファイナルギヤ等の最終減速歯車の製造方
法に関する。

（従来の技術） 例えば自動車のディファレンシャル組立体に供される・
・イボイドギヤは、第２図に示すように、ドライブピニ
オン１とリングギヤ２とのギヤ対から成っており、通常
、肌焼鋼を用い、歯切り後に浸炭あるいは浸炭浸窒焼入
処理を施し、最終ラッピングを行い歯当り位置を歯巾中
央部に調整することにより製造される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記自動車用の・・イボイドギヤは、車種や
エンジン出力にマツチした強度容量のディファレンシャ
ル組立体を使用しておれば、例え作動中に大きな荷重が
加わっても大端部８１１ｊの歯当り面で許容できるよう
になっている。しかし、さらに大きい荷重を負荷させた
場合、軸受支持系を含む歯車箱の剛性が充分でないと、
歯当）がリングギヤ２の大端部に抜けるため、ドライブ
ピニオン１の歯先とリングギヤ２の大端エッヂ部とが干
渉し、干渉した部位は面圧上昇のため潤滑油膜が切れて
金属接触を起こし、そこに疲労による微小クラックが誘
発されるようになる。その結果、リングギヤ２には、第
５図に示すように、その大端エッヂ部２ａを起点に矢印
で示すように破壊が進行し、歯車寿命が著しく低下する
という処理があった。

従来この対策として、例えば設計諸元を変更（歯厚刺整
、歯元フィレットＲの増大、大端工ンドレム加工等）し
たり、材質や熱処理条件を変更したりすることが行われ
ていたが、いずれも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（ターボ装置
付、４パルプ等）を塔載するものけ、それにマツチした
部品設計を行ったり、新たに１ランク上ノディファレン
シャル組立体を新設する等の面倒な手続が必要であった
。

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
疲労強度の向上全達成し、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、本発明は、歯切り後に表面硬化処理を施し、
次いでラッピングを行い、最終工程で低温浸硫処理を施
して仕上げるようにしたことを特徴とする。

表面硬化処理は浸炭焼入あるいけ浸炭浸窒焼入を含む。

また低温浸硫処理は、アルカリ金属塩浴に硫化ナトリウ
Ａ　（Ｎａ、Ｓｏり′ｆｔ添加してこれを１６０〜１９
０℃に保持し、被処理物（歯車）を陽極に、処理槽を陰
極として１０〜２０分通電するツーペット法により行う
。

（作用） 上記構成の歯車の製造方法において、最終低温浸硫処理
を施したことにより、歯車表面に硫化鉄が生成される。

この硫化鉄は六方晶型の結晶構造を有し、摩擦係数が小
さくかつ塑性流動し易い。この塑性流動によりポーラス
な軟質層が真実接触面を増加させることとなり、この結
果、異常歯当シに対する金属接触が回避され、微小クラ
ック発生の感受性が緩和されて疲労強度が向上するよう
になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を比較例と対比しっ＼説明する。

実施例１ ＪＩＳ　　８０Ｍ４２０Ｈ肌焼鋼を用いて、第２図に示
したドライブピニオン（１）とリングギヤ（２）とを歯
切り加工し、９３０℃×２５０分の条件で浸炭焼入処理
を行い、ドライブピニオンについてはその後ラッピング
にて仕上げ、リングギヤについては前記ラッピング後、
低温浸硫処理を行って仕上げた。低温浸硫処理はアルカ
リ金属塩溶に硫化ナトリウムを添加し、これを１８０℃
に保持し、リングギヤを陽極、処理槽を陰極として１０
分通電して行った。

上記のようにして得たドライブピニオンおよびリングギ
ヤのギヤ対（ハイポイドギヤ）″’ｔディファレンシャ
ル組立体に組込み、台上シミュレーション試験に供し、
Ｓ−Ｎ曲線を求めた。

実施例２ 実施例１と基本的に同一の条件でドライブピニオンとリ
ングギヤとを得、ドライブピニオンについては、浸炭焼
入後ショットピーニングを行った。また両者を実施例１
と同様の台上シミュレーション試験に供した。

実施例３ ＪＩＳ　　８０Ｍ４２０Ｈ肌焼鋼を用い、ドライブピニ
オンのみ、浸炭焼入後歯底切削加工を行った。

リングギヤについては、実施例１と基本的に同一の条件
でその製造を行った。また両者を実施例１と同様の台上
シミュレーション試験に供シた。

比較例 ＪＩＳ　８０Ｍ４２０Ｈ肌焼鋼を用いて実施例１と同一
のドライブピニオンとリングギヤとｔ　Ｗ＋、両者共９
３０℃×２５０分の浸炭焼入を行い、ラッピングにて仕
上げた。また両者を実施例１と同様の台上シミュレーシ
ョン試験に供した。

試験結果を次表および第１図に一括して示す。

なお、疲れ限度比は、比較例の疲れ限度を１００とした
場合の比率で表わした。

これより、リングギヤに最終低温浸硫処理を施した本発
明にか＼る実施例１〜５のものは、いずれも浸炭焼入同
士の組合せである比較例より高い疲れ限度を有すること
が明らかとなった。

また低温浸硫処理を施したリングギヤに対するドライブ
ピニオンの組合せでは、単に浸炭焼入したドライブピニ
オンを組合せた場合よりも、浸炭焼入后シッットピー二
／グを行ったドライブピニオンを組合せた場合に、よシ
疲れ限度が犬きく、さらに浸炭焼入層に超硬工具（ＣＢ
Ｎ）で歯底切削を行ったドライブピニオンを組合せた場
合に１より一層疲れ限度が大きくなることが分った。さ
らに浸炭焼入同志の組合せ（比較例）ではリングギヤ叫
で疲労破壊を起こしているのに対し、本実施例のものは
全てドライブピニオン側で疲労破壊を起こしており、低
温浸硫処理の疲労強度向上効果の大きいことが理解でき
る。

なお、低温浸硫処理法により生成された硫化鉄は、摩擦
係数が小さく耐焼付性や耐苧耗性にも有効であることが
確認された。因みに、従来初期なじみの目的で、リング
ギヤにリン酸マンガン処理（リュープライト）を行って
いたが、機械試験所型の試験機により焼付試験を行った
ところ、低温浸硫処理を行ったものは、リン酸マンガン
処理全行ったものより５〜４倍の焼付寿命を示した。

こ＼で、上記実施例において、リングギヤに低温浸硫処
理した例全示したが、本発明はこれに限定されず、ドラ
イブピニオン例に低温浸硫処理を施し、あるいはドライ
ブピニオンとリングギヤの双方に低温浸硫処理を施して
も良いものである。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明は最終低温浸硫処
理を行って歯車を仕上げるようにしたので、異常歯当シ
があっても歯車表面に生成した硫化鉄がその吸収作用を
なし、疲労強度の可及的向上を達成できる効果がある。

また上記疲労強度の向上によシ、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使用範囲の拡大が可能
になり、そのおよぼす効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

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
疲労試験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
図は従来のハイポイドギヤの破壊モードを示す説明図で
ある。 第１　図 第２図　　　　　　　　第３０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯切り後に表面硬化処理を施し、次いでラッピン
   グを行い、最終工程で低温浸硫処理を施して仕上げるこ
   とを特徴とする高疲労強度歯車の製造方法。