JPS63176867A - 歯車嵌合部材の製造法 - Google Patents
歯車嵌合部材の製造法Info
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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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、歯車部材を支持部材に嵌合してなる歯車嵌合
部材の製造法に関するものである。
部材の製造法に関するものである。
(従来の技術)
従来より、例えば、ロータリピストンエンジンのロータ
は、ロータ基体(支持部材)にインターナルギA7(歯
車部材)を嵌合固定して絹付け、両者を一体として(#
中嵌合部材としてのロータを製造するものであるが、そ
の”fA ;’ji I Fi!は、インターナルギ(
7の鋼素材を熱間鍛造によって成形した後、焼入れ、焼
戻しの熱処理を施して表面硬度を高め、この素材に仕上
げ機械加工および歯切り加工を施し、ロータとの固定ビ
ン穴の共加工を行い、このインターナルギA1をロータ
に圧入嵌合し固定ビンを挿入して組付Cプるようにして
いる。
は、ロータ基体(支持部材)にインターナルギA7(歯
車部材)を嵌合固定して絹付け、両者を一体として(#
中嵌合部材としてのロータを製造するものであるが、そ
の”fA ;’ji I Fi!は、インターナルギ(
7の鋼素材を熱間鍛造によって成形した後、焼入れ、焼
戻しの熱処理を施して表面硬度を高め、この素材に仕上
げ機械加工および歯切り加工を施し、ロータとの固定ビ
ン穴の共加工を行い、このインターナルギA1をロータ
に圧入嵌合し固定ビンを挿入して組付Cプるようにして
いる。
そして、上記インターナルギヤ等の歯車部材においては
、■疲労強度が高いこと、■ロータ等の支持部材に嵌合
固定する際の相対位置精度が高いこと、■嵌合後の両イ
1の密着摩擦力が高いこと、■生産性が高いことなどが
要求される。
、■疲労強度が高いこと、■ロータ等の支持部材に嵌合
固定する際の相対位置精度が高いこと、■嵌合後の両イ
1の密着摩擦力が高いこと、■生産性が高いことなどが
要求される。
11)記製造工程においては、上記0点に関し固定ピン
の位置精度を高めるために、ビン穴の機械加工を歯車部
材と支持部材とで共加工を行うようにしている。しかし
て、上記のような工程では、■のm中部材の疲労強度が
不足しているものである。
の位置精度を高めるために、ビン穴の機械加工を歯車部
材と支持部材とで共加工を行うようにしている。しかし
て、上記のような工程では、■のm中部材の疲労強度が
不足しているものである。
この疲労強度を高めるためには、歯面の表面硬さが前記
熱処理ではHv250〜300程度であるのを、その表
面硬さを1lV300以上に高くする必要がある。
熱処理ではHv250〜300程度であるのを、その表
面硬さを1lV300以上に高くする必要がある。
また、鋼素材の表面硬度を高くする技術としては窒化処
理が知られているが、この窒化処理によって表面硬度を
高くして疲労強度を確保すると、以降の歯切り加工、ビ
ン穴加工等の機械加工が内勤となるものである。一方、
機械加工後に窒化処理を施すようにした場合には、前記
0点に関し加工したピン穴が窒化加工における熱処理に
よって変形し、ピン穴の位置精度および穴径精度が低下
することになる。
理が知られているが、この窒化処理によって表面硬度を
高くして疲労強度を確保すると、以降の歯切り加工、ビ
ン穴加工等の機械加工が内勤となるものである。一方、
機械加工後に窒化処理を施すようにした場合には、前記
0点に関し加工したピン穴が窒化加工における熱処理に
よって変形し、ピン穴の位置精度および穴径精度が低下
することになる。
上記点に対し、窒化処理において、ビン穴を後加工する
部分に対しては窒化が行われないように、この部分に窒
化を阻害するシリカ化合物等を塗布することが考えられ
るが、部分的に窒化防止剤を塗布することおよびそれを
除去することは製造工程が煩雑となって■の生産性の低
下を1t1りことになる。J:だ、上記窒化防止剤に代
えて窒化を阻害する金属メッキをIM′1Jことも考え
られるが、窒化を必要とする歯面部を除いて部分的にメ
ッキを施すことは煩雑で、生産性の面で問題がある。
部分に対しては窒化が行われないように、この部分に窒
化を阻害するシリカ化合物等を塗布することが考えられ
るが、部分的に窒化防止剤を塗布することおよびそれを
除去することは製造工程が煩雑となって■の生産性の低
下を1t1りことになる。J:だ、上記窒化防止剤に代
えて窒化を阻害する金属メッキをIM′1Jことも考え
られるが、窒化を必要とする歯面部を除いて部分的にメ
ッキを施すことは煩雑で、生産性の面で問題がある。
さらに、前記ロータにおいては、歯車部材と支持部材と
を結合する締結部材に衝撃的に変化する大ぎな回転荷重
が作用するものであり、この衝撃を緩和するために例え
ば前記のようにスプリングビンによって締結するように
しているが、このスプリングビンには両省の圧入接触面
で大ぎな剪断力が作用して強度が厳しいものとなってい
る。この点に対し、前記0点のように歯車部材と支持部
材との嵌合後の密着Ig、擦力を高めることは、この摩
擦力によって回転荷重の一部を分担し、スプリングビン
等の締結部材に作用する荷重の緩和を図ることができる
ものであるが、機械加工では表面の平滑性が不足して両
者の密着性が不十分であり、期待するほどの摩擦力を得
ることができない。
を結合する締結部材に衝撃的に変化する大ぎな回転荷重
が作用するものであり、この衝撃を緩和するために例え
ば前記のようにスプリングビンによって締結するように
しているが、このスプリングビンには両省の圧入接触面
で大ぎな剪断力が作用して強度が厳しいものとなってい
る。この点に対し、前記0点のように歯車部材と支持部
材との嵌合後の密着Ig、擦力を高めることは、この摩
擦力によって回転荷重の一部を分担し、スプリングビン
等の締結部材に作用する荷重の緩和を図ることができる
ものであるが、機械加工では表面の平滑性が不足して両
者の密着性が不十分であり、期待するほどの摩擦力を得
ることができない。
そこで、本発明は上記事情に鑑み、歯車部材の歯面の表
面硬度を高めて疲労強度を向上する一方、後加工を可能
とするとともに歯車部材と支持部材との密’a FJ
M力の増大を図るようにした歯車嵌合部材の製造法を提
供することを目的とするものである。
面硬度を高めて疲労強度を向上する一方、後加工を可能
とするとともに歯車部材と支持部材との密’a FJ
M力の増大を図るようにした歯車嵌合部材の製造法を提
供することを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段)
本発明の製造法は、鋼素材の表面に、銅、ニッケル等の
窒化を阻害する金属によるメッキを施してメッキ層を形
成し、このメッキ層上から歯切り加工を行って鋼素材が
露出した歯面を有する歯車部材を形成し、次に、上記歯
車部材を所定温度に加熱して窒化処理を施し歯面の表面
硬度を高めるとともにメッキ層の軟化を行い、その後、
上記歯車部材を支持基材に嵌合することを特徴とするも
のである。
窒化を阻害する金属によるメッキを施してメッキ層を形
成し、このメッキ層上から歯切り加工を行って鋼素材が
露出した歯面を有する歯車部材を形成し、次に、上記歯
車部材を所定温度に加熱して窒化処理を施し歯面の表面
硬度を高めるとともにメッキ層の軟化を行い、その後、
上記歯車部材を支持基材に嵌合することを特徴とするも
のである。
前記歯車部材の鋼素材としては、窒化処理による強度向
上効果はどの鋼種でも右して折り、例えば通常の炭素鋼
等を使用するものであるが、炭素鋼に比べ、クロム、バ
ナジウム、アルミニウム等の窒化合金元素を含む合金鋼
を用いると特に効果が大ぎいものである。
上効果はどの鋼種でも右して折り、例えば通常の炭素鋼
等を使用するものであるが、炭素鋼に比べ、クロム、バ
ナジウム、アルミニウム等の窒化合金元素を含む合金鋼
を用いると特に効果が大ぎいものである。
また、上記鋼素材に施す金属メッキとしては、窒化を阻
害する窒化防止効果がある銅メッキ、ニッケルメッキ等
が好適である。金属メッキ層として必要な特性は、窒化
処理温度で溶融せず、メッキ層の硬さが歯切り加工に支
承のない程度のものであることである。このメッキ層の
厚さは、窒化防止効果の点から5μm以上で、経済性の
点から20μm以下が望ましい。
害する窒化防止効果がある銅メッキ、ニッケルメッキ等
が好適である。金属メッキ層として必要な特性は、窒化
処理温度で溶融せず、メッキ層の硬さが歯切り加工に支
承のない程度のものであることである。このメッキ層の
厚さは、窒化防止効果の点から5μm以上で、経済性の
点から20μm以下が望ましい。
次に、窒化処理としては、ガス軟窒化等による通常の窒
化処理で行えるものであり、一般的な処理条件としては
、処理温度が550〜580℃程度、処理時間が1〜6
時間程度、雰囲気ガス流R比がNH3/IでX=0.8
〜1.2である。
化処理で行えるものであり、一般的な処理条件としては
、処理温度が550〜580℃程度、処理時間が1〜6
時間程度、雰囲気ガス流R比がNH3/IでX=0.8
〜1.2である。
(作用)
、F記のような歯車部材の製造法では、歯車部材は、そ
の鋼素材の表面に、銅、ニッケル等の窒化を阻害する金
属によるメッキを施してメッキ層を形成するとともに、
このメッキ層上から歯切り加工を行って、歯部のメッキ
層を除去して鋼素材を露出させの部分の表面硬度を窒化
処理によって高め、疲労強度を向上するものである。
の鋼素材の表面に、銅、ニッケル等の窒化を阻害する金
属によるメッキを施してメッキ層を形成するとともに、
このメッキ層上から歯切り加工を行って、歯部のメッキ
層を除去して鋼素材を露出させの部分の表面硬度を窒化
処理によって高め、疲労強度を向上するものである。
また、メッキ層を施した部分は窒化処理によっても表面
硬度は機械加工が良好に行える状態であり、窒化処理後
の支持部材との共加工等の侵加工が行え、熱変形による
加工精度の低下がなく、高い位置精度、寸法精度が得ら
れる。
硬度は機械加工が良好に行える状態であり、窒化処理後
の支持部材との共加工等の侵加工が行え、熱変形による
加工精度の低下がなく、高い位置精度、寸法精度が得ら
れる。
さらに、前記メッキ層は窒化処理時の加熱で軟化し、支
持部材との嵌合によって両者間の微小隙間にこの軟質メ
ッキ層が充填され、密着W!擦力が増大し回転荷重を分
担し締結部材の強度を軽減している。
持部材との嵌合によって両者間の微小隙間にこの軟質メ
ッキ層が充填され、密着W!擦力が増大し回転荷重を分
担し締結部材の強度を軽減している。
(実施例)
以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。
第1図はロータリピストンエンジンのロータの例におけ
る歯車嵌合部材の要部正面図、第2図はその要部断面図
である。
る歯車嵌合部材の要部正面図、第2図はその要部断面図
である。
歯車嵌合部材1(ロータ)は、歯車部材2(インターナ
ルギi7>を支持部材3(ロータ基体)に嵌合固定して
なる。上記歯車部材2は、リング状の鋼素材5の表面に
銅またはニッケルによるメッキを施してメッキ層6を形
成しく第3図8参照)、歯切り加工によって内周部分に
内歯状の歯部2aを形成しく第3図8参照)、その切削
歯面はメッキ層6を除去して鋼素材5が露出し、この状
態で所定の処理条件で軟窒化処理を施す。この後、この
歯車部材2の外周部および一側面を、支持部材3の側面
内周側の嵌合凹部3aに圧入嵌合し、両部材2,3は歯
車部材2から支持部材3に対して等間隔に共加工形成し
たピン穴2bにスプリングビン4を挿入づることによっ
て締結している。
ルギi7>を支持部材3(ロータ基体)に嵌合固定して
なる。上記歯車部材2は、リング状の鋼素材5の表面に
銅またはニッケルによるメッキを施してメッキ層6を形
成しく第3図8参照)、歯切り加工によって内周部分に
内歯状の歯部2aを形成しく第3図8参照)、その切削
歯面はメッキ層6を除去して鋼素材5が露出し、この状
態で所定の処理条件で軟窒化処理を施す。この後、この
歯車部材2の外周部および一側面を、支持部材3の側面
内周側の嵌合凹部3aに圧入嵌合し、両部材2,3は歯
車部材2から支持部材3に対して等間隔に共加工形成し
たピン穴2bにスプリングビン4を挿入づることによっ
て締結している。
次に、本発明の実施例によって形成した歯車嵌合部材1
([1−タ)の歯部強度の試験についてのテストデータ
を示す。
([1−タ)の歯部強度の試験についてのテストデータ
を示す。
試料1(インターナルギヤ)
a、材料 843C(炭素鋼)
b、工程
素材熱間鍛造→焼入れ焼戻しくHv260)→機械加工
→銅メッキ→歯切り加工→軟窒化→ビン穴あけロータと
共加工→圧入嵌合組付け(スプリングビン挿入) C0処理条件 工、銅メツキ メツキ浴: 毒化銅浴 CuCN Toq/Q、。
→銅メッキ→歯切り加工→軟窒化→ビン穴あけロータと
共加工→圧入嵌合組付け(スプリングビン挿入) C0処理条件 工、銅メツキ メツキ浴: 毒化銅浴 CuCN Toq/Q、。
NaCN 80g/9J。
KO815g/応
処理温度二 60℃
電流密fff: 2A/dm2
処理時間= 20分
メッキ厚さ: 10μm
■、軟窒化
雰囲気: NH3:RX=1 : 1温 度:
570℃ 時 間 : 3 ト1r d、メッキ層硬さ 軟窒化前: l−1v90 軟窒化後: Hv84 試料2(インターナルギヤ) a、材料 3Cr430V バナジウムを添加したクロム合金鋼 (SCr430+ 0.1%V) b、工程 素材熱間a造→焼準(Hv240)→機械加工→銅メッ
キ→歯切り加工→軟窒化→ビン穴あ()ロータと共加工
→圧入嵌合組(=Jけ(スプリングピン挿入) C0処理条件 ■、銅メツ4− (試料1と同様) ■、軟窒化 (試料]と同様) d、メッキ層硬さ く試料1と同様) 上記のようにして製作した試料1および試料2の歯車嵌
合部材(ロータ)における歯車部材の歯面の表面からの
深さに対する硬さの変化を測定した結果を第4図に示す
。また、この歯車の疲労強度をテストした結果を第5図
に示4゜なお、第4図および第5図には比較例として、
軟窒化処理を施していない843Cの炭素鋼の硬さを併
記している。
570℃ 時 間 : 3 ト1r d、メッキ層硬さ 軟窒化前: l−1v90 軟窒化後: Hv84 試料2(インターナルギヤ) a、材料 3Cr430V バナジウムを添加したクロム合金鋼 (SCr430+ 0.1%V) b、工程 素材熱間a造→焼準(Hv240)→機械加工→銅メッ
キ→歯切り加工→軟窒化→ビン穴あ()ロータと共加工
→圧入嵌合組(=Jけ(スプリングピン挿入) C0処理条件 ■、銅メツ4− (試料1と同様) ■、軟窒化 (試料]と同様) d、メッキ層硬さ く試料1と同様) 上記のようにして製作した試料1および試料2の歯車嵌
合部材(ロータ)における歯車部材の歯面の表面からの
深さに対する硬さの変化を測定した結果を第4図に示す
。また、この歯車の疲労強度をテストした結果を第5図
に示4゜なお、第4図および第5図には比較例として、
軟窒化処理を施していない843Cの炭素鋼の硬さを併
記している。
第う図から分るように、歯面の窒化部は表面部分の硬度
が非常に高く、特に5Cr430Vの硬度が高く、これ
に対しメッキ部は殆ど硬度変化がなく、窒化処理が有効
に行われたことを示している。この硬度上界に伴って、
第5図の疲労強度も高くなっていることが分る。
が非常に高く、特に5Cr430Vの硬度が高く、これ
に対しメッキ部は殆ど硬度変化がなく、窒化処理が有効
に行われたことを示している。この硬度上界に伴って、
第5図の疲労強度も高くなっていることが分る。
第6図は前記試料1の歯車部材を支持部材に圧入1■合
する際の圧入荷重と、圧入後の回転トルク(1’i!
112力)との関係を測定した結果を示すものであり、
への10μmの銅メッキ層を形成しこれを軟窒化処理し
たものに対して、Bの10μmの銅メッキ廐を形成した
ままのもの、およびCのメッキ層を形成していないもの
を比較表示している。
する際の圧入荷重と、圧入後の回転トルク(1’i!
112力)との関係を測定した結果を示すものであり、
への10μmの銅メッキ層を形成しこれを軟窒化処理し
たものに対して、Bの10μmの銅メッキ廐を形成した
ままのもの、およびCのメッキ層を形成していないもの
を比較表示している。
なJ3、圧入荷重は嵌合部の径差による圧入代(10〜
30μm)によって変わり、圧入代が大ぎい程大きな値
となる。
30μm)によって変わり、圧入代が大ぎい程大きな値
となる。
この第6図から分るように、Aの本発明によるものでは
、小さい圧入荷車で大きな回転トルクが安定して1qら
れるちのである。これは前記したように銅メッキ層が軟
窒化時の熱によって軟化し、嵌合面の密着性が向上する
ことによるものである。
、小さい圧入荷車で大きな回転トルクが安定して1qら
れるちのである。これは前記したように銅メッキ層が軟
窒化時の熱によって軟化し、嵌合面の密着性が向上する
ことによるものである。
なd3、好ましい回転トルク(摩擦力)の範囲は、40
〜50ftof−m程度であり、この値を得るためには
軟窒化を施していない硬いメッキ層では大ぎな圧入荷重
(圧入代)が必要となるものである。
〜50ftof−m程度であり、この値を得るためには
軟窒化を施していない硬いメッキ層では大ぎな圧入荷重
(圧入代)が必要となるものである。
(発明の効果)
上記のような本発明によれば、歯車部材の鋼素材の表面
に、銅、ニッケル等の窒化を阻害する金属によるメッキ
層を形成してから歯切り加工を行い、歯面の鋼素材を露
出させてから窒化処理を行うことにより、部分的な窒化
処理を簡易に行うことができ、歯部の表面硬度を高めて
疲労強度が向上できるものである。
に、銅、ニッケル等の窒化を阻害する金属によるメッキ
層を形成してから歯切り加工を行い、歯面の鋼素材を露
出させてから窒化処理を行うことにより、部分的な窒化
処理を簡易に行うことができ、歯部の表面硬度を高めて
疲労強度が向上できるものである。
また、後加工が必要な部分はメッキ層を施していること
によって窒化処理後においても機械加工が良好に行え、
窒化処理後の支持部材との共加工等の後加工を可能とし
て、熱変形による加工精度の低下がなく、高い位冒精度
、用法精度が得られる。
によって窒化処理後においても機械加工が良好に行え、
窒化処理後の支持部材との共加工等の後加工を可能とし
て、熱変形による加工精度の低下がなく、高い位冒精度
、用法精度が得られる。
さらに、前記メッキ層は窒化処理時の加熱で軟化し、嵌
合部が軟質のメッキ層で覆われていることにより、支持
部材との嵌合によって両者間の微小隙間にこの軟質メッ
キ層が充填され、密着力が増大するのに伴って、摩擦ノ
jが増大し回転荷重を分担し締結部材に作用する剪断力
を軽減することができる。
合部が軟質のメッキ層で覆われていることにより、支持
部材との嵌合によって両者間の微小隙間にこの軟質メッ
キ層が充填され、密着力が増大するのに伴って、摩擦ノ
jが増大し回転荷重を分担し締結部材に作用する剪断力
を軽減することができる。
第1図は本発明の一実施例におけるロータによる歯車嵌
合部材の要部正面図、 第2図はその要部断面図、 第3図A、Bは製造行程に113ける歯車部材の部分斜
視図、 第4図は歯車部材の窒化処理による歯部とメッキ部との
表面硬さを測定した結果を示すグラフ、第5図は歯m部
材の疲労強度を1ltl+定した結果を示すグラフ、 第6図は圧入荷重と摩擦力との関係を求めたグラフであ
る。 1・・・・・・歯車嵌合部材 2・・・・・・歯車
部材3・・・・・・支持部材 5・・・・・・
鋼素材6・・・・・・メッキ層 第2図 第3図
合部材の要部正面図、 第2図はその要部断面図、 第3図A、Bは製造行程に113ける歯車部材の部分斜
視図、 第4図は歯車部材の窒化処理による歯部とメッキ部との
表面硬さを測定した結果を示すグラフ、第5図は歯m部
材の疲労強度を1ltl+定した結果を示すグラフ、 第6図は圧入荷重と摩擦力との関係を求めたグラフであ
る。 1・・・・・・歯車嵌合部材 2・・・・・・歯車
部材3・・・・・・支持部材 5・・・・・・
鋼素材6・・・・・・メッキ層 第2図 第3図
Claims (1)
- (1)鋼素材の表面に、銅、ニッケル等の窒化を阻害す
る金属によるメッキを施してメッキ層を形成し、このメ
ッキ層上から歯切り加工を行つて鋼素材が露出した歯面
を有する歯車部材を形成し、次に、上記歯車部材を所定
温度に加熱して窒化処理を施し歯面の表面硬度を高める
とともにメッキ層の軟化を行い、その後、上記歯車部材
を支持基材に嵌合することを特徴とする歯車嵌合部材の
製造法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61253292A JPH0737820B2 (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 歯車嵌合部材の製造法 |
US07/107,415 US4856166A (en) | 1986-10-24 | 1987-10-13 | Method for manufacturing a gear fit article and gear fit article produced thereby |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61253292A JPH0737820B2 (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 歯車嵌合部材の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63176867A true JPS63176867A (ja) | 1988-07-21 |
JPH0737820B2 JPH0737820B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=17249255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61253292A Expired - Lifetime JPH0737820B2 (ja) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | 歯車嵌合部材の製造法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4856166A (ja) |
JP (1) | JPH0737820B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03115654U (ja) * | 1990-03-06 | 1991-11-29 | ||
CN112222787A (zh) * | 2020-09-04 | 2021-01-15 | 广州锻造一厂股份有限公司 | 一种齿轮制造方法 |
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CN113714751A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-30 | 浙江奥威特液压机械有限公司 | 一种太阳轮的制作方法 |
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JPS52128847A (en) * | 1976-04-21 | 1977-10-28 | Hitachi Ltd | Nitrification arresting method |
US4761867A (en) * | 1987-02-12 | 1988-08-09 | Eaton Corporation | Method for producing ring gears for heavy-duty drive axles |
-
1986
- 1986-10-24 JP JP61253292A patent/JPH0737820B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-10-13 US US07/107,415 patent/US4856166A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0737820B2 (ja) | 1995-04-26 |
US4856166A (en) | 1989-08-15 |
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