(57)【要約】【課題】内部割れの発生を抑制しつつ、複数の歯の側面全体に緻密化層を形成可能な歯車の製造方法を提供する。【解決手段】粉末冶金法を用いて形成された歯車２を、転造する工程（ステップＳ３）を備え、転造する工程（ステップＳ３）を行う前後における歯車２の寸法差分を転造代とする場合、歯車２のピッチ円における転造代を０．３ｍｍ以下に設定すると共に、歯車２の前記ピッチ円よりも歯元側における転造代を０．３ｍｍ以上に設定し、転造する工程（ステップＳ３）において、歯車２の組織の流動が、前記歯元側から歯車２の歯先側に向かって起こる、歯車の製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末冶金法を用いて形成された歯車を、転造する工程を備え、
前記転造する工程を行う前後における前記歯車の寸法差分を転造代とする場合、前記歯車のピッチ円における転造代を０．３ｍｍ以下に設定すると共に、前記歯車の前記ピッチ円よりも歯元側における転造代を０．３ｍｍ以上に設定し、
前記転造する工程において、前記歯車の組織の流動が、前記歯元側から前記歯車の歯先側に向かって起こる、
歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、粉末冶金法を用いて金属製の歯車が製造されている。粉末冶金法では、金属粉末を用いて成形された金属粉末成形体を焼結して金属製の歯車を製造する。粉末冶金法を用いて製造された歯車は、例えば溶製材を用いて形成された歯車に比較して、機械的強度が低い。そこで、粉末冶金法を用いて製造された歯車を転造することによって、機械的強度を高めることがある。
【０００３】
引用文献１には、粉末冶金法により造形された歯車を転造し、歯車に形成された複数の歯の歯元周辺に緻密化層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１３６９８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の歯の歯元側に加えて、歯先側にも緻密化層を形成すると、歯車に形成された複数の歯の機械的強度を向上させることができる。複数の歯の歯元側及び歯先側に緻密化層を形成する際には、例えば、複数の歯の側面全体に均一な転造代を設ける。しかしながら、歯車の歯の側面全体に均一な転造代を設けると、以下のような問題が発生する。以下、図７及び図８を参照して、本発明の課題について説明する。
【０００６】
図７は、転造する工程を行う前における従来の歯車の拡大断面図である。従来の歯車１０２には、複数の歯１２１が設けられている。図７において、二点鎖線は、転造する工程を行った後における従来の歯車１０２を示す。転造する工程を行う前後における歯車１０２の寸法差分を転造代とする。歯車１０２は、図７に示すように、複数の歯１２１の側面全体に０．４ｍｍ程度の転造代が均一に設けられている。
【０００７】
図８は、転造する工程における従来の歯車の組織の流動を示す拡大模式図である。図８に示す矢印は、歯車１０２の組織が流動する方向を示す。粉末冶金法によって製造された歯車１０２を転造する際には、例えば、複数の歯１２１の側面に応力を加える。したがって、歯車１０２は、転造する工程において、図８の矢印に示すように、組織が流動する。そのため、転造する工程を行うと、複数の歯１２１の中心部における組織の密度が低下する。歯車１０２の組織の密度が低下した部分では、組織の破断、すなわち内部割れが発生する虞がある。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、内部割れの発生を抑制しつつ、複数の歯の側面全体に緻密化層を形成可能な歯車の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する一態様は、歯車の製造方法であって、粉末冶金法を用いて形成された歯車を、転造する工程を備え、前記転造する工程を行う前後における前記歯車の寸法差分を転造代とする場合、前記歯車のピッチ円における転造代を０．３ｍｍ以下に設定すると共に、前記歯車の前記ピッチ円よりも歯元側における転造代を０．３ｍｍ以上に設定し、前記転造する工程において、前記歯車の組織の流動が、前記歯元側から前記歯車の歯先側に向かって起こる。
【００１０】
本発明に係る歯車の製造方法では、転造する工程を行う前後における歯車の寸法差分を転造代とする場合、歯車のピッチ円における転造代を０．３ｍｍ以下に設定すると共に、歯車のピッチ円よりも歯元側における転造代を０．３ｍｍ以上に設定し、転造する工程において、歯車の組織の流動が、歯元側から歯車の歯先側に向かって起こる。そのため、歯車内における内部割れの発生を抑制しつつ、複数の歯側面全体に緻密化層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内部割れの発生を抑制しつつ、複数の歯の側面全体に緻密化層を形成可能な歯車の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る歯車の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】転造装置の斜視図である。
【図３】転造する工程を行う前における歯車の拡大断面図である。
【図４】転造する工程における歯車の組織の流動を示す拡大模式図である。
【図５】実施例１における歯車の拡大断面写真である。
【図６】比較例１における歯車の拡大断面写真である。
【図７】転造する工程を行う前における従来の歯車の拡大断面図である。
【図８】転造する工程における従来の歯車の組織の流動を示す拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１４】
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る歯車の製造方法を説明する。図１は、本実施の形態に係る歯車の製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施の形態に係る歯車の製造方法は、形成する工程（ステップＳ１）、焼結する工程（ステップＳ２）、及び転造する工程（ステップＳ３）を備える。図２は、転造装置の斜視図である。転造装置１は、転造型３及び転造型４を備える。なお、図２には、歯車２も図示している。
【００１５】
本実施の形態に係る歯車の製造方法では、まず、形成する工程（ステップＳ１）を行う。形成する工程（ステップＳ１）では、粉末冶金法を用いて図２に示す歯車２を形成する。具体的には、金属粉末を形成型に充填し、加圧することによって歯車２を形成する。金属粉末は、鉄を主成分とする。金属粉末は、例えば、主成分である鉄に加えて、０．８〜１．２質量％モリブデン、０．３〜０．７質量％ニッケル、及び０．１〜０．５質量％カーボンを含有する。
【００１６】
形成する工程（ステップＳ１）において形成された歯車２は、図２に示すように、例えば円板状の金属部材である。歯車２の形状は、特に限定されず、例えば、環状であってもよい。歯車２の縁部には、複数の歯２１が形成されている。複数の歯２１の大きさは、モジュール２．０３以下である。複数の歯２１の側面には、転造する工程（ステップＳ３）において転造される転造代が形成されている。転造代の詳細については、後述する。
【００１７】
次に、歯車２を焼結する工程（ステップＳ２）を行う。具体的には、形成する工程（ステップＳ１）において形成された歯車２を、加熱炉等を用いて焼結する。焼結された歯車２は、溶製材に対する相対密度が８４％以上９１％以下である。
【００１８】
焼結された歯車２は、焼結される前に比較して、機械的強度が向上する。しかしながら、焼結された歯車２は、金属粉末を用いて形成されているため、組織内に空孔を有する、したがって、焼結された歯車２は、例えば、溶製材を用いて製造された歯車に比較して、機械的強度が低い。
【００１９】
そこで、焼結された歯車２を転造する工程（ステップＳ３）を行う。焼結された歯車２は、図２に示す転造装置１を用いて転造される。転造装置１は、転造型３及び転造型４を備える。転造型３及び転造型４は、図２に示すように、歯車２と噛み合って回転可能な歯車である。転造型３及び転造型４は、同じ方向に回転することができる。したがって、転造型３及び転造型４に挟持されるように配置された歯車２は、転造型３及び転造型４と反対方向に回転する。転造装置１は、転造型３及び転造型４を回転しながら歯車２に押圧することによって歯車２を転造する。
【００２０】
転造された歯車２は、複数の歯２１の側面に緻密化層２２が形成される。緻密化層２２は、溶製材に対する相対密度が９７％以上である。本実施の形態に係る歯車の製造方法を用いて製造された歯車２は、複数の歯２１の側面に緻密化層２２が形成されているため、緻密化層２２が形成されていない歯車に比較して、機械的強度が高い。
【００２１】
本実施の形態に係る歯車の製造方法を用いて製造された歯車２は、緻密化層２２の形成によって機械的強度が高められているため、緻密化層２２が形成されていない歯車に比較して、転造する工程を行う前における相対密度を低くすることができる。すなわち、形成する工程（ステップＳ１）における形成型への加圧を低くすることができる。
【００２２】
形成型への加圧を低くすると、形成型の寿命が延びる。したがって、本実施の形態に係る歯車の製造方法は、形成する工程（ステップＳ１）において使用する形成型の寿命を、緻密化層２２を形成しない歯車の製造方法に比較して、長くすることができる。
【００２３】
ここで、転造型３と歯車２との共通接線と、転造型３の中心点と歯車２の中心点とを結ぶ線分と、の交点を、ピッチ点とする。歯車２の中心点を中心としてピッチ点を通る円を、図３に示すピッチ円とする。
【００２４】
図３を参照して、複数の歯２１の転造代について説明する。図３において、二点鎖線は、転造された歯車２を示す。転造する工程（ステップＳ３）前後における歯車２の寸法差分を転造代とする。図３に示すように、焼結された歯車２には、転造代が形成されている。歯車２に形成された転造代は、ピッチ円において０．３ｍｍ以下に設定されている。歯車２に形成された転造代は、ピッチ円よりも歯元側において０．３ｍｍ以上に設定されている。
【００２５】
歯車２は、歯元側にピッチ円近傍よりも転造代が大きく形成されているため、転造型３の歯及び転造型４の歯が歯元側に接触しやすい。したがって、歯車２は、歯元側を中心に押圧される。したがって、歯車２は、図４に示すように、転造する工程（ステップＳ３）において、歯元側から歯先に向かって組織の流動が起こる。歯車２は、組織の流動が一方向に向かって起こるため、複数の歯２１内における内部割れが発生しにくい。
【００２６】
転造前における複数の歯２１の面積は、転造後における複数の歯の面積の１１０％以下であることが望ましい。転造前における複数の歯２１の面積が転造後における複数の歯の面積の１１０％以下である場合、転造する工程（ステップＳ３）において、複数の歯２１と転造型３及び転造型４との間が閉塞しにくい。そのため、転造する工程（ステップＳ３）において、転造型３及び転造型４が折損することを抑制することができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
【００２８】
［実施例１］
実施例１では、図３に示すように、歯車２のピッチ円における転造量を、０．３ｍｍとした。また、歯車２の歯元周辺における転造量を１．０ｍｍとした。歯車２の大きさは、モジュール２．０３であった。転造する工程（ステップＳ３）後の歯車２の断面を撮影した。撮影結果を図５に示す。
【００２９】
図５は、実施例１における歯車の拡大断面写真である。図５に示すように、転造する工程（ステップＳ３）後の歯車２には、内部割れが観察されなかった。また、複数の歯２１の側面全体に緻密化層２２が形成されていた。つまり、実施例１では、内部割れの発生を抑制しつつ歯車２の機械的強度を向上させることができた。
【００３０】
［比較例１］
比較例１では、図７に示すように、歯車１０２のピッチ円における転造量を、０．４ｍｍとした。また、歯車１０２の歯元周辺における転造量を、０．４ｍｍとした。転造する工程（ステップＳ３）後の歯車１０２の断面を撮影した。撮影結果を図６に示す。
【００３１】
図６は、比較例１における歯車の拡大断面写真である。図６において丸で囲った領域では、内部割れが発生している。図６に示すように、転造する工程（ステップＳ３）後の歯車１０２には、内部割れが観察された。
【００３２】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、内部割れの発生を抑制しつつ、複数の歯の側面全体に緻密化層を形成可能な歯車の製造方法を提供することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  転造装置
２  歯車
３、４  転造型
２１  複数の歯
２２  緻密化層
１０２  歯車
１２１  複数の歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020041191.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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