【手続補正書】
【提出日】平成16年1月16日(2004.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付け動作中、加工物が少なくとも１つの所定の位置に維持されるように加工物を部品ホルダー内に配置する工程、
正の空気圧力を供給しセラミック媒体を吹付けノズルに送る工程、
前記セラミック媒体を前記吹付けノズルに通して前記加工物に指向させる工程、
前記加工物の複数の表面を前記セラミック媒体に晒す工程、及び
後続の吹付け動作での再利用のため前記セラミック媒体を回収する工程を含むことを特徴とする、媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項２】
前記加工物はギヤであり、前記セラミック媒体は処女媒体として加えられるとき約５０メッシュと約１００メッシュの間のメッシュ寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項３】
前記後続の吹付け動作での再利用のため前記セラミック媒体を回収する工程を更に含み、前記セラミック媒体は処女媒体とリサイクル媒体の混合物を含むリサイクル媒体混合物であることを特徴とする請求項１に記載の媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項４】
前記加工物の複数の表面を前記セラミック媒体に晒す工程は８〜１２回転/分で前記加工物を回転する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項５】
前記セラミック媒体は約７０psiと約８０psiの間の圧力で前記加工物に指向させることを特徴とする請求項１に記載の媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項６】
媒体を加工物に指向させるサイクル時間は約１５秒と約８０秒の間であることを特徴とする請求項１に記載の媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項７】
前記加工物に指向させる前記セラミック媒体の流量は約１ポンド/分と約４ポンド/分の間であることを特徴とする請求項１に記載の媒体吹付け流による加工物の処理方法。
【請求項８】
吹付け動作中、金属ギヤが１つ以上の所定の位置に維持されるように金属ギヤを部品ホルダー内に配置する工程、
約２５０ミクロン以下の直径を有するセラミック媒体を約５０psiと約９０psiの間の圧力で前記金属ギヤに指向させる工程、及び
前記金属ギヤ上の複数の表面を指向させたセラミック媒体に晒すことによりギヤ歯ルート半径の磨耗性を向上する工程を含むことを特徴とする、ギヤ歯ルート半径の磨耗性を向上する媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項９】
前記セラミック媒体はシリカガラス相に密閉されたジルコニア結晶を含むセラミックビーズであることを特徴とする請求項８に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１０】
後続の吹付け動作での再利用のため前記セラミック媒体を回収する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１１】
前記セラミック媒体は処女媒体とリサイクル媒体の混合物を含むリサイクル媒体混合物であることを特徴とする請求項１０に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１２】
前記金属ギヤ上の複数の表面を指向させたセラミック媒体に晒す工程は、８〜１２回転/分で前記金属ギヤを回転する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１３】
前記セラミック媒体は約５０psiと約９０psiの間の圧力で前記金属ギヤに指向させることを特徴とする請求項８に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１４】
前記セラミック媒体は約２５psiと約９０psiの間の圧力で前記金属ギヤに指向させ、前記セラミック媒体は処女媒体として加えられるとき約０．２１０と０．１５０mmの間の直径を有することを特徴とする請求項８に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１５】
媒体吹付けのアルメン（Almen）強度は約１７〜２６Nの間であることを特徴とする請求項８に記載の媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項１６】
金属ギヤを部品ホルダー内に配置する工程、及び
所定の大きさ、密度、及びアルメン強度のセラミック媒体を前記金属ギヤに指向させて、前記金属ギヤの歯ルート半径で０．０００インチと０．００２インチの間の深さで少なくとも８０Kpsiの複数のギヤ歯で残留圧縮応力を発生させることにより金属ギヤの磨耗性を向上する工程を含むことを特徴とする、金属ギヤの磨耗性を向上する金属ギヤの複数のギヤ歯の歯面とルート半径上での圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項１７】
残留圧縮応力が０．０００インチ、０．０００５インチ及び０．００１インチの深さで少なくとも８０Kpsiであることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項１８】
残留圧縮応力が０．０００インチと０．００１インチの間の深さで少なくとも１３０Kpsiであることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項１９】
残留圧縮応力が０．０００インチの深さで少なくとも１２０Kpsi、０．０００５インチで少なくとも１５０Kpsi、０．００１インチで少なくとも１８０Kpsi、０．００２０インチで少なくとも２００Kpsiであることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２０】
前記セラミック媒体は処女媒体として加えられるとき約５０メッシュと約１００メッシュの間の直径を有することを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２１】
前記後続の吹付け動作での再利用のため前記セラミック媒体を回収する工程を更に含み、前記セラミック媒体は処女媒体とリサイクル媒体の混合物を含むリサイクル媒体混合物であることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２２】
前記加工物の複数の表面を前記セラミック媒体に晒す工程は８〜１２回転/分で前記加工物を回転する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２３】
前記セラミック媒体は約７０psiと約８０psiの間の圧力で前記加工物に指向させることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２４】
媒体を加工物に指向させるサイクル時間は約６０秒と約８０秒の間であることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２５】
前記加工物に指向させる前記セラミック媒体の流量は約１．５ポンド/分と約３ポンド/分の間であることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２６】
前記セラミック媒体はシリカガラス相に密閉されたジルコニア結晶を含むセラミックビーズであることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２７】
前記セラミック媒体は約５０psiと約９０psiの間の圧力で前記金属ギヤに指向させ、前記セラミック媒体は処女媒体として加えられるとき約５０メッシュと約１２０メッシュの間のメッシュ寸法を有することを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２８】
媒体吹付けのアルメン（Almen）強度は約１８〜２６Nの間であることを特徴とする請求項１６に記載の圧縮応力領域の前処理方法。
【請求項２９】
吹付け動作中、金属ギヤが１つ以上の所定の位置に維持されるように金属ギヤを部品ホルダー内に配置する工程、
２５０ミクロン以下の直径を有する微細なスチール媒体を約５０psiと約９０psiの間の圧力で前記金属ギヤに指向させる工程、及び
前記金属ギヤ上の複数の表面を指向させた微細なスチール媒体に晒すことにより前記金属ギヤのギヤ歯ルート半径の磨耗性を向上する工程を含むことを特徴とする、金属ギヤの磨耗性を向上する微細なスチール媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項３０】
流量は約１ポンド/分と約４ポンド/分の間であることを特徴とする請求項２９に記載の微細なスチール媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項３１】
サイクル時間は約１０秒と約６０秒の間であることを特徴とする請求項２９に記載の微細なスチール媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項３２】
圧力は約７０psiと約８０psiの間であることを特徴とする請求項２９に記載の微細なスチール媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【請求項３３】
アルメン（Almen）強度は約１８〜２６Nの間であることを特徴とする請求項２９に記載の微細なスチール媒体吹付け流による金属ギヤの処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
ある金属表面に対し、ガラス或いはスチール媒体による媒体吹付けはギヤのような加工物に所望されるより効果的でないことが最近わかった。例えば、かかる金属から作られたギヤの表面の吹付け用にガラス或いはスチール媒体を使用することは、形成の悪いディンプルを生じさせ得るので、ギヤの表面上に保持されるオイルが少なくなる。このため、変速機の動作中にギヤの表面上の潤滑が少なくなり、所望されるより早い磨耗とより多くのギヤ歯ピッティングを生じ得る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
自動メータリングオン・オフ弁１０５は、空気の供給と媒体の供給が独立に制御できるので、媒体の流量の制御を改善できる。本発明では、媒体を送るために、吸引型システムではなく圧力吹付けシステムを使用することにより自動メータリングオン・オフ弁１０５が存在できる。吸引型システムでは、吸引力に依存して媒体を媒体供給から媒体供給ホースに通してサクションガンまで引く。しかしながら、吸引型システムでは、メータリングオン・オフ弁１０５の存在は媒体供給ホースの圧力を低下し、吸引力が低下する。低下した吸引力は媒体送出を妨げる。一方、本発明は圧力駆動システムであるので、正の圧力に依存して媒体を媒体メータリング弁１０５に通して媒体の混合点まで圧入できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の圧力システムの更なる利点は、十分な媒体速度が得られることである。上述したように、媒体速度は、十分な圧縮応力を加工物２０に与えるために重要な制御パラメータである。本発明の圧力システムは媒体の流量の制御と、空気と媒体の混合点の位置決めとを介して十分な媒体速度を実現する。媒体の流量は媒体メータリング弁１０５を介して制御する。空気と媒体の混合点は、媒体が所望の或いは十分な速度になる時間を有するように吹付けホースから十分離して配置する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
電動部品保持装置１３０は８〜１２ｒｐｍ（回転／分）で回転するのが好ましい。しかし、１０〜１２ｒｐｍの回転速度は、ギヤ処理には特に効果的である。回転速度は、ピーニングの程度と表面のディンプルの平坦さとに関係し得る。スローな制御回転は、一様な小ディンプルの平らなピーニングを可能にし、媒体流が表面に不均等に衝突してひび割れの原因となる凹みが生じるのを防止する。従って、例えば、加工物２０がギヤであるなら、制御回転により、例えばセラミック、微細スチール或いはガラスビーズの媒体を、回転中にギヤのルートと歯面に指向させることができる。平らなピーニングの実現により、加工物２０の動作特性が改善する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
驚くことに、セラミック媒体による吹付け処理は、ある金属ギヤに対してガラス媒体による吹付け処理より、著しく良い結果が得られる。例えば、従来の方法よりギヤ歯ルート半径の強度を改善するばかりでなく、ギヤ歯表面のピッティングに対する抵抗を改善する。かかるギヤへの適用では、セラミック媒体は４０〜１００処女メッシュ、流量１〜２５ポンド／分、サイクル時間１５〜１８０秒、圧力３５〜９０psiであり、ギヤの回転速度は約５〜２５ｒｐｍであり、アルメン（Almen）強度１５〜２８Nであることがギヤ処理に効果的である。かかるギヤのより好ましい処理条件は、小質量流量１〜３ポンド／分、圧力７０〜８０psi、サイクル時間１５〜１２０秒、ギヤの回転速度は約８〜１２ｒｐｍ、媒体直径約０．２１０〜０．１５０mmメッシュである。セラミック媒体は比較的に高価であるので、ギヤに吹付けた後回収し、それを処女媒体に加えることによりシステムの初期始動後に処女媒体とリサイクル媒体を含むリサイクル媒体混合物を使用するようにリサイクルするのが好ましい。この好ましいプロセスでは、媒体回収システム３５の分離手段５０の底側スクリーン６０として１７０〜２００メッシュスクリーンを使用し、リサイクル媒体混合物から小媒体破片を除外する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
好ましいセラミック媒体プロセスの使用により、ギヤ歯面とルート半径領域に優れた圧縮と、ギヤ表面上により多数の形成のより良いディンプルを提供し、ギヤ歯の先端での「プラス・ティップ」の形成を回避するので、ダイナモメータ検査後ギヤ歯のピッティングを減少或いは除去する。また、このプロセスは、ギヤ歯のピッティングを減少するためのDiamond BlackとBalzers WC/Cのギヤコーティングを不要にするのに使用される。本発明はこの方法で扱われるギヤの優れた性能の如何なる理論にも限定されないが、ギヤ表面のより多数の形成の良いディンプルは変速機で使用中のギヤ表面の噛合い時にオイルを保持しギヤを潤滑できる。ここに述べたセラミック媒体吹付け方法を使用すると、ギヤ歯ルート半径の残留圧縮応力が表面で少なくとも８０Kpsi、ギヤ表面の残留圧縮応力が表面測定で少なくとも８０Kpsiでギヤが製造される。0.0005、0.001及び0.002インチの深さで残留圧縮応力は、通常少なくとも１００Kpsiである。セラミック媒体吹付け方法の好ましいプロセスパラメータを使用すると、0.000インチの深さ（表面）で少なくとも１３０Kpsi、0.0005インチで１７５Kpsi、0.001インチで２００Kpsi、0.020インチで２２５Kpsiの典型的な弁でギヤ歯ルート半径の残留圧縮応力が少なくとも１００Kpsiでギヤが製造された。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
好ましいセラミック媒体吹付け方法で扱われたギヤに対して、ダイナモメータ検査によれば、そのように扱われたギヤは同様な条件でガラス媒体による処理に比して優れた性能を示した。このセラミック媒体吹付け方法で扱われたギヤは、ダイナモメータ検査で約２００時間殆ど磨耗することなく十分機能したほどの優れた疲労強度を示した。これとは対照的に、従来のピーニング方法で扱われたコーティングされていないギヤは、ダイナモメータ検査で僅か２０時間で破壊し得る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明の更なる実施形態では、微細な金属媒体吹付け流による金属ギヤ処理方法は、上述の装置を利用し図示される。好ましい方法は、媒体流量約１〜４ポンド／分、媒体直径約１５０〜２００ミクロン、圧力約７０〜８０psi、アルメン（Almen）強度約１８〜２６Nを含む。微細な金属媒体はギヤに吹付けた後回収し、リサイクルするのが好ましい。
スチールショット媒体はセラミック或いはガラス媒体より大幅に長持ちするので、処女媒体を装置に加える必要は殆どない。これにより、大量のギヤ処理のための使用媒体量とモニタとメンテナンスの要件が大幅に減少する。このように処理された金属ギヤは通常、ここに開示したセラミック或いはガラス媒体処理されたものより少数の形成の良くないディンプルをギヤ表面上に有する。更に、そのように処理されたギヤは、ここに開示したセラミック或いはガラス媒体処理されたものより疲労強度が減少する。しかしながら、ダイナモメータ検査で、微細なスチール媒体は、コーティングギヤの破壊する４０時間を大幅に越える破壊前７０時間の連続使用を越えた。ここに開示した微細なスチール媒体処理は、メンテナンス、モニタ及び媒体コストを減少するため、ギヤの従来のショットピーニングより低コストで優れた方法である。微細なスチール媒体ピーニングは多くのギヤに十分であり、良い表面ピッティング抵抗を示す。ギヤのダイナモメータ検査中、ずっと高い程度のピッティングを示す場合、セラミック媒体吹付けによる処理が好ましい。