(57)【要約】【課題】  多板ディスクとスプライン嵌合する歯当たり面の表面硬度を向上させた軽合金製スプライン部品およびその表面処理方法を提供する。【解決手段】  ドラム１の接線方向からスプライン２の歯当たり面７に正対させて溶射ノズル１５を配置し、前記溶射ノズル１５に正対する歯当たり面７を溶射ノズル１５に接近する方向に前記ドラム１を回転させ、前記溶射ノズル１５から噴射した鉄溶射溶滴により全周スプライン２の正対する歯当たり面７とその前後の歯底面９および歯先面８に鉄溶射皮膜１０を形成するようにした。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多板ディスクと係合可能な軽合金製スプライン部品の表面処理方法であり、
スプライン部品の接線方向からスプラインの歯当たり面に正対させて溶射ノズルを配置し、
前記溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプラインの歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成することを特徴とする軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項２】
前記スプライン部品を前記溶射ノズルに正対する歯当たり面を溶射ノズルに接近する方向に回転させ、
スプライン部品全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項３】
多板ディスクと係合可能な軽合金製スプライン部品の表面処理方法であり、
スプライン部品の接線方向からスプラインの歯当たり面に正対させて溶射ノズルを配置し、
前記溶射ノズルに正対する歯当たり面を溶射ノズルに接近する方向に前記スプライン部品を回転させ、
前記溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン部品全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成することを特徴とする軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項４】
前記スプライン部品の接線方向からスプラインの鉄溶射皮膜が形成されていない歯当たり面に正対させて溶射ノズルを配置し、
前記スプライン部品を前記回転方向とは反対の方向に回転させ、
鉄溶射皮膜が形成されていない歯当たり面に正対させた溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項５】
前記鉄溶射皮膜は、スプラインの歯当たり面および歯当たり面と歯先との間の角部で厚く形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項６】
前記スプライン部品は、円筒状部材の内外周にスプライン歯を備え、前記鉄溶射溶滴による溶射皮膜の形成に先立って裏面側の外周側スプライン若しくは内周側スプラインをマスキング部材により覆い、前記マスキング状態で内周側スプライン若しくは外周側スプラインに溶射皮膜を形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項７】
前記マスキング部材は、前記鉄溶射による溶射皮膜の形成に先立ち実施される粗面化工程では内外周スプラインの両方を露出させ、鉄溶射工程では内外周スプラインのいずれか一方を交互に露出させ、引続く研磨工程では内外周スプラインの両方を露出させるものであることを特徴とする請求項６に記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項８】
前記マスキング部材は、粗面化工程から研磨工程までの間にスプライン部品に装着される部材と、溶射工程時に溶射面の裏面側スプラインを覆うよう追加して装着される部材とより構成されている請求項７に記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項９】
前記鉄溶射皮膜が形成されたスプライン部品は、歯当たり面と歯底との隅の丸みを半径とする球体を研磨石とするバレル研磨によりスプライン表面を平面仕上げすることを特徴とする請求項１から請求項８に記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項１０】
前記スプライン部品をバレル槽の回転軸と同軸としてバレル槽内に固定し、
バレル槽を回転軸周りに正回転させ且つ逆回転させてスプライン表面を平面仕上げすることを特徴とする請求項９に記載の軽合金製スプライン部品の表面処理方法。
【請求項１１】
多板ディスクと係合可能な軽合金製スプライン部品であり、
スプラインへの鉄溶射皮膜は、歯先および歯底の膜厚より歯当たり面への膜厚を厚く形成していることを特徴とする軽合金製スプライン部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機のクラッチやブレーキに用いられる多板ディスクにスプライン係合するドラムやハブ等の軽合金製スプライン部品およびその表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動変速機等に使用される多板ディスクにスプライン係合するクラッチドラムやクラッチハブ等のスプライン部品を原価低減および軽量化するため、アルミニウム等の軽合金によりこれらのスプライン部品を製造することが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−７４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来例のように、ドライブプレートやドリブンプレート等のクラッチ若しくはブレーキの多板ディスクとスプライン嵌合するクラッチドラムやクラッチハブ等のスプライン部品をアルミニウム等の軽合金により形成した場合には表面硬度が低いことから、ディスクと係合するスプラインに、締結・解放作動に伴うアグレッシブ摩耗（摺動摩耗）や締結時の伝達トルクによる陥没摩耗を生じる場合があり、スプラインの表面硬度を向上させる必要がある。
【０００４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、多板ディスクとスプライン嵌合する歯当たり面の表面硬度を向上させた軽合金製スプライン部品およびその表面処理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】
【０００５】
本発明は、多板ディスクと係合可能な軽合金製スプライン部品の表面処理方法であり、スプライン部品の接線方向からスプラインの歯当たり面に正対させて溶射ノズルを配置し、前記溶射ノズルに正対する歯当たり面を溶射ノズルに接近する方向に前記スプライン部品を回転させ、前記溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン部品全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
したがって、本発明では、多板ディスクと係合可能な軽合金製スプライン部品の表面処理方法であり、スプライン部品の接線方向からスプラインの歯当たり面に正対させて溶射ノズルを配置し、前記溶射ノズルに正対する歯当たり面を溶射ノズルに接近する方向に前記スプライン部品を回転させ、前記溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン部品全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成するようにした。
【０００７】
即ち、スプライン部品の接線方向からスプラインの歯当たり面に正対させて配置した溶射ノズルにより、スプラインの歯当たり面への鉄溶射皮膜の膜厚を歯先面や歯底面より厚肉に形成することができ、しかも、スプライン部品を回転させることで、全ての歯当たり面への溶射被膜を均質化できる。
【０００８】
また、溶射ノズルに正対する歯当たり面を溶射ノズルに接近する方向にスプライン部品を回転させつつ前記溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン部品全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成するため、スプライン部品と噴射した鉄溶射溶滴との相対速度が上昇し、鉄溶射溶滴の歯当たり面への密着力を向上させることができる。
【０００９】
しかも、スプライン部品を溶射ノズルに正対する歯当たり面を溶射ノズルに接近する方向に回転させつつ前記溶射ノズルから噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン部品全周の正対する歯当たり面とその前後の歯底および歯先に鉄溶射皮膜を形成するため、スプライン部品の回転および溶滴噴射により発生する気流が歯当たり面からスプライン部品外方へ流れ、溶射溶滴が歯当たり面から跳ね返って発生するスパッタが対向する他方の歯当たり面に付着することを防止でき、歯当たり面の面粗度を低下させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の軽合金製スプライン部品およびその表面処理方法を各実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１〜図８は、本発明を適用した軽合金製スプライン部品およびその表面処理方法の第１実施形態を示し、図１は表面処理を施す軽合金製スプライン部品としてのクラッチやブレーキ等のドラムの断面図、図２はドラムのスプラインの斜視図、図３は本実施形態での表面処理方法の作業工程を示す工程図、図４はスプライン部の拡大断面図、図５〜図１０はスプラインの歯当たり面への鉄溶射工程での溶射状態を説明する図、図１１〜図１６は鉄溶射面のバレル研磨工程を説明する図である。
【００１２】
先ず、表面処理を施す軽合金製スプライン部品としてのクラッチやブレーキ等のドラムについて、図１および図２に基づいて説明する。図１に示すドラム１は、全体をアルミニウム合金によるダイキャストにより製造したものであり、外周側にスプライン２が形成された円筒状部分を備え、スプライン２には複数のディスク４のスプライン歯４Ａが軸方向移動可能に係合している。
【００１３】
前記複数のディスク４は、外周側のスプライン歯５Ａにより多板クラッチの場合にはクラッチドラム６（多板ブレーキの場合にはトランスミッションケース）のスプライン６Ａと係合したディスク５と交互に積層され、両者が密着状態に接触される場合にトルク伝達可能な締結状態となり、両者の密着が解かれると解放状態とされる。図示のように、ドラム１の外周側スプライン２にディスク４が係合している場合には、このドラム１をクラッチハブ（多板ブレーキの場合には、ブレーキハブ）と称する場合もあるが、ここでは、このような場合を含めてドラムという。
【００１４】
前記ドラム１のスプライン２とディスク４のスプライン歯４Ａとは、図２に示すように、ドラム１外周側に開くよう傾斜されており、しかも、軸方向に延びたスプライン２の歯当たり面７に対してディスク４のスプライン歯４Ａがその板厚分の薄い接触面積により接触する状態となっている。
【００１５】
従って、クラッチやブレーキが締結・解放作動されてディス４、５同士が互いの密着位置と開放位置との間で軸方向に移動する際には、スプライン２の歯当たり面７に対してディスク４が接触状態を維持しつつ軸方向に摺動移動して接触位置を変化させることによるアグレッシブ摩耗を生じる虞がある。また、ディスク４、５同士による伝達トルクに応じて、ディスク４のスプライン歯４Ａが板厚分の接触面積によりスプライン２の歯当たり面７に押付けられ、その面圧に応じた陥没摩耗を生じる虞がある。
【００１６】
このため、図３に示すように、ドラム１のスプライン２表面（スプライン歯当たり面）に鉄溶射工程において鉄溶射を施して軽合金製スプラインの表面硬度を向上させ、次いで、鉄溶射面をバレル研磨工程において研磨仕上げするようにしている。図４はドラム１のスプライン２の断面を示したものであり、スプライン２の歯当たり面７に対する鉄溶射皮膜１０の膜厚を、他の例えばスプライン２の歯先面８や歯底面９での鉄溶射の膜厚に対して、厚くすることで、アグレッシブ摩耗および陥没摩耗を抑制するようにしている。即ち、軽合金製のドラム１であっても、硬度向上が必要な歯当たり面７を主に鉄溶射することで、ドラム１全体の重量を軽減するようにしている。
【００１７】
次に、図５〜図１０に基づいて、スプラインの歯当たり面への鉄溶射工程での溶射状態を説明する。図５および図６はスプラインの歯当たり面への鉄溶射工程での溶射状態の概略図、図７は溶射時におけるスプライン各部への皮膜厚さ比を比較例と対比して示す特性図、図８は溶射面への溶射角度と溶射皮膜の密着力との関係を示す特性図、図９および図１０は比較例の鉄溶射状態を示す断面図である。
【００１８】
図５および図６に示すように、鉄溶射工程では、ドラム１をその軸心を中心として回転可能に保持し、ドラム１のスプライン２表面に向けて鉄溶射可能に図示しない治具により固定して溶射ノズル１５を配置している。前記溶射ノズル１５の噴射角度は、ドラム１の中心からオフセットさせ、ドラム１のスプライン２の片側の歯当たり面７が正対する、ドラム１表面に対して略接線方向若しくは接線方向より若干内向きに配置している。
【００１９】
そして、溶射ノズル１５から溶融鉄を溶射する場合には、ドラム１を溶射ノズル１５の溶射方向と逆方向、即ち、前記スプライン２の片側の歯当たり面７が溶射ノズル１５に向かって進むように回転させる。このようにすることにより、前記スプライン２の片側の歯当たり面７に主に鉄溶射皮膜１０を形成することができ、スプライン２の片側と対向する他方の歯当たり面７Ａには溶射溶滴が付着せず、殆ど鉄溶射皮膜１０を形成しない状態とすることができる。
【００２０】
そして、ドラム１を回転させつつ溶射ノズル１５から鉄溶射溶滴を噴射してドラム１の全周のスプライン２の片側の主に歯当たり面７に噴射しつつ、溶射ノズル１５をドラム１軸方向に徐々に移動させる。または、溶射ノズル１５の移動を停止させた状態でドラム１を軸方向に徐々に移動させる。このようにすることにより、片側の歯当たり面７のスプライン２全長に亘って溶射皮膜を形成することができる。
【００２１】
また、スプライン２の他方の歯当たり面７Ａに鉄溶射皮膜１０を形成する場合には、溶射ノズル１５の向きをドラム１軸と溶射ノズル１５を含む面に対して面対称となる方向に旋回させて溶射溶滴を噴射させ、ドラム１を先ほどとは逆方向に回転させる。
【００２２】
そして、前記片側の歯当たり面７への溶射皮膜形成時と同様にして、ドラム１を回転させつつ溶射ノズル１５から鉄溶射溶滴を噴射してドラム１の全周のスプライン２の片側の主に歯当たり面７Ａに噴射しつつ、溶射ノズル１５をドラム１軸方向に徐々に移動、若しくは、溶射ノズル１５の移動を停止させた状態でドラム１を軸方向に徐々に移動させることで、片側の歯当たり面７Ａのスプライン２全長に亘って溶射皮膜を形成することができる。なお、ドラム１回転方向に対応した、複数の溶射ノズル１５を前記面対称に用意して、回転方向に応じて噴射する溶射ノズル１５を選択作動させるようにしてもよい。
【００２３】
以上のように、溶射皮膜形成時に、溶射ノズル１５から鉄溶射溶滴を噴射しつつドラム１を回転させることにより、ドラム１の全周に亘ってスプライン２の歯当たり面７、７Ａに均質に溶射皮膜を付着させることができる。しかも、ドラム１と溶射ノズル１５との軸方向相対位置を徐々に移動させることにより、スプライン２全長に亘って均一な溶射皮膜を形成することができる。
【００２４】
図９は、溶射ノズル１５Ａからの鉄溶射溶滴をドラムの軸心方向に噴射させる比較例を示すものである。このように、ドラムの表面に垂直に鉄溶射溶滴を噴射する場合には、スプライン２の歯先面８や歯底面９に厚い溶射皮膜が形成され、スプライン１の斜めに傾斜した歯当たり面７への溶射皮膜１０の膜厚が薄くなる。このため、歯当たり面７への溶射皮膜１０を、前記したアグレッシブ摩耗や陥没摩耗を防止できるほど厚くできない。しかも、後工程であるバレル研磨を考慮して、研磨がかかりやすい歯当たり面７とスプライン歯先面８との角であるエッジ部を厚くしようとすると、歯先面８および歯底面９に余分に溶射溶滴を噴射する結果となり、スプライン２の歯先面８および歯底面９が厚い溶射皮膜１０となってしまう。
【００２５】
これに対して、本実施形態の溶射ノズル１５の配置では、スプライン２の歯当たり面７、７Ａに略垂直に鉄溶射溶滴が噴射されるため、歯当たり面７、７Ａに対して皮膜厚さを厚くでき、噴射方向に正対せずに傾斜しているスプライン２の歯先面８および歯底面９に対する皮膜厚さを薄くできる。このため、歯当たり面７への溶射皮膜１０を、前記したアグレッシブ摩耗や陥没摩耗を防止する充分な厚さにできる。しかも、後工程であるバレル研磨を考慮して、研磨がかかりやすい歯当たり面７と歯先面８との角であるエッジ部を厚くすることも容易であり、耐力・強度を充分に保てる。
【００２６】
しかも、本実施形態では、ドラム１を回転させることにより、歯当たり面７への溶射時間を維持しつつ、スプライン２の歯先面８および歯底面９への溶射時間を短縮することができ、歯当たり面７への膜厚を減らすことなくスプライン２の歯先面８および歯底面９への膜厚を減少させることができる。このことは、溶射皮膜１０を必要とする部分には充分厚く形成する一方、あまり必要としない部分には必要最小限の膜厚とすることができる。
【００２７】
図７は、鉄溶射皮膜１０の歯先面８および歯底面９の膜厚と歯当たり面７への膜厚との比率を、上記比較例と、歯当たり面７に対して垂直に噴射した場合、および、さらにドラム１を回転させた場合とで対比して示す特性図である。図７に示すように、比較例では、膜厚を然程必要としないスプライン２の歯先面８および歯底面９での溶射皮膜１０の膜厚が厚くなり、膜厚を必要とする歯当たり面７での膜厚が薄くなることを示している。
【００２８】
それに対して、本実施例１のように、歯当たり面７へ垂直に鉄溶射溶滴を噴射した場合には、スプライン２の歯先面８および歯底面９での膜厚が減少し逆に歯当たり面７への膜厚を増加させることができる。そして、本実施例２のように、さらにドラム１を溶射時溶射ノズル１５に対抗する方向に回転させる場合には、歯当たり面７への膜厚を減らすことなくスプライン２の歯先面８および歯底面９への膜厚を減少させることができる。
【００２９】
図８は、溶射面に対する溶射角度と皮膜密着力との関係を示すものである。図８によれば、溶斜面に対する溶射角度が略垂直となる場合の皮膜密着力が高くなり、溶射角度が小さくなるに連れて皮膜密着力が低くなることを示している。
【００３０】
この結果から、前記比較例では、スプライン２の歯先面８および歯底面９に正対させて鉄溶射溶滴を噴射するため、傾斜している歯当たり面７への皮膜密着力を高くできない。
【００３１】
しかしながら、本実施例１のように、歯当たり面７に正対させて鉄溶射溶滴を噴射する場合には、溶斜面に対する溶射角度が略垂直となる歯当たり面７での皮膜密着力を高くできる。
【００３２】
しかも、本実施例２のように、前記したように、溶射皮膜を形成しようとするスプライン２の歯当たり面７を溶射ノズル１５に近づくようにドラム１を回転させる場合には、歯当たり面７と噴射された溶融噴射溶滴との相対速度を増加させることができ、歯当たり面７への皮膜密着力は、破線に示すように、さらに強化することができる。
【００３３】
また、比較例では、図１０に示すように、スプライン２に噴射されてスプライン２の歯底面９に到達した鉄溶射溶滴が跳ね返った時に溶射による気流の流れで歯当たり面７に余分なスパッタが付着することにより、歯当たり面７への皮膜密着力が悪化すると共にその面粗度を悪化させる。
【００３４】
他方、本実施形態では、溶射溶滴の噴射方向とドラム１の回転とにより、図６に示すように、ドラム１周囲の気流がスプライン２の歯底面９から歯当たり面７に沿ってドラム１外周側に流れるため、歯当たり面７に溶射したときに生ずるスパッタがドラム１外周側に運ばれる。このため、溶射皮膜１０を形成している歯当たり面７と対向している他方の歯当たり面７Ａにはスパッタが付着することを防止することができる。従って、歯当たり面７Ａへの皮膜密着力が低下することがないと共にその面粗度も良好に維持される。
【００３５】
次に、図１１〜図１６に基づいて、鉄溶射面のバレル研磨工程を説明する。図１１は鉄溶射面のバレル研磨工程における研磨装置の概略を示す概要図、図１２は鉄溶射部への研磨石の当接状態を説明する断面図、図１３および図１４はスプライン歯当たり面への研磨石の接触状態を説明する断面図、図１５はドラムの回転方向と研磨時間に対する溶射面の面粗さの変化を示す特性図、図１６は比較例のバレル研磨状態を説明する断面図である。
【００３６】
バレル研磨工程では、ドラム１の鉄溶射皮膜１０を形成したスプライン２の歯当たり面７の表面粗度を向上させる。バレル研磨は、図１１に示すように、回転可能な多角形断面のバレル槽１６内の回転軸１６Ａと同軸にドラム１を治具１７により固定し、バレル槽１６内に珪石、砂、花崗岩等の天然若しくは酸化アルミニウム等の人工の球状のメディア粒子１８（以下では、研磨石という）と、酸性、アルカリ性、石鹸等を水で溶いたコンパウンドをバレル槽１６に５０〜６０％入れ、バレル槽１６を回転軸１６Ａ周りに１０〜２００ｒｐｍの速度で回転させてドラム１表面を研磨仕上げする。研磨石１８は、図１２に示すように、バレル槽１６と共に回転するドラム１の回転方向に面した歯当たり面７に当接して歯当たり面７を主に研磨する。
【００３７】
前記研磨石１８の大きさは、大きいほうが研磨エネルギを大きくできるため望ましいが、大きすぎると、歯当たり面７とスプライン２の歯先面８との角であるエッジ部が摩滅しやすい、研磨石１８が歯当たり面７に積極的に当たる可能性が低くなり研磨されにくい、図１６に示すように歯当たり面７の奥まで研磨できない等の不具合が予測される。
【００３８】
このため、スプライン２の歯当たり面７と歯底面９とを繋ぐ隅の丸みＲを半径とする球状体を使用する。このサイズの研磨石１８であると、研磨石１８が歯当たり面７に積極的に当たる可能性が高くなり研磨されやすく、図１３に示すように、研磨エネルギを確保しつつ歯当たり面７の奥まで研磨でき、図１４に示すように歯当たり面７とスプライン２の歯先面８との角であるエッジ部の摩滅を少なくできる。
【００３９】
図１５は、バレル槽１６およびドラム１の回転方向に面した歯当たり面７および回転方向の背面となる歯当たり面７Ａとの研磨時間に対する皮膜表面粗さの変化を示すものである。図１５に示すように、回転方向に面した歯当たり面７は研磨時間の経過と共に皮膜表面粗さが低くなる一方、回転方向の背面となる歯当たり面７Ａは研磨時間の経過によっても皮膜表面粗さがさほど低くならない。このため、所定時間毎に、バレル槽１６を正転させた後に、バレル槽１６を逆転させて研磨すべき歯当たり面７Ａに切換えて研磨し、バレル槽１６を正回転および逆回転させて研磨させるようにする。
【００４０】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００４１】
（ア）多板ディスク４と係合可能な軽合金製スプライン部品の表面処理方法であり、スプライン部品であるドラム１の接線方向からスプライン２の歯当たり面７に正対させて溶射ノズル１５を配置し、前記溶射ノズル１５から噴射した鉄溶射溶滴によりスプライン２の歯当たり面７とその前後の歯底面９および歯先面８に鉄溶射皮膜を形成する。
【００４２】
即ち、ドラム１の接線方向からスプライン２の歯当たり面７に正対させて配置した溶射ノズル１５により、スプライン２の歯当たり面７への鉄溶射皮膜１０の膜厚を歯先面８や歯底面９より厚肉に形成することができる。
【００４３】
しかも、溶滴噴射により発生する気流が歯当たり面７からスプライン部品外方へ流れ、溶射溶滴が歯当たり面７から跳ね返って発生するスパッタが対向する他方の歯当たり面７Ａに付着することを防止でき、歯当たり面７Ａの面粗度を低下させることがない。
【００４４】
（イ）スプライン部品であるドラム１を、前記溶射ノズル１５に正対する歯当たり面７を溶射ノズル１５に接近する方向に回転させ、全周のスプライン１の正対する歯当たり面７とその前後の歯底面９および歯先面８に鉄溶射皮膜１０を形成するため、スプライン２と噴射した鉄溶射溶滴との相対速度が上昇し、鉄溶射溶滴の歯当たり面７への密着力を向上させることができる。また、スプライン２を回転させることで、全ての歯当たり面７への溶射被膜１０を均質化できる。
【００４５】
しかも、スプライン部品であるドラム１を溶射ノズル１５に正対する歯当たり面７を溶射ノズル１５に接近する方向に回転させつつ前記溶射ノズル１５から噴射した鉄溶射溶滴により全周スプライン２の正対する歯当たり面７とその前後の歯底面９および歯先面８に鉄溶射皮膜１０を形成するため、スプライン部品の回転および溶滴噴射により発生する気流が歯当たり面７からスプライン部品の外方へ流れ、溶射溶滴が歯当たり面７から跳ねたスパッタが対向する他方の歯当たり面７Ａに付着することを防止でき、歯当たり面７Ａの面粗度を低下させることがない。
【００４６】
（ウ）スプライン部品であるドラム１の接線方向からスプライン２の鉄溶射皮膜１０が形成されていない歯当たり面７Ａに正対させて溶射ノズル１５を配置し、前記ドラム１を前記回転方向とは反対の方向に回転させ、鉄溶射皮膜１０が形成されていない歯当たり面７Ａに正対させた溶射ノズル１５から噴射した鉄溶射溶滴により全周スプライン２の正対する歯当たり面７Ａとその前後の歯底面９および歯先面８に鉄溶射皮膜１０を形成するため、反対側の歯当たり面７Ａに対しても、前記効果（ア）および効果（イ）を得ることができる。
【００４７】
（エ）鉄溶射皮膜１０は、スプライン２の歯当たり面７および歯当たり面７と歯先面８との間の角部で厚く形成することにより、後工程であるバレル研磨時に研磨がかかりやすい歯当たり面７と歯先面８との角であるエッジ部の耐力・強度を充分に保てる。
【００４８】
（オ）鉄溶射皮膜１０が形成されたスプライン部品であるドラム１のスプライン２は、歯当たり面７と歯底面９との隅の丸みを半径とする球体を研磨石１８とするバレル研磨によりスプライン２表面を平面仕上げするため、研磨石１８が歯当たり面７に積極的に当たる可能性が高くなり研磨されやすく、研磨エネルギを確保しつつ歯当たり面７の奥まで研磨でき、歯当たり面７とスプライン２の歯先面８との角であるエッジ部の摩滅を少なくできる。
【００４９】
（カ）スプライン部品であるドラム１をバレル槽１６の回転軸１６Ａと同軸状態でバレル槽１６内に固定し、バレル槽１６を回転軸１６Ａ周りに正回転させ且つ逆回転させてスプライン２表面を平面仕上げするため、スプライン２のように対向した歯当たり面７、７Ａを備えるものであっても充分研磨することができる。
【００５０】
（キ）スプライン２への鉄溶射皮膜１０は、歯先面８および歯底面９の膜厚より歯当たり面７への膜厚を厚く形成することで、軟質な軽合金でもスプライン部品を構成でき、全体の重量を軽減することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態において、スプライン部品として、外周側にスプライン２を備えたドラム１について説明したが、図示はしないが、内周側にスプラインを備えるドラム等のスプライン部品であってもよい。
【００５２】
（第２実施形態）
図１７〜図２３は、本発明を適用した軽合金製スプライン部品の表面処理方法の第２実施形態を示し、図１７は本実施形態での表面処理を施す軽合金製スプライン部品の断面図、図１８は本実施形態での表面処理方法の作業工程を示す工程図、図１９は軽合金スプライン部品への鉄溶射要領を示す説明図、図２０は粗面化工程、内面スプラインへの鉄溶射工程、および、表面研磨時におけるマスキング状態を示す断面図、図２１は外面スプラインへの鉄溶射工程におけるマスキング状態を示す断面図、図２２はマスキング部品を夫々の部品に分解して示す断面図である。本実施形態においては、軽合金製スプライン部品の表面処理時におけるマスキング方法を追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００５３】
本実施形態における軽合金製スプライン部品は、図１７に示すように、内外周面にスプライン２Ａ、２Ｂを備えるドラム１を対象としたものであり、図示しないが、自動変速機のギヤトレーンにおいては、内周側のスプライン２Ａ、２Ｂは内蔵されるクラッチ機構の多板となったディスクの外歯スプラインが係合し、外周側のスプラインは別のクラッチ機構若しくはブレーキ機構の多板となったディスクの内歯スプラインが係合されるように構成されている。このようなクラッチドラム１においては、図１８に示す作業工程を経てドラム１の内外周面のスプライン２Ａ、２Ｂに表面処理を施す。
【００５４】
図１８における表面処理工程においては、粗面化工程によりワークの鉄溶射皮膜を形成する内外スプライン２Ａ、２Ｂの表面を粗面化する粗面化処理がなされ、次いで、内面スプライン鉄溶射工程および外面スプライン鉄溶射工程により粗面化した内面スプライン２Ｂおよび外面スプライン２Ａに鉄溶射皮膜が形成され、最後に研磨工程でスプライン表面の鉄溶射皮膜の研磨が実施される。
【００５５】
夫々の工程において使用されるマスキング治具２０は、図２２に示すように、ドラム１の軸穴および外周面に嵌合してドラム１の背面を覆うマスキング治具２０Ａと、ドラム１のピストン摺動面および軸穴に嵌合し、シリンダとなる部分を覆うマスキング治具２０Ｂと、ドラム１の内周スプライン２Ｂが形成されている円筒部の開口に嵌り込み、この開口を閉じるマスキング治具２０Ｃと、前記マスキング治具２０Ａに係合し且つ加工機の回転テーブルＴのチャックに取付けられる回転軸２０Ｄと、から構成される。
【００５６】
前記マスキング治具２０Ａとマスキング治具２０Ｂとは、ドラム１の軸穴内で治具２０Ａに設けたねじ穴２１に治具２０Ｂに設けたねじ２２を係合させることにより互いに連結可能となっている。また、マスキング治具２０Ｂとマスキング治具２０Ｃとは、治具２０Ｃに設けたねじ２３を治具２０Ｂに設けたねじ穴２４に係合させることにより互いに連結可能となっている。また、マスキング治具２０Ａと回転軸２０Ｄとは、マスキング治具２０Ａからドラム１と同軸となって外側へ突出するねじ２５を回転軸２０Ｄのねじ穴２６へ係合させることにより互いに連結可能としている。
【００５７】
そして、前記粗面化工程および内面スプライン鉄溶射工程においては、図２０に示すように、ワークであるドラム１の溶射皮膜が形成される内周スプライン面２Ｂおよび外周スプライン面２Ａを露出させてマスキング治具２０Ａとマスキング治具２０Ｂとを連結して用い、さらに、マスキング治具２０Ａに回転軸２０Ｄを連結し、加工機の回転テーブルＴのチャックに回転軸２０Ｄを締結して加工する。ワークであるドラム１は、内外周スプライン２Ａ、２Ｂが外部に露出されており、粗面化工程では露出された内外周スプライン２Ａ、２Ｂの表面を粗面化することができる。
【００５８】
また、前記内面スプライン面２Ｂへの鉄溶射工程においては、ドラム１内面に鉄溶射ノズル１５が挿入され、第１実施形態で説明した要領でドラム１を一方へ回転（例えば、右回転Ｒ）させつつ回転方向に対向するよう位置させたノズル１５から鉄溶射溶滴３０が噴射され、先ず一方の歯当たり面を中心として鉄溶射皮膜が全周且つスプライン全長に亙って形成する。この場合に、ノズル１５による鉄溶射溶滴３０は、図１９（Ａ）に示すように、２次角をつけて溶射する。
【００５９】
次いで、回転方向と噴射方向とを反転（例えば、左回転Ｌ）させて、ノズル１５から鉄溶射溶滴３１を噴射して他方の歯当たり面を中心として鉄溶射皮膜が全周且つスプライン全長に亙って形成される。この場合においても、ノズル１５による鉄溶射溶滴３１は、図１９（Ａ）に示すように、２次角をつけて溶射する。
【００６０】
以上における鉄溶射溶滴は、ドラム１の内面に噴射されるものであるため、その鉄溶射溶滴のスパッタはドラム１の開口部から一部が飛散するが、内周面とは裏面側となるドラム１の外周スプライン２Ａ表面には付着しない。したがって、後工程でなされる外周スプライン２Ａ表面への鉄溶射皮膜の密着力低下を生じることはない。なお、内周スプライン２Ｂ表面への鉄溶射溶滴の噴射による鉄溶射皮膜の形成時に、飛散したスパッタの外周スプライン２Ａ表面への付着は実質的に生じないものであるが、さらに確実にその付着を防止するためには、図２０において、鎖線で図示するような円筒状のマスキング治具２０Ｅを併用すればよい。
【００６１】
前記外周スプライン２Ａ表面への鉄溶射工程においては、図２１に示すように、さらにマスキング治具２０Ｃをマスキング治具２０Ｂに連結して追加する。マスキング治具２０Ｃはドラム１の開口を閉じて内周スプライン２Ｂ表面を密封する。この状態において、図１９に示すように、第１実施形態と同様、ドラム１を回転（例えば、右回転Ｒ）させつつノズル１５から鉄溶射溶滴３２が噴射され、先ず一方の歯当たり面を中心として鉄溶射皮膜が全周且つスプライン全長に亙って形成され、次いで、回転方向と噴射方向とを反転（例えば、左回転Ｌ）させてノズル１５から鉄溶射溶滴３３を噴射して他方の歯当たり面を中心として鉄溶射皮膜が全周且つスプライン全長に亙って形成される。この鉄溶射工程における鉄溶射溶滴のスパッタは、マスキング治具２０Ｃがあるため、内周スプライン２Ｂ表面に付着することがなく、溶射皮膜上への２次付着による面粗度悪化を防ぐことができ、後工程での研磨時間を短縮化させることができる。
【００６２】
前記研磨工程においては、マスキング治具２０Ｃを取外した図２０に示すマスキング状態で、ドラム１の内外周スプライン２Ａ、２Ｂ表面の鉄溶射皮膜を研磨する。
【００６３】
以上に説明した本実施形態における軽合金製スプライン部品の表面処理方法においては、内外周スプライン２Ａ、２Ｂ表面への鉄溶射溶滴の噴射による鉄溶射皮膜の形成時に、いずれか一方への溶射時に他方のスプライン表面をマスキング治具２０Ｃ若しくはマスキング治具２０Ｅにより隔離してスパッタの付着を防止するようにしている。このため、そのスプライン表面が粗面化面である場合には、その表面への２次付着を防止でき、後工程でなされる鉄溶射皮膜の密着力低下を防ぐことができる。また、そのスプライン表面が既に鉄溶射皮膜が形成された皮膜面である場合には、その溶射皮膜上へのスパッタの２次付着を防止でき、鉄溶射皮膜の面粗度の悪化を防ぐことができ、後工程でなされる研磨時間を短縮することができる。
【００６４】
また、回転軸２０Ｄ、マスキング治具２０Ａおよび２０Ｂは、ワークであるドラム１の粗面化工程〜研磨工程までの表面処理工程の全工程に亙ってドラム１の非表面処理部をマスキングおよびドラム１を回転駆動するものであるため、ドラム１への付け替え等の余分の工程を必要とすることがない。
【００６５】
図２３は、マスキング治具２０の変形例を示すものであり、マスキング治具２０Ｃと回転治具２０Ｄとを一体化させてマスキング治具２０Ｆとしたものである。このマスキング治具２０Ｆは、外周スプライン２Ａ表面への鉄溶射工程において、回転治具２０Ｄを取外して、代わりにマスキング治具２０Ｂに連結して追加する。そして、マスキング治具２０Ｆの回転軸を加工機の回転テーブルＴにチャックにより連結し、第１実施形態と同様にドラム１を回転テーブルＴにより回転させつつ鉄溶射溶滴を噴射させて外周スプライン２Ａに鉄溶射皮膜を形成することができる。このマスキング治具２０Ｆにおいても、鉄溶射工程における鉄溶射溶滴のスパッタを、内周スプライン２Ｂ表面に付着することがなく、溶射皮膜上への２次付着による面粗度悪化を防ぐことができ、後工程での研磨時間を短縮化させることができる。
【００６６】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（キ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００６７】
（ク）スプライン部品は、円筒状部材であるドラム１の内外周にスプライン歯２Ａ、２Ｂを備え、鉄溶射溶滴による溶射皮膜の形成に先立って裏面側の外周側スプライン２Ａ若しくは内周側スプライン２Ｂをマスキング部材２０Ｃ、２０Ｅにより覆い、前記マスキング状態で内周側スプライン２Ｂ若しくは外周側スプライン２Ａに溶射皮膜を形成するため、そのスプライン表面がまだ溶射皮膜を形成していない粗面化面である場合には、その表面への２次付着を防止でき、後工程でなされる鉄溶射皮膜の密着力低下を防ぐことができる。また、そのスプライン表面が既に鉄溶射皮膜が形成された皮膜面である場合には、その溶射皮膜上へのスパッタの２次付着を防止でき、鉄溶射皮膜の面粗度の悪化を防ぐことができ、後工程でなされる研磨時間を短縮することができる。
【００６８】
（ケ）マスキング部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄは、鉄溶射による溶射皮膜の形成に先立ち実施される粗面化工程では内外周スプライン２Ａ、２Ｂの両方を露出させ、鉄溶射工程では内外周スプライン２Ａ、２Ｂのいずれか一方を交互に露出させ、引続く研磨工程では内外周スプライン２Ａ、２Ｂの両方を露出させるものであるため、ワークであるドラム１への付け替え等の余分の工程を必要とすることがない。
【００６９】
（コ）マスキング部材は、粗面化工程から研磨工程までの間にスプライン部品に装着される部材２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄと、溶射工程時に溶射面の裏面側スプラインを覆うよう追加して装着される部材２０Ｃ、２０Ｅとより構成されているため、鉄溶射皮膜を形成する内外周表面に応じて目的とする部材を追加するのみでよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態を示す軽合金製スプライン部品の概略断面図。
【図２】同じく軽合金製スプライン部品の概略斜視図。
【図３】本実施形態での表面処理方法の作業工程を示す工程図。
【図４】スプライン部品のスプラインの拡大断面図。
【図５】スプラインの歯当たり面への鉄溶射工程での溶射状態の概略図。
【図６】スプラインの歯当たり面への鉄溶射工程での気流状態の概略図。
【図７】溶射時におけるスプライン各部への皮膜厚さ比を比較例と対比して示す特性図。
【図８】溶射面への溶射角度と溶射皮膜の密着力との関係を示す特性図。
【図９】比較例の鉄溶射状態を示す断面図。
【図１０】比較例の鉄溶時の気流状態を示す断面図。
【図１１】鉄溶射面のバレル研磨工程における研磨装置の概略を示す概要図。
【図１２】鉄溶射部への研磨石の当接状態を説明する断面図。
【図１３】鉄溶射部歯底側への研磨石の当接状態を説明する断面図。
【図１４】鉄溶射部歯先側への研磨石の当接状態を説明する断面図。
【図１５】ドラムの回転方向と研磨時間に対する溶射面の面粗さの変化を示す特性図。
【図１６】比較例のバレル研磨状態を説明する断面図。
【図１７】本発明の第２実施形態での軽合金製スプライン部品の断面図。
【図１８】本発明の第２実施形態を示す軽合金製スプライン部品の表面処理方法の作業工程の工程図。
【図１９】軽合金スプライン部品への鉄溶射要領を示す説明図。
【図２０】粗面化工程、内面スプラインへの鉄溶射工程、および、表面研磨時におけるマスキング状態を示す断面図。
【図２１】外面スプラインへの鉄溶射工程におけるマスキング状態を示す断面図。
【図２２】マスキング部品を夫々の部品Ａ〜Ｄに分解して示す断面図。
【図２３】マスキング部品の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００７１】
１  スプライン部品としてのドラム
２  スプライン
４、５  多板ディスク
６  ドラム
７、７Ａ  歯当たり面
８  歯先、歯先面
９  歯底、歯底面
１０  鉄溶射皮膜
１５  溶射ノズル
１６  バレル槽
１８  研磨石
２０、２０Ａ〜２０Ｆ  マスキング部材、マスキング治具
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2005207586.tif 000022
【図２１】
2005207586.tif 000023
【図２２】
2005207586.tif 000024
【図２３】
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