高强度齿轮制造技术

提供避免在动力传递时在齿根弯曲应力局部变高从而提高了齿根抗弯强度的齿轮。在通过Hofer 30°切线法所确定的危险截面位置，曲率半径最大。从危险截面位置到第1连接点X1及第2连接点Y1，曲率半径均固定或者均减少。在齿根线段23内存在曲率半径比危险截面位置处的曲率半径小的点A1、B1。在齿根线段23内，最大曲率半径为最小曲率半径的3倍以下。在剖视视图中，危险截面位置为圆弧的一部分，而且，该圆弧向危险截面位置的两侧延伸。由此，最大弯曲应力变小，能实现齿根抗弯强度的提升。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度齿轮
本专利技术涉及具有能降低动力传递时在齿根产生的弯曲应力的齿根形状的高强度齿轮。
技术介绍
齿轮，对于在工业、农业、建筑业等行业中所使用的产业机械和/或汽车而言是必不可少的机械元件。这些齿轮在被施加高负载的严酷条件下使用，因此恐会由于在齿根产生的弯曲应力而发生齿的折损。在作为齿轮的制造方法而言最为通常的切齿加工中，对齿根抗弯强度有很大影响的齿根形状，由切齿工具的刀尖形状唯一确定。通常，为了提高齿根抗弯强度，会尽可能地增大切齿工具的刀尖的圆度，在该圆度过大的情况下，在齿轮使用时会对齿与齿的啮合造成负面影响，因此通过上述刀尖形状的改变来提升齿根抗弯强度是有限的。另一方面，通过锻造加工和/或粉末冶金法等制作出的齿轮，能在不与对象齿轮的齿顶干涉的范围内进行齿根形状的自由设计，有可能能制作出与通过切齿加工制作出的齿轮相比齿根抗弯强度优异的齿轮。在日本专利第5520374号公报(专利文献1)中公开了一种齿轮，该齿轮是通过热锻造制造的变速器用齿轮，齿底面由使齿根附近的最小曲率半径极大化的自由曲面构成。根据专利文献1，使最小曲率半径极大从而缓和应力集中，使得齿根抗弯强度提升。另外，在日本特开2015-1248号公报(专利文献2)中公开了一种齿轮，该齿轮从齿底朝向齿面具有第1渐开线部、圆弧部、第2渐开线部、第3渐开线部及齿面连接曲线部。根据专利文献2，当然能使得在齿底侧区域产生的拉伸应力和压缩应力的所谓局部交变状态的应力变动幅度均一化、最大应力振幅位置不会产生在齿底中央或其附近，还能使得最大应力振幅位置不会产生在齿底侧区域整体，能使齿的耐久性提升。
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1中，关于齿根形状没有明确记载曲率半径成为最小的位置。在剖视视图中，若将曲率半径成为最小的位置为齿底圆附近的情况与曲率半径成为最小的位置为通过Hofer30°切线法所确定的危险截面位置(以下有时简称为“危险截面位置”)附近的情况进行比较，则即使最小曲率半径相同，产生的弯曲应力也大为不同。即，根据曲率半径成为最小的位置，齿根抗弯强度恐会比通过切齿加工制作出的齿轮的齿根抗弯强度低。另外，在专利文献2中，齿底中心附近是曲率半径变化的渐开线曲线，因此有可能在曲率最大的齿底中心附近以外的点发生破损，恐不能充分得到齿根抗弯强度。本专利技术是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供降低了动力传递时在齿根产生的弯曲应力、实现了高强度化的高强度齿轮。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，本专利技术人们，针对具有在剖视视图中齿顶线段、齿面线段、齿根线段及齿底线段依次相连的齿形的高强度齿轮，对能降低在齿根(上述齿根线段所示的部分)产生的弯曲应力的齿根线段的形状进行了研究。其结果，尤其是关于该齿根线段得到了下述见解：通过对特定位置(危险截面位置)处的曲率半径、齿根线段自身的形状、上述特定位置以外的位置处的曲率半径、最大曲率半径与最小曲率半径的关系加以改良，能降低在齿根产生的弯曲应力、进而得到齿根抗弯强度优异的高强度齿轮。另外，本专利技术人们得到了下述见解：通过对危险截面位置附近的齿底线段施加进一步的改良，能进一步降低在齿根产生的弯曲应力、进而得到齿根抗弯强度更优异的高强度齿轮。基于以上见解，本专利技术人们完成了专利技术。其主旨如下。[1]一种高强度齿轮，具有在剖视视图中齿顶线段、齿面线段、齿根线段及齿底线段依次相连的齿形，其特征在于，在通过Hofer30°切线法所确定的危险截面位置处曲率半径最大，从上述危险截面位置到作为上述齿面线段与上述齿根线段的边界点的第1连接点，曲率半径固定或减少，而且，从上述危险截面位置到作为上述齿根线段与上述齿底线段的边界点的第2连接点，曲率半径固定或减少，在上述齿根线段内存在曲率半径比上述危险截面位置处的曲率半径小的点，在上述齿根线段内，最大曲率半径为最小曲率半径的3倍以下，上述危险截面位置是圆弧的一部分，而且，上述圆弧向上述危险截面位置的两侧延伸。[2]根据上述[1]所述的齿轮，其特征在于，以上述危险截面位置为基准，上述圆弧向上述齿顶线段方向及上述齿根线段方向，分别以齿高方向尺寸延伸模数的0.05倍以上。[3]根据上述[1]或[2]所述的齿轮，其特征在于，包含铁系合金。专利技术效果在本专利技术涉及的高强度齿轮中，尤其是关于剖视视图中的齿根线段的形状，对特定位置(危险截面位置)处的曲率半径、齿根线段自身的形状、上述特定位置以外的位置处的曲率半径、最大曲率半径与最小曲率半径的关系加以改良。另外，在本专利技术涉及的高强度齿轮中，进一步关于危险截面位置附近的齿底线段也加以改良。其结果，根据本专利技术的高强度齿轮，能降低在齿根产生的弯曲应力、进而提高齿根抗弯强度。附图说明图1是表示通过切齿加工制作出的以往的齿轮的齿形线段的图。图2是表示本实施方式的高强度齿轮的齿形线段的图。图3是表示进行了齿根抗弯强度的比较的、各种齿轮的齿形线段的图(以往例)。图4是表示进行了齿根抗弯强度的比较的、各种齿轮的齿形线段的图(本专利技术例)。图5是表示进行了齿根抗弯强度的比较的、各种齿轮的齿形线段的图(比较例)。具体实施方式以下详细说明本专利技术的高强度齿轮的实施方式。此外，以下的实施方式并不限定本专利技术。另外，上述实施方式的构成要素中包含本领域技术人员能够置换且容易的、或者实质上相同的要素。进一步，上述实施方式所含的各种方式可以在本领域技术人员容易想到的范围内任意组合。＜本专利技术人们的见解＞本说明书中，高强度齿轮的各部分(齿顶、齿面、齿根及齿底)在该齿轮的法面(以下有时简称为“截面”)上的形状，在齿向上侧突出的状态下如下这样定义。所谓齿面线段是指在与对象齿轮啮合并传递转矩时与对象手齿轮接触的线段，在外齿轮的情况是向外侧凸的线段，在内齿轮的情况下是向内侧凸的线段。所谓齿顶线段是指将1个齿的左右上述齿面线段的上端相连、与上述齿面线段向同一方向凸且由齿顶圆的一部分构成的圆弧状线段。所谓齿根线段是指与上述齿面线段的下端相连的线段。所谓齿底线段是指两端分别与不同的齿根线段的与上述齿面线段相反侧的一端相连、与上述齿面线段向同一方向凸且由齿底圆的一部分构成的圆弧状线段。在提升齿轮的齿根抗弯强度时，减小施加于齿根的最大弯曲应力是有效的。通常，在剖视视图中，齿根的弯曲应力在危险截面位置附近成为最大，随着从危险截面位置离开而减少。但是，即使一定程度地从危险截面位置离开，在曲率半径过小的情况下，有时也会产生极端的应力集中，在该位置齿根弯曲应力成为最大。也就是说，以合适地控制最大弯曲应力为前提，在谋求齿轮的齿根抗弯强度提升时，根据距危险截面位置的距离来设定合适的曲率半径是有效的。因此，本专利技术人们得到了下述见解：如果在剖视视图中，使齿根弯曲应力成为最大的可能性高的危险截面位置处的曲率半径为最大，并且随着从危险截面位置朝向齿面及齿根双方，使曲率半径均不发生变化或者使其均减少，另外，使齿根线段内存在曲率半径比危险截面位置处的曲率半径小的部分，进一步使齿根线段中的最大曲率半径为最小曲率半径的3倍以下(优选为2倍以下)以使得不发生极端的应力集中，则能使最大弯曲应力充分减小，进而能实现齿根抗弯强度的提升。另外，本专利技术人们在使得危险截面位置附近的线段为曲率逐渐变化的渐开线曲线的基础上，为了使齿底区域中的应力振幅某种程度地平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度齿轮，具有在剖视视图中齿顶线段、齿面线段、齿根线段及齿底线段依次相连的齿形，其特征在于，在通过Hofer 30°切线法所确定的危险截面位置曲率半径最大，从所述危险截面位置到作为所述齿面线段与所述齿根线段的边界点的第1连接点，曲率半径固定或减少，而且，从所述危险截面位置到作为所述齿根线段与所述齿底线段的边界点的第2连接点，曲率半径固定或减少，在所述齿根线段内存在曲率半径比所述危险截面位置处的曲率半径小的点，在所述齿根线段内，最大曲率半径为最小曲率半径的3倍以下，所述危险截面位置是圆弧的一部分，而且，所述圆弧向所述危险截面位置的两侧延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.30 JP 2015-0700001.一种高强度齿轮，具有在剖视视图中齿顶线段、齿面线段、齿根线段及齿底线段依次相连的齿形，其特征在于，在通过Hofer30°切线法所确定的危险截面位置曲率半径最大，从所述危险截面位置到作为所述齿面线段与所述齿根线段的边界点的第1连接点，曲率半径固定或减少，而且，从所述危险截面位置到作为所述齿根线段与所述齿底线段的边界点的第2连接点，曲率半径固...

【专利技术属性】
技术研发人员：成宫洋辉，加田修，藤田崇史，根石丰，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP