齿轮制造技术

本发明专利技术所要解决的技术问题是提供齿根弯曲强度很强并且不会发生齿顶缺齿的齿轮。因此，通过对表面被进行了渗碳的齿轮施加残留应力来进行强化的齿轮的特征在于，距离表面的深度为5μm以上20μm以下的区域中的残留应力小于等于-1000MPa，距离表面的深度为50μm以上150μm以下的区域中的残留应力大于等于-1000MPa。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过对表面被进行了渗碳的齿轮施加残留应力来进行强化的齿轮。
技术介绍
在专利文献I中，出于简易地提高机械部件的疲劳强度的目的，记载了以下的工序:对齿轮进行渗碳处理；进行渗氮处理；以0.8mm的喷射粒径进行喷丸加工；以及以0.1mm的喷射粒径进行喷丸加工。另外，在专利文献2中，出于对机械构造用合金钢的表面进行改质的目的，记载了以下的工序:在真空渗碳处理之后进行超急速和短时间的加热急速冷却处理并以0.6mm的喷射粒径进行喷丸加工的第一喷丸加工工序；以及以0.08mm的喷射粒径进行喷丸加工的第二喷丸加工工序。在专利文献1、2的技术中，通过使距离表面的深度为20μπι以下的区域中的残留应力小于等于_1400MPa，能够增强齿根弯曲疲劳强度。即，使距离表面的深度为20 μ m以下的区域中残留-HOOMPa以下的应力(压缩应力)。作用在齿上的反复应力对于齿根表面是很大的反复应力，但由于该反复应力被所残留的应力抵消，因此疲劳强度增强。在先技术文献专利文献专利文献1:日本专利文献特开2007-262506号公报专利文献2:日本专利文献特开2002-030344号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题然而，以往的齿轮存在如下的问题。第一，作为齿轮的强度，除齿根弯曲疲劳强度以外，还存在由接触表面压力引起的齿面的疲劳破坏的问题，在专利文献1、2中，对于表面压力疲劳强度，没有进行考虑，因此存在问题。第二，如果要增强齿根弯曲疲劳强度，若对距离表面的深度为20μπι以下的区域施加更多的残留应力，则有可能导致齿轮的齿顶缺齿的发生，因此存在问题。具体而言，图8中示出了进行了以往的用于增强齿根弯曲疲劳强度的喷丸加工处理的试验(I)时的齿轮的CAE解析的结果。图8中的解析通过在对齿轮以HV750进行渗碳处理之后将粒径为0.8mm且硬度为HV800的喷射粒击打齿轮使得喷射痕逐次重叠四分之三来进行模擬解析。图12中示出了在喷丸加工处理的试验(I)中齿轮的残留应力的分布图。如图8所示，可知在区域Pl中扭曲为SI并且最大，区域Pl是距离表面P的深度为100 μ m的深度T的区域。越接近SI，扭曲越大，越接近S6，扭曲越小。并且从图8可知在区域P2、区域P3中扭曲为S3以上，区域P2是距离表面P的深度约为50 μ m的区域，区域P3是距离表面P (图中上方向)的深度约为150 μ m的区域。如图12所示，可知:在实线E中，区域E2 E3的残留应力比其他的区域的残留应力大，区域E2 E3是距离表面P的深度大于等于50 y m且小于等于150 y m的区域。另外，峰值位置El也存在于距离表面P的深度为大于等于50 y m且小于等于150 u m的区域中。另外，在将图9所示的齿轮的齿顶即将缺齿前的齿顶剖面用显微镜照片进行了确认时,如图10所示，可知在扭曲为SI的区域P中的距离表面U的深度为IOOiim的区域中，发生内部裂纹Q。另外，还可知距离表面U的深度为IOOiim的内部裂纹Ql的内部裂纹的范围宽广。距离表面U的深度为IOOiim的内部裂纹Ql的范围宽广是因为:图8所示的在Pl周围的P2和P3这样的区域的扭曲为S3以上导致内部裂纹的范围宽广。如图13所示，在喷丸加工处理的试验(I)中，八个齿轮中的五个齿轮发生了内部裂纹。S卩，在以往的喷丸加工处理的试验(I)中，在为了提高齿根弯曲的疲劳强度而增大残留应力的情况下，在距离表面的深度大于等于50 y m且小于等于150 u m的区域中发生扭曲并发生内部裂纹。另一方面，本专利技术人尝试了用于在距离表面的深度大于等于50i!m且小于等于150 u m的区域中像图11所示的实线D那样减小残留应力来防止内部裂纹的喷丸加工处理的试验(2)。在如图11所示的喷丸加工处理的试验(2)中，使用粒径为0.8mm且硬度为HV580的喷射粒进行喷丸加工处理。 在喷丸加工处理的试验(2)中，能够使距离表面的深度大于等于50 m且小于等于150 m的区域D2 D3的残留应力比图12所示的喷丸加工处理的试验(I)时更小。另外，峰值位置Dl也比峰值位置El低。因此，如图13所示，在喷丸加工处理的试验(2)中，八个齿轮中一个齿轮也没有发生内部裂纹。但是，在喷丸加工处理的试验(2)中，使得距离表面的深度大于等于50 iim且小于等于150i!m的区域的残留应力减小的反面，在需要齿根弯曲强度的距离表面的深度小于等于20 y m的区域、以及需要由接触表面压力引起的齿面的疲劳破坏的强度的距离表面的深度大于160 u m且小于等于230 u m的区域中，残留应力减小，导致强度不够，因此存在问题。因此，存在无法增大齿根弯曲的疲劳强度、以及由接触表面压力引起的齿面的疲劳强度所有的强度的问题。用于解决技术问题的技术手段本专利技术是为了解决上述问题点而做出的，其目的是提供齿根弯曲强度很强并且不会发生齿顶缺齿的齿轮。用于解决技术问题的技术手段为了解决上述技术问题，本专利技术的齿轮的一个方式具有如下的构成。(I)在对表面被进行了渗碳的齿轮施加残留应力由此进行强化的齿轮中，优选地，距离表面的深度大于等于5 iim且小于等于20 iim的区域中的残留应力小于等于-lOOOMPa，距离表面的深度大于等于50 iim且小于等于150 iim的区域中的残留应力大于等于-lOOOMPa。(2)在(I)所记载的齿轮中，优选地，距离表面的深度大于150 iim小于等于230 u m的区域中的残留应力小于等于_500MPa。专利技术效果接下来，对本专利技术涉及的齿轮、以及齿轮的制造方法的作用及效果进行说明。(I)在对表面被进行了渗碳的齿轮施加残留应力由此进行强化的齿轮中，距离表面的深度大于等于5 μ m且小于等于20 μ m的区域中的残留应力小于等于-lOOOMPa，距离表面的深度大于等于50 μ m且小于等于150 μ m的区域中的残留应力大于等于-lOOOMPa，由此，针对齿根的疲劳破坏，距离表面的深度大于等于5 μ m且小于等于20 μ m的区域中的残留应力小于等于-1OOOMPa(作为压缩应力，大于等于lOOOMPa)，因此，齿被施加反复载荷(应力)时压缩应力将该反复载荷应力抵消，齿根的表面上不会发生裂纹，从而能够防止齿根的疲劳破坏。同时，由于使得距离表面的深度大于等于50 μ m且小于等于150 μ m的区域中的残留应力大于等于-lOOOMPa，因此不会发生内部裂纹，从而能够防止齿顶缺齿的发生。(2)通过使距离表面的深度大于150 μ m且小于等于230 μ m的区域中的残留应力小于等于_500MPa，能够将由于齿面彼此之间的接触产生的赫兹应力(在齿轮中，最大值存在于距离表面的深度为200 μ m的附近。)抵消，由此能够提高表面压力疲劳强度。附图说明图1示出了进行了喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理之后的残留应力的分布图；图2示出了喷丸加工B处理中齿轮的残留应力的分布图；图3示出了喷丸加工C处理中齿轮的残留应力的分布图；图4示出了对进行了喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理之后的齿轮的齿顶剖面进行了拍摄之后的显微镜照片以及比例；图5示出了相当于图4所示的显微镜照片的图；图6示出了进行了喷丸加工A处理至喷丸加工C处理之后的齿轮的残留应力的分布图；图7示出了喷丸加工A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种齿轮，所述齿轮的表面被进行了渗碳，并且，通过对所述齿轮施加残留应力而将其强化， 所述齿轮的特征在于， 距离表面的深度大于等于5 且小于等于20 的区域中的残留应力小于等于-1OOOMPa, 距离表面的深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：田和久佳，三林雅彦，坂上秀幸，角田佳介，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：