CN103097774B - 齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

齿轮

技术领域

本发明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。

背景技术

在专利文献1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20μm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20μm以下的区域中残留-1400MPa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

发明内容

本发明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20μm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(1)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(1)中齿轮的残留应力的分布图。

如图8所示，可知在区域P1中扭曲为S1并且最大，区域P1是距离表面P的深度为100μm的深度T的区域。越接近S1，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50μm的区域，区域P3是距离表面P(图中上方向)的深度约为150μm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50μm且小于等于150μm的区域。另外，峰值位置E1也存在于距离表面P的深度为大于等于50μm且小于等于150μm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S1的区域P1中的距离表面U的深度为100μm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100μm的内部裂纹Q1的内部裂纹的范围宽广。距离表面U的深度为100μm的内部裂纹Q1的范围宽广是因为：图8所示的在P1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(1)中，八个齿轮中的五个齿轮发生了内部裂纹。

即，在以往的喷丸加工处理的试验(1)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50μm且小于等于150μm的区域中发生扭曲并发生内部裂纹。

另一方面，本发明人尝试了用于在距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm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50μm且小于等于150μm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(1)时更小。另外，峰值位置D1也比峰值位置E1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50μm且小于等于150μm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20μm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160μm且小于等于230μm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

本发明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，本发明的齿轮的一个方式具有如下的构成。

(1)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5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1400MPa，由此当在所述齿轮的齿上施加了反复应力时，压缩应力将所述反复应力抵消，从而能够防止在齿根的表面上出现表面裂纹，提高所述齿轮的强化率，距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，由此能够防止内部裂纹，抑制齿顶缺齿，距离表面的深度大于150μm且小于等于230μm的区域中的残留应力小于等于-500MPa，由此能够抵消由于所述齿轮的齿彼此间的接触而产生的赫兹应力。

(2)在(1)所记载的齿轮中，优选地，对于距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域，利用喷射粒实施喷丸加工处理，对于距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域，利用粒径比所述喷射粒小、且硬度比所述喷射粒大的喷射粒实施喷丸加工处理。

发明效果

接下来，对本发明涉及的齿轮、以及齿轮的制造方法的作用及效果进行说明。

(1)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5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1400MPa，由此当在所述齿轮的齿上施加了反复应力时，压缩应力将所述反复应力抵消，从而能够防止在齿根的表面上出现表面裂纹，提高所述齿轮的强化率，距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，由此，能够防止内部裂纹，抑制齿顶缺齿，距离表面的深度大于150μm且小于等于230μm的区域中的残留应力小于等于-500MPa，由此能够抵消由于所述齿轮的齿彼此间的接触而产生的赫兹应力。具体来说，针对齿根的疲劳破坏，距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1000MPa(作为压缩应力，大于等于1000MPa)，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50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，因此不会发生内部裂纹，从而能够防止齿顶缺齿的发生。

(2)对于距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域，利用喷射粒实施喷丸加工处理，对于距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域，利用粒径比所述喷射粒小、且硬度比所述喷射粒大的喷射粒实施喷丸加工处理。由此，使得距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，因此不会发生内部裂纹，从而能够防止齿顶缺齿的发生。具体而言，由于距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，因此不会发生内部裂纹，从而能够防止齿顶缺齿的发生。

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处理中齿轮的残留应力的分布图；

图8示出了由进行了以往的喷丸加工的齿轮的齿顶剖面的CAE解析产生的扭曲的分布图；

图9示出了对图8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10示出了相当于图9所示的显微镜照片的图；

图11示出了喷丸加工处理的试验(1)中齿轮的残留应力的分布图；

图12示出了喷丸加工处理的试验(2)中齿轮的残留应力的分布图；

图13示出了缺齿的实验结果的表。

具体实施方式

接下来，参照附图对本发明的一个实施方式的齿轮、以及齿轮的制造方法进行说明。

<第一实施方式>

对与第一实施方式有关的对齿轮实施喷丸加工的制造工序进行说明。

在进行喷丸加工处理之前，对作为机械部件的齿轮进行渗碳处理。在渗碳处理中，如果在渗碳材料中保持变相点以上的温度，则碳从表面渗入。通过对碳进行淬火，仅渗碳处理后的部分变硬。对于渗碳处理，由于与现有技术没有差别，故省略说明。除渗碳处理以外，根据情况有时也进行渗氮处理。

(喷丸加工处理)

对渗碳处理后的齿轮进行喷丸加工处理。由于喷丸加工处理构成本发明的本质部分，因此详细说明。

关于喷丸加工处理，由于疲劳强度显著提高的效果得到确认，因此喷丸加工处理被广泛地应用。例如，通过利用高压空气或高压的喷水使喷射粒的喷射加速并从喷嘴将喷射粒喷射出使其与部件碰撞，来施加压缩残留应力。

关于喷丸加工处理，能够根据喷射粒的粒径和硬度来控制残留应力的深度和峰值，其控制范围也非常宽，因此喷丸加工处理是有效的处理。根据喷丸加工处理，可在最表层至400μm的深度范围内控制残留应力，可在-800MPa至-1600MPa的峰值范围内控制残留应力。

具体而言，通过增大喷射粒子的硬度，能够提高所生成的残留应力的值。另外，通过增大喷射粒子的粒径，能够在距离部件表面的较深的位置处具有残留应力的峰值位置。另一方面，通过减小喷射粒子的粒径，能够在距离部件表面的较浅的位置处具有残留应力的峰值位置。

在第一实施方式中，按照喷丸加工B处理工序、喷丸加工C处理工序的顺序进行喷丸加工工序。喷丸加工处理先对距离表面较深的范围实施。

(喷丸加工B处理工序)

在喷丸加工B处理中，在位于距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域内施加残留应力。

图2示出了喷丸加工B处理中残留应力的分布图。残留应力通过X线应力测量装置(Rigaku制造)测量(除此以外的分布图的残留应力测量也是同样的)。在本实施例中，在喷丸加工B处理之间，为了防止齿顶缺齿，使距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域的残留应力大于等于-1000MPa。如果能够使距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域的残留应力大于等于-1000MPa，则不存在形成内部裂纹的原因的小于等于-1000MPa的残留应力。因此，能够在不产生内部裂纹的情况下防止齿顶的缺齿。

在喷丸加工B处理中，将喷射粒的粒径设为1mm。如图2所示，通过将喷射粒的粒径设为1mm，能够使残留应力的峰值位置大于等于50μm且小于等于150μm的位置。

另外，将喷射粒的硬度设为HV450。通过将喷射粒的硬度设为HV450，如图2所示，能够使残留应力的值大于等于-1000MPa。具体而言，如图2所示，用实线B表示残留应力。在实线B中，距离表面的深度为80μm的残留应力是-1000MPa，成为作为峰值位置的位置B1。另外，距离表面的深度为50μm的位置B2的残留应力是-900MPa，距离表面的深度为150μm的位置B3的残留应力是-850MPa。因此，在距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中，残留应力在-850MPa～-1000MPa的范围。

因此，通过将喷射粒的粒径设为1mm并且将喷射粒的硬度设为HV450，在距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中，能够使残留应力大于等于-1000MPa。

在本实施方式中，将喷射粒径设为1mm，但通过实验确认了以下的情况：如果喷射粒径大于等于0.8mm且小于等于1.2mm，则通过使喷射粒的硬度为HV450，在距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中，能够使残留应力大于等于-1000MPa。

(喷丸加工C处理工序)

在喷丸加工C处理中，对距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域施加残留应力，这是因为：距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域产生齿根弯曲疲劳，因此被要求提高强度。图3中示出了喷丸加工C处理中残留应力的分布图。

在本实施例中，在喷丸加工C处理中，为了提高齿根弯曲疲劳应力产生的部分的强度，使距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域的残留应力小于等于-1500MPa。如果能够使距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域的残留应力小于等于-1500MPa，则齿被施加反复载荷(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。在本实施方式中，由于残留应力小于等于-1500MPa，因此，当然也包含残留应力小于等于-1000MPa。

在喷丸加工C处理中，将喷射粒的粒径设为0.2mm。如图4所示，通过将喷射粒的粒径设为0.2mm，能够使残留应力的峰值位置为大于等于5μm且小于等于20μm的位置。

另外，将喷射粒的硬度设为HV800。通过将喷射粒的硬度设为HV800，如图3所示，能够将残留应力的值提高至小于等于-1400MPa。

具体而言，如图3所示，用实线C表示残留应力。在实线C中，距离表面的深度为15μm的残留应力是-1600MPa，处于作为峰值位置的位置C1。另外，距离表面的深度为5μm的位置C2的残留应力是-1500MPa，距离表面的深度为20μm的位置C3的残留应力是-1400MPa。因此，为了防止齿根弯曲疲劳，在需要残留应力的距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中，残留应力能够保持-1400MPa至-1600MPa这样的很高的残留应力。

因此，通过将喷射粒的粒径设为0.2mm并且将喷射粒的硬度设为HV800，在距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中，能够使残留应力小于等于-1400MPa。

在本实施方式中，将喷射粒径设为0.2mm，但通过实验确认了以下的情况：如果喷射粒径大于等于0.2mm且小于等于0.3mm，则通过使喷射粒的硬度为HV800，在距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中，能够使残留应力小于等于-1400MPa。

(进行了喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理之后的齿轮的效果)

图1中示出了本实施方式中的、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。在图1中，用实线的实线A表示本实施方式中齿轮的残留应力，将上述图12所示的进行了以往的用于增强齿轮的齿根弯曲的疲劳强度的喷丸加工处理的试验(1)的齿轮的残留应力表示为虚线E。对于实线A，由于喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理的进行，实线A被表示为各个分布图汇集后的形状的线。

如图1所示，在实线A中，距离齿根弯曲疲劳产生的表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的A1的残留应力小于等于-1600MPa。因此，与虚线E中距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的E1的残留应力-950MPa相比，残留应力大于-650MPa。

因此，对于齿根的疲劳应力，由于距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1400MPa(作为压缩应力，大于等于1400MPa)，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内部裂纹，从而能够防止齿根的疲劳破坏。

另外，如图1所示，在实线A中，关于形成内部裂纹的原因的、距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域A2～A3的残留应力，该残留应力大于等于-1000MPa。因此，如虚线E中距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域的残留应力那样，由于残留应力不是很大，因此，实线A与虚线E相比强度降低。但是，尽管残留应力不是很大，但为了确保齿轮的强度，残留应力如果大于等于-1000MPa则构成必要的充分的残留应力。因此，也能够充分地确保齿轮的强度。

另外，当虚线E中存在如E2～E3那样残留应力小于等于-1500MPa的部分的情况下，发生内部裂纹，导致齿顶缺齿，但由于残留应力大于等于-1000MPa使得不会发生内部裂纹，因此也不发生齿顶缺齿。

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1的齿顶剖面进行了拍摄之后的显微镜照片以及比例。图5中示出了相当于图4所示的显微镜照片的图。

如图5所示，在R1中，不会发生如图10所示的内部裂纹Q，R1是进行了喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理之后的距离齿轮1的表面R的深度为100μm的区域。

另外，如图13所示，根据进行了喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理的本实施方式，在八个齿轮中，没有一个齿轮发生内部裂纹。因此，能够防止内部裂纹，由此能够防止齿顶缺齿。

<第二实施方式>

第二实施方式涉及的齿轮、齿轮的制造方法与第一实施方式涉及的齿轮、齿轮的制造方法相比较，除了在喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理以外追加喷丸加工A处理的方面以外，没有差异。因此，在第二实施方式中，对进行了喷丸加工B处理以及喷丸加工C处理时的最终的齿轮的残留应力进行说明，省略其他的说明。喷丸加工A处理在喷丸加工B处理以及喷丸加工B处理之前进行。即，在第二实施方式中，按照喷丸加工A处理、喷丸加工B处理、喷丸加工C处理的顺序进行喷丸加工工序。

此外，在第二实施方式中，尽管省略其他的说明，但具有与第一实施方式同样的作用、以及效果。

(喷丸加工A处理)

在喷丸加工A处理中，对距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的区域施加残留应力，这是因为：距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的区域在齿轮动作时产生面压疲劳因而被要求提高强度。图7中示出了喷丸加工A处理中残留应力的分布图。

在喷丸加工A处理中，将喷射粒的粒径设为2mm。如图7所示，通过将喷射粒的粒径设为2mm，能够使残留应力的峰值位置为大于160μm小于等于230μm的位置。

另外，将喷射粒的硬度设为HV700。通过将喷射粒的硬度设为HV700，如图7所示，能够将距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的区域的残留应力的值提高至小于等于-1200MPa。

因此，通过将喷射粒的粒径设为2mm并且将喷射粒的硬度设为HV700，在距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的区域中，能够使残留应力小于等于-1000MPa。

具体而言，如图7所示，用实线F表示残留应力。在实线F中，距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的残留应力是-1300MPa，处于作为峰值位置的位置F1。

另外，距离表面的深度为160μm的位置F2的残留应力是-1000MPa，距离表面的深度为230μm的位置F3的残留应力是-1050MPa。因此，为了防止齿根弯曲疲劳，在需要残留应力的距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的区域中，残留应力能够保持-1000MPa～-1300MPa这样的很高的残留应力。

因此，通过将喷射粒的粒径设为2mm并且将喷射粒的硬度设为HV700，在距离表面的深度为大于160μm小于等于230μm的区域中，能够使残留应力小于等于-1200MPa。

另外，距离表面的深度为150μm的位置的残留应力是-900MPa，距离表面的深度为230μm的位置F3的残留应力是-1050MPa。因此，为了防止齿根弯曲疲劳，在需要残留应力的距离表面的深度大于150μm小于等于230μm的区域中，残留应力能够保持-900MPa～-1300MPa这样的很高的残留应力。

在本实施方式中，对于距离表面的深度为大于150μm小于等于230μm的区域，将残留应力设为-900MPa以下，但本申请的申请人通过实验确认了以下情况：对于距离表面的深度为大于150μm小于等于230μm的区域，通过将残留应力设为-500MPa以下，也能够充分地确保表面压力疲劳强度。

(进行了喷丸加工A处理至喷丸加工C处理之后的齿轮的效果)

图6中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。

在图6中，用实线的实线X表示本实施方式中齿轮的残留应力，用虚线的第一虚线Y表示针对弯曲的负载应力，用虚线的第二虚线Z表示针对表面压力的负载应力。对于实线X，由于喷丸加工A处理至喷丸加工C处理的进行，实线X被表示为各个分布图汇集后的形状的线。

第一虚线Y中的距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的Y1的针对弯曲的负载应力的残留应力是-1000MPa。相对于此，与Y11相对应的、实线X中的距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的X1的残留应力是-1500MPa。因此，通过进行上述喷丸加工A处理，齿轮中的距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的残留应力比针对弯曲的负载应力大-500MPa。

因此，针对齿根的疲劳破坏，距离表面的深度大于等于5μm小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1400MPa(作为压缩应力，大于等于1400MPa)，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，从而能防止齿根的疲劳破坏。

另外，在距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的Y1的针对弯曲的负载应力的残留应力小于等于-1000MPa的情况下，也不比针对弯曲的负载应力小。因此，当齿被施加了反复载荷(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。

如图6所示，在第二虚线Z中，在距离表面的深度大于160μm且小于等于230μm的范围内，最大的Z1的针对表面压力的负载应力的残留应力小于等于-1000MPa。相对于此，在相应的实线X中，在距离表面的深度大于160μm且小于等于230μm的范围内，X4的残留应力小于等于-1000MPa。因此，通过进行上述喷丸加工A处理，齿轮中的距离表面的深度大于160μm小于等于230μm的残留应力不会比针对表面压力的负载应力小。

因此，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200μm的附近。)抵消，由此能够提高表面压力疲劳强度。

此外，在本实施例中，第二虚线Z1的残留应力为-1000MPa，但针对表面压力的负载应力的大小根据齿轮的尺寸等而不同。因此，本申请的申请人对各种各样的尺寸的齿轮进行了实验，其结果是，通过实验确认了以下的情况：对于针对表面压力的负载应力的残留应力，当距离表面的深度大于150μm小于等于230μm时，如果残留应力小于等于-500MPa，则能够确保表面压力疲劳强度。

如图6所示，在第一虚线Y中，在距离表面的深度大于等于50μm的区域中，Y2的针对弯曲的负载应力小于等于-600MPa。在第二虚线Z中，在距离表面的深度大于等于50μm的区域中，Z2的表面压力的负载应力小于等于-200MPa。相对于此，实线X中的距离表面的深度大于等于50μm的X2的残留应力大于等于-1000MPa。

在第一虚线Y中，在距离表面的深度大于等于150μm的区域中，Y3的针对弯曲的负载应力大于等于-450MPa。在第二虚线Z中，在距离表面的深度大于等于150μm的区域中，Z3的表面压力的负载应力大于等于-700MPa。相对于此，实线X中的距离表面的深度大于等于50μm的X3的残留应力大于等于-1000MPa。

因此，在距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中，在实线X中，残留应力大于等于-1000MPa。由此，实线X中的残留应力比第一虚线Y中的针对弯曲的负载应力以及第二虚线Z中的表面压力的负载应力大。

因此，在最容易发生裂纹的距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中，发生内部裂纹的概率降低，而且能够防止齿顶缺齿的发生。

此外，本发明的齿轮、齿轮的制造方法不限于上述实施例，能够实现各种各样的应用。

例如，在本实施方式中，通过喷丸加工处理实施，除此以外，也可以使用湿式喷砂、超声波喷射、增强加工。

距离表面的深度大于150μm且小于等于300μm的区域中的残留应力并未从距离表面的深度小于等于150μm的残留应力的峰值均等地增加，因此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200μm的附近。)抵消，由此能够提高表面压力疲劳强度。

在通过喷丸加工对表面被进行了渗碳处理的齿轮施加残留应力由此进行强化的齿轮的制造方法中，为了使距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1000MPa，通过包含以0.3mm以下的喷射粒径进行喷丸加工的喷丸加工C处理工序，针对齿根的疲劳破坏，距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1000MPa(作为压缩应力，大于等于1000MPa)，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。

为了使距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，通过包含以大于0.8mm且小于等于1.2mm的喷射粒径进行喷丸加工的喷丸加工B处理工序并且在喷丸加工B处理工序后进行喷丸加工C处理工序，使得距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，因此不会发生内部裂纹，从而能够防止齿顶缺齿的发生。

为了使距离表面的深度大于150μm且小于等于230μm的区域中的残留应力小于等于-1200MPa，通过包含以大于等于1.5mm的喷射粒径进行喷丸加工的喷丸加工A处理工序并且在喷丸加工A处理工序后进行喷丸加工C处理工序，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200μm的附近。)抵消，由此能够提高表面压力疲劳强度。

通过在喷丸加工A处理工序后进行喷丸加工B处理工序，针对齿根的疲劳破坏，距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的区域中的残留应力小于等于-1000MPa(作为压缩应力，大于等于1000MPa)，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。

另外，由于使得距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的区域中的残留应力大于等于-1000MPa，因此不会发生内部裂纹，从而能够防止齿顶缺齿的发生。

另外，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200μm的附近。)抵消，由此能够提高表面压力疲劳强度。

符号说明R表面

Claims (1)

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，

对于距离表面的深度大于等于50μm且小于等于150μm的b区域，利用第一喷射粒实施喷丸加工B处理，

对于距离表面的深度大于等于5μm且小于等于20μm的c区域，利用粒径比所述第一喷射粒小、且硬度比所述第一喷射粒大的第二喷射粒实施喷丸加工C处理，

对于距离表面的深度大于150μm且小于等于230μm的a区域，利用粒径比所述第一喷射粒大的第三喷射粒实施喷丸加工A处理，

所述c区域中的残留应力小于等于－1400MPa，由此当在所述齿轮的齿上施加了反复应力时，压缩应力将所述反复应力抵消，从而能够防止在齿根的表面上出现表面裂纹，提高所述齿轮的强化率，

所述b区域中的残留应力大于等于－1000MPa，由此能够防止内部裂纹，抑制齿顶缺齿，

所述a区域中的残留应力小于等于－500MPa，由此能够抵消由于所述齿轮的齿彼此间的接触而产生的赫兹应力。