CN116555553A - 装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使在第1部件的第1对置面上出现高硬度区域以及低硬度区域也能够抑制第1部件的寿命缩短的技术。一种装置,其具备第1部件(50)及相对于第1部件进行相对运动并且与第1部件接触的第2部件(52),第1部件具备第1对置面(54),第2部件具备在进行相对运动时与第1对置面对置并且与第1对置面接触的第2对置面(56),第1对置面具备与第2对置面接触的高硬度区域(60)及表面硬度比高硬度区域的表面硬度更低的低硬度区域(62),在第1对置面及第2对置面中的至少一个对置面上设置有在彼此接触时使第2对置面与低硬度区域分开的退避部(70)。
Description
本申请主张基于2022年1月31日申请的日本专利申请第2022-012804号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种具备多个彼此接触的第1部件及第2部件的装置。
背景技术
专利文献1公开了一种装置,所述装置具备第1部件(摆动齿轮)及相对于第1部件进行相对运动并且与第1部件接触的第2部件(滚动体)。第1部件及第2部件分别具备第1部件与第2部件进行相对运动时彼此对置且彼此接触的第1对置面及第2对置面。
为了提高第1对置面上的疲劳强度,有时会要求第1部件的第1对置面的高硬度化。为了实现这一点,在专利文献1的公开技术中采用了使第1对置面高硬度化的热处理(激光淬火)。
专利文献1:日本特开2019-167589号公报
在使第1对置面高硬度化时,除了高硬度区域出现于第1对置面上以外,与高硬度区域相比表面硬度低的低硬度区域有时也会出现于第1对置面上。此时,若基于与第2部件的接触而高接触表面压力作用于第1部件的低硬度区域,则会导致由接触疲劳引起的第1部件的寿命缩短。专利文献1的公开技术在与该问题之间的关系上并未采取措施,有改善的余地。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种即使在第1部件的第1对置面上出现高硬度区域以及低硬度区域也能够抑制第1部件寿命缩短的技术。
本发明提供一种装置,其具备第1部件及相对于所述第1部件进行相对运动并且与所述所述第1部件接触的第2部件,其中,所述第1部件具备第1对置面,所述第2部件具备在进行所述相对运动时与所述第1对置面对置并且与所述第1对置面接触的第2对置面,所述第1对置面具备与所述第2对置面接触的高硬度区域及表面硬度比所述高硬度区域的表面硬度更低的低硬度区域,在所述第1对置面及所述第2对置面中的至少一个对置面上设置有彼此接触时使所述第2对置面与所述低硬度区域分开的退避部。
本发明提供一种制造方法,其用于获得彼此相对运动并且彼此接触的第1部件及第2部件,其中,所述第1部件具备第1对置面,所述第2部件具备在进行所述相对运动时与所述第1对置面对置并且与所述第1对置面接触的第2对置面,所述制造方法具有如下工序:热处理工序,对所述第1部件进行热处理,从而将与所述第2对置面接触的高硬度区域及表面硬度比所述高硬度区域的表面硬度更低的低硬度区域设置于所述第1对置面;及退避部形成工序,在所述第1对置面及所述第2对置面中的至少一个对置面上形成彼此接触时使所述第2对置面与所述低硬度区域分开的退避部。
根据本发明,即使在第1部件的第1对置面上出现高硬度区域以及低硬度区域,也能够抑制第1部件的寿命缩短。
附图说明
图1是第1实施方式的装置的侧视剖视图。
图2是从正面观察第1实施方式的第1部件及第2部件时的剖视图。
图3是第1实施方式的第1部件的立体图。
图4是第1实施方式的第1部件的俯视图。
图5是表示图4的A-A截面的一部分的图。
图6是用于说明第1实施方式的热处理工序的说明图。
图7是用于说明第1实施方式的加热路径的说明图。
图8是第2实施方式的第1部件的立体图。
图9是第2实施方式的第1部件及第2部件的侧视剖视图。
图10是图9的局部放大图。
图11是用于说明第2实施方式的第1加热步骤的说明图。
图12是用于说明第2实施方式的第2加热步骤的说明图。
图13是第3实施方式的第1部件的立体图。
图14是表示第3实施方式的第1部件与第2部件的接触部位的切割面的图。
图15是表示第4实施方式的第1部件与第2部件的接触部位的切割面的图。
图16是表示第5实施方式的第1部件及第2部件的图。
图17是表示第6实施方式的第1部件及第2部件的图。
图中:10-装置,14-偏心体,16-外齿轮,18-内齿轮、50-第1部件、52-第2部件、54-第1对置面、56-第2对置面、58-接触线,60-高硬度区域,62-低硬度区域,70-退避部,74-对置区域,84-加热路径,84a-起点部,84b-终点部。
具体实施方式
以下,对实施方式进行说明。对相同的构成要件标注相同的符号,并省略重复说明。在各附图中,为了便于说明,适当省略、放大或缩小构成要件。根据符号的朝向观察附图。
(第1实施方式)
参考图1。对使用本实施方式的第1部件50及第2部件52的装置10进行说明。本实施方式的装置10为齿轮装置,详细而言,是偏心摆动型齿轮装置。该装置10具备曲轴12、设置于曲轴12的偏心体14、被偏心体14摆动的外齿轮16及与外齿轮16啮合的内齿轮18。此外,装置10还具备配置于外齿轮16的第1贯穿孔30(后述)与偏心体14之间的偏心轴承20、配置于外齿轮16的轴向侧方的轮架22、从轮架22突出的内销24及容纳外齿轮16的外壳26。本实施方式的偏心摆动型齿轮装置为在内齿轮18的中心C18上配置有曲轴12的中心曲柄式齿轮装置。
从驱动源(未图示)传递过来的旋转动力输入到曲轴12。驱动源例如为马达、齿轮马达及发动机等。
曲轴12除了具备多个偏心体14以外,还具备能够与偏心体14一体地旋转的轴体28。在本实施方式中,偏心体14与轴体28分体设置,并且使用键等连结在一起从而能够与轴体28一体地旋转。此外,偏心体14也可以设置为与轴体28相同的部件的一部分。偏心体14的中心C14相对于曲轴12的旋转中心C12偏心,并且以旋转中心C12进行旋转,从而能够使外齿轮16摆动。在偏心体14的个数设为M个(在本实施方式中为两个)时,多个偏心体14的偏心相位彼此错开相当于360°/M的量。偏心体14的个数并不受特别限定,也可以是一个及三个以上的任意数量。在此,示出了多个偏心体14分体构成的例子,但是多个偏心体14也可以设置为相同部件的一部分。
外齿轮16分别与多个偏心体14对应设置,并且经由偏心轴承20相对旋转自如地支承于对应的偏心体14。外齿轮16包括贯穿外齿轮16的中心C16的第1贯穿孔30及贯穿从其中心C16偏移的位置并且围绕外齿轮16的中心C16隔着间隔设置的多个第2贯穿孔32。
内齿轮18与外壳26一体化。本实施方式的内齿轮18具备与外壳26一体化的内齿轮主体18a、可旋转地支承于内齿轮主体18a的外销18b及旋转自如地支承于外销18b且构成内齿的外辊18c。另外,内齿轮18的内齿也可以直接形成于内齿轮主体18a,还可以由外销18b构成内齿轮18的内齿。
偏心轴承20具备多个滚动体20a及保持多个滚动体20a的相对位置的保持器20b。本实施方式的滚动体20a为滚子。本实施方式的偏心轴承20不具备专用的内圈,由偏心体14兼作内圈。滚动体20a将偏心体14的外周面作为滚动面而在其外周面上直接滚动。并且,偏心轴承20不具备专用的外圈,由外齿轮16的第1贯穿孔30兼作外圈。滚动体20a将第1贯穿孔30的内周面作为滚动面而在其内周面上直接滚动。此外,偏心轴承20也可以具备专用的外圈及内圈。
内销24贯穿外齿轮16的第2贯穿孔32。内销24在外齿轮16进行摆动时从外齿轮16承受荷载并且能够与外齿轮16的自转成分同步。这里的“与自转成分同步”是指:在包括零的数字范围内,将外齿轮16的自转成分与内销24的公转成分维持为相同的大小。本实施方式的内销24经由旋转自如地支承于内销24的辊34从外齿轮16承受荷载。此外,内销24也可以从外齿轮16直接承受荷载。
轮架22及外壳26中的一个成为对齿轮装置10外部的被驱动部件输出输出旋转的输出部件。在本实施方式中,轮架22成为输出部件,但外壳26也可以成为输出部件。
接着,对以上装置10(齿轮装置)的动作进行说明。若驱动源驱动输入部件(在此为曲轴12)旋转,则曲轴12的偏心体14使外齿轮16摆动。若外齿轮16摆动,则外齿轮16与内齿轮18的啮合位置沿周向依次发生变化。其结果,曲轴12每旋转一次,外齿轮16及内齿轮18中的任一个(在此为外齿轮16)自转相当于两者的齿数差的量。该自转成分传递至输出部件(在此经由内销24传递至轮架22),之后作为输出旋转输出至被驱动部件。在本实施方式中,对输入部件的旋转进行减速后的输出旋转传递至输出部件。
参考图2~图5。图2又是图4的沿B-B线剖切的剖视图。装置10具备第1部件50及在装置10进行工作时相对于第1部件50进行相对运动并且与第1部件50接触的第2部件52。在本实施方式中,第1部件50为偏心体14,第2部件52为偏心轴承20的滚动体20a。装置10具备多个第2部件52(滚动体20a)。
第1部件50具备第1对置面54。第2部件52具备在第1部件50与第2部件52进行相对运动时与第1对置面54对置并与其接触的第2对置面56。第1对置面54例如为第1部件50的外周面或内周面中的任一个。在本实施方式中,第1对置面54为偏心体14的外周面,第2对置面56为滚动体20a的外周面。本实施方式的第1对置面54与第2对置面56线接触。以下,将沿着第1对置面54的中心C54的方向称为轴向X,将与该中心C54同心的圆的半径方向及圆周方向分别简称为径向及周向。在第1部件50的外周面成为第1对置面54时,第1对置面54的中心C54成为该外周面的中心,在第1部件50的内周面成为第1对置面54时,第1对置面54的中心C54成为该内周面的中心。
在本实施方式中,在装置10进行工作时,第2部件52相对于第1部件50围绕第1对置面54的中心C54进行相对旋转(自转的同时公转)。在第1部件50与第2部件52进行相对运动时,第2对置面56通过滑动接触或滚动接触中的至少一个与第1对置面54接触。例如,在像本实施方式那样第2部件52成为滚动体20a时,第2对置面56主要通过滚动接触与第1对置面54接触。并且,在像后述的第3实施方式那样第1部件50及第2部件52成为两个齿轮时,第2对置面56主要通过滑动接触与第1对置面54接触。即,此时,第1对置面54与第2对置面56彼此滑动。
在本实施方式中,在第1部件50与第2部件52进行相对运动时,第1对置面54与第2对置面56的接触部位72在第1对置面54上沿移动方向Da移动。这里的移动方向Da在本实施方式中为围绕第1对置面54的中心C54的周向。以下,将和第1对置面54与第2对置面56的接触部位72的移动方向Da正交并且通过彼此的接触部位72的切割面简称为“通过第1对置面54与第2对置面56的接触部位的切割面”。图5是表示满足该条件的切割面的图。并且,在该切割面上,将沿着连结第1对置面54与第2对置面56的接触部位72的两端72a的直线的方向称为宽度方向Db,将与宽度方向Db正交的方向称为对置方向Dc。并且,将从对置方向Dc观察彼此线接触的第1对置面54与第2对置面56的接触部位72时沿着该接触部位72的直线称为接触线58(参考图4)。也可以说接触线58是将第1对置面54与第2对置面56的接触部位72投影到与对置方向Dc正交的假想面上时通过该线接触的接触部位72的直线。
第1对置面54具备高硬度区域60及表面硬度比高硬度区域60的表面硬度更低的低硬度区域62。在以后的图3等中,为了便于说明,在第1部件50的外表面上对高硬度区域60及低硬度区域62标注了阴影线。并且,在图2等剖视图中,为了便于说明,在高硬度区域60、低硬度区域62及母材区域66的边界标注了线。这里的表面硬度是指:通过遵照JIS Z2244的方法测定的维氏硬度。高硬度区域60与低硬度区域62的表面硬度差例如以维氏硬度计成为50[HV]以上。
高硬度区域60设置于在第1部件50与第2部件52进行相对运动时与第2对置面56接触的部位。第1对置面54要求具有用于抵抗与第2对置面56接触引起的疲劳的疲劳强度。通过在要求具有这种疲劳强度的部位设置高硬度区域60,能够实现第1部件50的长寿命化。
高硬度区域60及低硬度区域62由通过对用于获得第1部件50的工件(中间产品)实施热处理来设置的表面固化区域构成。作为该热处理,在本实施方式中,使用利用了后述的光束82(激光束)的局部淬火。表面固化区域为表面硬度比成为热处理材料的工件本身的硬度的母材区域66的表面硬度更高的区域。表面固化区域从自身的表面朝向深度方向(从表面朝向内部的表面的法线方向)具有与热处理相对应的特有的组织分布、硬度分布。在第1部件50的外表面部的未设置表面固化区域的部位设置有母材区域66。第1部件50的材料使用通过这种热处理而能够进行淬火的金属,在本实施方式中,将钢材作为材料。该钢材的种类并不受特别限定,但例如可以使用轴承钢等。
高硬度区域60为通过基于上述热处理的局部淬火而设置的淬火区域。这种高硬度区域60的显微组织例如以α马氏体等淬火组织作为主相。本实施方式的低硬度区域62为在上述热处理中进行了回火的回火区域,是被称为软化区域的区域。这种低硬度区域62的显微组织例如以托氏体、索氏体等回火组织作为主相。
低硬度区域62在第1对置面54上呈带状,并且相对于第1对置面54与第2对置面56的接触线58倾斜。可以说从对置方向Dc观察(从图4的视点观察)第1对置面54与第2对置面56的接触部位72时低硬度区域62相对于该接触线58倾斜。在将第1对置面54展开为平面的情况下,低硬度区域62相对于接触线58倾斜。本实施方式的低硬度区域62沿着第1对置面54的轴向X延伸,并且从径向观察时相对于轴向X倾斜。高硬度区域60设置于第1对置面54上的除了低硬度区域62以外的部位。
在第1对置面54及第2对置面56中的至少一个对置面上设置有在它们彼此接触时使第1对置面54的低硬度区域62与第2对置面56分开的退避部70。退避部70在设置有退避部70的对置面(在此为第1对置面54)上设置成,相对于对置面54、56彼此接触的接触部位72凹陷的凹部。在通过第1对置面54与第2对置面56的接触部位72的切割面上,将对置方向Dc上与第1对置面54的低硬度区域62对置的部位称为对置区域74。在第1对置面54及第2对置面56上没有退避部70时,对置区域74在该切割面上成为与第1对置面54的低硬度区域62接触的部位。“使第1对置面54的低硬度区域62与第2对置面56分开”是指:与在第1对置面54及第2对置面56上没有退避部70且第1对置面54的低硬度区域62与第2对置面56的对置区域74彼此接触的情况相比,使它们分开。设置该退避部70的目的在于,在第1对置面54与第2对置面56接触时,使作用于位于它们的接触部位72的低硬度区域62的表面压力变得小于作用于高硬度区域60的表面压力。
本实施方式的退避部70设置于第1对置面54的低硬度区域62。在低硬度区域62设置退避部70时,其设置于低硬度区域62的至少一部分上即可。在本实施方式中,在整个低硬度区域62上设置了退避部70。在本实施方式中,与低硬度区域62同样地,退避部70也相对于第1对置面54与第2对置面56的接触线58倾斜。本实施方式的退避部70设置为与低硬度区域62同样带状延伸的槽部。
第1对置面54与第2对置面56能够在退避部70的两侧同时接触。在本实施方式中,第1对置面54与第2对置面56能够在退避部70的第1对置面54的轴向X上的两侧同时接触。在第1部件50与第2部件52进行相对运动的过程中,在通过第1对置面54与第2对置面56的接触部位72的切割面上存在退避部70时的至少一部分上(在本实施方式中几乎始终)满足该条件。另外,在本实施方式中,在第1部件50与第2部件52进行相对运动的过程中,在第1对置面54与第2对置面56接触时,第1对置面54的高硬度区域60始终与第2对置面56接触。
接着,对以上装置10的效果进行说明。
(A)在第1对置面54及第2对置面56中的至少一个对置面上设置有在其彼此接触时使第2对置面56与低硬度区域62分开的退避部70。因此,在第1对置面54与第2对置面56接触时,通过退避部70能够避免低硬度区域62与第2对置面56接触。即便伴随第1部件50的高硬度区域60的弹性变形而低硬度区域62与第2对置面56接触,与没有退避部70的情况相比,能够减少该低硬度区域62中的接触表面压力。因此,在第1对置面54与第2对置面56接触时,能够抑制有可能在低硬度区域62中产生的接触疲劳。进而,即使在第1对置面54上存在低硬度区域62的情况下,也能够抑制第1部件50的寿命缩短。
(B)第1对置面54与第2对置面56能够在退避部70的两侧同时接触。因此,和第1对置面54与第2对置面56相对于退避部70仅在单侧彼此接触的情况相比,能够扩大第1对置面54与第2对置面56的接触面积,从而能够使两者的接触状态变得稳定。
第1对置面54的低硬度区域62及退避部70相对于第1对置面54与第2对置面56的接触线58倾斜。因此,在退避部70通过在对置方向Dc上与接触线58重叠的位置时,能够使高硬度区域60容易位于该接触线58上。由此,在退避部70通过在对置方向Dc上与接触线58重叠的位置时,能够使高硬度区域60稳定地与第2对置面56接触,从而容易避免仅低硬度区域62与第2对置面56接触的事态发生。
接着,对用于获得以上的第1部件50及第2部件52的制造方法进行说明。在此说明的制造方法中,将用于获得成为最终产品的第1部件50及第2部件52的中间产品(工件)作为对象。
制造方法主要包括:对第1部件50进行热处理从而将高硬度区域60及低硬度区域62设置于第1对置面54的热处理工序、及在第1对置面54及第2对置面56中的至少一个对置面(在本实施方式中为第1对置面54)上形成退避部70的退避部形成工序。另外,成为中间产品的工件可以在热处理工序之前进行通过切削加工等机械加工而形成工件外形的粗加工工序而获得。并且,也可以将经过了热处理工序的第1部件50作为对象,以去除热应变为目的进行通过切削加工等机械加工进行磨削的精加工工序。
参考图6。通过加热装置80将第1部件50的第1对置面54加热至淬火温度以上,由此进行热处理工序。这里的淬火温度为加热至该温度后进行冷却就可以进行淬火的温度,其成为根据第1部件50的材料而设定的温度。关于淬火温度,例如,若为亚共析钢则可以设为A3点,若为过共析钢则可以设为Ac1点。热处理工序中的加热温度的上限值并不受特别限定,但实际上,第1部件50的材料的熔点成为上限值。
本实施方式的加热装置80为照射光束82的照射头。本实施方式的光束82为激光束,但其具体例并不受特别限定,也可以是电子束等。
参考图6及图7。图7是将沿轴向X切割了第1对置面54的周向上的一部分的第1对置面54展开为平面的展开图。在图7中,对光束82的光轴的经过轨迹标注了箭头线从而表示光束82的加热路径84。在图7的例子中,光束82的加热路径84的起点S及终点G位于相同的位置。
在热处理工序中,通过使加热装置80的加热部位沿加热路径84行进,将第1对置面54加热至淬火温度以上。如此,在使加热装置80的加热部位行进时,只要使加热装置80及第1部件50中的至少一个移动即可。在本实施方式中,固定加热装置80的位置并且使第1部件50旋转,从而使加热部位沿加热路径84行进,将第1对置面54的整周范围加热至淬火温度以上。该加热路径84呈成为加热开始位置的起点部84a与成为加热结束位置的终点部84b在第1对置面54的周向上的一部分上重叠的环状。将该加热路径84的起点部84a与终点部84b在周向上重叠的区域称为周向重叠区域86。在本实施方式的热处理工序中,通过对第1部件50的第1对置面54直接照射光束82,对第1对置面54进行加热。此时,通过使光束的照射部位沿与上述加热路径84相同的照射路径行进,使加热部位在第1对置面54上沿加热路径84行进。
由此,第1对置面54的除了周向重叠区域86以外的部位被加热至淬火温度以上之后通过自冷却等进行冷却,由此得到淬火。其结果,在第1对置面54的除了周向重叠区域86以外的部位设置有淬火区域(即,高硬度区域60)。相对于此,在第1对置面54的周向重叠区域86中,淬火区域再次被加热至淬火温度以上而得到回火。其结果,在第1对置面54的周向重叠区域86中设置有回火区域(即,低硬度区域62)。
另外,在热处理工序中,加热装置80以使带状的光束点形成于第1对置面54的方式照射光束82。假设第2对置面56相对于第1对置面54线接触从而存在接触线58,则从对置方向Dc观察时,该光束点形成为相对于该接触线58倾斜。由此,如上述,设置相对于接触线58倾斜的带状的低硬度区域62。
在退避部形成工序中,在需要形成退避部70的对置面(在此为第1对置面54)上,使用砂轮等磨削工具对需要形成退避部70的部位进行磨削。热处理工序及退避部形成工序的先后关系并不受特别限定。退避部形成工序可以在热处理工序之前进行,也可以在热处理工序之后进行。
经过以上制造方法,能够在第1对置面54设置高硬度区域60及低硬度区域62,并且在第1对置面54及第2对置面56中的一个对置面上形成退避部70。
(第2实施方式)
参考图8~图10。在图8等中,为了便于说明,省略了外齿轮16的第2贯穿孔32。在本实施方式中,第1部件50为外齿轮16,第2部件52为偏心轴承20的滚动体20a。如上所述,第2部件52(即,滚动体20a)配置于第1部件50的第1贯穿孔30内,并且在第1贯穿孔30的内周面上滚动。在本实施方式中,第1对置面54为第1部件50(外齿轮16)的第1贯穿孔30的内周面,第2对置面56为第2部件52(滚动体20a)的外周面。在本实施方式中,与第1实施方式同样地,第1对置面54与第2对置面56的接触部位的移动方向Da成为围绕第1对置面54的中心C54的周向。图10是表示上述的通过第1对置面54与第2对置面56的接触部位的切割面的图。
第1部件50(外齿轮16)为整体呈板状的板状部件。第1部件50的第1对置面54的轴向X与第1部件50的板厚方向平行。第1部件50具有位于轴向上的一侧(板厚方向上的一侧)的第1侧面50a及位于轴向上的另一侧(板厚方向上的另一侧)的第2侧面50b。各侧面50a、50b与第1对置面54相邻。
在本实施方式中,第1对置面54的低硬度区域62包括第1低硬度区域62A及第2低硬度区域62B。第1低硬度区域62A以环状设置于第1对置面54,且围绕第1对置面54的中心C54连续。第2低硬度区域62B呈沿轴向X延伸的带状,其相对于环状的第1低硬度区域62A设置于轴向X上的两侧。高硬度区域60设置在第1对置面54上的环状的第1低硬度区域62A的轴向X上的两侧。本实施方式的高硬度区域60设置在环状的第1低硬度区域62A的轴向X上的两侧的除了带状的第2低硬度区域62B以外的部位。
在本实施方式中,退避部70设置于第1对置面54的第1低硬度区域62A。与环状的第1低硬度区域62A同样地,退避部70也以环状设置于第1对置面54,且围绕第1对置面54的中心C54连续。
在本实施方式中,与第1实施方式同样地,第1对置面54与第2对置面56能够在环状的第1退避部70的轴向X上的两侧同时接触。在本实施方式中,在第1部件50与第2部件52进行相对运动的过程中,始终满足该条件。
接着,对本实施方式的装置10的效果进行说明。
在本实施方式中,也在第1对置面54的第1低硬度区域62A设置了退避部70。因此,在第1对置面54与第2对置面56接触时,通过退避部70能够避免第1对置面54的低硬度区域62与第2对置面56接触,从而能够获得与上述的(A)相同的效果。另外,在与这种(A)的效果之间的关系上,只要在第1对置面54的低硬度区域62的一部分上设置退避部70从而使该一部分低硬度区域62与第2对置面56分开即可。因此,在像实施方式那样在第1对置面54上除了存在第1低硬度区域62A以外还存在第2低硬度区域62B时,可以不设置用于使第2低硬度区域62B与第2对置面56分开的退避部70。此外,当然也可以设置用于使第2低硬度区域62B与第2对置面56分开的其他退避部70。
(C)第1对置面54的低硬度区域62以环状设置于第1对置面54,退避部70以环状设置于环状的低硬度区域62。因此,即使存在环状的低硬度区域62,在第1对置面54与第2对置面56接触时,通过环状的退避部70能够避免低硬度区域62与第2对置面56接触。另外,也可以代替第1对置面54的低硬度区域62而在与该低硬度区域62对置的对置区域74以环状设置退避部70,从而也能够获得相同的效果。
此外,在本实施方式的装置10中,也具备上述的(B)中进行说明的构成要件,从而能够获得与其说明相对应的效果。
接着,对用于获得以上的第1部件50及第2部件52的制造方法进行说明。参考图11及图12。本实施方式的制造方法与第1实施方式的不同点在于,热处理工序不同。详细而言,本实施方式的热处理工序包括第1加热步骤(参考图11)及第2加热步骤(参考图12)。在第1加热步骤中,将第1对置面54上的位于轴向X上的一侧的第1加热范围Ra加热至淬火温度以上。在第2加热步骤中,将第1对置面54上的位于轴向X上的另一侧的第2加热范围Rb加热至淬火温度以上。
在本实施方式中,第1加热范围Ra及第2加热范围Rb均成为第1对置面54的周向的整个范围。第1加热范围Ra例如成为从第1对置面54的一侧边缘54a朝向另一侧边缘54b侧连续的范围。第2加热范围Rb例如成为从第1对置面54的另一侧边缘54b朝向一侧边缘54a侧连续的范围。该第2加热范围Rb在第1对置面54的轴向中间部与第1加热范围Ra重叠。将该第1加热范围Ra与第2加热范围Rb在轴向X上重叠的区域称为轴向重叠区域90。
在本实施方式的热处理工序中,也使加热部位沿与各加热步骤相对应的加热路径行进,从而将第1对置面54加热至淬火温度以上。虽未图示,但与第1实施方式同样地,该加热路径呈在第1对置面54的各加热范围Ra、Rb内起点部与终点部在周向上一部分上重叠的环状。
在本实施方式的热处理工序中,不是对第1部件50的第1对置面54直接照射光束82,而是对第1部件50的两侧面50a、50b照射光束82。详细而言,在第1加热步骤中,对第1部件50的第1侧面50a照射光束82,从而将第1对置面54的第1加热范围Ra加热至淬火温度以上。此时,例如,在第1部件50的轴向上的一侧固定加热装置80的位置,并且使第1部件50旋转的同时对第1部件50的第1侧面50a照射光束82。并且,在第2加热步骤中,通过对第1部件50的第2侧面50b照射光束82,将第1对置面54的第2加热范围Rb加热至淬火温度以上。此时,例如,在第1部件50的轴向另一侧固定加热装置80的位置,并且使第1部件50旋转的同时对第1部件50的第2侧面50b照射光束82。
在对第1侧面50a照射光束82时,向能够加热第1对置面54的第1加热范围Ra的第1加热用照射区域92A照射光束82。在对第2侧面50b照射光束82时,向能够加热第1对置面54的第2加热范围Rb的第2加热用照射区域92B照射光束82。加热用照射区域92A、92B成为包括在侧面50a、50b上的位于对置面54与侧面50a、50b所成的边缘部周围的侧面周缘部的区域。在对第1部件50的侧面50a照射光束82时,需要调整加热范围Ra、Rb的轴向长度以使各加热范围Ra、Rb在轴向X上重叠。如此,在调整加热范围Ra、Rb的轴向长度时,可以调整光束82的能量密度、第1部件50的材料的淬火性等。
在热处理工序中,与第1实施方式不同,使光束82的照射部位沿着与位于第1对置面54上的加热路径不同的位于侧面50a、50b上的照射路径行进。由此,使加热部位沿着位于第1对置面54上的加热路径行进,从而将第1对置面54的加热范围Ra、Rb的整周范围加热至淬火温度以上。与加热路径同样地,该照射路径也呈在位于第1部件50的侧面50a、50b的加热用照射区域92A、92B中起点部与终点部在周向上一部分的重叠的环状。
由此,第1对置面54的第1加热范围Ra通过进行第1加热步骤而加热至淬火温度以上之后通过自冷却等进行冷却,由此得到淬火。同样地,第1对置面54的第2加热范围Rb通过进行第2加热步骤而加热至淬火温度以上之后通过自冷却等进行冷却,由此得到淬火。在此,第1加热范围Ra与第2加热范围Rb重叠。因此,在第1加热范围Ra与第2加热范围Rb重叠的轴向重叠区域90中,通过前一次加热步骤中的加热进行淬火之后,在后一次加热步骤中再次被加热至淬火温度以上从而得到回火。其结果,在第1对置面54的轴向重叠区域90设置有回火区域(即,环状的低硬度区域62)。
并且,在本实施方式中,分别与第1加热范围Ra及第2加热范围Rb相对应的加热路径84在周向上重叠,因此在位于该重叠部位的周向重叠区域(未图示)中也设置有回火区域(即,带状的第2低硬度区域62B)。相对于此,在第1对置面54的除了轴向重叠区域90及周向重叠区域86以外的部位设置有淬火区域(即,高硬度区域60)。
在本实施方式的退避部形成工序中,通过磨削工具对需要形成退避部70的对置面(在此为第1对置面54)上的需要形成退避部70的部位进行磨削。在本实施方式中,在使需要形成退避部70的部件(在此为第1部件50)以对置面(在此为第1对置面54)的中心为中心进行旋转的状态下,通过磨削工具对要需形成退避部70的对置面进行磨削,从而能够轻松地形成环状的退避部70。
另外,第1加热步骤及第2加热步骤的顺序的先后关系并不受特别限定,先进行哪个步骤均可。并且,也可以同时进行第1加热步骤及第2加热步骤。此时,优选使各加热步骤中的对轴向重叠区域90进行加热的时机错开,以便基于前一次加热步骤对第1对置面54的轴向重叠区域90完成淬火之后,基于后一次加热步骤对轴向重叠区域90进行加热。
(第3实施方式)
参考图13及图14。本实施方式的第1部件50为外齿轮16,第2部件52为与外齿轮16啮合的内齿轮18。第1对置面54设置于外齿轮16的外周面且成为与内齿轮18啮合的齿面。并且,第2对置面56设置于内齿轮18的内周面且成为与外齿轮16啮合的齿面。在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,第1对置面54与第2对置面56的接触部位的移动方向(未图示)成为围绕第1对置面54的中心C54的周向。在本实施方式中,也与第2实施方式同样地,环状的第1低硬度区域62A设置于第1对置面54。在本实施方式中,也与第2实施方式同样地,在环状的第1低硬度区域62A设置了环状的退避部70。
在本实施方式的装置10中,也具备上述的(A)、(B)、(C)中进行说明的构成要件,从而能够获得与其说明相对应的效果。
如此,在第1对置面54设置环状的第1低硬度区域62A时,第1部件50的第1对置面54可以是第1部件50的外周面(第3实施方式)及内周面(第2实施方式)中的任一个。并且,在像本实施方式那样将第1部件50的外周面作为第1对置面54的情况下,也可以使用在第2实施方式中说明的热处理工序而在该第1对置面54上设置环状的低硬度区域62。
(第4实施方式)
参考图15。在本实施方式中,与第2实施方式同样地,第1部件50为外齿轮16,第2部件52为偏心轴承20的滚动体20a。在本实施方式中,与第2实施方式同样地,第1对置面54为第1部件50(外齿轮16)的第1贯穿孔30的内周面,第2对置面56为第2部件52(滚动体20a)的外周面。在本实施方式中,也与第2实施方式同样地,在第1部件50的第1对置面54设置有环状的第1低硬度区域62A。
在本实施方式中,为了使环状的第1低硬度区域62A与第2对置面56分开,在第2对置面56的对置区域74上设置了环状的第1退避部70。在第2对置面56的对置区域74上设置退避部70时,只需将退避部70设置于对置区域74的至少一部分上即可。在本实施方式中,在对置区域74的整体上设置了退避部70。
本实施方式的装置10也具备上述的(A)、(B)中进行说明的构成要件(也有未图示的构成要件),从而能够获得与其说明相对应的效果。并且,与(C)的说明同样地,即使存在环状的低硬度区域62,通过环状的退避部70,也能够避免低硬度区域62与第2对置面56接触。
另外,在此,对在第2部件52的对置区域74上设置了退避部70的例子进行了说明,但也可以在第1部件50的低硬度区域62及第2部件52的对置区域74这两者上均设置退避部70。
接着,对与在第1实施方式中进行说明的内容相关的其他创意点进行说明。参考图2。将从偏心体14的中心C14朝向与曲轴12的旋转中心C12正相反的方向的方向称为最大偏心方向Dd1,将与最大偏心方向Dd1正相反的方向称为最大偏心相反方向Dd2。偏心体14的中心C14是指:偏心体14外周面所呈形状的几何中心。将从偏心体14的中心C14朝向最大偏心方向Dd1延伸的线称为第1基准线La1,将从该中心C14朝向最大偏心相反方向Dd2延伸的线称为第2基准线La2。
将第1部件50(偏心体14)的第1对置面54(外周面)上的从第1基准线La1±90度的周向范围称为高负荷范围Rc1,将从第2基准线La2±90度的周向范围称为低负荷范围Rc2。在第1对置面54成为偏心体14的外周面时,基于与第2部件52(滚动体20a)的接触,在高负荷范围Rc1,最大荷载施加于第1对置面54,而在低负荷范围Rc2则几乎不会施加荷载。低负荷范围Rc2可以理解为第1对置面54(偏心体14的外周面)上的与其他部位相比负荷低的范围。低负荷范围Rc2也可以理解为第1对置面54的整周范围中的施加于第1对置面54的负荷低的范围。这里的负荷为在第1对置面54及第2对置面56上没有退避部70时作用于第1对置面54的负荷。
第1对置面54的低硬度区域62及退避部70可以设置于低负荷范围Rc2内。即,低硬度区域62及退避部70整体设置成落入低负荷范围Rc2内。高硬度区域60设置在整个高负荷范围Rc1且设置在低负荷范围Rc2内的除了第1低硬度区域62A以外的部位。低硬度区域62及退避部70更优选设置于从第2基准线La2±30度的周向范围内。
(D)在通过第1对置面54与第2对置面56的接触部位的切割面上,在各对置面54、56的对置部位上存在退避部70时,与没有退避部70的情况相比,大荷载容易作用于高硬度区域60。关于这一点,通过在低负荷范围Rc2内设置退避部70,能够避免出现上述的大荷载施加于高硬度区域60的事态,从而能够防止由此引起的寿命的缩短。
如此,在第1对置面54上的与其他部位相比负荷低的低负荷范围Rc2内设置退避部70时,其具体例并不受特别限定。在以下的第5实施方式及第6实施方式中,对其他例子进行说明。
(第5实施方式)
参考图16。在本实施方式中,对第1部件50为外齿轮16且第2部件52为插穿于第1部件50的第2贯穿孔32中并且与第2贯穿孔32接触的插穿部件100的例子进行说明。插穿部件100为内销24或辊34中的任一个,在本实施方式中为辊34。此外,插穿部件100也可以是内销24。在本实施方式中,第1部件50的第1对置面54成为第2贯穿孔32的内周面,第2部件52的第2对置面56成为插穿部件100的外周面。在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,带状的低硬度区域62及退避部70设置于第1对置面54。
在围绕第1对置面54(第2贯穿孔32)的中心C54的范围中,将径向外侧的范围称为高负荷范围Rc1,将径向内侧的范围称为低负荷范围Rc2。将与通过第1部件50(即,外齿轮16)的中心C16及第1对置面54(第2贯穿孔32)的中心C54的直线正交且通过该中心C54的线称为基准线Lb。高负荷范围Rc1成为相对于基准线Lb位于径向外侧的范围,低负荷范围Rc2成为相对于基准线Lb位于径向内侧的范围。在第1对置面54成为从外齿轮16的中心C16偏离的第2贯穿孔32的内周面时,在高负荷范围Rc1,最大荷载施加于该第1对置面54,而在低负荷范围Rc2则几乎不会施加荷载。低负荷范围Rc2可以理解为第1对置面54上的与其他部位相比负荷低的范围。低负荷范围Rc2也可以理解为第1对置面54的整周范围中的施加于第1对置面54的负荷低的范围。与上述同样地,这里的负荷为在第1对置面54及第2对置面56上没有退避部70时作用于第1对置面54的负荷。
此时,也与上述同样地,第1对置面54的低硬度区域62及退避部70可以设置于低负荷范围Rc2内。由此,能够获得与上述的(D)相同的效果。
(第6实施方式)
参考图17。本实施方式的装置10为挠曲啮合式齿轮装置,图17是示意地表示其一部分的剖视图。挠曲啮合式齿轮装置具备起振体110、被起振体110挠曲变形的挠曲齿轮112及配置于起振体110与挠曲齿轮112之间的起振体轴承114。在此,省略了挠曲齿轮112的图示。
起振体110具备与挠曲齿轮112对置的齿轮对置面110a。在本实施方式中,挠曲齿轮112为外齿轮,齿轮对置面110a成为起振体110的外周面。相对于此,在挠曲齿轮112成为内齿轮时,齿轮对置面110a成为起振体110的内周面。齿轮对置面110a在与起振体110的旋转中心线(未图示)正交的截面上呈椭圆形。这里的“椭圆”并不只限于几何学严格意义上的椭圆,还包括大致椭圆。起振体110使椭圆状的齿轮对置面110a围绕起振体110的旋转中心C110进行旋转从而能够使挠曲齿轮112挠曲变形。
挠曲齿轮112为具有挠性的筒状部件。挠曲齿轮112经由起振体轴承114相对旋转自如地支承于起振体110。
起振体轴承114具备多个滚动体114a及保持多个滚动体114a的相对位置的保持器114b。滚动体114a将挠曲齿轮112的齿轮对置面110a作为滚动面而在该齿轮对置面110a上直接滚动。
在此,在本实施方式中,对上述的第1部件50为起振体110且第2部件52为起振体轴承114的滚动体114a的例子进行说明。第1部件50的第1对置面54成为起振体110的齿轮对置面110a(外周面),第2部件52的第2对置面56成为滚动体114a的外周面。在本实施方式中,也与第1实施方式同样地,带状的低硬度区域62及退避部70设置于第1对置面54。
将从起振体110的旋转中心C110沿起振体110的长轴方向De1延伸的直线设为第1基准线Lc1,将从该旋转中心C110沿短轴方向De2延伸的直线设为第2基准线Lc2。该长轴方向De1是指:沿着起振体110的截面形状所呈椭圆的长轴的方向。短轴方向De2是指:沿着起振体110的截面形状所呈椭圆的短轴的方向。这里的起振体110的截面形状是指:与其旋转中心C110正交的截面上的形状。
将起振体110的第1对置面54(齿轮对置面110a)上的从第1基准线Lc1±45度的范围称为高负荷范围Rc1,将从第2基准线Lc2±45度的范围称为低负荷范围Rc2。在第1对置面54成为起振体110的椭圆状的齿轮对置面110a时,基于第2部件52(滚动体114a)的接触,在高负荷范围Rc1,最大荷载施加于该第1对置面54,而在低负荷范围Rc2则几乎不会施加有荷载。低负荷范围Rc2可以理解为第1对置面54上的与其他部位相比负荷低的范围。低负荷范围Rc2也可以理解为第1对置面54的整周范围中的施加于第1对置面54的负荷低的范围。与上述同样地,这里的负荷为在第1对置面54及第2对置面56上没有退避部70时作用于第1对置面54的负荷。
此时,与上述同样地,低硬度区域62及退避部70也可以设置于低负荷范围Rc2内。由此,能够获得与上述的(D)相同的效果。
接着,对上述各构成要件的变形方式进行说明。
装置10的具体例并不受特别限定。作为该装置10的一例,以上对装置为齿轮装置(即动力传递装置(机械装置))例子进行了说明。在装置10为动力传递装置时,动力传递要件的具体例并不受特别限定。动力传递要件例如除了可以是齿轮以外,还可以是带、带轮、牵引装置等。
在该装置10为齿轮装置时,齿轮装置的种类的具体例并不受特别限定。作为齿轮装置的种类,例如,除了上述的偏心摆动型齿轮装置以外,还可以是简单行星齿轮装置、正交轴齿轮装置、平行轴齿轮装置、挠曲啮合式齿轮装置等中任一个。在实施方式中,作为偏心摆动型齿轮装置,以在内齿轮18的轴心上配置有曲轴12的中心曲柄式为例进行了说明。偏心摆动型齿轮装置的种类并不受特别限定,例如,也可以是从内齿轮18的轴心偏离的位置上配置有多个曲轴12的分配式齿轮装置。在分配式齿轮装置的情况下,曲轴12贯穿外齿轮16的第2贯穿孔32,可以将该第2贯穿孔32的内周面设为第1对置面54。挠曲啮合式齿轮装置的种类并不受特别限定,例如可以是杯型、礼帽型及筒型等中的任一个。
作为第1部件50及第2部件52的组合,只要通过装置10的工作而第1部件50与第2部件52进行相对运动时其彼此接触即可,其具体例并不受特别限定。其接触方式可以是滑动接触及滚动接触中的任一个。在装置10为齿轮装置时,第1部件50例如可以为外壳、轮架、轴承构成零件(例如,外圈、内圈等),第2部件52可以为在第1部件50上滚动的滚动体等。
在装置10为齿轮装置时,第1部件50及第2部件52也可以是彼此啮合的两个齿轮。作为该一例,在第3实施方式中,对第1部件50的第1对置面54为外齿轮16的内周面且第2部件52的第2对置面56为内齿轮18的内周面的例子进行了说明。此外,也可以是第1部件50的第1对置面54为内齿轮18的内周面且第2部件52的第2对置面56为外齿轮16的外周面。此外,第1部件50及第2部件52也可以是彼此啮合的两个外齿轮。此外,在装置10为挠曲啮合式齿轮装置时,外齿轮16及内齿轮18中的任一个可以为挠曲变形且与啮合齿轮啮合的挠曲齿轮,而另一个为啮合齿轮。并且,构成第1部件50及第2部件52的两个齿轮的种类并不受特别限定,可以使用正齿轮、锥齿轮、齿条等中的任一个。
在上述例子中,对第1部件50及第2部件52中的一个进行旋转从而进行相对运动并且它们的接触部位在第1对置面54上的移动方向Da成为围绕第1对置面54的中心的周向的情况进行了说明。这些第1部件50及第2部件52的相对运动方式并不受特别限定。例如,也可以是第1部件50及第2部件52中的一个直线移动从而进行相对运动,并且它们的接触部位的移动方向Da成为直线方向。
以上,对低硬度区域62由回火区域构成的例子进行了说明,但其具体例并不受特别限定。低硬度区域62例如也可以由母材区域66等构成。
第1对置面54与第2对置面56也可以仅在退避部70的单侧彼此接触。
第1对置面54与第2对置面56也可以面接触而不是线接触。在第1对置面54与第2对置面56线接触时,低硬度区域62及退避部70并非一定要相对于它们的接触线58倾斜,例如也可以相对于该接触线58平行。
在第1对置面54上设置有环状的第1低硬度区域62A时,高硬度区域60可以仅设置在第1对置面54上的第1低硬度区域62A的轴向上的单侧。
热处理工序中使用的具体热处理方法并不受特别限定,可以适用各种热处理方法。该热处理方法例如除了可以是使用了光束的热处理以外,还可以是使用了高频加热的热处理。加热装置80并不只限定于照射光束82的照射头,也可以是进行高频加热的高频加热线圈。在使用了高频加热线圈的热处理工序中进行第1加热步骤及第2加热步骤时,在各加热步骤中无需形成周向重叠区域86。因此,在第1部件50的第1对置面54上,无需形成原本形成于周向重叠区域86的带状的第2低硬度区域62B。并且,也可以在第1加热步骤及第2加热步骤中直接对第1部件50的第1对置面54照射光束82来将第1对置面54的加热范围Ra、Rb加热至淬火温度以上。
以上的实施方式及变形方式为示例。对它们进行了抽象化的技术思想不应被实施方式及变形方式的内容限定。关于实施方式及变形方式的内容,可以进行构成要件的变更、追加、删除等多个设计变更。在上述实施方式中,关于能够进行这种设计变更的内容,标注“实施方式”这一语句来进行了强调。然而,并不意味着没有这种语句的内容就不允许设计变更。在附图的截面上标注的阴影线并不用于限定标注有阴影线的对象的材质。在实施方式及变形方式中提及的结构中当然也包括若考虑到制造误差等则能够视为相同的结构。
以上构成要件的任意组合也有效。例如,可以对实施方式组合其他实施方式的任意说明事项,也可以对变形方式组合实施方式及其他变形方式的任意说明事项。
在实施方式中由一个部件构成的构成要件也可以由多个部件构成。同样地,在实施方式中由多个部件构成的构成要件可以由一个部件构成。
Claims (13)
1.一种装置,其具备第1部件及相对于所述第1部件进行相对运动并且与所述第1部件接触的第2部件,所述装置的特征在于,
所述第1部件具备第1对置面,
所述第2部件具备在进行所述相对运动时与所述第1对置面对置并且与所述第1对置面接触的第2对置面,
所述第1对置面具备与所述第2对置面接触的高硬度区域及表面硬度比所述高硬度区域的表面硬度更低的低硬度区域,
在所述第1对置面及所述第2对置面中的至少一个对置面上设置有彼此接触时使所述第2对置面与所述低硬度区域分开的退避部。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
通过实施热处理来设置所述高硬度区域,
所述低硬度区域为在所述热处理中进行了回火的回火区域。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,
所述第1对置面与所述第2对置面能够在所述退避部的两侧同时接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置,其特征在于,
所述第1对置面与所述第2对置面线接触,
所述低硬度区域及所述退避部相对于所述第1对置面与所述第2对置面的接触线倾斜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其特征在于,
所述退避部设置在所述第1对置面上的与其他部位相比负荷低的范围内。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,
所述第1部件为偏心摆动型齿轮装置的偏心体,
所述第1对置面为所述偏心体的外周面,
所述退避部设置在所述偏心体的外周面上的与其他部位相比负荷低的范围内。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置,其特征在于,
所述低硬度区域以环状设置于所述第1对置面,
所述退避部以环状设置在所述第2对置面上的与所述低硬度区域对置的对置区域及所述低硬度区域中的至少一个区域。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,
所述第1部件为外齿轮,
所述第2部件配置于贯穿所述外齿轮的贯穿孔内,
所述第1对置面为所述贯穿孔的内周面。
9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,
所述第1部件为外齿轮,
所述第2部件为与所述外齿轮啮合的内齿轮,
所述第1对置面为设置于所述外齿轮的外周面的齿面。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置,其特征在于,
所述高硬度区域设置在所述第1对置面上的环状的所述低硬度区域的轴向上的两侧。
11.一种制造方法,其用于获得彼此相对运动并且彼此接触的第1部件及第2部件,其特征在于,
所述第1部件具备第1对置面,
所述第2部件具备在进行所述相对运动时与所述第1对置面对置并且与所述第1对置面接触的第2对置面,
所述制造方法具有如下工序:
热处理工序,对所述第1部件进行热处理,从而将与所述第2对置面接触的高硬度区域及表面硬度比所述高硬度区域的表面硬度更低的低硬度区域设置于所述第1对置面;及
退避部形成工序,在所述第1对置面及所述第2对置面中的至少一个对置面上形成彼此接触时使所述第2对置面与所述低硬度区域分开的退避部。
12.根据权利要求11所述的制造方法,其特征在于,
在所述热处理工序中,使加热部位沿着加热路径行进从而将所述第1对置面加热至淬火温度以上,
所述加热路径呈起点部与终点部彼此重叠的环状。
13.根据权利要求11所述的制造方法,其特征在于,
所述第1对置面为所述第1部件的外周面或内周面,
所述热处理工序包括如下步骤:第1加热步骤,将所述第1对置面上的位于所述第1部件的轴向上的一侧的第1加热范围加热至淬火温度以上;及第2加热步骤,将所述第1对置面上的位于轴向另上一侧且与所述第1加热范围重叠的第2加热范围加热至淬火温度以上。
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