DE102017130890B4

DE102017130890B4 - Untersetzungsgetriebe und Verarbeitungsverfahren eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102017130890B4
Application number: DE102017130890.3A
Authority: DE
Inventors: Tamura Mitsuhiro
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: JP2018115669A; CN108361363B; CN112984092A; JP6759114B2; CN108361363A; DE102017130890A1

Abstract

Untersetzungsgetriebe (10), das umfasst:ein durchlochtes Bauelement, das eine Rolloberfläche (38), auf der ein Rollelement (16) rollt, und einen Lochabschnitt (40) aufweist,wobei das durchlochte Bauelement ein Grundmaterialgebiet (42) und eine oberflächengehärtete Schicht (44), die härter als das Grundmaterialgebiet (42) ist und die auf einer Oberflächenseite von dem Grundmaterialgebiet (42) vorgesehen ist, aufweist,wobei die oberflächengehärtete Schicht (44) ein Oberflächenschichtgebiet (46) und ein Härteübergangsgebiet (48), die in einer Tiefenrichtung senkrecht zu einer Oberfläche aufeinanderfolgend sind, aufweist,wobei das Oberflächenschichtgebiet (46) einen Ort enthält, der von der Oberfläche bis zu dem Härteübergangsgebiet (48) ununterbrochen ist und in dem die Härteänderungsrate 0 oder größer ist, wenn als eine Härteänderungsrate eine Änderungsrate der Vickers-Härte pro 0,1 mm in der Tiefenrichtung definiert ist,wobei das Härteübergangsgebiet (48) einen Ort enthält, an dem die Härte in der Tiefenrichtung ununterbrochen abnimmt und die Härteänderungsrate -60 oder kleiner ist, undwobei die Rolloberfläche (38) auf einer Oberfläche des Oberflächenschichtgebiets (46) angeordnet ist und wobei der Lochabschnitt (40) in dem Grundmaterialgebiet (42) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Untersetzungsgetriebe und auf ein Verarbeitungsverfahren eines Werkstücks.
Beschreibung des verwandten Gebiets
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2011- 112 214 A offenbart ein Untersetzungsgetriebe vom flexibel ineinandergreifenden Typ. In dem Untersetzungsgetriebe ist zwischen einem Gehäuse und einem Ausgangsseitenflanschkörper ein Rollelement angeordnet. Der Ausgangsseitenflanschkörper ist über das Rollelement durch das Gehäuse drehbar gestützt. Außer einer Rolloberfläche, auf der das Rollelement rollt, weist der Ausgangsseitenflanschkörper einen Lochabschnitt auf, in den eine Schraube geschraubt ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 22 696 A1 ist ein Lager mit geringem Gewicht und eine Wellengetriebevorrichtung bekannt. Das beschriebene Lager kann bereichsweise mittels Laserhärten gehärtet sein.
Die deutsche Patentschrift DE 10 2004 056 928 B4 beschreibt ein Schrägkugellager und ein Verfahren zur Herstellung sowie zur Montage eines solchen Schrägkugellagers. Auch dieses Lager kann bereichsweise mithilfe eines Lasers gehärtet sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Fall einer Komponente mit einer Rolloberfläche wie in dem Ausgangsseitenflanschkörper, der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2011- 112 214 A offenbart ist, muss die Rolloberfläche weiter gehärtet werden, um die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern. Um die verbesserte Ermüdungsfestigkeit zu verwirklichen, wird allgemein ein Oberflächenhärtungsprozess wie etwa ein Tauchhärten verwendet, in dem eine Gesamtheit eines Werkstücks, das als ein Wärmebehandlungsziel dient, dem Härten ausgesetzt wird.
In einem durchlochten Element wie etwa in dem oben beschriebenen Ausgangsseitenflanschkörper wird in einigen Fällen ein Durchlochungsprozess ausgeführt, um in dem Werkstück einen Lochabschnitt anzuordnen, nachdem der Oberflächenhärtungsprozess ausgeführt worden ist. In diesem Fall wird eine Standzeit während des Durchlochungsprozesses nachteilig verkürzt, falls die Gesamtheit des Werkstücks durch das Härten weiter gehärtet wird. Für ein Untersetzungsgetriebe, das auf diese Weise in Bezug auf Prozesseffizienz des aus dem Material des durchlochten Elements gebildeten Werkstücks konstruiert ist, wurde kein Vorschlag vorgeschlagen.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Umstände gemacht, wobei eine Aufgabe davon die Schaffung eines Untersetzungsgetriebes ist, in dem beim Verarbeiten eines aus einem Verarbeitungsmaterials eines durchlochten Elements gebildeten Werkstücks eine zufriedenstellende Prozesseffizienz erzielt wird.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch Untersetzungsgetriebe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Untersetzungsgetriebe. Das Untersetzungsgetriebe enthält ein durchlochtes Bauelement, das eine Rolloberfläche, auf der ein Rollelement rollt, und einen Lochabschnitt aufweist. Das durchlochte Bauelement weist ein Grundmaterialgebiet und eine oberflächengehärtete Schicht, die härter als das Grundmaterialgebiet ist und die auf einer Oberflächenseite von dem Grundmaterialgebiet vorgesehen ist, auf. Die oberflächengehärtete Schicht weist ein Oberflächenschichtgebiet und ein Härteübergangsgebiet, die in einer Tiefenrichtung senkrecht zu einer Oberfläche aufeinanderfolgend sind, auf. Wenn als eine Härteänderungsrate eine Änderungsrate der Vickers-Härte pro 0,1 mm in der Tiefenrichtung eingestellt ist, enthält das Oberflächenschichtgebiet einen Ort, der von der Oberfläche bis zu dem Härteübergangsgebiet ununterbrochen ist und in dem die Härteänderungsrate 0 oder größer ist. Das Härteübergangsgebiet enthält einen Ort, an dem die Härte in der Tiefenrichtung ununterbrochen abnimmt und die Härteänderungsrate -60 oder kleiner ist. Die Rolloberfläche ist auf einer Oberfläche des Oberflächenschichtgebiets angeordnet und der Lochabschnitt ist in dem Grundmaterialgebiet angeordnet.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verarbeitungsverfahren eines Werkstücks. Dieses Verarbeitungsverfahren eines Werkstücks, das ein Material eines durchlochten Bauelements ist, enthält einen Härtungsprozess des durchlochten Bauelements, das eine Rolloberfläche, auf der ein Rollelement rollt, und einen Lochabschnitt aufweist, in dem ein Abschnitt, der als die Rolloberfläche des Werkstücks dienen soll, dem Härten durch Emittieren von Laserlicht auf den Abschnitt des Werkstücks, um eine oberflächengehärtete Schicht bereitzustellen, ausgesetzt wird und in dem ein Abschnitt, der als der Lochabschnitt des Werkstücks dienen soll, nicht dem Härten ausgesetzt wird, so dass das Grundmaterialgebiet verbleibt, und einen Durchlochungsprozess zum Durchlochen des Grundmaterialgebiets, das sich in dem Abschnitt befindet, der als der Lochabschnitt des Werkstücks dienen soll.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Untersetzungsgetriebe zu schaffen, in dem beim Verarbeiten eines aus einem Verarbeitungsmaterial eines durchlochten Elements gebildeten Werkstücks eine zufriedenstellende Prozesseffizienz erzielt wird.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die ein Untersetzungsgetriebe in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Rollelement zusammen mit einer Umfangsstruktur in 1 darstellt.
3 ist eine Ansicht, die schematisch die Härteverteilung eines ersten Trägerbauelements in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Härteverteilung des ersten Trägerbauelements in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist eine andere graphische Darstellung, die ein Beispiel der Härteverteilung des ersten Trägerbauelements in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden sind denselben Konfigurationselementen in Ausführungsformen und Änderungsbeispielen dieselben Bezugszeichen zugewiesen und wird die wiederholte Beschreibung weggelassen. Zur Zweckmäßigkeit der Beschreibung sind in den Zeichnungen einige der Konfigurationselemente geeignet weggelassen und werden Dimensionen der Konfigurationselemente dadurch dargestellt, dass sie geeignet vergrößert oder verkleinert sind. Um die jeweiligen Konfigurationselemente mit einem gemeinsamen Merkmal voneinander zu unterscheiden, wird dem Anfang des Namens der Konfigurationselemente „erstes oder zweites“ zugewiesen, wird dem Ende der Bezugszeichen „-A oder -B“ zugewiesen. Wenn ein allgemeiner Name verwendet ist, werden diese Zuweisungen weggelassen.
1 ist eine Schnittansicht, die ein Untersetzungsgetriebe 10 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform darstellt. Das Untersetzungsgetriebe 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist ein Untersetzungsgetriebe vom flexibel ineinandergreifenden Typ, in dem ein Außenzahnrad 22, das mit einem Innenzahnrad 24 ineinandergreift, gedreht wird, während es flexibel verformt wird, so dass das Außenzahnrad 22 rotiert. Auf diese Weise gibt das Untersetzungsgetriebe vom flexibel ineinandergreifenden Typ eine Rotationskomponente des Außenzahnrads 22 aus.
Hauptsächlich enthält das Untersetzungsgetriebe 10 ein Gehäuse 12, ein Paar Träger 14, mehrere Rollelemente 16, einen Schwingungserzeugungskörper 18, ein Schwingungserzeugungslager 20, das Außenzahnrad 22 und das Innenzahnrad 24.
Das Gehäuse 12 ist ein zylindrisches Bauelement und weist innen das Paar der Träger 14 auf. Jeder des Paars der Träger 14 ist ein starres zylindrisches Bauelement. Jeder des Paars der Träger 14 ist in einem Abstand in der axialen Richtung X (wird später beschrieben) angeordnet und der Schwingungserzeugungskörper 18 ist innerhalb des Paars der Träger 14 angeordnet.
Ein Träger 14 (in der Zeichnung der Träger auf der rechten Seite; im Folgenden als ein Eingangsseitenträger 14-A) bezeichnet) ist unter Verwendung einer Schraube 26 in der Weise an dem Gehäuse 12 montiert, dass er nicht drehbar ist. Der Eingangsseitenträger 14-A ist unter Verwendung einer Schraube (nicht dargestellt), die in ein Schraubenloch 28 geschraubt ist, mit einer Antriebsvorrichtung wie etwa einem Motor verbunden.
Der andere Träger 14 (der Träger auf der linken Seite in der Zeichnung; im Folgenden als ein Ausgangsseitenträger 14-B bezeichnet) ist über das Rollelement 16 durch das Gehäuse 12 drehbar gestützt. Der Ausgangsseitenträger 14-B fungiert als eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der Dreheingabe von der Antriebsvorrichtung an eine getriebene Vorrichtung, die als ein getriebenes Ziel dient. Im Folgenden wird eine Richtung entlang einer Drehmittellinie La des Ausgangsseitenträgers 14-B als die Axialrichtung X beschrieben. Das Gehäuse 12, der Ausgangsseitenträger 14-B und das Rollelement 16 werden später ausführlich beschrieben.
Der Schwingungserzeugungskörper 18 ist ein zylindrisches Bauelement und in der Weise gebildet, dass eine Schnittform davon eine elliptische Form aufweist. Beide Enden des Schwingungserzeugungskörpers 18 sind in der Weise gestützt, dass sie über das Lager 30 in Bezug auf das Paar der Träger 14 drehbar sind. Mit dem Schwingungserzeugungskörper 18 ist eine Antriebswelle der Antriebsvorrichtung verbunden.
Das Schwingungserzeugungskörperlager 20 ist zwischen dem Schwingungskörper 18 und dem Außenzahnrad 22 angeordnet. Das Schwingungserzeugungskörperlager 20 stützt das Außenzahnrad 22 in der Weise, dass es in Bezug auf den Schwingungserzeugungskörper 18 drehbar ist.
Das Außenzahnrad 22 ist auf einer Außenumfangsseite des Schwingungserzeugungskörpers 18 angeordnet. Das Außenzahnrad 22 ist ein flexibles ringförmiges Bauelement. Das Außenzahnrad 22 wird durch den Schwingungserzeugungskörper 18 über das Schwingungserzeugungskörperlager 20 flexibel zu einer elliptischen Form verformt. Das Außenzahnrad 22 weist einen ringförmigen Basisabschnitt 22a und einen ersten Außenzahnabschnitt 22b und einen zweiten Außenzahnabschnitt 22c, die auf der Außenumfangsseite des Basisabschnitts 22a einteilig gebildet sind, auf. Der erste Außenzahnabschnitt 22b und der zweite Außenzahnabschnitt 22c sind in der Axialrichtung X angeordnet. Falls der Schwingungserzeugungskörper 18 gedreht wird, wird das Außenzahnrad 22 flexibel verformt, um sich an eine Form des Schwingungserzeugungskörpers 18 anzupassen, während eine Stelle, die mit dem Innenzahnrad 24 ineinandergreift, in einer Umfangsrichtung geändert wird.
Das Innenzahnrad 24 ist ein starres ringförmiges Bauelement. Das Innenzahnrad 24 ist auf der Außenumfangsseite des Außenzahnrads 22 angeordnet. Das Innenzahnrad 24 enthält ein erstes Innenzahnrad 24-A, mit dem der erste Außenzahnabschnitt 22b des Außenzahnrads 22 innen ineinandergreift, und ein zweites Innenzahnrad 24-B, mit dem der zweite Außenzahnabschnitt 22c des Außenzahnrads 22 innen ineinandergreift. In den Außenzahnabschnitten 22b und 22c greifen die Endabschnitte beider Seiten in einer Längsrichtung des Schwingungserzeugungskörpers 18 mit dem Innenzahnrad 24 innen ineinander. Das erste Innenzahnrad 24-A weist eine Anzahl von Innenzähnen auf, die um 2i (i ist ein natürliche Zahl 1 oder größer) größer als die Anzahl der Außenzähne das ersten Außenzahnabschnitts 22b ist. Das zweite Innenzahnrad 24-B weist die Anzahl an Innenzähnen auf, die dieselbe wie die Anzahl der Außenzähne des zweiten Außenzahnabschnitts 22c ist. Das erste Innenzahnrad 24-A ist mit dem Eingangsseitenträger 14-A einteilig gebildet und das zweite Innenzahnrad 24-B ist mit dem Außenseitenträger 14-B einteilig gebildet.
Es wird ein Betrieb des oben beschriebenen Untersetzungsgetriebes 10 beschrieben.
Falls sich die Antriebswelle dreht, wird der Schwingungserzeugungskörper 18 zusammen mit der Antriebswelle gedreht. Falls sich der Schwingungserzeugungskörper 18 dreht, wird das Außenzahnrad 22 in der Weise ununterbrochen und flexibel verformt, dass es sich der Form des Schwingungserzeugungskörpers 18 anpasst, während die Stelle des Ineinandergreifens mit dem Innenzahnrad 24 in der Umfangsrichtung geändert wird. Jedes Mal, wenn der Schwingungserzeugungskörper 18 einmal gedreht wird, wird der erste Außenzahnabschnitt 22b relativ zu dem ersten Innenzahnrad 24-A so viele Male gedreht (rotiert er so oft), wie es einer Differenz der Anzahl der Zähne zwischen dem ersten Innenzahnrad 24-A und dem ersten Außenzahnabschnitt 22b entspricht. In diesem Fall wird die Drehung des Schwingungserzeugungskörpers 18 mit einem Untersetzungsverhältnis, das der Differenz der Anzahl der Zähne zwischen dem ersten Innenzahnrad 24-A und dem ersten Außenzahnabschnitt 22b entspricht, verlangsamt, wodurch veranlasst wird, dass das Außenzahnrad 22 rotiert.
Der erste Außenzahnabschnitt 22b dreht sich einteilig mit dem zweiten Außenzahnabschnitt 22c in derselben Phase. Das zweite Innenzahnrad 24-B weist dieselbe Anzahl von Zähnen wie der zweite Außenzahnabschnitt 22c auf. Dementsprechend dreht sich das zweite Innenzahnrad 24-B synchron mit der rotierenden Komponente, die dieselbe wie die des ersten Außenzahnabschnitts 22b ist, während eine relative Stelle des Ineinandergreifens mit dem zweiten Außenzahnabschnitt 22c nicht geändert wird, bevor und nachdem der Schwingungserzeugungskörper 18 einmal gedreht wird. Die rotierende Komponente des ersten Außenzahnabschnitts 22b wird über das zweite Innenzahnrad 24-B an den Außenseitenträger 14-B übertragen. Im Ergebnis wird die Drehung des Schwingungserzeugungskörpers 18 verlangsamt und wird die Drehung von dem Ausgangsseitenträger 14-B an die getriebene Vorrichtung ausgegeben.
Es wird eine Konfiguration um das Rollelement 16 beschrieben.
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die das Rollelement 16 zusammen mit einer Umfangsstruktur in 1 darstellt. Die mehreren Rollelemente 16 wirken mit dem Ausgangsseitenträger 14-B und mit einem Abschnitt des Gehäuses 12 zusammen, um ein Lager zu konfigurieren. Die Rollelemente 16 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wirken mit dem Ausgangsseitenträger 14-B und mit einem Abschnitt des Gehäuses 12 in der Weise zusammen, dass sie ein Kreuzrollenlager konfigurieren. Die mehreren Rollelemente 16 sind in Abständen in der Umfangsrichtung um die Drehmittellinie La des Ausgangsseitenträgers 14-B angeordnet. Die Rollelemente 16 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform sind eine zylindrische Rolle, die als eine Kreuzrolle des Kreuzrollenlagers dient. In den mehreren Rollelementen 16 sind das Rollelement 16 mit seiner eigenen Rollachse, die zu einer Seite der Axialrichtung X in Richtung der Drehmittellinie La verläuft, und das Rollelement 16 mit seiner eigenen Rollachse, die zu der anderen Seite in der Axialrichtung X verläuft, in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
Der Ausgangsseitenträger 14-B und das Gehäuse 12 sind quer über die mehreren Rollelemente 16 angeordnet. Der Ausgangsseitenträger 14-B ist auf einer Innenumfangsseite angeordnet und das Gehäuse 12 ist auf einer Außenumfangsseite angeordnet. Der Außenseitenträger 14-B weist ein zylindrisches erstes Trägerbauelement 32 und ein zylindrisches zweites Trägerbauelement 34, das durch ein Muffenanschlussstück mit dem ersten Trägerbauelement 32 verbunden ist, auf.
In dem ersten Trägerbauelement 32 und in dem Gehäuse 12 sind V-förmige Rillen 36 gebildet, die in einer Radialrichtung einander gegenüberliegen. Jede des Paars der Innenoberflächen der V-förmigen Rillen 36 des ersten Trägerbauelements 32 dient als eine erste Rolloberfläche 38-A, auf der das Rollelement 16 rollt. Jede des Paars von Innenoberflächen der V-förmigen Rillen 36 des Gehäuses 12 dient als eine zweite Rolloberfläche 38-B, auf der die mehreren Rollelemente 16 rollen. Die erste Rolloberfläche 38-A bzw. die zweite Rolloberfläche 38-B sind an Orten angeordnet, die in der Radialrichtung über die mehreren Rollelemente 16 einander gegenüberliegen.
Das erste Trägerbauelement 32 ist ein erstes durchlochtes Bauelement, das außer der oben beschriebenen ersten Rolloberfläche 38-A einen ersten Lochabschnitt 40-A aufweist. Die erste Rolloberfläche 38-A ist auf einer Außenumfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts des ersten Trägerbauelements 32 gebildet. Der erste Lochabschnitt 40-A ist an einer Stelle angeordnet, die von der ersten Rolloberfläche 38-A zu einer Seite in der Axialrichtung X verschoben ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist in dem ersten Lochabschnitt 40-A ein Innengewindeabschnitt gebildet und ist in den Innengewindeabschnitt eine Schraube (nicht dargestellt) geschraubt, um den ersten Lochabschnitt 40-A mit der getriebenen Vorrichtung zu verbinden.
Das Gehäuse 12 ist ein zweites durchlochtes Bauelement, das außer der oben beschriebenen zweiten Rolloberfläche 38-B einen zweiten Lochabschnitt 40-B aufweist. Die zweite Rolloberfläche 38-B ist auf einer Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts des Gehäuses 12 gebildet. Der zweite Lochabschnitt 40-B ist an einer Stelle angeordnet, die von der zweiten Rolloberfläche 38-B zu der anderen Seite in der Axialrichtung X verschoben ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist in dem zweiten Lochabschnitt 40-B ein Innengewinde gebildet und ist in das Innengewinde eine Schraube 26, um den Eingangsseitenträger 14-A zu montieren, geschraubt.
Das erste Trägerbauelement 32 und das Gehäuse 12 werden als Reaktion darauf, dass das Rollelement 16 auf der ersten Rolloberfläche 38-A des ersten Trägerbauelements 32 rollt und dass das Rollelement 16 auf der zweiten Rolloberfläche 38-B des Gehäuses 12 rollt, relativ gedreht. In diesem Fall fungiert das erste Trägerbauelement 32 außerdem als ein Innenring für das Rollelement 16 und fungiert das Gehäuse 12 außerdem als ein Außenring für das Rollelement 16. Das erste Trägerbauelement 32 und das Gehäuse 12 fungieren als ein erstes Bauelement und als ein zweites Bauelement, die als Reaktion auf das Rollen der Rollelemente 16 relativ drehbar sind.
In dem ersten Trägerbauelement 32 sind die erste Rolloberfläche 38-A und der erste Lochabschnitt 40-A als ein Abschnitt eines einzelnen Bauelements vorgesehen. In dem Gehäuse 12 sind die zweite Rolloberfläche 38-B und der zweite Lochabschnitt 40-B als ein Abschnitt eines einzelnen Bauelements vorgesehen. Das heißt, dass die Rolloberfläche 38 und der Lochabschnitt 40 als ein Abschnitt eines einteilig geformten Produkts (einzelnen Bauelements) vorgesehen sind, ohne unter Verwendung voneinander verschiedener Bauelemente einzeln vorgesehen zu sein.
Die vorliegende Ausführungsform ist hier hinsichtlich jeder Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 und des Gehäuses 12 charakterisiert. Die Härteverteilung ist sowohl für das erste Trägerbauelement 32 als auch für das Gehäuse 12 gemeinsam. Im Folgenden wird hauptsächlich die Härteverteilung des ersten Bauelements 32 beschrieben und wird die Härteverteilung des Gehäuses 12 weggelassen.
3 ist eine Ansicht, die schematisch die Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 darstellt. Das erste Trägerbauelement 32 ist z. B. aus einem Stahllegierungsmaterial für eine mechanische Struktur wie etwa aus einem Chrommolybdänstahlmaterial (einem in JIS festgesetztes SCM-Material), d. h. aus einem Metall, hergestellt. Das erste Trägerbauelement 32 wird mittels Laserhärten einem Oberflächenhärtungsprozess ausgesetzt und weist außer dem Grundmaterialgebiet 42 eine oberflächengehärtete Schicht 44 auf.
Das Grundmaterialgebiet 42 ist ein Gebiet, das nicht gehärtet ist, ohne dass es dem Härtungsprozess ausgesetzt worden ist. Das Grundmaterialgebiet 42 ist ein Gebiet mit einer Härte eines Grundmaterials selbst eines aus einem Verarbeitungsmaterial des ersten Trägerbauelements 32 gebildeten Werkstücks.
Die oberflächengehärtete Schicht 44 ist auf einer Oberflächenseite von dem Grundmaterialgebiet 42 angeordnet. Die oberflächengehärtete Schicht 44 ist ein Gebiet, das durch den Oberflächenhärtungsprozess mittels Härten gehärtet worden ist und das härter als ein Grundmaterialgebiet 42 ist. Die oberflächengehärtete Schicht 44 weist z. B. eine gehärtete Struktur auf, die hauptsächlich aus Martensit besteht. Die oberflächengehärtete Schicht 44 ist auf der gesamten Oberfläche des ersten Trägerbauelements 32 nur auf einem Abschnitt, der die Rolloberfläche 38 enthält, angeordnet und ist in dem Umfangsabschnitt, der den Lochabschnitt 40 enthält, nicht angeordnet.
4 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 darstellt. Diese graphische Darstellung stellt eine Beziehung zwischen einer Tiefe von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 und der Vickers-Härte dar. Diese graphische Darstellung stellt die Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 in Übereinstimmung mit den (später zu beschreibenden) Anwendungsbeispielen 1 und 2 dar. Wenn in dieser graphischen Darstellung eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche (der Rolloberfläche 38) der oberflächengehärteten Schicht 44 als eine Tiefenrichtung Pa gesetzt ist, ist die Vickers-Härte dargestellt, die an mehreren Orten von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 in der Tiefenrichtung Pa gemessen ist. Die Vickers-Härte wird durch ein Verfahren gemessen, das zu JIS Z2244 konform ist.
Die an einem Messpunkt in der graphischen Darstellung angebrachte Zahl gibt eine Änderungsrate (im Folgenden als eine Härteänderungsrate bezeichnet) der Vickers-Härte von dem an die Oberflächenseite angrenzenden Messpunkt an. Diese Härteänderungsrate gibt eine Änderungsrate der Vickers-Härte pro 0,1 mm in der Tiefenrichtung Pa der oberflächengehärteten Schicht 44 oder des Grundmaterialgebietes 42 an.
Die oberflächengehärtete Schicht 44 weist ein Oberflächenschichtgebiet 46 und ein Härteübergangsgebiet 48, die von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 in der Tiefenrichtung Pa der Reihe nach angeordnet sind (siehe 3), auf. Das Oberflächenschichtgebiet 46 ist von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 bis zu dem Härteübergangsgebiet 48 ununterbrochen. Das Härteübergangsgebiet 48 ist von dem Oberflächenschichtgebiet 46 bis zu dem Grundmaterialgebiet 42 ununterbrochen. In dem Härteübergangsgebiet 48 nimmt die Härte in der Tiefenrichtung Pa ununterbrochen ab (d. h., die Härteänderungsrate übersteigt nicht 0 oder größer). Das Härteübergangsgebiet 48 ist ein Gebiet, in dem die Härte von der Härte des Oberflächenschichtgebiets 46 zu der Härte des Grundmaterialgebiets 42 im Übergang ist.
Das Härteübergangsgebiet 48 dient als ein Ort, an dem die Härte auf dem Weg von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 in der Tiefenrichtung Pa plötzlich abnimmt, und enthält einen Ort, an dem die Härteänderungsrate wenigstens -60 oder kleiner ist und üblicherweise -100 oder kleiner ist. Das Härteübergangsgebiet 48 ist ein Gebiet, das den Ort enthält, an dem die Härteänderungsrate wenigstens -60 oder kleiner ist und üblicherweise -100 oder kleiner ist, und ist ein Gebiet, das von dem Ort, an dem die Härteänderungsrate von einem Wert 0 oder größer zu einem negativen Wert in der Tiefenrichtung Pa gewechselt wird, beginnt. Die Härteänderungsrate des Härteübergangsgebiets 48 ist z. B. -200 oder größer und kleiner als 0. Die Länge des Härteübergangsgebiets 48 in der Tiefenrichtung Pa liegt z. B. in einem Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm. Da auf diese Weise das Härteübergangsgebiet 48 vorgesehen ist, in dem die Härte steil zunimmt, wird es leichter, die Tiefe der gehärteten Gesamtschicht, die die Tiefe von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 bis zu dem Grundmaterialgebiet 42 repräsentiert, zu verringern.
Das Oberflächenschichtgebiet 46 ist ein Gebiet, das zwischen der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 und dem Härteübergangsgebiet 48 vorhanden ist. Um diese Konfiguration zu spezifizieren, ist eine Bedingung dargestellt, dass das Oberflächenschichtgebiet 46 einen Ort enthält, an dem die Härteänderungsrate 0 oder größer ist. Selbst wenn die Härteänderungsrate einen negativen Wert aufweist, weist das Oberflächenschichtgebiet 46 die Härteänderungsrate auf, der größer (dessen Absolutwert kleiner) als der des Härteübergangsgebiets 48 ist, das den Ort enthält, an dem die Härteänderungsrate wenigstens -60 oder kleiner und üblicherweise -100 oder kleiner ist. Dementsprechend nimmt die Härte nicht so steil wie die des Härteübergangsgebiets 48 ab. Das Oberflächenschichtgebiet 46 wird als ein Gebiet angesehen, in dem die Härteänderungsrate wenigstens -60 übersteigt. Da das Oberflächenschichtgebiet 46 auf diese Weise vorgesehen ist, ist zwischen der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 und dem Härteübergangsgebiet 48 das Gebiet, das härter als das Grundmaterialgebiet 42 ist, angeordnet. Somit wird es leichter, die Tiefe der wirksam gehärteten Schicht, die die geforderte Härte aufweist, sicherzustellen.
Das Oberflächenschichtgebiet 46 ist ein Gebiet, das zu der gesicherten Härte der wirksam gehärteten Schicht mit der geforderten Härte beiträgt, ohne eine erhebliche Abnahme oder Zunahme der Vickers-Härte zu verursachen. Um diese Konfiguration zu verwirklichen, ist ein erster Differenzwert Δ, der eine Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Vickers-Härte repräsentiert, in dem Oberflächenschichtgebiet 46 100 oder kleiner. Dementsprechend liegt die Härteänderungsrate in einem Wertebereich größer als -60 bis +60 oder kleiner. Der Maximalwert und der Minimalwert der hier beschriebenen Vickers-Härte bedeuten den Maximalwert und den Minimalwert, wenn die Vickers-Härte des Oberflächenschichtgebiets 46 in der Tiefenrichtung Pa in Einheiten von 0,1 mm gemessen wird.
Um die Tiefe der wirksam gehärteten Schicht mit der geforderten Härte sicherzustellen, wird z. B. das Oberflächenschichtgebiet 46 auf die Vickers-Härte eingestellt, die wenigstens das 1,5-fache der Vickers-Härte bei der Anfangsstelle des Grundmaterialgebiets 42 ist. Um die Tiefe der wirksam gehärteten Schicht sicherzustellen, ist das Oberflächenschichtgebiet 46 in einem Bereich von wenigstens 0,2 mm von der Oberfläche der oberflächengehärteten Schicht 44 angeordnet. Ein unterer Grenzwert der Vickers-Härte des Oberflächenschichtgebiets 46 ist nicht besonders beschränkt. Allerdings ist der untere Grenzwert unter dem Gesichtspunkt der Sicherstellung einer ausreichenden Ermüdungsfestigkeit z. B. vorzugsweise 600 oder größer. Ein oberer Grenzwert der Vickers-Härte des Oberflächenschichtgebiets 46 ist nicht besonders beschränkt. Allerdings ist der obere Grenzwert z. B. 800 oder kleiner.
Das Grundmaterialgebiet 42 beginnt von einem Ort, an dem die Härteänderungsrate in der Tiefenrichtung Pa von dem Härteübergangsgebiet 48 von einem negativen Wert zu einem Wert von 0 oder größer gewechselt wird. In dem Grundmaterialgebiet 42 nimmt die Härte in der Tiefenrichtung Pa nicht erheblich zu oder ab. Zum Beispiel ist auf der Grundlage dieser Beziehung in dem Grundmaterialgebiet 42 der zweite Differenzwert Δ, der die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Vickers-Härte ist, 50 oder kleiner und liegt die Härteänderungsrate in einem Bereich zwischen -50 und +50. Somit wird das Grundmaterialgebiet 42 als ein Anfang von dem Ort, an dem die Härteänderungsrate in dem Bereich zwischen -50 und +50 in der Tiefenrichtung Pa liegt, gegenüber dem Ort, an dem die Härteänderungsrate des Härteübergangsgebiets 48 -60 oder kleiner ist, angesehen. Das Grundmaterialgebiet 42 ist nicht besonders auf die spezifische Härte beschränkt. Allerdings liegt die Härte des Grundmaterialgebiets 42 z. B. in einem Bereich von 250 bis 400 Hv.
Solange die Bedingung, die sich auf die oben beschriebene Härte bezieht, einen Bereich von einem Mittelabschnitt 38a (siehe 3) in einer Breitenrichtung Pb der Rolloberfläche 38 in der Tiefenrichtung Pa erfüllt, kann irgendeine Bedingung genutzt werden. Die hier beschriebene Breitenrichtung Pb bedeutet in einem Querschnitt, der durch Schneiden des ersten Trägerbauelements 32 entlang der Drehmittellinie La (siehe 1) erhalten wird, eine Richtung orthogonal zu der Tiefenrichtung Pa der Rolloberfläche 38.
In dem oben beschriebenen ersten Trägerbauelement 32 ist die Rolloberfläche 38 auf der Oberfläche des Oberflächenschichtgebiets 46 angeordnet und ist der erste Lochabschnitt 40-A in dem Grundmaterialgebiet 42 angeordnet. Das heißt, der erste Lochabschnitt 40-A ist nur in dem Grundmaterialgebiet 42 angeordnet und ist nicht in der oberflächengehärteten Schicht 44 angeordnet. Dementsprechend kann an dem aus dem Verarbeitungsmaterial des ersten Trägerbauelements 32 gebildeten Werkstück ein Durchlochungsprozess zum Anordnen des ersten Lochabschnitts 40-A in dem weniger harten Grundmaterialgebiet 42 anstelle der härteren oberflächengehärteten Schicht 44 ausgeführt werden. Somit wird die Prozesseffizienz zum Zeitpunkt der Verarbeitung des Werkstücks ausreichend verbessert.
Die oberflächengehärtete Schicht 44 weist das Oberflächenschichtgebiet 46 auf, in dem die Härte in der Tiefenrichtung Pa nicht steil abnimmt. Dementsprechend ist es leicht, die Tiefe der wirksam gehärteten Schicht sicherzustellen. Die oberflächengehärtete Schicht 44 weist das Härteübergangsgebiet 48 auf, in dem die Härte in der Tiefenrichtung Pa steil abnimmt. Dementsprechend ist es leicht, die Tiefe der gehärteten Gesamtschicht zu verringern. Somit wird der Lochabschnitt 40 in die Nähe der Rolloberfläche 38 gebracht, wodurch ein Entwurf zum Miniaturisieren des ersten Trägerbauelements 32 ermöglicht wird. Als ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform wird der Lochabschnitt 40 in der Axialrichtung in die Nähe der Rolloberfläche 38 gebracht, wodurch ein Entwurf zum Miniaturisieren des ersten Trägerbauelements 32 in der Axialrichtung ermöglicht wird. Im Ergebnis wird es leichter, nicht nur eine zufriedenstellende Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des oben beschriebenen Werkstücks, sondern auch die ausreichende Tiefe der wirksam gehärteten Schicht der oberflächengehärteten Schicht 44 und die Miniaturisierung des ersten Trägerbauelements 32 harmonisch zu verwirklichen.
In dem ersten Trägerbauelement 32 sind die erste Rolloberfläche 38-A und der erste Lochabschnitt 40-A als ein Abschnitt des einzelnen Bauelements angeordnet. Somit kann die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung erhalten werden, ohne eine Zunahme der Anzahl von Komponenten des Untersetzungsgetriebes 10 zu verursachen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Bedingung der Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 beschrieben.
Vorzugsweise liegt die Tiefe von der Rolloberfläche 38, die sich an der Oberfläche des Oberflächenschichtgebiets 46 befindet, bis zu einem Anfangspunkt des Härteübergangsgebiets 48 (im Folgenden als eine Übergangsanfangstiefe bezeichnet) in einem Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm. Falls die Übergangsanfangstiefe kleiner als 0,5 mm ist, liegt der Anfangspunkt des Härteübergangsgebiets 48 zu flach, was eine Möglichkeit verursacht, dass die Tiefe der wirksam gehärteten Schicht unzureichend sein kann. Falls die Übergangsanfangstiefe 1,5 mm übersteigt, liegt der Anfangspunkt des Härteübergangsgebiets 48 zu tief, wodurch eine Möglichkeit verursacht wird, dass die Entfernung von der Rolloberfläche 38 bis zu dem Lochabschnitt 40 verlängert sein kann, um die Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des Werkstücks sicherzustellen. Falls die Bedingung der Übergangsanfangstiefe erfüllt ist, wird es leichter, die Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des oben beschriebenen Werkstücks, die ausreichende Tiefe der wirksam gehärteten Schicht der oberflächengehärteten Schicht 44 und die Miniaturisierung des ersten Trägerbauelements 32 harmonischer zu verwirklichen.
Vorzugsweise liegt die Entfernung von der Rolloberfläche 38, die sich auf der Oberfläche des Oberflächenschichtgebiets 46 befindet, bis zu einem Anfangspunkt des Grundmaterialgebiets 42, d. h. die Tiefe von der Rolloberfläche 38 bis zu einem Endpunkt des Härteübergangsgebiets 48, (im Folgenden als eine Übergangsendtiefe bezeichnet) in einem Bereich von 0,8 mm bis 2,0 mm. Falls die Übergangsendtiefe kürzer als 0,8 mm ist, ist der Endpunkt des Härteübergangsgebiets 48 zu flach, wodurch eine Möglichkeit verursacht wird, dass die Tiefe der wirksam gehärteten Schicht unzureichend sein kann. Falls die Übergangsendtiefe 2,0 mm übersteigt, ist der Endpunkt des Härteübergangsgebiets 48 zu tief, wodurch eine Möglichkeit verursacht wird, dass die Entfernung von der Rolloberfläche 38 bis zu dem Lochabschnitt 40 verlängert wird, um die Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des Werkstücks sicherzustellen. Falls die Bedingung der Übergangsendtiefe erfüllt ist, wird es leichter, die Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des oben beschriebenen Werkstücks, die ausreichende Tiefe der wirksam gehärteten Schicht der oberflächengehärteten Schicht 44 und die Miniaturisierung des ersten Trägerbauelements 32 harmonischer zu verwirklichen.
5 ist eine weitere graphische Darstellung, die ein Beispiel der Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 darstellt. Diese graphische Darstellung stellt die Härteverteilung des ersten Trägerbauelements 32 in Übereinstimmung mit den Anwendungsbeispielen 3 und 4 und mit den (später zu beschreibenden) Vergleichsbeispielen 1 und 2 dar. Obgleich die Einzelheit später beschrieben wird, nutzen die Anwendungsbeispiele 1 bis 4 Laserhärten als den Oberflächenhärtungsprozess für die Rolloberfläche 38 des ersten Trägerbauelements 32. Andererseits nutzt das Vergleichsbeispiel 1 einen Nitrierprozess und nutzt das Vergleichsbeispiel 2 Induktionshärten.
Durch Nutzung des Laserhärtens als der Oberflächenhärtungsprozess ist jede Bedingung der Übergangsanfangstiefe und der Übergangsendtiefe, die oben beschrieben sind, erfüllt. Falls, wie im Vergleichsbeispiel 1 dargestellt ist, als der Oberflächenhärtungsprozess der Nitrierprozess genutzt wird, wird das Härten nur in einem sehr flachen Bereich von der Rolloberfläche 38 des ersten Trägerbauelements 32 in der Tiefenrichtung Pa ausgeführt. In diesem Fall ist das Oberflächenschichtgebiet 46 in der oberflächengehärteten Schicht 44 nicht mehr vorhanden. In diesem Fall liegt die Übergangsanfangstiefe in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,2 mm und ist die Übergangsendtiefe kleiner als 0,8 mm. Dementsprechend kann keine Bedingung erfüllt sein. Falls, wie im Vergleichsbeispiel 2 dargestellt ist, das Induktionshärten als der Oberflächenhärtungsprozess genutzt wird, wird das Härten über einen gesamten sehr tiefen Bereich von der Rolloberfläche 38 des ersten Trägerbauelements 32 in der Tiefenrichtung Pa ausgeführt. In diesem Fall übersteigt die Übergangsanfangstiefe oder die Übergangsendtiefe 2,0 mm. Dementsprechend kann keine Bedingung erfüllt sein. Obgleich dies nicht dargestellt ist, ist die Übergangsanfangstiefe oder die Übergangsendtiefe 5,0 mm oder größer, falls das Induktionshärten als der Oberflächenhärtungsprozess genutzt wird. Die Entfernung von der Rolloberfläche 38 zu dem Lochabschnitt 40 ist zu stark vergrößert, um die Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des Werkstücks sicherzustellen.
Die oben beschriebene oberflächengehärtete Schicht 44 ist über dem gesamten Umfang der Rolloberfläche 38 des ersten Trägerbauelements 32 angeordnet. Wie später beschrieben wird, kann diese oberflächengehärtete Schicht 44 durch Wasserkühlen des Werkstücks gleichzeitig mit dem Laserhärten erhalten werden.
Nachfolgend wird ein Verarbeitungsverfahren des aus dem Material des ersten Trägerbauelements 32 gebildeten Werkstücks beschrieben.
Dieses Verarbeitungsverfahren enthält einen Härtungsprozess zum Härten des Werkstücks und einen Durchlochungsprozess zum Durchlochen des Werkstücks. Das als ein Verarbeitungsziel dieses Verarbeitungsverfahren dienende Werkstück wird mittels Schneiden vorbereitet. Das als das Verarbeitungsziel dienende Werkstück weist eine Form auf, die den Lochabschnitt 40 in einem als der Lochabschnitt 40 des ersten Trägerbauelements 32 dienenden Abschnitt nicht aufweist.
In dem Härtungsprozess wird das Laserhärten des Härtens des Werkstücks unter Verwendung von Laserlicht ausgeführt. In dem Härtungsprozess wird das Werkstück unter Verwendung eines sich drehenden Werkstückspanners (nicht dargestellt) in der Weise gestützt, dass es um die Drehmittellinie La drehbar ist. Das Laserlicht mit einer vorgegebenen Ausgabe von einem Laserkopf wird zu dem Abschnitt emittiert, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dient. Die Ausgabe des Laserlichts wird in der Weise eingestellt, dass ein Temperaturanstiegszustand erhalten wird, der die für das Härten verfügbare Temperatur, die der Zusammensetzung des Werkstücks entspricht, übersteigt. Das Laserlicht wird von dem Laserkopf in einem Bereich über die gesamte Länge in der Breitenrichtung Pb des Abschnitts, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dient, emittiert. In diesem Zustand wird das Werkstück mit einer vorgegebenen Drehzahl um die Drehmittellinie La gedreht, wodurch der Abschnitt, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks in der Umfangsrichtung dient, gehärtet wird. Auf diese Weise wird die oberflächengehärtete Schicht 44 in dem Abschnitt, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dient, von der Oberfläche in der Tiefenrichtung Pa angeordnet. In diesem Fall wird das Laserlicht nicht zu dem Abschnitt emittiert, der als der Lochabschnitt 40 des Werkstücks dient, damit er nicht gehärtet wird und damit das Grundmaterialgebiet 42 verbleibt.
Die Härteverteilung der oberflächengehärteten Schicht 44 entspricht der Zusammensetzung des Werkstücks. Somit wird das Werkstück mit der Zusammensetzung, die der Härteverteilung unter der oben beschriebenen Bedingung genügt, vorbereitet. Die Zusammensetzung des Werkstücks ist z. B. ein Chrommolybdänstahlmaterial wie etwa SCM 440 und AISI 4150. Allerdings ist die Zusammensetzung darauf nicht beschränkt und kann sie durch experimentelle Untersuchung bestimmt werden.
In dem Härtungsprozess in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird das Härten in der Weise ausgeführt, dass die oberflächengehärtete Schicht 44 in dem Abschnitt, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dient, über dem gesamten Umfang angeordnet ist. Um diese Konfiguration zu verwirklichen, wird eine Wasserkühlung ausgeführt, während das Härten durch Emittieren des Laserlichts mit einer vorgegebenen Ausgabe auf das Werkstück, das sich mit einer vorgegebenen Drehzahl dreht, ausgeführt wird. Die Drehzahl und die Ausgabe werden auf eine ausreichend hohe Drehzahl und auf eine ausreichend hohe Ausgabe eingestellt, um einen auf Pseudoart durch eine Spule vom Ringtyp erwärmten Temperaturanstiegszustand zu erhalten. Die Wasserkühlung wird ausgeführt, um eine für das Härten erforderliche Kühlrate sicherzustellen, da das Selbstabkühlen als ein Merkmal des Laserhärtens wegen der Verwendung des Laserlichts mit einer starken Ausgabe wahrscheinlich weniger wirksam ist. Die Drehzahl, der Betrag der Ausgabe des Laserlichts und die Wasserkühlbedingung können z. B. durch experimentelle Untersuchung bestimmt werden.
In dem Durchlochungsprozess wird die Durchlochung in dem Grundmaterialgebiet 42 ausgeführt, das sich in dem Abschnitt befindet, der als der Lochabschnitt des dem Härten in dem Härtungsprozess ausgesetzten Werkstücks dient. In dem Durchlochungsprozess in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird die Durchlochung unter Verwendung eines Gewindebohrers an dem Abschnitt, der als der Lochabschnitt des Werkstücks dient, ausgeführt, um einen Innengewindeabschnitt zu bilden. In diesem Fall ist der Grundmaterialabschnitt 42 in dem Abschnitt, der als der Lochabschnitt des Werkstücks dient, angeordnet. Dementsprechend wird die Prozesseffizienz zur Zeit der Verarbeitung des Werkstücks zufriedenstellend verbessert.
Nachdem in dem Härtungsprozess auf die Oberfläche des Abschnitts, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dient, ein absorbierendes Material mit einer ausgezeichneten Wärmeabsorptionsrate aufgetragen worden ist, kann das Laserlicht auf das absorbierende Material emittiert werden. Das absorbierende Material ist z. B. Graphit. Auf diese Weise ist es möglich, den Betrag der Wärmeabsorption in dem Abschnitt, der als die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dient, zu erhöhen. Hinsichtlich eines durchlochten Bauelements, das durch Ausführen des Durchlochungsprozesses an dem Werkstück erhalten wird, kann die Übergangsanfangstiefe oder die Übergangsendtiefe vergrößert werden.
[Anwendungsbeispiel]
Im Folgenden werden Anwendungsbeispiele in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Anwendungsbeispiele werden nur zur geeigneten Beschreibung der vorliegenden Erfindung angenommen und beschränken die vorliegende Erfindung in keiner Weise.
Zunächst wird ein Werkstück mit einer Außenform des oben beschriebenen ersten Trägerbauelements 32 vorbereitet. Das vorbereitete Werkstück enthält ein Werkstück unter Verwendung von SCM 440 als Anwendungsbeispiele 1, 3 und 4 und als Vergleichsbeispiele 1 und 2 und ein Werkstück unter Verwendung von AISI 4150 als Anwendungsbeispiel 2.
Die Rolloberfläche 38 des vorbereiteten Werkstücks wird mehreren Typen des Oberflächenhärtungsprozesses ausgesetzt. In den Anwendungsbeispielen 1 und 3 wird in einem Zustand, in dem das Werkstück gedreht wird, das Härten durch Kühlen des Werkstücks durch Wasserkühlung, während das Werkstück durch das Laserhärten auf eine gleiche oder höhere Temperatur als die Härtungstemperatur erwärmt wird, ausgeführt. In den Anwendungsbeispielen 2 und 4 wird Graphit als das absorbierende Material auf die Rolloberfläche 38 des Werkstücks aufgetragen. Außerdem wird die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dem Oberflächenhärtungsprozess unter Verwendung des Laserhärtens unter derselben Bedingung wie in den Anwendungsbeispielen 1 und 3 ausgesetzt. In dem Vergleichsbeispiel 1 wird die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dem Oberflächenhärtungsprozess durch den Nitrierprozess unter Verwendung eines Gases auf Fluorgrundlage ausgesetzt. In dem Vergleichsbeispiel 2 wird die Rolloberfläche 38 des Werkstücks dem Oberflächenhärtungsprozess unter Verwendung des Induktionshärtens ausgesetzt. Das Induktionshärten wird durch Kühlen des Werkstücks durch Wasserkühlung nach Erwärmen des Werkstücks auf eine gleiche oder höhere Temperatur als die Härtungstemperatur ausgeführt.
In dem Werkstück, das dem Oberflächenhärtungsprozess ausgesetzt wird, werden aus mehreren Orten auf der Rolloberfläche 38 in der Tiefenrichtung Pa Probestücke ausgeschnitten und werden mehrere der Probenstücke der Vickers-Härteprüfung ausgesetzt.
4 stellt Prüfergebnisse der Anwendungsbeispiele 1 und 2 dar. 5 stellt Prüfergebnisse der Anwendungsbeispiele 3 und 4 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 dar. Wie in 4 und 5 dargestellt ist, sind in den Anwendungsbeispielen 1 bis 4, die das Laserhärten verwenden, in der oberflächengehärteten Schicht 44 das Oberflächenschichtgebiet 46 und das Härteübergangsgebiet 48 angeordnet, die der oben beschriebenen Härteverteilung genügen. Die ersten Differenzwerte Δ zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Vickers-Härte des oben beschriebenen Oberflächenschichtgebiets 46 sind in den Anwendungsbeispielen 1 bis 4 in dieser Reihenfolge 44,4, 97,3, 35,8 und 50,1.
Bisher sind die Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden. Alle oben beschriebenen Ausführungsformen zeigen lediglich spezifische Beispiele zur Verkörperung der vorliegenden Erfindung. Der Inhalt der Ausführungsformen beschränkt nicht den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung und es können verschiedene Entwurfsänderungen wie etwa Abwandlungen, Hinzufügungen und Beseitigungen der Konfigurationselemente vorgenommen werden, ohne von dem Konzept der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde hinsichtlich des Inhalts, dessen Entwurf auf diese Weise geändert werden kann, eine Beschreibung unter Verwendung einer Schreibweise wie etwa „in Übereinstimmung mit der Ausführungsform“ und „in der Ausführungsform“ vorgenommen. Allerdings bedeutet das nicht, dass die Entwurfsänderung für den Inhalt, der diese Schreibweise nicht besitzt, nicht zulässig ist. Außerdem beschränkt eine an dem Querschnitt der Zeichnung angebrachte Schraffur nicht ein Material des schraffierten Ziels.
Das Untersetzungsgetriebe 10 ist unter Verwendung des Untersetzungsgetriebes vom flexibel ineinandergreifenden Typ als ein Beispiel beschrieben worden. Allerdings ist der Typ nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann die Erfindung ein Untersetzungsgetriebe vom exzentrisch schwingenden Typ nutzen. Alternativ kann die vorliegende Erfindung ein Untersetzungsgetriebe nutzen, das einen Planetenradmechanismus oder einen Orthogonalwellenradmechanismus oder einen Parallelwellenradmechanismus enthält. Obgleich das Untersetzungsgetriebe vom flexibel ineinandergreifenden Typ mit der zylindrischen Form als ein Beispiel beschrieben worden ist, ist der Typ des Untersetzungsgetriebes vom flexibel ineinandergreifenden Typ nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf das Untersetzungsgetriebe vom flexibel ineinandergreifenden Typ mit einem Napftyp mit einem Innenzahnrad oder mit einem Zylinderhuttyp angewendet werden.
Obgleich das Gehäuse 12 und das erste Trägerbauelement 32 als ein Beispiel der durchlochten Elemente mit der Rolloberfläche 38 und mit dem Lochabschnitt 40 beschrieben worden sind, ist das spezifische Beispiel darauf nicht beschränkt. Obgleich ein Beispiel beschrieben worden ist, in dem sowohl das erste Bauelement als auch das zweite Bauelement, die über den Rollelementen 16 angeordnet sind, durchlochte Bauelemente sind, können das erste Bauelement und/oder das zweite Bauelement das durchlochte Bauelement sein.
Die Bedingung in Bezug auf die Härteverteilung des oben beschriebenen durchlochten Bauelements kann im Fall der Verwendung des Laserhärtens als der Oberflächenhärtungsprozess durch geeignetes Einstellen der Zusammensetzung und der Wärmebehandlungsbedingungen des Werkstücks erfüllt werden. Die Bedingung, die sich auf die Härteverteilung bezieht, bedeutet hier eine zahlenmäßige Bedingung, die sich auf einen Punkt, an dem das Oberflächenschichtgebiet 46 und das Härteübergangsgebiet 48 in der oberflächengehärteten Schicht 44 angeordnet sind, auf die Übergangsanfangstiefe und auf die Übergangsendtiefe bezieht. Die Wärmebehandlungsbedingung bedeutet hier eine Bedingung in Bezug auf eine Ausgabe (kW) des zum Werkstück emittierten Laserlichts, gleich, ob das absorbierende Material auf die Oberfläche des Werkstücks aufgetragen ist oder nicht. Falls die Ausgabe des Laserlichts zunimmt, nimmt der Härtebereich von der Rolloberfläche des durchlochten Bauelements in der Tiefenrichtung Pa zu. Dementsprechend wird es leichter, die Übergangsanfangstiefe und die Übergangsendtiefe zu vergrößern. Falls das absorbierende Material auf die Oberfläche des Werkstücks aufgetragen wird, wird es im Vergleich zu einem Fall, dass kein absorbierendes Material darauf aufgetragen wird, leichter, die Übergangsanfangstiefe und die Übergangsendtiefe zu erhöhen. Angesichts dieser Punkte können durch Experimente und Analyse verschiedene Bedingungen, um die Härteverteilung des oben beschriebenen durchlochten Bauelements zu erfüllen, bestimmt werden.
In den Anwendungsbeispielen ist das Laserhärten als ein Beispiel des auf das durchlochte Bauelement angewendeten Oberflächenhärtungsprozesses beschrieben worden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Solange es möglich ist, das Oberflächenschichtgebiet, das den Ort enthält, der von der Oberfläche des durchlochten Bauelements zu dem Härteübergangsgebiet ununterbrochen ist und in dem die Härteänderungsrate 0 oder größer ist, und das Härteübergangsgebiet, das den Ort enthält, in dem die Härte in der Tiefenrichtung ununterbrochen abnimmt und die Härteänderungsrate -60 oder kleiner ist, zu erhalten, kann irgendein Oberflächenhärtungsprozess verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: UNTERSETZUNGSGETRIEBE,
16: ROLLELEMENT,
38: ROLLOBERFLÄCHE,
40: LOCHABSCHNITT,
42: GRUNDMATERIALGEBIET,
44: OBERFLÄCHENGEHÄRTETE SCHICHT,
46: OBERFLÄCHENSCHICHTGEBIET,
48: HÄRTEÜBERGANGSGEBIET

Claims

Untersetzungsgetriebe (10), das umfasst: ein durchlochtes Bauelement, das eine Rolloberfläche (38), auf der ein Rollelement (16) rollt, und einen Lochabschnitt (40) aufweist, wobei das durchlochte Bauelement ein Grundmaterialgebiet (42) und eine oberflächengehärtete Schicht (44), die härter als das Grundmaterialgebiet (42) ist und die auf einer Oberflächenseite von dem Grundmaterialgebiet (42) vorgesehen ist, aufweist, wobei die oberflächengehärtete Schicht (44) ein Oberflächenschichtgebiet (46) und ein Härteübergangsgebiet (48), die in einer Tiefenrichtung senkrecht zu einer Oberfläche aufeinanderfolgend sind, aufweist, wobei das Oberflächenschichtgebiet (46) einen Ort enthält, der von der Oberfläche bis zu dem Härteübergangsgebiet (48) ununterbrochen ist und in dem die Härteänderungsrate 0 oder größer ist, wenn als eine Härteänderungsrate eine Änderungsrate der Vickers-Härte pro 0,1 mm in der Tiefenrichtung definiert ist, wobei das Härteübergangsgebiet (48) einen Ort enthält, an dem die Härte in der Tiefenrichtung ununterbrochen abnimmt und die Härteänderungsrate -60 oder kleiner ist, und wobei die Rolloberfläche (38) auf einer Oberfläche des Oberflächenschichtgebiets (46) angeordnet ist und wobei der Lochabschnitt (40) in dem Grundmaterialgebiet (42) angeordnet ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, wobei eine Tiefe von der Rolloberfläche (38) bis zu dem Härteübergangsgebiet (48) in einem Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm liegt.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Tiefe von der Rolloberfläche (38) bis zu dem Grundmaterialgebiet (42) in einem Bereich von 0,8 mm bis 2,0 mm liegt.
Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rolloberfläche (38) und der Lochabschnitt (40) in dem durchlochten Bauelement als Abschnitte eines einzelnen Bauelements vorgesehen sind.
Verarbeitungsverfahren eines Werkstücks, das ein Material eines durchlochten Bauelements ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Härtungsprozess des durchlochten Bauelements, das eine Rolloberfläche (38), auf der ein Rollelement (16) rollt, und einen Lochabschnitt (40) aufweist, in dem ein Abschnitt, der als die Rolloberfläche (38) des Werkstücks dienen soll, dem Härten durch Emittieren von Laserlicht auf den Abschnitt des Werkstücks, um eine an einer Oberflächenseite eines Grundmaterialgebiets (42) angeordnete oberflächengehärtete Schicht (44) bereitzustellen, ausgesetzt wird und in dem ein Abschnitt, der als der Lochabschnitt (40) des Werkstücks dienen soll, nicht dem Härten ausgesetzt wird, so dass das Grundmaterialgebiet (42) verbleibt; und einen Durchlochungsprozess zum Durchlochen des Grundmaterialgebiets (42), das sich in dem Abschnitt befindet, der als der Lochabschnitt (40) des Werkstücks dienen soll, wobei, wenn eine Richtung senkrecht zu einer Rolloberfläche (38) der oberflächengehärteten Schicht (44) als eine Tiefenrichtung (Pa) definiert wird, der Abschnitt, der als der Lochabschnitt (40) des Werkstücks dienen soll, an einer Position angeordnet ist, welche die Rolloberfläche (38) in der Tiefenrichtung (Pa) überlappt, oder an einer Position angeordnet ist, welche die oberflächengehärtete Schicht (44) in einer axialen Richtung (X) überlappt.