DE102020102403A1

DE102020102403A1 - Zahnradvorrichtung des biegeeingriffstyps und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE102020102403A1
Application number: DE102020102403.7A
Authority: DE
Inventors: Shinji Yoshida; Masayuki Ishizuka
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2040-02-01
Also published as: JP7438666B2; CN111594582A; JP2020133800A; DE102020102403B4; JP7374361B2; JP2023054008A; CN111594582B

Abstract

Eine angemessene Härte eines Innenzahnelements zu erzielen. Eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) beinhaltet einen Wellengenerator (10A), ein Außenzahnrad (12), das durch den Wellengenerator (10A) gebogen und verformt wird, ein Innenzahnrad (23g) , in das das Außenzahnrad (12) eingreift, und ein Hauptlager (33), das das Innenzahnrad (23g) stützt. Ein Innenzahnelement (23), wo das Innenzahnrad (23g) vorgesehen ist, weist einen Innenumfang auf, wo Innenzähne gebildet sind, und weist einen Außenumfang auf, wo eine Innenringwalzfläche (334, 335) des Hauptlagers (33) integral vorgesehen ist. Das Innenzahnelement (23) weist Walzflächenhärteabschnitte (H11, H21), Abschnitte (H12, H22) mit stark abnehmender Härte, bei denen Härte von den Walzflächenhärteabschnitten (H11, H21) stark abnimmt, und Abschnitte (H13, H23) mit ansteigender Härte auf, bei denen Härte steigt, so dass ein Absolutwert einer Steigung einer Härteänderung kleiner ist als in den Abschnitten (H12, H22) mit stark abnehmender Härte in dieser Reihenfolge von der Innenringwalzfläche (334, 335) zu den Innenzähnen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Beschreibung des Standes der Technik
In dem Stand der Technik ist eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps bekannt, die mit einem Außenzahnrad versehen ist, das gebogen und verformt wird (siehe beispielsweise Japanische ungeprüfte Patentpublikation Nr. 2017-106626). Das Außenzahnrad wird durch einen Wellengenerator, der innen via ein schwingungserzeugendes Körperlager angepasst ist und in dem sich der Wellengenerator dreht, gebogen und verformt. Ferner greift das Außenzahnrad in ein starres Innenzahnrad ein.
Und bei einigen solchen Zahnradvorrichtungen des Biegeeingriffstyps sind das Innenzahnrad und ein Innenring eines Lagers integriert, das die Ausgabe und Eingabe der Verlangsamungsdrehung unterstützt, um die Anzahl der Teile zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Element, in dem ein Innenring eines Lagers und ein Innenzahnrad wie oben beschrieben integriert sind (nachstehend als Innenzahnelement bezeichnet), können sich der Zahnoberflächenabschnitt des Innenzahnrads und der Innenring des Lagers in Bezug auf die erforderliche Härte voneinander unterscheiden, und somit war es erwünscht, für jede Stelle des Elements eine angemessene Härte zu erhalten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine angemessene Härte eines Innenzahnelements zu erhalten.
Eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Wellengenerator, ein Außenzahnrad, das durch den Wellengenerator gebogen und verformt wird, ein Innenzahnrad, in das die Außenzahnräder eingreifen, und ein Hauptlager, das das Innenzahnrad stützt. Ein Innenzahnelement, bei dem das Innenzahnrad vorgesehen ist, weist einen Innenumfang, bei dem Innenzähne gebildet werden, und einen Außenumfang, bei dem eine Innenringwalzfläche des Hauptlagers integral vorgesehen ist, auf. Das Innenzahnelement weist einen Walzflächenhärteabschnitt, einen Abschnitt mit stark abnehmender Härte, bei dem Härte stark von dem Walzflächenhärteabschnitt abnimmt, und einen Abschnitt mit ansteigender Härte auf, bei dem Härte derart ansteigt, dass ein Absolutwert einer Steigung einer Härteänderung kleiner ist als in dem Abschnitt mit stark abnehmender Härte in dieser Reihenfolge von der Innenringwalzfläche zu den Innenzähnen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps, die einen Wellengenerator, ein Außenzahnrad, das durch den Wellengenerator gebogen und verformt wird, ein Innenzahnrad, in die die Außenzahnräder eingreifen, und ein Hauptlager, das das Innenzahnrad stützt, beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet einen Nutbildungsschritt des Bildens einer Nut zum Bilden einer Innenringwalzfläche des Hauptlagers in Bezug auf ein Formmaterial eines Innenzahnelements mit einem Innenumfang, an dem Innenzähne des Innenzahnrads gebildet werden, und mit einem Außenumfang, an dem die Innenringwalzfläche integral vorgesehen ist, einen ersten Wärmebehandlungsschritt zum Durchführen einer ersten Wärmebehandlung in einem Zustand, in dem ein überschüssiger Abschnitt radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne in Bezug auf das Formmaterial gebildet werden, gelassen wird, einen zweiten Wärmebehandlungsschritt zum Durchführen einer zweiten Wärmebehandlung in Bezug auf eine Nut zum Bilden der Innenringwalzfläche des Formmaterials in einem Zustand, in dem nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt ein überschüssiger Abschnitt radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne gebildet werden, gelassen wird, und einen Innenumfangsflächenbildungsschritt zum Entfernen des überschüssigen Abschnitts radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne gebildet werden, nach dem zweiten Wärmebehandlungsschritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine angemessene Härte des Innenzahnelements zu erzielen.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Umfangsteil eines Innenzahnelements darstellt.
3 ist ein Diagramm, das die Härteverteilung des Innenzahnelements in einer Radialrichtung darstellt.
4A bis 4D sind erklärende Diagramme, die die jeweiligen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Innenzahnelements in der Reihenfolge darstellen.
5A bis 5C sind erklärende Diagramme, die die jeweiligen Schritte des Verfahrens der Herstellung des Innenzahnelements darstellt, die den 4A bis 4D in der Reihenfolge folgen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
[Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps]
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Axialrichtung in dieser Beschreibung ist definiert als eine Richtung entlang einer Drehachse O1, die Radialrichtung in dieser Beschreibung ist definiert als eine Richtung senkrecht zu der Drehachse O1, und die Umfangsrichtung in dieser Beschreibung ist definiert als eine Drehrichtung um die Drehachse O1.
Wie in 1 dargestellt, ist die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 mit einer Wellengeneratorwelle 10, einem Außenzahnrad 12, das durch die Wellengeneratorwelle 10 gebogen und verformt wird, zwei Innenzahnrädern 22g und 23g, die mit dem Außenzahnrad 12 ineinandergreifen, und einem schwingungserzeugenden Körperlager 15 versehen. Ferner ist die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 mit einem ersten Gehäuse 22, einem Innenzahnelement 23, einem zweiten Gehäuse 24, einer ersten Abdeckung 26, einer zweiten Abdeckung 27, Lagern 31 und 32, einem Hauptlager 33, dichtenden O-Ringen 34, 35 und 38 sowie Öldichtungen 41, 42 und 43 versehen.
Die Wellengeneratorwelle 10, die eine Hohlwellenform aufweist, beinhaltet einen Wellengenerator 10A und Wellenabschnitte 10B und 10C. Der Wellengenerator 10A weist eine elliptische Außenform in einem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse O1 auf. Die Wellenabschnitte 10B und 10C sind beidseitig in der Axialrichtung des Wellengenerators 10A vorgesehen und jeder der Wellenabschnitte 10B und 10C weist eine kreisförmige Außenform in einem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse O1 auf. Es ist zu beachten, dass die elliptische Form nicht auf eine geometrisch genaue elliptische Form beschränkt ist und die elliptische Form eine im Wesentlichen elliptische Form beinhaltet. Die Wellengeneratorwelle 10 dreht sich um die Drehachse O1 und die Mitte der Außenform des Querschnitts des Wellengenerators 10A, die senkrecht zu der Drehachse O1 steht, stimmt mit der Drehachse O1 überein.
Das Außenzahnrad 12 ist ein biegsames und zylindrisches Metall und der Außenumfang des Außenzahnrades 12 ist mit Zähnen versehen.
Eines der beiden Innenzahnräder (erstes und zweites Innenzahnrad) 22g und 23g greift in den Zahnabschnitt ein, der sich auf einer Seite von der Axialmitte des Außenzahnrads 12 befindet und das andere der beiden Innenzahnräder (erstes und zweites Innenzahnrad) 22g und 23g greift in den Zahnabschnitt ein, der sich auf der anderen Seite von der Axialmitte des Außenzahnrads 12 befindet. Das Innenzahnrad 22g ist so konfiguriert, dass Innenzähne an entsprechenden Stellen an dem Innenumfangsabschnitt des ersten Gehäuses 22 vorgesehen sind. Das Innenzahnrad 23g ist so konfiguriert, dass Innenzähne an entsprechenden Stellen an dem Innenumfangsabschnitt des Innenzahnelements 23 vorgesehen sind.
Das schwingungserzeugende Körperlager 15 ist zwischen dem Wellengenerator 10A und dem Außenzahnrad 12 angeordnet. Das schwingungserzeugende Körperlager 15 beinhaltet mehrere Wälzkörper (Rollen) 15A, einen Außenring 15B und einen Halter 15C, der die mehreren Wälzkörper 15A hält. Die mehreren Wälzkörper 15A beinhalten die Wälzkörper 15A der ersten Gruppe, die radial nach innen von einem Innenzahnrad 22g angeordnet und in Umfangsrichtung eingerichtet sind, und die Wälzkörper 15A der zweiten Gruppe, die radial nach innen von dem anderen Innenzahnrad 23g angeordnet und in Umfangsrichtung eingerichtet sind. Die mehreren Wälzkörper 15A rollen unter Verwendung der Außenumfangsfläche des Wellengenerators 10A und der Innenumfangsfläche des Außenrings 15B als Walzflächen.
Abstandsringe 36 und 37 sind auf beiden Seiten des Außenzahnrads 12, des Außenrings 15B und des Halters 15C in der Axialrichtung vorgesehen. Die Abstandsringe 36 und 37 liegen an das Außenzahnrad 12, den Außenring 15B und den Halter 15C an und unterdrücken Axialverschiebungen des Außenzahnrads 12, des Außenrings 15B und des Halters 15C.
Das erste Gehäuse 22 und das zweite Gehäuse 24 sind miteinander verbunden und decken die radialen Außenseiten der Innenzahnräder 22g und 23g sowie des Außenzahnrads 12 ab.
Die erste Abdeckung 26 ist mit dem ersten Gehäuse 22 verbunden und deckt den Außenumfangsabschnitt ab, der sich auf einer Endseite der Wellengeneratorwelle 10 befindet.
Die zweite Abdeckung 27 deckt den Außenumfangsabschnitt ab, der sich auf der anderen Endseite der Wellengeneratorwelle 10 befindet. Die zweite Abdeckung 27 und das Innenzahnelement 23 sind mit Bolzenverbindungslöchern 27h und 23h versehen, die sich in einem lastseitigen Endabschnitt in die Axialrichtung kontinuierlich erstrecken. Wenn die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 mit einer Gegenvorrichtung verbunden ist, werden die zweite Abdeckung 27 und das Innenzahnelement 23 zusammen befestigt und mit einem angetriebenen Element der Gegenvorrichtung via die Schraubenverbindungslöcher 27h und 23h verbunden. Die Schraubenverbindungslöcher 27h und 23h sind an mehreren Stellen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Die zweite Abdeckung 27 und das Innenzahnelement 23 sind mit Bolzenlöcher 27j und 23j zur temporären Befestigung der zweiten Abdeckung 27 und des Innenzahnelements 23 versehen.
Das Lager 31, das ein Kugellager oder dergleichen ist, ist zwischen der ersten Abdeckung 26 und dem Wellenabschnitt 10B der Wellengeneratorwelle 10 angeordnet. Die erste Abdeckung 26 stützt die Wellengeneratorwelle 10 via das Lager 31 drehbar. Die Wellengeneratorwelle 10 ist mit einer Stufe h1 angrenzend zu der Dispositionsposition des Lagers 31 versehen und weist einen Außendurchmesser auf, der sich stark verändert (auf der mittleren Seite in der Axialrichtung). Die erste Abdeckung 26 ist mit einer Stufe h2 angrenzend zu der Dispositionsposition des Lagers 31 versehen und weist einen Innendurchmesser auf, der sich geringfügig ändert (auf einer Endseite in der Axialrichtung) . In der Axialrichtung ist das Lager 31 zwischen den Stufen h1 und h2 angeordnet. Die Stufen h1 und h2 fungieren als Stopper, die eine Axialbewegung des Lagers 31 stoppen. Mit anderen Worten, das Lager 31 ist jeweils an der ersten Abdeckung 26 und der Wellengeneratorwelle 10 durch eine Zapfenpassstruktur befestigt und die Stufen h1 und h2 positionieren das Lager 31 in der Axialrichtung.
Das Lager 32, das ein Kugellager oder dergleichen ist, ist zwischen der zweiten Abdeckung 27 und dem Wellenabschnitt 10C der Wellengeneratorwelle 10 angeordnet. Die zweite Abdeckung 27 stützt die Wellengeneratorwelle 10 via das Lager 32 drehbar. Die Wellengeneratorwelle 10 ist mit einer Stufe h3 angrenzend zu der Dispositionsposition des Lagers 32 versehen und weist einen Außendurchmesser auf, der sich stark verändert (auf der mittleren Seite in der Axialrichtung). Die zweite Abdeckung 27 ist mit einer Stufe h4 angrenzend zu der Dispositionsposition des Lagers 32 versehen und weist einen Innendurchmesser auf, der sich geringfügig ändert (auf einer Endseite in der Axialrichtung) . In der Axialrichtung ist das Lager 32 zwischen den Stufen h3 und h4 angeordnet. Die Stufen h3 und h4 fungieren als Stopper, die eine Axialbewegung des Lagers 32 stoppen. Mit anderen Worten, das Lager 32 ist jeweils an der zweiten Abdeckung 27 und der Wellengeneratorwelle 10 durch eine Zapfenpassstruktur befestigt und die Stufen h3 und h4 positionieren das Lager 32 in der Axialrichtung.
Eine Öldichtung 41 ist zwischen der ersten Abdeckung 26 und dem Wellenabschnitt 10B der Wellengeneratorwelle 10 in einem Endabschnitt in der Axialrichtung angeordnet und unterdrückt einen Schmiermittelaustritt nach außen in der Axialrichtung. Eine weitere Öldichtung 42 ist zwischen der zweiten Abdeckung 27 und dem Wellenabschnitt 10C der Wellengeneratorwelle 10 im anderen Endabschnitt in der Axialrichtung angeordnet und unterdrückt einen Schmiermittelaustritt nach außen in der Axialrichtung.
Die Öldichtung 43 ist zwischen dem zweiten Gehäuse 24 und dem Innenzahnelement 23 angeordnet und unterdrückt einen Schmiermittelaustritt aus diesem Teil.
Die Dichtungs-O-Ringe 34, 35 und 38 unterdrücken Schmiermittelaustritte, indem sie jeweils eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuse 22 und der ersten Abdeckung 26, zwischen dem ersten Gehäuse 22 und dem zweiten Gehäuse 24 sowie zwischen dem Innenzahnelement 23 und der zweiten Abdeckung 27 durchführen. Mit anderen Worten, der Innenraum der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 der vorliegenden Ausführungsform (Raum, in dem das Außenzahnrad 12 und das Hauptlager 33 vorhanden sind) ist ein mit Schmiermittel gefüllter Raum und ist durch die O-Ringe 34, 35 und 38 oder die Öldichtungen 41, 42 und 43 abgedichtet.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Innenzahnelements 23. Das Hauptlager 33, das ein Kreuzrollenlager oder dergleichen ist, ist zwischen dem Innenzahnelement 23 und dem zweiten Gehäuse 24 angeordnet. Das zweite Gehäuse 24 stützt das Innenzahnelement 23 via das Hauptlager 33 drehbar. Das Hauptlager 33 beinhaltet einen mit dem Innenzahnelement 23 integrierten Innenring 331, einen mit dem zweiten Gehäuse 24 integrierten Außenring 332 und mehrere Wälzkörper 333, die zwischen dem Innenring 331 und dem Außenring 332 angeordnet sind.
Der Innenring 331 weist eine V-förmige Nut (Nut mit V-förmigem Axialquerschnitt) auf, die an der Außenumfangsfläche des Innenzahnelements 23 gebildet ist und einen Öffnungswinkel des Nutgrundabschnitts von 90° aufweist. Darüber hinaus weist der Außenring 332 eine V-förmige Nut auf, die auf der Innenumfangsfläche des zweiten Gehäuses 24 gebildet ist und einen Öffnungswinkel des Nutgrundabschnitts von 90° aufweist. Die V-förmige Nut des Innenrings 331 und die V-förmige Nut (umgekehrte V-förmige Nut) des Außenrings 332 weisen die gleiche Öffnungsweite auf und sind einander zugewandt. Und ein Paar Innenringwalzflächen 334 und 335 (siehe 2), die in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, sind innerhalb der V-förmigen Nut des Innenrings 331 gebildet. Ein Paar Außenringwalzflächen, die in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, sind innerhalb der V-förmigen Nut des Außenrings 332 gebildet.
Weiterhin sind die mehreren Wälzkörper 333, die Querrollen sind, in Umfangsrichtung in Abständen innerhalb der V-förmigen Nut des Innenrings 331 und der V-förmigen Nut des Außenrings 332 angeordnet. Was die mehreren Wälzkörper 333 betrifft, so sind diejenigen, die eine Wälzachse senkrecht zu einer Walzfläche jeder V-förmigen Nut und eine Wälzachse senkrecht zu der anderen Walzfläche aufweisen, abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet.
Wie oben beschrieben, werden die Innenzähne des Innenzahnrads 23g an dem Innenumfang des Innenzahnelements 23 gebildet. Und die Innenringwalzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 des Hauptlagers 33 sind so angeordnet, dass sie mit den Innenzähnen des Innenzahnrads 23g aus der Radialrichtung gesehen überlappen. Mit anderen Worten, die Innenzähne und die Innenringwalzflächen 334 und 335 sind so angeordnet, dass sie sich in der Axialrichtung überlappen.
Obwohl sich der gesamte Bereich der Innenzähne des Innenzahnrads 23g in der Axialrichtung und der gesamte Bereich der Innenringwalzflächen 334 und 335 in der Axialrichtung so überlappen, dass sie aus der Radialrichtung gesehen im Beispiel von 2 im Wesentlichen übereinstimmen, kann sich ein Teilbereich der Innenzähne und ein Teilbereich entweder der Innenringwalzfläche 334 oder der Innenringwalzfläche 335 in einem anderen Dispositionsbeispiel überlappen. Es ist zu beachten, dass es in diesem Fall bevorzugt ist, dass sich mindestens der Zwischenpunkt entweder der Innenringwalzfläche 334 oder der Innenringwalzfläche 335 in der Axialrichtung und die Innenzähne aus der Radialrichtung gesehen überlappen. Darüber hinaus ist der Innenumfang des Innenzahnelements 23 mit einer ersten angrenzenden Innenumfangsfläche 234 und einer zweiten angrenzenden Innenumfangsfläche 235 versehen, die in der Axialrichtung an die Innenzähne angrenzt und im Innendurchmesser größer als die Innenzähne ist. Die erste angrenzende Innenumfangsfläche 234 ist auf der Seite vorgesehen, die weit von dem ersten Gehäuse 22 entfernt ist und einen konstanten Innendurchmesser aufweist, mit Ausnahme des abgeschrägten Abschnitts in einem Axialendabschnitt. Die zweite angrenzende Innenumfangsfläche 235 ist auf der Seite vorgesehen, die sich in der Nähe des ersten Gehäuses 22 befindet, und ist eine geneigte Oberfläche mit einem Innendurchmesser, der sich allmählich zum ersten Gehäuse 22 hin vergrößert. Es ist zu beachten, dass nur eine der ersten angrenzenden Innenumfangsflächen 234 und die zweite angrenzende Innenumfangsfläche 235 vorgesehen werden kann.
[Betrieb der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps]
In der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 wird die Bewegung des Wellengenerators 10A auf das Außenzahnrad 12 übertragen, wenn eine Drehbewegung von einem Motor (nicht dargestellt) oder dergleichen eingegeben wird und sich die Wellengeneratorwelle 10 dreht. In diesem Fall wird das Außenzahnrad 12 auf eine Form entlang der Außenumfangsfläche des Wellengenerators 10A geregelt und zu einer elliptischen Form gebogen, die einen langen Achsenteil und einen kurzen Achsenteil aus der Axialrichtung gesehen aufweist. Ferner greift das Außenzahnrad 12 mit dem Innenzahnrad 22g des befestigten ersten Gehäuses 22 an dem langen Achsenteil ineinander. Dementsprechend dreht sich das Außenzahnrad 12 nicht mit der gleichen Drehzahl wie der Wellengenerator 10A und der Wellengenerator 10A dreht sich relativ innerhalb des Außenzahnrads 12. Und bei dieser Relativdrehung wird das Außenzahnrad 12 so gebogen und verformt, dass sich die Langachsenposition und die Kurzachsenposition in der Umfangsrichtung bewegen. Die Periode dieser Verformung ist proportional zu der Drehperiode der Wellengeneratorwelle 10.
Während der biegsamen Verformung des Außenzahnrads 12 ändert sich die Position, in der das Außenzahnrad 12 und das Innenzahnrad 22g ineinandergreifen, in der Drehrichtung infolge der Bewegung der Langachsenposition. Unter der Annahme, dass die Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 12 100 und die Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 22g 102 beträgt, weichen die Eingriffszähne des Außenzahnrads 12 und des Innenzahnrads 22g jedes Mal ab, wenn die Eingriffsposition umläuft. Dadurch dreht sich das Außenzahnrad 12. Bei den oben beschriebenen Anzahlen der Zähne wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 10 bei einem Untersetzungsverhältnis von 100 : 2 verlangsamt und auf das Außenzahnrad 12 übertragen.
Inzwischen greift auch das Außenzahnrad 12 mit dem anderen Innenzahnrad 23g ineinander, und somit ändert sich durch die Drehung der Wellengeneratorwelle 10 auch die Eingriffsposition des Außenzahnrads 12 und des Innenzahnrads 23g in der Drehrichtung. Inzwischen sind die Anzahl der Zähne des Innenzahnrads 23g und die Anzahl der Zähne des Außenzahnrads 12 gleich zueinander, so dass sich das Außenzahnrad 12 und das Innenzahnrad 23g nicht relativ zueinander drehen und die Drehbewegung des Außenzahnrads 12 im Untersetzungsverhältnis von 1 : 1 auf das Innenzahnrad 23g übertragen wird. Dadurch wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 10 in einem Untersetzungsverhältnis von 100 : 2 verlangsamt und auf das zweite Innenzahnelement 23g und die zweite Abdeckung 27 übertragen. Und diese verlangsamte Drehbewegung wird an ein Gegenelement abgegeben.
[Härteverteilung des Innenzahnelements]
3 ist ein Diagramm, das die Härteverteilung des Innenzahnelements 23 in der Radialrichtung darstellt. Die charakteristische Härteverteilung des Innenzahnelements 23 wird basierend auf 3 beschrieben.
Das Innenzahnelement 23 ist aus einem metallischen Material gefertigt. Beispiele für das metallische Material beinhalten legierte Stahlmaterialien für Maschinenstrukturen wie ein Chrom-Molybdän-Stahlwerkstoff (SCM-Werkstoff in JIS) und S55C.
Und, wie oben beschrieben, ist der Außenumfang des Innenzahnelements 23 integral mit dem Innenring 331 des Hauptlagers 33 und der Innenumfang des Innenzahnelements 23 integral mit dem Innenzahnrad 23g versehen. Dementsprechend besteht ein Unterschied zwischen der für die Innenzähne des Innenzahnrads 23g erforderlichen Härte und der für die Innenringwalzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 erforderlichen Härte. Dementsprechend wird in einem Schritt zur Herstellung des Innenzahnelements 23 eine erste Wärmebehandlung einschließlich Abschrecken und Tempern als Ganzes an dem Innenzahnelement 23 und anschließend ein Induktionsabschrecken, das heißt eine zweite Wärmebehandlung, an den Innenringwalzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 durchgeführt. Dadurch weist das Innenzahnelement 23 die in 3 dargestellten Eigenschaften in Bezug auf die Härteverteilung in der Radialrichtung auf.
Das Diagramm von 3 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der Vickershärte und der Tiefe von der Oberfläche einer Innenringwalzfläche 334 des Innenrings 331 des Innenzahnelements 23. In diesem Diagramm sind die Härteverteilungen von zwei Beispielen des Innenzahnelements 23 dargestellt, die nach dem gleichen Verfahren hergestellt werden und sich in der Dimension jedes Abschnitts voneinander unterscheiden. Beispiel (1) (weiße Rhombuspunkte) und Beispiel (2) (schwarze Kreispunkte) sind die beiden Beispiele. Dargestellt wird in Bezug auf diese Beispiele (1) und (2) die Härteverteilung, die durch Messen der Härte in einem Radialbereich D von einem Axialzwischenpunkt P der Innenringwalzfläche 334 auf einer Seite zu den Innenzähne des Innenzahnrads 23g in einem Tiefenintervall von 0,25 mm erhalten wird, in einem Fall, wenn die Axialbreite einer Innenringwalzfläche 334 des Innenrings 331 des Innenzahnelements 23 1 ist. In 3 wird jedoch eine Messung in einem Abstand von 0,5 mm in Bezug auf Teilbereiche (4 mm bis 6 mm Tiefe und 6,5 mm bis 7 mm Tiefe) durchgeführt.
Darüber hinaus zeigt die Horizontalachse in diesem Diagramm die Radialtiefe von der Oberfläche der Innenringwalzfläche 334 des Innenzahnelements 23 zu den Innenzähnen des Innenzahnrades 23g an. Auf der Horizontalachse bezeichnet 0 [mm] die Oberfläche der Innenringwalzfläche 334 der Beispiele (1) und (2) , 6,5 [mm] die Oberfläche der Innenzähne des Beispiels (2) und 7,5 [mm] jede Position auf der Oberfläche der Innenzähne des Beispiels (1).
Darüber hinaus gibt die Vertikalachse die Härte an, die nach einem Verfahren gemäß der Vickers Härteprüfung nach JIS Z2244 gemessen wird, und eine Skala auf der Vertikalachse ist 200 [HV0,3].
Das Innenzahnelement 23 des in 3 dargestellten Beispiels (1) weist eine Härteverteilung auf, in der ein Walzflächenhärteabschnitt H11, ein Abschnitt H12 mit stark abnehmender Härte und ein Abschnitt H13 mit ansteigender Härte in dieser Reihenfolge von der Innenringwalzfläche 334 zu den Innenzähnen (gerade nach innen in der Radialrichtung) vorgesehen sind. In dem Abschnitt H12 mit stark abnehmender Härte nimmt die Härte gegenüber dem Walzflächenhärteabschnitt H11 stark ab. In dem Abschnitt H13 mit ansteigender Härte steigt die Härte so an, dass der Absolutwert der Steigung der Härteänderung kleiner wird als in dem Abschnitt H12 mit stark abnehmender Härte.
Darüber hinaus weist das Innenzahnelement 23 des Beispiels (2) eine Härteverteilung auf, bei der in dieser Reihenfolge ein Walzflächenhärteabschnitt H21, ein Abschnitt H22 mit stark abnehmender Härte und ein Abschnitt H23 mit ansteigender Härte von der Innenringwalzfläche 334 zu den Innenzähnen wie im Falle von Beispiel (1) vorgesehen sind. In dem Abschnitt H22 mit stark abnehmender Härte nimmt die Härte gegenüber dem Walzflächenhärteabschnitt H21 stark ab. In dem Abschnitt H23 mit ansteigender Härte steigt die Härte so an, dass der Absolutwert der Steigung der Härteänderung kleiner wird als in dem Abschnitt H22 mit stark abnehmender Härte. Es ist zu beachten, dass die Endpunkte der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte die Oberflächenhärte der Innenzähne sind.
Der Walzflächenhärteabschnitt H11 erstreckt sich von der Oberfläche der Innenringwalzfläche 334 zu dem Abschnitt H12 mit stark abnehmender Härte und der Walzflächenhärteabschnitt H21 erstreckt sich von der Oberfläche der Innenringwalzfläche 334 zu dem Abschnitt H22 mit stark abnehmender Härte.
Der Abschnitt H12 mit stark abnehmender Härte erstreckt sich von dem Walzflächenhärteabschnitt H11 zu dem Abschnitt H13 mit ansteigender Härte und Abschnitt H22 mit stark abnehmender Härte erstreckt sich von dem Walzflächenhärteabschnitt H21 zu dem Abschnitt H23 mit ansteigender Härte.
Der Abschnitt H13 mit ansteigender Härte erstreckt sich von dem Abschnitt H12 mit stark abnehmender Härte zu der Oberfläche der Innenzähne des Innenzahnrads 23g und der Abschnitt H23 mit ansteigender Härte erstreckt sich von dem Abschnitt H22 mit stark abnehmender Härte zu der Oberfläche der Innenzähne des Innenzahnrads 23g.
In der Härteverteilung sind die Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21 Bereiche, in denen die Härteänderung gering und innerhalb einer vorbestimmten Breite ist. In diesen Bereichen ist der Messpunkt, der die Oberflächenhärte der Innenringwalzfläche 334 angibt, ein Anfangspunkt und die Härte an jedem Messpunkt nach dem Anfangspunkt ist gleich oder größer als die für die Walzfläche erforderliche Härte (beispielsweise 500 HV). Die vorbestimmte Breite kann angemessen eingestellt werden, so dass die vorbestimmte Breite von dem Abschnitt mit stark abnehmender Härte unterschieden werden kann. In diesem Beispiel wird ein Messpunkt von Interesse als ein Walzflächenhärteabschnitt bestimmt, wenn der Betrag des Härteabfalls 50 HV oder weniger als Ergebnis des Vergleichs zwischen der Härte des Messpunkts von Interesse und der Härte des vorherigen Messpunkts (der mit einer Tiefe von 0,25 mm flach ist) beträgt, und der Messpunkt von Interesse wird als ein Abschnitt mit stark abnehmender Härte bestimmt, wenn der Betrag des Härteabfalls 50 HV übersteigt.
In 3 wird ein Fall veranschaulicht, bei dem die Tiefe des Walzflächenhärteabschnitts H11 von der Oberfläche der Walzfläche 334 etwa im Bereich von 0 [mm] bis 2,5 [mm] und die Tiefe des Walzflächenhärteabschnitts H21 von der Oberfläche der Walzfläche 334 etwa im Bereich von 0 [mm] bis 2,25 [mm] liegt.
Eine Oberflächenhärtungsbehandlung auf Basis von Induktionsabschrecken wird auf der Walzfläche 334 wie oben beschrieben durchgeführt, eine gehärtete Schicht wird bis zu dem vorstehend beschriebenen Tiefenbereich gebildet, die gehärtete Schicht beinhaltet eine abgeschreckte Struktur, und die Hauptphase der abgeschreckten Struktur ist Martensit oder dergleichen. Dementsprechend wird in den Walzflächenhärteabschnitten H11 und H21 eine konstant hohe Härte beibehalten. Die Härte in den Walzflächenhärteabschnitten H11 und H21 ist ein Bereich, der die für die Walzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 erforderliche Härte erfüllt.
In der Härteverteilung sind die Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte Bereiche, in denen der Anfangspunkt der Messpunkt ist, an dem der Absolutwert der Steigung der Härteänderung auf eine absteigende Steigung über den oben beschriebenen spezifizierten Schwellenwert hinaus gedreht wird. Die Bereiche beinhalten alle anderen Messpunkte mit Steigungen von Gefällen, die dem Anfangspunkt folgen und den vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Wie oben beschrieben, wird in diesem Beispiel die Härte der Messpunkte von Interesse mit der Härte der vorherigen Messpunkte verglichen und es wird bestimmt, dass der Abschnitt mit stark abnehmender Härte zwischen den vorherigen Messpunkten und den Messpunkten von Interesse liegt, wenn der Betrag des Härteabfalls 50 HV übersteigt. Der Härteabfall, der die Referenz für diese Bestimmung darstellt, ist jedoch nicht auf 50 HV beschränkt. Der Betrag kann mit dem Abstand zwischen Messpunkten oder dergleichen variieren und angemessen auf einen Wert eingestellt werden, bei dem der Walzflächenhärteabschnitt oder der Abschnitt mit ansteigender Härte und der Abschnitt mit stark abnehmender Härte voneinander unterschieden werden können.
In 3 wird ein Fall veranschaulicht, in dem die Tiefe des Abschnitt mit stark abnehmender Härte H12 von der Oberfläche der Walzfläche 334 etwa im Bereich von 2,5 [mm] bis 3 [mm] und die Tiefe des Abschnitts H22 mit stark abnehmender Härte von der Oberfläche der Walzfläche 334 etwa im Bereich von 2,25 [mm] bis 2,5 [mm] liegt.
Die Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte befinden sich in einem Tiefenbereich, in dem eine durch Induktionsabschrecken verursachte Gefügeänderung nicht erreicht wird und die Härte in den Abschnitten H12 und H22 mit stark abnehmender Härte stark abnimmt. In den Abschnitten H12 und H22 mit stark abnehmender Härte tritt ein Rückgang auf die für die Innenzähne des Innenzahnrads 23g erforderliche Härte oder eine Härte auf, die etwas niedriger als die Härte ist.
Wie oben beschrieben, sind die Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte Bereiche, die einen Messpunkt beinhalten, an dem der Absolutwert der Steigung der Härteänderung die Steigung eines Gefälles ist, die einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Dementsprechend ist es möglich, den Bereich, in dem eine Härteänderung in der Radialrichtung auftritt, zu reduzieren. Dementsprechend ist es einfach, eine breite Radialbreite für den Walzflächenhärteabschnitt H11 mit einer für die Walzflächen 334 und 335 geeigneten Härte und die Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte mit einer für die Innenzähne des Innenzahnrads 23g geeigneten Härte zu gewährleisten.
In der Härteverteilung sind die Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte Bereiche, in denen der Anfangspunkt der Messpunkt ist, bei dem der Absolutwert der Steigung der Härteänderung auf eine Steigung gleich oder kleiner als den vorstehend beschriebenen vorgegebenen Schwellenwert gedreht wird. In den Bereichen ist der Absolutwert der Steigung der Härteänderung an jedem Messpunkt nach dem Anfangspunkt gleich oder kleiner als der oben beschriebene spezifizierte Schwellenwert. In diesem Beispiel wird die Härte des Messpunktes von Interesse mit der Härte des vorherigen Messpunktes verglichen. In einem Fall, in dem durch Vergleich der Betrag der Härteänderung positiv ist (die Härte ist gestiegen) oder negativ ist, jedoch weniger als 50 HV in absoluten Werten, wird bestimmt, dass der Abschnitt mit ansteigender Härte zwischen dem vorherigen Messpunkt und dem Messpunkt von Interesse liegt. Tatsächlich ist der Messpunkt, der vor dem Messpunkt liegt, der zuerst diese Bedingung hinter dem Abschnitt mit stark abnehmender Härte erfüllt, der Endpunkt des Abschnitts mit stark abnehmender Härte und der Anfangspunkt des Abschnitts mit ansteigender Härte und jeder folgende Messpunkt ist der Abschnitt mit ansteigender Härte. Es ist zu beachten, dass der Schwellenwert von 50 HV für den Fall eines negativen Betrags einer Härteänderung nicht auf 50 HV begrenzt ist, mit dem Abstand zwischen Messpunkten oder dergleichen variieren kann und angemessen auf einen Wert eingestellt werden kann, bei dem der Abschnitt mit stark abnehmender Härte unterschieden werden kann. So kann beispielsweise auch in diesem Beispiel eine 100 HV-Bestimmung in Bezug auf einen Messpunkt mit einem Messabstand von 0, 5 mm durchgeführt werden. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Härte an den Messpunkten der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte gleich oder höher ist als die für die Innenzähne des Innenzahnrads 23g erforderliche Härte. Ferner ist es bevorzugt, dass die Härte an den Messpunkten der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte kleiner ist als die für die Walzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 erforderliche Härte. Die Innenzähne des Innenzahnrads 23g werden durch Zahnrad-Schneiden gebildet, so dass die Schritteffizienz des Zahnrad-Schneidens verbessert wird, indem die Härte nicht mehr als notwendig erhöht wird.
In 3 wird ein Fall veranschaulicht, in dem die Tiefe des Abschnitts H13 mit ansteigender Härte von der Oberfläche der Walzfläche 334 etwa im Bereich von 3 [mm] bis 7,5[mm] und die Tiefe des Abschnitts H23 mit ansteigender Härte von der Oberfläche der Walzfläche 334 etwa im Bereich von 2,5 [mm] bis 6,5 [mm] liegt.
Obwohl die Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte Messpunkte beinhalten, an denen die Härteänderung teilweise nicht zunimmt, nimmt die Härte zu, wenn der Gesamtdurchschnitt der Steigungen der Härteänderungen an den Messpunkten der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte genommen wird.
In einem Fall, in dem der Absolutwert der Steigung der Härteänderung in den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte mit dem Absolutwert der Steigung der Härteänderung in den Abschnitten H12 und H22 mit stark abnehmender Härte verglichen wird, ist der Absolutwert der Steigung der Härteänderung der Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte mindestens das 5-fache, vorzugsweise das 10-fache und weiter bevorzugt das 15-fache des Absolutwerts der Steigung der Härteänderung der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte. Hier ist die Steigung des Abschnitts mit ansteigender Härte (Steigung der Härteänderung in dem Abschnitt mit ansteigender Härte) ein Wert, der erhalten wird, indem man den Betrag der Härtezunahme von dem Anfangspunkt des Abschnitts mit ansteigender Härte zu dem Endpunkt des Abschnitts mit ansteigender Härte durch die Tiefe von dem Anfangspunkt zu dem Endpunkt dividiert. Darüber hinaus ist die Steigung des Abschnitts mit stark abnehmender Härte (Steigung der Härteänderung in dem Abschnitt mit stark abnehmender Härte) ein Wert, der erhalten wird, indem man den Betrag des Härteabfalls von dem Anfangspunkt des Abschnitts mit stark abnehmender Härte zu dem Endpunkt des Abschnitts mit stark abnehmender Härte durch die Tiefe von dem Anfangspunkt zu dem Endpunkt dividiert.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Breite des Tiefenbereichs der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte in der Radialrichtung mindestens 100% und weniger als 300% der Breite des Tiefenbereichs der Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21 in der oben beschriebenen Radialrichtung beträgt.
Die Härte nimmt in den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte insgesamt leicht zu. Dementsprechend steigt selbst in dem Fall einer Abnahme in den Abschnitten H12 und H22 mit stark abnehmender Härte auf beispielsweise einen Wert, der unterhalb der für die Innenzähne des Innenzahnrades 23g erforderlichen Härte liegt, die Härte an, bis die Oberfläche der Innenzähne des Innenzahnrades 23g erreicht ist und die erforderliche Härte erfüllt werden kann.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass eine Härtezunahme von mindestens 20 [HV0,3] als Ganzes (von dem Anfangspunkt bis zu dem Endpunkt) in den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte auftritt.
Das Innenzahnelement 23 wird als Ganzes abgeschreckt und getempert (erste Wärmebehandlung) und auf die für die Innenzähne des Innenzahnrades 23g erforderliche Härte gehärtet. Im Gegensatz dazu ist für die Walzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 des Hauptlagers 33 eine höhere Härte erforderlich. Dementsprechend wird Induktionsabschrecken (zweite Wärmebehandlung) als Oberflächenhärtungsbehandlung an den Walzflächen 334 und 335 durchgeführt. Dadurch nimmt die Härte, die in dem Bereich nahe den Oberflächen der Walzflächen 334 und 335 liegt, zu und die für die Walzflächen erforderliche Härte kann erfüllt werden. Währenddessen wird die Wärme des Induktionsabschreckens an einem von den Oberflächen der Walzflächen 334 und 335 entfernten Teil bei einer niedrigeren Temperatur als in den Walzflächen 334 und 335 übertragen und es kommt zu einem Härteabfall.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Auswirkung eines Härteabfalls, der auf Induktionsabschrecken zurückzuführen ist, unterdrückt, und eine Erhöhung der Härte in den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte ist durch die Herstellung des Innenzahnelements 23 durch ein vorbestimmtes Herstellungsverfahren beabsichtigt.
[Verfahren zur Herstellung eines Innenzahnelements]
4A bis 5C sind erklärende Diagramme, die die jeweiligen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Innenzahnelements 23 in der Reihenfolge darstellen.
Bei der Herstellung des Innenzahnelements 23 wird zunächst ein säulenförmiger Metallblock 23M, der ein Formmaterial (Basismaterial) des Innenzahnelements 23 ist, aus dem Material ausgeschnitten (4A: Materialschneideschritt).
Anschließend wird in der Mitte des Metallblocks 23M ein Durchgangsloch 231M zur Positionierung oder Befestigung bei verschiedenen Bearbeitungsarten gebildet und das Anfasen in beiden Axialendabschnitten und das Drehen einer V-förmigen Nut 232M des Innenrings 331 werden durchgeführt (primärer Drehschritt (Durchgangslochformungsschritt, Nutformungsschritt)) .
Es ist zu beachten, dass das Durchgangsloch 231M vorzugsweise ein kleines Loch ist, das im Innendurchmesser ausreichend kleiner ist als die Position, an der die Innenzähne des Innenzahnrades 23g gebildet sind. So ist es beispielsweise wünschenswert, dass der Innendurchmesser des Durchgangslochs 231M weniger als ein Drittel des Außendurchmessers des Metallblocks 23M beträgt. Dementsprechend befindet sich der Metallblock 23M in diesem Stadium in einem Zustand, in dem der überschüssige Abschnitt radial nach innen von der Position, in der die Innenzähne gebildet werden, zurückgelassen wird. Dieser überschüssige Überschussabschnitt wird in einem zweiten Drehschritt (später beschrieben) entfernt. Darüber hinaus weist das Durchgangsloch 231M einen konstanten Innendurchmesser in der Axialrichtung auf (in einem Fall, in dem beide Endabschnitte des Durchgangslochs 231M abgeschrägt sind, die abgeschrägten Abschnitte jedoch ausgeschlossen sind).
Nachfolgend wird das Abschrecken und Tempern auf dem Metallblock 23M durchgeführt, der den primären Drehschritt (erster Wärmebehandlungsschritt) durchlaufen hat.
In diesem Fall wird der Metallblock 23M in dem ersten Wärmebehandlungsschritt in einem Zustand abgeschreckt und getempert, in dem der überschüssige Anteil radial nach innen von der Position, in der die Innenzähne gebildet werden, zurückgelassen wird.
Weiterhin wird Induktionsabschrecken auf der V-förmigen Nut 232M des Metallblocks 23M durchgeführt, der den ersten Wärmebehandlungsschritt durchlaufen hat (4B: zweiter Wärmebehandlungsschritt).
Als nächstes wird eine Drehung durchgeführt, bei der eine Innenumfangsfläche 233M gebildet wird, indem die Mitte des Metallblocks 23M nach dem zweiten Wärmebehandlungsschritt in der Axialrichtung weit geöffnet wird (4C: sekundärer Drehschritt (Innenumfangsflächenformungsschritt, angrenzender Innenumfangsflächenformungsschritt)) .
In diesem Fall wird das Drehen in Bezug auf die Positionen der Bildung der Innenzähne des Innenzahnrades 23g in der Axialrichtung der Innenumfangsfläche 233M durchgeführt, so dass die Positionen im Innendurchmesser kleiner sind als die angrenzenden Innenumfangsflächen 234 und 235 auf beiden Seiten in der Axialrichtung.
Weiterhin wird in einem Axialendabschnitt der Innenumfangsfläche 233M des Metallblocks 23M nach dem sekundären Drehschritt und dem Drehen zum Bilden einer Fase in dem anderen Axialendabschnitt, den Positionen der Bildung der Innenzähne oder dergleichen ein Kegel (zweite angrenzende Innenumfangsfläche 235) gebildet (4D: tertiärer Drehschritt).
Darüber hinaus wird an jedem Abschnitt der gedrehten Innenumfangsfläche 233M Schleifen durchgeführt, an der Endfläche an der anderen Axialendabschnittsseite des Metallblocks 23M gebohrt und das Bolzenverbindungsloch 23h und das Bolzenloch 23j werden mittels eines Gewindeschneiders gebildet.
Anschließend wird das Zahnrad-Schneiden an den Positionen der Bildung der Innenzähne innerhalb der Innenumfangsfläche 233M des Metallblocks 23M nach dem tertiären Drehschritt durchgeführt und die Innenzähne des Innenzahnrads 23g werden gebildet (5A: Innenzahnradformungsschritt).
Ferner wird Schleifen an der Innenfläche der V-förmigen Nut 232M in der Außenumfangsfläche des Metallblocks 23M durchgeführt und die Innenringwalzflächen 334 und 335 werden in der V-förmigen Nut 232M mit einer Soll-Oberflächenrauhigkeit (5B: Walzflächenbildungsschritt) gebildet. Damit ist das Innenzahnelement 23 fertig gestellt.
Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge der basierend auf den 4A bis 4D und den 5A und 5B beschriebenen Schritte nicht auf die oben beschriebene Reihenfolge beschränkt ist und die in Bezug auf die Reihenfolge bedeutungslosen Schritte angemessen im Hinblick auf die Reihenfolge geändert werden können. Beispielsweise können der Innenzahnbildungsschritt und der Walzflächenbildungsschritt in Reihenfolge umgekehrt werden.
Anschließend wird das Innenzahnelement 23 in das zweite Gehäuse 24 in einem Zustand angepasst, in dem der Wälzkörper 333 zwischen dem Innenring 331 des Innenzahnelements 23 und dem Außenring 332 des zweiten Gehäuses 24 nach dem Walzflächenbildungsschritt eingesetzt wird. Dadurch wird das Hauptlager 33 mit einem Kreuzrollenlager montiert (5C: Lagerbauschritt) .
[Technische Effekte der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
Wie oben beschrieben, beinhaltet das Innenzahnelement 23 in der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 die Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21, die Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte und die Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte in dieser Reihenfolge von den Innenringwalzflächen 334 und 335 des Innenrings 331 zu den Innenzähne des Innenzahnrades 23g.
Dementsprechend ist selbst in einem Fall, in dem das Innenzahnelement 23 mit den Innenzähnen des Innenzahnrads 23g und den Innenringwalzflächen 334 und 335 des Innenrings 331, die sich in Bezug auf die erforderliche Härte unterscheiden, versehen ist, eine Bereitstellung des Innenzahnelements 23 möglich, das auf die individuellen Härteanforderungen angemessen reagiert.
Darüber hinaus ist das Innenzahnelement 23 mit den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte bei ansteigender Härte versehen. Dementsprechend steigt auch in einem Fall von zunehmender Härteabnahme in den Abschnitten H12 und H22 mit stark abnehmender Härte die Härte in den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte an, so dass die Oberflächenhärte der Innenzähne in der Lage ist, eine erforderliche Härte mühelos zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist der Absolutwert der Steigung der Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte wie bei dem Innenzahnelement 23 mindestens das Fünffache des Absolutwerts der Steigung der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte, und somit ist es möglich, die Radialbreite der Abschnitte H12 und H22 ausreichend zu reduzieren, wenn ein Härteübergang zwischen den Walzflächenhärteabschnitten H11 und H21 und den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte auftritt, auch in einem Fall, wenn die Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21 als Härtebereich für die Innenringwalzflächen 334 und 335 und die Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte als für die Innenzähne geeigneter Härtebereich vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, die breiten Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21 oder die breiten Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte zu gewährleisten.
Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem die Innenringwalzflächen 334 und 335 und die Innenzähne des Innenzahnrads 23g im Innenzahnelement 23 so angeordnet sind, dass sie sich aus der Radialrichtung gesehen überlappen, durch die Härteverteilungen der Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21, der Abschnitte H12 und H22 mit stark abnehmender Härte sowie der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte für jede der Innenringwalzflächen 334 und 335 und der Innenzähne des Innenzahnrads 23g leicht eine angemessene Härte realisiert werden.
Darüber hinaus ist es möglich, den Außendurchmesser des Innenzahnelements 23 in einem Fall zu reduzieren, in dem der Radialtiefenbereich der Abschnitte H13 und H23 mit ansteigender Härte weniger als das Dreifache des Tiefenbereichs der Walzflächenhärteabschnitte H11 und H21 im Innenzahnelement 23 beträgt.
Darüber hinaus werden in einem Fall, in dem das Innenzahnelement 23 der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps 1 hergestellt wird, die erste Wärmebehandlung und die zweite Wärmebehandlung in einem Zustand durchgeführt, in dem der überschüssige Teil radial nach innen von der Position, in der die Innenzähne innerhalb des Metallblocks 23M gebildet sind, zurückgelassen wird.
Dementsprechend ist es möglich, Induktionsabschrecken als zweite Wärmebehandlung an einer Nut zum Bilden der Innenringwalzfläche in einem Zustand durchzuführen, in dem die Wärmekapazität des Metallblocks 23M hoch ist. Dementsprechend ist es möglich, den Betrag der Wärmeübertragung auf das Teil zu reduzieren, das radial nach innen in der Nähe der Nutoberfläche liegt, um die Innenringwalzfläche zu bilden, wo eine hohe Härte erforderlich ist. Dadurch ist es möglich, einen Härteabfall durch die Wiedererwärmung des Induktionsabschreckens in Bezug auf den radial inneren Teil, an dem die erste Wärmebehandlung durchgeführt wird, zu unterdrücken und es ist möglich, die Härte, die von den Abschnitten H13 und H23 mit ansteigender Härte gefordert wird, leicht zu realisieren.
[Weiteres]
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und die in der Ausführungsform beschriebenen Details können innerhalb des Erfindungsgedanken angemessen geändert werden.
Beispielsweise, obwohl die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps in der oben beschriebenen Ausführungsform eine so genannte rohrförmige Konfiguration aufweist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps nach der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine so genannte Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps vom Bechertyp oder Zylinderhuttyp sein.
Darüber hinaus, obwohl ein Kreuzrollenlager als Hauptlager 33 veranschaulicht wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und es können verschiedene Lagertypen übernommen werden. Beispielsweise können ein Vierpunktkontakt-Kugellager, ein Nutkugellager, ein Rollenlager und dergleichen übernommen werden. In diesem Fall ist das Innenzahnelement 23 mit einer Nut versehen, die eine Innenringwalzfläche aufweist, die auf das übernommene Lager reagiert.
Darüber hinaus, obgleich das Innenzahnelement 23, bei dem die Innenzähne des Innenzahnrads 23g am Innenzahnelement 23 und die Innenringwalzflächen 334 und 335 so angeordnet sind, dass sie sich aus der Radialrichtung gesehen überlappen, veranschaulicht wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, im Innenzahnelement 23 können die Innenzähne und die Innenringwalzflächen 334 und 335 so angeordnet sein, dass sie sich aus der Radialrichtung gesehen überhaupt nicht überlappen. Selbst in dem Fall wird vorhergesagt, dass die Härteverteilung im Bereich von dem Axialzwischenpunkt der Innenringwalzfläche 334 oder 335 zu einem korrespondierenden Punkt auf der Innenumfangsfläche radial nach innen von dem Axialzwischenpunkt die gleiche Härteverteilung wie die Innenzähne des Innenzahnrads 23g ist , sofern der erste und zweite Wärmebehandlungsschritt, die mit den oben beschriebenen identisch sind, am Innenzahnelement durchgeführt wird. Dementsprechend ist es möglich, eine angemessene Härte auch in Bezug auf die Innenzähne des Innenzahnrads 23g zu realisieren, indem das Innenzahnelement 23 so konfiguriert wird, dass die Härteverteilung im Bereich vom Zwischenpunkt der Innenringwalzfläche 334 oder 335 bis zu dem korrespondierenden Punkt den oben beschriebenen Walzflächenhärteabschnitt, den Abschnitt mit stark abnehmender Härte und den Abschnitt mit ansteigender Härte in dieser Reihenfolge aufweist. Mit anderen Worten, „von der Innenringwalzfläche zu den Innenzähnen“ beinhaltet einen Fall, in dem der korrespondierende Punkt auf der Innenumfangsfläche nicht die Innenzähne sind, in einem Fall, in dem die Härteverteilung direkt von der Innenringwalzfläche zur Innenseite in der Radialrichtung gemessen wird. Dieser Fall bedeutet, dass die erreichte Innenumfangsfläche mit den Innenzähnen imitiert wird.
Darüber hinaus ist, obgleich in dem Verfahren zur Herstellung des Innenzahnelements 23 ein Beispiel beschrieben wurde, in dem das Durchgangsloch 231M in der Mitte des Metallblocks 23M in dem primären Drehschritt als Schritt vor dem ersten und zweiten Wärmebehandlungsschritt vorgesehen ist, das Durchgangsloch 231M optional und der erste Wärmebehandlungsschritt und der zweite Wärmebehandlungsschritt können an dem Metallblock 23M durchgeführt werden, der ohne das Durchgangsloch 231M massiv ist.
Die Wärmebehandlung in dem ersten und zweiten Wärmebehandlungsschritt des Verfahrens zur Herstellung des Innenzahnelements 23 beschränkt sich nicht nur auf das Abschrecken und Tempern und Induktionsabschrecken. Eine andere Form der Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, soweit die für die Innenringwalzflächen 334 und 335 erforderliche Härte ) und die Innenzähne realisiert werden können. Beispielsweise kann eine Aufkohlungsbehandlung oder eine Laserabschreckungsbehandlung angewendet werden.
Darüber hinaus können spezifische Bedingungen der Wärmebehandlung zur Erfüllung dieser Härteverteilungen experimentell, analytisch oder dergleichen bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

1: Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps
10: Wellengeneratorwelle
10A: Wellengenerator
12: Außenzahnrad
22g, 23g: Innenzahnrad
23: Innenzahnelement
23M: Metallblock (Formmaterial)
33: Hauptlager
231M: Durchgangsloch
232M: V-förmige Nut
233M: Innenumfangsfläche
234, 235: Angrenzende Innenumfangsfläche
331: Innenring
332: Außenring
333: Wälzkörper
334, 335: Innenringwalzfläche
H11, H21: Walzflächenhärteabschnitt
H11, H21: Walzflächenhärteabschnitt
H12, H22: Abschnitt mit stark abnehmender Härte
H13, H23: Abschnitt mit ansteigender Härte
O1: Drehachse
P: Zwischenpunkt

Claims

Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1), umfassend: einen Wellengenerator (10A); ein Außenzahnrad (12), das durch den Wellengenerator (10A) gebogen und verformt wird; ein Innenzahnrad (23g), in das das Außenzahnrad (12) eingreift, ein Hauptlager (33), das das Innenzahnrad (23g) stützt, wobei ein Innenzahnelement (23) , bei dem das Innenzahnrad (23g) vorgesehen ist, einen Innenumfang aufweist, an dem Innenzähne gebildet sind, und einen Außenumfang aufweist, an dem eine Innenringwalzfläche (334, 335) des Hauptlagers (33) integral vorgesehen ist, und das Innenzahnelement (23) einen Walzflächenhärteabschnitt (H11, H21), einen Abschnitt (H12, H22) mit stark abnehmender Härte, bei dem die Härte stark von dem Walzflächenhärteabschnitt (H11, H21) abnimmt, und einen Abschnitt (H13, H23) mit ansteigender Härte aufweist, bei dem die Härte ansteigt, so dass ein Absolutwert einer Steigung einer Härteänderung kleiner ist als in dem Abschnitt (H12, H22) mit stark abnehmender Härte, in dieser Reihenfolge von der Innenringwalzfläche (334, 335) zu den Innenzähnen.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) nach Anspruch 1, wobei der Absolutwert der Steigung des Abschnitts (H12, H22) mit stark abnehmender Härte mindestens das Fünffache des Absolutwerts der Steigung des Abschnitts (H13, H23) mit ansteigender Härte beträgt.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenringwalzfläche (334, 335) und die Innenzähne aus einer Radialrichtung gesehen überlappend angeordnet sind.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Tiefenbereich des Abschnitts (H13, H23) mit ansteigender Härte weniger als das Dreifache eines Tiefenbereichs des Walzflächenhärteabschnitts (H11, H21) beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) mit einem Wellengenerator (10A), einem Außenzahnrad (12), das durch den Wellengenerator (10A) gebogen und verformt wird, einem Innenzahnrad (23g), in das das Außenzahnrad (12) eingreift, und einem Hauptlager (33), das das Innenzahnrad (23g) stützt, wobei das Verfahren umfasst: einen Nutbildungsschritt des Bildens einer Nut zum Bilden einer Innenringwalzfläche (334, 335) des Hauptlagers (33) in Bezug auf ein Formmaterial eines Innenzahnelements (23) mit einem Innenumfang, an dem Innenzähne des Innenzahnrades (23g) gebildet sind, und mit einem Außenumfang, an dem die Innenringwalzfläche (334, 335) integral vorgesehen ist; einen ersten Wärmebehandlungsschritt zum Durchführen einer ersten Wärmebehandlung in einem Zustand, in dem ein überschüssiger Abschnitt radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne in Bezug auf das Formmaterial geformt werden, gelassen wird; einen zweiten Wärmebehandlungsschritt zum Durchführen einer zweiten Wärmebehandlung in Bezug auf eine Nut zum Bilden der Innenringwalzfläche (334, 335) des Formmaterials in einem Zustand, in dem nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt ein überschüssiger Abschnitt radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne gebildet werden, gelassen wird; und einen Bildungsschritt einer Innenumfangsfläche zum Entfernen des überschüssigen Abschnitts radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne gebildet werden, nach dem zweiten Wärmebehandlungsschritt.
Verfahren zur Herstellung einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Durchgangslochbildungsschritt des Bildens eines Durchgangslochs (231M) radial nach innen von einer Position, an der die Innenzähne in Bezug auf das Formmaterial gebildet werden, wobei die zweite Wärmebehandlung an dem Formmaterial durchgeführt wird, in dem das Durchgangsloch (231M) in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps (1) nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Bildungsschritt einer angrenzenden Innenumfangsfläche des Bildens einer angrenzenden Innenumfangsfläche (234, 235), die im Innendurchmesser größer ist als die Innenzähne an einem Teil, das axial an die Innenzähne angrenzt, nach dem zweiten Wärmebehandlungsschritt, wobei ein Durchgangsloch mit einem axial konstanten Innendurchmesser in dem Durchgangslochbildungsschritt gebildet wird.