技术领域
[0001] 本发明涉及机械零件。
[0002] 本申请基于2019年1月31日申请的日本专利申请第2019－016173号主张优先权，且引用该日本申请所记载的所有记载内容。
相关背景技术
[0003] 在作业机械的车桥装置中包含行星齿轮机构。在行星齿轮机构的行星架上，形成有用于供支承行星齿轮的销插入的孔(例如，参照特开2015－77830号公报(专利文献1))。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：(日本)特开2015－77830号公报
具体实施方式
[0025] [实施方式的概要]
[0026] 本申请的机械零件是具有在第一表面上开口的圆形的孔(在第一表面上开口且在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时为圆形的孔)且由钢或铸铁构成的机械零件。该机械零件具备：多个第一淬火硬化区域，该多个第一淬火硬化区域包含第一表面，且在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，该多个第一淬火硬化区域沿着包围上述孔的第一圆相互分离地排列；基体区域，该基体区域为第一淬火硬化区域以外的区域。
[0027] 当形成了淬火硬化区域时，该区域因材料的相变而膨胀。如上所述，当以包围孔的外缘的方式形成了环状的淬火硬化区域时，孔的尺寸精度因为由上述体积增加引起的孔径减小而降低。
[0028] 与此相对，在本申请的机械零件中，多个第一淬火硬化区域沿着包围上述孔的第一圆相互分离地排列。这样，通过沿着第一圆相互分离地配置多个第一淬火硬化区域，可抑制由上述体积增加引起的直径减小。这被认为是因为在第一圆的周向上相邻的第一淬火硬化区域彼此之间存在未被淬火硬化的区域的缘故。其结果，根据本申请的机械零件，能够抑制孔的尺寸精度降低。
[0029] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，上述多个第一淬火硬化区域可以离开上述孔的外缘而配置。由此，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0030] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，多个第一淬火硬化区域可以在第一圆的周向上相互等间隔地配置。这样，通过在周向上均等地配置第一淬火硬化区域，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0031] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，第一淬火硬化区域各自的外形可以为圆形。这样，通过将第一淬火硬化区域的平面形状设为对称性高的形状，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0032] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，相邻的第一淬火硬化区域彼此可以分离第一淬火硬化区域的直径的80％以上而配置。在包含第一淬火硬化区域和基体区域的边界的区域，存在由淬火造成的相变所引起的残余应力。当相邻的第一淬火硬化区域的存在残余应力的区域彼此重叠时，孔的尺寸精度降低。通过将相邻的第一淬火硬化区域彼此分离第一淬火硬化区域的直径的80％以上而配置，可抑制相邻的第一淬火硬化区域的存在残余应力的区域彼此重叠，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0033] 上述机械零件还可以具备多个第二淬火硬化区域，该多个第二淬火硬化区域包含第一表面，且在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，该多个第二淬火硬化区域沿着中心与第一圆一致且直径大于第一圆的第二圆相互分离地排列。这样，通过排列配置多列淬火硬化区域，容易提高第一表面的耐磨损性。
[0034] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，上述多个第二淬火硬化区域可以离开上述孔的外缘而配置。这样，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0035] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，多个第二淬火硬化区域可以在第二圆的周向上相互等间隔地配置。这样，通过使第二淬火硬化区域在周向上均等，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0036] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，第二淬火硬化区域各自的外形可以为圆形。这样，通过将第二淬火硬化区域的平面形状设为对称性高的形状，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0037] 在上述机械零件中，第二淬火硬化区域和第一淬火硬化区域可以相互分离地配置。这样，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0038] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，第一淬火硬化区域及第二淬火硬化区域的外形可以为圆形。相邻的第一淬火硬化区域和第二淬火硬化区域可以分离第一淬火硬化区域及第二淬火硬化区域的直径的80％以上而配置。由此，可抑制相邻的第一淬火硬化区域的存在残余应力的区域和第二淬火硬化区域的存在残余应力的区域重叠，能够进一步抑制孔的尺寸精度降低。
[0039] 注意，所谓相邻的第一淬火硬化区域和第二淬火硬化区域分离第一淬火硬化区域及第二淬火硬化区域的直径的80％以上而配置的状态，是指相邻的第一淬火硬化区域和第二淬火硬化区域分离第一淬火硬化区域的直径的80％以上，且分离第二淬火硬化区域的直径的80％以上的状态。即，在第一淬火硬化区域的直径和第二淬火硬化区域的直径不同的情况下，相邻的第一淬火硬化区域和第二淬火硬化区域可以分离较大一方的直径的80％以上而配置。
[0040] 在上述机械零件中，在沿垂直于第一表面的方向俯视观察时，相邻的第一淬火硬化区域的重心和第二淬火硬化区域的重心可以在沿自上述第一圆的中心起的径向观察时不重叠。由此，容易提高第一表面的耐磨损性。
[0041] 上述机械零件可以为行星齿轮机构的行星架。上述孔可以为供对设置于行星架的行星齿轮进行支承的销插入的孔。第一表面可以为面向行星齿轮的表面。本申请的机械零件适合作为行星齿轮机构的行星架。
[0042] [实施方式的具体例]
[0043] 接着，参照附图对本发明机械零件的实施方式进行说明。在以下附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，且不再重复其说明。
[0044] (实施方式1)
[0045] 首先，参照图1～图4对实施方式1的机械零件进行说明。图1是表示机械零件的构造的概略立体图。图2是表示从第一端面侧观察到的机械零件的构造的概略俯视图。图3是表示第一淬火硬化区域的配置的概略俯视图。图4是沿着图1的线段A－A的概略剖面图。
[0046] 参照图1及图2，本实施方式的机械零件1具有中空圆筒状的形状，其形成有包含中心轴的、沿中心轴方向贯通的孔19。机械零件1由钢或铸铁构成。机械零件1包含：第一端面11，该第一端面11是作为第一表面的一个端面；第二端面12，该第二端面12是另一个端面；
外周面13；内周面14。参照图2，在从垂直于第一端面11的方向观察时，孔19为圆形。在从垂直于第一端面11的方向观察时，外周面13及内周面14为圆形。在从垂直于第一端面11的方向观察时，孔19、外周面13及内周面14的中心一致。第一端面11及第二端面12具有圆环状的形状。
[0047] 孔19在作为第一表面的第一端面11上开口。机械零件1具备：多个第一淬火硬化区域21，该多个第一淬火硬化区域21包含第一端面11，且在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，该多个第一淬火硬化区域21沿着包围孔19的第一圆29相互分离地排列；基体区域22，该基体区域22是第一淬火硬化区域21以外的区域。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，在相邻的一对第一淬火硬化区域21之间存在基体区域22。参照图2及图3，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，本实施方式的第一淬火硬化区域21各自的外形为具有中心O1的圆形。参照图2，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，孔19的中心O和第一圆29的中心一致。
[0048] 参照图1及图4，第一淬火硬化区域21的平行于第一端面11的截面的截面积在垂直于第一端面11的方向上随着远离第一端面11而减小。参照图4，第一淬火硬化区域21具有自第一端面11起的最大距离(最大深度)d。第一淬火硬化区域21的深度随着远离外周面13而增大，在成为最大值(深度d)之后，随着接近内周面14而减小。第一淬火硬化区域21朝向第二端面12具有凸形状。在本实施方式中，所有第一淬火硬化区域21的形状均相同。从充分确保耐磨损性的观点来看，深度d例如为0.1mm以上。深度d例如为1.5mm以下。
[0049] 在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，第一淬火硬化区域21离开孔19的外缘(内周面14)而配置。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，第一淬火硬化区域21离开外周面13而配置。即，第一淬火硬化区域21不在内周面14露出。第一淬火硬化区域21不在外周面13露出。
[0050] 在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，多个第一淬火硬化区域21在第一圆29的周向(孔19的外缘的周向即沿着箭头β的方向)上相互等间隔地配置。参照图3，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时(在第一端面11上)，相邻的第一淬火硬化区域21彼此均分离距离d1。距离d1为第一淬火硬化区域21的直径的80％以上。
[0051] 在本实施方式的机械零件1中，多个第一淬火硬化区域21沿着包围孔19的第一圆29相互分离地排列。这样，通过沿着第一圆29相互分离地配置多个第一淬火硬化区域21，可抑制伴随着由淬火造成的相变所引起的体积增加而来的孔19的直径的减小。其结果，本实施方式的机械零件成为抑制了孔19的尺寸精度的降低的机械零件。
[0052] 接着，对本实施方式的机械零件1的制造方法的一个例子进行说明。图5是表示机械零件1的制造方法的概要的流程图。参照图5，在本实施方式的机械零件1的制造方法中，首先，作为工序(S10)，实施铸造工序。在该工序(S10)中，例如，使具有适当成分组成的熔融状态的铸铁流入具有与所期望形状的机械零件1对应的模腔的模具中并凝固。也可以代替熔融状态的铸铁而使熔融状态的钢、例如熔融状态的机械构造用碳钢、机械构造用合金钢流入模具中。然后，从模具中将凝固得到的机械零件1取出。
[0053] 接着，作为工序(S20)，实施机械加工工序。在该工序(S20)中，对在工序(S10)中得到的机械零件1实施机械加工。具体而言，对机械零件1实施切削、车削等机械加工，得到具有完成状态的形状的机械零件1。
[0054] 接着，作为工序(S30)，实施激光淬火工序。在该工序(S30)中，对在工序(S20)中得到的具有完成状态的形状的机械零件1实施激光淬火。作为激光淬火中使用的激光，例如可采用二氧化碳激光、YAG激光、半导体激光、光纤激光等。具体而言，参照图1及图2，对在工序(S20)中得到的形成第一淬火硬化区域21前的机械零件1的第一端面11照射激光。要照射的激光在第一端面11上具有与所期望的第一淬火硬化区域21的形状对应的光斑形状。在通过照射激光而将构成机械零件的钢或铸铁加热到A1相变点以上的温度之后，通过移动激光照射区域而骤冷，形成第一淬火硬化区域21。这样，在周向上依次形成第一淬火硬化区域21。其结果，围绕孔19而形成沿第一圆29相互分离地排列的多个第一淬火硬化区域21。
[0055] 之后，根据需要，经过防锈处理、涂装等工艺，完成机械零件1。在工序(S30)之后，不实施提高孔19的尺寸精度的加工，例如车削、磨削等精加工、整形处理。通过以上程序，能够制造本实施方式的机械零件1。
[0056] (实施方式2)
[0057] 图6是表示实施方式2的机械零件的构造的概略立体图。图6与实施方式1的图1对应。参照图6，实施方式2的机械零件1基本上具有与实施方式1的机械零件1同样的构造并实现同样的效果。但是，实施方式2的机械零件1在孔19的形状上与实施方式1的情况不同。
[0058] 参照图6，本实施方式的机械零件1的孔19不是贯通孔，而是有底的孔。机械零件1具有规定孔19的底面。在本实施方式的机械零件1中，多个第一淬火硬化区域21也是沿着包围孔19的第一圆29相互分离地排列。由此，可抑制伴随着由淬火造成的相变所引起的体积增加而来的孔19的直径的减小。其结果，本实施方式的机械零件成为抑制了孔19的尺寸精度的降低的机械零件。
[0059] (实施方式3)
[0060] 图7是表示实施方式3的机械零件的构造的概略俯视图。图7与实施方式1的图2对应。图8是表示实施方式3的第一淬火硬化区域及第二淬火硬化区域的配置的概略俯视图。图8与实施方式1的图3对应。参照图7及图8，实施方式3的机械零件1基本上具有与实施方式
1的机械零件1同样的构造并实现同样的效果。但是，实施方式3的机械零件1在形成第二淬火硬化区域23这方面与实施方式1的情况不同。
[0061] 参照图7及图8，实施方式3的机械零件1具备多个第二淬火硬化区域23，该多个第二淬火硬化区域23包含第一端面11，且在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，该多个第二淬火硬化区域23沿着中心与第一圆29一致且直径大于第一圆29的第二圆28相互分离地排列。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，在相邻的一对第二淬火硬化区域23之间存在基体区域22。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，本实施方式的第二淬火硬化区域23各自的外形为具有中心O2的圆形。参照图7，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，孔19的中心O和第一圆29的中心一致。
[0062] 在本实施方式中，第二淬火硬化区域23的形状及大小与在上述实施方式1中说明的第一淬火硬化区域21相同。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，第二淬火硬化区域23各自的外形为圆形。第二淬火硬化区域23和第一淬火硬化区域21相互分离地配置。
[0063] 在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，第二淬火硬化区域23离开孔19的外缘(内周面14)而配置。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，第二淬火硬化区域23离开外周面13而配置。即，第二淬火硬化区域23不在内周面14露出。第二淬火硬化区域23不在外周面13露出。在周向(沿着箭头β的方向)上，第一淬火硬化区域21和第二淬火硬化区域23交替地配置。
[0064] 在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，多个第二淬火硬化区域23在第二圆28的周向(孔19的外缘的周向即沿着箭头β的方向)上相互等间隔地配置。参照图8，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时(在第一端面11上)，相邻的第一淬火硬化区域21和第二淬火硬化区域23分离距离d2。距离d2为第一淬火硬化区域21及第二淬火硬化区域23的直径的80％以上。
[0065] 参照图7，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时，相邻的第一淬火硬化区域21的重心(中心O1)和第二淬火硬化区域的重心(中心O2)在沿自第一圆29的中心起的径向(沿着直线α的方向)观察时不重叠。更具体而言，与相邻的第一淬火硬化区域21的中心O1和第二淬火硬化区域的中心O2对应的中心角θ1(穿过第一淬火硬化区域21的中心O1及孔19的中心O的直线与穿过第二淬火硬化区域23的中心O2及孔19的中心O的直线所成的角)例如为15°±30′，优选为15°±15′。与相邻的第一淬火硬化区域21的中心O1对应的中心角θ2例如为
30°±30′。与相邻的第二淬火硬化区域23的中心O2对应的中心角θ3例如为30°±30′。
[0066] 在实施方式3的机械零件1中，排列配置有多列淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21及第二淬火硬化区域23)。因此，容易提高第一端面11的耐磨损性。注意，第二淬火硬化区域23可通过与第一淬火硬化区域21同样的方法来形成。
[0067] (实施方式4)
[0068] 图9是表示实施方式4的机械零件的构造的概略俯视图。图9与实施方式3的图7对应。参照图9及图7，实施方式4的机械零件1基本上具有与实施方式3的机械零件1同样的构造并实现同样的效果。但是，实施方式4的机械零件1在具备第三淬火硬化区域25这方面与实施方式3的情况不同。
[0069] 参照图9，实施方式4的机械零件1在沿着第一圆29的方向上，在相邻的第一淬火硬化区域21之间还具备第三淬火硬化区域25。多个第三淬火硬化区域25等间隔地配置为与第一圆29重叠。实施方式4的机械零件1在沿着第二圆28的方向上，在相邻的第二淬火硬化区域23之间还具备第三淬火硬化区域25。多个第三淬火硬化区域25等间隔地配置为与第二圆28重叠。第三淬火硬化区域25例如具有使第一淬火硬化区域21相似缩小的形状。在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时(在第一端面11上)，第三淬火硬化区域25的外形为圆形。
[0070] 第三淬火硬化区域25被配置为与第一淬火硬化区域21及第二淬火硬化区域23均不重叠。在沿着第一圆29的方向上，第三淬火硬化区域25被配置为与穿过孔19的中心O和第一淬火硬化区域21的中心O1的直线重叠。在沿着第二圆28的方向上，第三淬火硬化区域25被配置为与穿过孔19的中心O和第二淬火硬化区域23的中心O2的直线重叠。第一淬火硬化区域21和第三淬火硬化区域25沿着第一圆29交替地配置。第二淬火硬化区域23和第三淬火硬化区域25沿着第二圆28交替地配置。
[0071] 如上所述，本实施方式的机械零件1还具备第三淬火硬化区域25。由此，能够增大淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23及第三淬火硬化区域25)在第一端面11中所占的比例。其结果，本实施方式的机械零件1成为容易提高第一端面11的耐磨损性的机械零件。
[0072] (实施方式5)
[0073] 图10是表示实施方式5的机械零件的构造的概略俯视图。图10与实施方式3的图7对应。参照图10及图7，实施方式5的机械零件1基本上具有与实施方式3的机械零件1同样的构造并实现同样的效果。但是，实施方式5的机械零件1在第一淬火硬化区域21的形状上与实施方式3的情况不同。
[0074] 参照图10，本实施方式的第一淬火硬化区域21及第二淬火硬化区域23在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时(在第一端面11上)，具有正方形形状。穿过孔19的中心O和第一淬火硬化区域21的重心O1的直线在具有正方形形状的第一淬火硬化区域21的相对的一对顶点上穿过。穿过孔19的中心O和第二淬火硬化区域23的重心O2的直线在具有正方形形状的第二淬火硬化区域23的相对的一对顶点上穿过。
[0075] 这样，在采用圆形以外的形状作为第一端面11上的第一淬火硬化区域21及第二淬火硬化区域23的形状的情况下，也能够得到与上述实施方式1～4同样的效果。
[0076] 注意，上述实施方式1～5的第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23及第三淬火硬化区域25的配置及形状可适当组合而实施。另外，作为第一端面11上的淬火硬化区域的外形形状，虽然例示了圆形及正方形，但淬火硬化区域的形状并不限于此，可采用任意形状。不过，从容易提高孔19的尺寸精度的观点来看，淬火硬化区域的形状优选为对称性高的形状，例如圆形或正多边形。另外，从提高第一端面11的耐磨损性的观点来看，淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23及第三淬火硬化区域25)在第一端面11中所占的比例优选为3％以上。淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23及第三淬火硬化区域25)在第一端面11中所占的比例更优选为8％以上。
[0077] 另外，在上述实施方式1～5中，在沿垂直于第一端面11的方向俯视观察时(在第一端面11上)，作为淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23及第三淬火硬化区域25)沿着第一圆29或第二圆28排列的情况的一例，对淬火硬化区域的重心(中心)位于第一圆29上或第二圆28上的情况进行了说明。但是，淬火硬化区域未必需要这样严格地排列为圆形。淬火硬化区域的重心(中心)也可以与第一圆29及第二圆28相距较短的距离。另外，在上述实施方式1～5中，对所有的淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23及第三淬火硬化区域25)均沿着第一圆29或第二圆28排列的情况进行了说明，但多个淬火硬化区域中的一部分淬火硬化区域也可以配置于不沿着第一圆29及第二圆28中的任何一方的位置。
[0078] (实施方式6)
[0079] 接着，以将本申请的机械零件应用于行星齿轮机构的行星架的例子作为实施方式6进行说明。图11是表示行星齿轮机构的行星架的构造的概略剖面图。参照图11，本实施方式的机械零件即行星齿轮机构的行星架50包含：大径部51，该大径部51具有圆筒状形状；圆筒状形状的小径部52，该小径部52在轴向上与大径部51连接，且外径小于大径部51。以包含大径部51及小径部52的中心轴、且在轴向上贯通大径部51及小径部52的方式形成有第一贯通孔53。小径部52的包围第一贯通孔53的区域成为在壁面上形成有花键槽的花键部54。花键部54与驱动轴(未图示)卡合。
[0080] 在大径部51的第一贯通孔53的外周侧，形成有在轴向上贯通大径部51的第二贯通孔55。利用插入于该第二贯通孔55的销61，将行星齿轮62支承于行星架50。更具体而言，通过在销61的外周面和行星齿轮62的内周面之间夹装轴承(未图示)，将行星齿轮62沿周向旋转自如地支承于销61。上述轴承的滚道圈与行星架推力面56、57接触，该行星架推力面56、57是包含第二贯通孔55的外缘的行星架50的表面上的、面向行星齿轮62的区域。因此，行星架推力面56、57要求耐磨损性。因此，在本实施方式的行星架50中，以包含行星架推力面56、
57的方式形成已在上述实施方式1～5中说明的淬火硬化区域(第一淬火硬化区域21、第二淬火硬化区域23、第三淬火硬化区域25)。
[0081] 行星架推力面56、57与本申请的机械零件的第一表面对应。另外，第二贯通孔55是在作为第一表面的行星架推力面56、57上开口的孔。而且，行星架50与上述机械零件1的情况同样，具备多个第一淬火硬化区域21和基体区域22，多个第一淬火硬化区域21包含作为第一表面的行星架推力面56、57，且在沿垂直于行星架推力面56、57的方向俯视观察时，多个第一淬火硬化区域21沿着包围第二贯通孔55的第一圆29相互分离地排列，基体区域22是第一淬火硬化区域21以外的区域。行星架50还可以具备沿着第二圆28相互分离地排列的多个第二淬火硬化区域23。行星架50还可以具备沿着第一圆29及第二圆28相互分离地排列的多个第三淬火硬化区域25。
[0082] 在本实施方式的机械零件即行星架50中，与上述实施方式的情况同样，也可以抑制伴随着由淬火造成的相变所引起的体积增加而来的第二贯通孔55(与孔19对应)的直径的减小。其结果，本实施方式的机械零件成为抑制了第二贯通孔55的尺寸精度降低的机械零件。
[0083] 本次公开的实施方式应被理解为在所有方面都是例示，从任何方面来看都不是限制性的。本发明的范围不是由上述说明规定，而是由权利要求书规定，且包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
[0084] 附图标记说明
[0085] 1 机械零件
[0086] 11 第一端面
[0087] 12 第二端面
[0088] 13 外周面
[0089] 14 内周面
[0090] 19 孔
[0091] 21 第一淬火硬化区域
[0092] 22 基体区域
[0093] 23 第二淬火硬化区域
[0094] 25 第三淬火硬化区域
[0095] 28 第二圆
[0096] 29 第一圆
[0097] 50 行星架
[0098] 51 大径部
[0099] 52 小径部
[0100] 53 第一贯通孔
[0101] 54 花键部
[0102] 55 第二贯通孔
[0103] 56、57 行星架推力面
[0104] 61 销
[0105] 62 行星齿轮
