[发明专利]差动装置支承结构、差动装置构件、制造差动装置支承结构的方法和制造差动装置构件的方法

说明书

本申请是申请人为NTN株式会社、申请日为2004年2月27日、申请号为200410008248.9、题为“差动装置支承结构和制造该结构用的方法”的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及差动装置支承结构、差动装置构件、制造差动装置支承结构的方法和制造差动装置构件的方法，具体地涉及延长寿命抵抗疲劳的差动装置支承结构、差动装置构件、制造差动装置支承结构的方法和制造差动装置构件的方法。

背景技术

由滚动体、轴承环和保持架形成深沟珠轴承、圆锥滚子轴承和其它类似滚动轴承。当滚动体在诸轴承环之间滚动时，滚动体与轴承环中线接触。由此，当轴承的凸起区域较小时，能够有利地获得一较大的载荷支承能力和较高的刚性。因此，滚动轴承适合用于例如较少润滑、高旋转速度工作等的严峻条件下的支承结构，例如用于支承一汽车的差速器的一结构中。

在这一汽车的差速器支承结构中，轴承的诸零件随着它们的转动发生疲劳。为了增加这些零件的使用寿命，进行一热处理。尤其是，例如在对零件淬火时，它们在一环境RX气体中加热，并进一步用引入其中的氨气对它们的表层进行部分渗碳氮处理，例如在日本专利公开号8-4774和11-101247中所揭示的。这渗碳氮处理能使表层部分变硬和在一微观结构中产生被保持的奥氏体，以延长滚动接触疲劳使用寿命。

但是，一汽车差速器支承结构承受主要基本重力的径向载荷。并且在汽车差速器支承结构中，通过在支承差速器的滚动体上施加一相当大的径向载荷来防止一小齿轮和一侧向齿轮在一变化的位置啮合。此外在汽车的差速器支承结构中，小齿轮和侧向齿轮带有一螺旋角装配。这产生推力。而且，为了允许小齿轮和侧向齿轮的装配部分平稳，在支承差速器的滚动件上施加一相当大的推力预载荷。这些载荷相结合以及支承差速器的滚动体上相当大的推力载荷。为了获得足够的滚动疲劳特性，该结构需要有一充分大的尺寸，这是缩小差速器尺寸的障碍。

此外，上述渗碳氮处理是一扩散碳和氮的过程。这要求将一高温保持一较长的时期。由此，例如产生了一粗化结构和难以得到提高的抗裂强度。并且，随着获得了较多的奥氏体，长期的尺寸变化率增加了，这也是处长使用寿命的一个障碍。

依靠设计一合金钢，用于提供一被调节的成分，防止滚动疲劳，能够保证延长使用寿命、提高防裂强度和避免一长期的尺寸变化。但是，依靠设计该合金钢不利地增加了原材料成本。

随着未来的轴承将被使用在高温下、施加的大载荷的环境中，将要求该轴承能比传统情况在更大载荷、更高温度之下可工作。由此，要求一轴承具有较大强度、较长使用寿命、防止滚动接触疲劳和较高的抗裂强度和尺寸稳定性。

此外，还需要延长抗疲劳寿命的差动装置支承结构中的轴承构件以及差动装置的齿轮、轴和其它构件。

发明内容

本发明提供了延长抗疲劳寿命的差动装置支承结构、差动装置构件、制造差动装置支承结构的方法和制造差动装置构件的方法。

在一方面中，本发明提供一种可转动地支承一差动装置的结构，该结构包括设置在差动装置处的一内环、设置在被形成为围绕该差动装置的一外周边部分处的一外环以及在内环与外环之间滚动的一滚动体，其中内环、外环和滚动体中的至少一个具有一氮富集层和具有落在超过10的一范围内的一奥氏体晶粒号。

按照本发明，在一方面中提供一较小奥氏体晶粒尺寸的内环、外环和滚动体中的至少任何一个，使显著提高抗裂强度、尺寸稳定性和滚动接触疲劳使用寿命。此外，这还使差动装置支承结构和从而差动装置的尺寸得以缩小。对于奥氏体晶粒尺寸号为10或以下，任何显著的改进滚动疲劳使用寿命是不可能的，因此该晶粒号是大于10，较佳的是11或以上。虽然希望有进一步更细的奥氏体晶粒，通常超过13的晶粒尺寸号是难以实现的。应注意：上述氮富集层由渗碳氮处理构成，这在下文中将予以阐述。氮富集层可以是或可以不是富集了碳。内环、外环和/或滚动体的奥氏体晶粒是在当它被渗碳氮时受显著影响的一表层部分内或比表层部分在内部的一部分中都是不变的。因此，将该表层部分和该内部设定为用于上述晶粒号范围的研究对象的位置。还应注意：奥氏体晶粒涉及在热处理期间产生相变的奥氏体的晶粒和在通过冷却奥氏体转变成马丁体之后晶粒保留的微量。

本发明在另一方面提供一可转动地支承一差动装置的结构，该结构包括设置在差动装置处的一内环、设置在被形成为围绕该差动装置的一外周边部分的一外环以及在内环与外形之间滚动的一滚动体，其中内环、外环和滚动体中的至少一个具有一氮富集层和提供不小于2650兆帕的一断裂应力。