首页 / 专利库 / 齿轮 / 齿轮 / 轮齿 / 螺旋齿 / 净锻造螺旋伞齿轮

锻造螺旋伞齿轮

阅读:430发布:2020-05-12

专利汇可以提供锻造螺旋伞齿轮专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种方法,包括:提供毛坯;加热所述毛坯; 锻造 所述加热的毛坯以形成具有多个螺旋伞 齿轮 齿的锻造齿轮;机加工所述锻造齿轮至预定厚度,同时 定位 所述多个齿 轮齿 以形成粗机加工的锻造齿轮;将模具旋转地且轴向地接合至所述粗机加工的锻造齿轮的所述齿轮齿,而在所述齿轮齿中引起塑性流动以形成中间齿轮,所述中间齿轮中的所述多个齿轮齿符合预定齿形; 热处理 所述中间齿轮以形成硬化的中间齿轮;以及用螺旋伞形 小齿轮 研磨 所述硬化的中间齿轮的所述多个齿轮齿;其中在所述多个齿轮齿被研磨之前,所述多个齿轮齿未被以切屑生产 机械加工 方式进行加工。,下面是锻造螺旋伞齿轮专利的具体信息内容。

1.一种用于制造螺旋伞齿轮的工艺方法,包括:
提供具有第一侧和第二侧的锻件,所述第一侧包括多个螺旋伞齿轮齿
机加工所述锻件的所述第二侧至距所述螺旋伞齿轮齿的部分一预定的距离;
精压所述机加工的锻件以形成精压齿轮;
热处理所述精压齿轮;以及
机加工所述热处理的齿轮的除所述螺旋伞齿轮齿之外的部分。
2.如权利要求1所述的工艺方法,其中所述螺旋伞齿轮齿由模具接触以在所述机加工的锻件被精压时导致所述螺旋伞齿轮齿符合预定的齿形。
3.如权利要求1所述的工艺方法,其中所述热处理的齿轮的被机加工的所述部分包括中心通孔。
4.如权利要求1所述的工艺方法,其中所述热处理的齿轮的被机加工的所述部分包括所述第二侧。
5.如权利要求1所述的工艺方法,进一步包括利用螺旋伞形小齿轮齿研磨所述螺旋伞齿轮齿。
6.如权利要求1所述的工艺方法,其中在精压所述机加工的锻件之前,所述方法包括在所述锻件中形成多个螺栓孔。
7.如权利要求6所述的工艺方法,其中所述螺栓孔至少部分地带有螺纹
8.如权利要求1所述的工艺方法,其中所述锻件的所述螺旋伞齿轮齿用于在所述锻件的所述第二侧被机加工时定位所述锻件。
9.如权利要求8所述的工艺方法,其中所述螺旋伞齿轮齿中的每个均具有一对齿面,其中定位器接合所述螺旋伞齿轮齿以定位所述锻件,并且其中所述定位器具有被驱动与所述螺旋伞齿轮齿接触的多个定位元件,所述定位器中的每个均被设置在所述螺旋伞齿轮齿的相关联的相邻一对中的第一个的不工作侧和所述螺旋伞齿轮齿的相关联的相邻一对中的第二个的工作侧之间。
10.如权利要求1所述的工艺方法,其中所述螺旋伞齿轮为准双曲面齿轮。
11.一种用于制造齿轮的工艺方法,包括:
提供具有第一侧和第二侧的锻件,所述第一侧包括多个齿;
机加工所述锻件的所述第二侧至距所述齿的部分一预定的距离;以及
精压所述机加工的锻件以形成齿轮。
12.一种方法,包括:
提供毛坯;
将所述毛坯加热至大于或等于预定锻造温度的温度;
锻造所述加热的毛坯以形成具有多个螺旋伞齿轮齿的锻造齿轮;
在定位所述多个螺旋伞齿轮齿的同时机加工所述锻造齿轮至预定厚度,以形成粗机加工的锻造齿轮;
将模具旋转且轴向地接合至所述粗机加工的锻造齿轮的所述螺旋伞齿轮齿,而在所述螺旋伞齿轮齿中引起塑性流动以形成中间齿轮,所述中间齿轮中的所述多个螺旋伞齿轮齿符合预定齿形;
热处理所述中间齿轮以形成硬化的中间齿轮;以及
利用螺旋伞形小齿轮研磨所述硬化的中间齿轮的所述多个螺旋伞齿轮齿;
其中在所述多个螺旋伞齿轮齿被研磨之前,所述多个螺旋伞齿轮齿不以切屑生产机加工操作被机加工。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述毛坯被成形为圆形底座。
14.如权利要求12所述的方法,其中所述毛坯被成形为环形底座。
15.如权利要求12所述的方法,其中所述螺旋伞齿轮齿中的每个均具有一对齿面,其中当所述锻造齿轮被机加工时,定位器接合所述螺旋伞齿轮齿以定位所述锻造齿轮,并且其中所述定位器具有被驱动与所述螺旋伞齿轮齿接触的多个定位元件,所述定位器中的每个均被设置在所述螺旋伞齿轮齿的相关联的相邻一对中的第一个的不工作侧和所述螺旋伞齿轮齿的相关联的相邻一对中的第二个的工作侧之间。
16.如权利要求12所述的方法,其中在研磨所述多个螺旋伞齿轮齿之前,所述方法进一步包括机加工所述硬化的中间齿轮的除所述多个螺旋伞齿轮齿之外的部分。
17.如权利要求16所述的方法,其中所述硬化的中间齿轮的被机加工的所述部分包括中心通孔。
18.如权利要求15所述的方法,其中所述硬化的中间齿轮的被机加工的所述部分包括围绕由所述多个螺旋伞齿轮齿限定的旋转轴线同轴设置的环形表面。
19.如权利要求12所述的方法,其中在将所述模具旋转且轴向地接合至所述粗机加工的锻造齿轮的所述螺旋伞齿轮齿以在所述螺旋伞齿轮齿中引起塑性流动之前,所述方法进一步包括在所述锻造齿轮和所述粗机加工的锻造齿轮中的至少一个中形成多个螺栓孔。
20.如权利要求19所述的方法,其中所述螺栓孔至少部分地带有螺纹。
21.如权利要求12所述的方法,其中在利用所述螺旋伞形小齿轮研磨所述多个螺旋伞齿轮齿之后,所述螺旋伞齿轮齿符合AGMA2009-B01和2011-A98B8。
22.如权利要求12所述的方法,其中所述中间齿轮为准双曲面齿轮。

说明书全文

锻造螺旋伞齿轮

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2016年6月7日递交的美国专利申请No.15/175,061的优先权,并要求2015年6月15日递交的美国临时专利申请No.62/175,586的权益,其公开内容如同完全详细阐述一样通过引用合并于此。

技术领域

[0003] 本公开涉及一种净锻造螺旋伞齿轮。

背景技术

[0004] 本部分提供涉及本公开的背景信息,所述信息不一定是现有技术
[0005] 在本领域中已知净锻造直齿伞齿轮的齿轮齿。与类似的机加工直齿伞齿轮相比,净锻直齿伞齿轮的齿能够提供增加的齿轮齿的强度和磨损特性,能够减少形成齿轮所需的材料量,并能够显著地减少形成齿轮所需的时间和劳动量。
[0006] 尽管具有这些优点,我们尚没有意识到螺旋伞齿轮、特别是准双曲面(螺旋伞)齿轮的齿的成功净锻。与螺旋伞齿轮的净锻相关联的一个问题涉及沿着从齿顶至齿跟的面宽弯曲齿轮齿。我们尚没有发现可能在单个冲模行程中净成形螺旋伞齿轮的齿。在这方面,我们已经发现螺旋伞齿轮齿经历变形,使得螺旋伞齿轮齿偏离期望的齿形。虽然我们所经历的偏差相对较小,但是其仍然足够大,以至需要额外的齿轮齿机加工。齿轮齿的锻造后机加工相对昂贵和耗时。因此,在本领域中仍然存在对于螺旋伞齿轮齿的净成形的需要。发明内容
[0007] 本部分提供本公开的概述,而不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。
[0008] 在一种形式中,本公开提供一种用于制造螺旋伞齿轮的工艺方法。该方法包括:提供具有第一侧和第二侧的锻件,所述第一侧包括多个螺旋伞齿轮齿;机加工所述锻件的所述第二侧至距所述螺旋伞齿轮齿的部分一预定的距离;精压所述机加工的锻件以形成精压齿轮;热处理所述精压齿轮;以及机加工所述热处理的齿轮的除所述螺旋伞齿轮齿之外的部分。
[0009] 在另一种形式中,本公开提供一种用于制造齿轮的工艺方法。该方法包括:提供具有第一侧和第二侧的锻件,所述第一侧包括多个齿;机加工所述锻件的所述第二侧至距所述齿的部分一预定的距离;以及精压所述机加工的锻件以形成齿轮。
[0010] 在又一种形式中,本公开提供一种方法,包括:提供毛坯;将所述毛坯加热至大于或等于预定锻造温度的温度;锻造所述加热的毛坯以形成具有多个螺旋伞齿轮齿的锻造齿轮;机加工所述锻造齿轮至预定厚度,同时定位所述多个螺旋伞齿轮齿以形成粗机加工的(green machined)锻造齿轮;将模具旋转且轴向地接合至所述粗机加工的锻造齿轮的所述螺旋伞齿轮齿,而在所述螺旋伞齿轮齿中引起塑性流动以形成中间齿轮,所述中间齿轮中的所述多个螺旋伞齿轮齿符合预定齿形;热处理所述中间齿轮以形成硬化的中间齿轮;以及将所述硬化的中间齿轮的所述多个螺旋伞齿轮齿与螺旋伞形小齿轮研磨;其中在所述多个螺旋伞齿轮齿被研磨之前,所述多个螺旋伞齿轮齿不以切屑生产机加工操作被加工。
[0011] 根据在此提供的描述,其它应用领域将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅旨在用于例示的目的,而非旨在限制本公开的范围。附图说明
[0012] 在此描述的附图仅用于例示所选实施例的目的,而非所有可能的实现,并且不旨在限制本公开的范围。
[0013] 图1是根据本公开的教导构造的示例性螺旋伞齿轮的俯视平面图;
[0014] 图2是沿图1的线2-2截取的剖视图;
[0015] 图3是以图2中所示的箭头3的方向取得的视图;
[0016] 图4是图1的螺旋伞齿轮的一部分的剖视图,例示形成所述螺旋伞齿轮的齿轮齿的外表面的一部分的材料的微结构;
[0017] 图5是用于制造图1的螺旋伞齿轮的示例性系统的示意图;
[0018] 图6是在图1的螺旋伞齿轮的制造中的中间步骤形成的锻造齿轮的剖视图;和[0019] 图7是在图1的螺旋伞齿轮的制造中的另一中间步骤中采用的固定器的透视图。
[0020] 在全部的若干附图中,相应附图标记表示相应部件。

具体实施方式

[0021] 参见图1和图2,根据本公开的教导构造的螺旋伞齿轮总体上以附图标记10表示。螺旋伞齿轮10可具有齿轮主体12和可被联接至齿轮主体12的前侧并从其延伸的多个齿轮齿14。齿轮主体12可限定通孔20、环形安装凸缘22和外圆周表面24。通孔20可被配置为接收轴杆或差速器箱(未示出),同时环形安装凸缘22可被配置为抵接差速器箱上的对接凸缘(未示出)。在所提供的示例中,多个螺纹孔口26被形成在齿轮主体12中,并围绕环形安装凸缘22周向间隔开。螺纹孔口26被配置为可螺纹接收通过差速器箱中对应的孔口(未示出)装配的螺栓(未示出),从而将差速器箱的对接凸缘固定至齿轮主体12。然而,将意识到,本公开的教导总体上具有对螺旋伞齿轮的构造的应用,并且因而将理解,结合差速器箱关于螺旋伞齿轮10的讨论仅是示例性意义,并不限制本公开的范围。将进一步理解,可采用各种其它手段以将齿轮主体12固定至旋转轴杆或主体,包括过盈配合或压入配合以及焊接
[0022] 参见图1和图3,齿轮齿14可围绕节圆直径(未具体示出)和节圆锥(未具体示出)常规地布置。每个齿轮齿14可沿中点螺旋角(未具体示出)设置,并且可具有在齿的径向内端处的尖部30、在齿的径向外端处的跟部32、齿廓34、齿顶面36、齿槽底面38和将齿槽底面38连接至齿廓34的齿根圆角半径40。齿轮齿14可被配置用于期望的准双曲面齿轮偏置距。
具有零准双曲面齿轮偏置距的配置产生常规的螺旋伞齿轮,而具有非零的准双曲面齿轮偏置距的配置产生准双曲面(螺旋伞)齿轮。参见图4,每个齿轮齿14的齿廓34具有由多个纹理(grain)组成的微结构,并且其中齿轮齿14的限定齿廓34的部分的外表面42处的每个纹理以近似平行于外表面42的方式延长。如将在下面更详细讨论的,齿轮齿14的形成齿廓34的部分的外表面42初始地在锻造操作中形成,经历精压操作,并随后被热处理和研磨(lap)。
[0023] 参见图5,例示根据本公开教导的用于制造螺旋伞齿轮的系统。该系统包括毛坯形成站100、加热站102、锻造站104、粗机加工站106、精压站108、热处理站110、硬车削站112和研磨站114。本领域技术人员将意识到,术语“站”可包括一个或多个机器,并且该机器不需要彼此靠近地设置。
[0024] 根据本公开教导的用于形成螺旋伞齿轮的方法可包括在毛坯形成站100由一段坯料122形成毛坯120。所提供的示例中的坯料122被成形为实心圆柱体,以使毛坯120被成形为圆形底座(plinth)。然而,将意识到,毛坯120可以被不同地成形。例如,坯料122可具有管状形状,并且毛坯120a可以被成形为环形底座。可以采用任意期望的方法以将毛坯和坯料分离,诸如锯切。
[0025] 毛坯120可在加热站102中被预加热至大于或等于期望的锻造温度的温度。可采用任意合适的加热器,包括燃气炉或电对流式炉或者感应加热器。
[0026] 参见图5和图6,预加热后的毛坯(即处于大于或等于期望锻造温度的温度的毛坯120)可在锻造站104处被锻造以形成具有多个螺旋伞齿轮齿132的锻造齿轮130。将意识到,锻造站104可包括一个或多个诸如锻造模具的工具,并且锻造齿轮130可以以单次“冲击”或锻造操作形成,或者以能够在一个或多个工具中执行并且被配置为产生多种锻造齿轮几何形状的多次“冲击”或锻造操作形成。锻造齿轮130可被形成为没有通孔20(图1),并且可包括被配置为接收飞边或多余材料的圆周凸缘136。将意识到,锻造齿轮130的各种元件可被形成为使其以对应于螺旋伞齿轮10(图1)中的那些元件的尺寸和/或形状的方式定尺寸或成形。例如,齿轮主体12的外圆周表面24的一部分可被净成形。然而,我们已经发现,不可能以足够的精确度净成形锻造齿轮130的齿轮齿132,以使齿轮齿132符合期望的齿廓(在相对较小的公差窗口内),使得在锻造操作之后不需要切屑成形机加工过程(即切割、磨削、放电加工)。
[0027] 可选地,锻造齿轮130可在粗机加工站106处被“粗机加工”以形成粗机加工的锻造齿轮140。粗机加工操作最低限度包含将锻造齿轮130的齿轮主体12机加工至预定厚度。在所提供的示例中,采用锻造齿轮130的齿轮齿132,以将锻造齿轮130相对于固定器144(图7)定位并相对于锻造齿轮130的齿轮齿132建立基准面(未具体示出)。在所提供的示例中,固定器144(图7)包括多个定位器145(图7),并且每个定位器145(图7)均具有被配置为接合齿轮齿132的一对齿面(flank)的多个定位元件146(图7)。更具体地说,每个定位器145(图7)被设置在相邻的一对齿轮齿132中的第一个的“不工作”齿侧或齿面和所述相邻的一对齿轮齿132中的第二个的“工作”齿侧或齿面之间。锻造齿轮130和固定器144(图7)可例如经由重或滑枕(ram)一起被(轴向地)驱动,以确保多个定位元件146(图7)和锻造齿轮130的齿轮齿132之间的接触。可采用夹具(未示出)将锻造齿轮130固定至固定器144(图7)。可采用该夹具以抓在可被机加工的锻造齿轮130的外圆周表面24和/或后侧150(图6)上,以使所得到的粗机加工的锻造齿轮140的厚度对应于预定厚度(即其后侧150的后表面与通过齿轮齿132与固定器144(图7)的定位器145(图7)的啮合建立的基准面间隔开)。如果需要,除了齿轮齿132的齿廓、齿槽底面和齿根圆角半径之外,锻造齿轮130的其它表面可被机加工。在所提供的示例中,圆周凸缘136被修剪掉,螺纹孔口26(图2)被钻孔和攻螺纹,并且在齿轮主体
12中形成孔。该孔的尺寸略小于通孔20(图2),并提供用于以下更详细描述的硬车削操作的机加工坯料。在所提供的具体示例中,粗机加工的锻造齿轮140的齿轮主体12中的孔通过冲压形成,但是将意识到,该孔可通过钻孔或镗孔操作而形成。
[0028] 粗机加工的锻造齿轮140(或者如果锻造齿轮130未被粗机加工,则是锻造齿轮130)能够在精压站108经受精压操作。如果需要,诸如磷酸锌的润滑剂可在精压站108或者在精压站108之前被施加至粗机加工的锻造齿轮140(或者如果锻造齿轮130未被粗机加工,则是锻造齿轮130)。粗机加工的锻造齿轮140可被加载在分别具有上模具构件162和下模具构件164的精压模具160中的两者之间。上模具构件162和下模具构件164中的至少一个可沿精压轴线166移动,并且可选地围绕精压轴线166旋转以接合粗机加工的锻造齿轮140的齿轮齿132,并在粗机加工的锻造齿轮140的齿轮齿132中引起塑性流动,以形成具有符合期望齿廓的(螺旋伞)齿轮齿170的中间齿轮168。精压模具160被配置为冷加工粗机加工的锻造齿轮130的齿轮齿132,以使其以足够的精确度符合期望的齿廓(即,使得中间齿轮的齿轮齿
170能够在研磨操作中被成形为完成形式,而不需要经受诸如铣削、磨削或放电加工的切屑生产机加工操作)。
[0029] 中间齿轮168可在热处理站110处被热处理,以形成硬化的中间齿轮180。硬化的中间齿轮180可在硬车削站112处被硬车削,以形成硬车削的中间齿轮190,其中通孔20(图2)被机加工至规定尺寸。可选地,可采用硬车削操作以定尺寸和/或整形齿轮主体12(图2)的任意表面,该任意表面将抵接其上将安装螺旋伞齿轮10(图2)的可旋转构件,诸如环形安装凸缘22(图2)。齿廓34(图3)、齿槽底面38(图3)和齿根圆角半径40(图3)不在硬车削操作中进行机加工。
[0030] 硬车削的中间齿轮190可在研磨站114处被研磨,此处,齿轮齿14在研磨站114利用螺旋伞形小齿轮200被研磨以形成螺旋伞齿轮10。螺旋伞形小齿轮200可以是被配置为在诸如车桥总成(未示出)的组装产品中与螺旋伞齿轮10啮合的产品小齿轮。替代地,螺旋伞形小齿轮200可以是与螺旋伞齿轮10啮合的工具,以便于研磨操作。在研磨操作之后,螺旋伞齿轮10和螺旋伞形小齿轮200可具有的质量平为,当以预定的空间关系定位时,它们以等于或低于50微弧度水平的第一谐波传动误差执行。例如,在螺旋伞齿轮10的多个(螺旋伞)齿轮齿利用螺旋伞形小齿轮200研磨之后,螺旋伞齿轮10的(螺旋伞)齿轮齿能够符合美国齿轮制造商协会标准2009-B01和2011-A98B8。传动误差是螺旋伞齿轮10的实际位置与如果齿轮组完美配对的话其将占据的位置之间的偏离。
[0031] 已经为例示和说明的目的提供实施例的以上描述。其并不旨在穷举或限制本公开。具体实施例的各个元件或特征通常不受限于该具体实施例,而在适用情况下是可互换的,并且可被用在所选的实施例中,即使该实施例并未具体示出或描述。所述实施例也可以许多方式改变。这样的改变不应被视为背离本公开,并且所有这种修改均旨在被包括在本公开的范围内。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈