CN101652200B - 制造齿盘的方法及由此制造的齿盘 - Google Patents

Abstract

一种制造齿盘的新方法，其中，可以相对省时的方式将齿冷成形至相对较高的公差设定。强行使具有环绕盘坯周边的轮状加厚环的冷成形盘坯通过与所述轮状加厚环接合的一组齿成形辊。当强行使盘坯通过所述一组辊时，辊在轮状环中冷成形齿结构。在一些情况下，所述齿结构可以是最终期望的齿形，而在另一些情况下，可强行使所述盘坯通过两个或更多不同的齿成形辊组，每组齿成形辊都有助于形成最终的、期望的齿形。

Description

制造齿盘的方法及由此制造的齿盘

技术领域

本发明涉及一种制造齿盘的方法及利用这种方法制造的齿盘。更具体地，本发明涉及一种冷成形盘的方法以及由此形成的盘，所述盘具有环绕盘周边的一组径向延伸的轮齿。

背景技术

众所周知通过由钢坯冷成形盘并随后在盘上形成期望的齿的方式来形成齿盘。这种盘可用于多种目的，例如用于内燃发动机的挠性板等。在挠性板的特定情况下，形成于盘的周边的齿由发动机的起动马达啮合而使发动机的曲轴旋转以启动发动机。

例如，Himmeroeder的美国专利5,152,061；5,203,223；5,237,744和5,404,640公开了由钢坯冷成形齿盘的方法，这些专利已转让给了本发明的受让人，且所述专利中的每一个的内容以参引的方式结合到本发明中。在上述前三个Himmeroeder的专利中，环绕盘的周边冷成形轮状加厚环，而且，呈齿轮形式的齿成形设备与该加厚环接合并环绕盘的周边同步旋转以将期望的齿压制成形在加厚环内以制成盘。

尽管Himmeroeder的上述前三个专利中所教导的方法已获得了商业成功，但当完全通过冷压成形来形成齿时，已证明很难实现齿的形状的紧密公差。在美国专利5,404,640中，Himmeroeder公开了为了实现更紧密的公差，可利用去除在冷压成形操作过程中积聚在齿内的不需要的材料的滚削操作来完成齿的成形。

进一步地，Himmeroeder方法中需要用齿成形设备来转动冷成形的盘，而且在一些情况下，需要随后在齿上执行滚削，这需要大量的时间以完成盘的制造并产生相应的制造费用。

美国专利5,878,493公开了这样的方法：即，冷成形具有轮状加厚环的盘，并随后通过盘的分度转位旋转(indexed rotation)和滚削操作来环绕该加厚环形成期望的齿以完整地形成每个齿。所述美国专利5,878,493也是授予Himmeroeder的并转让给了本发明的受让人的专利，并且该专利的内容也以参引的方式结合到本发明中。尽管所公开的方法为齿的形成提供了非常紧密的公差，但通过滚削形成每个齿所需要的制造时间很显著，也引起相对较高的制造成本。

需要一种制造齿盘的方法，所述方法在降低制造成本和/或时间的同时还考虑到形成齿时的紧密公差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造齿盘的新方法，和利用这种方法制造的齿盘，它消除或减少了现有技术的至少一个缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种齿盘的冷成形方法，包括以下步骤：从原料冲压盘坯；环绕所述盘坯的周边冷成形轮状加厚环；以及，强行使所述盘坯通过与所述轮状加厚环接合的一组齿成形辊以环绕所述轮状加厚环冷成形一组齿结构。

本发明提供了一种制造齿盘的新方法，其中，能以相对较省时的方式将所述齿冷成形至相对较高的公差设定。强行使具有环绕盘坯周边的轮状加厚环的冷成形盘坯通过与所述轮状加厚环接合的一组齿成形辊。当强行使所述盘坯通过所述一组辊时，所述辊在轮状环内冷成形齿结构。在一些情况下，所述齿结构可以是最终期望的齿形，而在另一些情况下，可强行使所述盘坯通过两个或更多不同的齿成形辊组，每组齿成形辊都有助于形成最终的、期望的齿形。

附图说明

现在将参照附图仅以示例的方式来描述本发明的优选实施方式，其中：

图1示出了穿过本发明中所用的冷成形盘坯的一部分的横截面；

图2示出了按照本发明的正在移动经过齿成形辊的图1中的盘坯的一部分的横截面；

图3示出了正在移动经过一组齿成形辊的图2中的盘坯的一部分的俯视图；以及

图4示出了本发明的方法可采用的多级压机的示意图。

具体实施方式

按照本发明的制造齿盘的方法从形成具有轮状加厚环的合适盘坯开始，可随后在所述轮状加厚环上形成期望的齿。可使用形成盘坯的任何合适方法，例如上述Himmeroeder的专利中所说明的冷成形法或本领域技术人员将想到的任何其它合适的方法。

一旦形成合适的盘坯，所述方法以在盘坯的轮状加厚环上执行至少一个齿成形操作，优选为两个或更多齿成形操作的方式继续。

具体地，如图1所示，齿成形操作从将盘坯的腹板部20装载至两件式承载体24a、24b中并由两件式承载体24a、24b保持开始，所述两件式承载体抵接盘坯的轮状加厚环28内侧的腹板部20的上表面和下表面，从而暴露所述轮状环。

然后，承载体24内的成形盘坯移动经过与轮状加厚环28的外周边接合的一组齿成形辊32，并在盘坯内冷成形径向延伸的齿。在第一优选实施方式中，辊32的数目对应于将在最终齿盘中形成的期望的齿的数目。每个辊具有与箭头38所示轴向方向径向相切的旋转轴线。也就是说，每个辊32的旋转轴线优选垂直于盘坯的旋转轴线。如图2所示，盘坯(为了清晰，图中省略了承载体)首先位于36所表示的初始位置，其中，轮状加厚环28未接触齿成形辊32。

接着，盘坯和承载体24受到驱动而自初始位置36沿箭头38所示的方向，即，沿盘坯的旋转轴线方向轴向移动经过40、44和48所表示的中间位置，其中，每个齿成形辊32横切轮状加厚环28以在轮状加厚环28中同时冷成形一系列齿。

当盘坯到达52所表示的最终位置时，齿成形操作完成，其中轮状加厚环28已完全通过每个齿成形辊32，并已经由每个齿成形辊32同时在环28中形成了具有深度56的齿。

单个的齿成形辊32用于在轮状环28上形成每个齿。图3示出了齿成形辊32的环绕盘的周边的一种布置。

对本领域技术人员很明显的是，取决于将在轮状环28中形成的齿的期望的形状、深度和/或间距，可能需要或优选在两个或更多的齿成形操作中形成最终的齿。例如，如果待形成的齿的间距相对较小，则可能难以环绕盘的周边以期望/需要的间距布置齿成形辊32。在这种情况下，设想采用以每隔一个齿形成一个齿的方式设置的齿成形辊32的布置，而且能够执行第一齿成形操作以形成第一半数目的期望的齿，此后能够执行第二齿成形操作以形成剩余一半的期望的齿。该第二齿成形操作可例如通过如下方式来执行：即，在第一齿成形操作结束后，将盘和承载体24转动一个齿的宽度，再次移动盘坯通过所述一组齿成形辊32以形成余下的齿。可替代地，可将具有一半的期望的齿的盘坯移至第二齿成形站，其中，将盘坯以分度转位方式装载在第二承载体24内以保证盘坯的旋转定向，然后可将盘坯移动经过设置用于形成余下的齿的第二组齿成形辊32。

取决于形成盘所用的材料的特性以及齿的期望深度和齿的期望形状，还设想到以单个齿成形操作来形成齿是困难的或不切实际的。在这种情况下，第一齿成形操作可使用具有适于第一成形操作的轮廓的一组齿成形辊32，而第二齿成形操作可使用具有期望的最终轮廓的一组齿成形辊32来执行，第二组齿成形辊移动经过由第一组齿成形辊32在轮状环28内形成的结构，并对该结构进行终加工。

设想能以任何适当的方式执行第一齿成形操作和第二齿成形操作，例如，在两个单独的成形站处，将盘坯适当分度转位以确保第二组齿成形辊32与由第一组齿成形辊32所形成的初步结构对齐，或者在单个成形站处，其中，将盘坯移动经过第一组齿成形辊32并随后经过第二组齿成形辊32以完成齿的形成。

如果需要或者期望，则能执行三个或更多的齿成形操作，或者利用具有不同轮廓的齿成形辊32组逐步形成最终齿形，或者形成总的齿数的子集以允许齿成形辊32的环绕盘坯的周边的定位和布置，或者是两种类型的操作的组合。

一旦已执行了最终的齿成形操作且所形成的齿具有期望的轮廓，则如果需要，可通过热处理或者本领域技术人员能想到的任何其它合适的硬化工艺来硬化齿。然而，设想在许多情况下，一旦形成了最终轮廓则不再需要进一步的处理。

图4示出了能用于实施本发明的方法的多站压机100的示意图。具体地，将钢卷104供应至进给装置108，进给装置108向压机100的第一站116供应适当地进给的钢原料112，其中，在压机100的一个循环期间从钢原料112冲压盘坯。该冲压操作能形成圆盘，并且能从盘的中央区域以及任何减重区域去除不需要的材料。

当压机100在下一循环期间打开时，将盘坯移到第二站120，第二站120能够执行为冷成形盘的轮状加厚环28所需要的一个或更多步骤。当压机100在下一循环期间打开时，将盘坯移到第三站124，第三站124执行为完成具有轮状加厚环28的盘坯的冷成形所需要的一个或更多步骤。

当压机100在下一循环期间打开时，将所完成的盘坯移到第四站128，在其中利用第一组齿成形辊执行第一齿成形工艺。

此外，当压机100在下一循环期间打开时，将具有部分形成的齿组的盘坯移到第五站132，在其中利用第二组齿成形辊执行第二齿成形工艺。当压机100在下一循环期间打开时，将此刻完成的齿盘从压机100取出，而且如果需要，可进行进一步处理以对所完成的齿进行硬化等。

在图示说明的实施方式中，两个齿成形工艺中的每一个都在单独的站处进行，在本示例中是站128和站132。然而，如前所述，还可设想在一些情况下，可在单个站处设置多于一组的齿成形辊32。例如，假设站128配装有(沿压机100的行程方向)彼此间隔的两组齿成形辊32。在这种情况下，当压机100循环工作时，强行使盘坯经过第一组齿成形辊32并随后经过第二组齿成形辊32。设想至少在一些情况下，依据压机100的有效行程长度，可在单个站内以这种方式执行两个或更多齿成形操作。

对本领域技术人员很明显的是，期望能够以连续的方式来制造利用本发明的方法制造的齿盘，而且盘坯在移到下一站或完成之前在压机100的各站处同时受到适当处理。对本领域技术人员还很明显的是，本发明不限于五站压机使用，在必要时能使用更少或更多的站，这取决于所完成的齿盘的设计和对所完成的齿盘的要求。本发明也不限于使用多站压机，如果需要，对工艺的一个或更多阶段可采用单独的设备和/或机器。

还设想，在制造工艺过程中的适当点处可执行附加的制造操作。例如，一旦轮状加厚环28形成则可对盘坯进行热处理以硬化盘坯。或者，可在强行使盘坯通过齿成形辊32之前、或在强行使盘坯通过一组齿成形辊32之后并在强行使盘坯通过下一组齿成形辊32之前等对轮状加厚环28进行热处理。还设想，可根据需要对盘坯进行穿孔操作以去除不需要的材料和/或进行其它机加工操作以形成螺纹孔等。

取决于成形齿盘的所需强度，目前设想可将诸如TRIP(高强度及高延性)钢这样的加工硬化钢优选用作原料材料。进一步设想在制造工艺过程中，可根据需要提高加工硬化钢的温度以允许用齿成形辊32来形成齿。

本发明提供了一种制造齿盘的新方法，其中，能以相对较省时的方式将所述齿冷成形为相对较高的公差设定。强行使具有环绕其周边的轮状加厚环的冷成形盘坯通过与轮状加厚环接合的一组齿成形辊。当强行使盘坯通过所述一组辊时，所述辊在轮状环中冷成形齿结构。在一些情况下，所述齿结构可以是最终期望的齿形，而在另一些情况下，可强行使盘坯通过两个或更多不同的齿成形辊组，每组齿成形辊都有助于形成最终的、期望的齿形。

本发明的上述实施方式旨在作为本发明的示例，本领域技术人员可在不背离完全由本申请所附权利要求限定的本发明的范围的情况下对本发明进行改变和修改。

Claims (10)

1.一种冷成形齿盘的方法，包括以下步骤：

提供盘坯，所述盘坯具有环绕所述盘坯周边的轮状环；以及

通过沿着所述轮状环的纵向轴线移动所述盘坯而强行使所述盘坯通过与所述轮状环接合的一组齿成形辊，以环绕所述轮状环的周边同时冷成形一系列齿结构，

其中，所述一组齿成形辊具有与所述盘坯的旋转轴线相垂直的旋转轴线。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述齿成形辊各自具有与期望的齿形相对应的齿成形轮廓，而且在所述轮状环中冷成形的所述齿结构是所述期望的齿形。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述齿成形辊各自具有与第一齿形相对应的齿成形轮廓，而且在所述轮状环中冷成形的所述齿结构是所述第一齿形，而且

所述方法进一步包括如下步骤：强行使所述盘坯通过与一组齿结构接合的第二组齿成形辊以将所述一组齿结构改变成第二齿形。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述第二齿形是所述期望的齿形。

5.如权利要求3所述的方法，其中，强行使所述盘坯通过与所述一组齿结构接合的第三组齿成形辊以将所述一组齿结构改变成第三齿形。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第三齿形是所述期望的齿形。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所形成的所述一系列齿结构是将在所述轮状环中形成的齿的总数的子集，所述方法进一步包括随后步骤：强行使所述盘通过第二组齿成形辊以冷成形环绕所述轮状环的第二组齿结构，所述第二组齿结构的每个齿结构位于先前形成的一组齿结构中的相邻的齿结构之间以在所述轮状环中形成所期望的齿的总数。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所形成的所述一系列齿结构是将在所述轮状环中形成的齿的总数的子集，所述方法进一步包括随后步骤：在第二次强行使所述盘坯通过所述一组齿成形辊之前，将所述盘坯转动选定量以形成第二系列齿结构。

9.如权利要求1所述的方法，其中，相对于所述盘坯的旋转轴线在轴向方向上强行移动所述盘坯。

10.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述强行移动步骤包括将所述盘坯装载在两件式承载体中，所述两件式承载体抵接所述盘坯的上表面和下表面并暴露所述轮状环，所述承载体构造成沿与所述一组齿成形辊的每个辊的旋转轴线相垂直的方向移动。

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