CN103068499A - 中空齿轮环和它的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有外圆周（140，240，340）和内圆周（155，255，355）的焊接中空齿轮环（160，260，360，460，560），所述齿轮环在至少一个圆周上具有齿轮结构（131-138，231-238，331-338，331’-338’），以及具有至少一个通过闪光对接焊接形成的焊接接头（151，251，351，451，551）。该齿轮结构通过滚轧，机加工或者滚轧和机加工的结合形成。该齿轮结构可以包括嵌齿或者斜齿轮。

Description

中空齿轮环和它的制造方法

技术领域

本发明公开了一种改进的中空齿轮环以及制造该改进的中空齿轮环的方法。

背景技术

中空齿轮环在机械技术的许多领域是常用部件。中空齿轮环，如其名字所暗示的，包括具有内圆周和外圆周的环形体，在其中一个圆周或者两个圆周上具有齿轮结构。该齿轮结构可以包括凸出部，诸如，例如以“齿”的形式的嵌齿，或者其它结构，诸如，例如斜齿轮。

形成中空齿轮环的传统方式的例子包括连接齿轮结构至光滑的中空环的外圆周或者内圆周，或者通过机加工在中空环的外圆周或者内圆周上形成齿轮结构。

第一种方法，即，连接齿轮结构至中空环的缺点是在齿轮结构和中空环之间的，它要连接的接头随着时间过去，通过诸如应力，磨损，蠕变，以及侵蚀腐蚀的因素会很薄弱，其可以最终引起接头破裂。

第二种方法，即，在中空环的外圆周或者内圆周上机加工齿轮结构的缺点在于内在地机加工齿轮结构引起结构上的薄弱。

通常的制造中空齿轮环的传统方法的缺点包括在制造具有足够精度和质量的中空齿轮环方面的困难，其同时出现在齿轮以及与例如太阳轮和行星轮的齿轮设计相比的整个结构上。

发明内容

本发明的目的是提供一种中空齿轮环，其没有已知齿轮环的上述缺点，以及也提供了制作这种中空齿轮环的至少一种方法。

该目的通过本发明实现，在于它公开了一种具有外圆周和内圆周的焊接中空齿轮环。焊接中空齿轮环在它的圆周的至少其中一个上具有齿轮结构，以及具有至少一个焊接接头。根据本发明，焊接接头是通过闪光对接焊接形成的。

因为闪光对接焊接提供了特别坚固的焊接接头的事实，这是有利的。此外，由于本发明的中空齿轮环具有由闪光对接焊接形成的至少一个焊接接头，齿轮结构可以在直的钢棒上形成，其接着弯曲成环形且闪光对接焊接在一起。这意味着齿轮结构可以形成在钢棒上或者在钢棒中，以使得可以使用标准的齿轮制造技术，诸如，例如在线性传输（linear transmission）中使用的技术，这会导致与制造中空齿轮环的传统方法相比具有更低的成本和更高的质量。

此外，使用闪光对接焊接使得使用的钢与制造具有齿轮结构的齿轮环的传统方法中使用的钢相比具有更高的碳含量。因为使用闪光对接焊接的事实，具有高碳含量的钢，例如超过0.67%可以被用于制造本发明的齿轮环，其意味着本发明的齿轮环可以比传统的齿轮环更坚固，或者它在质量和性能上是可以比较的，但是具有更低的成本。

在一个实施例中，齿轮结构已经通过滚轧成形，同时它在另一个实施例中已经通过机加工成形。在进一步的实施例中，齿轮结构通过机加工和滚轧组合成形。

在本发明的一个实施例中，焊接中空齿轮环具有在两个圆周上的齿轮结构，即，具有从外圆周面向向外的一个齿轮结构以及从环的内圆周面向向内的一个齿轮结构。

在本发明的一个实施例中，焊接中空齿轮环的齿轮结构包括嵌齿，以及在另一个实施例中，它包括斜齿轮。在焊接中空齿轮环的一个该实施例中，至少一个焊接接头位于两个嵌齿之间或者位于两个斜齿轮之间。

本发明也公开了制造焊接中空齿轮环的方法，包括如下步骤：

在细长形钢棒的第一主表面上形成第一齿轮结构；

弯曲钢棒以形成环，以使得钢棒的两个相对远端部相接；

通过闪光对接焊接彼此结合钢棒的两个相接端部。

本发明也公开了制造焊接中空齿轮环的方法，其包括如下步骤：

在两个或者更多个细长形钢棒的每一个的第一主表面上形成第一齿轮结构；

弯曲两个或者更多个钢棒以使得它们每一个形成具有第一半径的环的环节段；

通过闪光对接焊接彼此结合所述两个或者更多个钢棒的端部，以为了形成具有所述第一半径的焊接中空齿轮环。

在本方法的一个实施例中，钢棒弯曲以形成环，其以如下方式：齿轮结构从环节段或者环的内圆周面向向内。

在本方法的一个实施例中，钢棒弯曲以形成环，其以如下方式：齿轮结构从环节段或者环的外圆周面向向外。

在一个实施例中，所述方法额外地包括在钢棒或者多个钢棒的第二主表面上形成第二齿轮结构，第二主表面与钢棒或者多个钢棒的第一主表面相对。

在一个实施例中，齿轮结构或者多个齿轮结构通过滚轧形成。

在一个实施例中，齿轮结构或者多个齿轮结构通过机加工形成。

在一个实施例中，齿轮结构或者多个齿轮结构通过机加工和滚轧组合形成。

在一个实施例中，齿轮结构形成以包括嵌齿，同时在一个实施例中，齿轮结构形成以包括斜齿轮。在所述方法的一个实施例中，齿轮结构被形成以包括邻接至钢棒或者多个钢棒的每一个端部的完整嵌齿或者斜齿轮，因此使得在两个嵌齿或者斜齿轮之间的焊接得以执行。

本发明的这些以及其他实施例，与通过本发明获得的优点将在下文中说明。

附图说明

本发明将接下来参照附图进行更详细地说明，在附图中：

图1a-1d示出了本发明的第一实施例；以及

图2a-2d示出了本发明的第二实施例；以及

图3a-3d示出了本发明的第三实施例；以及

图4示出了本发明的第四实施例；以及

图5示出了本发明的第五实施例；以及

图6和7示出了本发明的进一步的实施例。

具体实施方式

图1a-1d示出了用于获得本发明的一个实施例的焊接中空齿轮环的方法。图1a示出了细长形的钢棒100，其示出了彼此相对的第一主表面110和第二主表面120，其也示出了两个相对远端部115，125。在图1a中的虚线画出了形成在钢棒100的第一主表面110上的第一齿轮结构的轮廓。

在一个实施例中，第一齿轮结构通过滚轧形成在钢棒100的第一主表面110上。

在另一个实施例中，第一齿轮结构通过机加工形成在钢棒100的第一主表面110上。

在又一个实施例中，第一齿轮结构通过滚轧和机加工的结合形成在钢棒100的第一主表面110上。

形成齿轮结构的不同方式提供了不同的优点：使用滚轧形成齿轮结构提供了特别坚固的齿轮结构，这是因为通过滚轧带来的平滑和连续的材料流动。根据本发明使用机加工以形成齿轮结构式是有利的，这是因为机加工在钢棒上实行，即，在直的结构上实行，与在环的弯曲的圆周上进行机加工相比，这使得机加工更容易且因此花费更少。

通过滚轧形成的齿轮结构可以显示不同的形式和形状，将在后面详细描述，但是在图1a-1c示出的实施例中，齿轮结构被成形以包括呈“齿”形状的嵌齿（cog）131-138，即，具有尖的三角形结构的凸出部，该尖面向远离齿轮结构形成于其上的钢棒的第一主表面110。适合地，嵌齿在钢棒的主表面上均匀的间隔开，且通过中间间隔分离开。

通过本发明给出的再一个优点是，如图1a和1b所示，齿轮结构形成在直的钢棒的平的表面上，其比在环形表面上成形齿轮结构更容易。

图1b示出了完成的齿轮结构，即，形成在钢棒100的第一主表面110上交错间隔的嵌齿131-138。如通过图1b中的两个箭头所示，钢棒110现在将弯曲以形成环，以使得钢棒100的两个相对远端部115，125相遇。图1b的箭头指示钢棒100沿着会引起齿轮结构从所形成的环的外圆周面向向外的方向弯曲。在本发明的另一个实施例中，钢棒以另一个方向弯曲，以使得齿轮结构从所形成的环的内圆周面向向内。

一旦钢棒已经弯曲成环形，钢棒100的两个相对远端部115，125通过闪光对接焊接彼此接合，以使得焊接接头形成在环中。（为了完善的目的，如何实行闪光对接焊接的例子将在本文的结束部分给出。）适合地，在齿轮结构包括嵌齿的情况中，焊接接头放置在两个嵌齿之间，其以如下的方式完成：形成齿轮结构以包括完整嵌齿131，138，邻接钢棒或多个钢棒的每个端部115，125，因此使得在两个嵌齿之间能够实行闪光对接焊接。

自然地，本发明也包括闪光对接焊接在嵌齿或者斜齿轮中执行的实施例，在这种情况下，嵌齿或者斜齿轮的其中一部分形成在那些杆端部的每一个上，这些端部接着通过闪光对接焊接结合在一起，以使得在两个端部已经通过闪光对接焊接彼此结合之后，形成完整嵌齿或者斜齿轮。

图1c示出了通过本发明的实施例获得的焊接中空齿轮环160。如图1c所示，焊接中空齿轮环160显示了外圆周140和内圆周155，也展示了在那些圆周的至少其中一个上的齿轮结构，在图1c中示出的例子中，在外圆周140上。在该例子中的齿轮结构包括成形为交错间隔的嵌齿131-138的齿轮结构。

如图1c所示，通过闪光对接焊接，焊接接头151形成在已加工完的中空齿轮环160中，焊接接头151适合地放置在两个嵌齿131，138之间。

图1d示出了图1c的焊接中空齿轮环160，但是在此闪光对接焊接接头已经得以精加工，这例如可以通过机加工完成。

图2a-2d示出了通过该实施例获得本发明方法和焊接中空齿轮环（在图2c中示出，使用附图标记260）的另一个实施例：在图2a和2b中示出的方法以及在图2c中示出的加工完成的产品260在此不详细说明，因为其与图1a-1c非常类似，但是如所示的，齿轮结构（由图2a中的虚线画出轮廓）在钢棒200的第二主表面220上适合地通过滚轧，机加工或者其结合形成，随后，图2b，钢棒200弯曲成环形，钢棒200的两个远端相对端部215，225通过闪光对接焊接以与关于图1a-1c中说明的相同的方式彼此结合。以该方式获得的中空焊接齿轮环260因此类似于图1c的环160，但是区别在于齿轮结构从环260的内圆周255面向向内。

图2d示出了图2c的焊接中空齿轮环260，但是在此闪光对接焊接接头已经被精加工，这例如可以通过机加工进行。

自然地，图2c和2d的实施例260也可以如图1a所示，通过在钢棒100的第一主表面110上形成齿轮结构获得，接着沿着与图2b中的箭头所示的方向相对的方向弯曲钢棒。

图3a-3d示出了本发明的方法的又一个实施例以及另一个实施例的中空焊接齿轮环360是如何获得的：在该实施例中，如图3a和3b所示，第一齿轮结构适合地通过滚轧、机加工或者其结合在钢棒300的第一主表面310上形成，除了这样，第二齿轮结构通过在钢棒300的第二主表面320上滚轧形成，第一和第二主表面310，320是钢棒300的相对主表面。因此两个齿轮结构都通过滚轧形成。第一和第二齿轮结构被示出为包括呈“齿”形状的嵌齿，第一齿轮结构的嵌齿示出为331’-338’以及第二齿轮结构的嵌齿示出为331-338。

也在该实施例中，钢棒300弯曲形成环形，且钢棒300的两个相对远端315，325以关于图1a-1c以及2a-2c说明的相同方式通过闪光对接焊接彼此结合。以该方式获得的中空焊接齿轮环360因此类似于图1c和图2c中示出的那些，但是区别在于它展示了两个齿轮结构，一个从环360的内圆周355向内面对，一个从环360的外圆周340向外面对。

图3d示出了图3c的焊接中空齿轮环360，但是在此闪光对接焊接接头已经被精加工，这例如可以通过机加工进行。

在迄今说明的实施例中，已经说明和示出的齿轮结构示出为面向向内和/或面向向外的呈“齿”形的嵌齿。在图4中示出的另一个实施例460中，齿轮结构包括嵌齿，其展示了光滑的结构，具有面对远离焊接环的圆周的凸出部，齿轮结构位于该焊接环上。自然地，该嵌齿也可以被形成在中空焊接齿轮环的两个圆周的任何一个上，或者在环的两个圆周上。由闪光对接焊接形成的接头451在图4中示出。

在图5中示出的再一个实施例560中，齿轮结构包括斜齿轮。在该实施例中，至少一个焊接接头位于两个斜齿轮之间，其以与“嵌齿实施例”相同的方式适当地完成：齿轮结构适合地形成为包括邻接钢棒每个端部的斜齿轮，因此使得在两个斜齿轮之间实行闪光对接焊接。这与图4中示出的“光滑嵌齿实施例”以及图3a-3d中示出的“双嵌齿实施例”的情况相同。由闪光对接焊接形成的焊接接头551示出在图5中。

图6示出了本发明的中空齿轮环的进一步的实施例600，其以与图1-5中的实施例相同的方式获得，但是在该实施例中，齿轮结构包括紧紧邻接彼此放置的嵌齿630-650。由闪光对接焊接形成的焊接接头651在图6中示出。

图7示出了本发明的中空齿轮环的又一个实施例700，其以与图1-6中相同的方式获得，但是在该实施例中，齿轮结构被形成以使得包括在齿轮结构中的嵌齿731-738从外圆周140以90度角指向。自然地，在本实施例中本发明的范围内，其它角度以及齿轮结构的其它形状也是可以想到的。由闪光对接焊接形成的焊接接头751示出在图7中。

图1-3示出了通过使用一个连续的钢棒获得中空齿轮环的方法。然而，本发明也公开了通过使用两个或者更多个钢棒获得中空齿轮环的方法，如下：

第一齿轮结构形成在两个或者更多个细长形钢棒的每一个的第一主表面上，

两个或者更多个钢棒弯曲以使得它们每一个形成具有第一半径的环的环形节段；

两个或者更多个钢棒的端部通过闪光对接焊接彼此结合，从而形成具有第一半径的焊接中空齿轮环。

因此，本发明的实施例包括使用至少两个钢棒，其弯曲并接着结合在一起以形成中空齿轮环，该连接通过闪光对接焊接完成。所使用的两个（或者更多个）钢棒可以是相等的长度，其意味着它们会形成中空齿轮环的相等部分，或者它们可以是长度不同的，只要它们弯曲相同的半径，以使得它们形成装配在一起的“圆形节段”，虽然它们具有不同的角度长度。

除了在该实施例中使用多个钢棒，从而使得会形成更多闪光对接焊接接头的事实，上述的用于在其中使用一个钢棒以形成中空齿轮环的实施例的特征也可以应用于该实施例，例如齿轮结构的形式和形状以及如何成形齿轮结构以及在中空齿轮环上它在哪被放置。

使用一个或者多个圆形节段来形成本发明的中空齿轮环也可以以如下方式表示：

第一齿轮结构形成在至少一个细长形钢棒的第一主表面上，

该至少一个钢棒弯曲以使得它形成具有第一半径的圆的圆形节段，

至少一个钢棒的端部通过闪光对接焊接彼此结合，从而形成具有第一半径的轴承环。

因此，在此说明的圆形节段或者是一个整圆（360度）的一个圆形节段，或者是该圆的一部分，其装配在一起从而在焊接时形成一个整圆。自然地，如果使用多于一个圆形节段（即，每个圆形节段少于360度），在其上形成齿轮结构的表面面向相同方向。

闪光对接焊接已经在上面的说明中提及，一种形式的闪光对接焊接的简短说明会因此在下文给出：

已经被彼此接合以使得钢棒形成环的钢棒的端部在两个夹钳之间被夹紧，上夹钳和下夹钳，上夹钳是钢的，下夹钳是铜的。这些端部在一起，并且施加电流。电弧因此在两个配合的表面之间产生，即，两个端部的表面。在闪光对接焊接过程开始时，电弧间隙足够大以甚至露出所述两个面和清洁所述两个面。当温度已经达到锻造的温度时，施加压力。在配合的表面之间产生闪光，这从焊接区域去掉潜在的不纯和缺陷。

本发明不限于上述的和在附图中示出的实施例的例子，而是可以在附随的权利要求的范围内自由地变化。例如，本发明的焊接中空齿轮环可以在一个圆周上具有一种类型的齿轮结构，在另一个圆周上具有另一种类型，以使得例如是在外圆周上具有斜齿轮的齿轮结构，在内圆周上具有“齿”的齿轮结构。此外，应该指出的是通过滚轧形成的某种齿轮结构可以增强，即，通过机加工“最终完成”。然而，任何机加工在它的本质上会是小的，因此通过机加工对材料引起的任何缺点会是小的或者是可忽略的。

此外，应清楚的是虽然本发明已经通过数个方法实施例进行了说明，可是本发明也包括产品，即，如专利权利要求中所列出的通过这些方法获得的焊接中空齿轮环。

Claims (19)

1.一种具有外圆周（140，240，340）和内圆周（155，255，355）的焊接中空齿轮环（160，260，360，460，560），所述焊接中空齿轮环在所述圆周的至少其中一个上具有齿轮结构（131-138，231-238，331-338，331’-338’），以及具有至少一个焊接接头（151，251，351，451，551），所述齿轮环其特征在于：所述至少一个焊接接头通过闪光对接焊接形成。

2.根据权利要求1所述的焊接中空齿轮环，其中所述齿轮结构通过滚轧形成。

3.根据权利要求1所述的焊接中空齿轮环，其中所述齿轮结构通过机加工形成。

4.根据权利要求1所述的焊接中空齿轮环，其中所述齿轮结构通过机加工和滚轧的组合形成。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的焊接中空齿轮环（360），其特征在于：它具有在两个圆周（340，355）上的齿轮结构，即，从所述外圆周（340）面向向外的一个齿轮结构（331’-338’）以及从环的所述内圆周（355）面向向内的一个齿轮结构（331-338）。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的焊接中空齿轮环（160，260，360，460），其中所述齿轮结构包括嵌齿（131-138，231-238，331-338，331’-338’）。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的焊接中空齿轮环（560），其中所述齿轮结构包括斜齿轮。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的焊接中空齿轮环（160，260，360，460，560），其中至少一个焊接接头（151，251，351，451，551）位于两个嵌齿之间或者位于两个斜齿轮之间。

9.一种制造焊接中空齿轮环（160，260，360，460，560）的方法，所述方法其特征在于它包括如下步骤：

在细长形钢棒（100，200，300）的第一主表面（110，210，310）上形成第一齿轮结构（131-138，231-238，331’-338’）；

弯曲所述钢棒以形成环，以使得所述钢棒的两个相对远端部（115，125；215，225；315，325）相遇；

通过闪光对接焊接彼此结合所述钢棒的所述两个相对远端部。

10.一种制造焊接中空齿轮环（160，260，360，460，560）的方法，所述方法其特征在于它包括如下步骤：

在两个或者更多个细长形钢棒的每一个的第一主表面上形成第一齿轮结构；

弯曲所述两个或者更多个钢棒以使得它们每一个形成具有第一半径的环的环节段；

通过闪光对接焊接彼此结合所述两个或者更多个钢棒的端部，以为了形成具有所述第一半径的焊接中空齿轮环。

11.根据权利要求9或10所述的方法，根据其所述钢棒或者多个钢棒弯曲以使得所述齿轮结构从所述环节段或者环的外圆周（140，240，340）面向向外。

12.根据权利要求9或10所述的方法，根据其所述钢棒或者多个钢棒弯曲以使得所述齿轮结构从所述环节段或者环的内圆周（155，255，355）面向向内。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，额外地包括在所述钢棒或者多个钢棒的第二主表面（320）上形成第二齿轮结构（331-338），所述第二主表面与所述钢棒或者多个钢棒的第一主表面相对，通过这样焊接中空齿轮环或者环节段获得一个从所述环的内圆周（355）面向向内的齿轮结构（331-338）以及一个从所述环的外圆周（340）面向向外的齿轮结构（331’-338’）。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，根据其所述齿轮结构或者多个齿轮结构通过滚轧形成。

15.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，根据其所述齿轮结构或者多个齿轮结构通过机加工形成。

16.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，根据其所述齿轮结构或者多个齿轮结构通过机加工和滚轧的组合形成。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的方法，根据其形成所述齿轮结构以包括嵌齿。

18.根据权利要求9至17中任一项所述的方法，包括形成所述齿轮结构或者多个齿轮结构以包括斜齿轮。

19.根据权利要求17或18所述的方法，根据其所述齿轮结构或者多个齿轮结构被形成以包括邻接所述钢棒或者多个钢棒的每个端部的完整嵌齿或者斜齿轮，因此使得在两个嵌齿或者斜齿之间的闪光对接焊接（151，251，351）得以执行。

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