齒形部件制造方法、齒形部件制造裝置以及齒形部件的制作方法
【專利摘要】一種生產齒形輪廓部件的方法，其中：當在約束未加工工件的外周表面的一部分的同時、通過對柱形的未加工工件的徑向中心部施加負載并使構成材料向外流動而在齒形輪廓部件的外部上形成齒形輪廓部時，通過使中間部處的構成材料流向成型模中形成的凹部，同時未加工工件的外周表面上的約束面積減小，從而形成突出部；而且當所述負載處于最大值時，在齒形輪廓部與成型模之間以及在突出部與成型模之間提供有空間。
【專利說明】齒形部件制造方法、齒形部件制造裝置以及齒形部件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過鍛造來制造包括齒形部(如傘齒輪部)的齒形部件的齒形部件制造方法，并且還涉及一種齒形部件制造裝置，以及一種齒形部件。
【背景技術】
[0002]過去，通過鍛造坯料來制造包括齒形部的齒形部件。在這種鍛造中，通過從坯料的軸向壓縮柱形坯料來迫使坯料的構成材料從坯料沿徑向向外運動，并且使坯料的構成材料填充到成型模的內部，從而制造外周表面包括齒形部的齒形部件。
[0003]通過這樣從坯料的軸向壓縮坯料，首先，坯料的構成材料沿坯料的徑向填充到成型模的內部部分，之后坯料的構成材料從坯料沿徑向向外單向性地流動。從坯料的軸向進行的坯料的進一步壓縮會增加已經填充有坯料的構成材料的成型模的一部分的表面壓力，使得需要進一步增加施加到坯料上的負載(模制負載)。因此，施加到成型模的更大的負載會縮短成型模的壽命。
[0004]專利文件I揭露了鍛造的技術。根據(jù)專利文件I的技術，環(huán)形坯料從軸向受到加壓機構的壓力，同時環(huán)形坯料的外周表面受到約束，并且環(huán)形坯料的構成材料沿加壓的方向流動而填充成型模的齒形輪廓部的內部。通過使用加壓機構從軸向對環(huán)形坯料施加壓力，環(huán)形坯料的一些構成材料被壓縮為進入到與成型模的齒形輪廓部連通的敞開空間中的過量材料。因此，環(huán)形坯料的構成材料在恒定的壓力下流動，這能夠減小因坯料體積變化而導致的產品尺寸和精度的改變。
[0005]現(xiàn)有技術的引用
[0006]專利文件
[0007]專利文件1:日本專利公開申請N0.JP-A-57-177845
【發(fā)明內容】

[0008]技術問題
[0009]然而，根據(jù)專利文件I的技術，在使環(huán)形坯料的構成材料填充到成型模的齒形輪廓部的內部之后，環(huán)形坯料受到加壓機構從軸向的進一步的壓力，這會增加模制負載。因此，施加到成型模的較大負載縮短了成型模的壽命。
[0010]為了解決以上描述的問題而設計本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供能夠增加成型模的壽命的齒形部件制造方法、齒形部件制造裝置以及齒形部件。
[0011]解決方案
[0012]設計用于解決以上描述的問題的本發(fā)明的一個方案是使用成型模由柱形坯料制造齒形部件的方法。該齒形部件制造方法的特征在于，當在約束所述坯料的外周表面的一部分的同時、通過沿所述坯料的軸向對所述坯料的徑向中心部施加負載使得所述坯料的構成材料沿徑向向外流動而在所述坯料的徑向外部上形成齒形部時，所述坯料的位于所述中心部與所述外部之間的中間部處的構成材料沿軸向流向所述成型模的凹入部，從而形成突出部。另外，當負載處于最大值時，在齒形部與成型模之間提供有空間，在突出部與成型模之間提供有空間。
[0013]根據(jù)該方案，在成型模與坯料之間提供有空間，使得當最大模制負載沿坯料的軸向施加以完成齒形部的成型時，坯料的構成材料未完全地填充成型模。因此，在空間內留有坯料的構成材料流動的余地。因此，可以防止在封閉的模具中模鍛時模制負載變得過大。因為成型模上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。
[0014]另外，坯料的構成材料沿兩個方向(也就是，徑向向外的方向以及朝向成型模的凹入部的方向)流動。因此，能夠獲得模制負載減少的效果。因為成型模上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。
[0015]在以上描述的方案中，凹入部優(yōu)選地具有沿軸向逐漸變小的外形。
[0016]根據(jù)該方案，因此，坯料的構成材料很難流向齒形輪廓成型模的凹入部。結果，當齒形部的成型結束時，坯料未完全地填充成型模的凹入部，并且坯料與成型模之間的空間能夠更容易地設置。因此，在不考慮坯料的構成材料的流動性的情況下，可以防止模制負載變得過大。此外，因為在不考慮坯料的構成材料的流動性的情況下，成型模上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。
[0017]在以上描述的方案中，在坯料的外部上形成齒形部的齒形輪廓成型模、約束坯料的外周表面的外部約束模、以及設置在外部約束模內的內部成型模優(yōu)選地用作成型模。還優(yōu)選地，在坯料被所述齒形輪廓成型模、所述外部約束模以及所述內部成型模包圍的情況下，所述齒形輪廓成型模和所述外部約束模相對于所述內部成型模沿軸向同步地移動。
[0018]根據(jù)該方案，沿坯料的徑向從內側向外側形成齒，同時從齒形輪廓成型模設置的方向使齒形輪廓膨脹，從而在坯料的徑向外側上形成齒形部。因此，當坯料與齒形輪廓成型模之間留有空間的同時能夠模制坯料。
[0019]在以上描述的方案中，齒形部件優(yōu)選地是用在差動裝置中的差動小齒輪(differential pinion gear)。
[0020]根據(jù)該方案，由于制造差動小齒輪的成型模的壽命增加，所以能夠以更低的制造成本實現(xiàn)差動小齒輪的大批生產。
[0021]設計為用于解決以上描述的問題的本發(fā)明的另一方案是使用成型模由柱形坯料制造齒形部件的裝置。該齒形部件的制造裝置的特征在于，當在約束所述坯料的外周表面的一部分的同時、通過沿軸向對所述坯料的徑向中心部施加負載使得所述坯料的構成材料徑向向外流動而在所述坯料的徑向外部上形成齒形部時，所述坯料的位于所述中心部與所述外部之間的中間部處的構成材料沿軸向流向所述成型模的凹入部，從而形成突出部。另夕卜，當所述負載處于最大值時，在所述齒形部與所述成型模之間提供有空間，并且在所述突出部與所述成型模之間提供有空間。
[0022]根據(jù)該方案，在坯料與成型模之間提供有空間，使得當最大模制負載沿坯料的軸向施加以完成齒形部的成型時，坯料的構成材料未完全地填充成型模。因此，在空間內留有坯料的構成材料流動的余地。因而，可以防止在封閉的模具中模鍛時負載變得過大。因為成型模上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。
[0023]設計為用于解決以上描述的問題的本發(fā)明的另一方案是使用成型模由柱形坯料制造的齒形部件。該齒形部件的特征在于，當在約束所述坯料的外周表面的一部分的同時、通過沿軸向對所述坯料的徑向中心部施加負載使得所述坯料的構成材料沿徑向向外流動而在所述坯料的徑向外部上形成齒形部時，所述坯料的位于所述中心部與所述外部之間的中間部處的構成材料沿軸向流向所述成型模的凹入部，從而形成突出部；并且當所述負載處于最大值時，在所述齒形部與所述成型模之間提供有空間，在所述突出部與所述成型模之間提供有空間，由此制成所述齒形部件。另外，所述突出部形成為在所述齒形部的徑向內側沿軸向突出。
[0024]根據(jù)該方案，在坯料與成型模之間提供有空間，使得當最大模制負載沿坯料的軸向施加以完成齒形部的成型時，坯料的構成材料未完全地填充成型模。因此，在空間內留有坯料的構成材料的流動空間。因此，可以防止在封閉的模具中模鍛時負載變得過大。因為成型模上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。
[0025]另外，因為通過使構成材料沿坯料的軸向流動而形成的突出部相對于齒形部被設置在徑向內側(齒形部的內徑端部的內側)，所以當齒形部件在齒形部處與另一齒形部件嚙合時，突出部對齒形部件的功能沒有影響。
[0026]有益效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明的齒形部件制造方法、齒形部件制造裝置以及齒形部件，成型模的壽命得以增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是在模制坯料之前、齒形部件制造裝置的必要部分的結構圖；
[0029]圖2是圖1中的材料空隙部和周圍區(qū)域的放大視圖；
[0030]圖3是在模制坯料期間、齒形部件制造裝置的必要部分的結構圖；
[0031]圖4是圖3中的材料空隙部和周圍區(qū)域的放大視圖；
[0032]圖5是在模制期間、坯料的剖視圖；
[0033]圖6是在模制期間、坯料的外觀的立體圖；
[0034]圖7是在完成坯料模制之后、齒形部件制造裝置的必要部分的結構圖；
[0035]圖8是圖7中的材料空隙部和周圍區(qū)域的放大視圖；
[0036]圖9是差動小齒輪的剖視圖；
[0037]圖10是差動小齒輪的外觀的立體圖。
【具體實施方式】
[0038]本發(fā)明的特定實施例將參照附圖詳細描述。在當前的實施例中，在車輛的差動裝置中使用的差動小齒輪作為齒形部件的示例描述。值得注意地是，差動裝置的差動小齒輪是借助小齒輪軸可旋轉地支撐的齒輪，同時該齒輪與差動箱內部的差動側齒輪(差速器側齒輪)嚙合。
[0039]制造裝置的描述
[0040]首先，將描述齒形部件制造裝置I。制造裝置I通過鍛造由柱形坯料10 (見圖1)制造包括傘齒輪部11的差動小齒輪12 (見圖10)。
[0041]如圖1中所示，制造裝置I包括:成型模，也就是外部約束模14 ;齒形輪廓成型模16以及內部成型模18。制造裝置I還包括用于操作每個成型模的如液壓缸等驅動器(未示出)以及控制驅動器的操作的控制裝置(未示出)。值得注意地是，圖1是模制坯料10之前、制造裝置I的必要部分的結構視圖。
[0042]外部約束模14形成為筒形并且具有內周表面20。坯料10以及內部成型模18設置在內周表面20的內側。外部約束模14設置在坯料10的外周表面22的外側，并且在模制坯料10期間約束坯料10的外周表面22的一部分。
[0043]齒形輪廓成型模16包括擠壓部24和齒形輪廓成型部26。筒形的齒形輪廓成型部26設置在柱形擠壓部24的外側上。擠壓部24設置在與坯料10的位于坯料10的徑向中心處的中心部27相對應的位置處。齒形輪廓成型部26在它的下側(設置外部約束模14和內部成型模18的一側)上包括形成為傘齒輪的形狀的齒形輪廓部28。因此，如之后描述地，齒形輪廓成型部26在坯料10的外部43上形成傘齒輪部11 (見圖9)。
[0044]如圖2中所示，齒形輪廓成型部26包括位于齒形輪廓部28的內側的材料空隙部32，也就是，位于擠壓部24與齒形輪廓部28之間(齒形輪廓部28與齒形輪廓成型部26的內周表面30之間)。材料空隙部32向上(沿與擠壓部24對坯料10施加負載的方向相反的方向)凹入。材料空隙部32具有形成為向上逐漸減小的構造的外形。另外，材料空隙部32沿著齒形輪廓成型部26的內周表面30在齒形輪廓成型部26的軸向上形成為環(huán)狀。值得注意的是，圖2是圖1中的材料空隙部32和周圍區(qū)域的放大視圖。材料空隙部32是本發(fā)明的“凹入部”的示例。
[0045]內部成型模18形成為柱形，并且在它的上側(設置齒形輪廓成型模16的一側)包括位于端表面34上的突出部36。內部成型模18設置在外部約束模14的內周表面20的內部。
[0046]制造方法的描述
[0047]接下來，將描述使用這樣構造的制造裝置I制造差動小齒輪12的方法。
[0048]首先，如圖1中所示，借助位置比外部約束模14的上側(設置齒形輪廓成型模16的一側)的端表面38更低的內部成型模18的突出部36，柱形坯料10設置在位于外部約束模14的內周表面20的內側的內部成型模18的突出部36上。然后，齒形輪廓成型模16通過將齒形成型部26設置在外部約束模14的端表面38上以及將擠壓部24設置在坯料10的上側(設置齒形輪廓成型模16的一側)的端表面40上而得以設置。因此，坯料10設置在由成型模(即，外部約束模14、齒形輪廓成型模16以及內部成型模18)所包圍的空間的內部。此時，坯料10被插置在內部成型模18的突出部36與擠壓部24的端表面42之間，并且外周表面22的一部分被外部約束模14約束。
[0049]之后，如圖3中所示，外部約束模14和齒形輪廓成型模16 (沿設置內部成型模18的方向)相對于內部成型模18—體地(同步地)向下移動。此時，齒形輪廓成型模16的擠壓部24對坯料10的中心部27施加向下的負載并且壓縮中心部27，由此坯料10的構成材料沿坯料10的徑向(圖3中的左右方向)向外流動。由外部約束模14約束的坯料10的外周表面22的面積減小，隨之在坯料10的外部43上形成齒，因此形成傘齒輪部11。
[0050]此時，如圖4中所示，坯料10的位于中心部27與外部43之間的中間部45的構成材料在材料空隙部32的內部流動，這導致坯料10的構成材料向上流動。更具體地,這導致坯料10的構成材料沿與齒形輪廓成型模16的擠壓部24對坯料10的中心部27施加負載的方向相反的方向流動。值得注意的是，材料空隙部32的內部留有空間，并且材料空隙部32的內部沒有被坯料的構成材料完全填充。此時，坯料10呈圖5和圖6中示出的形式。
[0051]值得注意的是，圖3是在模制坯料10期間、制造裝置I的必要部分的結構圖，圖4是圖3中的材料空隙部32和周圍區(qū)域的放大視圖。圖5是在模制期間、坯料10的剖視圖，圖6是在模制期間、坯料10的外觀的立體圖。
[0052]以這種方式，在模制坯料10期間，坯料10的構成材料流動并且逸入材料空隙部32中。因而，除了沿徑向之外，坯料10的構成材料沿軸向(向上)流動。因此，坯料10在抑制由齒形輪廓成型模16施加到坯料10的模制負載的同時被模制。結果，可以抑制成型模(gp，外部約束模14、齒形輪廓成型模16和內部成型模18)上的負載。
[0053]材料空隙部32的內部具有剩余的空間，并且材料空隙部32的內部沒有被坯料的構成材料完全地填充。因而，甚至在隨后模制坯料10期間，除了沿徑向之外，坯料10的構成材料沿軸向流動。結果，即使在隨后模制坯料10期間，由齒形輪廓成型模16對坯料10的施加的模制負載也能夠被抑制，并且施加到成型模(即，外部約束模14、齒形輪廓成型模16和內部成型模18)的負載能夠被抑制。
[0054]然后，如圖7中所示，當外部約束模14和齒形輪廓成型模16相對于內部成型模18一體地進一步向下移動時，坯料10被齒形輪廓成型模16進一步擠壓。因此，坯料10的構成材料從坯料10沿徑向(圖7中的左右方向)向外進一步流動。于是，坯料10的構成材料流入齒形輪廓成型模16的齒形輪廓部28中，從而在坯料10的外部43上形成傘齒輪，由此完成坯料10的模制。如圖9和圖10中所示，因此，可以制造包括傘齒輪部11并且形成為旋轉對稱的形狀的差動小齒輪12。
[0055]值得注意的是，為了完成坯料10的模制，外部約束模14和齒形輪廓成型模16移動到最下方的位置并且施加最大的模制負載。當坯料10的模制完成時，差動小齒輪12(坯料10)形成有突出部(突起部)46，該突出部46從內部端表面44向上(沿與齒形輪廓成型模16的擠壓部24對坯料10施加負載的方向相反的方向)突出。
[0056]如圖8中所示，當坯料10的模制完成時，坯料10的構成材料沒有完全地填充齒形輪廓成型模16的材料空隙部32，并且在突出部46 (坯料10的中間部45)與齒形輪廓成型模16之間提供空間33。另外，在傘齒輪部11與齒形輪廓成型模16之間還提供空間47。因此，在空間33、47內留有坯料10的構成材料流動的余地。因此，可以防止當坯料10的模制完成時模制負載變得過大。
[0057]如圖9和圖10中所示，突出部46形成在相對于傘齒輪部11的徑向內偵彳。因此，突出部46被形成在不會干擾與差動小齒輪12嚙合的匹配部件(差動恒星齒輪)的那部分上，并且突出部46對用于差動裝置中的差動小齒輪12的功能沒有影響。
[0058]值得注意的是，圖7是在坯料10的模制完成之后、制造裝置I的必要部分的結構圖，圖8是圖7中的材料空隙部32和周圍區(qū)域的放大視圖。圖9是差動小齒輪12的剖視圖，圖10是差動小齒輪12的外觀的立體圖。
[0059]值得注意的是，如以上描述那樣制造的差動小齒輪12的中心部48 (見圖9和圖10)會經歷沿軸向(圖9中的上下方向)的額外加工(如鉆孔)，以形成供小齒輪軸(未示出)容納在其中的軸向孔。
[0060]實施例的效果的描述
[0061]根據(jù)當前的實施例，當最大模制負載沿坯料10的軸向施加以完成傘齒輪部11的成型時，坯料10的構成材料未完全地填充成型模，并且在傘齒輪部11與齒形輪廓成型模16之間以及在突出部46(坯料10的中間部45)與齒形輪廓成型模16之間提供了空間33、47。結果，在空間33、47內留有供坯料10的構成材料流動的余地。因此，可以防止在封閉的模具中模鍛時負載變得過大。因此，因為成型模(即，外部約束模14、齒形輪廓成型模16和內部成型模18)上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。值得注意的是，測試評價結果的示例示出模制負載減少約10%，這具有使成型模的壽命增加1.2倍的效果。
[0062]材料空隙部32的外部形狀沿軸向逐漸變小，這使得坯料10的構成材料很難流向材料空隙部32。結果，當傘齒輪部11的成型完成時，坯料10未完全地填充材料空隙部32，并且能夠更容易地提供坯料10與齒形輪廓成型模16之間的空間33。因而，在不考慮坯料10的構成材料的流動性的情況下，可以防止模制負載變得過大。因此，因為在不考慮坯料10的構成材料的情況下，成型模(即，外部約束模14、齒形輪廓成型模16和內部成型模18)上的負載能夠被抑制，所以成型模的壽命能夠增加。
[0063]另外，因為外部約束模14和齒形輪廓成型模16同步向下移動，所以沿坯料10的徑向從內側向外側形成齒，同時從齒形輪廓成型模16設置的方向使齒輪廓膨脹，由此在坯料10的外部43上形成傘齒輪部11。因而，坯料10能夠被模制，同時在傘齒輪部11與齒形輪廓成型模16之間以及在突出部46與齒形輪廓成型模16之間分別確定地留有空間33、47。
[0064]由于用于制造差動小齒輪12的成型模的壽命增加，所以能夠實現(xiàn)以更低的制造成本大批地生產差動小齒輪12。
[0065]值得注意的是，以上描述的實施例僅意味著示出示例，而非以任何方式限制本發(fā)明；在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，顯然可以進行多種改進和修改。
[0066]附圖標記說明
[0067]1:制造裝置
[0068]10:坯料
[0069]11:傘齒輪部
[0070]12:差動小齒輪
[0071]14:外部約束模
[0072]16:齒形輪廓成型模
[0073]18:內部成型模
[0074]22:(坯料的)外周表面
[0075]24:擠壓部
[0076]26:齒形輪廓成型部
[0077]27:(坯料的)中心部
[0078]28:(齒形輪廓成型部的)齒形輪廓部
[0079]32:材料空隙部
[0080]33:空間
[0081]43:(坯料的)外部
[0082]45:(坯料的)中間部
[0083]46:(差動小齒輪的)的突出部[0084]47:空間
[0085]48:(差動小齒輪的)中心部
【權利要求】
1.一種使用成型模由柱形坯料制造齒形部件的方法，所述齒形部件的制造方法的特征在于，當在約束所述坯料的外周表面的一部分的同時、通過沿所述坯料的軸向對所述坯料的徑向中心部施加負載使得所述坯料的構成材料沿徑向向外流動而在所述坯料的徑向外部上形成齒形部時，所述坯料的位于所述中心部與所述外部之間的中間部處的構成材料沿軸向流向所述成型模的凹入部，從而形成突出部；并且 當所述負載處于最大值時，所述齒形部與所述成型模之間提供有空間，并且所述突出部與所述成型模之間提供有空間。
2.根據(jù)權利要求1所述的齒形部件的制造方法，其特征在于， 所述凹入部具有沿軸向逐漸變小的外形。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的齒形部件的制造方法，其特征在于，在所述坯料的外部上形成所述齒形部的齒形輪廓成型模、約束所述坯料的外周表面的外部約束模以及設置在所述外部約束模的內部的內部成型模被用作所述成型模；并且 在坯料被所述齒形輪廓成型模、所述外部約束模以及所述內部成型模包圍的情況下，所述齒形輪廓成型模和所述外部約束模相對于所述內部成型模沿軸向同步地移動。
4.根據(jù)權利要求1到3中的任意一項所述的齒形部件的制造方法，其特征在于，所述齒形部件是用在差動裝置中的差動小齒輪。
5.一種使用成型模由柱形坯料制造齒形部件的裝置，所述齒形部件的制造裝置的特征在于，當在約束所述坯料的外周表面的一部分的同時、通過沿軸向對所述坯料的徑向中心部施加負載使得所述坯料的構成材料徑向向外流動而在所述坯料的徑向外部上形成齒形部時，所述坯料的位于所述中心部與所述外部之間的中間部處的構成材料沿軸向流向所述成型模的凹入部，從而形成突出部，并且 當所述負載處于最大值時，在所述齒形部與所述成型模之間提供有空間，并且在所述突出部與所述成型模之間提供有空間。
6.一種使用成型模由柱形坯料制造的齒形部件，所述齒形部件的特征在于， 當在約束所述坯料的外周表面的一部分的同時、通過沿軸向對所述坯料的徑向中心部施加負載使得所述坯料的構成材料沿徑向向外流動而在所述坯料的徑向外部上形成齒形部時，所述坯料的位于所述中心部與所述外部之間的中間部處的構成材料沿軸向流向所述成型模的凹入部，從而形成突出部；當所述負載處于最大值時，在所述齒形部與所述成型模之間提供有空間，并且在所述突出部與所述成型模之間提供有空間，由此制成所述齒形部件，其中所述突出部形成為在所述齒形部的徑向內部沿軸向突出。
【文檔編號】B21K1/30GK103492100SQ201280004459
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年2月10日 優(yōu)先權日:2011年2月24日
【發(fā)明者】酒卷弘 申請人:愛信艾達株式會社