專利名稱：用于制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法和用這種方法制造的帶齒的動力傳輸件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，和用這種制造方法制造的產品。更具體地說，本發明涉及一種形成儲油器的技術，該儲油器用于將潤滑劑提供給與帶齒的配對物動力傳輸件嚙合的齒表面，該儲油器由在該帶齒的動力傳輸件的齒表面上形成的類似池狀(pond-like)的凹進部分或類似凹槽狀的部分形成。
順便說明，在本說明書中，“潤滑劑”不限于潤滑油和通常所指的諸如具有類似于潤滑油的潤滑作用的油脂之類的物質。這種物質儲存在該儲油器中。
背景技術：
一種帶齒的動力傳輸件，這種傳輸件適合用于齒輪、花鍵(spline)、絲桿或滾珠絲杠中，是適于將動力傳輸給帶齒的配對物動力傳輸件的機器部件。在帶齒的動力傳輸件中，大的接觸表面壓力不僅使齒表面之間接觸，而且使它們之間產生相對滑動。因此，為了防止齒表面的磨損以及它們之間的功率損失，并且為了在它們之間實現平穩的動力傳輸，在齒表面(或嚙合表面)部分上總是存在潤滑油(或潤滑劑)是必要的。
作為向齒表面提供潤滑油的方法，有多種方法是已知的。方法其中之一是在齒表面形成一個或多個儲油器，并且從該儲油器自然地滲出潤滑劑在該齒表面上。例子示于專利文獻1至專利文獻3。這種潤滑方法是傳統地創造的并且其優點是它的原理簡單，并且維修間隔，例如供給潤滑劑的間隔可以延長。但是，由于在具有復雜曲面的齒表面上的凹槽的加工非常困難，沒有實現能夠用于批量生產的低成本加工方法。
在儲油器形成在帶齒的動力傳輸件，諸如小齒輪、齒條以及絲杠(screw shaft)上的的情況下，儲油器形成在例如用作傳動機構的這種機器部件的漸開線(involute)齒或齒螺紋的表面上。在齒表面上的槽的加工可以在利用諸如滾銑刀的齒切削刀具加工齒之后，通過執行切削、激光加工、放電加工實現。但是隨著凹槽的數量增加，除了形成齒之外的凹槽加工變得更加困難，因此，其加工不能高效地實現。
其次，在下面描述的轉向裝置作為需要帶齒的動力傳輸件的裝置的例子。
在轉向裝置中，伸縮軸(telescopic shaft)被合并到中間軸或轉向軸，該伸縮軸包括安裝成不能轉動但是能相對滑動的外花鍵軸和內花鍵軸。這種伸縮軸公開在專利文獻8、專利文獻9、專利文獻10以及專利文獻11中。
圖33至圖35示出常規的伸縮軸。圖33是示出具有伸縮軸的常規轉向裝置的正視圖。圖34示出構成圖33所示的中間軸的外花鍵軸，其中(1)示出該外花鍵軸的正視圖，(2)示出沿(1)所示的A-A線截取的剖視圖。圖35示出構成圖33所示的中間軸的內花鍵軸，其中(1)示出該內花鍵軸的縱剖視圖，(2)示出(1)中所示的內花鍵軸的右視圖。
用作伸縮軸的中間軸12和轉向軸13合并在圖33所示的轉向裝置中。當萬向(cardan)接頭17固定于與轉向齒輪14的齒條軸15嚙合的小齒輪軸16時，該中間軸12暫時收縮然后配合齒輪軸16，從而被固定在其上。因此中間軸12需要伸縮功能。而且，該中間軸12需要具有吸收車輛運行時產生的軸向位移和振動的能力，并且防止該位移和振動傳輸給轉向盤18。由于需要按照駕駛員的體格和駕駛姿勢移動轉向盤18的位置，轉向軸13需要具有軸向伸長和收縮的功能。
圖34示出構成中間軸12的外花鍵軸121。圖35示出構成中間軸12的內花鍵軸122。由外花鍵軸121和內花鍵軸122構成的伸縮軸需要減小在伸長和收縮時產生的滑動阻力，以便隨很小的力平滑地伸縮。因此，如專利文獻8所述和圖34(2)所示，外花鍵軸121的齒表面的外表面用滑動阻力很小的樹脂123涂覆。然后，潤滑劑施加在其上。其后該外花鍵軸121安裝在其中，因而組裝成伸縮軸。
當駕駛車輛時通過同時對其施加轉矩，這種伸縮軸反覆地伸縮。因此需要對外花鍵軸和內花鍵軸之間的齒表面之間的接觸部分不斷地施加潤滑劑(或潤滑油)。作為一種解決方案，如專利文獻10所述，外花鍵軸的齒表面用樹脂涂覆因而形成具有上下層的兩層結構。而且，與外面連通的空間形成在上樹脂層上，以便潤滑劑儲存在該空間。但是這種常規部件的缺點在于由于制造工藝復雜，其制造成本增加。
而且，如專利文獻11所述，存在一種涂覆樹脂的滑動花鍵構造成使得凹進部分被挖掘為在該內花鍵的齒表面的圓周方向上延伸，并且對應于這種凹進部分的儲油器通過調節涂覆在這種凹進部分上的樹脂涂覆薄膜的厚度而形成。但是，這種方法是在形成內花鍵之后在內花鍵的齒表面上形成凹進部分。因此沿著非常不平的內花鍵齒表面很難形成恒定深度的凹進部分。也就是，在凹進部分用切削加工進行加工的情況下，進行間歇切削。因此，在該花鍵的齒表面上產生毛刺。去除毛刺很費時。而且加工工具的使用壽命降低。因此，這種方法的缺點在于制造成本增加。而且在凹進部分用塑性加工進行加工的情況下，圍繞該凹進部分的花鍵部分的形狀被磨損。因此，這種方法具有另一個缺點，就是花鍵齒表面的尺寸精度降低。
還有，有一種根據潤滑劑的能力增強潤滑劑保持容量的方法。但是，潤滑劑的粘滯度變高，這導致裝配時的高伸縮阻力。因此，這種方法的問題在于該裝配很難實現。
一般而言，流體潤滑旨在減小機械部件、齒輪嚙合部分以及絲杠的螺紋部分的滑動表面的摩擦，通過保持油膜的厚度減少其磨損，并且消散產生的熱量。在通過保持適當的油膜厚度來操作機器和裝置的情況下，滑動表面的磨損能夠明顯減少。能夠延長機器和裝置的壽命。隨著諸如負荷和速度的機器條件的變化以及所用潤滑劑的影響，油膜厚度經常變化。因此，通過簡單地施加潤滑劑滿足潤滑要求為時尚早。
特別是，在動力傳輸機構的齒輪嚙合部分，齒輪的表面壓力很大。因此，齒輪表面壓力的變化對油膜的形成有很大的影響。眾所周知，齒輪表面壓力升的越高，油膜厚度越小。因此，當施加在齒表面上的載荷很大時，不能保持期望的流體潤滑。潤滑機制從流體潤滑變化到混合潤滑時，產生更大的摩擦。同時，由于齒輪齒和配對物齒輪齒之間的接觸產生的摩擦增大，因而齒表面的磨損明顯增加。
優選，為更好地抑制齒輪的齒的磨損，提出有助于確保油膜厚度的本方法。已經提出形成儲油器的方法，該方法將潤滑油保持在渦輪減速器的渦輪的齒輪的齒上(參見，例如，JP-A-8-226526)。
即便在齒表面暫時缺乏油膜時，通過向齒表面供給存儲在儲油器中的潤滑劑，油膜能夠立即恢復。因此，設置在渦桿的齒輪齒與渦輪的齒輪齒滑動接觸的區域的儲油器能夠用來穩定地形成油膜。
專利文獻1JP-A-2004-155223專利文獻2JP-A-2003-207031專利文獻3JP-A-08-226536專利文獻4JP-A-2002-079349專利文獻5JP-A-11-010274
專利文獻6JP-A-07-310807專利文獻7JP-A-07-308729專利文獻8JP-A-2003-054421專利文獻9JP-A-2004-324863專利文獻10JP-A-2003-013986專利文獻11JP-A-56-059030專利文獻12JP-A-8-226526(第四頁，圖16-5)發明內容本發明解決的問題鑒于上述情況提出本發明。
本發明要解決的問題是提供一種用于制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，該儲油器保持潤滑劑的能力被增強，該制造方法適合于批量生產而不增加其很多制造成本，并且本發明提供一種用這種制造方法所制造的帶齒的動力傳輸件。
解決問題的方法前述問題通過下述手段解決。
根據本發明第一方面，一種制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，包括如下步驟在帶齒的動力傳輸件工件的表面上形成初始凹進部分，該凹進部分形成該儲油器的基礎；通過加工帶齒的動力傳輸件工件形成帶齒的動力傳輸件的齒表面，使得該初始凹進部分的跡線被留下，其中留在該帶齒的動力傳輸件上的該初始凹進部分的跡線用作儲油器。
根據本發明的第二方面，在如本發明的第一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，形成該初始凹進部分的步驟包括在桿狀工件的圓柱形表面上形成初始凹進部分的步驟，并且形成齒表面的步驟包括該桿狀工件被推進鍛模中的冷鍛步驟，該鍛模具有其形狀與預期的帶齒的動力傳輸件的形狀互補的截面。
根據本發明的第三方面，在如本發明的第二方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括形成在該桿狀工件的圓柱形表面上的螺旋槽，以便以槽狀形成該儲油器。
根據本發明的第四方面，在如本發明的第二方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括形成在該桿狀工件圓柱形表面上的多個環形槽，以便以槽狀形成該儲油器。
根據本發明的第五方面，在如本發明的第二方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括在該桿狀工件的圓柱形表面上沿著縱向形成的多個縱向形槽，以便以槽狀形成該儲油器。
根據本發明的第六方面，在如本發明的第二方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，形成在該桿狀工件圓柱形表面上的該初始凹進部分包括圓形凹進部分，以便形成水池狀的該儲油器。
根據本發明的第七方面，用如本發明的第二至第六方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，制造具有正齒(spur tooth)或斜齒的齒輪、外花鍵、以及外螺紋，其中每個齒表面沒有毛刺并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
根據本發明的第十方面，在如本發明的第一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，形成初始凹進部分的步驟包括在空心圓柱形工件的內圓周表面上形成圓周初始凹進部分的步驟，以及形成齒表面的步驟包括通過在形成初始凹進部分處的該空心圓柱形工件的內圓周表面上進行塑性加工而形成內花鍵的步驟。
根據本發明的第十一方面，在如本發明的第十方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括螺旋槽。
根據本發明的第十二方面，在如本發明的第十方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括多個環形槽。
根據本發明的第十三方面，在如本發明的第十方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分通過滾壓形成。
根據本發明的第十四方面，在如本發明的第十一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該螺旋槽通過滾壓形成。
根據本發明的第十五方面，在如本發明的第十二方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該多個環形槽通過滾壓形成。
根據本發明的第十六方面，用如本發明的第十到第十五方面之一提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法來制造內花鍵軸，其中該內花鍵軸的齒表面沒有毛刺并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
根據本發明的第十七方面，一種轉向裝置具有轉向軸或中間軸，其中該轉向軸或中間軸包括用如本發明的第十至第十五方面之一提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法制造的內花鍵軸。
根據本發明的第十八方面，在如本發明的第一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括螺旋槽或直槽，以及形成齒表面的步驟包括形成齒的步驟，使得該螺旋槽或該直槽的底部留在該帶齒的動力傳輸件工件上的包括該螺旋槽或該直槽的區域中。
該螺旋槽用車削工藝切削在該帶齒的動力傳輸件工件上。通過利用車床上的主絲杠以及使用其上的切削刃是圓形的車刀，該切削能夠精確地進行。而且，根據本發明的第二十方面，優選，采用塑性加工來形成齒，例如齒輪齒或花鍵齒。例如，通過利用齒條式刀具的滾壓或成形滾輪對該齒輪齒進行加工。在這種利用滾壓的齒輪齒的形成中，齒槽的底部被留下。這時，該留下的凹槽的底部用作有助于流體潤滑的儲油器。
根據這種儲油器形成方法，由于在帶齒的動力傳輸件工件上進行螺旋槽切削，在形成該齒表面的同時能夠有效地形成許多儲油器而不需要進行開槽。
根據本發明的第十九方面，在如本發明的第一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該初始凹進部分包括螺旋槽或直槽，并且形成齒表面的步驟包括形成螺紋或螺紋軸，使得該螺旋槽或直槽的底部留在該帶齒的動力傳輸件工件上的包括該螺旋槽或直槽的區域中。
該螺旋槽在車削步驟中被切削在該的帶齒的動力傳輸件工件上。通過利用車床上的主絲杠以及使用其上的切削刃是圓形的車刀，該切削能夠精確地進行。而且，根據本發明的第二十一方面，優選，采用塑性加工在該帶齒的動力傳輸件工件上形成螺紋或螺紋軸。該螺紋或螺紋軸利用一對圓模(round dies)加工。在這種通過滾壓的該螺紋或螺紋軸的成形中，螺紋槽的底部被留下。這時，該留下的槽的底部用作有助于流體潤滑的儲油器。
根據這種儲油器形成方法，由于在螺紋軸工件上進行螺旋槽切削，在形成該螺紋或螺紋槽的同時，能夠有效地形成許多儲油器而不需要進行開槽。
根據本發明的第二十二至二十五方面，在如本發明的第一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該帶齒的動力傳輸件包括小齒輪，形成該初始凹進部分的步驟包括在該小齒輪工件上形成螺旋槽的步驟，以及形成齒表面的步驟包括通過塑性加工形成齒輪齒的步驟，使得該槽的底部留在小齒輪工件上的包括該螺旋槽的區域中，而且，其中該制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法還包括用機械加工完成該帶齒的動力傳輸件的成形的步驟。而且，提供一種用這種制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法制造的小齒輪，使得該小齒輪的齒表面沒有毛刺，并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
而且，根據本發明的第二十六至二十八方面，在如本發明的第一方面提出的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法中，該帶齒的動力傳輸件包括齒條，形成該初始凹進部分的步驟包括在該齒條工件上形成螺旋槽的步驟，以及形成齒表面的步驟包括通過塑性加工形成齒輪齒的步驟，使得該槽的底部留在該齒條工件上的包括該螺旋槽的區域中，
而且，其中該制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法還包括用機械加工完成該帶齒的動力傳輸件的成形的步驟。而且，提供一種用這種制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法制造的齒條，使得該齒條的齒表面沒有毛刺，并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
根據本發明的第二十九方面，一種轉向裝置包括具有相互嚙合的小齒輪和齒條的齒輪組件，其中該齒輪組件具有如本發明的第二十三方面提出的小齒輪和如本發明的第二十七方面提出的齒條。
本發明的優點正如從前述的結構中所明白的，根據本發明的制造方法，能夠實現具有其潤滑劑保持能力增強的儲油器的帶齒的動力傳輸件的批生產，而不增加太多的制造成本，迄今很難實現。
而且，根據本發明的制造方法制造的帶齒的動力傳輸件的相鄰儲油器之間的齒面上不產生毛刺。因此不需要去毛刺。
圖1是能夠實現本發明的模鍛設備的主要部分的局部剖視圖。
圖2是示出第一實施例中的工件W的形狀的透視圖。
圖3是示出包含根據第一實施例的工件W的軸的局部剖面的說明性視圖，其中(1)示出已經進行初始凹進部分形成步驟的工件，(2)示出已經進行冷鍛步驟的工件。
圖4是示出工件W的照片，其中形成根據第一實施例的螺旋槽。
圖5是示出根據第一實施例已經進行冷鍛步驟的齒輪的照片。
圖6是示出第二實施例中的工件W的形狀的透視圖。
圖7是示出第三實施例中的工件W的形狀的透視圖。
圖8是示出第四實施例中的工件W的形狀的透視圖。
圖9是示出第五實施例中的工件W的形狀的透視圖。
圖10示出根據本發明的制造方法制造的內花鍵軸，其中(1)是該內花鍵軸的縱剖視圖，而(2)是示出(1)中所示剖面的右側視圖。
圖11示出圖10中所示的內花鍵軸的齒表面，其中(1)是該齒表面的放大的透視圖，(2)是形成在該齒表面上的儲油器的放大透視圖，而(3)是形成在該齒表面上的儲油器的放大的剖視圖。
圖12是示出根據本發明另一個實施例的制造方法所制造的內花鍵軸的齒表面的放大的透視圖。
圖13是示出根據本發明內花鍵軸的制造過程的說明性視圖。
圖14示出根據本發明方法的車削過程，其中(a)是其中形成螺旋槽的小齒輪工件的正視圖，(b)是示出該螺旋槽的詳細視圖。
圖15示出根據本發明方法的塑性加工過程，其中(a)是其中形成齒輪齒的小齒輪工件的正視圖，而(b)是示出該齒輪齒的橫向剖面圖。
圖16示出根據本發明方法的機械精加工過程，并且是小齒輪工件的正視圖，其中軸部分已經完成。
圖17示出用本發明的方法加工的小齒輪，其中(a)是示出該小齒輪的主要部分的放大的正視圖，而(b)是儲油器的詳細視圖。
圖18示出根據本發明方法的塑性加工過程，其中(a)是其中形成齒輪齒的小齒輪工件的正視圖，而(b)是示出齒輪齒的橫向剖面圖。
圖19是根據本發明方法的小齒輪的齒輪齒的放大的齒形圖。
圖20是在根據本發明的方法中所用模具的透視圖。
圖21是用本發明的方法加工的小齒輪的主要部分的放大正視圖。
圖22示出根據本發明方法的塑性加工過程，其中(a)是其中形成齒輪齒的小齒輪工件的正視圖，而(b)是示出齒輪齒的橫向剖面圖。
圖23是示出根據本發明方法加工的小齒輪的主要部分的放大正視圖。
圖24示出根據本發明的方法的車削加工，并且是螺旋槽形成在其上的螺紋軸的透視圖。
圖25示出根據本發明方法的塑性加工過程，并且(a)是示出由于滾壓的模制狀態的透視圖。
圖26示出根據本發明方法的塑性加工過程，并且是在螺紋中形成的儲油器的詳細視圖。
圖27是示出用根據本發明的方法加工的螺紋軸的主要部分的放大的視圖。
圖28示出根據本發明的方法的車削加工，并且是在其上加工螺旋槽的齒條工件的正視圖。
圖29示出根據本發明方法的沖壓加工過程，并且示出齒輪齒的形成狀態的方案圖。
圖30示出用本發明的方法加工的齒條，其中(a)是其中形成齒輪齒的齒條工件的透視圖，而(b)是該齒輪齒的詳細視圖。
圖31示出根據本發明方法的車削加工，并且是其中形成直槽的齒條工件的透視圖。
圖32是示出合并在根據本發明的轉向裝置中的齒輪組件的剖視圖。
圖33是具有伸縮軸的常規轉向裝置的正視圖。
圖34示出構成圖33所示的中間軸的外花鍵軸，其中(1)是該外花鍵軸的正視圖，而(2)是沿圖(1)的A-A線截取的剖面圖。
圖35示出構成圖33所示中間軸的內花鍵軸，其中(1)是該內花鍵軸的縱剖視圖，而(2)是(1)中所示剖面的右側視圖。
圖36是示出圖35中所示的內花鍵軸的常規制造工藝的說明性視圖。
附圖標記和符號的說明10 鍛模11 孔111 圓柱形引進部分112 齒形互補部分113 引導部分21、25 螺旋槽23 環形槽24 縱向槽26 凹進部分
W工件12 中間軸121 外花鍵軸122 內花鍵軸123 樹脂124 內圓周表面125 外花鍵13 轉向軸14 轉向齒輪15 齒條軸16 小齒輪軸17 萬向接頭18 轉向輪3內花鍵軸31 內圓周表面32 圓周槽33 內圓周表面34 內花鍵35 儲油器W1 空心圓柱形工件W2 中間工件P、P1 螺距B、B1 槽寬D、D1 槽深W3 小齒輪工件302、314、319 螺旋槽303、322 齒輪齒304、311、312 小齒輪305、316、324 儲油器W4 螺紋軸工件
315 螺紋317 螺紋軸W5 齒條工件323 齒條具體實施方式
在描述下面的實施例之前，將在下面描述用于通過模鍛制造帶齒的動力傳輸件的設備。該設備不是特殊設備。在專利文獻4至專利文獻7中描述的模鍛設備可以用作這種設備。
圖1是這種模鍛設備的主要部分的局部剖視圖。孔11形成在鍛模10的中心部分。齒形互補部分112設置在該孔的下面并且具有與目標帶齒的動力傳輸件的外形互補的形狀。圓柱形引入部分111設置在該齒形互補部分112的上面。而且，工件W引進這個孔11中。圓錐形引導部分113形成在該圓柱形引導部分111和該齒形互補部分112之間的邊界上。
當加工工件W時，將該工件W從上方插入該圓柱形引導部分111中。利用上模具(未示出)向下推該工件W。然后，通過同時經受塑性變形，該工件W的材料移動通過該引導部分113到齒形互補部分112。當工件W被壓到預定位置時，上模具的降低運動停止。因此，工件W的變形能夠將引導部分113和齒形互補部分112的形狀轉移到工件W上。
其后，上模具被向上拉。而且，工件W被頂桿(knockout pin)(未示出)從下面向上撞擊。這樣，加工完成的帶齒的動力傳輸件被取出。因此，能夠制造不僅具有沿著軸線延伸的(直)齒而且具有如圖1所示斜齒的帶齒的動力傳輸件。
該加工作為冷加工完成，并且該齒表面足夠光滑。因此，完成的工件能夠用作帶齒的動力傳輸件，例如，用于想要的通常目的的齒輪。而且，進行諸如磨削，以除去毛刺等的精加工是不必要的。
根據本發明，如每個實施例的說明所述，在工件W上進行預處理加工(初始凹進部分成形步驟)。通過對其進行預先機械加工，儲油器形成在完工產品的齒表面上。
第一實施例圖2是示出第一實施例中所用工件W的形狀的透視圖。用作微小的初始凹進部分的螺旋槽形成在工件W的圓柱形表面上，該微小的初始凹進部分是儲油器的基礎。在第一實施例的情況下，該初始凹進部分形成步驟可以僅僅通過在圓柱形表面上用車床切削間隔很小的螺旋槽來完成。
其中形成螺旋槽的該工件W被推進鍛模10中，該鍛模具有其形狀與目標帶齒的動力傳輸件的形狀互補的截面，如圖1所示。這個步驟是冷鍛步驟。螺旋槽的數目可以是一個或多個。
圖3是示出包含工件W的軸的局部剖面的說明性視圖，其中(1)示出已經進行初始凹進部分成形步驟的工件，(2)示出已經進行冷鍛步驟的工件。
如圖3(1)所示，剛剛進行初始凹進部分成形步驟的螺旋槽21的間隔很密。但是，當工件W進行冷鍛步驟之后，該螺旋槽，螺旋槽21的間隔和寬度增大。而且，螺旋槽21的深度減小。然后線性部分形成在該螺旋槽21之間。該線性部分形成沿著該鍛模10的表面延伸的外形。用顯微鏡觀察，該線性部分形成該帶齒的動力傳輸件，例如，齒輪的外形。用顯微鏡觀察，初始螺旋槽21留下為很淺的槽狀跡線。因此，該跡線用作儲油器。該螺旋槽21的跡線(儲油器)不僅出現在齒表面上，而且出現在齒底部和齒頂部分。但是這不會引起任何特別的缺點。
圖4是示出其中形成螺旋槽的工件W的照片。圖5是示出已經進行冷鍛步驟的齒輪的照片。如從圖5所示的圖中所見，可以看到，條狀圖形不僅出現在該齒輪部分的齒表面上，而且出現在該齒的頂部、齒底部和其圓錐形部分上。這是因為線性部分和淺槽狀跡線(也就是，儲油器)交替地出現，使得該線性部分和淺的槽狀跡線看起來像條紋。雖然曲線部分形成在該條狀圖形上，但是這是由于在鍛造時材料的流動速度隨著位置變化的結果。
第二實施例圖6是示出第二實施例中的工件W的形狀的透視圖。在工件W的圓柱形表面上形成許多環形槽23作為初始凹進部分，該初始凹進部分是儲油器的基礎。除了形成的槽是環形的之外，該第二實施例類似于第一實施例。
第三實施例圖7是示出第三實施例中的工件W的形狀的透視圖。在工件W的圓柱形表面上沿著縱向形成許多縱向形槽作為初始精細凹進部分，該初始凹進部分是儲油器的基礎。該縱向槽24可以通過用環狀切削齒或成形器切削而形成，或用帶齒的模具滾壓形成。除了形成的槽是縱向槽之外，該第三實施例類似于第一實施例。
第四實施例圖8是示出第四實施例中的工件W的形狀的透視圖。在這個實施例中，具有大螺旋升角(lead angle)的每個螺旋槽25形成為初始凹進部分，并且使得相互交叉。除了切削之外，滾花法也可以用于加工該初始凹進部分。
第五實施例圖9是示出第五實施例中的工件W的形狀的透視圖。不同于前述具有槽的實施例，在圓柱形表面上形成許多環形凹進部分26作為初始凹進部分。該凹進部分可以形成規則圖形。可選地，例如通過噴砂法，該凹進部分可以隨機地形成，如圖9所示。在這種情況下，儲油器形成為不連續的池狀散布點圖10示出用根據本發明的制造方法制造的內花鍵軸，其中(1)是該內花鍵軸的縱剖視圖，而(2)是示出(1)中所示剖面的右側視圖。圖11示出圖10中所示的內花鍵軸的齒表面，其中(1)是該齒表面放大的透視圖，(2)是形成在該齒表面上的儲油器的放大透視圖，而(3)是形成在該齒表面上儲油器的放大的剖視圖。圖12是示出用根據本發明的另一個實施例的制造方法制造的內花鍵軸的齒表面的放大的透視圖。圖13是示出根據本發明制造內花鍵軸的過程的說明性視圖。圖36是示出圖35所示的內花鍵軸的常規制造工藝的說明性視圖。
如圖36所示，該常規的內花鍵軸用下述方法形成。即，在(1)所示的空心圓柱形工件W上進行化學轉化涂覆，因而防止塑性加工模具和工件被燒毀。其后，在其中形成內花鍵軸的該工件W1的部分的直徑利用在(2)中所示的模具在該部分的整個長度上減小。然后，內花鍵軸125形成在內圓周表面124中，其直徑用(3)中所示的模具減小。
如圖13所示，根據本發明的內花鍵用下述方法形成。即，在(1)所示的空心圓柱形工件W1上進行化學轉化涂覆，因而防止塑性加工模具和工件被燒毀。其后，如(2)中所示，多個圓周槽32形成在該空心圓柱形工件W1的內圓周表面31上，因而形成中間工件W2。形成圓周槽32的方法用于形成多個環形槽，并且用于形成單個和多個螺旋槽。該圓周槽32可以至少形成在其中形成該內花鍵的部分的軸向長度L之上。
由于該空心圓柱形工件W1的內圓周表面31是圓柱形的，圓周槽32可以通過用連接于車床刀架上的開槽刀很快地車削加工。因此，設備成本低。而且，能夠將制造成本的增加抑制在最小。可選地，該圓周槽32可以通過使用滾壓刀具，例如連接于車床刀架上的滾壓絲錐高效地車削加工。
其后，如(3)中所示，通過利用模具的冷鍛，在該部分的軸向長度減小其中形成內花鍵的該工件W1的直徑。最后，該內花鍵34形成在該內圓周表面33上，其直徑已經通過使用(4)中所示的模具用冷鍛減小。因此制成內花鍵軸3。
圖10示出用這種方式制造的內花鍵軸34。圖11示出圖10中所示的該內花鍵軸的齒表面，其中(1)是環形槽形成為圓周槽32之后，內花鍵34形成在其上的內花鍵軸3的齒表面放大的透視圖，(2)是形成在該齒表面上的儲油器的放大透視圖，而(3)是形成在該齒表面上儲油器的放大的剖視圖。圖12是示出螺旋槽形成為圓周槽32之后，內花鍵34形成在其上的內花鍵軸3的齒表面的放大的透視圖。
如圖11和12所示，即便在通過模具形成內花鍵34之后，形成在中間工件W2上的圓周槽32作為跡線被留下，使得該槽的寬度B和槽的深度D減小。因此，該環形槽32用作存儲潤滑油的儲油器35。因此，每次當該內花鍵軸3裝配在其上的伸縮軸進行相關滑動操作時，潤滑油從儲油器35提供到該花鍵的齒表面，因而確保潤滑能力。
根據內花鍵的直徑和齒數適當地選擇圖12示出的螺旋儲油器35的螺旋升角θ，以便當伸縮軸進行滑動操作時潤滑油有效地供給該花鍵的齒表面。為了在儲油器35中有效地保持潤滑油并且當伸縮軸進行滑動操作時有效地將潤滑油從儲油器35供給齒表面，優選，考慮到加工的可能性，儲油器35的螺距P、槽寬B和槽深D設置成滿足下述數學表達式0.5mm＜P＜5mm0.01mm＜B＜2.0mm0.001＜D＜0.5mm為了得到儲油器35的螺距P、槽寬B和槽深D的前述數值，建議將形成在該中間工件W2的內圓周表面31上的圓周槽32的螺距P、槽寬B1和槽深D1設置成滿足該下述的該中間工件W2在該階段的表達式。
0.5mm＜P1＜5mm0.1mm＜B1＜4.0mm0.1＜D1＜2.0mm順便提及，具有儲油器的外花鍵可以根據本發明制造并且可以與普通內花鍵聯合使用。
下面參考附圖描述本發明的不同實施例。該帶齒的動力傳輸件是齒條和小齒輪式轉向裝置的小齒輪。首先，小齒輪工件用車削加工成具有預定直徑的圓桿。其后，如圖14(a)所示，切削刀作用于小齒輪工件W3以加工螺旋形的儲油器2。通過將螺旋升角保持在小值，密集地切削該螺旋槽302。該槽2的橫截面基本上是半圓(見圖14(b))。
其后，如圖15(a)和(b)所示，齒輪齒303通過進行塑性加工，例如在小齒輪工件W3上滾壓而形成。該齒輪齒303的外形是漸開線齒。在這種加工的情況下，沿著齒跡線方向與齒表面相交的螺旋槽302的底部被留下。該槽2的底部之外的部分通過塑性加工形成平滑表面。
其后，如圖16所示，齒輪齒303之外的軸部分在車削步驟被精加工到預定的尺寸而被完成。圖17(a)所示的小齒輪304可以通過進行前述的步驟得到。留在該齒輪齒303的齒表面的螺旋槽302的底部用作有助于流體潤滑的儲油器305，如圖17(b)所示。
因此，通過在小齒輪工件上切削螺旋槽，在形成齒輪齒的同時能夠有效地形成許多儲油器，而無需槽加工。
順便提及，用于在小齒輪上形成齒輪齒的方法不限于滾壓。只要能夠留下儲油器，可以采用任何塑性加工，例如壓平、擠壓、拉延、精密鍛造和沖壓加工。相似地，在下面的每個實施例中，可以采用諸如滾壓、壓平、擠壓、拉延、精密鍛造以及沖壓加工的任何塑性加工。
下面描述本發明的不同實施例。該帶齒的動力傳輸件是齒條和小齒輪式轉向裝置的小齒輪。首先，小齒輪工件用車削加工成具有預定直徑的圓桿。其后，如圖14(a)所示，切削刀作用于這個小齒輪工件W3。然后，槽2被加工成類似螺旋。其后，如圖18所示，齒輪齒6通過對這個小齒輪工件W3進行塑性加工而形成。該齒輪齒6的外形是多角漸開線齒。如圖19所示，通過以一定角度連接五個邊7a、7b、7c、7d和7e形成多角漸開線齒，該角度是根據參考漸開線的切線形成的。
該多角漸開線的形成是通過利用圖20所示的模具8進行的。該模具8的切削部分9具有對應于該多角漸開線齒的五個邊10a、10b、10c、10d和10e。當小齒輪工件W3被放置在模具8中時，能夠形成該多角漸開線齒。在這種加工的情況下，沿著齒線方向與該齒表面相交的該螺旋槽302的底部被留下。該槽2的底部之外的部分通過塑性加工形成為平的光滑的表面。
其后，該軸部分在車削步驟被精加工至預定的尺寸。圖21所示的具有多角漸開線齒的小齒輪311可以通過進行前述的步驟而形成。留在該齒輪齒6的齒表面的螺旋槽302的底部用作有助于流體潤滑的儲油器305。
下面描述本發明的不同實施例。該帶齒的動力傳輸件是齒條和小齒輪式轉向裝置的小齒輪。首先，小齒輪工件通過車削加工成具有預定直徑的圓桿。其后，如圖22所示，通過塑性加工，齒輪齒6形成在該小齒輪工件W3上。該齒輪齒6的外形是與前述實施例中所采用的齒輪齒相同的多角漸開線齒。該齒輪齒6通過模具8(見圖20)形成。其后，該軸部分在車削步驟被精加工至預定的尺寸。圖23所示的小齒輪312可以通過進行前述步驟獲得。
順便提及，在這個實施例中的小齒輪工件W3上，沒有螺旋槽被加工。因此，沒有儲油器形成在該齒輪齒6上。但是，用于形成油膜的潤滑機制可以通過加工儲油器被構造，這將在下面說明，例如，在與這個小齒輪312組合的齒條上。
下面描述本發明的不同實施例。該帶齒的動力傳輸件是電傾斜機構或伸縮機構的螺紋軸。首先，螺紋軸工件通過車削加工成具有預定直徑的圓桿。其后，如圖24所示，切削刀作用于該螺紋軸工件W4的外表面。然后，螺旋槽314被加工成類似螺旋。通過將螺旋升角保持在小值，密集地切削該螺旋槽314。該槽的橫截面基本上是半圓。
其后，如圖25所示，在滾壓步驟中，利用一對圓模D在螺紋軸工件W4上形成螺紋。如圖26所示，螺紋315通過滾壓形成。當完成滾壓時，螺旋槽314之間的間隔增大。同時，螺旋槽314的深度減小。該槽314的底部用作有助于流體潤滑的儲油器。圖27所示的螺紋軸317可以通過進行前述步驟獲得。
因此，根據這個實施例，在螺紋軸工件上切削螺旋槽。因此，在形成齒輪齒的同時能夠有效地形成儲油器，不需要進行槽加工。
下面參考附圖描述本發明的不同實施例。該帶齒的動力傳輸件是齒條和齒輪式轉向裝置的小齒條。首先，齒條工件通過車削加工成具有預定直徑的圓桿。其后，如圖28所示，切削刀作用于齒條工件W5以加工螺旋形槽19。通過將螺旋升角保持在小值，密集地切削該螺旋槽319。其后，在加壓步驟，如圖29所示，該齒條工件W5被放置在連接于油壓機的模具20和21之間。然后，壓頭(ram)被起動，因此使油壓作用在該模具20和21上。因此，形成齒輪齒322。在這種加工情況下，沿著齒線方向與該齒輪齒322的表面相交的螺旋槽319的底部被留下。該螺旋槽319的底部之外的部分通過塑性加工形成平的并且光滑的表面。
其后，除齒輪齒之外的軸部分通過機械加工完成。圖30(a)和30(b)所示的齒條323可以通過進行前述步驟獲得。留在該齒輪齒322的齒表面的螺旋槽319的底部用作有助于流體潤滑的儲油器324。
因此，通過在齒條工件上切削螺旋槽或直槽，在形成齒輪齒的同時能夠有效地形成許多儲油器，而無需槽加工。
順便提及，可以修改該實施例，使得在車削步驟中沿著與該齒線方向相交的方向切削槽25，如圖31所示，并且沿著與該齒跡線方向相交的方向形成儲油器，而不是沿著該齒條的齒輪齒322的齒跡線的方向形成儲油器324。
而且，用于形成齒輪齒的機器不限于油壓水壓機(oil hydraulicpress)。因此，可以用諸如曲軸壓力機的任何壓力機。
優選，用本發明的方法制造的小齒輪和齒條構造成合并入轉向裝置中的齒輪組件。如圖32所示，齒輪組件包括通過接頭(未示出)連接于轉向軸(未示出)的小齒輪31，并且還包括齒條332，其設置成使得該小齒輪和該齒條的中心線彼此相交，并且，其齒輪齒與該配對件小齒輪331的齒輪齒相嚙合。
小齒輪331在軸333的一端具有多個齒輪齒334，根據本發明的儲油器的形成方法，齒輪齒334通過塑性加工成螺紋。該齒輪齒334是漸開線齒并且具有在根據本發明儲油器的形成方法的步驟中形成的許多儲油器。而且，齒條332在齒條軸335的一個表面上具有許多齒輪齒336，根據本發明的儲油器形成方法，該齒輪齒336是螺紋的。該齒輪齒336是漸開線齒并且根據本發明的儲油器形成方法具有形成在整個表面上的許多儲油器。
小齒輪331由軸承337支撐在該軸333的中間部分。該軸333的最遠端由滾針軸承338支撐。該齒條軸335緊靠齒條引導件339，該引導件339在與齒輪齒336相對的一端將背壓施加于該齒條332。該齒條引導器339安裝在適于沿著垂直于該齒條軸的中心的方向滑動的保持器340中。而且，該保持器340緊靠適于軸向地產生壓縮載荷的彈簧341。該小齒輪331和齒條332與支撐該小齒輪和齒條的部件一起安裝在殼體342中。
諸如油脂的潤滑劑施加在制造的齒輪組件330，用于流體潤滑。這種施加的潤滑劑儲存在該齒輪齒334和336的整個齒表面上形成的儲油器中。大量的潤滑劑使齒輪組件330能夠長時間地穩定地保持流體潤滑。因此，能夠明顯地減少轉向裝置的齒輪齒的磨損。
在前述任何實施例中，淺的凹進部分形成在帶齒的動力傳輸件的齒表面上，并且用作儲油器。潤滑油從儲油器散布。然后，該齒表面被油潤滑。而且，由于加工包括塑性流動，該形成的儲油器是隨機地設置的。但是儲油器位置的隨機性不會產生問題。還有，可以用該實施例說明書中公開的前述技術的組合。
而且，動力傳輸單元的小齒輪、渦輪齒輪等被組裝在在周期性的保養中難以實現對其供給潤滑油的地方。因此，在齒表面形成儲油器是特別有效的。在制造這種帶齒的動力傳輸件中，本發明的方法能夠有效地使用。而且，本發明的方法不僅能夠用于制造在上述實施例中所述的齒輪，而且能夠用于制造其他一般的具有儲油器的帶齒的動力傳輸件，例如外花鍵和升角很大的外螺紋。
雖然已經參考具體實施例對本發明進行了詳細描述，但是對于本領域的技術人員而言，很顯然，在不脫離本發明精神實質和范圍的情況下能夠進行各種變化和修改。
本申請基于2004年11月29日提交的日本專利申請號No.2004-345035、2005年1月26日提交的日本專利申請號No.2005-017935、和2005年11月14日提交的日本專利申請號No.2005-329232。它們的內容結合于此供參考。
工業實用性根據本發明的制造方法能夠實現具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的批量生產，其保持潤滑劑的能力增強，在全部帶齒的動力傳輸件的制造中，不增加太多的制造成本。
權利要求
1.一種制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，包括如下步驟在帶齒的動力傳輸件工件的表面上形成初始凹進部分，該初始凹進部分形成該儲油器的基礎；以及通過加工該帶齒的動力傳輸件工件形成該帶齒的動力傳輸件的齒表面，使得該初始凹進部分的跡線被留下，其中留在該帶齒的動力傳輸件上的該初始凹進部分的跡線用作儲油器。
2.根據權利要求1所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中形成初始凹進部分的步驟包括在桿狀工件的圓柱形表面上形成初始凹進部分的步驟，以及形成齒表面的步驟包括其中該桿狀工件被推進鍛模中的冷鍛步驟，該鍛模具有其形狀與所希望的帶齒的動力傳輸件的形狀互補的截面。
3.根據權利要求2所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括形成在該桿狀的工件的圓柱形表面上的螺旋槽，以便以槽的形狀形成該儲油器。
4.根據權利要求2所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括形成在該桿狀的工件的圓柱形表面上的多個環形槽，以便以槽狀的形狀形成該儲油器。
5.根據權利要求2所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括在該桿狀的工件的圓柱形表面沿著縱向形成的多個縱向槽，以便以槽狀的形狀形成該儲油器。
6.根據權利要求2所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中形成在該桿狀的工件的圓柱形表面上的該初始凹進部分包括圓形凹進部分，以便以池狀的形狀形成該儲油器。
7.根據權利要求2至6中任何一項所述的方法制造的具有正齒或斜齒的齒輪，其中正齒或斜齒的齒表面沒有毛刺并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
8.根據權利要求2至6中任何一項所述的方法制造的外花鍵，其中外花鍵的齒表面沒有毛刺并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
9.根據權利要求2至6中任何一項所述的方法制造的外螺紋，其中外螺紋的齒表面沒有毛刺并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
10.根據如權利要求1所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中形成初始凹進部分的步驟包括在空心圓柱形工件的內圓周表面上形成圓周初始凹進部分的步驟，以及形成齒表面的步驟包括，通過對該初始凹進部分形成處的該空心圓柱形工件的內圓周表面進行塑性加工而形成內花鍵的步驟。
11.根據權利要求10所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括螺旋槽。
12.根據權利要求10所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括多個環形槽。
13.根據權利要求10所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分通過滾壓形成。
14.根據權利要求11所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該螺旋槽通過滾壓形成。
15.根據權利要求12所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該多個環形槽通過滾壓形成。
16.根據權利要求10至15中任何一項所述的方法制造的內花鍵軸，其中該內花鍵軸的齒表面沒有毛刺并且在相鄰儲油器之間基本上是平的。
17.一種具有轉向軸或中間軸的轉向裝置，其中該轉向軸或中間軸包括用根據權利要求10至15中任何一項的方法制造的內花鍵軸。
18.根據權利要求1所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括螺旋槽或直槽，并且形成齒表面的步驟包括形成齒的步驟，使得該螺旋槽或該直槽的底部留在該帶齒的動力傳輸件工件上的包括該螺旋槽或該直槽的區域中。
19.根據權利要求1所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該初始凹進部分包括螺旋槽或直槽，以及形成齒表面的步驟包括形成螺紋或螺紋軸的步驟，使得該螺旋槽或直槽的底部留在包括該螺旋槽或直槽的區域中。
20.根據權利要求18所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中形成齒表面的步驟包括通過塑性加工形成齒的步驟。
21.根據權利要求19所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中形成齒表面的步驟包括通過塑性加工形成螺紋或螺紋軸的步驟。
22.根據權利要求1所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該帶齒的動力傳輸件包括小齒輪，形成初始凹進部分的步驟包括在該小齒輪工件上形成螺旋槽的步驟，以及形成齒表面的步驟包括通過塑性加工形成齒輪齒的步驟，使得該槽的底部留在小齒輪工件的包括該螺旋槽的區域中，而且，其中該制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法還包括用機械加工完成該帶齒的動力傳輸件的形成的步驟。
23.根據權利要求22所述的方法所制造的小齒輪，其中該小齒輪的齒表面沒有毛刺，并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
24.根據權利要求23所述的小齒輪，其中形成齒輪齒的步驟包括形成漸開線齒。
25.根據權利要求23所述的小齒輪，其中形成齒輪齒的步驟包括形成多角漸開線齒。
26.根據權利要求1所述的制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法，其中該帶齒的動力傳輸件包括齒條，形成該初始凹進部分的步驟包括在該齒條工件上形成螺旋槽的步驟，以及形成齒表面的步驟包括通過塑性加工形成齒輪齒的步驟，使得該槽的底部留在該齒條工件的包括該螺旋槽的區域中，而且，其中該制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法還包括用機械加工完成該帶齒的動力傳輸件的形成的步驟。
27.根據權利要求26所述的方法所制造的齒條，其中該齒條的齒表面沒有毛刺，并且在相鄰的儲油器之間基本上是平的。
28.根據權利要求27所述的齒條，其中形成該齒輪齒的步驟包括形成漸開線齒。
29.一種具有齒輪組件的轉向裝置，該齒輪組件包括相互嚙合的小齒輪和齒條，其中該齒輪組件包括根據權利要求23所述的小齒輪；以及根據權利要求27所述的齒條。
全文摘要
本發明提供一種用于具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的制造方法，其保持潤滑劑的能力增強，適合于批量生產而不增加太多的制造成本，并且還提供用這種方法制造的帶齒動力傳輸件。根據本發明，制造具有儲油器的帶齒的動力傳輸件的方法包括在帶齒的動力傳輸件工件的表面上形成初始凹進部分21的步驟，該初始凹進部分是儲油器的基礎，并且通過加工該帶齒的動力傳輸件工件形成齒表面，使得該初始凹進部分的跡線留在該帶齒動力傳輸件上，因而形成帶齒的動力傳輸件。在形成齒表面的步驟中形成的并且留在該帶齒的動力傳輸件上的該初始凹進部分21的跡線用作儲油器。
文檔編號B21K1/30GK101065198SQ20058004092
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月29日 優先權日2004年11月29日
發明者岡田伸治, 渡邊靖, 原直樹, 森山誠一, 日高英記 申請人:日本精工株式會社