[發明專利]齒輪

有效

• 申請號: 201110421208.7
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102563006A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 宮清;張法亮;李運春
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/06;C22C45/00;C22C45/02;C22C45/10;C22C45/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術領域

本發明涉及非晶技術領域，尤其是涉及一種齒輪。

背景技術

在近代機器中，齒輪傳動是最常見的一種機械傳動，它是傳遞機器動力和運動的一種形式，在機械產品中齒輪已成為不可或缺的傳動部件，是機械產品重要基礎零部件。在汽車行業中，齒輪作為汽車主要的基礎傳動元件，齒輪的質量直接影響汽車的噪聲、平穩性及使用壽命。

常規齒輪由于通常采用鋼材制備而成，制備過程中需要對鋼材軟態進行加工成型，成型后需要對齒面進行硬化處理以提高耐磨特性延長使用壽命，通常采用調質熱處理及滲氮滲碳等表面硬化處理，而該類處理是以犧牲齒面的精度為代價。

常規齒輪生產設備投入量大，生產工藝復雜，生產周期長，成本較高。以結構較簡單的碳鋼正齒輪生產為例，首先需要鍛造碳鋼以提高碳鋼的塑性和力學性能，然后進行裁斷、調質、正火等增韌處理、再按順序加工齒輪坯(車削、鉆孔等)、粗加工齒形(插齒、滾齒等)、機加工其他特征，熱處理、精加工齒形，修整等。若完成較大產能需要多機同時生產，工序較長，一旦出現偏差，最終誤差累積，須返工，則工時會很長，生產效率低，加工成本高(成本構成約為：1/5材料費、4/5加工費及熱處理等)。從中可以看出傳統齒輪的生產工藝較復雜，大部分工作量集中在鍛造、機加工、檢驗、返工(修)和熱處理等部分，為了提高齒輪的質量必須投入大量的精密齒輪加工設備，齒輪生產設備投入量大，生產工藝復雜，齒輪生產周期長，成本較高。

因此人們需要一種新型的材料能夠更好的滿足齒輪的成型和使用要求。非晶合金材料是20世紀后期迅速發展起來的新型材料，與晶態材料相比具有許多優異的性能，如高強度、高彈性、高硬度、高耐磨性、高耐蝕性以及優異的成形性能，因此如果非晶材料應用于齒輪零件，則在硬度、耐磨、耐腐蝕等方面會具有明顯的優勢。

雖然，張志豪和程明等人【機械工程學報，Vol41，NO3，P151；航天制造技術，2006年8月第4期，P4】采用非晶合金的超塑性成型的特點解決了精密齒輪的近終成型的問題，但所用非晶合金的使用壽命短，非晶合金使用成本高，而且齒輪體積有限，從而限制了非晶合金在齒輪中的應用。

發明內容

本申請是基于發明人對以下事實的認識：傳統的齒輪加工工藝復雜，成本較高，由于通常需要進行熱處理提高材料硬度而導致齒形的變形或尺寸公差的增大。

本申請的發明人意識到，非晶合金是一種新型材料，與晶態材料相比具有許多優異的性能，例如高強度、高彈性、高硬度、高耐磨性、高耐蝕性以及優異的成形性能，因此采用非晶合金制造齒輪零件，則在硬度、耐磨、耐腐蝕等方面會具有明顯的優勢，但通常非晶合金材料成本高。

為此，本發明的一個目的在于提出一種齒輪，該齒輪的精度高、壽命長且制造成本低。

根據本發明實施例的齒輪，包括齒面部分和非齒面部分，其中至少所述齒面部分由非晶合金制成，所述非晶合金的維氏硬度值大于4.5GPa且彈性應變極限大于0.5％。由此，本申請的發明人通過將齒輪分成不同的部分，利用非晶合金來制備至少齒面部分(即主要承受摩擦和應力載荷的部分)的非晶齒輪，并且采用了維氏硬度值大于4.5GPa，彈性應變極限大于0.5％的非晶合金，從而顯著提高了常規齒輪的硬度、耐磨、耐腐蝕特性及齒形的精度，而避免了傳統齒輪中的大量機加工、熱處理和滲碳滲氮部分，形成了低成本高性能非晶齒輪技術。

根據本發明的另一些實施例，所述非齒面部分的材質為非晶合金、黑色金屬、有色金屬、塑料、橡膠及木質中的一種或多種材質的組合。

根據本發明的一些實施例，所述非晶合金中優選含有體積含量小于50％的晶體相。

進一步，所述非晶合金的臨界尺寸優選大于0.5mm。

根據本發明的一些實施例，所述非晶合金為鋯基、鐵基、鈷基、鎳基、銅基、鈦基非晶合金中的至少一種。

在本發明的一些示例中，所述鋯基非晶合金的化學組成為：Zr_aCu_bAl_cNi_dM_e，其中M表示選自Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的一種或多種組合，a、b、c、d和e為原子百分數，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。