[發(fā)明專利]長(zhǎng)壽命小齒輪軸及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210592702.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103527612A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜旻佑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社;起亞自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): F16C3/02
• 分類號(hào): F16C3/02;C22C38/46;C21D8/00;C23F17/00
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;李巍

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119要求于2012年7月4日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2012-72608號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其公開的全部?jī)?nèi)容并入本申請(qǐng)以供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種小齒輪軸及其制造方法，更具體地，涉及一種插入小齒輪的中心并與承載器（carrier）結(jié)合的小齒輪軸。該小齒輪軸具有改良的耐久性（“長(zhǎng)壽命”），具體地，其通過由包括一些附加原子的高碳合金鋼形成小齒輪軸的外徑部并且由中碳鋼形成小齒輪軸的內(nèi)徑部而提供。

背景技術(shù)

行星齒輪一般是包括一對(duì)彼此嚙合的齒輪從而當(dāng)一個(gè)齒輪圍繞另一齒輪的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)使兩個(gè)齒輪的每一個(gè)分別轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪系統(tǒng)。

這些行星齒輪主要用于工程機(jī)械或車輛的自動(dòng)傳動(dòng)器的齒輪傳動(dòng)裝置中，并且它們一般包括：恒星齒輪；圍繞所述恒星齒輪同軸地安置的環(huán)形齒輪；兩個(gè)或更多個(gè)小齒輪，它們與所述恒星齒輪和所述環(huán)形齒輪嚙合并圍繞所述恒星齒輪旋轉(zhuǎn)；和承載器，它圍繞所述恒星齒輪和環(huán)形齒輪同軸地安置并支撐所述小齒輪的旋轉(zhuǎn)。

此外，與所述承載器相連的小齒輪軸插入所述小齒輪的中心。由多個(gè)滾動(dòng)元件組成的滾針軸承進(jìn)一步安裝在所述小齒輪與所述小齒輪軸之間。所述滾針軸承是指使用細(xì)而長(zhǎng)的圓柱形輥的軸承。

在本文中，小齒輪軸起到支撐小齒輪的作用。因而，需要高尺寸穩(wěn)定性、高耐久性和長(zhǎng)壽命。通常進(jìn)行使用軸承鋼的熱處理來制作小齒輪軸。在熱處理過程中，馬氏體結(jié)構(gòu)和殘留奧氏體結(jié)構(gòu)在材料的內(nèi)部形成。

由于頻繁使用小齒輪軸，其尺寸會(huì)改變。這種由于小齒輪軸的使用而產(chǎn)生的尺寸改變是由其體積逐漸膨脹而引起的，因?yàn)榘诓牧现械臍埩魥W氏體通過外力和熱量而分解。只要材料中存在奧氏體，這就是不可避免的現(xiàn)象。

特別地，因?yàn)樾↓X輪軸固定在承載器上，在其中間沒有任何轉(zhuǎn)動(dòng)，所以當(dāng)承載器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)施加到它的力（比如離心力）朝向特定的方向。結(jié)果，小齒輪軸能夠通過殘留奧氏體的局部分解（即體積膨脹）而彎曲。

當(dāng)小齒輪軸彎曲時(shí)，在滾針軸承與小齒輪軸之間的不均勻接觸導(dǎo)致邊緣荷載的產(chǎn)生。這能夠?qū)е滦↓X輪軸的表面的損壞和脫落。

盡管減少包含在材料中的殘留奧氏體的數(shù)量可以防止小齒輪軸的彎曲，殘留奧氏體對(duì)于小齒輪軸是不可或缺的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗ㄟ^為材料提供韌性并對(duì)接觸疲勞抑制裂紋擴(kuò)展而改善耐久性并延長(zhǎng)壽命。

基于對(duì)殘留奧氏體的數(shù)量與小齒輪軸的壽命之間的相關(guān)性的分析，發(fā)現(xiàn)在小齒輪軸的深處部分中殘留奧氏體的數(shù)量越少并且在小齒輪軸的外層中殘留奧氏體的數(shù)量越多，小齒輪軸的壽命越長(zhǎng)。

在這種相關(guān)性的基礎(chǔ)上，已經(jīng)研究了許多通過提高其耐久性來延長(zhǎng)小齒輪軸的壽命的方法。一種已提出的方法涉及應(yīng)用多個(gè)熱處理過程以便為外層提供15%～40%的殘留奧氏體，并且使小齒輪軸的深處部分的殘留奧氏體的數(shù)量最小化。

然而，由于復(fù)雜的制造過程，這種方法具有低生產(chǎn)率的問題，并且進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本。

除了對(duì)于克服小齒輪軸的彎曲問題的需求以外，小齒輪軸也必須由高耐久性的材料制成。然而，已經(jīng)使用在小齒輪軸中的軸承鋼沒有滿足這些需求。這特別是由于在汽車工業(yè)中需要制造重量輕和燃料效率高的車輛，它們具有小型和高性能的并且使用低粘度傳動(dòng)器油的自動(dòng)傳動(dòng)器。

于是，添加有硅、鎳、鉬、釩等的材料已經(jīng)被提出以便提高強(qiáng)度和耐久性。然而，這種方法由于使用這些昂貴的附加原子而增加了生產(chǎn)成本。

作為本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)而在上面提供的描述僅用來幫助理解本發(fā)明的背景技術(shù)，并不應(yīng)該被解釋為包括在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供具有更加持久壽命（更長(zhǎng)壽命）的小齒輪軸及其制造方法。具體地，本發(fā)明通過以高碳合金鋼形成小齒輪軸的外徑部并以中碳鋼形成小齒輪軸的內(nèi)徑部，確保耐久性和尺寸穩(wěn)定性，并同時(shí)抑制小齒輪軸的彎曲。優(yōu)選地，整個(gè)外徑部（外層，沿著小齒輪軸的整個(gè)長(zhǎng)度）由高碳合金鋼形成，并且整個(gè)內(nèi)徑部（內(nèi)層，沿著小齒輪軸的整個(gè)長(zhǎng)度）由中碳鋼形成。然而，也有可能但不是優(yōu)選的，僅以指定的材料形成外徑部和/或內(nèi)徑部的一部分（例如，通過以中碳鋼僅沿著小齒輪軸的一部分長(zhǎng)度形成內(nèi)徑部）。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供小齒輪軸及其制造方法，這通過以中碳鋼形成小齒輪軸的內(nèi)徑部增加了注油孔等的處理效率，并同時(shí)減少了生產(chǎn)成本。盡管為了改善持久的壽命而通過在制造過程中應(yīng)用靜液力擠壓步驟和單獨(dú)熱處理步驟而可能添加原子，本發(fā)明仍進(jìn)一步保持了低材料成本。