专利名称：制造线性传动装置的系统及其方法
技术领域：
本发明涉及制造线性传动装置(齿条传动装置)的系统及方法，其使 用具有半凹半凸部的成形辊以及支撑该线性杆的导向辊使线性杆塑性形变。
背景技术：
在现有齿条传动装置制造技术中，将齿条传动装置的一侧以机器加工成 规则的间距以形成齿部。然而，这些常规方法由于高成本和较低的效率而包 含很多问题。
另一方面，近来已经使用非规则间距的齿条传动装置且应用了可变齿轮
比(VGR)。在以机器加工具有非规则间距的齿条传动装置时，需要具有高 精密性的技术且，也不利地要求高成本及延长的加工时间。
因此近年来，使用了锻造方法来形成齿条传动装置的齿以便减少机器加 工技术中的缺点。成形方法的优点在于可以通过线性杆的一侧的塑性形变在 相对短的时间内形成期望类型的齿。此外，可以提高齿条传动装置的机械性 能。
例如，日本专利申请特平开No. 2004136369及美国专利No. 6,289,710公
开了用于形成齿条传动装置的齿的压锻法。
然而，在上述压锻技术中，只可以形成线性杆的极少部分带有齿。另 外，该技术的缺点在于在塑性形变期间经常发生扭曲以及由于向线性杆瞬间 施用高负荷形变使得齿条传动装置的脆性增加。
发明内容
技术问题
因此，做出本发明以致力于解决现有技术中出现的问题。本发明的目的 在于提供一种制造齿条传动装置的系统及方法，其中使用成形辊和导向辊来 以顺序方式形成传动装置的齿而不需要高负荷，从而使得以更容易的方式制造齿条传送装置。
本发明的另一目的在于提供一种制造齿条传动装置的系统及方法，其中 使用具有半凸半凹部的成形辊以制造更高精密性的齿条传动装置。
本发明的又一目的在于提供一种制造齿条传动装置的系统及方法，其中 可以调节半凸半凹部的长度以便制造具有期望长度的齿的齿条传动装置。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的方面，提供了一种制造齿条传动装置 的系统。该系统包括具有形成于与线性杆接触的表面的一部分上的半凸半 凹部的成形辊；适于在面对成形辊的同时滚动的导向辊；以及支撑线性杆以 便允许该线性杆线性移动的至少一个支撑元件。
根据本发明的方面，提供了一种制造齿条传动装置的方法。该方法包 括使线性杆通过在成形辊和导向辊之前设置的一对辊之间的第一步骤；将 该线性杆装载到该成形辊和导向辊之间的装载孔中的第二步骤；通过在该线 性杆上滚动该成形辊和导向辊而在该线性杆的外周界表面的一部分上形成齿 的第三步骤；以及通过向前或向后滚动该成形辊和导向辊而卸载该线性杆的 第四步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造齿条传动装置的方法。该方法 包括将辅助杆与线性杆外周界表面的一部分组合的第一步骤；将与该辅助 杆组合的线性杆的一部分装载到具有半凸半凹部的成形辊和导向辊之间的第 二步骤；通过在该线性杆上滚动成形辊和导向辊而在该线性杆的外周界表面 的一部分上形成齿的第三步骤；以及通过向前或向后滚动该成形辊和导向辊 而卸载该线性杆和辅助杆的第四步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造齿条传动装置的方法。该方法 包括使线性杆通过一对辊之间并将辅助杆与该线性杆的外周界表面的一部 分组合的第一步骤；将与该辅助杆组合的该线性杆的一部分装载到具有半凸 半凹部的成形辊和该导向辊之间的第二步骤；通过在该线性杆上滚动该成形 辊和导向辊而在该线性杆的外周界表面的一部分上形成齿的第三歩骤；以及 通过向前或向后滚动该成形辊和导向辊而卸载该线性杆和辅助杆的第四步 骤。技术效果
根据本发明，可以制造不受齿部长度及齿形状限制的齿条传动装置。 此外，通过在制造时向线性杆施用弱的冲击力和较低的负荷，可以实现
齿条传动装置使用寿命的延长。
另外，可以制造更高精密性的齿条传动装置，从而使制造齿条传动装置
所需的材料损失及时间最小。
图1示出根据本发明的一个实施例的制造齿条传动装置的系统的透视
图;
图2示出根据本发明一个实施例的成形辊和导向辊的前视图； 图3示出根据本发明的一个实施例的使用圆杆制造齿条传动装置的系统 的截面图4是根据本发明一个实施例的使用圆杆制造的齿条传动装置的透视
图5示出根据本发明的一个实施例的使用管制造齿条传动装置的系统的 截面图6示出根据本发明的一个实施例的使用管制造齿条传动装置的系统的 另一截面图7示出根据本发明一个实施例的使用管制造的齿条传动装置的透视
图8示出根据本发明一个实施例的使用矩形杆制造的齿条传动装置的透 视图9示出根据本发明的另一实施例的制造齿条传动装置的系统的透视
图IO示出根据本发明另一实施例的辅助杆的透视图； 图11示出根据本发明另一实施例的辅助杆的截面图； 图12示出根据本发明的另一实施例的使用圆杆制造齿条传动装置的系统 的截面图；图B示出根据本发明的另一实施例的使用管制造齿条传动装置的系统的
截面图；和
图14示出根据本发明的另一实施例的使用圆杆制造齿条传动装置的系统 的截面图。
<参考数字说明>
101:线性杆102:半凸半凹部 103:成形辊104:导向辊
105a, 105b:辊302:感应加热器
900:辅助杆
具体实施例方式
下文，将参考附图详细解释本发明的优选实施例。解释本发明之前，说 明书及权利要求中使用的术语和词汇不限于常规含义或字典定义。基于发明 人按其自己编制的字典所命名以便以最佳方式解释其发明的理论来解释那些 术语和词汇以符合本发明的技术理念。
说明书和附图中公开的结构示出本发明的一个优选实施例，而并没有展 示本发明的全部技术理念。因此应理解，在递交本申请时，本领域技术人员 可对这些结构进行多种替代和和修改。
图1示出根据本发明一个实施例的制造齿条传动装置的系统的透视图。
参考图l，该系统包括成形辊103，该辊表面上与线性杆101接触的一部分具 有半凸半凹部102，用于在线性杆101表面的一部分上形成齿；在面对成形 辊103的同时滚动的导向辊104，和由一对辊105a和105b组成的支撑元 件，该支撑元件位于成形辊和导向辊103和104之前，用于防止线性杆101 被塑性形变所弯曲或防止线性杆101摆动。
此处，根据本发明的实施例，根据线性杆101的尺寸和形状确定成形辊 103和导向辊104的尺寸和形状。在成形辊102中，根据待形成于线性杆IOI 中的齿的长度和形状确定半凸半凹部102的长度和形状。
此外，根据本发明的实施例，线性杆101可以是实心杆或空心杆。 另外，根据本发明的实施例，线性杆101的截面形状可以是多边形、圆 形或椭圆形。另外，根据本发明的实施例，线性杆101的表面的一部分上形成的齿满 足可变齿轮比。
此外，根据本发明实施例的齿条传动装置制造系统可包括用于代替在常 温成形，而加热线性杆101以改进可加工性的加热装置。
图2示出根据本发明一个实施例的成形辊103和导向辊104的前视图。 如图2所示，根据本发明实施例的成形辊103和导向辊104面对彼此从而可 以形成可在其中装载线性杆101的装载孔200。在将线性杆101装载到该装 载孔200以后，滚动该成形辊103和导向辊104以在线性杆101的外周界表 面的一部分上形成齿。
图3示出根据本发明一个实施例的使用圆杆制造齿条传动装置的系统和 方法。参考图3，为了容易地在圆杆中形成齿，使用感应加热器302加热该 圆杆301的一部分以提高可加工性。此时，保持加热温度在500°C至1200°C 之间。其原因在于，如果加热温度低于500°C，那么可加工性并未提高至足 以形成期望的齿，而如果加热温度超过1200°C，那么圆杆301脱碳且不必要 的加热导致由于消耗能量而造成生产率降低。
为了在圆杆301的外周界表面上部分地形成齿，使圆杆301通过由一对 辊105a和105b组成、且位于成形辊103和导向辊104之前的支撑元件。然 后，将加热的圆杆301的至少一部分装载到装载孔200中，通过具有半凸半 凹部102的成形辊103和支撑圆杆301的导向辊104相互接触而形成所述装 载孔。此时，该支撑元件防止圆杆301因塑性形变而弯曲或摆动。
通过成形辊103、导向辊104和支撑元件固定圆杆301时，成形辊103 和导向辊104向着圆杆滚动以在圆杆301的外周界表面的一部分上形成齿。 此处，通过在成形辊103中形成的半凸半凹部102进行齿的形成。
在圆杆301上形成期望的齿后，成形辊103和导向辊104向前或向后滚 动以卸载该圆杆301。以此方式，由圆杆301形成齿条传动装置400。图4示 出形成的齿条传动机构的结构。参考图4，在圆杆301中形成齿部401以制 造齿条传动装置400。
图5和6示出根据本发明一个实施例的使用管制造齿条传动装置的系统 和方法的截面图。如图5所示，为了在管501的外周界表面的一部分上容易 地形成齿，使用感应加热器302将该管501的该部分加热至500°C至1200。C之间从而提高可加工性。
如图6所示，将内部支撑元件601插入经加热的管501的空洞中，从而 防止管501在塑性形变时扭曲。此时，通过使用压机602施以压力将内部支 撑元件101插入管中。该压机602施以压力直至该内部支撑元件601到达对 应于管501的待形成齿的部分的位置。
为了在内部支撑元件601插入其中的管501中形成齿，通过由位于成形 辊103和导向辊104之前的一对辊105a和105b组成的支撑元件固定管 501。将加热的管501装载到孔通过成形辊103和导向辊104的相互接触而形 成的装载孔200中。此时，该支撑元件防止管501因塑性形变而弯曲或摆 动。
当通过成形辊103、导向辊104和支撑元件固定管501时，成形辊103 和导向辊104向管501滚动以在管501的外周界表面的一部分上形成齿。此 处，通过在成形辊103中形成的半凸半凹部102进行齿的形成。
在管501上形成期望的齿后，成形辊103和导向辊104向前或向后滚动 以卸载该管501。以此方式，由管501形成齿条传动装置700。图7示出形成 的齿条传动装置的结构。参考图7，在管501中形成齿部701以制造齿条传 动装置700。
作为本发明的一个实施例，可以用具有矩形截面的杆形成齿条传动装 置。使用矩形杆制造齿条传动装置时，成形辊103和导向辊104之间形成的 装载孔200具有矩形形状，其尺寸足以满足装载四边形的杆。
图8示出使用具有矩形截面的杆制造的齿条传动装置800，其中在矩形 杆的一侧的一部分中形成齿部801。
图9示出根据本发明另一实施例的制造齿条传动装置的系统的透视图。 参考图9，根据该实施例的齿条传动装置制造系统包括在表面与线性杆101 接触的一部分中具有半凸半凹部102的成形辊103，在面对该成形辊103的 同时滚动的导向辊104，以及将与该线性杆101的外周界表面的一部分组合 以防止该线性杆101在形成齿时弯曲或摆动的辅助杆900。此处，根据该实 施例的辅助杆900用作支撑元件。
此外，该实施例的辅助杆900与线性杆101整体地线性移动，并通过成 形辊103和导向辊104之间的空间。图10示出根据本发明另一实施例的辅助杆的透视图。图11示出根据本 发明另一实施例的多种类型的辅助杆的截面图。参考图10和11，根据本发
明另一实施例的辅助杆900可以具有在其一侧形成的支撑沟槽1000以便容易 地与线性杆101组合，以及可选地具有形成于其另一侧的突起1001，该突起 接合导向辊104中形成的沟槽从而在滚动时加强线性杆101的支撑。
根据本发明的另一实施例，当辅助杆900的支撑沟槽1000接合线性杆 101的外周界表面的一部分时，优选地该辅助杆900的支撑沟槽1000环绕该 线性杆101的外周界表面的30%至80%。此时，如果该环绕范围超过30%, 将进一步加强齿条传动机构的直度和圆度。如果该环绕范围低于80%，那么 进一步促进在线性杆101外周界表面的一部分上的齿的形成。
此外，根据本发明另一实施例，辅助杆900可具有多种类型的截面。例 如，辅助杆900可包括具有具备半圆形截面的支撑沟槽1101的辅助杆(图 11 (a))、具有具备U-型截面而以更稳定方式保持线性杆101的支撑沟槽 1102的辅助杆(图11 (b))、具有具备C-型横截面用于固定地插入并保持 线性杆的支撑沟槽1103的辅助杆(图11 (c))等。此外，根据本发明的其 它实施例，只要在线性杆101中形成齿时线性杆101不弯曲，那么辅助杆 900可不包括突起1001，例如如图11 (d) 、 11 (e)和11 (f)所示，其支 撑沟槽对应于图11 (a) 、 11 (b)和11 (c)。
图12示出根据本发明另一实施例的使用圆杆制造齿条传动装置的系统和 方法。如图12所示，为了在圆杆301中容易地形成齿的目的，使用感应加热 器202加热圆杆301的一部分以提高塑性形变性。此时，加热温度保持在 500。C至1200。C的范围。
为了在圆杆301中形成齿，将辅助杆900与圆杆301外周界表面的一部 分组合。然后，将具有辅助杆的圆杆301插入具有半凸半凹部102的成形辊 103和面对该成形辊滚动的导向辊104之间。此时，圆杆301未与该辅助杆 接触的另一侧与该半凸半凹部102接触且该辅助杆900与导向辊104接触。 此处，辅助杆用作支撑元件并防止圆杆301因塑性形变而弯曲和摆动。
当与辅助杆900组合的圆杆301位于成形辊103和导向辊104之间时， 成形辊103和导向辊104朝着圆杆301滚动以在圆杆301外周界表面的一部 分上形成齿。此时，通过在成形辊103中形成半凸半凹部102进行齿的形成。
当在圆杆301上形成期望的齿时，成形辊103和导向辊104朝前或朝后 滚动以卸载与辅助杆900组合的圆杆301。以此方式，从圆杆301制造齿条 传动装置。
图13示出根据本发明另一实施例的使用管制造线性传动装置的系统和方法。
如图5所示，为了在管501中容易地形成齿，使用感应加热器302将管 501的一部分加热至500°C至1200°C之间，从而提高塑性形变性。
如图13所示，内部支撑元件601被插入被部分加热的管501的空洞内。 然后，将辅助杆900与管501外周界表面的一部分组合，此后装载到具有半 凸半凹部102的成形辊103以及支撑管501的导向辊104之间。此处，管 501未与该辅助杆接触的另一侧与该半凸半凹部102接触且辅助杆卯0与导 向辊104接触。
当与辅助杆900组合的管501位于成形辊103和导向辊104之间时，成 形辊103和导向辊104朝管501滚动以在管501的外周界表面的一部分上形 成齿。
当在管501上形成期望的齿后，成形辊103和导向辊104向前或向后滚 动以卸载与辅助杆900组合的管501。以此方式，从管501制造齿条传动装置。
根据本发明另一实施例，可以将具有矩形截面的杆形成为齿条传动装 置。在将矩形杆形成为齿条传动装置的情况下，在成形辊103中形成的沟槽 以及在用作支撑元件105的辅助杆900中形成的支撑沟槽1001具有矩形形状 以便符合矩形杆的横截面。
图14示出根据本发明另一实施例的用圆杆制造齿条传动装置的系统和方 法。如图14所示，根据本发明再一实施例，在成形辊103和导向辊104之前 形成的一对辊105a和105b以及与线性杆101的外周界表面的一部分组合的 辅助杆900 —起用作支撑元件，从而使得能够在线性杆101上形成齿时防止 线性杆101因塑性形变而弯曲或摆动。
另外，根据本发明再一实施例，制造齿条传动装置的系统可以应用于 管、矩形杆等，该系统中一对辊105a和105b以及辅助杆900用作支撑元件。
根据本发明的实施例，使用滚动方法而非锻造技术制造齿条传动装置，从而使得能够获得具有期望的齿部长度的齿条传动装置。
此外，根据本发明的实施例，可以制造具有不同齿轮比的齿条传动装置或非齿条传动装置。
尽管参考若干优选实施例描述了本发明，该描述只说明本发明而不被认为限制本发明。在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神及范围的情况下，对于本领域技术人员可进行多种修改和变更。
权利要求
1、一种制造齿条传动装置的系统，该系统包括成形辊，具有形成于表面与线性杆接触的一部分上的半凸半凹部；导向辊，适于在面对所述成形辊的同时滚动；和至少一个支撑元件，用于支撑所述线性杆以便允许所述线性杆线性移动。
2、 根据权利要求1的系统，还包括用于加热所述线性杆的加热装置。
3、 根据权利要求2的系统，其中所述加热装置是感应加热器。
4、 根据权利要求3的系统，其中所述加热装置的加热温度在500°C至1200°C的范围内。
5、 根据权利要求1的系统，其中所述支撑元件是设置于所述成形辊和所述导向辊之前的至少一对辊。
6、 根据权利要求l的系统，其中所述支撑元件是与所述线性杆整体地线性移动的辅助杆，所述辅助杆具有在一个侧面形成以便与所述线性杆的外周界表面的一部分组合的支撑沟槽，所述辅助杆具有在另一侧面形成以便与所述导向辊的沟槽相接触的突起部。
7、 根据权利要求6的系统，其中所述辅助杆与所述线性杆一起通过所述成形辊和所述导向辊之间。
8、 根据权利要求6的系统，其中所述支撑沟槽在与所述线性杆组合时环绕所述线性杆的外周界表面的30%至80%。
9、 根据权利要求1的系统，其中所述支撑元件包括设置于所述成形辊和所述导向辊之前的至少一对辊，以及与所述线性杆整体地线性移动的辅助杆，所述辅助杆具有在一个侧面形成以便与所述线性杆组合的支撑沟槽，所述辅助杆具有在另一侧面形成以便与所述导向辊的沟槽相接触的突起部。
10、 根据权利要求6的系统，其中所述线性杆具有多边形、圆形或椭圆形截面。
11、 根据权利要求6的系统，其中所述线性杆包括实心杆。
12、 根据权利要求6的系统，其中所述线性杆包括空心杆。
13、 一种制造齿条传动装置的方法，该方法包括第一步骤，使线性杆通过设置于成形杆和导向杆之前的一对辊之间；第二步骤，将所述线性杆装载到所述成形辊和所述导向辊之间的装载孔中；第三步骤，通过在所述线性杆上滚动所述成形辊和所述导向辊而在所述线性杆的外周界表面的一部分上形成齿；以及第四步骤，通过向前或向后滚动所述成形辊和所述导向辊而卸载所述线性杆。
14、 根据权利要求13的方法，在第一步骤之前还包括使用感应加热器加热所述线性杆的步骤。
15、 根据权利要求13的方法，在第一步骤和第二步骤之间，还包括将内部支撑元件插入管的空洞中的步骤。
16、 一种制造齿条传动装置的方法，该方法包括第一步骤，将辅助杆与线性杆的外周界表面的一部分组合；第二步骤，将和所述辅助杆组合的所述线性杆的一部分装载到具有半凸半凹部的成形辊和导向辊之间；第三步骤，通过在所述线性杆上滚动所述成形辊和所述导向辊而在所述线性杆的外周界表面的一部分上形成齿；以及第四歩骤，通过向前或向后滚动所述成形辊和所述导向辊来卸载所述线性杆和所述辅助杆。
17、 根据权利要求16的方法，在第一步骤之前还包括使用感应加热器加热所述线性杆的步骤。
18、 根据权利要求16的方法，在第一步骤和第二步骤之间，还包括将内部支撑元件插入管的空洞中的歩骤。
19、 一种制造齿条传动装置的方法，该方法包括第一步骤，使线性杆通过一对辊之间并将辅助杆组合到所述线性杆的外周界表面的一部分；第二步骤，将和所述辅助杆组合的所述线性杆的一部分装载到具有半凸半凹部的成形辊和导向辊之间；第三步骤，通过在所述线性杆上滚动所述成形辊和所述导向辊而在所述线性杆的外周界表面的一部分上形成齿；以及第四步骤，通过向前或向后滚动所述成形辊和所述导向辊而卸载所述线性杆和所述辅助杆。
20、 根据权利要求19的方法，在第一步骤之前还包括使用感应加热器加热所述线性杆的步骤。
21、 根据权利要求19的方法，在第一步骤和第二步骤之间，还包括将内部支撑元件插入管的空洞中的步骤。
全文摘要
本发明涉及制造线性传动装置(齿条传动装置)的系统及方法，其中使用成形辊和导向辊来以顺序方式形成传动装置的齿。根据本发明的制造齿条传动装置的系统包括具有形成于表面与线性杆接触的一部分上的半凸半凹部的成形辊，适于在面对成形辊的同时滚动的导向辊；以及用于支撑线性杆以允许该线性杆线性移动的至少一个支撑元件。根据本发明的制造齿条传动装置的方法包括使线性杆通过设置于成形杆和导向杆之前的一对辊之间的第一步骤；将该线性杆装载到成形辊和导向辊之间的装载孔中的第二步骤；通过在线性杆上滚动成形辊和导向辊而在线性杆的外周界表面上部分地形成齿的第三步骤；以及通过向前或向后滚动成形辊和导向辊而卸载线性杆的第四步骤。
文档编号B21H5/00GK101466487SQ200780021533
公开日2009年6月24日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年6月10日
发明者廉吉龙, 朴永俊, 李正洙, 郑熙原, 金东森 申请人:日进轻金属株式会社