制造变速箱的方法和通过该方法制造的变速箱 【技术领域】
本发明涉及制造变速箱的方法和通过该方法制造的变速箱。背景技术
小型变速箱用于多种应用中 ； 一个例子是应用在汽车的座椅移动机构中。这种变 速箱的效率很大程度上受变速箱中部件的排列、 公差的降低、 表面光洁度和支承表面的冶 炼的影响， 这对使用期间由变速箱发出的噪声、 变速箱部件的磨损并由此对变速箱的寿命 也具有很大影响。发明内容
在第一方面中， 本发明提供一种制造变速箱的方法， 该方法包括 ：
形成多个均具有端部止动构件的变速箱外壳部件 ； 在预组装的阶段中， 使成形的所述变速箱外壳部件在最终组装之前靠在一起， 其 中使所述外壳部件的所述端部止动构件一起限定所述外壳内部的端部止动件 ；
在所述端部止动件上施加压力， 以使该端部止动件变形 ；
拆开所述变速箱外壳部件 ；
绕轴的一端组装所述变速箱部件， 所述轴上安装有齿轮， 该齿轮随该轴旋转， 并且 组装的所述变速箱外壳部件封装所述齿轮 ； 并且
使所述轴的所述一端与所述端部止动件直接抵接或者通过一个或更多个间隔元 件抵接， 其中 ：
在所述预组装的阶段中， 所述端部止动件的变形在该端部止动件与所述变速箱外 壳的在所述组装变速箱中面对所述齿轮的侧面的表面之间设置一距离， 所述齿轮侧面背离 所述端部止动件。
在第二方面中， 本发明提供一种制造变速箱的方法， 该方法包括 ：
形成多个变速箱外壳部件， 该多个变速箱外壳部件在组装在一起时提供用于轴的 圆筒形支承表面 ；
在预组装的阶段中， 强制所述变速箱外壳部件一起围绕成形设备， 该成形设备中 安装有辊， 当强制所述外壳部件结合在一起时， 所述辊与所述变速箱外壳的所述支承表面 接合， 并且使所述支承表面凹进 ；
旋转所述成形设备， 以使所述辊绕所述支承表面滚动， 以使所述支承表面变形 ；
从所述成形设备周围拆下所述变速箱外壳部件 ； 并且
绕所述轴的一端组装所述变速箱部件， 所述轴上安装有齿轮， 该齿轮随该轴旋转， 并且所述组装的变速箱外壳部件封装所述齿轮。
在第三方面中， 本发明提供一种制造变速箱的方法， 该方法包括 ：
形成多个变速箱外壳部件， 该多个变速箱外壳部件的第一部件具有套管， 该多个 变速箱外壳部件的第二部件具有相配的插孔 ；
在预组装的阶段中， 强制所述第一变速箱部件的所述套管进入所述第二变速箱部 件的所述插孔中， 此时， 所述套管变形， 以装配到所述插孔中， 并且形状与所述插孔相配 ；
拆开所述变速箱外壳部件 ； 并且
绕所述轴的一端组装所述变速箱部件， 所述轴上安装有齿轮， 该齿轮随该轴旋转， 并且所述组装的变速箱外壳部件封装所述齿轮。
在第四方面中， 本发明提供一种制造方法， 该方法包括 ：
用塑料成型有齿齿轮， 该齿轮具有中心孔和位于环形表面中的槽， 该环形表面限 定所述中心孔 ；
形成一对金属承载元件， 各金属承载元件具有贯通的中心孔和承载表面 ；
将所述齿轮和所述承载元件安装在金属轴上， 使所述承载元件夹设所述塑料齿 轮， 并且使所述承载元件中的至少一个元件的一部分延伸通过所述齿轮中的所述中心孔， 以抵接所述另一个承载元件 ；
使所述轴的金属变形， 以在所述轴上形成一对环形轴肩， 该环形轴肩接合所述承 载元件的所述承载表面， 使施加到所述承载表面的力通过直接抵接所述承载元件的表面传 递； 并且 当形成所述轴肩时， 允许所述齿轮和承载元件轴向运动， 从而所述轴肩将所述齿 轮轴向固定在所述轴上的合适位置。
在第五方面中， 本发明提供一种变速箱， 该变速箱包括 ：
多个金属外壳部件， 该多个金属外壳部件一起限定内端止动件和用于与轴接合的 圆筒形磨光支承表面， 所述外壳部件中的第一部件具有多个套管， 所述外壳部件中的第二 部件具有多个相配的插孔 ；
金属轴， 该金属轴上安装有有齿齿轮， 该有齿齿轮随该金属轴旋转， 所述有齿齿轮 包括固定在一对金属承载元件之间的塑料有齿齿轮， 所述一对金属承载元件又通过一体形 成在所述金属轴中的一对轴肩接合 ； 以及
蜗轮 ； 其中 ：
所述金属外壳部件封装安装有所述有齿齿轮的所述金属轴和所述蜗轮并使它们 固定， 使所述蜗轮与所述有齿齿轮啮合， 使所述蜗轮的旋转轴线与所述轴间隔开并与包括 所述轴的旋转轴线的平面垂直 ；
所述轴在所述变速箱外壳中被轴向固定在所述端部止动件与变速箱外壳表面之 间， 所述端部止动件面向所述轴的一端， 所述变速箱外壳表面面向所述承载元件的其中一 个的支承表面， 所述支承表面背离所述端部止动件 ； 并且
所述轴的圆筒形部被由所述组装的外壳部件形成的所述圆筒形支承表面环绕。
附图说明 现在将参照附图描述本发明的优选实施方式， 附图中 ：
图 1 是根据本发明的变速箱的第一实施方式的部分拆开的立体图 ；
图 2 是经过图 1 的变速箱的第一轴和第一齿轮的剖视图， 示出齿轮如何固定在轴 上的合适位置 ；
图 3 是图 1 和图 2 中所示的第一齿轮在固定到轴上的合适位置之前的立体图 ；
图 4 是图 3 的齿轮的第一部件的立体图 ；
图 5 是图 3 的齿轮的第二部件的立体图 ；
图 6 是图 1 的变速箱的第一部件的视图 ；
图 7 是根据本发明的变速箱的第二实施方式的分解图 ；
图 8 是根据本发明的变速箱的第二实施方式在部分组装时的视图 ；
图 9 是图 7 和图 8 的变速箱的完全组装的立体图 ；
图 10 是用于制造图 1 至图 9 的变速箱的制造设备的示意图 ；
图 11 是图 10 的设备的细节图， 示出了操作方法 ；
图 12 是在根据本发明的变速箱的第三实施方式中使用的轴的视图 ；
图 13 是变速箱的第三实施方式的塑料齿轮部件的第一侧的立体图 ；
图 14 是图 13 的塑料齿轮部件的第二侧的立体图 ；
图 15 是变速箱的第三实施方式的止推轴承垫圈的第一侧的立体图 ；
图 16 是图 15 的止推轴承垫圈的第二侧的立体图 ；
图 17 是变速箱的第三实施方式的精密坯料垫圈的立体图 ；
图 18 示出从图 12 的轴、 图 13 和 14 的塑料齿轮、 图 15 和 16 的止推轴承垫圈和图 17 的精密坯料垫圈的子组件的第一侧看去的立体图 ；
图 19 示出从图 18 的子组件的第二侧看去的立体图 ；
图 20 是示出如何在图 12 的轴上形成轴肩的示意图 ；
图 21 是变速箱的第三实施方式的第一半外壳的立体图 ；
图 22 是变速箱的第三实施方式的第二半外壳的立体图 ；
图 23 是从在变速箱的第三实施方式的制造中使用的辊抛光工具的第一侧看去的 立体图 ；
图 24 是从图 23 的辊抛光工具的第二侧看去的立体图 ；
图 25 是示出在图 22 的变速箱半外壳的合适位置中的图 23 和 24 的辊抛光工具的 视图 ；
图 26 是安装在图 23 和 24 的工具上的图 21 和 22 的变速箱半外壳的视图， 用箭头 表示成形运动 ；
图 27 是变速箱的第三实施方式的蜗轮的立体图 ；
图 28 是与图 27 的蜗轮一起使用的垫圈的立体图 ；
图 29 是图 27 的蜗轮的一端的立体图， 示出固定在图 27 的蜗轮上的合适位置中的 图 28 的垫圈 ；
图 30 是示出图 28 的垫圈如何固定在图 27 的蜗轮上的合适位置中的示意图 ；
图 31 是替代图 15 中所示的止推轴承垫圈的止推轴承垫圈的第一侧的立体图 ；
图 32 示出从包括图 31 的止推轴承垫圈的子组件的第一侧看去的立体图 ；
图 33 示出从图 32 的子组件的第二侧看去的立体图 ；
图 34 是用于在公开的方法中使用的夹具的一部分的立体图 ；
图 35 示出表示夹具的其它特征的立体图 ； 以及
图 36 示出从第二侧看去的表示夹具的其它特征的另一个立体图。具体实施方式
图 1 示出包括齿轮 11 的变速箱 10， 齿轮 11 同轴安装在轴 12 上， 以随轴 12 旋转。 齿轮 11 与蜗轮 13 啮合， 蜗轮 13 的轴线与齿轮 11 的轴线垂直。图中所示的齿轮 11、 蜗轮 13 和轴 12 的一端轴接在变速箱外壳 14 中， 变速箱外壳 14 具有孔 15， 以允许将变速箱 10 固定在合适位置。
图 2 以剖视图示出图 1 中所示的轴 12 的一端以及齿轮 11。齿轮 11 包括三个部 件， 即， 注射成型的塑料有齿齿轮 16 和通常为低碳钢的两个金属止推轴承 17、 18。部件 16 本身在图 4 中示出。部件 16 被 “超精加工” 成具有低摩擦系数并由此在使用时产生较少热 量， 并且操作较安静 ( 与类似的金属齿轮相比 )。部件 16 形成有与轴 12 的所述端的外径 φ2( 参见图 2) 相等的内径 ； 该内径由 3 个曲面 19、 20、 21 形成 ( 参见图 4)。
塑料齿轮 16 具有三个槽 22、 23、 24( 参见图 4)， 该三个槽 22、 23、 24 是从直径 φ 径 向向外延伸的凹部。这些槽能够使齿轮与轴承 17、 18 联锁。图 5 中示出轴承部件的其中一 个部件， 即部件 18。部件 18 具有 ： 平坦的前表面 25， 该前表面 25 在使用时提供支承表面， 设置在环形圈 26 上， 并且从环形圈 26 轴向向后延伸 ； 三个齿 27、 28、 29。三个齿 27、 28、 29 与槽 22、 23、 24 匹配地接合， 以将部件 18 固定到齿轮 16 以一起旋转。类似地形成轴承部件 17。组装时， 如图 2 中可看到的那样， 轴承部件 17、 18 的齿端与端地相接。齿轮 11 的内径 向面由轴承部件 17、 18 的内径向面组成， 轴承部件 17、 18 限定窗口， 塑料齿轮 16 的部件通 过该窗口延伸。 对各垫圈 17、 18 的止推面 ( 例如 25) 的内部进行倒角， 以提供锥形面， 该锥形面中 限定有多个凹口。 作为一实施例， 图 5 中示出凹口 30、 31、 32。 各凹口 30、 31、 32 与齿 27、 28、 29 的中点对准。
在组装期间， 将注射成型的塑料齿轮 16 夹设在两个金属垫圈 17、 18 之间， 使垫圈 17、 18 的齿延伸通过塑料齿轮 16 的槽 22、 23、 24。这样形成图 3 中所示的部件。然后将该 部件滑过轴 12 的一端的上方， 轴 12 最初具有恒定直径 φ2。
接着， 如先前在 EP 1000686 中所述， 通过 “轴肩滚压 (shoulder rolling)” 过程将 齿轮 16 轴向固定在轴 12 上的合适位置。在该过程中， 金属从区域 33、 34 流动， 以形成环形 轴肩 35、 36。在该过程中， 形成轴肩 35 的材料流动和形成轴肩 36 的材料流动致使齿轮 16 运动， 以将齿轮 16 准确地定位在轴 12 上的期望轴向位置中。 流动的金属流到前述凹口 30、 31、 32 中。轴肩 35、 36 将齿轮 16 沿轴向稳固地定位在轴 12 上， 而且锁定齿轮 16 使其随轴 12 旋转。凹口 30、 31、 32 帮助固定齿轮 16 使其随轴 12 旋转。在形成轴肩 35、 36 期间， 金属 轴承部件 17、 18 抵抗施加在齿轮 16 上的负载。因此它们使得能够使用齿轮 16， 该齿轮 16 主要为注射成型的塑料并通过 “轴肩滚压” 过程定位在轴 12 上。注射成型的塑料齿轮自身 不能抵抗负载， 为此， 止推轴承部件 17、 18 必不可少。
轴肩滚压过程还使得轴在轴肩之间的直径增加， 以占用轴与相邻的金属轴承部件 17、 18 之间的任何间隙。因此， 在轴肩滚压之前， 金属轴承部件 17、 18 与轴之间存在间隙配 合， 在轴肩滚压之后， 存在 “尺寸对尺寸” ( 即， 直径匹配 ) 的配合， 这样防止齿轮在轴上晃 动。本发明的变速箱可使用在车辆的座椅调节机构中， 因此必须能够经受撞击负载。该撞 击负载通过轴承部件的金属从轴的金属传递到变速箱壳体的金属， 而不必使塑料齿轮传递 该强力。
轴肩滚压过程期间， 轴肩滚压模具的准确对中性和准确垂直度传递到齿轮和轴组 件。在轴 12 的前端， 通过钻孔操作形成有具有锥形端面 38 的封闭孔 37( 参见图 2)。在该 孔 37 中， 定位滚珠 39。
在类似的制造过程中， 形成变速箱外壳。变速箱外壳的重要特征是可变形的端部 止动件 40( 参见图 1)， 该端部止动件 40 由变速箱外壳部件中的一个或多个部件 ( 例如变速 箱外壳部件 14) 的特征提供。 如图所示， 可变形的端部止动件 40 包括具有 38°锥角的截头 圆锥体部件。截头圆锥体端部止动件 40 的一半由一个变速箱外壳部件 14 形成， 另一半由 匹配的变速箱外壳部件形成。
在变速箱形成期间， 变速箱外壳部件最初绕成形心轴 1000 靠在一起 ( 参见图 10 和 11)。心轴 1000 具有直径与图 1 中所示的轴 12 的一端的直径相等的圆筒部 1001。与 液压致动器 1002 连接的杆 1010 可在心轴 1000 中滑动， 液压致动器 1002 轴向控制杆 1010 的位置。致动器 1002 与精确位置测量设备相关联。杆 1010 在其前端的插孔内定位有滚珠 1003， 这与轴 12 非常类似。当外壳部分绕心轴 1000 和在前端具有滚珠 1003 的杆 1010 组 装时， 将心轴 1000 和杆 1010 封装在外壳部分之间。然后杆 1010 通过液压致动器 1002 在 心轴 1000 内以及在绕心轴 1000 组装的外壳内前进 ( 使组装外壳保持静止 )， 并且将使端 部止动件 40 塑性变形。这是为了准确地设定端部止动件 40 的前表面 ( 使用时通过轴 12 接合 ) 与变速箱外壳中的相对表面之间的距离， 齿轮箱外壳中的相对表面形成腔体的一部 分， 齿轮 11 在使用时位于该腔体中。重要的是准确地设定这两点之间的距离。在铸造变速 箱外壳部件时， 该距离设定得不足够准确。这两个表面提供了在使用中将轴 12 和齿轮 11 精确地定位在变速箱外壳中的合适位置的表面。 小心地控制杆 1010 的位移， 以说明端部止动件 40 弹性和塑性变形情况。对用于 杆 1010 运动的控制单元进行编码， 以提供使端部止动件的最终位置 ( 在从端部止动件除去 压力时端部止动件弹性伸展之后 ) 与期望相同的位移。
在图 1 中还可见四个锥形套管 45、 46、 47、 48， 这四个锥形套管 45、 46、 47、 48 的外 径在离开外壳部分 14 的表面时减小。各套管实质上中空。各套管的截头圆锥形外表面具 有 6°的锥度。 相对外壳部分具有相配的插孔， 当外壳部分靠在一起时， 套管定位在插孔中。 这可在通过图 7、 8 和 9 中所示的本发明的实施方式最佳可见。该实施方式与图 1 至 6 的实 施方式大部分相同， 但外壳部件具有略微不同的形状和构造， 并且套管和插孔互换而位于 变速箱外壳的相对侧上。
在图 7 中， 可看到四个套管 116、 117、 118、 119 设置在变速箱外壳部分 120 上。如 上所述， 这些套管是具有截头圆锥形外表面的中空体， 截头圆锥形外表面的锥度为 6°。这 些套管与图 8 中所示的对应插孔 130、 131、 132、 133 对准并插入这些插孔中。这些插孔具有 与套管的外表面匹配的锥形侧面。
在变速箱的制造中， 如上所述， 在最终组装之前， 外壳部分 120、 121( 类似于外壳 部件 14 和其相配部 ) 绕心轴靠在一起。套管 ( 例如 116、 117、 118、 119) 被强制进入对应 插孔 ( 例如 130、 131、 132、 133) 中。套管 116、 117、 118、 119 因它们插入对应插孔 130、 131、 132、 133 而变形。套管 116、 117、 118、 119 的最初的大小使得这些套管的前边缘与距相配的 截头圆锥形表面的端部 1mm 的插孔表面结合。然后使迫使外壳部件靠在一起的插塞前进另 一预先选择的距离， 从而套管变形， 以占据在最初接触点处套管与插孔之间的通常为 0.1mm
的间隙。套管的材料在阻力最小的地方流动的程度最大。这改善了套管在插孔中的装配的 对中性。套管材料塑性变形， 同时插孔材料保持在弹性状态。一旦套管完全前进， 就由于套 管的金属与插孔的金属松驰而将外壳部件保持在一起。 插孔金属在其弹性状态下的松弛通 常使套管进一步发生塑性变形。
以上述方式， 当外壳部分绕心轴保持在合适位置时， 使这些部分对准， 并使端部止 动件适当地变形。一旦上述变形过程完成， 则可进行支承表面的抛光操作， 如下所述。
在成形过程中使用的心轴 1000 还设置有轴接在心轴 1000 中的辊 1004、 1005、 1006、 1007( 参见图 11)， 这些辊均绕其各自的轴线旋转， 这些轴线平行且与心轴的旋转轴 线 1008 间隔开 ( 参见图 10)。辊 1004、 1005、 1006、 1007 从心轴 1000 径向向外延伸到心 轴 1000 的表面的外侧。当变速箱外壳部分绕心轴 1000 靠在一起时， 它们通过利用由冲 头 1011、 1012 施加的液压压力强制接合在一起。当变速箱外壳部分被强制接合在一起时， 辊 1004、 1005、 1006、 1007 在这些部分的支承表面中略微凹进。然后外壳部分通过块 1013、 1014、 1015、 1016 保持在一起。心轴 1000 连接到齿条和小齿轮装置 1017( 参见图 10)， 这用 于使心轴 1000 在一个方向上旋转 ( 例如顺时针 )， 以对变速箱外壳部分的支承表面进行辊 抛光 ； 这通过在图 11 中示出每个辊 1004、 1005、 1006、 1007 位于两个旋转位置中并通过箭头 1018 示出。这为成品变速箱外壳的轴颈部提供了非常好的表面光洁度， 并改善成品变速箱 外壳表面的冶炼， 降低了操作中的磨擦并因此降低磨损和噪声。该过程还确保轴颈提供轴 12 在成品变速箱中的非常精确的轴向定位。经过辊磨光的支承表面是那些通过轴 12 的环 形表面 A1 和 A2 接合的表面 ( 图 2 中所示 )。 取代如上所述的辊磨光支承表面， 可通过成形工艺抛光所述表面。 在该过程中， 辊 1004、 1005、 1006 和 1007 使外壳金属凹进得比在磨光过程中更深， 并且当辊旋转过 90 度时， 使金属绕支承表面周向移位。 通常， 在支承表面中铸造一对底切部或槽， 以提供在成形期间 金属可移位到其中的空间。 支承表面通过成形的较大变形可提供比磨光更好的表面光洁度 和成形圆筒支承表面的更紧密的公差， 并且使它们之间对准。
在完成上述过程适当暂停之后， 然后使两个外壳部件彼此分离。
一旦外壳部件已经过预组装阶段， 使端部止动件 ( 图 1 中的 40 和图 7 中的 150) 和套管 ( 图 1 中的 45、 46、 47、 48 和图 7 中的 116、 117、 118、 119) 变形， 并且对支承表面超精 加工然后分离， 就接着如图 1 或图 7 中所示， 使用外壳部件组装变速箱。与将齿轮安装在轴 上并行地进行外壳部件的预组装操作 ( 例如， 如图 2 中所示将齿轮 11 安装在轴 12 上 ； 除了 在齿轮 100 的侧面上形成皱褶之外， 以与利用 “轴肩滚压” 类似的方式将齿轮 100 安装在轴 101 中， 变形材料流到这些皱褶中， 以将齿轮 100 可旋转地锁定在轴 101 上 )。
在组装时， 将轴 12 和齿轮 11 定位在预变形的外壳部件 ( 例如 14) 之间， 将硬化的 间隔件 50 插入轴 12 的一端与端部止动件 40 之间， 滚珠 39 与间隔件 50 接合。蜗轮 60 轴 向交叉地安装到轴 12 的轴线， 并与齿轮 11 啮合。两个 “顶帽” 锌 ( 或锌合金 ) 轴承盖 52 和 53( 参见图 6) 定位在蜗轮 13 的端部上， 以为齿轮提供支承。蜗轮 13 自身由低碳钢制成。 其具有螺纹滚压的螺旋形螺纹 51 和圆筒形端部 ( 例如 54)， 轴承盖 52、 53 加载在该圆筒形 端部上， 在至少一个端部 54 处具有方形插孔 55， 方形插孔 55 用于接收变速箱的输入轴的相 配端。传动比通常为 20 ∶ 1。
在最后的组装中， 外壳部分 ( 例如 14) 通过铆钉或螺栓保持在一起， 以将套管 45、
46、 47、 48 固定在相配的插孔中。 在外壳部件上进行的预组装操作确保在最终组装中所有部 件的良好且准确的装配。
以类似的方式将图 7 的变速箱的部件组装在一起。低碳钢蜗轮 110 再次设置有钢 “顶帽” 轴承盖 111 和 112( 通常为能够提供低摩擦表面的耐磨钢的等级 )。在该情况下， 设 置附加的环形圈 126， 以环绕蜗轮 110 的不与齿轮 100 接合的部分。 预变形的套管 116、 117、 118、 119 提供在相配的插孔中的 “尺寸对尺寸” 的完美配合， 以将部件固定到变速箱的合适 位置。预变形的端部止动件 150 确保形成齿轮 100 的部分的轴承元件 170( 参见图 8) 与其 在变速箱外壳中的相对面紧密配准， 从而确保在使用时齿轮 11 在外壳内的移动很小， 使噪 声和磨损最低。
如图 9 中示出完全组装的变速箱。变速箱外壳部分 120、 121 通过铆钉 190、 191、 192、 193( 或螺钉 ) 紧固在一起， 铆钉 190、 191、 192、 193( 或螺钉 ) 通过孔 122、 123、 124、 125 延伸到套管 116、 117、 118、 119 中。
现在参照图 12 至 30 中所示的变速箱的第三实施方式进一步说明本发明所依据的 原理。在图 12 中， 可看到回转的坯料低碳钢轴 2000。在图 13 和 14 中， 可看到成型的塑料 齿轮 2003， 塑料齿轮 2003 在凹陷的环形表面部 2103 中的单个表面上具有键构件 2002( 参 见图 13)。相对面 ( 参见图 14) 也具有凹陷的环形部 2004， 但环形部 2004 是平面。键构件 2002 与低碳钢轴承垫圈 2006 上的相对键构件 2005 匹配 ( 参见图 16)， 该接合将成型的塑 料齿轮 2003 与轴承垫圈 2006 锁定在一起， 以使它们在驱动齿轮时一起旋转并传递转矩。
金属轴承垫圈 2006 具有图 16 中所示的第一侧， 该第一侧具有与成型齿轮 2003 上的键构件 2002 接合的键构件 2002 ； 该侧在毂的一端处还具有抵接面 2007， 在该抵接面 2007 中形成直径与轴 2000 的直径相同的中心孔 2008， 该中心孔允许与轴 2000 匹配接合。 在轴承垫圈 2006 的另一侧， 如图 15 中可见， 设置有轴承面 2009， 该轴承面 2009 提供抵靠锌 模铸壳体中 ( 如稍后所述 ) 的相对止推面的止推面。截头圆锥形表面 2011 从环形平坦止 推面 2009 径向向内并向后延伸到轴承垫圈的圆筒形轴环部 2008。 10 个凹陷的键构件 2010 跨过截头圆锥形表面 2011 和圆筒形轴环部 2008， 在轴肩滚压期间， 这些凹陷的键构件允许 轴 2000 的材料流向它们， 以形成键， 从而可阻止旋转和扭转。
将成型齿轮 2003 固定在轴承垫圈 2006 与图 17 中可见的精密坯料低碳钢垫圈 2012 之间， 夹设在滚动台肩 2013 与 2014 之间， 在图 18 和 19 中可见， 滚动台肩 2013 与 2014 提供了轴向强度和扭转阻力。平面精密坯料垫圈 2012 定位在成型齿轮 2003 的与轴承垫圈 2006 相反的一侧上， 并且抵靠轴承垫圈的端部 2007。
键构件 2010 在图 15 中示出为具有半月形状。然而， 这些构件可采用任意合适的 形状。优选的是， 如图 31 至 33 中所示， 键构件 2010 为 V 形槽口。有利的是， 这些形状提供 优良的抗扭性， 同时在轴肩滚压过程期间允许材料在其中流动。 图 32 和 33 示出垫圈 2006、 2012， 该垫圈 2006、 2012 被组装在与图 18 和 19 中所示相反的方位中 ( 就是说， 在轴向上顺 序相反 )， 使坯料垫圈 2012 最接近滚珠轴承 2400。
平面轴 2000 为齿轮 2003 轴肩滚压到合适位置的提供基础。 轴承垫圈 2006 组装到 成型齿轮的定位相配的键构件 2002、 2005 的第一侧。精密坯料轴承垫圈 2012 在另一侧组 装到齿轮 2003。接着， 将成型齿轮 2003 和轴承垫圈 2006 和 2012 的子组件定位在轴 2000 上， 使轴承垫圈 2006 中的孔的内径与平面轴 2000 的外径匹配。然后将轴 2000 装载到轴肩滚压机中。在图 20 中， 轴 2000 与轴肩滚压工具 2020 一起示意地示出。通过使用 2020 之 类的轴肩滚压工具使轴变形形成环形轴肩， 而将所述子组件稳固地固定到轴 2000， 该环形 轴肩向齿轮 2003 施加压缩力并将齿轮 2003 夹设在两个金属垫圈 2006、 2012 之间。该轴肩 阻止齿轮 2003 的轴向和径向运动。该方法确保两个轴承垫圈 2006、 2012 保持同轴， 并使齿 轮 2003 向轴 2000 的径向跑偏最小。通过使用该方法， 将轴承垫圈 2006 的止推面 2009 以 高精度水平保持与轴 2000 的轴线垂直。轴肩滚压工具 ( 例如 2020) 具有环形圈部分 ( 例 如 2021)， 该环形圈部分与轴 2000 的轴颈区域接触， 以磨光它们， 并改善它们的表面特性和 表面光洁度。图 18 和 19 中轴颈区域示出为 2022 和 2023。
轴肩滚压过程传递的负载由轴承垫圈 2006 的止推面 2009 和坯料垫圈 2012 抵挡， 因此防止对成型齿轮 2003 的损害。
由于来自轴肩滚压过程的负载， 齿轮垫圈组件 2006、 2012 被压缩在轴上， 由此提 高传递转矩的能力。有利的是， 轴肩滚压还增大了在轴承垫圈 2006 中的孔的内径与平面轴 2000 的外径相配的区域中轴的直径， 由此通过实现轴与孔的高对中等级， 而将轴稳固地装 配到垫圈， 并防止齿轮在轴上晃动。
在轴肩滚压期间向齿轮与轴的子组件赋予轴肩滚压模具的高水平的对中性和垂 直度。
如上所述， 变速箱可使用在车辆座椅位置调节机构中， 因此在车辆撞击期间承受 较大负载。该较大负载通过垫圈 2006 或垫圈 2012 绕过塑料齿轮 2003 从轴 2000 传递到变 速箱外壳。
外壳包括 2 个半外壳， 该 2 个半外壳通过形成在一个中心心轴组件 ( 图 23 和 24 中 所示的辊磨光工具 2060) 上的完整锌模铸体 (2050 和 2051， 在图 21、 22 中示出 ) 提供。两 个模铸体 2050、 2051 设置有许多独特的构件， 这些构件与特定工艺相结合， 并通过使用精 心设计的辊磨光工具而可确保变速箱在几个轴线中的精确对准， 改善表面光洁度和特定直 径的冶炼， 总跑偏很低的精确直径和精确定位。
在辊磨光工具 2060 中设置有两组共四个辊， 例如在图 24 中可见的第一组的 2061 和 2062 以及第二组的 2063 和 2064， 这些辊用于确保当两个半模铸件在轴 2000 上靠在一起 时， 两个直径自身精确地对准。两个半外壳 2050、 2051 的主直径中的轴向 V 形槽、 每个半外 壳中的两组平行 V 形槽 ( 例如， 半外壳 2051 的 V 形槽 2080-2083 和半外壳 2050 的 V 形槽 2084-2087) 允许来自磨光内孔的辊的多余材料流入这些 V 形槽中并降低该过程期间的总 压力和阻力。均设置在磨光工具上的四个辊与半外壳中的槽的对准使半外壳彼此对准。而 且， 向两个半外壳 2050、 2051 施加独立的力， 以确保它们保持抵靠辊磨光工具止推面 2162。
四个套管 2052、 2053、 2054 和 2055( 也称作销 ) 形成在一个半外壳 2050 上， 四个 对应的插孔 2056、 2057、 2058 和 2059( 也称为筒 ) 形成在相对的半外壳 2051 上。半铸体 2050 和 2051 对准， 并通过强制销 2052、 2053、 2054 和 2055 进入筒 2056、 2057、 2058 和 2059 中而使销变形， 从而当随后拆下或再次组装两个半外壳 2050 和 2051 时， 提供这两个半外壳 2050 和 2051 相对彼此的精确定位， 并且确保在操作期间铸体中无运动。
后端止动构件 2070、 2071、 2072、 2073 设置在铸体上， 并且以已知距离变形， 从而 一旦绕轴组装铸体， 就可实现轴的精确轴向定位。
通过将精确辊磨光工具 2060 上的辊 ( 例如 2061、 2062、 2063、 2064) 定位在半外壳2050、 2051 中的 V 形槽 (2080-2083 和 2084-2087) 中， 而将半外壳 2050、 2051 组装在该工具 上。这形成 V 形块效应， 以将两个外壳均对中在工具上， 并且使两个半外壳 2050 和 2051 精 确地对准。当向两个半外壳施加夹持力时， 则辊 ( 例如 2061、 2062、 2063、 2064) 凹进槽中， 这使得半外壳沿两个方向对准， 并且将它们固定， 以免绕心轴轴线进行旋转运动。 该工具必 须在心轴上润滑， 以确保辊磨光期间摩擦力最小。向半外壳 2050、 2051 施加夹持力， 以确保 各半部在变形过程期间相对于彼此不轴向移动， 此外力必须独立施加至各铸体， 以推动它 们均抵靠辊磨光工具 2060 上的前止推面 2162。然后通过辊磨光工具 2060 的中心销 2069 使后端止动构件 2070-2073 变形， 这确保两个半外壳 2050、 2051 的基准轴承面和端部止动 构件相对于彼此精确地定位。如从图 24 中可看出， 回路控制液压致动器 4000 结合在辊磨 光工具中， 以利于精确定位， 图 25 中示出端面 2069 与端部止动构件抵接， 图 25 示出位于半 外壳 2051 中的合适位置的辊磨光工具。图 26 中以箭头 4001 表示轴向运动。
当保持该轴向力时， 使两个半外壳在端部止动构件与止推面之间张紧， 通过强制 四个套管 2052-2055 进入相对的半外壳中的筒 2056-2059 中而使它们同时变形， 以提供在 随后的拆卸和再次组装时的精确外壳位置。这通过将两个半外壳 2050 和 2051 绕磨光工具 2060 夹持在一起来实现， 使磨光工具 2060 的辊 ( 例如 2061-2064) 凹进外壳的抵接轴颈表 面达 0.1mm。销 / 套管 2052-2055 变形经过它们的材料特性的弹性区域， 并变形成塑性区 域， 因此即使在撤消力时， 它们也保持恒定的变形状态。通过四个销 / 套管消除两个半部之 间的任何游隙来进行该变形， 并确保它们均关于前止推面 2162 对准。优选地， 将销 / 套管 设计成 “细长” 的， 即轴向长度超过直径， 长度优选至少是直径的 1.1 倍， 或者 1.25 倍， 或者 1.5 倍以上。这允许较大的变形度， 以确保最终组装的半外壳的良好对准。
一旦变形完成， 就从筒 2056-2059 部分移除销 / 套管 2052-2055， 并且松开端部止 动件上的轴向力， 以允许辊磨光工具旋转。辊磨光工具旋转 90°， 以提供精确的孔直径， 并 改善表面光洁度。拆卸之前的最终操作是对用于蜗轮的蜗杆轴颈孔 ( 例如 2100) 进行滚珠 磨光。在变速箱依然对准时， 推动硬质合金 (carbide) 滚珠通过蜗杆孔， 以改善表面光洁 度， 并改善相对于彼此的精度。该过程在图 26 中由箭头 4002 表示。
现在参照图 27 至 30 描述变速箱的蜗轮子组件。其包括 3 个部件 ： 图 27 中示出的 低碳钢蜗轮 2200 和两个轴颈 2201、 2202。 本发明的制造过程形成具有改善表面光洁度的用 于蜗轮的精确止推面。
蜗轮 2200 在其上具有滚压形成的齿轮， 以确保精确的齿外形和光洁度。该蜗轮在 两端设置有回转轴颈直径 2201 和 2202， 回转轴颈直径 2201 和 2202 具有周向延伸槽 2203、 2204。低碳钢蜗轮止推垫圈 ( 例如图 28 的垫圈 2205) 用于该子组件中， 这些垫圈为均具有 止推面 ( 例如 2206)、 从止推面 2206 突出的小轴肩 ( 例如 2207) 以及中心通孔 2208 的平面 垫圈。止推垫圈提供用于蜗轮子组件的止推面， 蜗轮子组件沿该止推面抵接变速箱外壳。
将止推垫圈 ( 例如 2205) 组装在蜗轮 2200 上， 使它们的轴肩 ( 例如 2207) 背对齿 轮形成。然后将蜗轮 2200 和垫圈 ( 例如 2205) 的组件加载在轴肩滚压机器中。图 30 示意 地示出成型轴肩滚压环工具 ( 例如 2300) 如何将止推垫圈 2205 的轴肩 2207 在与止推面 2206 接合的同时按压到蜗轮 2200 的槽 2203 中， 以确保该止推面与蜗轮 2200 的旋转轴线保 持垂直。成型滚压工具 ( 例如 2300) 还具有圆筒面 ( 例如 2301)， 该圆筒面与蜗杆的轴颈面 接触， 并将它们磨光， 以确保轴颈面同轴， 并且为各轴颈提供改善的表面光洁度。成型滚压工具 ( 例如 2300) 还用于将止推垫圈锁定在蜗轮上， 以防止它们之间的相对旋转。图 29 中 示出垫圈 2205 安装在蜗轮 2200 上。
通过轴肩滚压过程向蜗轮 2200 和止推垫圈 ( 例如 2205) 子的组件赋予轴肩滚压 铸模工具的高水平的对中性和垂直度。而且以高精确度设定止推垫圈的止推面之间的间 隔。
一旦已组装所有子组件并且已完成上述的成形过程， 就可将部件组装在一起， 以 形成完整的变速箱。图 8 和 19 中示出的主轴和子齿轮组件放置在图 21 的下半外壳 2050 中。滚珠轴承 2400( 图 18 中所示 ) 利用滚珠铆入 (ball staking) 操作插入轴 2000 的一 端中的插孔 2401( 图 12 中所示的插孔 2401) 中， 以将滚珠轴承精确稳固地固定在轴一端的 孔中。然后将合适的盘放置在滚珠 2400 与由半外壳 2050、 2051 的构件 2070-2073 提供的 端部止动件之间， 以确保轴向运动最小。然后图 29 中部分示出的蜗轮子组件可被放置在半 外壳 2050 中， 并定位在其中的蜗杆轴颈孔 2100 中。然后使第二半外壳 2051 与第一半外壳 2050 抵接， 利用螺纹成形螺钉将两个半外壳 2050、 2051 固定在一起。
如图 34 至 36 中所示， 在优选实施方式中， 采用夹具使两个半外壳 2050 和 2051 相 对于辊磨光工具 2060 精确地对准。夹具包括在图 34 中所示的四个支撑销 5002， 铸模半外 壳 2050、 2051 中的第一半外壳放置在支撑销上， 由此被支撑。四个支撑销 5002 被定位成在 套管和插孔 2052-2059 的轴线的位置处沿该轴线方向施加力。这些销可被独立调节， 以确 保第一铸体的精确对准 ( 即， 以确保第一铸体的上表面平坦 )。 然后如图 35 中可见， 在夹具中， 将辊磨光工具 2060 抵靠第一半外壳放置， 将第二 半外壳放置在辊磨光工具 2060 和第一半外壳上。
有利的是， 辊 2061-2064 与平行槽 2080-2087 接合， 以使铸体 2050、 2051 沿辊磨光 工具 2060 的轴线对准并对中。
该夹具还包括图 36 中所示的可调节的弹性埋头螺钉 5008， 该埋头螺钉向两个半 外壳 2050、 2051 施加力， 以迫使它们抵靠止推面 2162， 所述半外壳抵靠止推面沿辊磨光工 具 2060 的轴线方向对准。
然后， 使用图 35 中可见的四个柱塞 5006 施加与另一个支撑销 5002 相反的力。这 些相反的力绕辊磨光工具 2060 将两个半外壳 2050、 2051 夹持在一起。
由此， 通过八个支撑销 5002、 5006、 埋头螺钉 5008 和辊磨光工具 2060 的止推面 2162 在所有方向上精确地限制半外壳 2050、 2051。
接着， 通过利用液压致动器 4000 在止推面 2162 与辊磨光工具 2060 的端面 2069 之间施加力， 来精确地限定端部止动构件 2070-2073 的轴向位置的精确对准。由于液压致 动器可被精确地控制， 所以可以精确地确定端面 2069 相对于止推面 2162 的运动， 因此确定 端部止动构件 2070-2073 的精确变形。
一旦端部止动件变形， 那么在通过液压致动器将心轴保持在合适位置以保持半外 壳在端部止动件与外壳的相对止推面之间受张力的同时， 使柱塞 5006 前进， 以迫使销 / 套 管进入插孔 / 筒中 ( 如前所述 )。
接着， 如上所述， 移除柱塞 5006， 同时心轴仍保持在其合适位置以抵靠端部止动 件， 辊定位在旋转地安装成内部心轴元件的辊磨光工具中， 使辊旋转， 以对外壳的轴承部分 进行辊磨光或成形。 然后将硬质合金滚珠轴承推压通过蜗杆孔， 以提供良好的表面光洁度。