一种用于汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮的制作方法

本发明涉及汽车主减速器零部件技术领域，尤其涉及一种用于汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮。

背景技术：

汽车主减速器是驱动桥的重要部分，用以传递发动机的转矩驱动车轮，而它又是一个减速机构，减小转速，增大扭矩和改变动力的传递方向，同时有效地减小变速箱传递的扭矩，减轻体积和重量。汽车主减速器的关键部件为主动圆锥齿轮和从动圆锥齿轮所构成的齿轮副，该齿轮副处于重载的工作状态，它的强度和使用寿命直接影响着汽车的承载能力和运行安全，因此主、从动圆锥齿轮的设计和加工质量至关重要。

汽车齿轮在运转过程中，承担着传递动力和扭矩，改变速度和方向的使命，啮合齿面之间承受着很高的接触负荷，齿面啮合部位即存在相对的滚动，又有相对的滑动，使得齿面上受到复杂的作用力，同时由于齿侧间隙的存在，还会使齿面在运动中受到冲击，齿根部受到脉冲或交变弯曲应力作用。根据汽车齿轮的工作状态及失效机理，汽车齿轮应具备如下性能要求：(1)较高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；(2)表面硬度高，耐磨性好；(3)足够的韧性，承受冲击能力强。

请参见图1和图2，图中给出了一种现有的汽车后桥总成10，该汽车后桥总成10包括主动圆锥齿轮11及从动圆锥齿轮12，主动圆锥齿轮11可活动地设置在从动圆锥齿轮12上。主、从动圆锥齿轮11、12现在采用的加工工艺为在气氛炉中进行渗碳处理，然后转移至油槽中，再进行淬火处理。但由于齿轮是不规则形状，采用油淬处理时，高温零件从800-950℃左右冷却至50-180℃进行淬火处理，零件也从奥氏体立刻转变为马氏体。在淬火中，由于二种组织的体积不同，而齿轮形状也是不规则，所以表层和里层，厚度大和厚度小，在体积转变时，有一定时间差，体积不同造成的扭曲变形。所以由奥氏体立刻转变为马氏体的热处理方式，除了体积涨大外，它还伴随着一定程度的扭曲变形，在齿轮的表面上产生一个不规则的变形量，增加加工成本。

另外，当高温零件从800-950℃左右冷却至50-180℃淬火时，零件也从奥氏体立刻转变为马氏体，在淬火时，零件表面及晶界间会有很多微细的裂纹，这些都是疲劳源，当使用一段时间后，裂纹会持续发展，将使得零件发生点蚀造成齿轮的疲劳失效。

综上，现行汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮采用渗碳、淬油及回火工艺存在以下问题：表面有晶界裂纹、疲劳强度差、扭曲变形大、屈服强度差、延伸率差、耐磨性差、冲击性能差。

为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题：针对现有的用于汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮存在表面有晶界裂纹、疲劳强度差、扭曲变形大、屈服强度差、延伸率差、耐磨性差、冲击性能差等问题，现提供一种用于汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮，以解决现有的主、从动圆锥齿轮容易因疲劳性能不够或开裂而失效的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮，包括主动圆锥齿轮本体以及从动圆锥齿轮本体，所述主动圆锥齿轮本体可活动地设置在所述从动圆锥齿轮本体上，其特征在于，所述主动圆锥齿轮本体的表面上经渗碳等温淬火处理形成有至少一第一硬化层，所述从动圆锥齿轮的表面上经渗碳等温淬火处理形成有至少一第二硬化层。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一、第二硬化层为高碳贝氏体组织。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一硬化层的厚度为0.5mm～3.0mm，所述第二硬化层的厚度为0.5mm～3.0mm。

在本发明的一个优选实施例中，所述主动圆锥齿轮本体的心部和从动圆锥齿轮本体的心部为贝氏体组织或回火马氏体组织。

在本发明的一个优选实施例中，所述主动圆锥齿轮本体和从动圆锥齿轮本体均为低碳合金钢齿轮。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：主动圆锥齿轮和从动圆锥齿轮的表面上采用渗碳等温淬火处理形成有硬化层，该硬化层的形成是在单一温度经过一定的时间的转变，金相转变稳定，可以大幅减小扭曲变形量，可以减少热处理后的加工量，降低加工成本，能够大幅提高材料的疲劳性能，有效地改善了轮齿表面剥离的问题，延长使用寿命。与现有的齿轮相比，其表面没有晶界裂纹，疲劳强度佳，扭曲变形小，涨大量稳定，屈服强度提高，延伸率增加，耐磨性佳，冲击性能提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是汽车后桥总成的结构示意图。

图2是现有的汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮的结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图3，图中给出的是本发明的用于汽车后桥总成的主、从动圆锥齿轮，包括主动圆锥齿轮本体100以及从动圆锥齿轮本体200，主动圆锥齿轮本体100可活动地设置在从动圆锥齿轮本体200上，即主动圆锥齿轮本体100上的圆锥轮齿与从动圆锥齿轮本体200上的圆锥轮齿之间相互啮合连接。其中，主动圆锥齿轮本体100和从动圆锥齿轮本体200采用金属所制成，优选地采用低碳合金钢制成。主动圆锥齿轮本体100的心部110和从动圆锥齿轮本体200的心部210为贝氏体组织或回火马氏体组织。

主动圆锥齿轮本体100的表面上经渗碳等温淬火处理形成有一第一硬化层120，即该第一硬化层120包覆在主动圆锥齿轮本体100的心部110的周围上。当然，该第一硬化层120的层数并不局限与本实施例的数量，其根据渗碳等温淬火处理的情况而定，该第一硬化层120优选地为高碳贝氏体组织，其厚度为0.5mm～3.0mm。

从动圆锥齿轮本体200的表面上经渗碳等温淬火处理形成有一第二硬化层220，即该第二硬化层220包覆在从动圆锥齿轮本体200的心部210的周围上。当然，该第二硬化层220的层数并不局限与本实施例的数量，其根据渗碳等温淬火处理的情况而定，该第二硬化层220优选地为高碳贝氏体组织，其厚度为0.5mm～3.0mm。

在本发明的渗碳等温淬火热处理的技术中，渗碳程序后接着是一种可选择温度的等温淬火过程，在等温淬火的过程中，第一硬化层120及第二硬化层220将转变为高碳贝氏体组织分别形成于主动圆锥齿轮本体100及从动圆锥齿轮本体200的表面上。本发明的渗碳等温淬火热处理是一种稳定的过程，相较于淬火回火热处理技术有许多的优势。由于贝氏体的形成是在单一温度经过许多分钟或是数小时的转变，因此可以大幅减小扭曲变形量，而且没有开裂的问题，而透过该第一硬化层120及第二硬化层220能够大幅提高主动圆锥齿轮本体100及从动圆锥齿轮本体200的疲劳性能，有效的改善了表面剥离的问题，延长使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。