CN101672356B - 内部齿轮和盖组件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内部齿轮和盖组件及其制造方法。一种内部齿轮和盖组件，包括具有基部的齿轮，所述基部围绕轴线在第一端和第二端之间延伸。第一端限定凹槽，所述凹槽延伸到底部且所述凹槽围绕轴线延伸。所述齿从基部延伸。唇缘从第一端围绕轴线延伸。盖具有插入到凹槽中的凸缘。唇缘朝凹槽变形，使得唇缘的材料流动以使凸缘捕获在唇缘和凹槽底部之间，以将盖在轴向方向固定到齿轮。槽可以在凸缘中限定，使得唇缘的材料流入槽中，以在盖和齿轮之间提供键锁，从而防止盖相对于齿轮围绕轴线旋转。

Description

内部齿轮和盖组件及其制造方法

技术领域

本发明涉及内部齿轮和盖组件以及制造所述组件的方法。

背景技术

用于行星变速器的内部齿轮可以要求每个内部齿轮连接到盖或类似部件，所述盖或类似部件封闭内部齿轮的一端。所述盖允许齿轮的轴向推力被抵消且限定通孔，变速器内的其它旋转部件通过所述通孔。内部齿轮包括本体，本体环绕旋转轴线且本体在相对端之间延伸。花键和/或齿轮在本体上周向隔开且围绕轴线延伸。一个端部限定凹槽，凹槽延伸到底部且凹槽环绕轴线。唇缘从凹槽的底部向上延伸且以与轴线隔开的关系环绕凹槽。唇缘限定通道，所述通道垂直于轴线延伸且环绕凹槽。盖包括围绕外围延伸的凸缘。盖通常通过将凸缘插入到齿轮的凹槽中而附连到齿轮。扣环插入到通道中，以在扣环和凹槽底部之间捕获凸缘并将盖在轴向方向固定到齿轮。此外，凸缘和唇缘各限定彼此互补的齿。因而，凸缘的齿和唇缘的齿在盖插入到凹槽中时啮合，以防止盖相对于齿轮轴向旋转。

发明内容

一种内部齿轮和盖组件，包括具有基部的内部齿轮，所述基部围绕轴线在第一端和第二端之间延伸。至少一个齿从所述基部径向延伸。第一端限定凹槽，所述凹槽延伸到底部且所述凹槽围绕轴线延伸。盖具有中心部分和围绕中心部分的外围延伸的凸缘。所述凸缘设置在凹槽中。唇缘从第一端围绕轴线延伸。唇缘朝凹槽变形，使得凸缘捕获在唇缘和凹槽底部之间，以将盖固定到齿轮。

一种制造内部齿轮和盖组件的方法，包括提供具有基部的内部齿轮，所述基部围绕轴线在第一端和第二端之间延伸。所述方法也包括形成凹槽和形成唇缘，所述凹槽围绕齿轮的轴线延伸到底部，所述唇缘从第一端围绕齿轮的轴线延伸。所述方法还包括提供盖，所述盖具有中心部分和围绕中心部分的外围延伸的凸缘。所述盖的凸缘插入到齿轮的凹槽中且唇缘朝凹槽变形，使得盖的凸缘捕获在唇缘和凹槽底部之间，以将盖固定到齿轮。

使得唇缘在凸缘上变形以将盖固定到齿轮，从而不需要扣环。通过省去形成接收扣环的通道所涉及的附加步骤，省去扣环导致制造齿轮的成本降低。此外，在唇缘上省去用于容纳扣环的区域允许齿轮本体更短，这导致齿轮的改进的包装。使得唇缘变形也防止齿轮相对于凸缘的轴向移动，从而排除在配备扣环的设计中由凸缘和齿轮之间存在的磨损引起的通常故障模式。

本发明的上述特征和益处以及其它特征和益处从用于实施本发明的最佳模式的以下详细说明结合附图显而易见。

附图说明

现在参考附图，附图是示例性实施例且其中相同的元件类似地标记：

图1是限定凹槽的内部齿轮的截面侧视图，所述凹槽由唇缘环绕；

图2是图1的齿轮的截面侧视图，盖的凸缘插入到凹槽中；

图3是图2的齿轮和盖的截面侧视图，唇缘在凸缘上变形以将盖固定到齿轮；

图4是具有凸缘的外围的盖的一个实施例的俯视透视图；

图5是盖的另一实施例的俯视透视图，所述盖围绕凸缘的外围限定槽；

图6是盖的又一实施例的俯视透视图，所述盖围绕凸缘的外围限定槽；和

图7是图1的齿轮的可选实施例的截面侧视图，凸缘的槽接合凹槽内的部分高度齿且唇缘在凸缘上变形以将盖固定到齿轮。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记指代相同的部件，图3以10示出了内部齿轮和盖组件。组件10包括齿轮12和盖13。组件10用于变速器和类似物内。

参考图1-3，齿轮12包括基部14，基部14围绕旋转轴线16在第一端18和第二端20之间延伸。齿轮12可以由钢或本领域技术人员已知的任何其它材料制成。基部14限定出在端部18，20之间延伸的中空内部22。因而，基部14是大致管状的。第一端18与第二端20隔开且大致平行于第二端20。第一端18限定凹槽24，凹槽24延伸到底部26且凹槽24环绕轴线16。具体地参考图1和2，唇缘28被最初形成为从第一端18延伸，使得唇缘28以隔开和大致平行的关系环绕轴线16。这意味着唇缘28最初从凹槽24的底部26延伸超出第一端18。唇缘28靠近凹槽24，使得唇缘28环绕凹槽24。在一个实施例中，唇缘28环绕凹槽24，作为单个和连续唇缘28。应当理解的是，本发明并不限于唇缘28是连续的，因为唇缘28可以具有其它构造，例如，唇缘28是不连续的，等等，所述唇缘环绕凹槽24，如本领域技术人员已知的那样。此外，凹槽24由在第一端18和底部26之间延伸的区域29环绕，以将盖13相对于轴线16对中，且唇缘28从区域29延伸。在另一实施例中，区域29限定大致靠近底部26的间隙通道31。然而，应当理解的是，凹槽24和唇缘28并不限于限定在第一端18中，因为第二凹槽和唇缘可以限定在第二端20中。

齿轮12包括从基部14径向延伸的至少一个齿30，32，总体上如图1-3所示。这意味着齿30，32可以是径向向内延伸的齿30和/或齿30，32可以是径向向外延伸的齿32。多个齿30，32径向隔开，以从基部14延伸。因而，齿30，32可以是朝轴线16径向向内延伸到中空内部22中的内部齿30和/或齿30，32可以是远离轴线16径向向外延伸的外部齿32。

在一个实施例中，齿轮12上的齿30，32使用感应硬化工艺或本领域技术人员已知的任何其它硬化工艺硬化。应当理解的是，硬化并不限于齿30，32，因为齿轮12的其它区域也可以被硬化，这是本领域技术人员已知的。还应当理解的是，不需要齿轮12上的所有齿30，32都被硬化。例如，在一个实施例中，仅仅径向向内延伸的齿30被硬化，而径向向外延伸的齿32未被硬化。作为另一示例，仅仅径向向外延伸的齿32被硬化，而径向向内延伸的齿30未被硬化。然而，应当理解的是，齿30，32的硬化并不受限制且可以提供其它变型，如本领域技术人员已知的那样。在硬化齿30，32之前，整个齿轮12处于相同的硬度。在硬化齿30，32之后，齿轮12限定具有第一硬度的第一硬度区34和具有第二硬度的第二硬度区36，总体上如图1-3所示。在一个实施例中，第一硬度区34包括齿轮在硬化过程期间未被硬化的所有区域。在该实施例中，这意味着第一硬度区34包括唇缘28和基部14。第二硬度区36可以包括齿30，32中的一个或更多。第一硬度区34的第一硬度小于第二硬度区36的第二硬度。在一个实施例中，第一硬度是小于30的洛氏硬度(HRC)。应当理解的是，第一硬度并不限于小于30的HRC，因为第一硬度可以高达40-45HRC。优选的是，第一硬度具有15-25HRC。更优选地，第一硬度具有20-25HRC。如下文更详细地阐述的那样，为了允许唇缘28的充分变形，重要的是第二硬度区36不延伸到唇缘28中。在硬化齿轮12之后，第二硬度具有30或更大的HRC，这适合于齿轮齿30，32，同时允许齿轮12的其余部分(即，第一硬度区34)保持在初始第一硬度。然而，第二硬度通常是约55或更大的HRC。

参考图4-6，盖13是圆形的且可以从压制片材金属(如钢、铝)或本领域技术人员已知的任何其它材料制成。然而应当理解的是，盖13并不限于由压制片材金属制成，而可以由本领域技术人员已知的任何工艺或材料制成。盖13包括中心部分37和围绕中心部分37的外围延伸的凸缘38。中心部分37可以形成圆顶形状或者本领域技术人员已知的任何其它形状。盖13抑制内部齿轮沿轴线16在两个方向上的轴向推力。在一个实施例中，中心部分37限定通孔39。通孔39允许变速器(未示出)内的旋转部件(未示出)穿过盖13。通孔39由套圈41环绕，套圈提供一对相对的推力表面43，以支撑轴向推力轴承(未示出)。推力表面43通常是比中心部分39的其它区域保持更紧公差的区域。推力表面43提供用于匹配轴向滚针轴承、止推垫圈和类似物(未示出)的表面。盖13能够承受轴向力，而不允许盖13径向或轴向移动。在另一实施例中，盖13在通孔39内限定花键输入部(未示出)，以通过盖13传递扭矩到齿轮12中。

盖13通过将凸缘38放置在齿轮12的凹槽24中而组装到齿轮12上，如图2所示。如下文更详细地阐述的那样，唇缘28可以在高压下变形，使得唇缘28的变形材料流向凹槽24以将凸缘38捕获在唇缘28和凹槽24的底部26之间，从而形成端部闭合的齿轮12，如图3所示。如上所述，为了允许唇缘的材料变形，唇缘28(即，第一硬度区34)应当具有小于45HRC的第一硬度。优选地，使用小于30HRC的第一硬度。然而，应当理解的是，也可以使用本领域技术人员已知的其它硬度，只要唇缘28的材料变形以将凸缘38捕获在唇缘28和凹槽24的底部26之间即可。通过将凸缘38捕获在唇缘28和凹槽24的底部26之间而将盖13固定到齿轮12可在轴向方向将盖13固定到齿轮12。此外，当唇缘28朝凹槽24变形时，区域29保持大致未变形。通过防止区域29在唇缘28变形时变形，盖29保持大致相对于轴线16对中。

唇缘28可以通过变形工艺变形，如摆辗成形、辗轧成形等。摆辗成形通常以轻微角度(即3-7度)使用冲头，即抵靠齿轮12推压同时在冲头朝齿轮12的唇缘28推进时围绕齿轮12转动或旋转。冲头通常以足以使得唇缘28塑性变形的力推进到齿轮的唇缘28中。类似地，辗轧成形使用滚轮，滚轮以2000磅或更大的力抵靠齿轮12的唇缘滚动。然而，由于引入到齿轮12中的大的力，齿轮12需要在齿轮12的第二侧20上与唇缘12直接相对地支撑，即与唇缘成直线。齿轮12的支撑防止齿轮12尤其是保持盖13相对于轴线16对中的区域29的径向扭曲。

凸缘38可以限定一个或更多槽40，如图5和6所示。槽40围绕凸缘38径向隔开。当唇缘28在变形过程期间变形时，唇缘28的一部分流入槽40中，以在盖13和齿轮12之间形成键锁42，如图3所示。键锁42在盖13和齿轮12之间提供附加的径向扭矩容量，以防止盖13相对于齿轮12围绕轴线16旋转。甚至在没有槽40时，将凸缘38捕获在唇缘28和底部38之间的变形唇缘28也提供显著的轴向推力和径向扭矩容量。因而，使得唇缘28在凸缘38上变形和变形到凸缘38的槽40中将盖13在轴向和径向方向固定到齿轮12。在一个实施例中，槽40延伸到凸缘38中至底部44，如图4所示。在该实施例中，当唇缘28变形到槽40中时，槽40的底部44夹在唇缘28和凹槽24的底部26之间或者捕获在唇缘28和凹槽24的底部26之间，以形成键锁42，从而防止盖13相对于齿轮12围绕轴线16旋转。在另一实施例中，槽40自始至终延伸穿过凸缘38，如图5所示。在该实施例中，每个槽40由侧壁46限定，使得当唇缘28变形到槽40中时，唇缘28在侧壁46之间流动以形成键锁42，从而防止盖13相对于齿轮12围绕轴线16旋转。槽40可以通过压制、辗轧成形、模压等形成。

在另一实施例中，如图7所示，齿轮12包括在凹槽24内的多个部分高度齿46。所述部分高度齿46从区域29径向向内延伸。所述部分高度齿46与在盖13的凸缘38中限定的槽40或花键啮合，以在盖13和齿轮12之间提供径向接合。所述径向接合将盖13相对于齿轮12锁定且防止盖13相对于齿轮12围绕轴线16旋转。此外，当唇缘28变形到槽40中时，唇缘28在凸缘38上流动，以进一步将盖13相对于齿轮12固定，并防止盖13的轴向移动。

虽然已经详细描述用于实施本发明的最佳模式，但是本发明所属领域技术人员将认识到在所附权利要求书的范围内的用于实施本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (19)

1.一种内部齿轮和盖组件，包括：

具有基部的内部齿轮，所述基部围绕轴线在第一端和第二端之间延伸；

从所述基部径向延伸的至少一个齿；

所述第一端限定凹槽，所述凹槽延伸到底部，且其中，所述凹槽围绕轴线延伸；

盖，所述盖具有中心部分和围绕所述中心部分的外围延伸的凸缘，其中，所述凸缘设置在凹槽中；和

唇缘，所述唇缘从所述第一端围绕所述轴线延伸，所述唇缘径向环绕所述凹槽；

其中，所述唇缘朝所述凹槽变形，使得所述凸缘捕获在所述唇缘和所述凹槽的所述底部之间，以将所述盖固定到所述齿轮，

所述凸缘限定至少一个槽，使得所述唇缘变形到所述至少一个槽中，以形成键锁，从而防止所述盖相对于所述齿轮围绕所述轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述齿轮限定具有第一硬度的第一硬度区和具有第二硬度的第二硬度区，所述第二硬度不同于所述第一硬度，其中，所述第一硬度区包括所述唇缘。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述第一硬度区的所述第一硬度小于所述第二硬度区的所述第二硬度。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述第一硬度是小于45的洛氏硬度，所述第二硬度是30或更大的洛氏硬度。

5.根据权利要求3所述的组件，其中，所述第一硬度是15-25的洛氏硬度。

6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述第一硬度是20-25的洛氏硬度。

7.根据权利要求2所述的组件，其中，所述第二硬度区包括所述至少一个齿。

8.根据权利要求2所述的组件，其中，所述第一硬度区包括所述基部。

9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述至少一个槽延伸到所述凸缘中至底部，使得所述唇缘变形到所述至少一个槽中，以将所述凸缘的所述底部捕获在所述唇缘和所述凹槽的所述底部之间，从而防止所述盖相对于所述齿轮围绕所述轴线旋转。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述至少一个槽延伸穿过所述凸缘且所述槽由侧壁限定，使得所述唇缘在所述侧壁之间变形到所述至少一个槽中，以防止所述盖相对于所述齿轮围绕所述轴线旋转。

11.根据权利要求1所述的组件，其中，所述唇缘环绕所述凹槽。

12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述唇缘是连续的。

13.根据权利要求1所述的组件，其中，所述凹槽由从所述第一端延伸到所述底部的区域环绕，以将所述盖相对于所述轴线对中，且所述唇缘从所述区域延伸，使得在所述唇缘朝所述凹槽变形时，所述区域是大致未变形的，从而保持所述盖相对于所述轴线对中。

14.根据权利要求1所述的组件，其中，所述凸缘限定至少一个槽，且所述齿轮还包括在所述凹槽内的至少一个部分高度齿，使得所述至少一个部分高度齿径向接合所述至少一个槽，以防止所述盖相对于所述齿轮围绕所述轴线旋转。

15.一种制造内部齿轮和盖组件的方法，所述方法包括：

提供具有基部的内部齿轮，所述基部围绕轴线在第一端和第二端之间延伸；

形成凹槽，所述凹槽围绕齿轮的轴线延伸到底部；

形成唇缘，所述唇缘从第一端围绕齿轮的轴线延伸，所述唇缘径向环绕所述凹槽；

提供盖，所述盖具有中心部分和围绕中心部分的外围延伸的凸缘；

将所述盖的凸缘插入到齿轮的凹槽中；

使得唇缘朝凹槽变形，以将盖的凸缘捕获在唇缘和凹槽底部之间且将盖固定到齿轮；

在所述盖的凸缘中形成至少一个槽；和

使得所述唇缘变形到所述至少一个槽中，以在所述凸缘和所述唇缘之间形成键锁，从而防止所述盖相对于所述齿轮围绕所述轴线旋转。

16.根据权利要求15所述的制造组件的方法，其中，使得所述唇缘变形还限定为：使得所述唇缘朝所述凹槽辗轧成形，以将盖的凸缘捕获在唇缘和凹槽底部之间从而将盖固定到齿轮。

17.根据权利要求15所述的制造组件的方法，其中，使得所述唇缘变形还限定为：使得所述唇缘朝所述凹槽摆辗成形，以将盖的凸缘捕获在唇缘和凹槽底部之间从而将盖固定到齿轮。

18.根据权利要求15所述的制造组件的方法，其中，提供齿轮还包括提供从基部径向延伸的至少一个齿。

19.根据权利要求18所述的制造组件的方法，还包括使所述至少一个齿硬化至比所述唇缘的洛氏硬度更大的洛氏硬度。