CN102563000B - 带凸缘的叶轮轮毂的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带凸缘的叶轮轮毂，其包括沿着轴线延伸的管部分，所述管部分具有内径和外径，其中一纵向孔形成内径；从管部分沿径向延伸出的凸缘，其中穿过管部分和凸缘的纵向孔通过冷成型方法形成。
Description
技术领域
本发明宽泛地涉及变矩器，更特别地涉及用于变矩器的叶轮轮毂，并且还更特别地涉及用于变矩器的无缝的、带凸缘的叶轮轮毂。
背景技术
在本领域中已知变矩器一般具有用于与变速器组件连接的叶轮轮毂。一种已知类型的叶轮轮毂是由锻造形成的轮毂。由于所述轮毂必须通过锻造建立，因此其产生成本非常高。例如，参见美国专利公开文献No.2009/0155078(Heeke等人)，所述专利公开文献通过引用被整体结合于此。如以下更详细地讨论的那样，锻造的轮毂被制成为具有非常大的径向凸缘，以便加强轮毂与叶轮外壳的连接。第二种类型的叶轮轮毂是有缝管轮毂，其通过将长的、扁平的钢块卷成管以及沿所述缝焊接而形成。然而，所述轮毂并不非常坚固，因为沿其长度的缝并且还因为其缺少凸缘。
另一种类型的叶轮轮毂是无缝管轮毂，其通过挤出类型的方法形成。尽管比有缝管轮毂更坚固，但无缝轮毂并不接近锻造轮毂那么坚固，因为无缝轮毂也没有凸缘。由此，当焊接到叶轮外壳上时，管轮毂基本上相对于叶轮外壳垂直，焊缝沿着这一垂直的接触点绕管形成。不利的是，焊缝的位置也是管轮毂在轮毂上的变矩器运行过程中受力时所围绕弯曲或偏转的点。例如，由于变矩器在发动机和变速器之间的微小的未对准，变矩器在常规运行过程中可能稍微振动或摆动。因此，焊缝受到由施加到轮毂上的力建立的大的弯曲力矩。锻造轮毂的凸缘偏离焊缝位置以使得弯曲不直接出现在焊缝处，由此降低焊缝中的应力。此外，通过焊缝沿径向向外运动，被焊缝覆盖的表面面积增大，由此提高焊接接头的总强度。由此，所需要的是一种轮毂，其具有凸缘，但是可以通过比锻造成本更低的方法制造。
发明内容
本发明宽泛地包括一种叶轮轮毂，其包括沿着轴线延伸的管部分，所述管部分具有内径和外径，其中一纵向孔形成内径；从管部分沿径向延伸出的凸缘，其中所述凸缘的凸缘直径至多比外径大30％。在一个实施方式中，穿过管部分、穿过凸缘、或既穿过管部分又穿过凸缘的纵向孔通过冷成型方法形成。在一个实施方式中，管部分的外径至多为大约50mm。在一个实施方式中，叶轮轮毂由SAE 1035或SAE 10B35钢制成。
本发明还宽泛地包括一种变矩器，其包括被焊接到叶轮外壳上的根据上一段所述的叶轮轮毂。在一个实施方式中，叶轮轮毂被焊接到叶轮外壳上，以使得叶轮轮毂的管部分的内径与叶轮外壳的内圆周表面对齐。在一个实施方式中，叶轮轮毂被焊接到叶轮外壳上，以使得凸缘的径向表面与叶轮外壳的内径向表面对齐。
根据本发明的优选实施方式的以下描述以及根据附图和权利要求书，本发明的所述以及其它目的和优点将容易理解。
附图说明
现在将与所附附图一起在本发明下面的详细说明中更全面地描述本发明的特性和运行方式，其中：
图1是第一实施方式中的变矩器，其具有焊接到叶轮外壳上的带微型凸缘的叶轮轮毂；
图2是第二实施方式中焊接到叶轮外壳上的带微型凸缘的叶轮轮毂的横截面视图；以及
图3是带微型凸缘的叶轮轮毂的横截面视图。
具体实施方式
首先，应该理解的是，不同的附图上类似的附图编号标示本发明的相同的或功能上类似的结构单元。尽管根据目前认为是优选的方面来描述本发明，但是应该理解的是，如权利要求所请求保护的本发明不限于所述公开的方面。
此外，应该理解的是，本发明不限于所描述的特定的方法、材料和变 化形式，而是，当然同样可以变化。还应该理解的是，在此使用的术语仅仅用于描述特定的方面的目的，而并非意在限制本发明的范围，所述范围仅仅通过所附权利要求限定。还应理解，任何对轴向、径向或周向的参考、表面或特性都相对于附图中示出的一般地被表示为轴线A的旋转轴线作出。“冷成型”和/或“冷加工”根据该术语通常理解的定义使用，也就是说，一般指的是在周围环境或室温下执行的成型，或更特别地在比形成材料的重新结晶温度低的温度下执行。
除非有其它的限定，否则在此使用的所有科技术语具有如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。尽管在本发明的实践或试验中可以使用与在此所描述的方法、装置或材料类似或等同的任何方法、装置或材料，但现在描述优选的方法、装置和材料。
现在参考附图，图1示出了变矩器10，其例如布置为带有与发动机或其它扭转输入部(未示出)连接的盖12，所述变矩器还具有叶轮14、涡轮机16、定子18和减震器20以用于通过变矩器以液压的方式传输扭矩。这些构件出于讨论的目的被示出，并且可以由本领域中已知的任何类型或形式的盖、叶轮、涡轮机、定子和/或减震器替换，在一些实施方式中，甚至可以不包括这些构件中的一部分。
盖12由两个盖部分形成、即发动机侧盖部分22和叶轮外壳部分24。也就是说，盖部分24还形成用于叶轮14的外壳。盖部分22和24例如经由焊缝26连接在一起。包括微型凸缘30的叶轮轮毂28经由焊缝32固定到叶轮外壳24上。在图1的实施方式中，微型凸缘30相匹配地接合抵靠叶轮外壳24的径向表面，以使得轮毂28的内圆周表面34与叶轮外壳24的内圆周表面35对齐，以用于形成接收来自变速器的输入部和/或定子轴的大致平滑的开口，以用于例如与减震器20和定子18的输出部结合。
关于图2的实施方式，第二装置被示出。大致类似于外壳24的叶轮外壳36被示出为焊接到叶轮轮毂38上，所述叶轮轮毂38大致类似于叶轮轮毂28，轮毂38包括微型凸缘40。同样类似于轮毂28，轮毂38经由焊缝42被固定到叶轮外壳36上，然而，轮毂相对于叶轮外壳的布置是不同的。特别地，轮毂38相对于叶轮外壳36布置以使得轮毂的径向表面44并不匹配地接合抵靠叶轮外壳的外径向表面，而是使得径向表面44与叶轮外壳36 的内径向表面46对齐。
叶轮轮毂50在图3中被示出为根据本发明的轮毂的一个一般示例。轮毂50包括管部分52，其带有大致类似于微型凸缘30和40的扩张端或微型凸缘54。孔56在轮毂的中间形成，例如用于使得变速器输入轴能够延伸穿过其中。轮毂50具有内管直径D1和外管直径D2。内管直径由管中间的孔限定。凸缘直径D3限定用于凸缘54的外径。
例如由于冷成型的方法，直径D3最大限度地形成为比外管直径D2大将近30％。由此，在此使用了“微型凸缘”，因为在现有技术的变矩器中使用的锻造轮毂的凸缘远远大于本发明的微型凸缘，其中锻造轮毂具有比外管直径大将近至少50％的凸缘直径。钢通常用于叶轮轮毂，并且已经发现用于制造根据本发明的微型凸缘轮毂的材料应该具有低碳含量，例如为SAE 1035或SAE 10B35以便充分地接受冷成型。
有利地，如以上所讨论的那样，微型凸缘30、40或一般是54的内含物产生焊缝，例如为焊缝32和42，其变得相对于焊缝可能已经位于该处以用于无缝管轮毂的位置径向向外运动。由于焊缝被形成为围绕轮毂外圆周的圆形模式，因此焊缝的位置径向向外运动引起焊珠尺寸增大，由此叶轮外壳和轮毂之间的焊接连接的总强度提高。此外，焊缝位置径向向外运动使得当轮毂受力时，例如在运行过程中在变矩器振动过程中，焊缝运动远离轮毂相对于叶轮外壳弯曲的点。替代地，在微型凸缘与管部分相交的拐角处，在轮毂中最严重地经受弯曲力矩。
应该注意的是，使用较大直径的无缝管轮毂同样引起现有技术系统中焊珠的尺寸增大，并且因此强度提高。结果，本发明的轮毂一般更重要地使用于较小尺寸的变矩器中，其具有较小的焊珠。例如，已经发现外径大约高于50mm的无缝管轮毂具有充分坚固以应付常规运行状态的焊缝。结果，已经发现，当形成于外径大约小于50mm的叶轮轮毂上时，本发明的轮毂提供了最大的优点。
下面一般地描述了制造轮毂50的一个冷成型方法。所述方法从被切到适当长度的圆柱形杆或线开始。腔被形成到杆中以使得所述部件大致类似于杯，并且在横截面中呈大致U形。过剩材料可能被包含在杯状部件的基底近侧，从而接下来使用过剩材料围绕所述部件的基底形成唇部。由此， 所述部件大致类似于带有盘状唇部或从杯延伸的凸起的杯。接下来，如图3所示，通过使腔完全地延伸穿过轮毂以用于形成穿过管部分52的纵向孔56来形成完工的轮毂50。围绕杯状部件的基底形成的唇部由此被布置为轮毂50上的微型凸缘54。所述方法在包括夹具和成套模具的冷成型操作中执行，例如，部件在模具之间转变以使得被切割的杆或线进入夹具而完工的轮毂出来。
由此，可见本发明的目的都已有效地实现，尽管本发明的变化和改变形式对于本领域普通技术人员来说应该是显而易见的，但所述变化形式应当包含在如权利要求书所要求保护的本发明的精神和范围内。还应该理解的是，前述的描述是本发明的说明而不应被认为是限制。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出本发明的其它实施方式。
Claims (2)
1.一种制造叶轮轮毂的方法，所述叶轮轮毂包括：
沿着轴线延伸的管部分，所述管部分具有内径和外径，其中一纵向孔形成所述内径；
从所述管部分沿径向延伸出的凸缘；
其中所述凸缘的凸缘直径至多比所述外径大30％，
所述方法在冷成型操作中执行，从被切到适当长度的圆柱形杆或线开始，腔被形成到杆或线中以使得该杆或线大致类似于杯，并且在横截面中呈大致U形，过剩材料被包含在杯状部件的基底近侧，从而接下来使用过剩材料围绕所述部件的基底形成唇部，由此，所述部件大致类似于带有盘状唇部或从杯延伸的凸起的杯，接下来，通过使腔完全地延伸穿过轮毂以用于形成穿过所述管部分的所述纵向孔来形成完工的轮毂，围绕杯状部件的基底形成的唇部由此被布置为所述轮毂上的凸缘，加工出的所述轮毂的管部分的外径至多为50mm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶轮轮毂由SAE 1035或SAE 10B35钢制成。
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