CN103363082B - 扭矩传递组件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

提供扭矩传递组件。扭矩传递组件包括具有封闭端部和开口端部的大致杯形外部壳体。所述封闭端部具有在其中形成的至少一个升高部分。所述外部壳体包括环绕所述外部壳体的开口端部的向外延伸唇缘。外部壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合。大致盘形内部构件具有中心孔和中心轴线。所述内部构件包括从其向外轴向延伸的至少一个突片，且与外部壳体的升高部分接合，以利于在外部壳体和内部构件之间传递旋转。所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合。所述内部构件接收在所述外部壳体内。

Description

扭矩传递组件及其生产方法

相关申请

本申请要求于2012年4月4日提交的美国临时申请No. 61/620,013的权益，上述申请的公开内容在此作为参考引入。

背景技术

小齿轮架是支撑结构，其定位行星齿轮组中的小齿轮（或行星）齿轮且将扭矩传输给车辆变速器内的其它部件。驱动壳体或行星架是管状金属部件，其将扭矩从小齿轮架传送给从变速器中的小齿轮架轴向移位的另一部件。驱动壳体还围绕小齿轮架的中心轴线转动且支撑小齿轮。

生产小齿轮架的一些已知方法包括逐渐冲压杯和端板且将两个部件焊接在一起；生产被钎焊或螺栓连接在一起的粉末金属部件；或者冷成型焊接到冲压板上的杯。

生产驱动壳体的当前方法包括：将片材金属深冲压至管状形状且在其内壁上形成花键；以及将薄壁管切割至一定长度并在其内表面上形成花键。

生产组合式架和驱动壳体的已知方法包括从具有不同直径的金属原料逐渐冲压杯，其然后面向彼此焊接在一起。内部杯用作小齿轮架，外部杯用作驱动壳体。

关于上述实践，在形成组件的小齿轮架部分时经受多个问题。由于粉末金属部分的易碎性质，小齿轮架的分开保持表面的部分的截面必须在结构上大。在制造过程期间，在小齿轮架的分开保持表面的部分的基部处（在这里，其遇到薄很多的保持表面）形成颗粒密度变化。该密度变化，连同相同区域的并发厚度变化，导致应力梯级，这通常引起部件的破裂和失效。为了解决此，腿部和保持表面必须制造成比在从锻造材料生产时所需的更厚，以便该部分经受其应用。这导致增加的重量和空间消耗，其两者都是昂贵的且在机动车变速器环境中是不希望的。

对于冲压部分，生产方法提供比粉末金属更大的灵活性且通常相比而言减少空间消耗。然而，不能显著地改变组件的任何部件的材料厚度。因而，整个部分将具有与组件的需要最多强度的部分相同的厚度。结果是过多质量和空间消耗，尽管其与从粉末金属生产的部分相比在这些方面展示大的改进。冲压部分的最大缺陷是缺乏刚度。在重载荷下，冲压部分通常偏转至齿轮可能变得不对齐的程度，从而引起不希望的噪音和磨损。

对于冷成型部分，经历相对于冲压的改进刚度，且该过程可以在部件的不同位置上形成各个材料厚度。因而，其可以最小化总体质量，同时将材料集中于关键区域。此外，加工与粉末金属相当，且比冲压所需便宜和简单很多。在冷成型中可实现的零件水平足够好，从而许多应用不需要在成型之后形成小齿轮轴孔以外的机加工。然而，冷成型一定程度上受限于成本有效地形成长挤压件的能力。

将期望生产扭矩传递组件，其中，生产效率最大化且重量和生产成本最小化。

发明内容

根据本发明，提供一种扭矩传递组件，包括具有封闭端部和开口端部的大致杯形外部壳体。所述封闭端部具有在其中形成的至少一个升高部分。所述外部壳体包括环绕所述外部壳体的开口端部的向外延伸唇缘。外部壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合。大致盘形内部构件具有中心孔和中心轴线。所述内部构件包括从其向外轴向延伸的至少一个突片，且与外部壳体的升高部分接合，以利于在外部壳体和内部构件之间传递旋转。所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合。所述内部构件接收在所述外部壳体内。

根据本发明，还提供一种扭矩传递组件，包括具有封闭端部和开口端部的驱动壳体。所述封闭端部具有在其中形成的多个升高部分。所述驱动壳体包括环绕所述驱动壳体的开口端部的向外延伸唇缘。驱动壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合。小齿轮架具有中心孔和中心轴线。所述小齿轮架包括从其向外轴向延伸且与驱动壳体的升高部分接合的多个突片，以利于在驱动壳体和小齿轮架之间传递旋转。所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合。

根据本发明，还提供一种生产小齿轮架和驱动壳体组件的方法。所述方法包括以下步骤：提供具有封闭端部和开口端部的驱动壳体，所述封闭端部具有在其中形成的多个升高部分，所述驱动壳体包括环绕所述驱动壳体的开口端部的向外延伸唇缘，驱动壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合；提供小齿轮架，所述小齿轮架具有中心孔和中心轴线，所述小齿轮架包括从其向外轴向延伸的多个突片，所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合；将小齿轮架插入到驱动壳体中；以及将小齿轮架的突片附连到驱动壳体的升高部分，以利于在驱动壳体和小齿轮架之间传递旋转。

根据本发明的以下详细描述在结合附图阅读时，本领域技术人员将清楚本发明的各个目的和优势。

附图说明

图1是根据本发明的小齿轮架和驱动壳体组件的分解透视图。

图2是显示为已组装的图1的小齿轮架和驱动壳体组件的透视图。

图3是沿线3-3截取的图2的小齿轮架和驱动壳体组件的截面图。

图4a是图1的小齿轮架的透视图，图示从突片延伸的突起。

图4b是图4a的突起的放大部分图。

具体实施方式

现在将偶尔参考本发明的特定实施例来描述本发明。然而，本发明可以以不同形式实施且不应当理解为限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是透彻和完整的，且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。

除非另有声明，本文使用的所有技术和科技术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的涵义。本发明说明书中使用的措辞仅仅是为了描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本发明说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一”和“该”还旨在包括复数形式，除非上下文另有明确声明。

除非另有声明，说明书和权利要求中使用的表示尺寸量的所有数字，例如长度、宽度、高度等，应当理解为在所有情况下通过措辞“大约”修饰。因而，除非另有声明，说明书和权利要求中所述的数值属性是可取决于本发明实施例中试图获得的期望属性变化的近似值。尽管阐述本发明广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是特定示例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值都内在地包含相应测量中存在的误差必然引起的某些误差。

说明书和附图公开了组合驱动壳体和小齿轮架的扭矩传递组件。通常，小齿轮架配置成坐靠驱动壳体的升高部分。如本文使用的，术语“驱动壳体”被限定为表示用于将扭矩传输给其它部件的任何杯形结构。如本文使用的，术语“小齿轮架”被限定为表示配置成定位行星齿轮组中的小齿轮且将扭矩传输给其它部件的任何结构。

现在参考附图，具体是图1，其总体上以10显示了结合了本发明特征的小齿轮架和驱动壳体组件或扭矩传递组件（下文称为“组件”）的分解透视图。组件10包括驱动壳体12和小齿轮架14。

驱动壳体12通常是杯形或是碗形外部壳体，具有开口端部16、封闭端部18和外壁20。驱动壳体12的封闭端部18包括在其中形成的中心孔22。升高部分24的环形阵列在封闭端部18形成并环绕孔22。在所示实施例中，每个升高部分24具有与外壁20的环形形状径向对齐的大致弧形轮廓。可选地，每个升高部分24可以具有其它期望轮廓。升高部分24具有上表面25，如图3所示。在所示实施例中，上表面25是基本平坦的。然而，在其它实施例中，上表面25可以具有其它期望形状，例如冠状形状。升高部分24可以使用半穿孔驱动壳体12的封闭端部18的常规方法形成，例如冷成型或冲压的非限制性示例。

再次参考图1，孔26基本上夹置在相邻的升高部分24之间，以围绕封闭端部18的孔22形成孔26的环形阵列。多个通达孔28在驱动壳体12的外壁20形成。在所示的实施例中，通达孔28在孔26的附近形成，以接近孔且利于制造组件10。

向外延伸的唇部30围绕驱动壳体12的开口端部16。多个花键或齿32在唇部30的内表面形成。

小齿轮架14是大致盘形内部构件，带有中心旋转轴线A，第一侧34和第二侧36。多个突片38从第二侧36在小齿轮架14的外边缘40的附近沿轴向向外延伸。现在参考图4a，突片38的每一端具有从其轴向延伸的多个突起39。突起39将在下文更详细讨论。

再次参考图1，中心套环42从小齿轮架14的第一侧34沿轴向向外延伸，并具有在其中形成的中心孔44。环形阵列的齿46在中心套环42的内表面形成，且适合于在其中接收轴的端部（未显示），轴具有在其外表面形成的齿。环形阵列的孔48在小齿轮架14上形成，且定位成与驱动壳体12的封闭端部16中形成的孔26对齐。

再次参考图4a所示的实施例，突起39具有与驱动壳体12的升高部分24的弧形轮廓相对应的大致弧形轮廓。在其它实施例中，突起39可以具有与升高部分24的轮廓相对应的其它期望轮廓。在图4a所示的实施例中，突起39基本上延伸突片38的长度。可选地，突起39可以延伸小于突片38的长度。在另外的实施例中，突起39可以从不连续部段形成。

现在参考图4b，每个突片38具有数量2个突起39，其组合形成锯齿截面图案。如下文更详细所述，锯齿图案用于增加将小齿轮架14附连到驱动壳体12的焊接部的强度。应当理解的是，在其它实施例中，可以使用多于或少于两个突起39，且突起可以形成足以增加焊接部强度的其它期望截面图案。

组件10的组装通过提供所示和所述的驱动壳体12和小齿轮架14来完成。小齿轮架14的突片38与驱动壳体12的升高部分24对齐。一旦对齐，突起39与升高部分24的上表面25接触。螺栓或销（未显示）可插入孔26和孔48，以帮助对齐突片38和升高部分24。在组件10组装完成后，可根据需要将销或螺栓取出或留下。一旦突起39与升高部分24的上表面25接触，突片38就焊接到驱动壳体12的升高部分24，以防止驱动壳体12和小齿轮架14在使用中分开。使用电容放电焊接将突片38与驱动壳体12结合得到了期望的结果，然而，应当理解的是，可以使用其他焊接和结合方法。如上所述，由突起39形成的锯齿截面图案配置成通过增加焊接到升高部分24的突起38面积而增加焊接部的强度。可以使用增加焊接部面积的其它截面图案，而不偏离本发明的范围和精神。

虽然图1－3和4a所示的小齿轮架的实施例示出了突片38具有多个突起39，但是应当理解的是，在其它实施例中，突片可以形成为没有突起，即，突片可以具有没有突起的表面，而不偏离本发明的范围和精神。

一旦组装，具有在其外表面上形成的齿的轴插入穿过驱动壳体12 的封闭端部18的孔22，进入套环42的孔44以与孔内形成的齿46配合。旋转构件（未显示）接收在唇部30附近以与花键32接合。因此，轴的转动可传递到旋转构件，或从旋转构件通过组件10传递到轴。组件10尤其用于车辆变速器，但应当理解的是，组件10还可用于其他应用。

驱动壳体12和小齿轮架14可通过任何传统的生产方法来形成，如冲压、切割、拉拔、冷成型和旋压成型。通过使用旋压成型或冷成型方法形成驱动壳体12和使用冷锻或冲压形成小齿轮架14（通常称作“杯”或“基座”），已经得到期望的结果。使用旋压成型，其类似于冷成型，可集中材料到需要强度的地方。此外，可生产出极度长的管状部段，因此，能够很好地适合于形成组件10的驱动壳体12。

通过使用所述的方法形成和组装驱动壳体12和小齿轮架14实现多项优点。首先，小齿轮架14和驱动壳体12之间的组装接头消除，组装接头包括定位环和两个配合花键。第二，驱动壳体12的冷加工硬化增加了其强度，因此，与相同额定扭矩的冲压驱动壳体12相比，驱动壳体12的质量可减少。第三，实现了小齿轮架和驱动壳体组件10的关键部分的更好对齐，在最大平衡的同时，最小化不必要花键接头之间的反冲。第四，材料厚度可在组件10内变化，在定位小齿轮轴和抵抗行星架部分的扭转的地方需要较厚材料，在许可的地方（如驱动壳体12上）使用较薄材料。第五，小齿轮架的成本可以显著减少，因为突片38的长度可以缩短。第六，由于驱动壳体12的封闭端部18在中心孔22和孔26之外没有孔，因而，封闭端部18结构上更坚固，从而给组件10提供更多强度。

从前面的说明，本领域普通技术人员可容易地确定本发明的基本特征，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种变化和改进，以适应各种用途和条件。

Claims (20)

1.一种扭矩传递组件，包括：

具有封闭端部、外壁和开口端部的大致杯形外部壳体，所述封闭端部具有独立于所述外壁的在其中形成的至少一个升高部分，所述外壁从所述封闭端部延伸到环绕所述外部壳体的开口端部的向外延伸唇缘，外部壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合；以及

大致盘形内部构件，所述内部构件具有中心孔和中心轴线，所述内部构件包括从其向外轴向延伸的至少一个突片，所述至少一个突片包括具有从其轴向延伸的至少一个突起且与外部壳体的至少一个升高部分接合的第一端，以利于在外部壳体和内部构件之间传递旋转，所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合，其中，所述内部构件接收在所述外部壳体内。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述外部壳体是驱动壳体。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内部构件是小齿轮架。

4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内部构件的突片焊接到外部壳体的封闭端部。

5.根据权利要求1所述的组件，其中，所述内部构件包括中心套环，所述中心套环环绕内部构件的中心孔且以与突片相反的方向轴向向外延伸。

6.根据权利要求5所述的组件，其中，齿的环形阵列在套环的内表面上形成。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述外部壳体包括在唇缘的内表面上形成的多个花键，以与第一旋转构件接合。

8.根据权利要求1所述的组件，其中所述至少一个突片的所述第一端包括从其轴向延伸的多个突起以在所述至少一个突片的所述第一端形成锯齿截面图案。

9.根据权利要求8所述的组件，其中，所述多个突起接合至少一个所述升高部分的基本平坦的表面，所述多个突起包括第一突起和第二突起，其中在所述至少一个突片的第一端和所述至少一个升高部分的所述平坦的表面之间形成开口，所述开口通过所述第一突起、所述第二突起和所述平坦的表面的协作来限定。

10.一种扭矩传递组件，包括：

具有封闭端部、外壁和开口端部的驱动壳体，所述封闭端部具有独立于所述外壁的在其上形成的多个升高部分，所述外壁从所述封闭端部延伸到环绕所述驱动壳体的开口端部的向外延伸唇缘，驱动壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合；以及

具有中心孔和中心轴线的小齿轮架，所述小齿轮架包括从其向外轴向延伸的多个突片，每个所述突片包括具有从其轴向延伸的至少一个突起且与驱动壳体的所述升高部分之一接合的第一端，以利于在驱动壳体和小齿轮架之间传递旋转，所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合。

11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述小齿轮架的突片焊接到驱动壳体的封闭端部。

12.根据权利要求10所述的组件，其中，所述小齿轮架的突片激光焊接到驱动壳体的封闭端部。

13.根据权利要求10所述的组件，其中，所述小齿轮架包括中心套环，所述中心套环环绕小齿轮架的中心孔且以与突片相反的方向轴向向外延伸。

14.根据权利要求13所述的组件，其中，齿的环形阵列在中心套环的内表面上形成。

15.根据权利要求10所述的组件，其中，所述驱动壳体包括在唇缘的内表面上形成的多个花键，以与第一旋转构件接合。

16.一种生产小齿轮架和驱动壳体组件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有封闭端部、外壁和开口端部的驱动壳体，所述封闭端部具有独立于所述外壁的在其中形成的多个升高部分，所述外壁从所述封闭端部延伸到环绕所述驱动壳体的开口端部的向外延伸唇缘，驱动壳体的开口端部适合于与第一旋转构件操作性地接合；

提供小齿轮架，所述小齿轮架具有中心孔和中心轴线，所述小齿轮架包括从其向外轴向延伸的多个突片，每个所述突片包括具有从其轴向延伸的至少一个突起的第一端，所述中心孔适合于与第二旋转构件操作性地接合；

将小齿轮架插入到驱动壳体中；以及

将小齿轮架的每个突片的第一端附连到驱动壳体的所述升高部分之一，以利于在驱动壳体和小齿轮架之间传递旋转。

17.根据权利要求16所述的方法，包括步骤：将所述小齿轮架的每个突片的第一端焊接到驱动壳体的封闭端部。

18.根据权利要求16所述的方法，包括步骤：将所述小齿轮架的每个突片的第一端激光焊接到驱动壳体的封闭端部。

19.根据权利要求16所述的方法，包括步骤：通过冷成型生产驱动壳体。

20.根据权利要求16所述的方法，包括步骤：通过旋压成型生产驱动壳体。