CN107842563B - 由超高强度钢形成的带花键的部件以及该部件的形成方法 - Google Patents

Abstract

一种利用超高强度钢形成带花键的部件的方法和通过该方法形成的部件。该方法包括提供超高强度22MnB5钢的板坯料的步骤。该方法的下一步是在坯料处于未硬化状态的同时将板坯料冷成形为部件的粗加工形状。然后，对部件的粗加工形状进行加热并在其上产生花键形状。该方法通过使用淬火模具形成部件的成品形状，从而形成细粒度马氏体成分的材料结构并且能够进行净成形处理以确定部件的最终几何形状的尺寸。

Description

由超高强度钢形成的带花键的部件以及该部件的形成方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月29日提交的序列号为No.62/380,531的美国临时申请的权益和优先权，该申请全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及由超高强度钢(例如硼钢)形成的部件及部件的形成方法。

背景技术

在汽车行业存在对减小车辆的重量的较高要求，从而提高车辆的效率并降低燃料消耗。通过使用轻质材料和技术来满足燃油经济性和二氧化碳(CO₂)排放目标的挑战不仅仅着重于车身/结构和发动机，而且还扩展到自动变速器应用中。

目前，超高强度钢被用于建筑构造和静态汽车结构(例如车身和框架)中。超高强度钢的使用通常允许这些结构的重量减小。另外，在汽车结构件中，超高强度钢能够实现冲击能量的吸收并且能够使对乘客座位区域的入侵最少化。尽管超高强度钢可以被制造得非常强固，但是可能会不利地影响其他性能比如可成形性、可焊接性和冲击韧性，从而导致结构件可能更易于破裂和断裂。

自动变速器使用多个动力传递部件或“扭矩传递”部件而在部件之间传递扭矩。例如，用于机动车辆的动力传递部件、比如具有离合器毂和位于离合器壳体内的离合器板的离合器组件是众所周知的。这种离合器壳体具有大致筒状或杯状本体和敞开端。筒状或杯状本体由金属板坯料形成并且具有形成于其上的多个扭矩传递特征、比如花键齿。离合器板配合在离合器壳体内并且接合花键齿。离合器毂也可以是成形的金属板部件并且通常连接至传动轴。

包括离合器壳体和离合器毂的动力系部件通常由铝或高强度低合金钢(HSLA)制成，而不是由比如硼钢的超高强度钢制成。铝或HSLA钢主要是由于其成形性能而被使用。具体地，这些类型的材料是高强度材料，其可以获得特定的几何尺寸或形状并具有所需的特定公差。因此，铝或HSLA可以被容易地、有效地且低成本地用于包括自动变速部件的动力系部件。

通常，使用冷成形或冲压工艺和热处理中的一者或组合来形成比如反作用壳、离合器壳体和由铝或HSLA制成的离合器毂的部件，从而获得期望的形状、性能和强度特性。此外，可以通过使用一系列的辊而容易地形成比如离合器壳体的多个花键齿的结构。类似的过程也可以用于形成其他动力系部件，比如用于差速器中的行星架以及用于车辆动力系中的各种盖。

超高强度钢在使用上述常规的冷成形技术加工时成形性能不足。常规冷成形技术通常不能通过使用具有超高强度钢而形成所需的几何尺寸和公差。然而，当用于汽车结构的静态应用时，出于类似于前文所讨论的原因(例如减少的部件重量和改进的对冲击能量的吸收)，制造商和供应商希望利用超高强度钢来形成汽车部件、诸如动力传递部件。

因此，需要由超高强度钢比如硼钢形成扭矩传递部件，比如离合器壳体和离合器毂。此外，需要一种改进的方法来形成该扭矩传递部件。由于这些原因，必须将用于形成扭矩传递特征比如花键的传统方法拓展成与热辅助校准(HAC)工艺结合起来工作，以允许特征的有效且完全的成形从而适当地与配合部件相互作用。

发明内容

本部分提供了与本公开相关联的发明构思的总体概述，并且该部分无意于代表本公开的全部范围或者本公开的全部特征、目的、方面和优点的全面公开。提供了由超高强度钢制成的部件以及通过超高强度钢形成这些部件的方法。

根据本公开的一个方面，使用超高强度钢形成部件的方法包括提供超高强度钢的板坯料的步骤。该方法通过使板坯料形成为部件的粗加工形状而进行。接着，该方法包括提供气氛、优选惰性气氛并且在惰性气氛中对部件的粗加工形状进行加热的步骤。然后，使用淬火模具形成部件的成品形状。

根据本公开的一个方面，通过提供超高强度钢的板坯料来产生超高强度钢的部件。接着，将板坯料成形为部件的粗加工形状。然后，对部件的粗加工形状进行加热。替代性地，先前的成形步骤可以在提供惰性气氛并在惰性气氛中对部件的粗加工形状进行加热之后执行。然后，使用淬火模具形成部件的成品形状从而获得部件。

根据按照本公开构造的部件的示例性实施方式，提供了离合器壳体。离合器壳体具有筒形本体或杯状本体和敞开端。

根据本公开的该示例性实施方式，用于由超高强度钢形成离合器壳体的方法包括冷成形离合器壳体的本体、在惰性气氛中进行热处理、并使用水冷淬火模具进行淬火以形成筒形本体或杯状本体并定型。形成离合器壳体的本体的超高强度钢可以是硼钢。

根据本公开的该示例性实施方式，用于由超高强度钢形成部件的方法包括将钢的板坯料预成形或冷成形为预定形状。预定形状可以是圆柱体或杯状体。使钢的板坯料冷成形的步骤可以包括沿钢坯料形成多个花键齿。该方法还可以包括在惰性气氛中对钢坯料进行热处理。惰性气氛可以是感应炉或感应室。此外，热处理可以集中于部分或整体。该方法还包括对热处理过的钢坯料进行淬火。淬火可以包括沿着钢坯料形成多个花键齿或者使用水冷淬火模具将预定形式定型。

根据本公开的该示例性实施方式，用于由超高强度钢形成部件的方法包括在惰性气氛中对钢坯料进行热处理并且将热处理过的坯料淬火成预定形状。

根据按照本公开构造的部件的另一实施方式，提供了一种离合器毂。离合器毂具有杯状本体和敞开端。

根据按照本公开构造的部件的又一实施方式，提供了一种行星架。该行星架包括通过焊接连接在一起的第一构件和第二构件。第一构件包括纵向延伸的多个腿部。多个孔口围绕每个构件的周缘以彼此间隔的关系周向地布置。

根据按照本公开构造的部件的另一实施方式，提供了反作用壳。反作用壳包括本体，该本体包括具有第一直径的第一筒形部分和具有比第一直径大的第二直径的第二筒形部分。绕第二筒形部分设置有多个径向向外延伸的花键齿。

根据本公开的一个方面，还提供了形成部件的特征的方法。

本文公开的各方面提供了各种优点。例如，与使用HSLA钢的常规部件相比，由于材料强度增加而导致横截面减小，使得部件更轻。通过使用超高强度钢使得这些部件相比于常规部件具有增大的公差。与使用比如激光修整等需要附加修整的常规方法不同，该方法由于使用水冷淬火来进行部件修整而更具有成本效益并且降低了成本。换言之，通过使用水冷淬火而导致切削力较低，因此减少了模具的磨损和维护。另外，由于使得因对软部件的修整而引起的裂纹减少并且通过使用局部感应加热提高了制造灵活性，因此具有改善的部件可靠性。

本公开的另一方面是提供一种与由超高强度钢和热辅助校准 (HAC)工艺制成的扭矩传递部件相关联的花键成形过程。

为了克服本领域已知的缺陷，本公开的花键成形方法构造成使用能够相对于扭矩传递部件的外径和内径中的一者或更多者移动的工具。该解决方案着重于工具部段的移动以在部件上形成花键齿和/ 或其他复杂几何形状。通过使用完全包围和环绕部件定位的工具部段而同时形成所有这些花键和特征。这些部件可以通过圆形的或矩形的坯料或预加工的锻件而“经模具成形”。此外，还可以使用未经 HAC处理的板坯料或成形坯料。

附图说明

当结合附图阅读时，从下面的详细描述中可以最佳地理解本公开。应强调的是，根据常规实践，附图的各个特征不是按比例的。相反地，为了清楚起见，各个特征的尺寸被任意地放大或缩小。

图1为根据本公开的示例性实施方式的离合器壳体和离合器毂的立体图；

图2为沿着图1的2-2截取的剖视图；

图3为根据本公开的示例性实施方式的具有用于与离合器板接合的多个花键齿的离合器壳体的立体图；

图4为根据本公开的示例性实施方式的用于使用超高强度钢形成动力传递部件的方法的流程图；

图5为根据本公开的示例性实施方式的用于使用超高强度钢形成动力传递部件的方法的流程图；

图6为根据本公开的示例性实施方式的用于使用超高强度钢形成动力传递部件的方法的流程图；

图7为根据本公开的示例性实施方式的用于使用超高强度钢形成动力传递部件的方法的流程图；

图8为根据本公开的第二实施方式的离合器毂的立体图；

图9为根据本公开的第三实施方式的无级变速器(CVT)活塞的立体图；

图10为根据本公开的第四实施方式的CVT气缸的立体图；

图11为根据本公开的第五实施方式的行星架的立体图；

图12A为根据本公开的第六实施方式的反作用壳的侧视图；

图12B为根据本公开的第六实施方式的反作用壳的立体图；

图13为根据本公开构造的第一反作用壳的侧视图；

图14A为根据本公开构造的第二反作用壳的立体图；

图14B为图14A的第二反作用壳的局部放大图；

图14C为图14A的第二反作用壳的截面图；

图15A为根据本公开构造的第三反作用壳的局部立体图；

图15B为图15A的第三反作用壳的局部放大图；

图16A为图1的第一反作用壳的侧视图；

图16B是图1的第一反作用壳的截面图；

图17A至图17F示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图18A至图18E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图19A至图19E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图20A至图20E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图21A至图21E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图22A至图22E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图23A至图23E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图24A至图24E示出了形成根据本公开的部件的方法，其中该部件通过沿着图16B中的I-I截取的第一反作用壳的截面图示出；

图25A为根据本公开构造的离合器壳体的局部剖视图；

图25B为图25A的离合器壳体的局部放大剖视图并且示出了离合施加杆；

图25C为图25A的离合器壳体的立体图；

图25D为沿着图25A的II-II截取的局部剖视图并且示出了布置在离合器壳体内的多个离合器板、离合施加杆和离合器滚珠坡道；

图26为示出了体现本公开的教导的用于扭矩传递部件的花键成形过程的示意图；

图27A至图27D示出了用于图26所示过程的OD(外径)花键成形替代方案；

图28为示出了用于同样体现本公开的教导的扭矩传递部件的另一花键成形过程的示意图；

图29A至图29D示出了用于图28所示过程的ID(内径)花键和OD(外径)花键成形替代方案；

图30示出了具有由变薄拉深工艺形成的花键的扭矩传递部件的一部分；

图31示出了具有由凸轮模具工艺形成的花键的扭矩传递部件的一部分；

图32示出了可以应用于与本公开相关联的任何ID花键和OD 花键成形替代方案的凸轮模具花键成形过程的一系列视图；

图33示出了用于使用辊模工艺成形花键的OD(外径)成形替代方案的一系列视图；

图34示出了与辊模花键成形过程相关联的附加视图；以及

图35A至图35C示出了体现本公开内容的教导的与HAC辊模花键成形过程相关联的一系列视图。

具体实施方式

在本文中，公开了本公开的具体示例，然而，应当理解的是，已公开的示例仅仅是示例性的并且可以以各种形式和替代形式体现。不能理解为这些示例阐明并描述了公开内容的所有可能的形式。而且，说明书中使用的词汇是描述的词汇而并非限制，并且应当理解的是，在不背离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。

本文中公开的方面包括由超高强度钢制成的部件以及利用超高强度钢形成部件的方法。特别地，例如，所述部件可以是由硼钢制成的轻量型自动离合器毂和壳体、行星齿轮架或扭矩转换器盖，并且所述部件在其未硬化状态下经由“间接方法”冷成形为近净形状，并且通过热辅助校准(HAC)最终定尺寸、即净成形以获得转动惯量的40％至60％的质量减少。根据一方面，轻量型预成形硼钢部件(具有或者不具有多个花键齿)随后在惰性气氛中进行加热并快速地转移至水冷淬火模具中，以使氧化最少化并形成细粒度马氏体成分的材料结构。淬火工具模具能够使净成形加工满足几何尺寸要求和公差要求。相关方面利用与HAC工艺组合的花键成形工艺来形成净形状高强度的花键齿。

如本领域中的普通技术人员将理解的，如参照附图中的任意附图所说明及描述的本公开的各种特征可以与一个或更多个其他附图中所示出的特征相结合，以产生本公开的未明确说明或描述的示例。所说明的特征的组合提供了用于常规应用的代表性示例。然而，与本公开的教示相一致的特征的各种组合和修改可能为特定应用或实施所需要。

现将对根据本公开构造的由超高强度钢形成的部件的示例性实施方式进行更全面地描述。这些示例性实施方式主要针对动力系部件。此外，提供了示例性实施方式中的每个实施方式，使得本公开是彻底的并且将发明构思的范围、特征及优点完全传达给本领域中的技术人员。为此，阐述了许多具体细节以提供与本公开内容相关联的实施方式中的每种实施方式的透彻理解。然而，对本领域中的技术人员而言明显的是，本文中所描述的具体细节不需要被全部采纳，示例性实施方式可以以多种不同的形式体现，那些示例性实施方式不应被解释为或者被理解为限制本公开的范围。

图1至图3示出了根据本公开的示例性实施方式的离合器壳体 10的各种视图。特别地，图1示出了离合器壳体10的立体图，图2 示出了离合器壳体10和离合器毂12的剖视图，以及图3示出了其上布置有多个花键齿16的离合器壳体10的立体图。在图1和图2 中，示出了不具有多个花键齿16的离合器壳体10。离合器壳体10 呈大致筒形形状或杯状形状且具有径向环形部分12和筒形鼓部分 15。壳体10由超高强度钢14的带材(即，坯料)形成，超高强度钢14的一种优选的类型包括22MnB5硼钢。超高强度钢可以预先涂覆有铝硅合金(AlSi)或者其他材料以防止在加热和淬火步骤期间腐蚀和脱碳。离合器壳体10可以是单个构件，或者可以是通过焊接接合在一起的两个构件，或者可以被压制成形。为了形成离合器壳体10，硼钢坯料14预先形成——具体地，冷成形——为预定形状。该预定形状可以是筒形形状或者本领域中已知的与离合器壳体相关的任何形状。在硼钢坯料14冷成形为预定形状之后，在惰性环境下对该预定形状进行热处理。惰性环境可以是感应炉或感应室。热处理可以包括但并不限制于退火、表面硬化、回火、淬火、热成形或者焊接中的任一种或组合。接着，将离合器壳体10暴露于水冷淬火工具模具以在离合器壳体10上形成多个花键齿16，如图3中所示。替代性地，水冷淬火模具可以形成第二预定形状而不是多个花键齿16，如图1至图2中所示，其中，离合器壳体10是光滑的。重要的是，在图2中应当注意，剖视图示出了与使用HSLA钢的常规方法相比减少了所使用的材料。如将在下文中描述的，离合器毂可以用相同的方式形成。

参照图4，提供了根据本公开的示例性实施方式的利用超高强度钢形成部件的方法的流程图。如在下文中通过更详细地描述的附加的实施方式所说明的，所述部件可以是但并不限制于离合器壳体、离合器毂、行星齿轮架或扭矩转换器盖。在示例性实施方式中，所述部件是上述离合器壳体10。首先，该方法包括使钢的板坯料预成形为具有多个花键齿16的预定形状的第一步骤100。具体地，对板坯料的预成形是通过冷成形技术执行的。该预定形状或粗加工形状要根据部件的类型。例如，如果所述部件是离合器壳体10，则钢可以冷成形为筒形形状或杯状形状。钢的板坯料可以是22MnB5硼钢并且可以被预先涂覆以防止腐蚀。在钢的板坯料已经被预成形为具有多个花键齿16的预定形状之后，第二步骤102为在惰性气氛中对预成形的该预定形状进行热处理以改变钢的性质。然后，如步骤104 所指示的，使用淬火工具对经热处理的钢进行定尺寸和校准。特别地，水冷淬火模具被用于定尺寸/校准操作。

参照图5，提供了根据本公开的示例性实施方式的利用超高强度钢形成部件的方法的流程图。该方法包括使钢的板坯料预成形为杯状本体的步骤200。如上文所描述的，钢的板坯料可以是22MnB5 硼钢坯料。然后，在步骤202处，在惰性环境下对杯状本体进行热处理。惰性环境可以是感应室或感应炉。接着，该方法包括对杯状本体进行水冷淬火以在该杯状本体上形成多个花键齿的步骤204。

图6至图7也示出了根据本公开的示例性实施方式的利用超高强度钢形成部件的方法的流程图。像图4至图5中示出的方法一样，图6至图7中示出的方法利用22MnB5硼钢。然而，本领域中的技术人员应当认识到，任何类型的超高强度钢或者任何类型的硼钢可以与这些方法结合使用。在图6中，该方法包括使钢的板坯料预成形或冷成形为预定形状的步骤300。图6中示出的方法的预定形状或粗加工形状不包括多个花键齿16。然后，在步骤302处，在惰性气氛中对冷成形的钢进行热处理。热处理可以集中于钢的特定部分。该方法还包括使用淬火工具在经热处理的钢内形成多个花键齿16 的步骤304。淬火工具为水冷淬火模具。

参照图7，根据本公开的示例性实施方式的利用超高强度钢形成部件的方法包括用于在惰性气氛中对钢的板坯料进行热处理的步骤 400以及使用淬火工具对经热处理的板坯料进行淬火以形成预定形状的步骤402。

上述方法还包括但不限于：对不具有多个花键齿16的离合器壳体10进行冷成形，使用局部感应加热对离合器壳体10的粗加工形状进行热处理，以及使用淬火模具形成多个花键齿16并且对多个花键齿16定尺寸。替代性地，该方法可以包括：对具有多个花键齿 16的离合器壳体10进行预成形/冷成形，在惰性环境下对离合器壳体10的粗加工形状进行热处理，以及在淬火模具中对壳体10的形状进行定尺寸和定型。类似地，可以对行星齿轮架及其他部件进行局部的或完整的冷成形，然后使用针对局部的或者整个零件的加热来对该行星齿轮架及其他部件进行加热。

除了上文中公开的离合器壳体10之外，下面将对根据本公开内容构造的由超高强度钢形成的部件的其他实施方式进行更详细地描述。图8示出了根据本公开的第二实施方式的离合器毂500。离合器毂500呈杯状形状并具有径向环形部分502和筒形鼓部分504。管状颈部506从径向环形部分502纵向延伸，并且驱动齿轮508附接至管状颈部506。像离合器壳体10一样，离合器毂500可以由超高强度钢的带材(即，坯料)形成。超高强度钢也可以预先涂覆有铝硅合金(AlSi)或者其他材料以防止在加热和淬火步骤期间的腐蚀和脱碳。离合器毂500可以是单个构件，或者可以是通过焊接接合在一起的两个构件，或者可以压制成形。可以将硼钢坯料冷成形为预定形状或粗加工形状以便形成离合器毂500。在冷成形期间，可以在径向环形部分中形成多个大致呈三角形的开口510以减少重量。然后，可以在惰性环境下对该预定形状进行热处理。接着，可以将离合器毂500暴露于水冷淬火工具模具以形成绕筒形鼓部分504布置的多个径向向外延伸的花键齿512。

图9示出了根据本公开的第三实施方式的无级变速器(CVT)。该CVT活塞520包括限定布置在中央的开口522的大致钟状本体。 CVT活塞520由预成形的超高强度钢——优选为22MnB5硼钢——的板坯料形成。硼钢坯料可以冷成形为具有较厚的中心和外缘的预定形状或粗加工形状。然后可以在惰性环境下对该预定形状进行热处理。接着，可以将CVT活塞520暴露于水冷淬火工具模具。

图10示出了根据本公开的第四实施方式的CVT气缸540。CVT 气缸540包括环形或筒形形状的本体，该本体具有第一端部542和第二端部544并且包括形成在第一端部542处的肩部546。CVT气缸540的本体限定从第一端部542纵向延伸至第二端部544的开口 548。CVT气缸540起始于预成形的超高强度钢——优选为22MnB5 硼钢——的板坯料，其中，布置在中央的材料被移除并丢弃。接着，在惰性环境下对预成形的坯料或粗加工形状进行热处理。然后，将 CVT气缸540暴露于水冷淬火工具模具。

图11示出了根据本公开的第五实施方式的行星架560。行星架 560包括通过焊接接合在一起的第一构件562和第二构件564。多个孔口566绕每个构件562、564的周界以彼此间隔的关系周向地布置。第一构件562包括纵向延伸的多个腿部568。为了形成行星架560的第一构件562，可以将硼钢的板坯料冷成形为具有多个孔566并包括腿部568的预定形状或粗加工形状。为了形成行星架560的第二构件564，可以将硼钢的板坯料冷成形为具有多个孔口566的粗加工形状。在惰性环境下对构件562、564的粗加工形状进行热处理。接着，可以将行星架560的每个构件562、564暴露于水冷淬火工具模具。通过将第一构件562的腿部568接合或焊接至第二构件564 而完成行星架560。

图12A和图12B示出了根据本公开的第六实施方式的两个反作用壳580。每个反作用壳580包括如下本体，该本体包括具有第一直径的第一筒形部分582以及比具有第一直径大的第二直径的第二筒形部分 584。绕第二筒形部分584布置有多个径向向外延伸的花键齿586。第一筒形部分582和第二筒形部分584限定有多个孔眼588。为了形成反作用壳580，将硼钢的板坯料冷成形为具有孔眼的预定管状形状或粗加工形状。然后，在惰性环境下对该预定管状形状进行热处理。尽管孔眼588在冷成形时形成，应当理解的是，孔眼588也可以在预定管状形状是热的的时候形成。接着，将反作用壳暴露于水冷淬火工具模具以保持几何结构并且形成绕第二筒形部分584布置的径向向外延伸的花键齿586。将要详细说明的是，花键齿586可以在模具工具的淬火之前形成。

类似于图12A和图12B所示的，图13、图14A至图14C、图 15A至图15B和图16A至图16B示出了根据本发明的示例性实施方式构造的反作用壳700、800、900的各个视图。例如，这种反作用壳700、800、900可以用作变速器中的行星齿轮组件的一部分。特别地，图13示出了第一反作用壳700的侧视图，图14A示出了第二反作用壳800的立体图，图14B为第二反作用壳800的一部分的放大图，图14C示出了第二反作用壳800的截面图。图15A为第三反作用壳900的局部立体图，图15B为第三反作用壳900的一部分的放大图图。图16A示出了也在图13中示出的第一反作用壳700，图16B示出了第一反作用壳700的截面图。每个反作用壳700、800、 900包括本体702、802、902，本体702、802、902具有近端部704、 804、904和远端部706、806、906并且可以包括限定在近端部与远端部之间的肩部708、808。类似于上文参照图12A和图12B描述的反作用壳580，本体702、802、902还可以包括从近端部704、804 延伸至肩部708、808的具有第一直径的第一筒形部分710、810以及从肩部708、808延伸至远端部706、806的具有比第一直径大的第二直径的第二筒形部分712、812。

现参照第一反作用壳700和第二反作用壳800，本体702、802 的肩部708、808限定从第一部分710、810径向向外延伸至第二部分712、812的具有第二直径的第一凸缘714、814。本体802的第一部分810可以包括位于近端部804处的径向向内延伸的第二凸缘 816(图14A)。第二凸缘816还可以限定绕第二凸缘816周向间隔开的用于与行星架接合的多个槽818或城堡状接合窗(图14C)。第一部分710、810限定有多个第一孔眼719、819并且所述多个第一孔眼719、819绕第一部分710、810周向地布置以用于质量减小和/ 或平衡。类似地，第一凸缘814还可以限定周向地布置的多个长形肩部孔眼820。

如图14A和图14C中最佳所示，第二反作用壳800的本体802 的第二部分812限定有布置在远端部806附近的多个径向向外延伸的花键齿822。花键齿822用于接合变速器的传递部件(图14C)。第二部分712、812限定有多个三角形孔眼724、824，并且该多个三角形孔眼724、824也可以绕第二部分712、812周向地布置。类似地，本体702、802的第二部分712、812也可以限定有周向布置的速度传感器孔眼826(图14A)，该速度传感器孔眼826例如用于与光学或霍尔效应速度传感器结合使用。

如图15A所示，第三反作用壳900的本体902还限定了邻近远端部908围绕本体902布置的多个径向向外延伸的花键齿922。另外地，第三反作用壳900限定了绕本体902周向地布置且径向地延伸穿过花键齿922的一部分的多个花键孔眼928(图15B)。花键齿 922的内表面限定有卡环凹槽930(图15B)。

为了形成反作用壳700、800、900中的每个反作用壳或其他部件，可以如前所述采用多个“热辅助校准”(HAC)方法步骤。在图17A至图24E中示出并在下文详细描述的方法包括用于形成部件的特定特征(例如，孔眼、突出部等)的更具体的方法步骤，所述部件比如但不限于反作用壳700、800、900。

再次参照图14A和图14B，第二反作用壳800的本体802的第二凸缘816的位于槽818之间的区域可以是“增厚的”。如下面更详细地讨论的，形成反作用壳800的材料可以在槽818的中央处被冲孔并且从槽818或开口转移或从槽818或开口处模制以局部增厚反作用壳800，从而允许反作用壳800以减小的应力与配合部件(例如，行星架)接合。

如图17A至图17F最佳示出的，形成部件(例如，反作用壳700、 800、900)的方法可以包括一系列增厚步骤。这种方法可以在圆形坯料仍处于其“未加工(green)”状态的情况下用于随着在孔眼或多个孔眼的挤出而形成“向上”的材料部段或者用于在圆形坯料的外周界的周围形成“向上”的材料部分。例如，图17A至图17F中示出了图16B中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于使硼钢的板坯料冷成形为预定管状形状、坯料或粗加工形状1000，如图17A中最佳示出的。接着，用冲压机1001对粗加工形状1000进行冲压以形成洞1002(图17B)。在部件1000仍是“未加工”时进行冲压以产生“成型的”材料。如图17C所示，该方法继续对预定管状形状1000进行热处理(例如，在惰性环境下)。该方法的下一个步骤是将预定管状形状1000转移到淬火和校准工具1004并且在预定管状形状1000还是热的的时候使用工具1004对预定管状形状 (即“成型的”材料)进行压缩以形成期望的几何形状和厚度(图 17D)。期望的几何形状和厚度可以包括增厚区域1006。具体地，几何形状和厚度由比如但不限于工具停止和冲压冲程的因素来控制。接着，通过压缩保持预定管状形状1000直到与工具冷却就位为止，如图17E所示。图17F中最佳地示出了最终部件1008并示出了增厚区域1006。

如图18A至图18E所示，形成部件(例如反作用壳700、800、 900)的方法可以包括一系列热成形步骤，在所述热成形步骤中将冲压机1101移除。例如，这种方法可以在期望使超高强度钢形成为所选择的几何形状(例如，形成卡环凹槽或弯曲的突出部)且不发生剪切的情况下使用。例如，图18A至图18E中示出了图16B中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1104中对坯料或粗加工形状1100(例如，预定管状形状)进行加热(图18A)。根据本公开的一方面，将坯料1100加热至约900℃(摄氏度)。接着，通过用冲压机1101部分地压过坯料1100而对粗加工形状1100 进行冲压(图18B)。该冲压在粗加工形状1100是热的的时候进行。如图18C所示，该方法继而将冲压机1101移除并保持工具与坯料 1100接触。可以在材料1100被淬火并形成马氏体结构之前将冲压机1101移除或缩回。该方法的下一个步骤是在移除冲压机1101的情况下对粗加工形状1100进行淬火，并且同时，使粗加工部件与工具1104接触直到粗加工部件冷却为止(图18D)。图18E中最佳地示出了最终部件1108。

如图19A至19E中最佳地示出的，形成部件(例如，反作用壳 700、800、900)的方法可以包括一系列热成形步骤，在所述热成形步骤中冲压机1101被保持就位。例如，这种方法可以在期望使超高强度钢形成为所选择的几何形状(例如，形成卡环凹槽)且不发生剪切的情况下使用。例如，图19A至图19E中示出了图16B中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1204中对坯料1200或粗加工形状(例如，预定管状形状)进行加热(图19A)。根据本公开的一方面，将坯料1200加热至约900℃。接着，通过用冲压机1201部分地压过而对粗加工形状1200进行冲压(图19B)。冲压在粗加工形状1200是热的的时候发生。如图19C所示，该方法继续使冲压机1201保持就位。该方法继而对粗加工形状1200进行淬火并保持工具1204与坯料1200接触，同时保持冲压机1201 与粗加工部件1200接触。通过使冲压机1201保持就位，只要几何形状允许且不会发生约束，冲压机1201就可以辅助淬火。该方法以在冷却之后将冲压机1201移除来结束(图19D)。图19E中最佳地示出了最终部件1208。

如图20A至图20E最佳所示，形成部件(例如，反作用壳700、 800、900)的方法可以包括一系列热穿孔步骤。这种方法可以在期望剪切超高强度钢且然后在材料1300被淬火及形成马氏体结构之前使冲压机1301缩回的情况下使用。例如，图20A至图20E中示出了图16B中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1304中对坯料1300或粗加工形状(例如，预定管状形状) 进行加热。根据本公开的一方面，将坯料1300加热至约900℃。接着，使冲压机1301延伸以对坯料1300或粗加工形状进行剪切(图 20B)。冲压在粗加工形状1300是热的的时候发生。如图20C所示，该方法接下来将冲压机1301移除。该方法继而在移除冲压机1301 的情况下对粗加工形状进行淬火并保持工具1304与坯料1300接触，如图20D中最佳所示。图20E中最佳地示出了最终部件1308。

如图21A至图21E最佳所示，形成部件(例如，反作用壳700、 800、900)的方法可以包括一系列热成形步骤，在所述热成形步骤中将冲压机1401保持就位以形成比如突出面1410特征。这种方法可以在期望使超高强度钢弯曲成所选择的几何形状(例如，形成突出面1410)的情况下使用。例如，图21A至图21E中示出了图16B 中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1404 中对坯料1400或粗加工形状(例如，预定管状形状)进行加热(图21A)。根据本公开的一方面，将坯料1400加热至约900℃。接着，通过使冲压机1401压过而将边缘变成面1410从而使突出面1410 成形为粗加工形状(图21B)。该成形在粗加工形状1400是热的的时候发生。如图21C所示，该方法继而通过使冲压机1401完成后续工作并将冲压机1401保持就位来完成突出面1410的成形。该方法继续对粗加工形状1400进行淬火并保持工具1404与坯料1400 接触同时使冲压机1401与粗加工零件1400接触(图21D)。通过将冲压机1401保持就位，只要几何形状允许且不会发生约束，冲压机 1401就可以辅助淬火。该方法结束于在冷却之后将冲压机1401移除。图21E中最佳地示出了最终零件1408。

如图22A至图22E最佳所示，形成部件(例如，反作用壳700、 800、900)的方法可以包括一系列热成形步骤，在所述热成形步骤中将冲压机1501移除以形成比如突出面1510的特征。这种方法可以在期望使超高强度钢弯曲成所选择的几何形状(例如，形成突出面1510)的情况下使用。例如，图22A至图22E中示出了图16B 中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1504 中对坯料或粗加工形状1500(例如，预定管状形状)进行加热(图22A)。根据本公开的一方面，将坯料1500加热至约900℃。接着，通过使冲压机1501压过而将边缘变成面1510从而使突出面1510 成形为粗加工形状1500(图22B)。该成形在粗加工形状1500是热的的时候发生。如图22C所示，该方法继而通过使冲压机1501完成后续工作而完成突出面1510的成形。该方法的下一个步骤是将冲压机1501移除并对粗加工形状1500进行淬火并保持工具1504与坯料接触1500(图22D)。图22E中最佳地示出了最终部件1508。

如图23A至图23E所示，形成部件(例如，反作用壳700、800、 900)的方法可以包括一系列热成形步骤，在所述热成形步骤中将冲压机1601保持就位以形成比如突部孔1612的特征。这种方法可以在期望使超高强度钢弯曲成所选择的几何形状(例如，形成突部孔1612)的情况下使用。例如，图23A至图23E中示出了图16B中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1604中对坯料1600或粗加工形状(例如，预定管状形状)进行加热(图23A)。根据本公开的一方面，将坯料1600加热至约900℃。接着，通过将冲压机1601压过并对粗加工零件1600的一个边进行剪切将边缘变成突出面1610从而使突部孔1612成形为粗加工形状(图23B)。该成形在粗加工形状1600是热的的时候发生。如图23C所示，该方法继而通过使完成冲压机1601后续工作并将冲压机1601保持就位从而完成突部孔1612的成形。该方法继续对粗加工形状1600进行淬火并保持工具1604与坯料1600接触同时使冲压机1601与粗加工零件1600接触(图23D)。通过将冲压机1601保持就位，只要几何形状允许且不会发生约束，冲压机1601就可以辅助淬火。该方法结束于在冷却之后将冲压机1601移除。图23E中最佳地示出了最终零件1608。

如图24A至图24E所示，形成部件(例如，反作用壳700、800、 900)的方法可以包括一系列热成形步骤，在所述热成形步骤中将冲压机1701移除以形成比如突部孔1712的特征。这种方法可以在期望使超高强度钢弯曲成所选择的几何形状(例如，形成突部孔1712)的情况下使用。例如，图24A至图24E中示出了图16B中示出的第一反作用壳700的截面。该方法开始于在成形工具1704中对坯料1700或粗加工形状(例如，预定管状形状)进行加热(图24A)。根据本公开的一方面，将坯料1700加热至约900℃。接着，通过使冲压机1701压过并对粗加工零件1700的一个边进行剪切而将边缘变成突出面1710从而使突部孔1712成形为粗加工形状1700(图 24B)。该成形在粗加工形状1700是热的的时候发生。如图24C所示，该方法继而通过使冲压机1701完成后续工作而完成突部孔1712 的成形。该方法的下一个步骤是将冲压机1701移除并对粗加工形状 1700进行淬火并保持工具1704与坯料1700接触(图24D)。图24E 中最佳地示出了最终零件1708。

应当理解，图21A至图24E中示出的视图仅描绘了筒形零件(例如，反作用壳700、800、900)的一半的横截面。应当理解，每个方法步骤所说明的冲压机和工具的几何形状大体上被示为具有尖锐边缘，但是其可以具有弧形边而不是尖锐边缘。还应当理解，尽管步骤可以在管状形状的一部分处执行，但是该方法也可以用于部件的如本文所描述的其他部分或是具有包括平板的其他一般形状的部分。

由图25A至图25D示出了本文所公开的热成形突部孔1812应用的示例。具体地，图25A示出了冲压机1801，该冲压机1801执行刺穿操作以形成具有弧形边1814(图25B)而非尖锐边缘的突部孔1812。这种弧形边1814可能是有用的，例如用于离合施加杆1816 (图25B)的支点。图25C示出了可以利用这种突部孔1812的离合器鼓组件1818。图25D示出了图25C中示出的离合器鼓组件1818 的截面。具体地，离合器壳体组件1818可以容纳离合器板1820、离合施加杆1816和离合器滚珠坡道1822。例如，有利地通过本文中描述的方法形成的热成形突部孔1812可以与离合施加杆1816接合。鼓越长则越难以将部件从固定的ID(内径)心轴处脱离。例如，将部件脱离可能需要移动工具。

在本公开的每个实施方式中，所述部件可以由22MnB5钢形成，然而，应当理解，硼(B5-B50)的量可以根据部件的类型或所需强度来选择。另外地，包含超高强度钢比如碳的其他材料的量可能导致淬火后马氏体百分数和硬度的变化。在热处理期间，加热温度可以为约850℃至950℃。更具体地，22MnB5钢的目标加热温度为 900℃；然而，加热温度可以随着硼的量的增加而增加。如上文所描述的，热处理可以集中于部分或整体。加热方法可以是感应的或者是通过其他技术。优选地，加热在惰性气氛中进行。当期望在部件的一个特定区域中实施局部强化时，热处理可以集中于该区域。在另一些情况下，局部化的热处理可以用于部件的具有较厚横截面的部分。

在被用于形成本公开的每个实施方式的淬火步骤期间，部件的最终形状由淬火压力机/模具限定。释放温度可以在约150℃至250℃之间的范围，其中，优选的目标温度为200℃。通常地，所述部件根据横截面厚度和所需强度而在淬火压力机/模具中保持约6秒至 20秒。

通常，具有约1000Mpa的强度的材料在冷成形期间将会开裂或弹出，因此在形成这种高强度材料时，本公开所描述的方法是有利的。此外，由于截面的减小，用本文中所公开的热辅助校准(HAC) 方法形成的部件的几何形状可能更复杂(例如肋)。因此，可以使用本文所描述的HAC方法制造可能不可以使用冷成形的一些部件(例如在上述第五实施方式中描述的行星架)。

当前的硼钢的热成形也可以应用于具有被设计成与车辆结构连接和相互作用的形状和特征的结构部件上。这些特征由用于在热成形工艺步骤期间处于静止状态的大部分零件的模具部件形成。它们也通常是具有较大公差的较大特征。然而，在传动系或动力传动系统部件中，公差是明显更小的(约5倍至10倍)，并且该部件的精度决定了它们在与配合部件的相互作用方面的表现。扭矩传递特征、比如花键对于扭矩传递接合尤为重要，并且受到严格的控制。

用于花键热成形的常规技术——比如在心轴上进行拉拔——在形成完整的花键轮廓、尤其是具有较长的花键齿的完整的花键轮廓时不是很有效。在产生更均匀的齿形部分时，常规技术还产生多余的材料厚度。此外，花键顶端弧形边和花键根部弧形边很大从而减小了有效的花键径向长度(接合表面)。

使用固定工具工艺的另一个缺点是带花键的部件越长，越难以将部件从固定的ID心轴脱离。复杂的零件几何形状使得取出零件变得困难，从而难以在零件的热成形和冷却之后进行部件的取出。这也会导致工具的过度磨损和缩短的工具寿命。

根据本公开，解决方案是利用相对于零件的OD(外径)、零件的ID(内径)或者在两个方向上的工具移动来产生细致的花键几何形状。这也使得部件形成有较长的有效花键长度和变化的零件横截面以使重量最小。这也减小了齿尖和齿根的弧形边，并且产生了更大的有效齿径向表面，由于不需要对大弧形边进行补偿，这使得部件被设计成具有更短的整体齿高。

在本公开的各种实施方式中，通过在图26至图35中提供的过程流程图和图像对本公开的过程进行描述。通常，该解决方案专注于工具部段的运动以与HAC工艺结合而在零件内形成花键齿和其他复杂几何形状。所有花键和特征都是通过使用围绕该零件360度定位的部段同时形成的。部件可以由圆形坯料、矩形坯料或预加工锻件制成。在HAC工艺之前可以使用坯料板或者形成有/未形成有其他特征的坯料。由凸轮模具完成的齿的几何形状是特定的。凸轮模具技术允许花键角设计的灵活性。长度为30mm至40mm的花键是典型的，更长的花键可以通过足够的压力和工具长度来生产。在零件上几乎不产生拖曳的主动工具运动使得生产渐开线花键几何形状也是可能的。

通常，附图中提供的图示包括具有以下选项的加工运动：1)通过分段式凸轮模具加工、滚压等形成OD(外径)——固定的心轴； 2)通过分段式凸轮模具或其他方法形成ID(外径)——固定的工具OD；或者3)通过具有完全主动的工具元件提供最大的灵活性而形成ID+OD。

上述选项还可以包括使用辊模具形成花键OD的选项。齿将由辊形成并且允许在不与辊接触的情况下进行冷却。如果零件由辊模具形成——则将在花键齿的尖部上具有沿着轴向长度的标记。通过辊模具成形选项，辊模具也可以在部件由扩张的心轴支承并且进入到工具的将在部件周围收缩并随后执行淬火的第二部分中时形成花键。

可以使用许多方法来完成冷却/淬火。例如，该方法可以包括使用冷却通道的模内工艺(In Die)，或者使用在工具中具有流体冲洗的直接淬火的模内工艺。该方法可以包括在热成形之后被弹出 (eject)并且在流体浴中被淬火的零件。该零件也可以在被加热到奥氏体化温度之前形成所有特征，之后将其在流体浴中加热和冷却。

在热冲压工艺步骤期间，在形成的花键特征或形成的其他特征中可以主要基于与塑性变形结合的冷却速率来关注冶金性能的差异。这可以允许与经过简单加热和淬火而非在模具中或在流体介质中成形的零件有差异。

使用HAC工艺形成比如花键之类的紧公差部件特征。使用HAC 工艺可以获得非常坚固的零件，这些零件能与配合部件良好地运行。良好零件的定义为允许优化以减轻重量，这产生了减小的转动惯量和部件质量从而降低整个传动系的重量并且提高效率。

现参照图26，公开了用于由超高强度钢(例如硼钢)制成的扭矩传递部件的花键成形过程，并且该花键成形过程大体上由附图标记2000表示。本领域技术人员将理解的是，根据该过程2000形成的花键可以形成在多个扭矩传递部件上，所述多个扭矩传递部件可以是先前参照图1至图25所公开的任何类型的部件。在每种情况下，根据过程2000形成的花键将完全地或部分地围绕或环绕部件的管状部段，其中，该部段构造成随后与具有外部配合花键齿或内部配合花键齿的另一部件花键式地接合。花键成形过程2000意在作为参照图4至图7所公开的花键成形方法的替代方案，其目的是在淬火操作之前形成花键齿。

花键成形过程2000起始于提供超高强度钢的板坯料的第一步骤 2002。该过程的第二步骤2004包括形成不带花键的杯状预成型件。在第三步骤2006中，将预成型件加热到预定温度，在该非限制性的情况下，预定温度在900℃至950℃的范围内。虽然该预成型件的加热步骤优选采用惰性气氛，但是本领域技术人员将理解的是本发明不限于此。根据花键成形过程的第四步骤2008，将加热后的杯状预成型件安装在花键成形模具或工具组的“固定的”心轴上。此后，在第五步骤2010中，花键成形工具组的OD加工工具部段被启动以接合杯状预成型件并且使该预成型件在与固定心轴的外表面相关联的花键特征部上变形。随后，将形成有花键的部件淬火(同时将其保持在封闭的模具组中)至预定的温度，在该非限制性示例中，该预定的温度为约200℃，如该过程的第六步骤2012所表示的。在第七步骤2014中，将模具组的OD加工工具部段缩回/释放，以便随后允许将形成有花键的部件从固定心轴上弹出/移除，如第八步骤 2016所示。根据HAC工艺和花键成形过程制造的杯状部件包括花键的构造成与另一部件配合的连续边缘。

图26的花键成形/HAC过程2000的步骤2010示出为包括“替代”步骤2011，在图27中示出了“替代”步骤2011的示例。OD 成形替代方案使用一系列“分段式”OD工具2030，OD工具2030 呈360°布置以使杯状预成形毂2032的花键同时形成。杯状预成形毂2032被示出为环绕固定心轴2034，固定心轴2034具有形成在其上的花键特征部2036，并且花键特征部2036与形成在OD工具部段2030中的每个OD工具部段中的花键特征部2038交替对准。在图27A中，加热的杯状预成形毂2032放置在固定心轴2034上，其中，OD工具部段2030中的每个OD工具部段相对于心轴2034位于缩回位置中。图27B(通过箭头2040指示)示出了由OD工具部段2030施加的径向向内定向的压力，该压力用于使杯状预成型件 2032相对于花键特征部2036、2038径向变形以形成净成形花键齿。图27C(通过箭头2042)示出了在工具内执行淬火操作之后，OD 工具部段2030相对于心轴2034移动至其缩回位置。杯状预成型件 2032被示出为包括连续管状边缘部段，连续管状边缘部段在该非限制性示例中限定了内花键齿2044和外花键齿2046。图27D示出了从心轴移除/弹出形成有花键的成品部件。

现参照图28，现由附图标记3000标识了图26的花键成形过程 2000的修改形式。花键成形HAC过程3000的与过程2000的步骤类似的步骤通过公用的附图标记来标识。大体上，过程3000与过程 2000的不同之处在于不使用固定心轴，而是使用与OD工具部段 2030结合/配合使用的分段式“可扩张”心轴(即，ID工具部段)。

在花键成形HAC过程3000的第一步骤2002中，提供超高强度钢(硼钢)的板坯料。在第二步骤2004中，将坯料形成为不带花键的杯状预成型件。在第三步骤2006中，将杯状预成型件在惰性环境中加热到预定温度，预定温度在该非限制性实例中同样在900℃至 950℃的范围内。此后，如第四步骤3002所示，将被加热的预成型件放置在处于缩回位置的可扩张心轴上。根据花键成形过程3000 的第五步骤3004，心轴的ID工具部段从其缩回位置移动到与杯状预成型件的内表面接合的预备位置。在第六步骤3006中，模具组的 OD工具部段单独地或者以与心轴的ID工具部段的径向向外扩张相结合的方式径向向内扩张，以利用与心轴和OD工具部段相关联的花键特征部而在杯状预成型件中形成花键齿。第七步骤3008提供了形成有花键的部件的淬火操作。第八步骤3010是用于释放/径向移动ID工具部段和/或OD工具部段的步骤，使得可以从模具组中移除形成有花键的部件，如步骤3012所示。

图28的花键成形/HAC过程3000的步骤3004被示出为包括“替代”步骤3005，同时该过程的步骤3006被示出为包括“替代”步骤3007。在图29中以一个特定的但非限制性的示例示出了这些ID 成形替代方案和OD成形替代方案。如前所述，OD成形替代方案利用具有花键成形特征部2038并且环绕管状杯状预成型件2032呈 360°布置的一系列分段式OD工具2030来同时形成花键。然而，图29示出的心轴或ID工具利用的是一系列分段式ID工具2034’，该一系列分段式ID工具2034’各自具有花键成形特征部2036’并且环绕杯状预成型件2032布置并且同时径向扩张。在图29A中，OD 工具部段2030和ID工具部段2034’两者(相对于预成型件2032) 均缩回。图29B示出了施加在OD工具部段2030上的向内的压力 (箭头2040)和施加在ID工具部段2034’上的向外的压力(箭头 2050)。为了形成净成形花键齿，OD工具部段和ID工具部段的这种同时运动用于使杯状预成型件相对于花键特征部2036’、2038径向变形。图29C通过箭头2042和2052分别示出了在工具中淬火操作之后OD工具部段2030和ID工具部段2034’朝向其缩回位置的径向移动。杯状预成型件2032当前被示出为包括限定内花键齿2044 和外花键齿2046的连续边缘部段。图29D示出了从工具/模具组中移出之后的形成有花键的成品部件。

图30示出了使用被称为“变薄拉深”的常规技术形成的花键 4000。为了改进现有技术，与本公开的OD成形相关联的OD工具部段使用分段式凸轮模具工具或分段式滚压模具工具。显而易见，与本公开的ID花键成形相关联的ID工具部段也可以使用相似的分段式凸轮模具或滚压模具工具。在图31中示出了使用实施本公开的 OD工具部段产生的花键形式4002的示例。与“变薄拉深的”花键形式4000相比时，该花键形式4002示出为具有不均匀的壁厚和较大的拐角弧度。

图32示出了具有多个OD凸轮模具工具部段的凸轮模具花键成形(使用图26和图27的过程)过程。加热预成型件4004，并且使分段式OD凸轮模具工具部段4006(示出为一个)在凸轮滑动工具组4008内移动以产生成品部件4012中的外花键4010。替代性地，图33示出了具有多个OD辊模具工具部段的辊模花键成形(使用图 26和27的OD成形过程)过程。预成型件4004被加热并且辊模具工具部段4020(示出为一个)相对于预成型件4004轴向地且径向地移动，以产生成品部件4024中的外花键4022。在图34中示出了辊模具花键成形工艺的另一视图。

图35A至图35C示出了HAC-辊模具成形过程。图35A限定了共同作用以形成过程的分段式可径向移动的内部工具5000、固定的辊盒5002和分段式可径向移动的外部工具5004。图35B限定了与图35A的工具组相关联的一系列处理步骤1至5。在步骤5006中，将热坯料装载到“内部”工具上。在步骤5008中，“内部”工具扩张。在步骤5010中，将热坯料迫压通过“辊盒”进入“外部”工具。在步骤5012中，“外部”工具和淬火工件收缩。在步骤5014中，工具扩张和收缩以便取出淬火的部件。最后，图35C示出了与图35B 的过程相关联的各种位置1至3。这种构造的目的是允许以类似于冷辊形成的方式通过辊形成特征，但是坯料是热的。工具5004的添加通过与工具5000结合保持了在滚压操作之后与坯料的立即接触，以在冷却时保持与坯料的接触从而维持其几何形状。如果在滚压过程之后工具5004未就位，则坯料将在滚压之后试图反弹至其原始形状。可移动工具允许在冷却之后不出问题地释放最终零件。

已经出于说明和描述的目的提供了实施方式的上述描述。上述描述并非意在为穷尽的或者限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该具体实施方式，而是在适用的情况下能够互换，并且能够在所选择的实施方式中使用，即使在未具体地示出或描述的情况下亦是如此。这些元件或特征也可以以多种方式进行改变。这样的改变不应当被视为脱离本公开内容，并且所有的这样的修改意在被包括在本公开内容的范围内。本领域技术人员将认识到，与示例性切换系统相关联地公开的概念同样可以在许多其他系统中实施以控制一个或更多个操作和/或功能。

提供了示例性实施方式，使得本公开将会是透彻的，并且将会向本领域技术人员完整地表达本公开的范围。阐述了许多具体细节比如特定部件、装置及方法的示例以便帮助透彻地理解本公开的实施方式。对于本领域技术人员来说明显的是，不需要采用具体细节，可以以多种不同的形式来具体实施示例性实施方式，并且，具体细节和示例性实施方式都不应当被解释为限定本公开的范围。在一些示例性实施方式中，并未详细地描述公知的过程、公知的装置结构以及公知的技术方法。

本文中使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式，并且并非意在为限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包含”、“包括”、“包括有”以及“具有”是包括性的，并因此指定所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或附加。本文中描述的方法步骤、过程及操作不应当被解释为必须要求以所论述或说明的特定次序来完成，除非明确指明为完成的次序。还应当理解的是，可以采用另外的步骤或替代性步骤。

当元件或层被称为“在…上”、“接合至”、“连接至”或者“联接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接在其他元件或层上、与其他元件或层接合、连接或者联接，或者可以存在中间元件或中间层。相比之下，当元件被称为“直接在…上”、“直接接合至”、“直接连接至”或者“直接联接至”另一元件或层时，可以没有中间元件或中间层。应当以相同的方式来理解用以描述元件之间关系的其他用词(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“邻近”与“直接邻近”等等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出的项的任意和所有组合。

尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但这些元件、部件、区域、层和/或部段不应当被这些术语限定。这些术语可以仅用于使一个元件、部件、区域、层或部段区别于另一区域、层或部段。当本文中使用时，术语比如“第一”、“第二”以及其他数字术语并不意味着顺序或次序，除非上下文清楚表明。因此，下面所论述的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为是第二元件、部件、区域、层或部段，而不脱离示例性实施方式的教示。

为了便于进行描述，本文中可以使用与空间相关的术语比如“内”、“外”、“位于…之下”、“位于…下方”、“下”、“位于…上方”、“上”以及类似术语以描述如附图中示出的一个元件或特征与另一 (些)元件或特征的关系。与空间相关的术语可以意在包括除了附图中所描绘的取向之外的装置在使用或操作时的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“位于…下方”能够包括上方和下方两种取向。部件可以以另外的方式进行定向(旋转一定角度或者处于其他定向)，本文中所使用的有关空间的描述可以相应地进行解释。

虽然已经说明和描述了本公开的示例，但是这些示例并无意于说明和描述本公开的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语是描述性的而不是限制性的，并且应当理解的是，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种改变。另外，特征和各种实现实施方式可以组合以形成本公开的另外的示例。

1.一种在利用超高强度钢的部件中形成花键的方法，该方法包括以下步骤：

提供超高强度钢的板坯料；

使板坯料形成为部件的粗加工形状；

对部件的粗加工形状进行加热；以及

使用具有可径向移动的分段式工具的淬火模具来形成部件的包括花键的成品形状。

2.根据方面1的方法，还包括：

提供惰性气氛；以及

在惰性气氛中对部件的粗加工形状进行加热。

3.根据方面2的方法，其中，在惰性气氛中对部件的粗加工形状进行加热的步骤进一步限定为在850℃至950℃的温度下的惰性气氛中对部件的粗加工形状进行加热。

4.根据方面1的方法，其中，对部件的粗加工形状进行加热的步骤进一步限定为在850℃至950℃的温度下对部件的粗加工形状进行加热。

5.根据方面1的方法，其中，将板坯料形成为部件的粗加工形状的步骤进一步限定为将板坯料形成为不具有花键的杯状预成型件。

6.根据方面5的方法，还包括：

将杯状预成型件安装在固定心轴上，其中，固定心轴包括花键。

7.根据方面6的方法，其中，将杯状预成型件安装在固定心轴上的步骤还包括使固定心轴的花键与可径向移动的分段式工具的花键交替地对准。

8.根据方面6的方法，其中，将杯状预成型件安装在固定心轴上的步骤还包括使可径向移动的分段式工具相对于固定心轴在缩回位置中对准。

9.根据方面1的方法，其中，使用淬火模具形成部件的成品形状的步骤进一步限定为在将部件冷却到150℃至250℃的温度的同时使用淬火模具形成部件的具有花键的成品形状。

10.根据方面1的方法，其中，使用淬火模具形成部件的成品形状的步骤进一步限定为在使用淬火模具形成部件中多个花键齿的同时使用淬火模具形成部件的成品形状。

11.根据方面1的方法，其中，使用淬火模具形成部件的成品形状的步骤进一步限定为布置一系列可径向移动的分段式工具来完全环绕和围绕部件以同时形成所有花键。

12.根据方面1的方法，其中，使用淬火模具形成部件的成品形状的步骤进一步限定为在形成成品形状时将粗加工形状形成为具有径向环形部分和筒形鼓部分的筒形形状并且使用淬火模具的分段式模具部分在离合器壳体的筒形鼓部分中形成多个花键齿。

13.根据方面1的方法，还包括：

释放可径向移动的分段式工具；以及

移除部件。

14.根据方面1的方法，其中，超高强度钢的板坯料为22MnB5 超高强度钢类型。

15.根据方面1的方法，其中，成品形状包括圆柱体或杯状体中的至少一者。

16.一种通过下述步骤生产的超高强度钢部件，其中：

提供超高强度钢的板坯料；

使板坯料形成为部件的粗加工形状；

对部件的粗加工形状进行加热；以及

使用具有可径向移动的分段式工具的淬火模具形成部件的包括花键的成品形状。

17.根据方面16的部件，还包括：

提供惰性气氛；以及

在惰性气氛中加热部件的粗加工形状。

18.根据方面16的部件，其中，部件是离合器壳体，板坯料是超高强度钢带，并且部件进一步通过在形成成品形状时将粗加工形状形成为具有径向环形部分和筒形鼓部分的筒形形状并且使用淬火模具的分段式模具部分在离合器壳体的筒形鼓部分中形成多个花键齿而生产得到。

19.根据方面16的部件，其中，部件是离合器毂，其中，该离合器毂包括杯状本体和敞开端。

20.一种利用超高强度钢在部件中形成花键的方法，包括以下步骤：

提供超高强度钢板的板坯料；

使板坯料形成为部件的粗加工形状；

提供惰性气氛；

在惰性气氛中对部件的粗加工形状进行加热；以及

使用具有至少一个可径向移动的分段式工具的淬火模具形成部件的包括花键的成品形状。

Claims (18)

1.一种利用超高强度钢形成带花键的部件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供超高强度钢的板坯料；

使所述板坯料形成为所述部件的粗加工形状；

对所述部件的所述粗加工形状进行加热；以及

使用具有可径向移动的分段式工具的淬火模具形成所述部件的包括花键的成品形状，

其中，使用所述淬火模具形成所述部件的所述成品形状的步骤进一步限定为完全地围绕且环绕所述部件布置一系列可径向移动的所述分段式工具以同时形成所有所述花键。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

提供惰性气氛；以及

在所述惰性气氛中对所述部件的所述粗加工形状进行加热。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述惰性气氛中对所述部件的所述粗加工形状进行加热的步骤进一步限定为在850℃至950℃的温度下的惰性气氛中对所述部件的所述粗加工形状进行加热。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述部件的所述粗加工形状进行加热的步骤进一步限定为在850℃至950℃的温度下对所述部件的所述粗加工形状进行加热。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述板坯料形成为所述部件的所述粗加工形状的步骤进一步限定为将所述板坯料形成为不具有花键的杯状预成型件。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

将所述杯状预成型件安装在固定心轴上，其中，所述固定心轴包括花键。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述杯状预成型件安装在所述固定心轴上的步骤还包括使所述固定心轴的花键与所述可径向移动的分段式工具的花键交替地对准。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述杯状预成型件安装在所述固定心轴上的步骤还包括使所述可径向移动的分段式工具在缩回位置中相对于所述固定心轴对准。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述淬火模具形成所述部件的所述成品形状的步骤进一步限定为在将所述部件冷却至150℃至250℃的温度的同时使用所述淬火模具形成所述部件的具有花键的所述成品形状。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述淬火模具形成所述部件的所述成品形状的步骤进一步限定为在使用所述淬火模具形成所述部件中的多个花键齿的同时使用所述淬火模具形成所述部件的所述成品形状。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述淬火模具形成所述部件的所述成品形状的步骤进一步限定为在形成所述成品形状时将所述粗加工形状形成为具有径向环形部分和筒形鼓部分的筒形形状并且使用所述淬火模具的分段式模具部分在所述筒形鼓部分中形成多个花键齿。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

释放所述可径向移动的分段式工具；以及

移出所述部件。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述超高强度钢的板坯料为22MnB5超高强度钢类型。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成品形状包括圆柱体或杯状体中的至少一者。

15.根据权利要求1所述的方法，还包括在淬火期间在将所述分段式工具保持在径向向内的位置处的同时径向向内施加压力。

16.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述分段式工具保持在径向向内的位置处的同时形成所述花键的整个长度。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括同时形成以360度围绕所述部件的方式环绕所述部件的花键。

18.一种利用超高强度钢形成带花键的部件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供超高强度钢的板坯料；

使所述板坯料形成为所述部件的粗加工形状；

对所述部件的所述粗加工形状进行加热；以及

使用具有可径向移动的分段式工具的淬火模具形成所述部件的包括花键的成品形状，

并且所述方法还包括在淬火期间在将所述分段式工具保持在径向向内的位置处的同时径向向内施加压力。

Images