制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法与流程

本发明总体涉及制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法，且更具体地，涉及一种制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法，使转子轴形成为具有阶梯内径和阶梯外径以减小厚度残余。

背景技术：

近年来，随着环境问题已成为全球性问题，已积极地进行降低废气排放和提高燃油效率的汽车技术的研究。总体上，例如混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆等环境友好车辆已得到研究。典型地，环境友好车辆由接收来自电池的电能以产生旋转驱动力的电动机驱动。旋转驱动力进而通过减速器(如，变速器)传递至车轴。为了提高燃油效率和开发环保产品，环境友好车辆的大容量电动机的运行效率有待提高。通过制造用于电动机的轻型转子轴，可实现这种车辆的燃油效率的提高。

图1A和图1B是示出根据现有技术的常规中空型转子轴的示例性截面图。如图1A和图1B中所示，转子轴形成为中空体以减轻轴的重量。然而，转子轴具有恒定的内径，所以其中部需要较厚，导致增加重量。减轻重量的常规方法包括径向锻造以形成具有阶梯内径和外径的中空体。

图2是示出根据现有技术的常规径向锻造方法的示例性示意图。图3A和图3B是示出使用根据现有技术的径向锻造方法制造的中空体的包括缺陷褶皱部分的示例性截面图。如图2、图3A和图3B中所示，该径向锻造方法包括形成预制件，将芯轴插入预制件中，首次加压锻造已插入有芯轴的预制件的外径部以在一个方向上拉伸外径部，移除芯轴然后二次加压锻造外径部，由此形成中空制品。然而，如图3B中所示在移除芯轴的状态下二次加压锻造外径部时，出现问题。具体而言，内径部被压缩并且收缩，导致后部圆周的相反表面相互附着，由此形成厚度残余(A)，对制品的减重产生不利影响。此外，这种归因 于表面附着的厚度残余具有增加的应力集中，潜在地导致早期失效。

在本部分中披露的上述信息仅用于帮助理解本发明的技术背景，因此可包含不构成本领域的普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供一种制造轻型转子轴的方法，通过将转子轴形成为包括阶梯内径和阶梯外径，减少厚度残余的发生，可减轻转子轴的重量。该制造方法还提供一种通过提高疲劳强度等机械性能而提高耐久性的轻型转子轴。

在本发明的一方面，提供了一种制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法，该转子轴可包括纵向划分为第一段、第二段和第三段的中空主体，第一段和第三段的内径可小于第二段的内径。所述方法可包括：将管材切割成特定长度以提供管坯，将管坯成形以提供在第一侧具有第一段的第一成形件，通过朝向第一段将芯轴的第一侧插入第一成形件的第一侧并旋转，同时锤锻第一成形件的第二侧以形成第二段，可形成具有第二段的第二成形件，以及通过朝向第二段将芯轴的第二侧插入第二成形件的第一侧并旋转以形成第三段，可形成具有第三段的转子轴。

在一些示例性实施例中，在第一至第三成形阶段，第一段和第三段可具有朝向各自的端部逐渐减小的阶梯内径和阶梯外径。在第一至第三成形阶段，第一段至第三段的内径可形成为对应于外径的变化而调整尺寸。

在另外的示例性实施例中，芯轴的第一侧可具有与第一段的内径对应的形状，并且芯轴的第二侧可具有与第三段的内径对应的形状。所述方法还可包括，对转子轴执行射频热处理和表面处理。根据示例性实施例，可形成包括持续恒定厚度的阶梯式中空型转子轴，从而获得可观的重量减轻。另外，可减少厚度残余的发生，因而防止应力集中，并提高制品的耐久性。此外，在制品成形中，可消除单独的结合工序，从而降低制造成本，而且由于无缝制造工艺而提高制品的质量，并提高制品的耐久性。

附图说明

从以下结合附图进行的详细说明中，将更加清楚地理解本发明的以上和其他目的、特征和优点。

图1A和图1B是根据现有技术的常规中空型转子轴的示例性截面图；

图2是根据现有技术的常规径向锻造方法的示例性示意图；

图3A和图3B是通过根据现有技术的常规径向锻造方法制造的中空体的示例性视图，示出由于表面附着而形成的中空体的厚度残余；

图4是示出根据本发明的示例性实施例的制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法的示例性流程图；

图5是通过本发明的方法的示例性实施例制造的转子轴的示例性截面图；并且

图6是示出本发明的方法的示例性实施例的第三成形阶段的示例性透视图。

具体实施方式

虽然将参照附图结合示例性实施例对本发明进行说明，但是本说明书并非意在将本发明局限于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其他实施例。贯穿附图，相同的附图标记将指代相同或相似的部分。因此，可参照多幅附图说明部件。

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆、包括各种艇和船的水运工具、航空器，等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆以及其它代用燃料车辆(例如，从石油之外的资源取得的燃料)。

本文所使用的专有名词仅用于说明具体实施方式的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外明确指明。还应理解的是，当 在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”是指所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有结合。例如，为了清楚地说明本发明，无关的部分未示出，并且为了清楚起见，层和区域的厚度被夸大。此外，当说明一层处于另一层或基板“上”时，该层可直接位于另一层或基板之上，或者两者之间可插入第三层。

除非特别陈述或从上下文显而易见，否则如本文所使用的，词语“约”应理解为在本领域的正常容差范围内，例如，在平均值的2倍标准差内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确，否则本文所提供的所有数值均由词语“约”来修饰。

图4是示出根据本发明的示例性实施例的制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法的示例性流程图，图5是通过本发明的方法的示例性实施例制造的转子轴的示例性截面图。如图4和图5中所示，中空型转子轴可基于各自的外径在纵长方向(如，竖直地)划分为第一段11，第二段12和第三段13。

示例性实施例可包括一种制造环境友好车辆用轻型转子轴的方法，通过将转子轴形成中空型以减轻转子轴的重量，使得内径对应于外径的变化而变化，从而使厚度残余(A)最小化。制造环境友好车辆用轻型转子轴10的方法可包括切割管坯，形成具有第一段11的第一成形件，通过在第一成形件上形成第二段12而形成第二成形件，以及通过形成设置在第二成形件的端部的第三段13而形成转子轴。

此外，切割过程可包括，将管状材料切割成特定长度而制备管坯。可将管坯形成为在第一侧包括第一段11，从而形成第一成形件(例如，预制件)。例如，第一段11可成形为包括阶梯形状使得外径的形状和内径的形状相对应，并且第一段可具有恒定的厚度。例如，保持第一段11的持续恒定的厚度可防止由应力集中导致的耐久性降低，并可使制品的重量减轻最大化。

另外，可将芯轴30的第一侧插入具有第一段11的第一成形件内 并旋转，同时第一成形件的第二侧的外表面可由锤20锻造，以形成具有第二段12的第二成形件。特别地，插入第一成形件内的芯轴30的第一侧可具有与第一段11的内径对应的形状。此外，第二段12可形成为保持持续恒定的厚度，这可防止第一成形件的分离和变形。

图6是示出本发明的方法的示例性实施例的第三成形阶段的示例性透视图。如图6中所示，在形成第二成形件之后，可将芯轴30抽出(例如，拔出)并将芯轴30的另一侧定位在第二成形件的第二侧。同时，第二成形件的第二侧的外表面可由锤20加压锻造以形成第三段13，由此形成转子轴。

具体地，第三段13可包括阶梯外径，并且可在与外径的阶梯数对应的多个阶段执行加压锻造。例如。芯轴30的第二侧可具有对应于第三段13的外径变化朝向端部减小直径的阶梯形状。此外，在形成第三段13时，可基于第三段13的阶梯外径的变化逐步地抽出(例如，拔出)芯轴30。即，转子轴10的第三段13可形成有恒定的厚度，从而防止由于厚度残余(A)的形成引起的重量增加和应力集中，并且有利地提高耐久性和减轻轴的重量。

在一些示例性实施例中，第二和第三成形阶段可使用例如径向锻造工艺、模锻工艺等来执行。在形成转子轴之后，可对转子轴执行射频(例如，RF)热处理和例如短喷砂处理的表面处理。根据示例性实施例制造的转子轴10相对于具有相同形状和尺寸的常规实心转子轴、常规中空型转子轴和常规部分中空型转子轴，可分别提供约40％、32％和37％的重量减轻。此外，转子轴的示例性实施例相对于通过常规锻造方法制造的中空型转子轴可提高约20％的疲劳强度。另外，与通过将预制的两端焊接到一起而形成的结合型轴相比，制造成本可减少约50％，并且由于制造出无缝制品，耐久性也可得以提高。

虽然已结合目前被认为示例性的实施例对本发明进行了说明，但应当理解的是本发明并不限于所公开的示例性实施例，而是相反，意在涵盖包括在所附权利要求的技术思想和范围内的各种改型和等效配置。