成型带齿支架的方法与流程

本发明总体上涉及成型带齿支架的方法，特别是一种成型车辆变速箱中行星齿轮架的壳体的方法。

背景技术：

车辆变速箱中包括有带齿的支架以传递扭矩。例如，可利用带齿的行星齿轮架壳体在一个行星齿轮组的行星齿轮架爪形件和另一个行星齿轮组的齿圈之间传递扭矩。常见地，通过旋压成型工艺成型出杯形件，并利用数控铣(cncmilling)或者旋风铣(weramilling)工艺切割出齿。数控铣一次切割一个齿，并在形成一个齿后，工件旋转再加工另一个齿；因此，数控铣效率较低。而旋风铣操作时，工件和切割工具同时旋转以获得连续切割多个齿；然而旋风铣的成本高且通用性较差。

美国专利公开文件us2007/0234570中公开了一种成型行星齿轮爪形件的方法。其对坯料进行旋压成型以形成带有不同厚度的壁部，并随后通过钻孔工艺在壁部形成窗口。

美国专利公开文件us2006/0205560中公开了一种成型一体式变速箱部件的方法。其利用旋压成型工艺成型壳体以及位于壳体内部的内齿。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，公开了一种成型带齿支架的方法，包含：设置坯料，并对坯料旋压成型以形成中空的中间件。该中间件具有封闭端、总体上圆柱形的本体、和开放端；其中，开放端包括总体上环形的唇部以及沿径向从唇部向内延伸并与本体相连的突出部。该方法还包含沿周向车削开放端以去除环形的唇部并保留至少一部分突出部。

在一个实施例中，突出部包括多个沿周向分布的突出部，多个突出部连接在唇部内表面并彼此间隔开。

在一个实施例中，车削开放端包括使中间件周向旋转并使车削工具接触唇部的外表面以去除唇部并在相邻的突出部之间产生空隙。

在一个实施例中，该方法还包含机加工所述至少一部分突出部。

在一个实施例中，机加工至少一部分突出部包括车削至少一部分突出部以去除至少一部分突出部位于径向内侧的一部分。

在一个实施例中，机加工至少一部分突出部包括车削至少一部分突出部的内表面以形成卡环槽。

在一个实施例中，机加工至少一部分突出部包括车削至少一部分突出部以去除至少一部分突出部位于其末端的一部分以形成倾斜端面。

在一个实施例中，机加工所述至少一部分突出部包括打磨至少一部分突出部以形成光滑表面。

在一个实施例中，该方法还包含机加工中间件以形成开口。

在一个实施例中，机加工中间件包括冲压中间件的本体以在本体的侧壁处形成侧开口。

在一个实施例中，机加工中间件包括冲压中间件的封闭端以在封闭端处形成端部开口。

在一个实施例中，设置坯料包括设置具有不小于6mm的厚度的圆形坯料。

在一个实施例中，该方法还包含机加工坯料以形成开口。

在一个实施例中，对坯料旋压成型以形成中空的中间件包括旋压成型圆形坯料以形成具有2mm至3mm的壁厚的本体。

在一个实施例中，中间件的本体的外径不大于唇部的内径。

根据本发明的另一个方面，公开了一种成型带齿支架的方法，包含：设置圆形坯料，并旋压成型圆形坯料以形成总体上圆柱形的中空中间件。该中间件具有封闭端、总体上圆柱形的本体、和开放端；其中开放端包括总体上环形的唇部、以及沿径向从唇部向内延伸的多个离散地沿周向分布的突出部，唇部相对于本体沿径向向外突出且本体的外径不大于所述唇部的内径。该方法还包含车削开放端,包括使中间件周向旋转并使车削工具接触环形唇部的外表面以去除整个环形唇部并保留多个突出部形成多个齿形结构。

在一个实施例中，突出部从唇部向内延伸的内表面超过本体的内表面；该方法进一步包括机加工多个齿形结构以形成多个齿，机加工多个齿形结构包括车削多个齿形结构以去除齿形结构超过本体径向内侧的一部分使得多个齿的内表面与本体的内表面齐平以形成光滑的内侧表面。

在一个实施例中，机加工多个齿形结构进一步包括沿周向车削多个齿形结构的内表面以形成卡环槽。

在一个实施例中，机加工多个齿形结构进一步包括车削多个齿形结构以去除齿形结构位于其末端的一部分以形成倾斜端面。

在一个实施例中，机加工多个齿形结构进一步包括打磨多个齿形结构以形成光滑表面。

根据本发明的一个或多个实施例的成型带齿支架的方法制造成本低而制造效率高。

应该理解提供上述简要说明用于以简化的形式引入将在详细描述中进一步描述的一系列选择的概念,其不意味着确认所保护的本发明主题的关键的或基本的特征，本发明的范围将由本申请的权利要求唯一地界定。此外，所保护的主题不限于克服上文或本说明书中任何部分所描述的任何缺点的实施方式。

单独或结合附图阅读下面详细描述的一个或多个实施例，本发明的一个或多个特征和/或优点将显而易见。

【附图说明】

为了更好地理解本发明的一个或多个实施例，本申请说明书中通过示例的方式结合附图更详细地描述了本发明的具体实施例，其中：

图1示意性显示了根据本发明一个或多个实施例的成型带齿支架的方法。

图2示意性显示了根据本发明一个或多个实施例的方法用于成型带齿支架的坯料。

图3a示意性显示了图2中所示坯料根据本发明一个或多个实施例的方法旋压成型后的第一中间件。

图3b示意性显示了图3a所示第一中间件沿线a-a的截面图。

图4为根据本发明一个实施例的方法机械加工后的第二中间件的示意图。

图5为根据本发明一个实施例的方法机械加工后的第三中间件的示意图图6示意性显示了根据本发明一个或多个实施例的方法所成型的带齿支架。

【具体实施方式】

根据需要，本申请说明书中公开了本发明的具体实施例；然而，应当理解在此公开的实施例仅为可通过多种、可替代形式实施的本发明的示例。附图无需按照比例绘制；可以扩大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。相同或类似的附图标记可指示相同参数和部件或者与之类似的修改和替代物。在下文的描述中，在构想的多个实施例中描述了多个操作参数和部件。这些具体的参数和部件在本说明书中仅作为示例而并不意味着限定。因此，本说明书中公开的具体结构和功能细节不应该理解为限制，而仅仅是用于教导本领域内技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1示意性地显示了根据本发明一个或多个实施例的成型带齿支架的方法100。方法100包括设置坯料110，随后对坯料110旋压成型以形成中空的中间件120。其中，该中间件120具有封闭端122、总体上圆柱形的本体124、和开放端126。开放端126包括总体上环形的唇部127以及从唇部127径向向内延伸的突出部128，且突出部128与本体124相连。方法s100还包括车削开放端126以去除环形唇部127并保留突出部128的至少一部分。

具体地，在步骤s110处，方法100提供基本上坯料110，并可将其放置在用于旋压成型的芯模处。图2示意性显示了用于成型带齿支架的坯料110。坯料110可为基本圆形的坯料。如图所示，坯料110可为具有一定厚度h1的截面总体上为圆形的板材。在一个实施例中，坯料110可采用中碳钢。当然，根据需要，也可采用其它的替代材料。坯料110的厚度h1可根据变速箱或者行星齿轮架的需求进行选择，例如不小于4mm、不小于6mm、或者不小于8mm等。在一些实施例中，坯料110的厚度h1可与带齿支架的封闭端122的厚度相当。坯料110可通过任意合适的方法成型，例如冲压。在图示的实施例中，坯料110可包括中央开口138。

随后，在步骤s130处，利用旋压成型加工坯料110以形成中间件120。在一些实施例中，经由步骤s130形成的第一中间件120如图3a、3b所示。中间件120可为中空的总体圆柱形的结构，并可包括封闭端122、本体124、和开放端126。

封闭端122是指具有底壁(endwall)的端部。在一个实施例中，中间件120的封闭端122包括实体的端壁。实体的底壁可在后续的加工步骤中成型出多个开口用于连接其它部件。在其它实施例中，也可在旋压成型步骤之前利用冲压等方式在坯料上形成开口、凹凸等形状。这样，如图3a所示在旋压成型而成的中间件120中，封闭端122包括具有中央开口138的底壁。封闭端122可具有与坯料110基本上相同的厚度，例如6mm。

继续参考图3a至3b，本体124基本上为中空的圆柱形。换言之，本体124沿垂直于其轴线a可具有基本上圆环形的横截面。本体124的一端与封闭端122的周边相连，并沿着轴线a延伸。出于说明目的，图中本体124的侧壁123显示为从封闭端122垂直地延伸。在其它实施方案中，根据需要，本体124的侧壁123也可相对于封闭端122具有其它角度，例如60度、75度、105度、120度等。类似地，在多个实施例中侧壁123相对于封闭端122也可具有一定的倒角(未图示)以形成平滑过渡。在一个或多个实施例中，通过旋压成型得到的本体124侧壁123的厚度h2可以小于坯料110的厚度h1。例如，本体124的侧壁123可具有2mm至3mm的厚度。这样，当在后续的加工步骤中对本体124的侧壁123进行例如冲压开孔时，由于壁厚较低，降低了冲压工序的难度。在其它实施例中，本体124的壁厚h2也可等于或大于坯料110的厚度h1。应理解，尽管图中本体124显示为圆柱形，在其它实施方案中本体124也具有逐步增大的半径以形成碗形或钟壳形。

参见图3b，中间件124的开放端126包括环形的唇部127和突出部128。其中，唇部127可形成图3a中所示总体上的圆环形。相对于本体124，唇部127可沿径向b向外凸出。具体地，唇部127可具有大小为r2的内径，即唇部127的内表面121的半径可为r2。相应地，本体124可具有大小为r1的外径，即本体124的侧壁123的外表面125的半径可为r1。其中，本体124的外径r1不大于唇部127的内径r2。在一个实施例中且如图3b所示，r1小于r2。换言之，唇部127的内表面121与本体124的外表面之间沿径向方向b可具有间隙c。这样，在如下文所述车削掉唇部127之后，突出部128的径向外侧可具有较大的加工空间，能够根据需要且切削掉足够多的冗余部分。在另一实施例中，根据加工或成型需要，r1可具有与r2相同的大小；换言之，间隙c可基本上为零。

突出部128从唇部127沿径向b向内延伸。如图中所示，突出部128与本体124相连。这样，当如下文所述在步骤s170处车削掉唇部127之后，所保留的突出部128的至少一部分可保持与本体124的连接，并从而在后续工序中被加工为支架140的齿129。在一个或多个实施例中，突出部128可为多个，且可在周向离散地分布。例如，在图3a所示的实施例中，开放端126具有八个突出部128a、128b、128c、128d、128e、128f、128g、128h。这些突出部沿周向均匀分布并相互间隔开。多个离散地分布的突出部在最终被加工成型为齿后，能够提供与其它部件例如齿圈的稳健接合。在另一实施例中，根据与之匹配的其它部件的设计，开放端126也可仅具有一个突出部。

为简化起见，在图3b所示的截面图中，唇部127、突出部128、以及本体124之间的连接位置显示为直角。应理解，在多个实施例中，唇部127、突出部128、以及本体124之间也可成型出斜面(如图5中示意性显示的)或者倒角(未图示)以形成平滑过渡。

可选地，在步骤s150处，方法100可进一步机加工第一中间件120以成型多个开口。例如，可将第一中间件120放置在模具上并用刀具通过例如冲压工艺对其进行加工，从而在封闭端122处形成端部开口。例如，参考图4，可加工出中央开口138以在变速箱组装完成后供传动轴(未图示)穿过；或者也可加工出焊接开口137以在进一步的制造工序中与爪形件焊接在一起。当然，也可采用其它机加工方式例如钻孔等来形成一个或多个开口以形成第二中间件120’。

可替代地，如前文所述，也可在旋压成型步骤之前通过冲压、钻孔等方式机加工坯料110以成型出端部开口137和/或138等。这样，通过旋压成型工序得到的中间件120的封闭端122处的开口无需在旋压成型步骤之后单独成型。这种方式的优点在于无需设计并提供专门用于成型开口137和/或138的冲压模具，降低了加工成本。

在另一示例中，进一步参考图4的第二中间件120’。在步骤s150处，方法100还可在中间件120的本体124的侧壁123上成型侧开口136以便例如安装小齿轮(未图示)。在其它实施方案中，也可采用其它的钻孔工艺来成型开口。

回到图1，随后在步骤s170处，方法100可通过车削工艺进一步加工第一中间件120以去除整个位于开放端的环形唇部127，并保留突出部128或者保留突出部128的一部分。这样，随后可加工所保留的至少一部分突出部128来得到齿129。

具体地，在步骤s170处，方法100可包括利用夹具(未显示)使中间件120绕轴线a周向旋转，同时使车削刀具从中间件120的外部接触唇部127的外表面142，并随着车削过程的进行逐步向内推进，最终去除掉整个环形唇部127以及可选地去除突出部128径向外侧的一部分并在突出部128之间产生空隙130。即，保留的多个至少一部分突出部128形成齿形结构128’。在步骤s170后，方法形成具有齿形结构的第三中间件120”，如图5所示。在某些情况下，如果能够提供足够的车削精度，所保留的突出部128的部分或齿形结构128’可直接作为最终齿并与其它部件配合而无需进一步的加工。换言之，第三中间件120”可为最终的带齿支架。

相对于传统的利用数控铣来成型齿的方式，车削工艺效率更高；而相对于旋风铣，车削工艺具有较大的成本优势。

由于仅去除了唇部127，而突出部128的至少一部分得以保留形成齿形结构128’，在后续加工过程中，可对齿形结构128’进行加工以成型出最终的齿129。

可选地，在步骤s190处，对齿形结构128’进一步进行机加工。例如，方法100可包括车削多个齿形结构。这样，通过机加工齿形结构128’能够形成最终的齿129。

例如，参见图3b，突出部128可包括位于其径向内侧的第一部分131。在步骤s190处，方法100车削掉突出部128或齿形结构128’的第一部分131。如图中所示，可车削掉所述多个齿形结构128’超过所述本体径向内侧的一部分使得所述多个齿129的内侧表面144与所述本体的内表面145齐平以形成光滑的内侧表面。可替代地，在另一实施例中，也可车削掉所述多个齿形结构128’位于径向内侧的一部分使得齿129自身具有光滑的内表面，而无需与本体的内表面齐平。这在旋压成型精度不高的情况下尤为有利，因为通过旋压成型得到的突出部128的内表面可能具有不光滑的表面。

参见图3b,在一些实施例中，步骤s190处还包括沿周向车削掉齿形结构128’的第二部分132，以在齿129的内表面成型出卡圈槽133。卡圈槽133的一个实施例在图6中示出。在多个实施例中，卡圈槽133可根据需要具有多种截面形状，例如矩形(参见图3b)、三角形(参见图6)、梯形、拱形等。应理解，由于支架140可具有多个离散地分布的齿129，卡圈槽133也可由多个位于不同的齿上的节段构成。尽管包括多个节段，这些节段相对于轴线a具有相同的轴向位置。这样，可利用单次车削工艺成型多个节段，从而具有较低的制造成本，同时能够确保加工出的卡圈槽133与卡圈(未图示)相匹配。尽管在附图中卡圈槽133显示为成型在去除了第一部分131而形成的内侧表面144处，在其它实施例中，也可不去除第一部分131而直接在突出部128上成型卡圈槽。

在又一实施例中，突出部128还可包括位于其轴向末端的第三部分134。通过在步骤s190车削掉此第三部分134，能够在齿129的轴向端部根据需要成型出多种样式，例如倾斜的端面、平面、台阶面、凹槽等。图6示出齿129上具有斜面135。类似地，也可通过单次车削来车削掉多个突出部128上的第三部分。

应理解，可根据需要在步骤s190处可车削掉突出部128或齿形结构128’位于其它位置的部分。此外，也可采用刨、铣、磨、钻、镗等车削以外的其它方式来机加工突出部128。例如，在某些实施例中，旋压成型所得到的突出部可能不能满足精度需求。因此，对突出部128的机加工也可包括打磨突出部128来提供较为平滑的表面。

出于说明目的，在本示例中，步骤s190的车削工序设置在步骤s170之后。在其它实施方式中，也可先执行步骤s190对突出部128进行加工，然后再执行步骤s170来车削掉唇部127。

本发明的成型带齿支架的方法采用车削工艺对旋压成型得到的中间件进行加工而得到带齿的支架，无需采用效率较低的数控铣或高成本的旋风铣，提供了一种低成本的成型带齿支架的方法。

如本说明书所陈述的,本发明通过一个或多个实施例提供了一种成型带齿支架的方法。然而应理解，本领域中的技术人员可以对这些具体实施例进行多种改变、修改和变化而不脱离本发明权利要求限定的实质和范围。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

权利要求中特别指出了被认为是新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或者类似特征。这样的权利要求应该被理解为包括一个或多个这种元件，既不要求也不排除两个或多个这种元件。描述的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过对当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出而主张权利。这样的权利要求，与原权利要求相比不论其更宽、更窄、等同或者不同，都应该被认为包括在本发明的主题中。