挠性板和用于对挠性板进行电容放电焊接的方法
【专利说明】挠性板和用于对挠性板进行电容放电焊接的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年12月11日提交的美国序列号N0.14/102，886的优先权，并且本申请要求于2012年12月12提交的美国临时申请N0.61/736,283的权益。以上指出的专利申请的全部公开通过参引并入本文中。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及在机动车辆中使用的两件式挠性板组件，并且更具体地涉及具有利用电容放电焊接工艺焊接至中央板的齿圈的两件式挠性板组件。
【背景技术】
[0004]本部分提供了与本公开相关的背景信息，而该背景信息不一定为现有技术。
[0005]通常也被称为飞轮的挠性板用在车辆的动力传动系应用中以提供内燃机的输出部件与变速器的输入部件之间的机械联接。更具体地，挠性板的一侧紧固至发动机曲轴，而挠性板的另一侧紧固至扭矩转换器。因此，挠性板将发动机扭矩传输至扭矩转换器，扭矩转换器继而将发动机扭矩传输至变速器。
[0006]众所周知，挠性板构造成基于发动机速度的变化并响应于扭矩转换器内部的流体压力变化而轴向地偏转有限量以适应曲轴的运动和/或振动。此外，挠性板用作用于电起动马达的小齿轮的接合机构。当电起动马达响应于来自车辆的点火信号而接收电流时，小齿轮接合并驱动挠性板的齿圈部分，从而使挠性板以可旋转的方式驱动发动机曲轴。当发动机被成功地起动时，小齿轮在挠性板接着由曲轴以可旋转的方式驱动时分离。
[0007]在许多情况下，挠性板为包括中央板和齿圈的两件式挠性板组件，该齿圈刚性地紧固至中央板的外缘部。尽管也可以使用厚度可变的材料，但中央板通常由厚度不变的材料制成(即，冲压)。中央板通常包括大体上为平面的外部部分以及略微凹陷或倾斜的中央部分。该中央部分包括适于接纳曲轴毂的中央孔口以及用于将挠性板与曲轴对准并将挠性板安装至曲轴的多个安装孔口。凹陷的程度是可选的并且主要取决于曲轴与扭矩转换器之间的可利用空间。同样地，所述多个安装孔口延伸穿过中央板的外部部分以用于将挠性板组件安装至扭矩转换器。
[0008]已经采用各种方法来将齿圈刚性地紧固至常规的两件式挠性板组件的中央板。例如，美国公开号N0.US 2007/0277643描述了两件式挠性板组件，在该两件式挠性板组件中，使用粘合剂来将齿圈刚性地紧固至中央板。此外，美国公开号N0.US 2007/0277644公开了两件式挠性板组件，在该两件式挠性板组件中，齿圈压配至中央板并利用气体保护金属极电弧焊(GMAW)工艺一一通常称为惰性气体保护金属(MIG)焊接和活性气体保护金属(MAG)焊接——焊接至中央板。还已知的是，将齿圈激光焊接至中央板。
[0009]当前，GMAW和激光焊接工艺的使用对两件式挠性板组件的制造而言是足够且可接受的。然而，GMAW和激光焊接工艺中的每一者均具有一定的缺点。具体地，尽管GMAW焊接是相当快且便宜的，但是GMAW焊接的使用由于高热量的需求可能导致齿圈齿的硬度降低、潜在的部件变形以及高的残余应力。同样地，尽管激光焊接为更加先进且精确的工艺，但是其本身更加昂贵且复杂。
[0010]这些焊接工艺的使用在利用了氮化的中央板的这些挠性板组件中进一步受到限制。氮化的中央板由于其允许减轻部件的重量并提高中央板的屈服强度和拉伸强度而通常被使用。然而，难以在一个或更多个氮化部件之间一致地形成良好的焊接，因为焊接区域由于随着氮化层在焊接过程期间分解而将氮气释放到焊接池中而可能为非常多的孔的。具体地，由于焊接池的快速凝固，氮气可能变得被截留，并且因此在焊接区域中形成多孔气泡。为了避免这种不期望的焊接气孔问题，当前的解决方案包括在焊接之前将氮化层移除和/或在氮化处理期间掩蔽焊接表面以形成裸露的焊接表面。遗憾的是，这些解决方案由于其会给两件式挠性板组件的整个生产增加额外的工艺步骤和费用而并非总是商业实用的。
[0011]因此，需要研发焊接两件式挠性板组件的替代性的方法，该方法应对并克服这些缺点。
【发明内容】
[0012]本部分提供了本公开的总体概述，并且不是对本公开的全部范围或本公开特征的所有特征的全面公开。
[0013]根据本公开的一方面，在机动车辆的动力传动系中使用的两件式挠性板组件包括齿圈，该齿圈利用电容放电(CD)焊接工艺焊接至中央板的外部部分。
[0014]根据本公开的相关方面，两件式挠性板组件的中央板在被CD焊接至齿圈之前被氮化。在CD焊接过程期间，高压电流流过焊接区域以使材料熔化，同时大的夹紧力被施加至齿圈和中央板以使熔化材料接合。高压电流和大的夹紧力的结合用以在氮气或者任何其他气体一形成就将氮气或者任何其他气体从焊接区域立刻排出或驱出。
[0015]根据本公开的这些和其他的方面、特征和优势，两件式挠性板组件可以利用齿圈与中央板之间的重叠接合结构而被CD焊接。在第一示例性的实施方式中，通过具有比齿圈的内径大的直径的中央板形成第一重叠接合结构以限定中央板与齿圈之间的连续重叠。在第二示例性的实施方式中，通过齿圈在其内径中形成有阶梯状肩部一一该中央板的外周缘部抵靠阶梯状肩部接合一一而形成第二重叠连接结构以限定中央板与齿圈之间的连续重叠。在第三示例性的实施方式中，通过齿圈在其内径中形成有阶梯状肩部一一形成在中央板的外周缘上的多个向外延伸的突出部抵靠阶梯状肩部接合一一而形成第三重叠连接结构以限定非连续的重叠结构。
[0016]根据另外的替代性实施方式，公开了利用齿圈与中央板之间的突出式接合结构的两件式挠性板组件。在一个示例性的实施方式中，中央板形成为包括从一个表面突出的多个横向突出部以及延伸到另一表面中的对应的多个凹部。突出部在进行CD焊接之前搁置在齿圈的缘部上并接合齿圈的缘部以限定“板突出”式布置。在第二示例性的实施方式中，齿圈被机加工成绕其内径形成波形突出部，使得中央板的外周缘部在进行CD焊接之前接合波形突出部的尖部以限定“齿圈突出”式布置。
[0017]根据又一替代性实施方式，两件式挠性板组件利用被机加工成包括齿圈内径表面上的倒角的齿圈以限定“倒角式”接触结构，中央板的外边缘部在进行CD焊接之前靠着该倒角搁置。
[0018]其他区域的适用性将从在此提供的描述变得明显。在该总结中的描述和具体示例意在仅出于说明的目的而并不意在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0019]文中描述的附图出于对所选实施方式仅说明性的目的并且不是所有可能的实施，并且不意在限制本公开的范围。
[0020]图1为示出了示例性的两件式挠性板组件的平面图；
[0021]图2至图4示出了两件式挠性板组件，该两件式挠性板组件利用电容放电(“⑶”)焊接工艺制造以焊接形成在齿圈与中央板之间的第一重叠接合结构；
[0022]图5为图4的更详细地示出了第一重叠接合结构的局部截面图；
[0023]图6至图8示出了两件式挠性板组件，该两件式挠性板组件利用⑶焊接工艺制造以焊接形成在齿圈与中央板之间的第二重叠接合结构；
[0024]图9为图8的更详细地示出了第二重叠接合结构的局部截面图；
[0025]图10至图12示出了两件式挠性板组件，该两件式挠性板组件利用⑶焊接工艺制造以焊接形成在齿圈与中央板之间的第三重叠接合结构；
[0026]图13为图12的更详细地示出了第三重叠接合结构的局部截面图；
[0027]图14至图16示出了两件式挠性板组件，该两件式挠性板组件利用⑶焊接工艺制造以焊接形成在齿圈与中央板之间的第一突出型接合结构；
[0028]图17为图16的更详细地示出了第一突出型接合结构的局部截面图；
[0029]图18至图20示出了两件式挠性板组件，该两件式挠性板组件利用⑶焊接工艺制造以焊接形成在齿圈与中央板之间的第二突出型接合结构；
[0030]图21为图20的更详细地示出了第二突出型接合结构的局部截面图；
[0031]图22至图24示出了两件式挠性板组件，该两件式挠性板组件利用⑶焊接工艺制造以使倒角式接合结构在齿圈与中央板之间互相连接；
[0032]图25为图24的更详细地示出了倒角式接合结构的局部截面图；
[0033]图26为用于⑶焊接本公开的两件式挠性板组件中的任一者的⑶焊接工具单元；以及
[0034]图27示出了通过⑶焊接工艺而形成在两件式挠性板组件的齿圈与中央板之间的焊接部段。
【具体实施方式】
[0035]提供示例性实施方式使得本公开将是全面的并且将范围完全地传达给本领域的技术人员。陈述了例如特定的部件、装置和方法的示例的许多具体细节以提供对本公开的实施方式的全面理解。对本领域技术人员而言将明显的是，具体细节不必被采用，示例实施方式可以以许多不同的形式来实施，并且也不应该解释为限制本公开的范围。在某些示例实施方式中，对已知的工艺、已知的装置结构和已知的技