包括冲压转子承载件的混合动力模块的制作方法

本公开整体涉及电动机转子，并且更具体地涉及混合动力模块中的电动机转子。

背景技术：

混合动力机动车辆传动系包括具有电动机转子承载件的混合动力模块，所述电动机转子承载件通过铸造以常规方式形成。图1示出了通过铸造形成的转子承载件110的透视图。转子承载件110包括多个轴向延伸的齿状物112，所述多个轴向延伸的齿状物从转子承载件110的径向外基底表面114径向向外突出。齿状物112配置为限定用于流体流动的轴向延伸的沟槽。

美国公开no.2016/0105060a1示出了包括常规转子承载件的混合动力模块。

技术实现要素：

一种电动机包括定子、转子和在转子的径向内侧不可旋转地固定至转子的转子承载件。该转子承载件包括轴向延伸的圆柱形段，该轴向延伸的圆柱形段包括外圆周表面，该外圆周表面具有形成在其中的环形沟槽。

在实施例中，电动机可包括第一部分、第二部分和第三部分，其中第二部分轴向位于第一部分与第三部分之间，并且环形沟槽形成在第二部分处。第一部分、第二部分和第三部分可具有大致相同的厚度。第一部分和第三部分中的至少一个可包括形成在外圆周表面中的凹口，该凹口将转子承载件不可旋转地连接至转子。包括凹口的第一部分和第三部分中的至少一个可包括径向外圆周表面部分，该径向外圆周表面部分与凹口周向相邻并且从凹口径向向外偏移。该径向外圆周表面部分由至少一个弧形成。该凹口可以是多个凹口并且该至少一个弧可以是多个弧。第一部分和第三部分中的每一个可包括多个凹口中的至少两个凹口和多个弧中的至少两个弧。凹口可形成为平面。第二部分可比第一部分和第三部分径向向内延伸更远。第二部分的内圆周表面可包括齿状物或花键。第三部分形成转子承载件的自由端，并且转子承载件包括与第一部分邻接的径向延伸段。

还提供一种混合动力模块，该混合动力模块经配置用于布置在变速器上游和内燃机下游的扭矩路径中。该混合动力模块包括电动机和离合器，该离合器包括至少一个离合器片，该至少一个离合器片在环形沟槽的径向内侧直接不可旋转地连接至转子承载件。该转子承载件可包括轴向延伸圆柱形段的轴向端部处的径向延伸段。该混合动力模块还可包括变矩器，该变矩器包括前盖。该转子承载件可由通过转子承载件的径向延伸段的紧固件固定至变矩器。该混合动力模块还可包括输入轴，该输入轴经配置用于连接至内燃机。离合器可经配置用于选择性地将变矩器连接至输入轴或将变矩器与输入轴断开。

还提供了一种形成转子承载件的方法。该方法包括通过冲压形成转子承载件，该转子承载件包括轴向延伸的圆柱形段，该轴向延伸的圆柱形段包括外圆周表面，该外圆周表面具有在其中形成的环形沟槽。

在该方法的实施例中，轴向延伸的圆柱形段可包括第一部分、第二部分和第三部分，其中第二部分轴向位于第一部分与第三部分之间，并且环形沟槽形成在第二部分处。第一部分、第二部分和第三部分在冲压之前和之后可具有大致相同的厚度。转子承载件的形成可包括在第一部分和第三部分中的至少一个中在外圆周表面上冲压出凹口。

还提供了一种形成混合动力模块的方法。该方法包括形成转子承载件、将转子承载件不可旋转地连接至电动机的转子以及将转子承载件固定至变矩器的盖。该变矩器可包括涡轮和叶轮，该叶轮经配置用于经由从叶轮到涡轮的流体流动来驱动涡轮。该方法可包括将至少一个离合器片不可旋转地直接固定至环形沟槽的径向内侧的转子承载件的轴向延伸段的内圆周表面。变矩器的盖可包括前盖。转子承载件可包括轴向延伸段的轴向端部处的径向延伸段。将转子承载件固定至盖可包括经由紧固件将前盖固定至径向延伸段。

附图说明

下面通过参考以下附图来描述本发明，附图中：

图1示出了通过传统铸造技术形成的转子承载件的透视图；

图2示出了根据本发明的实施例的混合动力模块；

图3a示出了图2所示的混合动力模块的转子承载件的放大径向剖视图；

图3b示出了图3a所示的转子承载件的透视图；并且

图4示出了用于形成图2和图3所示的转子承载件的中间零件的透视图。

具体实施方式

本公开提供了一种通过冲压而不是通过铸造形成转子承载件的方法，这导致重型转子承载件具有孔隙问题。与铸造的转子承载件相比，通过冲压形成转子承载件消除了孔隙问题并且减轻了转子承载件的重量。为了形成冲压的转子承载件，添加了凹口以将材料从零件的外部移动到内部。然后可对这个移动的材料开孔以创建内花键。材料的这种运动还允许在零件中使用相同的材料厚度，而铸件需要更厚，这增加了重量。

图1示出了根据本发明的实施例的混合动力模块10。模块10包括经配置用于附接至内燃机的混合动力驱动单元12和经配置用于附接至变速器输入轴的变矩器14。以已知的方式，混合动力驱动单元12可选择性地操作以将扭矩从内燃机传递至变矩器14，或者经由驱动单元12的电动机16直接驱动变矩器14。沿着这些线路，混合动力驱动单元12包括发动机连接/断开离合器18，该发动机连接/分离离合器用于选择性地将变矩器14连接至输入轴20，该输入轴经配置用于例如经由飞轮不可旋转地连接至内燃机的曲轴，或者将变矩器14与输入轴20断开，使得变矩器只能由电动机16驱动。

电动机16包括定子22和转子24，其中定子22固定至混合动力驱动单元12的壳体26。在将电流提供给定子22的线圈后，由于转子24包括由线圈中的电流供电的多个永磁体分块24a，因此转子24以已知方式围绕混合动力模块10的中心轴线ca旋转。如本文所用，术语轴向地、径向地和周向地相对于中心轴线ca来使用。磁体分块24a在其内圆周上由转子承载件28支撑。转子承载件28包括：圆柱形轴向延伸段28a，该圆柱形轴向延伸段支撑磁体分块24a的内圆周；以及径向延伸段28b，该径向延伸段从轴向延伸段28a的端部径向向外突出。变矩器14由通过变矩器14的盖31的多个紧固件29在转子承载件28的径向延伸段28b处固定至混合动力驱动单元12。

离合器18包括多个离合器片30，其中至少一些离合器片在其外径端部处由形成在轴向延伸部分28a的内圆周表面上的花键或齿状物32以可轴向滑动的方式支撑。离合器片30中的至少一个在其内径端部处由内支撑件34以可轴向滑动的方式支撑，该内支撑件固定至反压板36，该反压板不可旋转地固定至轴20。离合器18还包括活塞38，该活塞可沿着轴20的外圆周轴向滑动，以基于活塞38的前侧和后侧上的流体压力差来接合和脱开离合器18。当活塞38迫使离合器片30抵靠反压板36时，离合器18接合，并且来自轴20的扭矩通过离合器片30传递至转子承载件28中，然后转子承载件将所接收的扭矩传递至阻尼器组件64。活塞38通过由支撑板42支撑的弹簧40轴向地保持远离离合器片30。活塞38还弹性地连接至抬离控制板43，该抬离控制板限制活塞38相对于离合器片30的抬离。

壳体26包括轴向延伸突出部44，该轴向延伸突出部设置在轴20的径向外侧的离合器18的发动机侧上。突出部44支撑滚珠轴承46，该滚珠轴承将转子凸缘48旋转地支撑在突出部44上。滚珠轴承46的内座圈位于突出部44的外圆周表面上，并且转子凸缘48从滚珠轴承46的外座圈的外圆周表面延伸到转子承载件28的轴向延伸段28a。

变矩器14包括一起形成盖31的前盖31a和后盖31b，其中紧固件29轴向通过前盖31a的径向延伸段，该径向延伸段径向向内延伸以与中心轴线ca相交。后盖31b形成叶轮52的叶轮壳50，该叶轮包括多个叶轮叶片54，所述叶轮叶片由叶轮壳50的圆形叶片支撑部分50a支撑，该叶片支撑部分成形为环形碗并且接触叶轮叶片54的后边缘。

变矩器14还包括涡轮56，该涡轮配置为限定活塞，该活塞可轴向地朝向和远离叶轮壳50运动，使得涡轮56的接合段接合叶轮壳50的接合段，从而形成锁止离合器。涡轮56包括涡轮壳58，该涡轮壳支撑多个涡轮叶片60。变矩器14还包括定子62，该定子轴向地位于涡轮56与叶轮52之间，以在从涡轮叶片60流出的流体到达叶轮叶片54之前重新引导该流体，以提高变矩器14的效率。变矩器14还包括阻尼器组件64，该阻尼器组件固定至涡轮壳58。阻尼器组件64经配置用于接收来自涡轮壳58的扭矩以及将扭矩传递至变速器输入轴。为了将扭矩传递至变速器输入轴，阻尼器组件64包括支撑毂66，该支撑毂包括花键内圆周表面，该花键内圆周表面用于不可旋转地连接至变速器输入轴的外圆周表面。

摩擦材料68粘合到涡轮壳58的外径向延伸部70的径向延伸的面向叶轮的表面上，该径向延伸的面向叶轮的表面在叶片60的径向外侧并且形成涡轮56的接合段，以用于接合叶轮壳50的径向延伸壁72，该径向延伸壁在叶片54的径向外侧并且形成叶轮壳50的接合段。在其他实施例中，作为粘合到外径向延伸部70的替代或补充，摩擦材料68可粘合到径向延伸壁72的径向延伸的面向涡轮的表面或粘合到径向延伸部70与壁72之间的一个或多个附加圆盘。无论摩擦材料68是粘合到外径向延伸部70、径向延伸壁72还是一个或多个附加圆盘，摩擦材料68都轴向地设置在延伸部70与壁72之间，以将涡轮56的接合段与叶轮壳50的接合段选择性地旋转接合。变矩器14通过前盖31a处的紧固件29接收从混合动力驱动单元12输入的扭矩，该扭矩被传递至叶轮52。叶轮52在锁止离合器脱开时，经由从叶轮叶片54到涡轮叶片60的流体流动驱动涡轮56，或者在锁止离合器接合时，经由摩擦材料68驱动涡轮。然后涡轮56驱动阻尼器组件64，该阻尼器组件继而驱动变速器输入轴。

重新参照电动机16，该电动机还包括转子夹持环74，该转子夹持环固定至轴向延伸段28a，以用于将转子24轴向保持在转子承载件28上。在与转子承载件28的设置有径向延伸段28b的第二或后轴向28d相对的转子承载件28的第一或前端轴向端部28c处设置转子夹持环74，使得磁体24a被轴向夹持在段28b与环74之间。在转子24与环74之间轴向设置有第一非铁板75a，并且在转子24与段28b之间轴向设置有第二非铁板75b。板75a、75b可由铝形成并且接触转子磁体以阻止涡流，所述涡流本质上是磁通量场的短路并且导致低的电动机效率。

图3a示出了转子承载件28的放大径向剖视图。图3b示出了转子承载件28的透视图，其示出了形成在第二部分78中的花键32的配置。转子承载件28通过冲压形成并且包括形成轴向延伸段28a的多个部分76、78、80。轴向延伸段28a包括从径向延伸段28b沿向前方向d1轴向延伸的第一或最后部分76、从第一部分76沿向前方向d1延伸的第二或中间部分78以及从第二部分78沿向前方向d1轴向延伸的第三或最前部分80。更具体地，第一部分76的后轴向端部76a接合径向延伸段28b，第二部分78的后轴向端部78a接合第一部分76的前轴向端部76b，第三部分80的后轴向端部80a接合第二部分78的前轴向端部78b并且第三部分80的前轴向端部80b形成轴向延伸段28a的前轴向端部28c(即，自由轴向端部)。部分76、78、80限定了轴向延伸段28a的外圆周表面28e和内圆周表面28f。第一部分76包括外圆周表面28e的径向外圆周表面部分76c(其为第一部分76的最外圆周表面)，并且第三部分80包括外圆周表面28e的径向外圆周表面部分80c(其为第二部分80的最外圆周表面)。第二部分78包括外圆周表面28e的径向内外圆周表面部分78c(作为第二部分78的最内外圆周表面)。表面部分76c、80c定位在径向内外圆周表面部分78c的径向外侧，使得第二部分78在第一部分76与第三部分80之间形成环形沟槽82。第二部分78包括径向延伸通道84，该径向延伸通道径向延伸穿过该第二部分，以将流体从转子承载件28的轴向延伸段28a的径向内部进给到沟槽82中，以用于在电动机16的操作期间冷却转子24。环形沟槽82围绕中心轴线ca连续地延伸。

第一部分76和第三部分80中的每一个均设置有由至少一个凹口76d、80d形成的径向内外圆周表面部分，该凹口分别在相应的径向外圆周表面部分76c、80c下方延伸。凹口76d、80d各自经配置用于接合转子24的内圆周表面上的对应成形的突出部24b、24c，以用于将转子24和转子承载件28不可旋转地连接在一起。换句话讲，凹口76d、80d接合突出部24b、24c，使得在电动机16的操作期间，转子承载件28随转子24一起围绕中心轴线ca旋转。在该实施例中，如图3b所示，凹口76d、80d形成为冲压到径向外圆周表面部分76c、80c中的平面，使得表面部分76c由至少一个弧形成并且表面部分80c由至少一个弧形成。在图3b所示的实施例中，部分76设置有两个凹口76d并且表面部分76c由多个周向间隔开的弧形成，并且部分80设置有两个凹口80d并且表面部分80c由多个周向隔开的弧形成。在其他实施例中，部分76、80可包括不同数量的凹口和弧。在图2至图4所示的实施例中，凹口76d、80d在第二部分78的径向内圆周表面部分78c的径向外侧，其中凹口76d、80d的径向最内轴向延伸表面76e、80e在径向内圆周表面部分78c的径向外侧。

转子承载件28被冲压成使得部分76、78、80各自具有大致相同(+/-10％)的径向厚度t。因此，第二部分78比第一部分76和第三部分80径向向内突出更远，使得第二部分78处的内圆周表面28f的内圆周表面部分92比部分76、80处的内圆周表面28f的内圆周表面部分90、94径向向内更远。内圆周表面部分92经配置用于不可旋转地连接至转子凸缘48的外圆周表面和至少一些离合器片30的外圆周表面。在图2、图3a和图3b所示的实施例中，内圆周表面部分92不可旋转地连接至每个其他离合器片30。在优选实施例中，内表面部分90设置有轴向延伸的花键或齿状物32，该轴向延伸的花键或齿状物经配置用于驱动地接合转子凸缘48的外圆周表面和离合器片30的外圆周表面上的轴向延伸的花键或齿状物。花键32各自具有大直径表面32a和小直径表面32b，该大直径表面限定转子承载件28的最内圆周表面。

图4示出了在转子承载件28的形成期间创建的中间零件88的透视图，其示出了第一部分76和第二部分80各自的凹口76d、80d以及第二部分78处的环形沟槽82的配置。如上面所指出的，如图4所示，第一部分76的径向外圆周表面部分76c和第三部分80的径向外圆周表面部分80c定位在第二部分78的径向内圆周表面部分78c的径向外侧，使得第二部分78在转子承载件28的外圆周表面处相对于部分76、80凹进，以便在转子承载件28的外圆周表面处在第一部分76与第三部分80之间轴向形成环形沟槽82。

图4还示出了第二部分78如何比第一部分76和第三部分80径向向内突出更远，使得第二部分78的尚未设置花键32的内圆周表面部分92比部分76、80的相应的内圆周表面部分90、94部分径向向内更远。更具体地，内圆周表面部分90、94分别由径向内表面部分90a、94a和径向外表面部分90b、94b形成，所述径向内表面部分由在形成凹口76d，80d期间生成的径向向内延伸的突出部96、98形成，并且因此与凹口76d、80d径向对准。在该实施例中，突出部96、98通过对径向外圆周表面部分76c、80c进行冲压而形成，使得内圆周表面部分90、94的径向外表面部分90b、94b各自由至少一个弧形成。在图2至图4所示的实施例中，部分76设置有两个突出部96，使得径向外表面部分90b由两个周向间隔开的弧形成，并且部分80设置有两个突出部98，使得径向外表面部分94b由两个周向间隔开的弧形成。

进一步处理中间零件88以形成转子承载件28。花键32或齿状物可形成在内圆周表面78d中，径向延伸段28b可进一步成形以固定至前盖31a，并且部分80可进一步成形以接纳转子夹持环74。

使得第二部分78在转子承载件28的外圆周表面处相对于部分76、80凹进，以便在转子承载件28的外圆周表面处在第一部分76与第三部分80之间轴向形成环形沟槽82。

图4还示出了第二部分78如何比第一部分76和第三部分80径向向内突出更远，使得第二部分78的尚未设置花键32的内圆周表面部分92比部分76、80的相应的内圆周表面部分90、94部分径向向内更远。更具体地，内圆周表面部分90、94分别由径向内表面部分90a、94a和径向外表面部分90b、94b形成，所述径向内表面部分由在形成凹口76d，80d期间生成的径向向内延伸的突出部96、98形成，并且因此与凹口76d、80d径向对准。在该实施例中，突出部96、98通过对径向外圆周表面部分76c、80c进行冲压而形成，使得内圆周表面部分90、94的径向外表面部分90b、94b各自由至少一个弧形成。在图2至图4所示的实施例中，部分76设置有两个突出部96，使得径向外表面部分90b由两个周向间隔开的弧形成，并且部分80设置有两个突出部98，使得径向外表面部分94b由两个周向间隔开的弧形成。

进一步处理中间零件88以形成转子承载件28。花键32或齿状物可形成在内圆周表面78d中，径向延伸段28b可进一步成形以固定至前盖31a，并且部分80可进一步成形以接纳转子夹持环74。

在前面的说明书中，已参考特定示例性实施例及其示例描述了本发明。然而，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中所阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可对其做出各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

附图标记说明

ca中心轴线

d1向前方向

10混合动力模块

12混合动力驱动单元

14变矩器

16电动机

18发动机连接/断开离合器

20输入轴

22定子

24转子

24a磁体分块

26壳体

28转子承载件

28a圆柱形轴向延伸段

28b径向延伸段

28c第一轴向端部

28d第二轴向端部

28e外圆周表面

28f内圆周表面

29紧固件

30离合器片

31盖

31a前盖

31b后盖

32轴向延伸花键

32a大直径表面

32b小直径表面

34内支撑件

36对压板

38活塞

40弹簧

42支撑板

43抬离控制板

44壳体突出部

46滚珠轴承

48转子凸缘

50叶轮壳

50a圆形叶片支撑部分

52叶轮

54叶轮叶片

56涡轮

58涡轮壳

60涡轮叶片

62定子

64阻尼器组件

66支撑毂

68摩擦材料

70外径向延伸部

72径向延伸壁

74转子夹持环

75a非铁板

75b非铁板

76第一部分

76a后轴向端部

76b前轴向端部

76c径向外圆周表面部分

76d凹口

76e径向最内圆周表面部分

78第二部分

78a后轴向端部

78b前轴向端部

78c径向内外圆周表面部分

80第三部分

80a后轴向端部

80b前轴向端部

80c径向外圆周表面部分

80d凹口

80e径向最内圆周表面部分

82环形沟槽

84径向延伸通道

88中间零件

90第一内圆周表面部分

90a径向内表面部分

90b径向外表面部分

92第二内圆周表面部分

94第三内圆周表面部分

94a径向内表面部分

94b径向外表面部分

96突出部

98突出部