用于在工件上形成表面特征的工具和方法与流程

本申请要求在2016年8月4日提交的美国申请no.15/228,106的优先权，其公开在此通过引用全文并入本申请。

本公开涉及一种用于在齿轮的环形外表面中形成表面特征(例如一系列齿和/或凹槽)的装置和方法。

背景技术：

自动变速器、扭矩变换器等具有许多具有复杂表面特征的部件。例如，行星齿轮组可包括齿轮或导轮，其在部件的外表面上具有一系列重复的凹槽和齿。已知通过利用一个或多于一个滚动件形成这些部件的凹槽。

例如，de102010019522公开了一种装置，其具有外部轮廓件，所述外部轮廓件包括容纳心轴上的杯形坯料的下模。所述轮廓件具有上模，所述上模可与下模相对地轴向地调节，其中，上模具有多个滚动件，所述滚动件布置在坯料的外周上。轮廓滚动件容纳在限位环中，所述限位环由两个环件形成，所述环件设计成彼此互补。

技术实现要素：

在一实施例中，提出了一种用于形成环形工件的工具。所述工具包括限定出一周界的一个或多于一个内部成形件。工具还包括多个外部成形件，所述外部成形件绕中心轴线共同设置成环形并从周界径向向外。每个外部成形件都具有面向内部成形件的内表面和相反的外表面。每个内表面都限定出表面特征，以用于在工件上形成相应的外表面特征。工具还包括驱动件，所述驱动件构造成能够沿轴线平移，以使外部成形件朝向工件径向向内移动，以在工件上形成外表面特征。

外部成形件的每个外表面都相对于中心轴线窄缩，驱动件可包括相对于中心轴线窄缩的内表面。驱动件的内表面可沿着外部成形件的外表面滑动，以迫使外部成形件朝向工件径向向内移动，从而在工件上冲压形成表面特征。

内部成形件的周界或外表面可限定出一系列表面特征，以用于在工件上形成相应的内表面特征。

所述一个或多于一个外部成形件可以是单个柱形的内部成形件。替代地，所述一个或多于一个外部成形件可以是共同限定出一周界的内部成形件。

在另一实施例中，一种形成环形工件的方法包括将环形工件定位在大体上柱形的内部成形件与多个外部成形件之间，每个外部成形件都设置在支撑件上并具有外表面。所述方法还包括将驱动件朝支撑件驱动并靠触在所述外表面上，以迫使外部成形件沿支撑件滑动并压靠在环形工件上。

在另一实施例中，一种用于形成齿轮的系统包括支撑件和多个外部成形件，所述外部成形件由支撑件支撑并绕中心轴线环状地布置。外部成形件构造成能够沿支撑件朝向或远离中心轴线移动。每个外部成形件都被偏压远离中心轴线。驱动件选择性地与外部成形件中的至少一个相接合。驱动件向支撑件的运动将外部成形件压向中心轴线，以形成齿轮的外表面。

附图说明

图1是根据一实施例的处于关闭位置或使用位置的工具的局部透视图，其中，工具在齿轮上形成齿。

图2是处于打开位置或非使用位置的工具的局部透视图，其中，工具未在齿轮上形成齿。

图3是工具的透视图，其中，各种部件在此整体地示出。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例，其它实施例可采用不同的替代的形式。附图不一定按比例绘制；某些特征可能被夸大或缩小，以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应理解为限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式运用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的那样，参考任一附图示出和描述的各种特征可以与一个或多于一个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能需要符合本公开的教导的特征的各种组合和改型。

应当理解，对方向的参照(例如，“向下”、“向上”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”等)旨在描述如图所示定向的工具和齿轮的实施例。这些术语应根据如图中的特定布置和方位所示的工具和齿轮的位置来理解。例如，虽然驱动件在下文描述为“向下”驱动，但该术语旨在表示“当如图所示定向时向下”，因为应当理解，当实际用于形成齿轮时，该工具可以采取其它定向(例如，倾斜的、上下颠倒的等)。而且，术语“内部”和“外部”是指相对于工具的中心轴线而言。

根据本公开的一个或多于一个实施例，提供了一种用于形成有齿的齿轮的工具、系统和方法。齿轮上的齿沿直线方向冲压成形至齿轮的表面中，而不是滚动成形，在所述滚动成形中滚动成形工具滚过该表面。

图1示出了用于冲压成形齿轮12上的齿的工具10。在图1中，工具10被示为处于使用位置，其中，在齿轮12的表面上形成齿。在图2中，工具10被示为处于打开的未使用位置，其中，齿轮未形成齿轮上的齿。为了提供工具10的更清晰的视图，图2中未示出齿轮。

工具10包括支撑件20、驱动件30、多个外部成形件40和内部成形件50。这些部件以及齿轮12可共有同一中心轴线(未示出)。这些部件一起工作以将外部齿14和内部齿16冲压到齿轮12的表面上。支撑件20、驱动件30和内部成形件50完整地围绕齿轮12延伸一圈，但是在图1-2中，这些部件仅部分地示出以用于说明的目的；部件在图3中完整地示出。此外，虽然附图中仅示出了一个外部成形件40，但应理解，这仅出于说明目的；多个外部成形件40围绕齿轮12延伸。在一实施例中，外部成形件40的数量对应于齿轮上的外部齿14的数量。

工具10用于如下在齿轮12上形成齿。齿轮12放置在支撑件20或其它基底表面(未示出)上。为了启动形成过程，驱动件30例如通过液压被向下驱动或向下压。当驱动件30被向下驱动时，驱动件30接合外部成形件40，以迫使外部成形件40沿着支撑件20沿向内的方向朝向齿轮12。当进一步驱动时，驱动件30迫使外部成形件40进一步向内以压靠齿轮12。齿轮12被压在外部成形件40与内部成形件50之间，每个成形件40、50都设有表面特征，以在齿轮12上形成相应的外部齿14和内部齿16。

支撑件20具有大体上平坦的上表面22。上表面22可设有从中心轴线径向向外延伸的轨道或凹槽。这些轨道或凹槽在外部成形件40被驱动件30向内和向外推动时向内和向外引导外部成形件40。外部成形件40的下表面可分别具有配合在轨道或凹槽中的一个内的相应突起。在另一实施例中，上表面22可设有径向延伸的突起，每个突起配合在外部成形件40中的相应一个的底表面上的相应凹槽或轨道内。凹槽或轨道与突起的相互作用仅是使得能够实现外部成形件40与支撑件20之间的可滑动耦接的一个示例。

驱动件30可朝向支撑件20向下移动和远离支撑件20向上移动，以选择性地按压外部成形件40和从齿轮12释放外部成形件40。驱动件30包括面向中心轴线的内表面32。在一实施例中，内表面32相对于中心轴线窄缩，使得内表面32的顶部比内表面32的底部更靠近中心轴线。如图3所示，内表面32可以采用截头圆锥形状。

外部成形件40具有相应的外表面42，当驱动件被驱动时，所述外表面42与驱动件30接合。每个外部成形件40的外表面42都相对于中心轴线窄缩，使得外表面42的顶部比内表面32的底部更靠近中心轴线。每个外部成形件40的外表面42的形状都对应于驱动件30的内表面32的形状。在一实施例中，当驱动件被驱动时，表面32、42以面对面的关系接合，以确保外部成形件40朝向中心轴线的平滑直线运动。

当驱动件处于非使用位置或打开位置时(例如，图2)，驱动件与外部成形件40间隔开，并且不直接接合外部成形件40。当驱动件30被驱动时，驱动件的内表面32接合外部成形件40的外表面42。如上所述，窄缩的表面将驱动件30的向下运动转变成每个外部成形件40的径向运动(即，朝向齿轮12)。

每个外部成形件还包括内表面44，所述内表面44设有表面特征46。在一实施例中，表面特征46呈齿轮上的外部齿14的所需形状。当外部成形件40被压向齿轮12并且压到齿轮12上时，表面特征46压靠在齿轮12的外表面上，从而形成外部齿14。

在其中内部齿16形成在齿轮12上的实施例中，内部成形件50包括具有多个表面特征54的外表面52。这些表面特征54呈内部齿16的所需形状。外表面52和表面特征54提供抵抗来自外部成形件40的径向向内的压力的抵抗力。因此，当驱动件30将外部成形件40压靠在齿轮12上时，外部齿14和内部齿16都可以同时形成。

使用上述工具可实现形成环形工件、例如齿轮12的方法。在一实施例中，齿轮12放置在大体上柱形的内部成形件50与多个外部成形件40之间。每个外部成形件40都可滑动地设置在支撑件20上。驱动件30朝向支撑件并且抵靠外部成形件40的外表面42被驱动。这迫使外部成形件40沿支撑件滑动并压靠在齿轮12上。外部成形件40可彼此间隔开，但是通过上下驱动驱动件30可共同限定出尺寸可调节的周界或周边。

应当理解，上述齿轮12可以是多种齿轮中的一种，例如环状齿轮、导轮、太阳齿轮等。已知在车辆的传动机构或扭矩变换器中存在许多不同类型的齿轮，上面公开的工具和成形系统可以在任何类型的齿轮上实施。如果形成的特定齿轮设计成没有内部齿，则内部成形件50可设计成不具有外表面特征。同样地，如果形成的特定齿轮设计成没有外部齿，则外部成形件40可设计成不具有内表面特征。

与传统的滚动式形成齿轮相反，利用本公开的工具减少了运动部件的数量。这减少了对零件造成损坏的机会。与本公开的形成相比，在滚动式形成期间旋转部件的量维护成本更高。

应当理解，相关术语、如在“大体上柱形的内部成形件”中的“大体上”可包括外表面上的表面特征、凸起或凹槽，但是本领域技术人员仍将认为该构件整体上“大体上”是柱形的。

虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，应当理解，可进行各种改变，并不脱离本公开的精神和范围。如前所述，不同实施例的特征可以组合以形成本发明的可能未明确描述或说明的其它实施例。尽管不同实施例可被描述为对于一个或多于一个期望特性具有优势或优于其它实施例或现有技术的实现方式，但是本领域普通技术人员认识到可以损害一个或多于一个特征或特性以实现与具体的应用和实现方式有关的期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易于组装等。因此，即使任何实施例被描述为对于一个或多于一个特性与其它实施例或现有技术实施方式相比不太理想，这些实施例仍不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可能是期望的。