离合器环形齿轮组件及其构造方法与流程

本公开总体上涉及车辆离合器组件，更具体地涉及包括固定地附接至独立的轴承座的环形齿轮托架的环形齿轮组件及其构造方法。

背景技术：

该部分内容提供与本公开相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

已知构造用于变速器离合器组件的离合器环形齿轮组件，其中，离合器环形齿轮组件包括固定地附接至独立的轴承座——也称为轴承毂或简称为毂——的环形齿轮托架。一种已知的用于将环形齿轮托架固定地附接至轴承座的机构包括将环形齿轮托架焊接至轴承座。然而，焊接可能是昂贵的，并且此外，由此形成的焊接接头导致硬化的热影响区，从而以非预期的方式影响独立部件的材料性能，并且还可能导致部件的热变形和飞溅污染。另一种已知的用于将环形齿轮托架固定地附接至轴承座的机构包括使用花键和卡环装置；然而，这增加了组件的复杂性，增加了所需部件的数量，增加了与组装相关的成本，并且需要不期望地增加组件的轴向空间或包封。在美国专利no.9,022,196中教示了又一种已知的用于将环形齿轮托架固定地附接至轴承座的机构，其中，在环形齿轮中形成有多个周向对齐且封闭的直线槽，其中，槽的增大的长度周向延伸并且减小的宽度径向延伸，并且位于轴承座上的具有与直线槽类似的直线形状的对应的多个实心突出部固定在槽中。突出部形成为从轴承座延伸以被接纳在直线槽中，于是突出部的端部被砧座冲压以在突出部的端部中形成周向延伸的凹入沟槽，从而使得突出部的材料被移位以形成径向向外和向内延伸的部段。然而，由于槽、突出部和所得到的组件的构型而存在如下问题：即，与制造直线槽相关的工艺的工艺装备和成形程度均较复杂，因此，与制造相关的成本较高。此外，在突出部的端部中形成的凹入沟槽在制造期间形成裂纹扩散源，从而导致废料，或者在车辆使用期间形成裂纹扩散源，从而导致对车辆维护的潜在需要。

根据本公开构造的离合器环形齿轮解决了至少上文论述的问题以及对于离合器组件领域的普通技术人员来说显而易见的其它问题。

技术实现要素：

本部分提供对本公开的概述，并且该部分内容不意在表示本公开的所有特征、优点、方面和/或目的的全面概述。

本公开的一个方面提供一种离合器环形齿轮组件，该离合器环形齿轮组件具有轴承座，该轴承座包括从中心轴线径向向外延伸的凸缘，该凸缘具有围绕中心轴线彼此周向间隔开的多个孔。离合器环形齿轮组件还具有环形齿轮托架，该环形齿轮托架包括从中心轴线径向向外延伸的轮缘，该轮缘具有多个贯通开口。每个贯通开口具有以与中心轴线成大致平行关系的方式远离轮缘轴向延伸的环形凸台。环形凸台构造成用于被接纳穿过孔，并且环形凸台具有径向向外扩张成与所述轴承座的凸缘接合的环形中空端部部分，以将环形齿轮托架固定地附接至轴承座。

本公开的另一方面提供凸台的扩张端部部分，该扩张端部部分扩张成截头锥形形状，以便于使环形齿轮托架与轴承座保持固定地附接。

本公开的另一方面提供具有环形的锥形渐缩边缘的孔，其中，环形的径向向外扩张的端部部分与该渐缩边缘接合。

本公开的另一方面提供完全中空的环形凸台。

本公开的另一方面提供具有筒形外壁的环形齿轮托架，其中，轮缘从该筒形外壁径向向内延伸。

本公开的另一方面提供具有筒形内壁的轴承座，其中，凸缘从该筒形内壁径向向外延伸。

本公开的另一方面提供不同材料的轴承座和环形齿轮托架。

本公开的另一方面提供类似材料的轴承座和环形齿轮托架。

本公开的另一方面提供包括由径向扩张的端部部分和轮缘界定的环形凹入的径向面向外的沟槽的凸台，其中，轴承座的凸缘的整个周缘通过叠置的径向扩张的端部部分而固定在环形凹入沟槽中，从而形成轴承座与环形齿轮托架的可靠且牢固的固定。

本公开的另一方面提供具有过渡至凸缘的一个侧部的倒圆边缘和过渡至凸缘的相反侧部的渐缩边缘的孔，其中，倒圆边缘与凸台的圆角半径一致，以在倒圆边缘与凸台之间形成合适的紧密配合，并且渐缩边缘与凸台的径向扩张的端部部分一致，以在渐缩边缘与凸台之间形成合适的紧密配合，从而形成环形齿轮托架与轴承座的可靠且牢固的附接。

本公开的另一方面提供圆形开口的孔并且提供用于被紧密接纳在圆形开口内的具有相应的柱形外表面的凸台，从而在孔与凸台之间形成相对低应力的、无应力集中的连接。

本公开的另一方面提供一种构造离合器环形齿轮组件的方法。该方法包括：形成具有从中心轴线径向向外延伸的凸缘的轴承座；形成围绕中心轴线彼此周向间隔开的穿过凸缘的多个孔；形成具有从中心轴线径向向外延伸的轮缘的环形齿轮托架；在轮缘中形成多个贯通开口，并且使每个贯通开口形成为具有沿轴向远离轮缘延伸的环形凸台；将每个环形凸台布置成穿过轴承座的孔；以及使凸台的端部部分径向向外扩张成与轴承座的凸缘接合，以将环形齿轮托架固定地附接至轴承座。

本公开的另一方面包括使端部部分形成为具有中空的截头锥形形状。

本公开的另一方面包括使孔形成为具有锥形的渐缩边缘，并且使径向向外扩张的端部部分与该渐缩边缘接合，以提供轴承座与环形齿轮托架的可靠且牢固的附接。

本公开的另一方面包括使环形凸台形成为完全中空的，从而减小组件的重量，同时提供形成轴承座与环形齿轮托架的可靠的、相对低应力的、无应力集中的附接的能力。

本公开的另一方面包括使环形齿轮托架形成为具有筒形外壁，其中，轮缘从该筒形外壁径向向内延伸。

本公开的另一方面包括使轴承座形成为具有筒形内壁，其中，凸缘从该筒形内壁径向向外延伸。

本公开的另一方面包括使凸台形成为具有由径向扩张的端部部分和轮缘界定的环形凹入沟槽，并且将轴承座的凸缘固定在该环形凹入沟槽中，以提供轴承座与环形齿轮托架的可靠且牢固的附接。

本公开的另一方面包括使孔形成为具有过渡至凸缘的一个侧部的倒圆边缘和过渡至凸缘的相反侧部的渐缩边缘，其中，倒圆边缘与凸台的圆角半径一致，并且渐缩边缘与凸台的径向扩张的端部部分一致，使得径向扩张的端部部分围绕所抵接的渐缩边缘的整个圆周延伸，以提高提供轴承座与环形齿轮托架的可靠且牢固的附接的能力。

本公开的另一方面包括使轴承座形成为具有筒形内壁，其中，凸缘从该筒形内壁径向向外延伸。

本公开的另一方面包括在转移模具工艺中将环形齿轮托架附接至轴承座，从而使制造过程流线化并简化，因此降低与制造相关的成本。

根据本文提供的描述，另外的应用领域将变得显而易见。该概述中的描述和具体示例仅意在说明的目的，并且不意在限制本公开的范围。

附图说明

图1是根据本公开的一个方面构造的离合器环形齿轮组件的局部横截面图；

图2是图1的离合器环形齿轮组件的轴承座的放大的局部横截面图；

图3是以预组装状态示出的图1的离合器环形齿轮组件的环形齿轮托架的局部横截面图；

图4是以实线示出组装状态并且以虚线示出部分组装状态的图3的圈出区域4的放大的局部横截面图；

图5是图2的轴承座的局部后视图；

图6是图3的环形齿轮托架的局部后视图；

图7是示出了将轴承座固定地接合至环形齿轮托架的连接特征件的放大的局部后视图；

图8是类似于图4的局部横截面图，示出了轴承座的放大区域，其中，轴承跨置在轴承座的支承表面上以在使用中适应径向和推力载荷；

图9是示出了根据本公开的一个方面的用于经由具有径向向外延伸的扩张表面的冲压机将环形齿轮托架固定地接合至轴承座的方法的局部横截面图；

图10a至图10c示出了根据本公开的一个方面的用于在环形齿轮托架中形成具有从托架的轮缘向外延伸的环形凸台的贯通开口的方法；

图11a至图11b示出了根据本公开的另一方面的用于在环形齿轮托架中形成具有从托架的轮缘向外延伸的环形凸台的贯通开口的另一方法；

图11c示出了根据本公开的一个方面的用于将环形齿轮托架附接至轴承座的方法；

图12a至图12p示出了用于形成图1的离合器环形齿轮组件的环形齿轮托架的转移模具工艺；

图13是图1的离合器环形齿轮组件的环形齿轮托架和轴承座的分解立体图；以及

图14a至图14p示出了用于将环形齿轮托架接合至轴承座并完成其组装的转移模具工艺。

具体实施方式

总体上参照所有附图，本公开的内容和本文中描述的教示涉及特别适用于机动车辆应用中的类型的离合器组件，并且特别地涉及用于所述离合器组件的环形齿轮组件。虽然根据一个或更多个具体示例性构造公开了离合器环形齿轮组件，但本公开的离合器环形齿轮组件10可以构造成以可操作的方式用于任何期望的车辆平台。本公开的构思总体上涉及形成环形齿轮托架12与用于车辆离合器组件的环形齿轮组件10的轴承座14之间的改进的连接以及形成该连接的方法。改进的连接以及形成该连接的方法在制造上是经济的并且提供环形齿轮托架12与轴承座14之间的可靠、坚固且耐用的连接，以延长组件10的使用寿命。

作为示例而非限制地，环形齿轮托架12可以由任何合适的金属材料构造成，包括铝或钢。作为示例而非限制地，环形齿轮托架12可以以级进转移模具工艺来构造，例如在图12a至图12p中示出的。在成形过程中，环形齿轮托架12形成为具有绕中央轴线18大体平行地延伸的大体筒形外壁16，以及具有在径向方向上环形设置的也被称为轮缘20的部分或凸缘，轮缘20从大体筒形外壁16径向向内地延伸至环形的内周缘22。轮缘20至少部分地将离合器环形齿轮组件10的前侧部fs与该组件10的后侧部bs间隔开并界定中央开口24，该中央开口24定尺寸成适于将轴承座14的至少一部分接纳在其中。在示出的连续转移模具工艺中，图12a至图12d分别示出了第一拉伸过程和第二拉伸过程；图12e至图12f示出了进一步拉伸过程和半径再冲压过程；图12g至图12j示出了轧制过程，其中，筒形外壁16的外表面是波状的；图12k至图12l示出了进一步轧制过程以及用于开始形成贯通开口26的冲孔过程；图12m至图12n示出了用于完成贯通开口26和凸台28的过程；以及图12o至图12p示出了用于形成环形的内周缘22的过程。本文中可以设想的是，根据本公开，可以在转移模具工艺中使用更少或额外的工艺。还可以设想的是，在本公开的理念范围内，可以使用其它工艺来形成环形齿轮托架12。

轮缘20具有相反的侧面21、23，其中，侧面21面向前侧部fs，并且相反的侧面23面向后侧部bs。在一个示例性的实施方式中，形成有多个贯通开口26，所述多个贯通开口26延伸穿过轮缘20的侧面21、23并与内周缘22相邻。贯通开口26在周向方向上被定界并且因此完全被轮缘20的材料围绕。贯通开口26可以形成为任何期望的数目和布置，并且在示例性的实施方式中，形成有彼此周向对准并且相对于彼此等距间隔开的六个贯通开口26。然而，可以设想到的是，贯通开口26可以以其它方式设置，包括彼此径向交错，因此并非周向排列，并且在特定应用中根据需要而相对于彼此非均匀地间隔开。贯通开口26优选地且至少部分地通过材料移位工艺——比如拉伸和冲孔工艺(图10a至图10c)或者冲孔和冲压工艺(图11a至图11b)——来形成，其中，轮缘20的材料朝向后侧部bs轴向地(相对于中央轴线18)延伸或变形，于是最终形成贯通开口26。因此，贯通开口26由轴向延伸的大体筒形的下述壁定界：所述壁形成终止于也被称为自由端30的环形远端处的环形突出部或凸台28，其中，轮缘20从凸台28径向向内延伸至自由内周缘22。贯通开口26和凸台28形成在相反的前侧部fs与后侧部bs之间轴向地延伸的中空且大体管状的通道——示出为筒形。在凸台28是中空的情况下，可以意识到组件10的重量减轻。凸台28经由也被称为圆角29的环状弓形的凹入半径过渡至径向延伸的轮缘20的也被称为后侧面的侧面23。在图10a至图10b的成形实施方式中，可以观察到的是，材料在冷成形工艺中被拉伸以形成凸台28的期望的几何形状，接着，如图10c中所示，经深拉伸的材料的基部被冲孔以完成贯通开口26和凸台28的形成。相反地，如图11a中所示，贯通开口26可以首先例如以钻孔或冲孔操作开始，接着，如图11b中所示，可以使用具有期望构型且包括鼻部50和径向向外延伸的环形扩张部52的冲压机46以用于首先形成预组装凸台28的成品形状。接着，如下文中进一步描述的，如图11c中所示，可以使用同一冲压机46或者根据需要使用不同的冲压机来使凸台28的端部区域塑性变形，以将环形齿轮托架12固定地附接至轴承座14。下文提供关于对组件10进行构造的过程的进一步描述。

轴承座14至少部分地由诸如轴承等级的钢之类的轴承等级的金属构成，并且因此，根据选择用于环形齿轮托架12的材料的类型，轴承座14和环形齿轮托架12可以由相似或不同的材料构成，从而根据预期应用的需要提供较宽范围的选择。这在部件12、14中的一个部件使用成本较低的材料的情况下可以带来制造效益和经济效益。能够使用不同的材料主要是由于使用了改进的连接机构来将部件12、14固定至彼此，这对于焊接机构而言通常是不可能的或者不可靠的。轴承座14具有环形内壁32，环形内壁32被示出为筒形、大体筒形或大致筒形的壁，环形内壁32大体平行于中央轴线18而轴向地延伸，并且轴承座14具有环形径向设置部，所述环形径向设置部也被称为凸缘34，凸缘34被示出为大体或大致平坦的并且从内壁32大体径向地向外并且大体横向地远离中央轴线18延伸至环形外周缘36，并且凸缘34具有将组件10的前侧部fs与组件10的后侧部bs间隔开的相反的侧面37、39，其中，侧面37面向前侧部fs，并且相反的侧面39面向后侧部bs。在一示例性的实施方式中，在与外周缘36相邻的凸缘34中形成有多个通孔，所述多个通孔也被称为孔38。孔38在周向方向上被定界并且因此完全被凸缘34的材料围绕。孔38定尺寸成适于接纳环形齿轮托架的环形凸台28、优选地以线至线或微小的间隙配合的方式接纳环形齿轮托架的环形凸台28以便于将环形齿轮托架12组装至轴承座14。应当理解的是，孔38以与凸台28在数目、布置和间隔方面相对应的方式设置，以允许凸台28容易地布置到孔38中。还可以预期的是，孔38的形状可以与凸台28的外表面相似，以便于在孔38与凸台28的外表面之间形成密切且紧密的配合，以在孔38与凸台28被固定在一起时使他们之间的潜在的相对运动的阻力增大。在一示例性的实施方式中，如图2中最佳所示，每个孔38均是圆形的并且包括过渡至凸缘34的前侧面37的环形且凸出的倒圆边缘40以及朝向凸缘34的后侧面39延展并且过渡至后侧面39的相对的环形的且被倒角的、也被称为渐缩或锥形边缘42。

在示例性的实施方式中，将环形齿轮托架12组装至轴承座14包括对准以及将比如在图3和图13中示出的呈大体筒形形式的凸台28插入到圆形或大致圆形的孔38中，使得凸台28的自由端30延伸超过渐缩边缘42的前部拐角43(图2)并且优选地略微超过渐缩边缘42的尾部拐角或自由拐角45(图2)。接着，如在关于连续转移模具工艺生产线的图9和图14a至图14b中所示，在将轴承座14的前侧面37与环形齿轮托架的轮缘20的后侧面23压接合并将凸台28完全布置到轴承座14的相应的孔38中时，每个孔38的凸出的倒圆边缘40与相应的凸台28的对应的凹入的圆角29配合、一致或大致一致地接合，并且例如通过上述冲压机46将按压力施加在凸台28的自由端30上或自由端30附近。由于施加至凸台28的按压力，自由端部54塑性变形并且以向外扩张的方式径向向外地径向移位成与轴承座14的渐缩边缘42接触。扩张的端部54呈截头锥形形状，从而完全卷绕围绕轴承座14的凸缘34中的孔38的周缘边缘并将该边缘捕获在扩张的端部54与环形齿轮托架12的轮缘20之间，并且使得轴承座14的面向前侧部fs的侧面37压靠环形齿轮托架的轮缘20的面向后侧部bs的侧面23。

为了便于构造过程，如图9中所示，可以在环形齿轮托架的轮缘20的后面插入角状件44，角状件44抵靠与凸台28相反的侧面21，以轴向地支承轮缘20和凸台28。特别构造的冲压机46将力沿轴向方向a1施加至每个凸台28的自由端部30，以使自由端部30压缩变形并使凸台28与轴承座14接合。角状件44沿轴向方向a2施加相等且相反的力，因此，角状件44限制了环形齿轮托架12的轴向运动，使得凸台28在圆形孔38内沿径向且周向地扩张，并且在通过冲压机46施加合适的力期间，凹入的圆角29被压制成与凸出的拐角40接触，因此，导致沿着区段48的期望的均匀压缩应力的增大。如上面指出的，冲压机46包括鼻部50和环形扩张部52，其中，鼻部50定尺寸成被紧密地接纳穿过贯通开口26并进入到角状件44的中空部中，环形扩张部52从鼻部50径向向外地延伸。环形扩张部52具有环形的凹入表面，该环形的凹入表面在凸台的自由端部30为直的筒形构造时撞击凸台的自由端部30并且使得自由端部30沿着扩张部52的路径变形，从而使得凸台28的圆形端部54径向向外地扩张成与冲压机的扩张部52的凹面配合并一致。由于自由端部30径向向外地扩张，使得环形凸台28的紧邻自由端部30的环形扩张的端部54在不被切割或者剪切并且因此没有形成倾向于作为应力梯级的呈槽、凹痕或其它形式的潜在的裂纹扩展源的情况下卷绕或折叠成与孔38的渐缩边缘42压抵接。由于扩张，轴承座14的凸缘34被有效地夹持并固定在界定于扩张的端部54与环形齿轮托架12的轮缘20之间的环形沟槽55内。因此，环形齿轮托架12和轴承座14可靠且牢固地固定接合至彼此以抵抗轴向分离。

通常，与组件10上的、特别是区段48上的扭矩负载相关联的任何张力用于将轴承座14与环形齿轮托架12分离。有利地，通过在区段48中产生另外的压应力并且通过将孔38的整个外周缘捕获在环形沟槽55内，张力被充分抵消，从而使得组件10的扭矩性能增大。

图8是示出了用于以滚动接合的方式抵靠组件10的轴承座14的轴承的细节图，其中，示例性的实施方式示出了在变速器中使用的组件10。在示例性的实施方式中，轴承b1用于径向地引导组件10，并且推力轴承b2和b3用于轴向地引导组件10。如下面进一步描述的，组件10的制造有利地促进轴承座14的表面的硬化，其中，轴承b1、b2、b3跨置在所述表面上。

下面提供关于环形齿轮组件10和组件10的制造的其他细节和信息。在示例性的实施方式中，渐缩边缘42通过任何期望的成形工艺——比如转移模具工艺——形成，其中，轴承座14的材料呈锥形地扩张以用作止挡表面并且在被压缩时与扩张部54一致。并且，该成形过程消除了在凸台28的区域中加工轴承座14以减小厚度的需要。加工可能导致需要以相当大的成本去毛刺的中断切割。“成形”指的是通过对渐缩边缘42的区域中的材料进行压缩来产生锯齿状区域的工艺。

在示例性的实施方式中，拐角或倒圆边缘40和拐角或圆角29也通过成形工艺——比如连续转移模具工艺——形成，换言之，通过施加压缩力以形成它们各自的曲率半径，其中，所形成的半径有助于改进填充，换言之，凸台28扩张以填充孔38并压接合轴承座14，并且使轴承座14和环形齿轮托架12更好地座置。在示例性的实施方式中，一旦凸台28插入到孔38中，作为示例而非限制，弹簧加载的冲压机46提供了上述轴向力，该轴向力将轴承座14和环形齿轮托架12压制在一起。在施加轴向力期间，额外量的残余压缩应力被施加至环形的倒圆边缘40和区段48中。该残余压缩应力导致耐久性提高，即，压缩应力抵消与组件10的操作相关联的张力。

在示例性实施方式中，如上文所描述的，当冲压机46施加轴向压缩力时，凸台28被角状件44充分支承，以防止凸台28从孔38被向外推动。

有利地，组件10的构型使环形齿轮托架12的轴向范围、特别是容纳角状件44所需的空间56的轴向范围最小化。组件10还替换了轴承座14与环形齿轮托架12的焊接。焊接将不期望地增加用于+制造组件10的成本和复杂性，并且可能导致如上文所论述的所形成组件的部件的不期望的加热、脆化和可能的翘曲。此外，如上所述，焊接通常需要使用类似的材料以形成可靠的焊接接头，而在本文描述和示出的改进的连接机构不需要类似的材料。

在将环形齿轮托架12固定至轴承座14时，作为示例而非限制，可以在连续转移模具工艺中执行比如图14c至图14p中所示出的其他处理。例如，可以在环形齿轮托架12的筒形外壁16上执行精加工成型工艺，比如图14c至图14f中所示出的；最终形成花键和突节，比如图14g至图14h中所示出的；以及修整和穿孔，比如图14i至图14p中所示出的。本文中可以设想的是，根据本公开，可以在转移模具工艺中使用更少或额外的工艺。还可以设想的是，在本公开的理念范围内，可以使用其它工艺来形成环形齿轮托架组件10。

提供对实施方式的以上描述是为了进行说明和描述。以上描述并不意在穷尽或限定本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用的情况下能够进行互换并且能够用于选取的实施方式——即使并未具体示出或描述。也可以以许多方式来改变特定实施方式的各个元件或特征。这种改变不应当被视为背离本公开，并且所有这种修改意在被包括在本公开和权利要求的范围内，其中，权利要求最终限定本公开的范围。