專利名稱：制造用于疊置行星齒輪組的組合齒輪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及疊置行星齒輪組，并且更具體而言，涉及制造疊置行星齒輪組的部件的方法。
背景技術(shù)：
此部分中的陳述僅提供與本公開有關(guān)的背景信息，并且可能構(gòu)成或不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)?，F(xiàn)代機(jī)動(dòng)車輛自動(dòng)變速器通常采用多個(gè)串聯(lián)設(shè)置的行星齒輪組件和多個(gè)離合器及制動(dòng)器，這些離合器及制動(dòng)器根據(jù)控制方案作用在行星齒輪組件的元件上以提供一系列前進(jìn)擋或速比和倒擋。在某些應(yīng)用中，希望兩個(gè)行星齒輪組件同心地或幾乎同心地布置在軸向平面中。這樣的構(gòu)型被稱為“疊置”。疊置的行星齒輪組件在非常緊湊的包裝中提供了顯著的齒輪比靈活性。這樣的疊置行星齒輪組件通常需要中央或中間部件，其為內(nèi)行星齒輪組件的環(huán)形(外)齒輪和外行星齒輪組件的太陽(yáng)(內(nèi))齒輪的組合。遺憾的是，伴隨中間部件或組合齒輪的制造的困難限制了疊置行星齒輪組件的可用性和因此用途。例如，優(yōu)選具有薄截面的組合齒輪通常需要在該部件的內(nèi)部和外部?jī)烧呱隙夹纬删苈菪X輪。另外，該部件還必須經(jīng)受熱處理，并且如果該部件要滿足功能要求，那么由這種熱處理引起的尺寸和幾何形狀的變化必須極小和最小化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供制造用于疊置行星齒輪組件的中間、中央或組合齒輪的改進(jìn)的方法。用于制造其中齒輪在相同軸向平面中的花鍵組件的第一方法包括形成在內(nèi)(環(huán)形)齒輪的外表面上的外花鍵和在外(太陽(yáng))齒輪的內(nèi)表面上的內(nèi)花鍵。然后將齒輪單獨(dú)熱處理并組裝在行星齒輪架中。第二方法利用端面花鍵或突起來(lái)聯(lián)接在不同軸向平面中(軸向偏移)的齒輪，并且包括在外(太陽(yáng))齒輪中拉削內(nèi)花鍵以及在外齒輪的一端和內(nèi)(環(huán)形)齒輪的相對(duì)的相鄰端上端銑、拉削或多邊形車削端面花鍵。然后對(duì)齒輪熱處理和優(yōu)選地通過輕壓配合進(jìn)行組裝。第三方法提供軸向偏移的組合齒輪。對(duì)內(nèi)齒輪和外齒輪進(jìn)行制造和熱處理。在熱處理之后，通過例如機(jī)加工移除小面積的表面滲碳硬化層。然后將齒輪配合，通過脈沖電流迅速加熱并在受熱區(qū)域中鐓鍛(upset)。備選地，齒輪可通過硬釬焊固定在一起。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供制造和組裝用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的不同方法。本發(fā)明的另一方面是提供一種制造組合齒輪的方法，該方法包括在內(nèi)齒輪的外表面和外齒輪的內(nèi)表面上形成花鍵；對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理以及將齒輪組裝在行星齒輪架中。本發(fā)明的又一方面是提供一種制造組合齒輪的方法，該方法包括在外齒輪中拉削內(nèi)花鍵以及在外齒輪的一端和內(nèi)齒輪的相對(duì)的相鄰端上端銑、拉削或多邊形車削端面花鍵。
本發(fā)明的又一方面是提供一種制造組合齒輪的方法，該方法包括形成內(nèi)齒輪和外齒輪；對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理；移除小面積的表面滲碳硬化層；使齒輪配合；通過脈沖電流迅速加熱齒輪；以及在受熱區(qū)域中鐓鍛齒輪。本發(fā)明的又一方面是提供一種制造組合齒輪的方法，該方法包括形成內(nèi)齒輪和外齒輪；對(duì)齒輪進(jìn)行熱處理；移除小面積的表面滲碳硬化層；使齒輪配合；以及將齒輪硬釬
焊在一起。本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。技術(shù)方案1:一種制造用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的方法，包括下列步驟 形成在內(nèi)表面上具有齒輪齒的第一環(huán)形齒輪，
形成在外表面上具有齒輪齒的第二太陽(yáng)齒輪，
在所述第一環(huán)形齒輪的外表面上形成花鍵，
在所述第二太陽(yáng)齒輪的內(nèi)表面上形成花鍵，
通過使所述花鍵嚙合且使所述齒輪至少大致軸向?qū)R而將所述第二太陽(yáng)齒輪組裝在所述第一環(huán)形齒輪上。技術(shù)方案2 :根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中，形成于所述第一環(huán)形齒輪的外表面上的所述花鍵為外花鍵。技術(shù)方案3 :根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中，形成于所述第二太陽(yáng)齒輪的內(nèi)表面上的所述花鍵為內(nèi)花鍵。技術(shù)方案4 :根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括提供疊置行星齒輪組件并將所述組裝的太陽(yáng)齒輪和環(huán)形齒輪設(shè)置在所述行星齒輪組件中的步驟。技術(shù)方案5 :根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，還包括對(duì)所述環(huán)形齒輪和所述太陽(yáng)齒輪進(jìn)行熱處理的步驟。技術(shù)方案6 :根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中，所述熱處理步驟包括硬化和淬火。技術(shù)方案7 :根據(jù)技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述組裝步驟實(shí)現(xiàn)輕干涉配合。技術(shù)方案8 :一種制造用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的方法，包括下列步驟 形成在內(nèi)表面上具有齒輪齒的第一環(huán)形齒輪，
形成在外表面上具有齒輪齒的第二太陽(yáng)齒輪，
在所述第一環(huán)形齒輪的一端上形成多個(gè)軸向突起和在所述第一環(huán)形齒輪的外表面上形成肩部，
在所述第二太陽(yáng)齒輪的內(nèi)表面上形成多個(gè)軸向通槽，以及
通過使所述突起和通槽接合并軸向偏移所述齒輪而將所述第二太陽(yáng)齒輪組裝在所述第一環(huán)形齒輪上。技術(shù)方案9 :根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，所述多個(gè)軸向突起包括至少兩個(gè)關(guān)起。技術(shù)方案10 :根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，還包括提供疊置行星齒輪組件并將所述組裝的太陽(yáng)齒輪和環(huán)形齒輪設(shè)置在所述行星齒輪組件中的步驟。技術(shù)方案11 :根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，還包括對(duì)所述環(huán)形齒輪和所述太陽(yáng)齒輪進(jìn)行熱處理的步驟。技術(shù)方案12 :根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，所述熱處理步驟包括硬化和淬火。技術(shù)方案13 :根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，其中，所述突起為端面花鍵齒。技術(shù)方案14 :一種制造用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的方法，包括下列步驟
形成在內(nèi)表面上具有齒輪齒的第一環(huán)形齒輪，
形成在外表面上具有齒輪齒的第二太陽(yáng)齒輪，
在所述第一環(huán)形齒輪的一端上形成環(huán)形突起，
在所述第二太陽(yáng)齒輪的一端上形成環(huán)形通槽，
通過使所述突起和所述凹部接合而將所述第二太陽(yáng)齒輪組裝在所述第一環(huán)形齒輪上，
以及
電加熱所述突起和通槽并將所述第一環(huán)形齒輪結(jié)合到所述第二太陽(yáng)齒輪。技術(shù)方案15 :根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，還包括對(duì)所述環(huán)形齒輪和所述太陽(yáng)齒輪進(jìn)行熱處理的步驟。技術(shù)方案16 :根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述熱處理步驟包括硬化和淬火。技術(shù)方案17 :根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，還包括移除與所述突起和所述凹部相鄰的硬化層部分的步驟。技術(shù)方案18 :根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，還包括提供合金金屬環(huán)并將所述環(huán)設(shè)置在所述環(huán)形突起和所述環(huán)形凹部之間的步驟。另外的優(yōu)點(diǎn)、方面和適用范圍將從本文提供的描述變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，描述和具體示例僅意圖用于舉例說(shuō)明，而并非意圖限制本公開的范圍。
本文所述附圖僅用于舉例說(shuō)明，而并非意圖以任何方式限制本公開的范圍。圖1是包括組合太陽(yáng)齒輪和環(huán)形齒輪的疊置行星齒輪組件的完整剖視 圖2A是處于預(yù)組裝構(gòu)型的用來(lái)根據(jù)第一方法制造組合齒輪的部件齒輪部分的示意性側(cè)視 圖2B是根據(jù)第一方法制造的組合齒輪的示意性側(cè)視 圖3A是處于預(yù)組裝構(gòu)型的用來(lái)根據(jù)第二方法制造組合齒輪的部件齒輪部分的示意性側(cè)視 圖3B是根據(jù)第二方法制造的太陽(yáng)齒輪的示意性端視 圖3C是根據(jù)第二方法制造的組合齒輪的示意性側(cè)視 圖4A是處于預(yù)組裝構(gòu)型的用來(lái)根據(jù)第三方法制造組合齒輪的部件齒輪部分的示意性側(cè)視 圖4B是根據(jù)第三方法制造的組合齒輪的示意性側(cè)視圖；以及 圖4C是用來(lái)根據(jù)第三方法通過硬釬焊制造組合齒輪的部件齒輪部分的示意性側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，而并非意圖限制本公開、應(yīng)用或用途。參照?qǐng)D1，示出并用附圖標(biāo)記10大體標(biāo)示了典型且示例性的疊置偏移行星齒輪組件。疊置偏移行星齒輪組件10包括第一或內(nèi)行星齒輪組件20，其具有第一太陽(yáng)齒輪22和第一行星齒輪架24，第一太陽(yáng)齒輪22可聯(lián)接到套管軸、轂或其它構(gòu)件23且由它們驅(qū)動(dòng)，第一行星齒輪架24包括軸和耐摩軸承25，其可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)(三個(gè)或更多個(gè))第一行星齒輪或小齒輪26 (圖1中示出了其中一個(gè))。軸、套管軸或其它構(gòu)件28聯(lián)接到轂或驅(qū)動(dòng)構(gòu)件29，轂或驅(qū)動(dòng)構(gòu)件29又聯(lián)接到組合齒輪30，組合齒輪30包括具有齒34的內(nèi)或第一環(huán)形齒輪32和具有齒38的外或第二太陽(yáng)齒輪36。第一多個(gè)行星齒輪或小齒輪26與第一太陽(yáng)齒輪22和第一環(huán)形齒輪32的齒34兩者持續(xù)地嚙合。疊置行星齒輪組件10還包括具有第二太陽(yáng)齒輪36及其齒38的第二或外行星齒輪組件40，第二行星齒輪架42包括軸和耐摩軸承43，其可旋轉(zhuǎn)地支撐第二多個(gè)(三個(gè)或更多個(gè))行星齒輪或小齒輪44 (圖1中示出其中一個(gè))和第二環(huán)形齒輪46。第二多個(gè)行星齒輪或小齒輪44與第二太陽(yáng)齒輪36及其齒38和第二環(huán)形齒輪46兩者持續(xù)地嚙合。第二環(huán)形齒輪46通過互相嚙合的花鍵組54被引導(dǎo)和聯(lián)接到轂或類似構(gòu)件52。第二環(huán)形齒輪46可驅(qū)動(dòng)其它部件(未示出)或被其它部件驅(qū)動(dòng)或者它可以是固定的并固接到外殼(也未示出)?，F(xiàn)在參見圖2A和2B，圖2A中示出了處于預(yù)組裝構(gòu)型的由第一方法制造的包括第一環(huán)形齒輪32和第二太陽(yáng)齒輪36的組合齒輪30。該第一方法提供了組合齒輪30，其中第一環(huán)形齒輪32和第二太陽(yáng)齒輪36位于相同或基本相同的軸向平面中。第一環(huán)形齒輪32在其外表面上具有外花鍵62，外花鍵62與第二太陽(yáng)齒輪36的內(nèi)表面上的內(nèi)花鍵64緊密配合。常規(guī)的滾削和拉削工藝被用來(lái)機(jī)加工花鍵62和64，并且花鍵62和64可尺寸設(shè)計(jì)用于滑動(dòng)配合或輕干涉配合。然后，用熱處理工藝通過硬化和淬火對(duì)齒輪32和36單獨(dú)地進(jìn)行熱處理，該熱處理工藝被優(yōu)化以產(chǎn)生對(duì)第一環(huán)形齒輪32和第二太陽(yáng)齒輪36兩者的最小變形和尺寸變化。然后將齒輪32和36配合并通過它們的行星齒輪架如圖2B所示最終組裝。應(yīng)當(dāng)理解，利用花鍵62和64的全部(軸向)長(zhǎng)度，第一方法最適合組合齒輪30的制造，其中，第一環(huán)形齒輪32和第二太陽(yáng)齒輪36位于相同或基本相同的軸向平面中，即，共用相同的軸向位置?，F(xiàn)在參見圖3A、3B和3C，本發(fā)明的第二方法提供了組合齒輪30 ’，其中，第一環(huán)形齒輪32’從第二太陽(yáng)齒輪36’軸向偏移。該構(gòu)型允許交換用于軸向偏移的徑向空間，即，齒輪32’和36’可以在徑向方向上相對(duì)于圖2A和2B中的構(gòu)型更緊湊，這可以更好地滿足某些設(shè)計(jì)要求。在圖3A中，第一環(huán)形齒輪32’和第二太陽(yáng)齒輪36’示出為預(yù)組裝構(gòu)型。如圖3B所示，第二太陽(yáng)齒輪36’具有多個(gè)(例如，四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或更多個(gè))拉削的內(nèi)花鍵、狹槽或通槽64’，其包括較大的直角邊齒66，類似多個(gè)特制的端面幾何形狀外花鍵或突起68配合到齒66中。端面幾何形狀花鍵68可通過端銑、拉削或多邊形車削來(lái)制造。第二太陽(yáng)齒輪36’還包括內(nèi)周通槽或凹槽70,內(nèi)周通槽或凹槽70接納卡環(huán)50,卡環(huán)50保持連接構(gòu)件48。第一環(huán)形齒輪32’還包括外凹口或肩部72，外凹口或肩部72接合第二太陽(yáng)齒輪36’并將其定位在第一環(huán)形齒輪32’上。在組裝之前，第一環(huán)形齒輪32’和第二太陽(yáng)齒輪36’被熱處理，即，如上所指硬化和淬火。第二太陽(yáng)齒輪36’通過輕壓配合組裝到第一環(huán)形齒輪32’上，如圖3C所示，并且其后通過安裝到諸如組件10的疊置行星齒輪組件中而保持該構(gòu)型。在圖2A和2B或圖3A、3B和3C的方法中，當(dāng)需要滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，響應(yīng)于軸向分離力，可利用物理保持手段來(lái)保持兩個(gè)齒輪的所需相對(duì)位置。這樣的手段可包括彈簧鋼保持環(huán)、配合的齒輪齒的成形鐓頭(upset)或設(shè)計(jì)所需的物理臺(tái)階。 現(xiàn)在參見圖4A和4B，本發(fā)明的第三方法提供了組合齒輪30’’，其中，第一環(huán)形齒輪32’’從第二太陽(yáng)齒輪36’’軸向偏移，并且齒輪32’’和36’’通過電阻加熱和焊接或硬釬焊來(lái)組裝。如圖4A所示，第二太陽(yáng)齒輪36’’包括平滑內(nèi)表面82和在一端的具有優(yōu)選地三角形截面的環(huán)形突起84。第一環(huán)形齒輪32’ ’包括互補(bǔ)的肩部或縮徑部分86和具有與突起84的標(biāo)稱直徑相同的標(biāo)稱直徑的互補(bǔ)的環(huán)形凹部88。第一環(huán)形齒輪32’ ’還包括平滑外表面92。在制造之后，用熱處理工藝通過硬化和淬火對(duì)齒輪32’’和36’’單獨(dú)地進(jìn)行熱處理，該熱處理工藝被優(yōu)化以產(chǎn)生最小的變形和尺寸變化。然后，通過車床車削或類似工藝來(lái)移除與環(huán)形突起84和環(huán)形凹部88相鄰的小部分的表面滲碳硬化層。如圖4B所示，第二太陽(yáng)齒輪36’ ’呈偏移關(guān)系設(shè)置在第一環(huán)形齒輪32’ ’的縮徑部分86中，并且齒輪32’’和36’’均被置于電容放電(⑶)設(shè)備中。短暫但強(qiáng)的電流軸向通過齒輪32’’和36’’，其加熱、熔融和鐓鍛環(huán)形突起84并將環(huán)形突起84自熔接地結(jié)合(焊接)到環(huán)形凹部88，從而將齒輪32’ ’和36’ ’附接到彼此。如圖4C所示，齒輪32’’和36’’可備選地通過硬釬焊連接在一起。在該工藝中，例如銅合金或類似材料的構(gòu)型互補(bǔ)的環(huán)96設(shè)置在第二太陽(yáng)齒輪36’ ’的環(huán)形突起84和第一環(huán)形齒輪32’’的凹部88之間。再次，短暫但強(qiáng)的電流軸向通過齒輪32’’和36’’，其加熱和熔融合金環(huán)96并將環(huán)形突起84硬釬焊(結(jié)合)到環(huán)形凹部88，從而將齒輪32’’和36”附接到彼此。本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不脫離本發(fā)明要旨的變型意圖在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這樣的變型不被認(rèn)為偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的方法，包括下列步驟 形成在內(nèi)表面上具有齒輪齒的第一環(huán)形齒輪， 形成在外表面上具有齒輪齒的第二太陽(yáng)齒輪， 在所述第一環(huán)形齒輪的外表面上形成花鍵， 在所述第二太陽(yáng)齒輪的內(nèi)表面上形成花鍵， 通過使所述花鍵嚙合且使所述齒輪至少大致軸向?qū)R而將所述第二太陽(yáng)齒輪組裝在所述第一環(huán)形齒輪上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成于所述第一環(huán)形齒輪的外表面上的所述花鍵為外花鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成于所述第二太陽(yáng)齒輪的內(nèi)表面上的所述花鍵為內(nèi)花鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供疊置行星齒輪組件并將所述組裝的太陽(yáng)齒輪和環(huán)形齒輪設(shè)置在所述行星齒輪組件中的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)所述環(huán)形齒輪和所述太陽(yáng)齒輪進(jìn)行熱處理的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述熱處理步驟包括硬化和淬火。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述組裝步驟實(shí)現(xiàn)輕干涉配合。
8.—種制造用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的方法，包括下列步驟 形成在內(nèi)表面上具有齒輪齒的第一環(huán)形齒輪， 形成在外表面上具有齒輪齒的第二太陽(yáng)齒輪， 在所述第一環(huán)形齒輪的一端上形成多個(gè)軸向突起和在所述第一環(huán)形齒輪的外表面上形成肩部， 在所述第二太陽(yáng)齒輪的內(nèi)表面上形成多個(gè)軸向通槽，以及 通過使所述突起和通槽接合并軸向偏移所述齒輪而將所述第二太陽(yáng)齒輪組裝在所述第一環(huán)形齒輪上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述多個(gè)軸向突起包括至少兩個(gè)突起。
10.一種制造用于疊置行星齒輪組件的組合齒輪的方法，包括下列步驟 形成在內(nèi)表面上具有齒輪齒的第一環(huán)形齒輪， 形成在外表面上具有齒輪齒的第二太陽(yáng)齒輪， 在所述第一環(huán)形齒輪的一端上形成環(huán)形突起， 在所述第二太陽(yáng)齒輪的一端上形成環(huán)形通槽， 通過使所述突起和所述凹部接合而將所述第二太陽(yáng)齒輪組裝在所述第一環(huán)形齒輪上，以及 電加熱所述突起和通槽并將所述第一環(huán)形齒輪結(jié)合到所述第二太陽(yáng)齒輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造用于疊置行星齒輪組的組合齒輪的方法。提供了制造用于疊置行星齒輪組件的中間、中央或組合齒輪的三種方法。用于制造其中齒輪在相同軸向平面中的花鍵組件的第一方法包括形成在內(nèi)(環(huán)形)齒輪的外表面上的外花鍵和在外(太陽(yáng))齒輪的內(nèi)表面上的內(nèi)花鍵。然后將齒輪單獨(dú)熱處理并組裝在行星齒輪架中。第二方法利用端面花鍵來(lái)聯(lián)接在不同軸向平面中(軸向偏移)的齒輪，并且包括在外(太陽(yáng))齒輪中拉削內(nèi)花鍵以及在外齒輪的一端和內(nèi)(環(huán)形)齒輪的相對(duì)的相鄰端上端銑、拉削或多邊形車削端面花鍵。第三方法提供軸向偏移的組合齒輪。對(duì)內(nèi)齒輪和外齒輪進(jìn)行制造和熱處理。在熱處理之后，通過例如機(jī)加工移除小面積的硬化層。然后將齒輪配合，通過脈沖電流迅速加熱并在受熱區(qū)域中鐓鍛。備選地，齒輪可通過硬釬焊固定在一起。
文檔編號(hào)F16H57/08GK103047400SQ201210385918
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者G.H.佩利克, L.巴辛, A.辛赫 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司