行星齒輪架組件及有關(guān)制造方法
【專利說明】行星齒輪架組件及有關(guān)制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年9月27日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/883,325號(hào)的提交日期的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容以參見的方式為了全部目的納入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本申請(qǐng)涉及其中至少一個(gè)部件由粉末狀金屬材料制成的行星齒輪架組件以及制造這種組件的有關(guān)方法。更具體地說，本申請(qǐng)涉及在諸如圓盤鎖環(huán)的環(huán)連接到齒輪架的輪轂的方式上的改進(jìn)。
[0004]行星齒輪架組件通常用于自動(dòng)變速器以創(chuàng)建各種傳動(dòng)比，同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車。這種組件通常包括可選擇性地鎖定在一起以創(chuàng)建不同齒輪比的各種齒輪(例如，太陽齒輪、行星齒輪和環(huán)形齒輪)。
[0005]在此類組件中，圓盤鎖環(huán)通常聯(lián)接到齒輪架的轂，以捕獲(capture)在環(huán)和齒輪架的軸面之間的其它部件。例如，將行星圓盤齒輪架組件相對(duì)于變速箱組件的其余部分定位的板和軸承可以捕獲在齒輪架和環(huán)之間。在又一組件中，離合器組件可陷入在環(huán)和齒輪架之間的這個(gè)空間中。
[0006]圖1A、1B、2A和2B示出了可以連接以實(shí)現(xiàn)這種目的的由粉末金屬制成的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)10和齒輪架12。在圖1A和IB中，環(huán)10通常形狀上是環(huán)形并具有多個(gè)徑向向內(nèi)面向的突起14或齒，齒具有在其之間的凹部16。每個(gè)突起14具有在突起14的徑向向內(nèi)面向表面的下軸向端上的脊18。在圖2A和2B中，現(xiàn)有技術(shù)的齒輪架12具有軸向延伸輪轂20，輪轂20具有城堡形軸向端，在該軸向端中，各個(gè)突起22從輪轂20的軸向端軸向向上延伸，使得有在其之間的凹部24。突起22各自具有形成在突起22的徑向向內(nèi)面向表面上的周向槽部分26。
[0007]當(dāng)環(huán)10接納在齒輪架12的輪轂20上面時(shí)，環(huán)10的徑向延伸突起14和凹部16分別與齒輪架12的凹部24和軸向延伸突起22互鎖。一旦突起和凹部彼此嵌入，則通過在環(huán)10上的脊18和在齒輪架12上的各個(gè)周向槽部分26建立周向通道。為了將環(huán)10軸向限制或鎖定在齒輪架12上，扣環(huán)(未示出)插入這個(gè)周向通道。在扣環(huán)到位的情況下，周向槽部分26防止扣環(huán)軸向運(yùn)動(dòng)，并且由于在環(huán)10上的脊18不能通過扣環(huán)，因此環(huán)10不能易于從齒輪架12移除。
[0008]不幸地，通過實(shí)踐，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)有技術(shù)的行星齒輪架組件結(jié)構(gòu)上沒有像所期望的那樣堅(jiān)固。
[0009]首先，齒輪架12的突起22的側(cè)面經(jīng)受特別高的應(yīng)力并易于失效或損壞。當(dāng)齒輪架12由粉末金屬制成時(shí)，為了進(jìn)一步強(qiáng)化這些城堡形部分，齒輪架12可以用銅滲透。在齒輪架12處于與圖2A和2B所示的位置顛倒的位置上的情況下(S卩，在城堡形部分向下面向的情況下)，這種銅滲透發(fā)生。然而，在這個(gè)位置，銅通常未能一直向下滲透到此時(shí)位于齒輪架12底部的城堡形突起。如果銅滲透不一致或不完全，則城堡形區(qū)域在結(jié)構(gòu)上仍然脆弱，并且周向槽部分26將仍特別易于失效。
[0010]因此，存在對(duì)由粉末金屬材料制成的行星齒輪架組件的需求，在該行星齒輪架組件中，圓盤鎖環(huán)能以更不易于失效且可以承受更高應(yīng)力的方式附連到齒輪架的輪轂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]公開了一種包括齒輪架和環(huán)的改進(jìn)行星齒輪架組件。該齒輪架具有沿軸向延伸的輪轂。輪轂具有沿軸向延伸的在輪轂的徑向向外面向表面上的多個(gè)花鍵，并且輪轂還具有在徑向向外面向表面上的第一組槽部分，其中，第一組槽部分繞輪轂周向延伸并穿過多個(gè)花鍵。諸如圓盤鎖環(huán)的環(huán)繞齒輪架的輪轂被接納。該環(huán)還具有在該環(huán)的徑向向內(nèi)面向表面上的多個(gè)花鍵。通過使齒輪架的多個(gè)花鍵和環(huán)的多個(gè)花鍵軸向嵌入彼此并且接著使該環(huán)相對(duì)于齒輪架角向旋轉(zhuǎn)，該環(huán)的多個(gè)花鍵接納在第一組槽部分中。在環(huán)的花鍵扭轉(zhuǎn)到齒輪架的周向槽部分中的情況下，該環(huán)可以相對(duì)于齒輪架沿軸向被限制或鎖定。齒輪架和圓盤鎖環(huán)中的至少一個(gè)是粉末金屬部件，意味著它們由壓實(shí)和燒結(jié)粉末金屬制成。
[0012]該組件還可以包括介于環(huán)和齒輪架之間的夾具，該夾具防止環(huán)相對(duì)于齒輪架的進(jìn)一步角向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得環(huán)被角向地限制并由此防止到達(dá)該環(huán)可從齒輪架軸向取出的另一角向位置。作為一個(gè)實(shí)例，夾具可以是具有多個(gè)軸向延伸叉齒的環(huán)形圓盤，其中，叉齒接納在齒輪架和環(huán)之間的齒輪架的多個(gè)花鍵中的至少一些中，以阻止圓盤鎖環(huán)相對(duì)于齒輪架的角向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此外，齒輪架還可包括在齒輪架的輪轂的徑向向外面向表面上的第二組槽部分，其中，第二組槽部分在與第一組槽部分的不同軸向位置繞輪轂周向延伸并穿過多個(gè)花鍵，并且，夾具的叉齒可以是可變形的并可具有接納在這些第二組組槽部分中的耳部，以將夾具相對(duì)于齒輪架沿軸向保持在位。在其它的形式中，可有多個(gè)夾具，所述多個(gè)夾具成形成卡扣在圓盤鎖環(huán)和齒輪架之間的、齒輪架的花鍵中的位置并成形成保持齒輪架相對(duì)于圓盤鎖環(huán)的軸向位置。
[0013]花鍵的幾何形狀可用于有助于方便組裝或?qū)⒉考拗苹蜴i定在一起。例如，齒輪架的花鍵的凹部可具有第一角范圍，而環(huán)的花鍵的突出部可具有第二角范圍，其中，第一角范圍大于第二角范圍。齒輪架的花鍵的凹部還可以包括第三角范圍，其中，第一角范圍和第三角范圍在第一組槽部分的不同軸向側(cè)上。在這種情況下，第一角范圍可以大于第三角范圍，而第二角范圍大小可在第一角范圍和第三角范圍之間。此可以允許環(huán)在輪轂上方插入，但當(dāng)環(huán)進(jìn)入第一組槽部分的軸向位置時(shí)有效地“見底”(防止進(jìn)一步在輪轂上方軸向插入)。
[0014]本文所公開的這些行星齒輪架組件的環(huán)和齒輪架有利地設(shè)計(jì)成使用粉末金屬工藝來形成。然而，也可以設(shè)想，一個(gè)或多個(gè)零件可以使用其它制造技術(shù)(例如，鑄造)制成而沒有偏離本發(fā)明的精神。如上所述，可以設(shè)想，齒輪架可用銅滲透(但是，在某些情況下，齒輪架也可以不用銅滲透)。
[0015]還公開了一種制造行星齒輪架組件的有關(guān)方法。該方法包括將環(huán)放置在齒輪架的輪轂上面以將它們相應(yīng)的花鍵嵌入彼此。接著，環(huán)相對(duì)于齒輪架的輪轂旋轉(zhuǎn)，使得環(huán)的花鍵(和，具體地說，花鍵的突出部)進(jìn)入繞齒輪架的輪轂周向延伸的第一組槽部分以相對(duì)于齒輪架在軸向上限制環(huán)。在這點(diǎn)上，防轉(zhuǎn)夾可以介于齒輪架和環(huán)之間以防止環(huán)相對(duì)于齒輪架的進(jìn)一步角向旋轉(zhuǎn)，由此防止環(huán)和齒輪架在軸向上分開。
[0016]該行星齒輪架組件提供超過圖1A、1B、2A和2B所示的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。其中，新公開的組件上的峰值應(yīng)力大約是用于類似大小的零件的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中的峰值應(yīng)力的一半。此外，環(huán)和齒輪架的花鍵接合比舊的扣環(huán)式附連能更好地分配應(yīng)力。因?yàn)榉逯祽?yīng)力在新組件中大大降低，所以材料不必一樣強(qiáng)。因此，在過去其中部件由粉末金屬制成以獲得更大強(qiáng)度來避免失效(或提供足夠強(qiáng)度安全裕度以避免失效)的某些應(yīng)用需要銅滲透，而現(xiàn)在可以完全不用滲透。這意味著與在以前設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)城堡形部分的完全且一致的滲透相關(guān)聯(lián)的問題變得沒有意義。
[0017]本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)從【具體實(shí)施方式】和附圖中將顯現(xiàn)出來。以下只是本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例的描述。為了評(píng)估本發(fā)明的全部范圍，應(yīng)該參考權(quán)利要求書，因?yàn)檫@些優(yōu)選實(shí)施例不意味著是在權(quán)利要求書范圍內(nèi)的僅有實(shí)施例。
【附圖說明】
[0018]圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)的立體圖，而圖1B是通過圖1A的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)截取的詳細(xì)剖視圖。
[0019]圖2A是現(xiàn)有技術(shù)的齒輪架的立體圖，而圖2B是通過現(xiàn)有技術(shù)的齒輪架截取的詳細(xì)剖視圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的行星齒輪架組件的分解圖，其中，行星齒輪架組件包括齒輪架、環(huán)和夾具。
[0021]圖4是通過由圖3的分解零件制成的、在它們已經(jīng)組裝好之后的行星齒輪架組件截取的剖視圖。
[0022]圖5是來自圖3和圖4的行星齒輪架組件的環(huán)的一半的立體剖視圖。
[0023]圖6是來自圖3和圖4的行星齒輪架組件的齒輪架的一半的立體