本發明總體涉及制造環境友好車輛用輕型轉子軸的方法，且更具體地，涉及一種制造環境友好車輛用輕型轉子軸的方法，使轉子軸形成為具有階梯內徑和階梯外徑以減小厚度殘余。

背景技術：

近年來，隨著環境問題已成為全球性問題，已積極地進行降低廢氣排放和提高燃油效率的汽車技術的研究。總體上，例如混合動力車輛、電動車輛、燃料電池車輛等環境友好車輛已得到研究。典型地，環境友好車輛由接收來自電池的電能以產生旋轉驅動力的電動機驅動。旋轉驅動力進而通過減速器(如，變速器)傳遞至車軸。為了提高燃油效率和開發環保產品，環境友好車輛的大容量電動機的運行效率有待提高。通過制造用于電動機的輕型轉子軸，可實現這種車輛的燃油效率的提高。

圖1A和圖1B是示出根據現有技術的常規中空型轉子軸的示例性截面圖。如圖1A和圖1B中所示，轉子軸形成為中空體以減輕軸的重量。然而，轉子軸具有恒定的內徑，所以其中部需要較厚，導致增加重量。減輕重量的常規方法包括徑向鍛造以形成具有階梯內徑和外徑的中空體。

圖2是示出根據現有技術的常規徑向鍛造方法的示例性示意圖。圖3A和圖3B是示出使用根據現有技術的徑向鍛造方法制造的中空體的包括缺陷褶皺部分的示例性截面圖。如圖2、圖3A和圖3B中所示，該徑向鍛造方法包括形成預制件，將芯軸插入預制件中，首次加壓鍛造已插入有芯軸的預制件的外徑部以在一個方向上拉伸外徑部，移除芯軸然后二次加壓鍛造外徑部，由此形成中空制品。然而，如圖3B中所示在移除芯軸的狀態下二次加壓鍛造外徑部時，出現問題。具體而言，內徑部被壓縮并且收縮，導致后部圓周的相反表面相互附著，由此形成厚度殘余(A)，對制品的減重產生不利影響。此外，這種歸因 于表面附著的厚度殘余具有增加的應力集中，潛在地導致早期失效。

在本部分中披露的上述信息僅用于幫助理解本發明的技術背景，因此可包含不構成本領域的普通技術人員公知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明提供一種制造輕型轉子軸的方法，通過將轉子軸形成為包括階梯內徑和階梯外徑，減少厚度殘余的發生，可減輕轉子軸的重量。該制造方法還提供一種通過提高疲勞強度等機械性能而提高耐久性的輕型轉子軸。

在本發明的一方面，提供了一種制造環境友好車輛用輕型轉子軸的方法，該轉子軸可包括縱向劃分為第一段、第二段和第三段的中空主體，第一段和第三段的內徑可小于第二段的內徑。所述方法可包括：將管材切割成特定長度以提供管坯，將管坯成形以提供在第一側具有第一段的第一成形件，通過朝向第一段將芯軸的第一側插入第一成形件的第一側并旋轉，同時錘鍛第一成形件的第二側以形成第二段，可形成具有第二段的第二成形件，以及通過朝向第二段將芯軸的第二側插入第二成形件的第一側并旋轉以形成第三段，可形成具有第三段的轉子軸。

在一些示例性實施例中，在第一至第三成形階段，第一段和第三段可具有朝向各自的端部逐漸減小的階梯內徑和階梯外徑。在第一至第三成形階段，第一段至第三段的內徑可形成為對應于外徑的變化而調整尺寸。

在另外的示例性實施例中，芯軸的第一側可具有與第一段的內徑對應的形狀，并且芯軸的第二側可具有與第三段的內徑對應的形狀。所述方法還可包括，對轉子軸執行射頻熱處理和表面處理。根據示例性實施例，可形成包括持續恒定厚度的階梯式中空型轉子軸，從而獲得可觀的重量減輕。另外，可減少厚度殘余的發生，因而防止應力集中，并提高制品的耐久性。此外，在制品成形中，可消除單獨的結合工序，從而降低制造成本，而且由于無縫制造工藝而提高制品的質量，并提高制品的耐久性。

附圖說明

從以下結合附圖進行的詳細說明中，將更加清楚地理解本發明的以上和其他目的、特征和優點。

圖1A和圖1B是根據現有技術的常規中空型轉子軸的示例性截面圖；

圖2是根據現有技術的常規徑向鍛造方法的示例性示意圖；

圖3A和圖3B是通過根據現有技術的常規徑向鍛造方法制造的中空體的示例性視圖，示出由于表面附著而形成的中空體的厚度殘余；

圖4是示出根據本發明的示例性實施例的制造環境友好車輛用輕型轉子軸的方法的示例性流程圖；

圖5是通過本發明的方法的示例性實施例制造的轉子軸的示例性截面圖；并且

圖6是示出本發明的方法的示例性實施例的第三成形階段的示例性透視圖。

具體實施方式

雖然將參照附圖結合示例性實施例對本發明進行說明，但是本說明書并非意在將本發明局限于這些示例性實施例。相反，本發明旨在不僅涵蓋示例性實施例，而且涵蓋可包括在由所附權利要求所限定的本發明的思想和范圍內的各種替代形式、改型、等效形式和其他實施例。貫穿附圖，相同的附圖標記將指代相同或相似的部分。因此，可參照多幅附圖說明部件。

應當理解的是，本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其它類似術語包括一般的機動車輛，例如包括運動型多用途車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的乘用車輛、包括各種艇和船的水運工具、航空器，等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、內燃車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛以及其它代用燃料車輛(例如，從石油之外的資源取得的燃料)。

本文所使用的專有名詞僅用于說明具體實施方式的目的，而非意在限制本發明。如本文所使用的，單數形式“一個”、“一種”和“該”意在也包括復數形式，除非上下文另外明確指明。還應理解的是，當 在本說明書中使用時，詞語“包括”和/或“包含”是指所述特征、整數、步驟、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、要素、部件和/或其群組的存在或添加。如本文所使用的，詞語“和/或”包括一個或多個相關列出項的任何和所有結合。例如，為了清楚地說明本發明，無關的部分未示出，并且為了清楚起見，層和區域的厚度被夸大。此外，當說明一層處于另一層或基板“上”時，該層可直接位于另一層或基板之上，或者兩者之間可插入第三層。

除非特別陳述或從上下文顯而易見，否則如本文所使用的，詞語“約”應理解為在本領域的正常容差范圍內，例如，在平均值的2倍標準差內。“約”可理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內。除非從上下文另外明確，否則本文所提供的所有數值均由詞語“約”來修飾。

圖4是示出根據本發明的示例性實施例的制造環境友好車輛用輕型轉子軸的方法的示例性流程圖，圖5是通過本發明的方法的示例性實施例制造的轉子軸的示例性截面圖。如圖4和圖5中所示，中空型轉子軸可基于各自的外徑在縱長方向(如，豎直地)劃分為第一段11，第二段12和第三段13。

示例性實施例可包括一種制造環境友好車輛用輕型轉子軸的方法，通過將轉子軸形成中空型以減輕轉子軸的重量，使得內徑對應于外徑的變化而變化，從而使厚度殘余(A)最小化。制造環境友好車輛用輕型轉子軸10的方法可包括切割管坯，形成具有第一段11的第一成形件，通過在第一成形件上形成第二段12而形成第二成形件，以及通過形成設置在第二成形件的端部的第三段13而形成轉子軸。

此外，切割過程可包括，將管狀材料切割成特定長度而制備管坯。可將管坯形成為在第一側包括第一段11，從而形成第一成形件(例如，預制件)。例如，第一段11可成形為包括階梯形狀使得外徑的形狀和內徑的形狀相對應，并且第一段可具有恒定的厚度。例如，保持第一段11的持續恒定的厚度可防止由應力集中導致的耐久性降低，并可使制品的重量減輕最大化。

另外，可將芯軸30的第一側插入具有第一段11的第一成形件內 并旋轉，同時第一成形件的第二側的外表面可由錘20鍛造，以形成具有第二段12的第二成形件。特別地，插入第一成形件內的芯軸30的第一側可具有與第一段11的內徑對應的形狀。此外，第二段12可形成為保持持續恒定的厚度，這可防止第一成形件的分離和變形。

圖6是示出本發明的方法的示例性實施例的第三成形階段的示例性透視圖。如圖6中所示，在形成第二成形件之后，可將芯軸30抽出(例如，拔出)并將芯軸30的另一側定位在第二成形件的第二側。同時，第二成形件的第二側的外表面可由錘20加壓鍛造以形成第三段13，由此形成轉子軸。

具體地，第三段13可包括階梯外徑，并且可在與外徑的階梯數對應的多個階段執行加壓鍛造。例如。芯軸30的第二側可具有對應于第三段13的外徑變化朝向端部減小直徑的階梯形狀。此外，在形成第三段13時，可基于第三段13的階梯外徑的變化逐步地抽出(例如，拔出)芯軸30。即，轉子軸10的第三段13可形成有恒定的厚度，從而防止由于厚度殘余(A)的形成引起的重量增加和應力集中，并且有利地提高耐久性和減輕軸的重量。

在一些示例性實施例中，第二和第三成形階段可使用例如徑向鍛造工藝、模鍛工藝等來執行。在形成轉子軸之后，可對轉子軸執行射頻(例如，RF)熱處理和例如短噴砂處理的表面處理。根據示例性實施例制造的轉子軸10相對于具有相同形狀和尺寸的常規實心轉子軸、常規中空型轉子軸和常規部分中空型轉子軸，可分別提供約40％、32％和37％的重量減輕。此外，轉子軸的示例性實施例相對于通過常規鍛造方法制造的中空型轉子軸可提高約20％的疲勞強度。另外，與通過將預制的兩端焊接到一起而形成的結合型軸相比，制造成本可減少約50％，并且由于制造出無縫制品，耐久性也可得以提高。

雖然已結合目前被認為示例性的實施例對本發明進行了說明，但應當理解的是本發明并不限于所公開的示例性實施例，而是相反，意在涵蓋包括在所附權利要求的技術思想和范圍內的各種改型和等效配置。