CN102822553B - 用于可接合式连接组件中的压铸连接构件 - Google Patents
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Abstract
在此提供了一种具有牺牲性表面层或部分的压铸凹座板或构件。该构件由一种合金化材料强化的压铸合金在一个压铸过程中被形成为单一的压铸件。该压铸构件包括具有一个凹座的一个连接面，该凹座的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个锁定构件，该锁定构件在一个可接合式连接组件的超速工况过程中在该凹座内移动。该压铸构件还包括一个相对硬质的底座部分，该底座部分包括该压铸合金的强化合金化材料的颗粒。该压铸构件进一步包括限定了该凹座的多个表面部分。这些表面部分中的至少一个总体上竖直的表面部分相对于该硬质的底座部分是软质的并且基本上没有该合金化材料的颗粒，这样使得该至少一个总体上竖直的表面部分发生磨损。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年3月5日提交的标题为“用于单向棘轮型连接或离合器组件中的具有牺牲性表面层的凹座板”、具有U.S.序列号61/311,033的美国临时专利申请的权益，并且要求2010年11月30日提交的标题为“用于可接合式连接组件中的压铸连接构件”、具有U.S.序列号12/956,110的美国专利申请的优先权。
发明背景
1.技术领域
本发明涉及用于可接合式连接组件(诸如单向离合器组件)中的压铸连接构件(诸如凹座板)。
2.背景技术
用于单向棘轮型连接或离合器组件中的凹座板或构件典型地使用粉末黑色金属来形成。与其他金属成型技术相比，粉末金属部件是直接从粉末成形，而铸件则源自熔融的金属。
为了试图降低成本，已尝试了其他形成凹座板的方法。例如，美国专利号6,333,112披露了一种层压式凹座板。美国专利公开号2008/0135369披露了一种冲压的离合器凹座板。美国专利号6,125,980披露了一种诸如通过铸造或模制来整合到轮毂中以便形成整体组件的凹座板。该轮毂包括一个铝合金铸件或一个酚醛树脂类模制品。凹座板自身优选地是一个粉末金属部件。
出于本申请的目的，术语“连接”应被解释为包括离合器或制动器，其中板之一被可驱动地连接到一个变速器的一个扭矩传递元件上，并且另一个板被可驱动地连接到另一个扭矩传递元件上或者被锚固并相对于一个变速器壳体保持静止。术语“连接”、“离合器”以及“制动器”可以互换使用。
发明内容
本发明的至少一个实施方案的目的是提供一种用于可接合式连接组件中的压铸连接构件，其中该构件具有至少一个总体上竖直的牺牲性表面部分。
在实现本发明的至少一个实施方案的以上目的以及其他目的过程中，提供了一种用于可接合式连接组件的连接构件。该连接构件由一种合金化材料强化的压铸合金在一个压铸过程中被形成单一的压铸件。该连接构件包括具有一个凹座的一个连接面，该凹座的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个锁定构件，该锁定构件在组件的超速工况过程中在该凹座内移动。该连接构件还包括一个相对硬质的底座部分，该底座部分包括被压铸合金的强化合金化材料的颗粒。该连接构件进一步包括限定了该凹座的多个表面部分。这些表面部分中的至少一个总体上竖直的表面部分相对于硬质的底座部分是软质的并且基本上没有合金化材料的颗粒，这样使得在超速工况过程中该锁定构件在该至少一个总体上竖直的表面部分上进行接触的过程中，该至少一个总体上竖直的表面部分发生磨损或变形。
强化合金化材料可以包括Si、Cu、Mg、Ni以及Zn元素中的至少一种。
该至少一个总体上竖直的表面部分可以包括一个外侧边缘表面、一个内部拐角表面、一个头部边缘表面以及一个内侧边缘表面中的至少一个。
该磨损可以是磨蚀型磨损以及抛光型磨损中的至少一种。
该压铸合金可以是一种有色合金。
该连接构件可以是一个凹座板。
该锁定构件可以是一个锁定支撑件。
该连接面可以是一个环状连接面。
该连接面可以具有多个凹座。这些凹座各自可以的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个对应的锁定构件。
该连接构件可以是一个离合器构件。
该凹座可以具有T形形状并且该凹座可以具有一个内部凹陷，该内部凹陷用于接纳一个偏置弹簧，这样使得该凹座是一个弹簧凹座。
该环状连接面可以被定向成沿着组件的旋转轴线面朝轴向方向，或者该环状连接面可以被定向成相对于该旋转轴线面朝径向方向。
进一步在实现本发明的至少一个实施方案的以上目的以及其他目的过程中，提供了一种用于单向离合器组件的凹座板。该凹座板由一种合金化材料强化的压铸合金在一个压铸过程中被形成为单一的压铸件。该凹座板包括具有一个凹座的一个环状连接面，该凹座的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个锁定支撑件，该锁定支撑件在组件的超速工况过程中在该凹座内移动。该板还包括一个相对硬质的底座部分，该底座部分包括该压铸合金的强化合金化材料的颗粒。该板进一步包括限定了该凹座的多个表面部分。这些表面部分中的至少一个总体上竖直的表面部分相对于硬质的底座部分是软质的并且基本上没有合金化材料的颗粒，这样使得在超速工况过程中该锁定支撑件在该至少一个总体上竖直的表面部分上进行接触的过程中，该至少一个总体上竖直的表面部分发生磨损或变形。
该连接面可以具有多个凹座。这些凹座各自可以的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个对应的锁定支撑件。
通过联系附图从以下对用于执行本发明的最佳模式的详细描述中，本发明的以上目的和其他目的、特征以及优点是很清楚的。
附图说明
图1a是根据本发明的至少一个实施方案构造的一个单向离合器或连接组件(未示出)的一个超速的凹座板或构件(总体表示为10)的逼真透视图；
图1b是在图1a中标示为1b的圆内截取的一个局部拆开的放大的逼真透视图；
图2是铸造的凹座板10的一个外表面部分的金相截面图；
图3包括一个支撑件或棘爪(总体显示为48)的示意性透视图，连同被接纳在且标称地固持在凹座板10的凹座12之一中的支撑件48的截面图；
图4a是一个局部拆开的逼真透视图；
图4b是一个凹座12的局部拆开的放大的逼真透视图；
图5a是凹座板10的一个与图4b的视图类似的视图；
图5b是沿图5a的线5b-5b所截取的侧视示意图；
图6是又一个局部拆开的逼真视图；
图7a是与图4b以及图5a的视图类似的、在支撑件48已磨损了相对凹座12的表面26、28、30以及32的这些不同牺牲层之后的视图；
图7b是包括图7a的表面26以及28的电子显微图像；
图7c是图7b中的标注“7c”所示的放大的视图；
图7d是图7b中的标注“7d”所示的放大的视图。
具体实施方式
图1a是根据本发明的至少一个实施方案构造的一个单向离合器或连接组件(未示出)的一个超速的凹座板或构件(总体表示为10)的逼真透视图。图1b是在图1a中标示为1b的圆内截取的一个局部拆开的放大的逼真透视图。板10包括多个凹座或凹陷(总体表示为12)，这些凹座或凹陷在凹座板10的一个径向延伸面或表面16内围绕一个旋转轴14或旋转中心线(图3以及图5b)环圆周地间隔开。这些凹座12的大小和形状被确定成用于允许它们在液态金属、永久性模具的压铸过程中被压铸。板10具有在一个凹座板内径处的一个内部轴向延伸表面18(图3)，该表面上形成了多个花键20用于驱动与一个旋转构件(未示出)的接合。板10还具有一个外部轴向延伸表面22，该外部轴向延伸表面上形成有多个花键24。
凹陷或凹座12各自是T形的并且部分地由一个外侧边缘表面26、一个内部拐角表面28、一个头部边缘表面30、一个内侧边缘表面32以及一个内部凹陷34限定。
该单件式凹座板10优选地由一种有色铸造合金诸如铝硅(Al-Si)压铸合金形成为单一的压铸件。铝是通过硅强化的并且也可以通过以下合金元素中的一种或多种来强化，即：Cu、Mg、Ni以及Zn。举例来说，该材料可以是一种铝合金380或390铸造材料。然而，应理解的是其他有色压铸合金可以用于在压铸过程中形成凹座板10。
图2是铸造的凹座板10的一个外表面部分的金相截面图，用于展示固体铸造板10的铸造微结构。在针对有色铝硅合金的液态金属压铸凝固过程中，一个外表面(相对“软质的皮肤”层)40在凹座板10的一个相对硬质的底座或基底部分42上形成。该层40因而形成了或限定了凹座12的表面26、28、30和32，以及凹座板10的表面18、22和16。底座或基底层材料42的复合物具有嵌入其中的十分硬质的(即，洛氏硬度大于60)硅颗粒44。这将与不含初级硅颗粒诸如颗粒44的层40形成对比。换句话说，层40是一个基本上硅耗尽了的表面层40。
图3包括一个支撑件或棘爪(总体显示为48)的示意性透视图，连同被接纳在且标称地固持在凹座板10的凹座12之一中的支撑件48的截面图。支撑件48各自总体上具有美国专利号6,065,576中示出的类型，以便在这些板试图相对于彼此沿着与图4a中展示的超速方向相反的方向进行旋转时，将凹座板10机械地连接到一个凹口板或构件(未示出)上，在图4a中这两个板被允许相对于彼此进行超速。
如图3中示意性透视图中所示，每个支撑件48分别包括第一端表面50和第二端表面52、以及一对反向地突出的耳部54，这些耳部从支撑件48近侧横向延伸到支撑件的第一端表面50。耳部54配合地接合其相应凹座的互补内表面(包括表面28以及表面30)，由此将包括第一端表面50的支撑件48的一个第一端标称地定位在其相应的凹座12之中。
在例如通过安设在每个支撑件48下方在其凹座12的内部凹陷34中的一个弹簧56来将支撑件的自由端推入一个凹口之中时，凹口板(未示出)中的锁定结构或凹口各自被适配成接纳支撑件48的自由端部分(包括支撑件48的第二端表面52)。
支撑件端表面50以及52各自优选地包括基本上平面的区段，这些区段相对于支撑件48的一个上面58倾斜成一个标称的角度。这些平面区段基本上彼此平行。而且，耳部54各自具有一个倾斜的上表面60以防止干扰该凹口板。最终，支撑件48各自包括间隔开的侧表面62。
图3的截面图提供了对支撑件48在其相应凹座12中的动态接合分析，其中作用在支撑件48上的不同的力被展示出并且描述如下：
FR＝合成的支撑件力。可用来将支撑件48推出它的凹座12的力(即，支撑件48上的合力)。
Fs＝弹簧力。由弹簧56产生的力，用于将支撑件48推出它的凹座12以便与凹口板(未示出)接合。
Fc＝离心力。由于操作过程中凹座板10的旋转而产生的支撑件48的有效重量。(支撑件48对抗凹座板壁26的力。)
FF＝摩擦力。这个力是由支撑件48作用在凹座板10上的有效重量(离心力)而产生。旋转速度越高，摩擦力越大。此力防止支撑件48从它的凹座12中推出。
FP＝支撑件推出力。凹座板壁26的角度使得支撑件48从凹座板10中推出。这是由于通过凹座板10的旋转而产生的离心力。
FL＝流体力。这个力是通过支撑件48在接合入凹口板中时使传输流体移位的作用而产生的。从经验数据来看，已显示此力具有最小的作用并且被忽略。
图3的凹座板(即，PP)10以及相关联的支撑件48在以下应用中具有特别的实用性：
·PP具有高％的连续超速并且NP(即，凹口板)被接地(即，静止的)；
·PP在锁定之后是静止的(即，0RPM)；并且
·PPRPM典型地从0至7000RPM变化。
图4a是一个局部拆开的逼真透视图，展示了凹座板10的一个超速方向以及作用在被弹簧偏置的支撑件48上的所得离心力。
图4b是一个凹座12的局部拆开的放大的逼真透视图，叠加在上面的说明文字显示：竖直的外侧边缘表面26由于铸造工具的要求而初始地具有小的拔模斜度。而且，表面26被显示为被支撑件48的侧边缘表面62的一个边缘磨损。
图5a是凹座板10的一个与图4b的视图类似的视图。
图5b是沿图5a的线5b-5b所截取的侧视示意图，并且展示了凹座板10的凹座12，其中凹座12的壁或表面26具有一个角度(即，图3中的θ)。壁或表面26的相对软质的表面层40受到有效的机加工或由于超速过程中相对硬质的支撑件48在凹座12内的上下运动而受到磨蚀性磨损。支撑件48在离心力作用下如图5b中箭头所示地向左边移动到达它的虚线位置，其中支撑件48的侧表面62之一的下边缘从先前成角度的表面26中创造出一个基本上竖直的表面。换句话说，凹座壁或表面26上的少量的拔模斜度被减少并且变得更加竖直，在竖直表面26下方具有一个“台阶”。所得的竖直表面26确保了支撑件48在超速工况过程中保持稳定并且被固持在它的凹座12之中。磨蚀性磨损或机加工在牺牲层40上继续进行，直到支撑件48的侧表面62的下边缘碰到底座层42中的更为硬质的基底材料。
图6是又一个局部拆开的逼真视图，展示了：凹座板10的花键20上的齿反应负载；施加在支撑件48的端表面52上的负载；以及在支撑件48相对于一个凹口板发挥其锁定功能时，响应于施加在第一端表面52上的负载，支撑件48的第二端表面50所造成的凹座板10的一个高压缩应力区域。凹座12的压缩应力区域或头部边缘30还经历了由于支撑件48的上下运动而产生的抛光型磨损。另外，内侧边缘或表面32经历了不太严重的磨损。
图7a是与图4b以及图5a的视图类似的、在支撑件48已磨损了相对凹座12的表面26、28、30以及32的这些不同牺牲层之后的视图。图7b是包括图7a的表面26以及28的电子显微图像。表面26以及28各自之中的磨蚀性磨损是明显的。图7c是图7b中的标注“7c”所示的放大的视图，其中在表面28处显示了磨损以及具有明显变形的金属的一个台阶。图7d是图7b中的标注“7d”所示的放大的视图，其中在表面26处显示了磨损以及具有明显变形的金属的一个台阶。再次，磨损以及变形是在板10旋转而由此引起支撑件48通过离心力对抗表面26横向移动时，由支撑件48的上下运动所造成的。
虽然上文描述了示例性实施方案，但并不意图使这些实施方案描述本发明的所有可能的形式。而是，在本说明书中所用的语言是描述而非限制的语言，并且应理解的是可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出不同的改变。此外，不同的实施方案的特征可以被结合来形成本发明的另外的实施方案。
Claims (20)
1.一种用于可接合式连接组件的连接构件，该连接构件是由一种通过合金化材料强化的压铸合金在一个压铸过程中被形成为单一的压铸件，该连接构件包括：
一个连接面，该连接面具有凹座，该凹座的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个锁定构件，该锁定构件在该组件的超速工况过程中在该凹座内移动；
一个相对硬质的底座部分，该底座部分包括该压铸合金的强化合金化材料的颗粒；以及
限定了该凹座的多个表面部分，其中这些表面部分中的至少一个总体上竖直的表面部分相对于该硬质的底座部分是软质的并且基本上没有该合金化材料的颗粒，这样使得在该超速工况过程中该锁定构件在该至少一个总体上竖直的表面部分上进行接触的过程中，该至少一个总体上竖直的表面部分发生磨损或变形。
2.如权利要求1所述的连接构件，其中该强化合金化材料包括Si、Cu、Mg、Ni以及Zn元素中的至少一种。
3.如权利要求1所述的连接构件，其中该至少一个总体上竖直的表面部分包括一个外侧边缘表面、一个内部拐角表面、一个头部边缘表面以及一个内侧边缘表面中的至少一个。
4.如权利要求1所述的连接构件，其中该磨损是磨蚀型磨损以及抛光型磨损中的至少一种。
5.如权利要求1所述的连接构件，其中该压铸合金是一种有色合金。
6.如权利要求1所述的连接构件，其中该连接构件是一个凹座板。
7.如权利要求1所述的连接构件，其中该锁定构件是一个锁定支撑件。
8.如权利要求1所述的连接构件，其中该连接面是一个环状连接面。
9.如权利要求1所述的连接构件，其中该连接面具有多个凹座，这些凹座各自的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个对应的锁定构件。
10.如权利要求1所述的连接构件，其中该连接构件是一个离合器构件。
11.如权利要求1所述的连接构件，其中该凹座具有T形形状。
12.如权利要求1所述的连接构件，其中该凹座具有用于接纳一个偏置弹簧的一个内部凹陷并且其中该凹座是一个弹簧凹座。
13.如权利要求8所述的连接构件，其中该环状连接面被定向成沿着该组件的一个旋转轴线面朝轴向方向。
14.如权利要求8所述的连接构件，其中该环状连接面被定向成相对于该组件的一个旋转轴线面朝径向方向。
15.一种用于单向离合器组件的凹座板，该凹座板是由一种通过合金化材料强化的压铸合金在一个压铸过程中被形成为单一的压铸件，该凹座板包括：
一个环状连接面，该环状连接面具有凹座，该凹座的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个锁定支撑件，该锁定支撑件在该组件的超速工况过程中在该凹座内移动；
一个相对硬质的底座部分，该底座部分包括该压铸合金的强化合金化材料的颗粒；以及
限定了该凹座的多个表面部分，其中这些表面部分中的至少一个总体上竖直的表面部分相对于该硬质的底座部分是软质的并且基本上没有该合金化材料的颗粒，这样使得在该超速工况过程中该锁定支撑件在该至少一个总体上竖直的表面部分上进行接触的过程中，该至少一个总体上竖直的表面部分发生磨损或变形。
16.如权利要求15所述的凹座板，其中该强化合金化材料包括Si、Cu、Mg、Ni以及Zn元素中的至少一种。
17.如权利要求15所述的凹座板，其中该至少一个总体上竖直的表面部分包括一个外侧边缘表面、一个内部拐角表面、一个头部边缘表面以及一个内侧边缘表面中的至少一个。
18.如权利要求15所述的凹座板，其中该磨损是磨蚀型磨损以及抛光型磨损中的至少一种。
19.如权利要求15所述的凹座板，其中该压铸合金是有色合金。
20.如权利要求15所述的凹座板，其中该连接面具有多个凹座，这些凹座各自的大小和形状被确定成用于接纳并且标称地固持一个对应的锁定支撑件。
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