CN103608600A

CN103608600A - 包括具有机加工的表面部分的凹座的压铸连接构件，用于制造该连接构件的方法及包括该连接构件的离合器组件

Info

Publication number: CN103608600A
Application number: CN201280029962.9A
Authority: CN
Inventors: 大卫·W·肖; 斯蒂芬·M·鲁思; 杰弗里·J·普劳特
Original assignee: Means Industries Inc
Current assignee: Means Industries Inc
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-05-24
Also published as: JP2014518998A; CN103608600B; JP5930495B2; EP2715176A4; US8857590B2; WO2012166485A1; US20110297500A1; KR20140035448A; KR20170116199A; EP2715176A1; KR101860285B1; EP2715176B1

Abstract

本发明提供包括具有一个机加工的表面层或部分的一个凹座的一种压铸凹座板或连接构件，用于制造该连接构件的方法及包括该连接构件的超速离合器组件。该构件是用一种压铸工艺由一种压铸材料成形为一个整体压铸件。该压铸构件包括一个连接面，该连接面具有至少一个凹座，该凹座的大小和形状被确定成接纳及固持一个锁定构件，该锁定构件在该组件的一个超速工况过程中在该凹座中移动。该凹座是由多个表面部分限定，这些表面部分包括一个稍微成正角度的表面部分，该表面部分被机加工成竖直或稍微负的，以便改善该组件在该超速工况过程中的性能。

Description

包括具有机加工的表面部分的凹座的压铸连接构件,用于制造该连接构件的方法及包括该连接构件的离合器组件

发明背景

1.技术领域

本发明涉及压铸连接构件（例如凹座板）、用于制作这类连接构件及包括这类连接构件的离合器组件的方法。

2.背景技术

用于单向齿合型连接或离合器组件的凹座板或构件典型地是使用粉末铁金属成型。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。

为了本申请的目的，术语“联轴器”应当被解释成包括多个离合器或制动器，其中一个板可驱动地连接到变速箱的一个力矩传递元件上，而另一个板可驱动地连接到变速箱的另一个力矩传递元件上或者相对于变速箱壳被锚定并且保持固定。术语“联轴器”、“离合器”和“制动器”可以互换使用。

概述

本发明的至少一个实施例的目的是提供一种包括一个带有机加工表面部分的凹座的压铸连接构件，用于制造该连接构件的方法及包括该连接构件的离合器组件。

在实现本发明的至少一个实施例的上述目的及其他目的时，提供用于一个可接合的连接组件的一种连接构件。该连接构件是用一种压铸工艺由一种压铸材料成形为一个整体压铸件。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固持一个锁定构件，该锁定构件在组件的一个超速工况过程中在该凹座内移动。该连接构件进一步包括限定了该凹座的多个表面部分。这些表面部分的一个稍微成正角度的表面部分被机加工成竖直的或者稍微负的，以便改善该组件在该超速工况过程中的性能。

该连接构件可以包括一个底座部分，该底座部分具有一种强化合金化材料的颗粒。合金化材料的颗粒可以在机加工之后被暴露，使得该底座部分不会在超速工况过程中该锁定构件对抗该底座部分发生接触的过程中磨损或变形。

该强化合金化材料可以包括元素Si、Cu、Mg、Ni及Zn中的至少一者。

该机加工的表面部分可以包括一个外侧边缘表面。

该机加工的表面部分可以是弯曲的。

该压铸材料可以是一种非铁合金。

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。这些凹座中的每一者的大小和形状被确定成用于接纳并且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，用于接纳一个偏置弹簧，从而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该组件的旋转轴线面朝轴向方向，或者该环形连接面可以被定向成相对于该旋转轴线面朝径向方向。

此外，在实现本发明的至少一个实施例的上述目的及其他目的时，提供具有一个中央轴线的一种单向离合器组件。该组件包括一个环状凹口板，该环状凹口板围绕该中央轴线延伸，并且包括围绕该中央轴线彼此间隔开的多个凹口。该组件还包括一个凹座板。该凹座板是用一种压铸工艺由一种压铸材料成形为一个整体压铸件。该凹座板包括一个环状连接面，该环状连接面具有围绕该中央轴线彼此间隔开的多个凹座。这些凹座中的每一者的大小和形状被确定成用于接纳并且固持一个锁定构件，该锁定构件在该组件的超速工况过程中在该凹座内移动。该凹座板的这些凹座中的每一者进一步包括多个表面部分，这些表面部分限定了该凹座。这些表面部分的一个稍微成正角度的表面部分被机加工成竖直的或者稍微负的，以便改善该组件在超速工况过程中的性能。该组件还包括在这些凹座内的多个锁定构件。

该凹座板可以包括一个底座部分，该底座部分具有一种强化合金化材料的颗粒。该合金化材料的颗粒可以在机加工之后被暴露，使得该底座部分不会在超速工况过程中其相应的锁定构件对抗该底座部分发生接触的过程中磨损或变形。

再者，在实现本发明的上述目的及其他目的时，提供一种用于制造单向离合器组件的单件式凹座板的方法。该方法包括压铸一个凹座板，以便从一种压铸材料成形一个整体压铸件。该凹座板具有一个环状连接面，该环状连接面具有围绕一个中央轴线彼此间隔开的多个凹座。这些凹座中的每一者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其相应的凹座内移动。这些凹座中的每一者具有多个表面部分，这些表面部分包括一个稍微成正角度的表面部分。该方法还包括将这些稍微成正角度的表面部分机加工成竖直的或者稍微负的，以便改善该组件在超速工况过程中的性能。

这些机加工的表面部分可以是弯曲的。

该机加工步骤可以包括形成与这些凹座连通的一个弯曲凹槽的步骤。

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、特征以及优点是容易清楚的。

附图/优选实施方案的简要说明

图1a是一个单向离合器或连接组件（未示出）的一个超速凹座板或构件（总体上标为10）的逼真透视图。图1b是在图1a中的标成1b的圆内获得的局部拆开的逼真放大透视图。该板10包括多个凹座或凹陷，总体上标为12，这些凹座或凹陷在该凹座板10的一个径向延伸的面或表面16内围绕一个旋转轴线14或旋转中线（图3及图5b）在圆周上间隔开。这些凹座12的大小和形状被确定为准许用一种液态金属、永久铸模、压铸工艺压铸这些凹座。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优选地由例如铝硅（Al-Si）压铸合金等非铁铸造合金成形为一个整体压铸件。铝被硅强化，并且还可以被以下合金元素中的一者或一者以上强化：Cu、Mg、Ni及Zn。举例来说，该材料可以是一种铝合金380或390铸造材料。但是，应理解在用一种压铸工艺对凹座板10进行成形时可以使用其他非铁压铸合金。

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的铸造微观结构。在针对非铁铝硅合金的液态金属压铸凝固过程中，一个外表面（相对“软皮”的层40）在凹座板10的相对硬的底座或基底部分42上成形。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：

F_R=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）。

F_s=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。

F_c=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。）

F_p=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。

F_P=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。

F_L=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具有高百分比的连续超速，并且NP（即，凹口板）被接地（即，固定）；

PP在锁定之后是静止的（即，0RPM）；并且

PP RPM典型地从0到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是凹座12的局部拆开的逼真放大透视图，上面叠加了文字说明，表示外侧边缘表面26起初具有较小的拔模（即，稍微成正角度的），原因在于铸造加工的要求。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稍微成正角度的表面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上的较小量的拔模减少，并且变得竖直，在所得的竖直表面26下方有一个“台阶”。所得的加工的竖直表面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已磨损了限定凹座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中的标注为“7c”的放大视图，其中在表面28上示出了表观变形金属的磨损和台阶。图7d是图7b中的标注为“7d”的放大视图，并且在表面26上示出了表观变形金属的磨损和台阶。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。

图8是本发明的一个连接构件（总体上标为110）的实施例的局部拆开了的视图。图8中示出的在结构或功能方面与前面的图中展示的部件或部分相同或类似的每个部件或部分的相关联的参考号中添加了“100”。举例来说，图8的连接构件110对应于前面各图的连接构件10。但是，应理解图8的压铸材料可以或可以不通过合金材料（例如Si颗粒）来强化。此外，应理解，虽然示出了构件110中的一个支撑凹座，但是还涵盖在一个摇臂板中装填有多个摇臂的摇臂凹座。

连接构件110基本上与凹座板或构件10相同，只不过该连接构件110的一个成正角度的表面部分126是例如通过铣削（或通过车床）来机加工的。一个弯曲或圆形凹槽200优选地通过车床在构件110的中心线或中央轴线（图3及图5b中的14）上被切开。机加工产生笔直的（即90°）或稍微成负角度的外部凹座壁或表面126。

当压铸材料通过一种合金材料被强化时，机加工使得相对软质的耗尽层40（即，不具有强化合金材料颗粒）被去除，由此暴露硬质硅颗粒44，这些硬质硅颗粒不会在超速过程中一个锁定构件或支撑件（即图3及图6中的48）抵抗机加工的表面126接触的过程中发生磨损或变形（由此改善超速寿命）。

当压铸材料（例如铝）未通过一种合金材料得到强化时，所得的机加工的“真正竖直”或“稍微负”的竖直壁改善了在超速过程中经历旋转离心力的支撑件或摇臂（即，统称为“锁定构件”）的稳定性。此外，该“稍微负”的角度进一步降低了支撑件因为这些离心力而“锁定”时的rpm。

此外，因为凹槽200是在组件使用前被机加工，所以在组件超速过程中不会产生松散的金属碎片，例如金属碎片和/或颗粒。

由于上述情况的缘故，当凹座板110中的壁126被机加工成竖直或稍微负时，与一个可以具有例如1-2度或0.5-1度的拔模（即，该表面是成“稍微正”角度的）的一个被铸造成成正角度的表面相比，组件的性能有显著改善。

虽然以上描述了多个示例性的实施例，但是并不意味着这些实施例描述出了本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中所使用的词语是描述性而非限制性术语，并且应理解的是在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种改变。另外，各个实施例的特征可以进行组合而形成本发明的进一步的实施例。

Claims

1.一种用于一个可接合的连接组件的连接构件，该连接构件是用一种压铸工艺由一种压铸材料成形为一个整体压铸件，该连接构件包括：

一个连接面，该连接面具有一个凹座，该凹座的大小和形状被确定成用于接纳并且固持一个锁定构件，该锁定构件在该组件的一个超速工况过程中在该凹座内移动；以及

多个表面部分，这些表面部分限定了该凹座，其中这些表面部分的一个稍微成正角度的表面部分被机加工成竖直或稍微负的，以便改善该组件在超速工况过程中的性能。

2.如权利要求1所述的连接构件，进一步包括一个底座部分，该底座部分具有一种强化合金化材料的颗粒，并且其中该合金化材料的这些颗粒在机加工之后被暴露，使得该底座部分不会在该超速工况过程中该锁定构件对抗该底座部分发生接触的过程中磨损或变形。

3.如权利要求2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。

4.如权利要求1所述的连接构件，其中该机加工的表面部分是一个外侧边缘表面。

5.如权利要求1所述的连接构件，其中该机加工的表面部分是弯曲的。

6.如权利要求1所述的连接构件，其中该压铸材料是一种非铁合金。

7.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。

8.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。

9.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。

10.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固持一个对应的锁定构件。

11.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。

12.如权利要求1所述的连接构件，其中该凹座具有一种T形形状。

13.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。

14.如权利要求9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。

15.如权利要求9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。

16.一种具有一个中央轴线的单向离合器组件，该组件包括：

一个环状凹口板，该环状凹口板围绕该中央轴线延伸，并且包括围绕该中央轴线彼此间隔开的多个凹口；

一个凹座板，该凹座板是用一种压铸工艺由一种压铸材料成形为一个整体压铸件，该凹座板包括：

一个环状连接面，该环状连接面具有围绕该中央轴线彼此间隔开的多个凹座，这些凹座中的每一者的大小和形状被确定成接纳及固持一个锁定构件，该锁定构件在该组件的一个超速工况过程中在该凹座中移动；

这些凹座中的每一者具有多个表面部分，这些表面部分限定了该凹座，其中这些表面部分的一个稍微成正角度的表面部分被机加工成竖直或稍微负的，以便改善该组件在该超速工况过程中的性能；以及

多个锁定构件，这些锁定构件被接纳在这些凹座内。

17.如权利要求16所述的组件，其中凹座板进一步包括一个底座部分，该底座部分具有一种强化合金材料的颗粒，并且其中该合金化材料的这些颗粒在机加工之后被暴露，使得该底座部分不会在该超速工况过程中其相应的锁定构件支撑件对抗该底座部分发生接触的过程中磨损或变形。

18.如权利要求17所述的组件，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。

19.如权利要求16所述的组件，其中该机加工的表面部分是一个外侧边缘表面。

20.如权利要求16所述的组件，其中该机加工的表面部分是弯曲的。

21.如权利要求16所述的组件，其中该压铸材料是非铁的。

22.一种用于制造一个单向离合器组件的一个单件式凹座板的方法，该方法包括：

压铸一个凹座板，以便从一种压铸材料成形一个整体压铸件，该凹座板具有一个环状连接面，该环状连接面具有围绕一个中央轴线彼此间隔开的多个凹座，这些凹座中的每一者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一个超速工况过程中在其相应的凹座内移动，这些凹座中的每一者具有多个表面部分，这些表面部分包括一个稍微成正角度的表面部分；并且

将这些稍微成正角度的表面部分机加工成竖直的或者稍微负的，以便改善该组件在该超速工况过程中的性能。

23.如权利要求22所述的方法，其中这些机加工的表面部分是弯曲的。

24.如权利要求22所述的方法，其中该机加工的步骤包括形成与这些凹座连通的一个弯曲凹槽的步骤。