CN105317870B

CN105317870B - 具有含铁表面的铝离合器部件

Info

Publication number: CN105317870B
Application number: CN201510322177.8A
Authority: CN
Inventors: S.W.黑岑拉特; M.T.拉普雷斯-比尔布里
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2018-05-08
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: US20150362022A1; DE102015108813A1; CN105317870A

Abstract

本发明涉及具有含铁表面的铝离合器部件。根据本发明所制造的摩擦离合器部件，诸如用于机动车辆自动变速器的作用板、反作用板和背板，具有减小的重量和改善的使用寿命。作用板和反作用板是由用一薄层的热喷涂钢或铁类材料所涂覆的铝而制成。背板是由粉末金属铝、冲压和机械加工铝、锻造和机械加工铝或者挤压铝而制成，并且也涂敷有一薄层的热喷涂钢或铁类材料。热喷涂的钢材料可以是低碳钢，诸如SAE 1008或1010或者类似的合金。然后，利用砂带磨光、刷光或者类似的表面精加工技术对这些板进行精加工。

Description

具有含铁表面的铝离合器部件

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月13日提交的美国临时专利申请序列号62/011,872的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及铝摩擦离合器部件，更具体地涉及包含设置在表面上的一薄层的钢或铁的铝摩擦离合器部件。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息并且可以或可以不构成现有技术。

常规的摩擦离合器包括摩擦离合器组件，该离合器组件具有交替的摩擦片和反作用板，这些摩擦片和反作用板被设置在由压缩致动器或操作器所作用的作用板与摩擦离合器组件被压缩抵靠的背板之间。当被压缩时，经过在摩擦片随之一起旋转的内毂与反作用板随之一起旋转的外壳之间的摩擦离合器组件而传递扭矩。在倒置的离合器构型中操作是类似的，其中用花键将摩擦片联接到外壳并且用花键将反作用板联接到内毂。

这些各种部件通常是由各种钢制成，因为钢材料可提供强度和耐久性。钢不仅提供承载这样的部件所遇到的扭矩负荷所必需的结构完整性，而且也提供在离合器接合期间暴露于摩擦力（滑动力）的面或表面的耐久性。

虽然各种钢在此使用中提供必需的强度和耐久性，但它们并非没有缺点。这种钢离合器部件的主要现存问题是重量。因为这些离合器部件作为总车辆重量的一部分而被承载或转移并且旋转，因此当它们被反复地加速时导致动力传动系统的能量损失，它们两倍地导致燃料消耗。因此，从总车辆重量以及动力传动系统效率的观点来看，旋转部件（例如离合器部件）的任何重量减轻对燃料消耗有正面影响。

重量问题的一个解决方案是用较轻重量的材料（例如铝）进行替换。铝具有钢的大约三分之一的密度并且显示良好的热传递性能，这两种特性在离合器应用中都是重要的。然而，已发现此材料是不适宜的，因为在离合器接合期间暴露于摩擦力（滑动力）的表面显示不可接受的磨损，因而显示不可接受的短使用寿命。

发明内容

本发明提供具有减小的重量和改进的使用寿命的摩擦离合器部件，诸如作用板、反作用板和背板。作用板和反作用板是由用一薄层的热喷涂钢或铁类材料所涂覆的铝而制成。背板是由粉末金属铝、冲压和机械加工铝、锻造和机械加工铝或者挤压铝而制成，并且也用一薄层的热喷涂钢或铁类材料进行涂覆。热喷涂的钢材料可以是低碳钢，诸如SAE1008或1010或类似的合金。然后，利用砂带磨光、刷光或者类似的表面精加工技术对这些板进行精加工。

因此，本发明的一个方面提供一种摩擦离合器部件，该摩擦离合器部件是由铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的热喷涂钢材料。

本发明的另一方面提供一种用于摩擦离合器的作用板，该作用板是由铝制成并且具有设置在离合器摩擦面上的一薄层的热喷涂钢材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的反作用板，该反作用板是由铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的热喷涂钢材料。

本发明的再一方面提供一种用于摩擦离合器的背板，该背板是由粉末金属铝、冲压和机械加工铝、锻造和机械加工铝或挤压铝而制成并且具有设置在摩擦面上的一薄层的热喷涂钢材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的作用板，该作用板是由铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的热喷涂SAE 1008或1010钢材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的反作用板，该反作用板是由铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的热喷涂SAE 1008或1010钢或者类似的合金材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的背板，该背板是由粉末金属铝、冲压和机械加工铝、锻造和机械加工铝或挤压铝而制成并且具有被设置在离合器摩擦面上的一薄层的热喷涂SAE 1008或1010钢材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的作用板，该作用板是由铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的经砂带磨光和刷光的热喷涂SAE 1008或1010钢或者类似的合金材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的反作用板，该反作用板是由铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的经砂带磨光和刷光的热喷涂SAE 1008或1010钢或者类似的合金材料。

本发明的又一方面提供一种用于摩擦离合器的背板，该背板是由粉末金属铝制成并且具有设置在其摩擦面上的一薄层的经砂带磨光和刷光的热喷涂SAE 1008或1010钢或者类似的合金材料。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种用于摩擦离合器组件的部件，所述部件组合地包括：

具有中心开口、第一和第二侧表面及内和外边缘的圆形板；

所述内和外边缘中的一个边缘具有多个径向延伸的花键，并且

所述圆形板是由铝制成并且具有在所述第一和第二侧表面上的含铁涂层。

2. 如方案1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形板是作用板和反作用板中的一种，并且所述多个花键被设置在所述外边缘上。

3. 如方案1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形板是作用板和反作用板中的一个，并且所述多个花键被设置在所述内边缘上。

4. 如方案1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形板是由铝粉制成的背板，并且所述多个花键被设置在所述外边缘上。

5. 如方案1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述含铁涂层是SAE 1008钢、SAE 1010钢和钢合金中的一种。

6. 如方案1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述含铁涂层是热喷涂的涂层。

7. 如方案1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所圆形板的所述第一和第二侧表面被纹理化，并且所述含铁涂层被设置在所述纹理化的表面上。

8. 一种用于摩擦离合器组件的部件，所述部件组合地包括：

具有中心开口、第一和第二表面及内和外边缘的圆形作用板；

所述圆形作用板是由铝制成并且具有在所述第一和所述第二表面上的金属涂层。

9. 如方案8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述外边缘上。

10. 如方案8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述内边缘上。

11. 如方案8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是SAE 1008钢、SAE 1010钢和钢合金中的一种。

12. 如方案8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是热喷涂的涂层。

13. 如方案8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形作用板的所述第一和第二表面被纹理化，并且所述金属涂层被设置在所述纹理化的表面上。

14. 一种用于摩擦离合器组件的部件，所述部件组合地包括：

具有中心开口、第一和第二表面及内和外边缘的圆形反作用板；

所述圆形作用板是由铝制成并且具有在所述第一和第二表面上的金属涂层。

15. 如方案14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述外边缘上。

16. 如方案14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述内边缘上。

17. 如方案14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是SAE 1008钢、SAE 1010钢和钢合金中的一种。

18. 如方案14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是热喷涂的涂层。

19. 如方案14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形反作用板的所述第一和第二表面被纹理化，并且所述金属涂层被设置在所述纹理化的表面上。

从本文中所提供的描述，本发明的其它方面、优点和应用范围将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体实例意图只是为了说明的目的而并非意图限制本公开的范围。

附图说明

本文中所述的附图只是为了说明的目的而并非以任何方式限制本公开的范围。

图1是自动变速器的一部分的局部剖视图，包括具有包含热喷涂金属涂层的部件的摩擦离合器组件。

图2是摩擦离合器组件的一部分的剖视图，包括包含热喷涂金属涂层的作用板、反作用板和背板。

图3是根据本发明的在两个面上包含热喷涂金属涂层的铝作用板的放大局部透视图。

图4是根据本发明的在两个面上包含热喷涂金属涂层的铝反作用板的放大局部透视图。

图5是根据本发明的在一面上包含热喷涂金属涂层的粉末金属铝背板的放大局部透视图。

图6是倒置摩擦离合器组件的一部分的剖视图，包括包含热喷涂金属涂层的作用板、反作用板和背板。

具体实施方式

下面的描述在本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、其应用或使用。

参照图1，图中示出了机动车辆自动变速器的一部分，并且通常用附图标记10标示。自动变速器10包括壳体12，该壳体12安放、定位并且保护各种部件，诸如轴和空心轴14、多个行星齿轮组件16（图1中示出了其中的一个）、流体通路18及多个摩擦离合器组件20。

现在参照图1和图2，摩擦离合器组件20包括作用板22，该作用板22具有设置在其外周附近的阳花键24；阳花键24与在外壳60内部的多个阴花键58接合并因此与阴花键一起旋转。由液压操作器30所驱动的连接构件28作用于作用板22并使其轴向地平移。摩擦组件还包括具有阴花键34的多个第一或摩擦片或盘32，阴花键34与内毂40上的互补阳花键36接合并因此与阳花键一起旋转。第一或摩擦片或盘32是常规的，并且在两个面或表面上包含摩擦衬片材料42。多个第一摩擦片或盘32与多个第二反作用板或盘52相互交错。反作用板或盘52包括设置在它们外周附近的阳花键56，这些阳花键56与外壳60内的多个阴花键58是互补的并且与阴花键接合并因此与阴花键一起旋转。在作用板22的相反端是背板62，摩擦片32和反作用板52由液压操纵器30压缩而抵靠背板62。当被压缩时，在它们之间传递扭矩。

现在参照图3，作用板22是由铝或铝合金制成，并且如上所述，包括环绕其外周的阳花键24。作用板22的整个前面或前表面和后面或后表面包括热喷涂的薄钢涂层28。在热喷涂之前，优选地对铝坯料进行轧制并且在冲压之前利用轧辊上的图案而赋予有纹理的表面，在冲压之前或之后对表面进行砂带磨光，在冲压过程中赋予有纹理的表面或者该表面经历类似的处理以提供不规则的表面粗糙度，该表面粗糙度改善喷涂的薄钢涂层28的附着。薄钢涂层优选地是SAE 1008或1010钢，但也可以是其它合金、组合物或其它金属。然后，对在各面上的薄钢涂层28进行砂带磨光、刷光或者经历类似的表面处理以改善其粗糙度。钢涂层的近似的精加工的厚度为0.15 mm（0.0059英寸）但也可以是更厚或更薄。热喷涂工艺可以是若干类似工艺中的一种，即，高速氧气燃料、等离子粉末、等离子转移丝电弧或双丝电弧。

现在参照图4，反作用板或盘52也是由铝或铝合金制成，并且如上所述包括环绕其外周的阳花键56。通常，反作用板或盘52的厚度是在大约1.5 mm至3.0 mm（0.059至0.118英寸）之间。反作用板或盘52的整个前和后面或表面还包含热喷涂的薄钢涂层54。在热喷涂之前，也优选地对铝坯料进行轧制并且在冲压之前利用轧辊上的图案赋予有纹理的表面，在冲压之前或之后对该表面进行砂带磨光，在冲压过程中赋予有纹理的表面或者该表面经历类似的处理以提供不规则的表面粗糙度，这改善喷涂的薄钢涂层54的附着。薄钢涂层优选地是SAE 1008或1010钢，但也可以是其它合金、组合物或其它金属。然后，对在各面上的薄钢涂层54进行砂带磨光、刷光或者经历类似的表面处理以改善其粗糙度。钢涂层的近似的精加工的厚度为0.15 mm（0.0059英寸），但可以是更厚或更薄。热喷涂工艺可以是若干类似工艺中的一种，即，高速氧气燃料、等离子粉末、等离子转移丝电弧或双丝电弧。

现在参照图5，背板62还包括阳花键64，这些阳花键64与外壳60内的阴花键58是互补的并且与阴花键接合，因此背板62与外壳60一起旋转。背板62优选地是由粉末金属（PM，powdered metal）铝、冲压和机械加工铝、锻造和机械加工铝或挤压铝而制成。背板62的整个前面或前表面66还包含热喷涂的薄钢涂层68。优选地，形成背板62的前面或前表面66的模具的表面是被粗糙化的或者是不规则的，以便在该面或表面66上提供不规则的表面粗糙度，这改善喷涂的薄钢涂层68的附着。薄钢涂层优选地是SAE 1008或1010钢，但也可以是其它合金、组合物或其它金属。然后对在面或表面66上的薄钢涂层68进行砂带磨光、刷光或者经历类似的处理以改善粗糙度。钢涂层的近似的精加工厚度为0.15 mm（0.0059英寸），但也可以是更厚或更薄。热喷涂工艺可以是若干类似工艺中的一种，即，高速氧气燃料、等离子粉末、等离子转移丝电弧或双丝电弧。

因为根据本发明的经改进的作用板22、反作用板52和背板62在功能和尺寸两个方面替代或更新了以前所使用的部件，所以它们可以替代所述部件而容易地安装。因此，在不要求其它工程或设计变更的情况下，可立即获得它们所提供的益处，主要是重量和能量节约。例如，在一个八速变速器中，仅作用板22和反作用板52的替代导致2.4 Kg（5.3磅）的重量减轻。

现在参照图6，图中示出了倒置的摩擦离合器组件，并且通常用附图标记70标示。除了用花键将摩擦片或盘72联接到外壳74并与外壳一起旋转并且用花键将交错的反作用板或盘76联接到内毂78并与内毂一起旋转外，倒置的摩擦离合器组件70在许多方面类似于图2中所示的摩擦离合器组件20。在倒置的离合器组件70中，背板80通常是另一个反作用板72，该反作用板72位于最后的摩擦片72与铝壳体82之间。在此构型中，可使用铝反作用板72或背板80，该反作用板72或背板80具有设置在其摩擦面上的一薄层86的热喷涂SAE 1008或1010钢或者类似的合金材料。可替代地，可以省略背板80并且可以将热喷涂的SAE 1008或1010钢或者类似合金材料的薄层86设置在壳体82的摩擦面上。在这种情况下，壳体82实际上用作背板80的功能。

前面对本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且不背离本发明要旨的变更意图是在本发明的范围内。这种变更不应被认为是背离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种用于摩擦离合器组件的部件，所述部件组合地包括：

具有中心开口、第一和第二侧表面及内和外边缘的圆形板；

所述圆形板是由铝制成并且具有在所述第一和第二侧表面上的含铁涂层，其中所述圆形板是作用板和反作用板中的一种。

2.如权利要求1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述外边缘上。

3.如权利要求1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述内边缘上。

4.如权利要求1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形板是由铝粉制成的背板，并且所述多个花键被设置在所述外边缘上。

5.如权利要求1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述含铁涂层是SAE 1008钢、SAE 1010钢和钢合金中的一种。

6.如权利要求1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述含铁涂层是热喷涂的涂层。

7.如权利要求1所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所圆形板的所述第一和第二侧表面被纹理化，并且所述含铁涂层被设置在所述纹理化的表面上。

8.一种用于摩擦离合器组件的部件，所述部件组合地包括：

9.如权利要求8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述外边缘上。

10.如权利要求8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述内边缘上。

11.如权利要求8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是SAE 1008钢、SAE 1010钢和钢合金中的一种。

12.如权利要求8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是热喷涂的涂层。

13.如权利要求8所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形作用板的所述第一和第二表面被纹理化，并且所述金属涂层被设置在所述纹理化的表面上。

14.一种用于摩擦离合器组件的部件，所述部件组合地包括：

所述圆形反作用板是由铝制成并且具有在所述第一和第二表面上的金属涂层。

15.如权利要求14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述外边缘上。

16.如权利要求14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述多个花键被设置在所述内边缘上。

17.如权利要求14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是SAE 1008钢、SAE 1010钢和钢合金中的一种。

18.如权利要求14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述金属涂层是热喷涂的涂层。

19.如权利要求14所述的用于摩擦离合器组件的部件，其中所述圆形反作用板的所述第一和第二表面被纹理化，并且所述金属涂层被设置在所述纹理化的表面上。