本專利申請要求于2015年7月17日提交的美國臨時專利申請序列號62/193,934的權益，該文獻在此通過參考整體并入本文。

技術領域

本公開涉及用于機動車輛自動變速器的摩擦離合器轂或殼體，并且更具體地涉及用于在磨損表面上具有噴涂硬鋼或陶瓷涂層的機動車輛自動變速器的鋼摩擦離合器轂或殼體。

背景技術：

本章節(jié)中的陳述僅提供與本公開相關的背景信息，并且可以或可以不構成現(xiàn)有技術。

由于鋼的強度、成本、可鍛性和機械加工性，因此用于機動車輛自動變速器的許多摩擦離合器轂或殼體由鋼制成。然而，這不適合于所有的離合器應用，因為某些配置需要標準鋼合金所不能提供的特定能力。例如，某些離合器配置需要在壓力下將液壓流體(變速器油)從離合器殼體外部轉移到殼體內部的液壓離合器操作裝置。在這類配置中，設置在變速器的固定部件中的一對間隔開的彈性密封件接合旋轉的離合器殼體，并且限定從固定部件到離合器殼體且最終到達液壓操作裝置的流體路徑。

在這樣的配置中，可沖壓形成離合器殼體的典型鋼合金未表現(xiàn)出足夠的硬度來承受彈性密封件的持續(xù)滑動摩擦。由于離合器殼體的鋼表面磨損，阻力可能增加，并且可能發(fā)生流體泄漏。

該問題的一種解決方法需要由以下獨立零件制造離合器殼體：套環(huán)或管狀構件，其被鍛造并可因此為相對硬的鋼；以及鐘形殼體，其可以采用常規(guī)方式沖壓并可因此為較軟的鋼。然后，包括由彈性密封件接合的外表面的套環(huán)被焊接至鐘形殼體。雖然這種方法提供了一種具有密封件所接合表面的必需硬度的離合器殼體，但是相對于單件式沖壓殼體的制造步驟和費用是成問題的。

因此，理想的將是提供一種具有硬磨損表面的單件式離合器殼體，該硬磨損表面由可沖壓形成殼體的鋼合金制成。本發(fā)明的目的正在于此。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于機動車輛自動變速器的沖壓鋼摩擦離合器轂或殼體，該機動車輛自動變速器在磨損表面上具有噴涂硬鋼、鋼合金或陶瓷涂層。離合器轂或殼體由沖壓且為一體化構造的鋼制成。離合器轂或殼體被復雜配置，并且包括中央貫通開口，該中央貫通開口具有由一對彈性流體緊密、軸向間隔開的密封件接觸的內表面。由彈性密封件接觸的內表面包括噴涂金屬薄層，其包括在應用于所需直徑和表面光潔度之后被機械加工的鋼、鋼合金或陶瓷材料。該內表面具有高硬度，并且提供了與彈性密封件減少的摩擦和延長的使用壽命。殼體還包括具有內花鍵的較大直徑部分，該內花鍵接合離合器板的一部分的外圍上的外花鍵。

因此，本發(fā)明的一方面是提供一種具有改進的密封表面的沖壓離合器轂或殼體。

本發(fā)明的另一方面是提供一種沖壓離合器轂或殼體，其具有包括噴涂鋼或陶瓷材料薄層的改進密封表面。

本發(fā)明的又一方面是提供一種具有改進密封表面的單件式沖壓離合器轂或殼體。

本發(fā)明的又一方面是提供一種單件式沖壓離合器轂或殼體，其具有包括噴涂鋼或陶瓷材料薄層的改進密封表面。

本發(fā)明的又一方面是提供一種單件式沖壓離合器轂或殼體，其具有包括噴涂鋼或陶瓷材料薄層的改進密封表面，所述噴涂鋼或陶瓷材料薄層具有比沖壓鋼的硬度更高的硬度。

本發(fā)明的又一方面是提供一種單件式沖壓離合器轂或殼體，其具有內花鍵和包括噴涂鋼或陶瓷材料薄層的改進密封表面。

本發(fā)明的又一方面是提供一種單件式沖壓離合器轂或殼體，其具有內花鍵和改進的密封表面，該密封表面包括具有高于沖壓鋼硬度的硬度的噴涂鋼或陶瓷材料薄層。

適用性的的其他方面、優(yōu)點和領域將從本文提供的描述中變得顯而易見。應當理解，描述和具體實施僅僅用于說明的目的，而非旨在限定本公開的范圍。

附圖說明

本文所描述的附圖僅用于說明的目的，而非旨在以任何方式限制本公開的范圍。

圖1是結合本發(fā)明的自動變速器的一部分的不完整剖視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的摩擦離合器轂或殼體的完整剖視圖。以及

圖3是呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的的摩擦離合器轂或殼體的制作或制造步驟的工藝流程圖。

具體實施方式

以下描述在性質上僅是示例性的，而不旨在限制本公開、應用或使用。

參照圖1，示出了機動車輛自動變速器的一部分，并且其通常用參考數(shù)字10來指代。自動變速器10包括金屬殼體12，其安裝、定位并且保護各種部件，諸如輸入或驅動軸16、同心設置的套管18、多個行星齒輪組件20(其中的一個在圖1中示出)、流體通路36A和36B，以及多個摩擦離合器組件(其中標為48和50的兩個在圖1中示出)。

示出的行星齒輪組件20包括太陽齒輪22，其通過相互接合的外和內花鍵24而聯(lián)接到套管18。行星齒輪組件20還包括行星齒輪架26，其繞套管18同心設置，并且通過相互接合的外內花鍵28聯(lián)接到第一摩擦離合器組件48中的摩擦板30。行星齒輪組件20的環(huán)形齒輪32聯(lián)接到第二摩擦離合器組件50的襯墊或反作用板34，或與第二摩擦離合器組件50的襯墊或反作用板34一體形成。多個(通常為三或四個)行星齒輪38設置在太陽齒輪22與環(huán)形齒輪32之間，并且與太陽齒輪22和環(huán)形齒輪32處于恒定嚙合。行星齒輪38可自由旋轉地設置在相同數(shù)量的短軸42上，短軸42通過卡環(huán)44或類似的緊固裝置保持在行星齒輪架26中。

第二摩擦離合器組件50包括施加板52，其具有繞其外圍設置的外花鍵54，外花鍵54與離合器轂或殼體60內的多個內花鍵56接合并因此隨其旋轉。離合器轂或殼體60優(yōu)選地通過連續(xù)的環(huán)形焊縫58或多個不連續(xù)焊縫而固定到輸入或驅動軸16。磨擦離合器組件50還包括具有外花鍵64的多個第一或反作用板或盤62，外花鍵64與離合器轂或殼體60內的多個內花鍵56接合并且互補。聯(lián)接到行星齒輪組件20的環(huán)形齒輪32的襯墊或反作用板34還包括外花鍵66，其與殼體60上的內花鍵56互補且接合，并且因此環(huán)形齒輪32隨著離合器轂或殼體60旋轉。襯墊或反作用板34通過卡環(huán)68保持在離合器轂或殼體60內，卡環(huán)68被容納在離合器轂或殼體60內的互補通道或凹槽72中。

多個第二摩擦板或盤76與第一或反作用板或盤62交錯，該第二摩擦板或盤包括其內邊緣周圍的內花鍵78，其接合環(huán)形轂或套環(huán)84上的互補外花鍵82，環(huán)形轂或套環(huán)84被固定到行星齒輪組件20的太陽齒輪22或與行星齒輪組件20的太陽齒輪22一體形成。多個第二摩擦板或盤76為常規(guī)型并且包括兩個面或表面上的摩擦面向材料86。

現(xiàn)參照圖1和圖2，第二摩擦離合器組件50還包括平衡液壓操作裝置或致動器90。平衡液壓操作裝置或致動器90包括活塞92，其與離合器轂或殼體60的彈性密封件94和內表面配合限定第一環(huán)形致動室98。第一致動室98在離合器輪轂或殼體60中通過多個周向間隔開的端口或孔102容納加壓液壓流體，該端口或孔102與流體通路36A和36B連通。優(yōu)選地，存在四個端口或孔102，但是這個數(shù)量可以上下調整，并且端口或孔102的直徑改變以適應工程需求?；钊?2包括徑向向外延伸的圓形臂或部分104，其接合并平移施加板52以壓縮第一和第二多個板62和76，以實現(xiàn)扭矩傳遞。平衡液壓操作裝置或致動器90還包括第二平衡或補償室108和復雜配置的圓形板110；第二平衡或補償室108位于第一致動室98的活塞92的相對側上并且由活塞92限定，圓形板110在其內和外邊緣上具有密封件112。多個端口或孔114(通常是四個)為第二平衡或補償室108提供液壓流體。多個復位壓縮彈簧116(其中的一個示出在圖1中)存在于第二平衡或補償室108中，并且將活塞92偏置成靜止位置(在圖1中向右偏置)，這在減輕第一致動室98上的液壓時釋放第二摩擦離合器組件50，從而通過第二摩擦離合器組件50終止扭矩傳遞。圓形板110通過卡環(huán)117保持在固定軸向位置，卡環(huán)117被容納在離合器轂或殼體60中的周向凹槽或通道118內。

變速器10的金屬殼體12包括固定隔板14，其限定或包括流體通路36A和36B。位于離合器轂或殼體60中多個周向間隔開的端口或孔102的相對側上的是形成在隔板14中的一對軸向間隔開的通道或凹槽122，其中的每一個分別容納相應的一對熱塑密封環(huán)124中的一個。密封環(huán)124優(yōu)選地具有方形或矩形橫截面，并且通過設置在密封環(huán)124與通道或凹槽122底部之間的彈性O型環(huán)126而被激勵或偏置成與離合器轂或殼體60接觸。

現(xiàn)參照圖2，離合器轂或殼體60包括外環(huán)形部分60A、階式徑向延伸部分60B和階式內環(huán)形部分60C；階式內環(huán)形部分60C具有內環(huán)形表面130，其軸向延伸至多個周向間隔開的端口或孔102的左側和右側并且包括噴涂鋼或陶瓷材料層132。材料層132通常并且優(yōu)選地表現(xiàn)出至少28hrc的硬度。

現(xiàn)參照圖2，并且特別地參照圖3，給出了用于制造離合器轂或殼體60的制造工藝200以及各個步驟。該工藝開始于工藝步驟202，其中轂或殼體60在單?；蚣夁M模中被沖壓成圖2所示的形狀。在隨后的工藝步驟204中，在轂或殼體60中鉆出各種開口，諸如端口或孔102和114。接著，在工藝步驟206中，用例如化學清潔劑或細磨研磨劑處理內環(huán)形表面130，以形成噴涂層132將容易且牢固地粘附至的表面光潔度。

在工藝步驟208中，鋼、鋼合金或陶瓷材料的噴涂層132應用于轂或殼體60的內環(huán)形表面130。這可以通過熱噴涂工藝或冷噴涂工藝來完成。熱噴涂工藝采用了火焰等熱源，并且粉末或絲線形式的金屬或陶瓷涂層材料被熔化成微滴并在高速下被噴涂到環(huán)形表面130上。存在以下幾種類型的熱噴涂工藝，所有的這些工藝都可以用來將材料層132應用于環(huán)形表面130：高速氧焰(HVOF)、等離子轉移電弧(PTWA)、雙絲電弧(TWA)、等離子噴涂(APS)、火焰噴涂(氧氣/燃料)、電弧絲噴涂以及粉末等離子，僅列舉更常見的工藝。金屬基涂層可以是：例如，鋼和鋼合金、不銹鋼、碳化鎢、碳化鉻、碳化物、巴氏合金、鎳-鉻合金以及鉬。陶瓷基涂層可以是：例如，氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鉻以及這些材料的共混物。

冷噴涂工藝提供了與熱噴涂所實現(xiàn)的表面類似的表面。冷噴涂工藝采用研磨至非常細小的顆粒大小(1至50微米)的金屬、合金或陶瓷的固體顆粒。顆粒被加速至超音速并且引導至待涂覆的轂或殼體60的表面130，使得它們與其激烈地碰撞。高沖擊速度致使顆粒在與表面130產生沖擊時發(fā)生塑性變形，這在顆粒與表面130之間形成了真正的冶金結合。該作用形成了材料層132以及具有所應用涂層材料的性能的表面。冷噴涂工藝在相對低的溫度(遠低于所應用材料的熔點)下完成，這表明材料的物理性能在沉積期間和之后保持不變。冷噴涂材料與上述金屬和陶瓷材料大體相同。

在鋼、鋼合金、陶瓷或其他材料層132已經沉積在轂或殼體60的內環(huán)形表面130上之后，可以在工藝步驟210中對層132進行機械加工，以實現(xiàn)內環(huán)形表面130上的材料層132的最終理想內徑，并且提供理想的表面光潔度，例如，平滑度。名義上，材料層132的厚度將處于0.015mm(0.00059英寸)的量級，但是該厚度可以增加或減少來適應特定的應用和服務需求。

在最后的工藝步驟212中，成品離合器轂或殼體60被焊接至輸入或驅動軸16，以形成用于自動變速器10的完整組件。

如上所述，鋼或陶瓷材料層132通常并且優(yōu)選地表現(xiàn)出至少28hrc的硬度。因此，根據(jù)本發(fā)明，離合器轂或殼體60可以由鋼合金制成，諸如SAE1010、HSLA340或HSLA420，鋼合金容易被沖壓和焊接但是也包括噴涂鋼或陶瓷材料層132，其相比能夠承受彈性密封件124或類似部件所致的長期旋轉摩擦接觸的鋼具有大得多的硬度。應當理解，盡管本文關于離合器轂或殼體60的內環(huán)形表面130描述了本發(fā)明，但是通過以上所述的工藝中的一個，材料層132可以應用于轂或殼體60的其他磨損表面，或應用于由如上直接列出的這類鋼合金制成的其他變速器部件(諸如軸、套管和支架)的磨損表面，從而享有本發(fā)明所賦予的顯著益處：易于制造(例如，通過沖壓)，以及改進的流體密封和磨損表面的使用壽命。

本發(fā)明的描述在本質上僅是示例性的，并且未脫離本發(fā)明要點的變型旨在落入本發(fā)明的范圍內。這類變型并不視為脫離本發(fā)明的精神和范圍。