分段式芯片和摩擦盘的制作方法

专利名称：分段式芯片和摩擦盘的制作方法
分段式芯片和摩擦盘
本发明涉及用于双面或单面湿式离合器摩擦片或者分离片的分段钢型 芯片和一种制造它们的方法。
背景技术：
本发明涉及用于车辆的自动变速器或者分动箱的多片湿式离合器组 的、或者用于其他摩擦式离合器应用的钢型芯片或盘，其中一个环形的型 芯片被分成具有互锁端部的段以形成一个环形圈。环形的摩擦圈或盘常规 地用于多个交错的离合器片的湿式离合器组中，这些离合器片被交替地连 接到一个离合器組件的一个内毂和一个外鼓上。由一个液压的或者弹簧致 动的活塞使这些离合器片接合而使该离合器组件的多个零件一齐旋转。一 个摩擦板或者盘通常由一个环形钢圏或片(它充当一个型芯片)以及一对 铆接或以其他方式紧固在该型芯片上以完整构成该摩擦盘的环形摩擦面层 组成。
在制造过程中，摩擦圏和圆环型芯片的下料造成可观的浪费。授予Nels 的美国专利号4,260，047使用了 一种圆环的型芯片和多个具有突出部和槽口 互锁端的分段摩擦面层。这些摩擦面层由四分之一圓弧段组成，这些圆弧 段从一块矩形摩擦材料片材下料，该摩擦材料形成有多个平行的槽，将这 些突出部和槽口形成于未开槽的部分。这些段被相互连接以形成一个圏并 且被结合到该型芯片上。
由本申请的共同的受让人所拥有的Mannino， Jr.的美国专利号 4，674，616涉及具有一种分段的型芯和分段的面层的一种摩擦片。在Mannino专利中，该型芯片具有多个带有突出部和槽口端部的弧形段，这 些端部互相锁定以形成一个圆环的型芯片。这些摩擦面层也形成为弧形段， 这些弧形段覆盖型芯片的互锁的端部，并且在两个面上适当地结合到其上。 这些面层段不需要互相连接到 一起，并且这些摩擦段以 一种覆盖的方式到 这些互锁型芯片段的结合防止了该型芯片的解体。这些互锁的型芯片段和 摩擦面层段均打了孔，以允许使用对位销来处理这些段的定向排列和对齐， 用于装配与结合。
尽管这些和其他类似的方法减小了摩擦材料的浪费，但依然存在多步 骤的制造过程以及型芯片下料时材料的浪费。本发明提供了这些片材及其 制作工艺的改进。
发明概述
一方面，本发明涉及一种圓环型芯片，该圆环型芯片^L分成具有互锁 的端部的段以形成一个环。在某些实施方案中，该型芯片或摩擦盘包括"质 数"个段，即，其中花键齿数能够由3段来除尽。在其他实施方案中，该摩 擦盘包括"非质数"个段，即，其中花键齿数目不能被3段平均地除尽。由 具有质数个或非质数个段形成的两个或更多个这样的分段钢型芯片被连接 到一起，以形成一般在行业内所谓的"叠"或者"离合器组"。
在另一实施方案中，在包括三个或者更多个环形圏的一个叠中， 一个
环形圈上缺少一个或者多个该质数或非质数^R，从而穿过该叠而形成多个 通道，以允许油流过该离合器组。
在又一个实施方案中，在堆叠或者层叠在一起的这些段中冲压或者形 成了多个开口。这些开口在圆周上相交，并形成了进入该段的对侧边缘的 多个偏置的径向通道或者开口 ，以便形成到达该片或者盘中的多个油通道。
本发明通过从制造过程中减少废料量来提高制造钢型芯片和分离片的效率。
另 一方面本发明提供了 一种方法，用于制造多个段以及将这些段组装 到一个单独的层或厚度的型芯片之内。
通过阅读以下对于优选实施方案和附图的详细说明，对于本领域的普 通技术人员，本发明的其他目的和优点将而变得很清楚。


图1A是包括"质数"个段的一个摩擦盘的平面图，即花键齿的数目可以
被3段除尽。
图1B是冲压多个段的一个下料过程的平面示意图。
图2A是包括"质数"个段的一个摩擦盘的平面图，即花键齿数不能均匀 地被3段或5段除尽。
图2B是一个对于"非质数"段的下料过程的平面示意图，其中启用了不 同的段的冲压以允许有"特殊"段。
图3A是具有"非质数"个段的一个摩擦盘的平面图，局部为虚线。
图3B是一个示意性平面图，示出了一个冲压"非质数"段并且进一步冲 压突出部锁定孔的过程。
图3C是一个截面图，示出了在一个第一段和一个第二段内的一个"半孔"。
图4是用于对钢型芯片进行分段和层叠的冲模布局的一个示意性平面图。
图5A-F是可用于连接钢型芯片的多个段的不同的接头设计的示意图。
图6A、 6B和6C示出层叠铆接的型芯片图6A是平面图，图6B是 局部截面图，图6C是取自图6B的分解的截面图。 图7是多个段所形成的一个成品型芯片的平面图。 图8是图7的型芯片的一个侧视图。 图9是具有多个成品型芯片的一个摩擦片的平面图。 图10是图9的摩擦片的一个侧视图。 图lla是本发明的一个型芯片的正视图。
图llb是在型芯片上施加了一种摩擦材料的图lla的型芯片的正视图。 图llc是图llb的型芯片的侧视图。
图12是具有用于将这些段紧固在一起的附加特征的一个型芯片的正视图。
图13是具有用于将这些段紧固在一起的附加特征的一个型芯片的正3见图。
具体实施例方式
本发明可用于制造其上具有质数个或非质数个花键齿的型芯片。根据 本发明，若该盘上的花键齿数目可以被三段或五段除尽，则这些段被认为 是"质数"的。
图1A示出了用于一个自动变速器或者用于其他合适的离合器片应用 的一种多片式离合器组10。该多片式离合器组10包括多个片。为了方便说 明起见，将详细讨论一个片。该型芯片11具有多个齿12。这些齿12可以 位于片11的内周或外周上。该型芯片11包括三个相同的弧形段13。每个 段13在该段的相对两端具有一个突出部14和一个槽口 15。处在任一端的 该突出部14和槽口 15是互补的，并且相配地在下一个相邻段的一个槽口 15中接收一个突出部14。应理解其他形状的突出部与槽口的安排可用于本 发明，并且这样的不同的组合在本文的图7A到7F中示出。在图1A所示
的实施方案中，该分段型芯片具有45个齿，它可以均匀地被3除尽。因此， 这些段13在形状上相同。
图1B示出从一张合适的钢片材8冲压而成的相同的段13。该片材具 有用于引导片材S通过一个合适的冲压装置(未示出)的多个引导孔9。在 这种沖压操作中，可以用任何合适的方式来完成将钢型芯片进行分段和层 叠的冲压和/或冲出。此后这些材料被前移到 一个脱模工作台上。
图2A披露了一种摩擦盘或者离合器片20,它可以应用在一个多片式 离合器组中，用于一个自动变速器或者用于其他合适的离合器板应用。该 摩擦盘20包括具有多个齿22的一个钢型芯片21。这些齿22可以位于该片 21的内周或者外周上。该型芯片21包括三个弧形段23。每个段23在该段 的相对两端具有一个突出部24和一个槽口 25。处在各端的突出部24和槽 口 25是互补的，并且相配地在下一个相邻段的一个槽口 25中^"收一个突 出部24。应理解其他形状的突出部与槽口安排对本发明是有用的，并且这 样的不同组合在本文的图7A到7F中示出。
在图2A所示的实施方案中，该分段的型芯片21具有41个齿，这一数 目不能被3或5均匀地除尽。因此，该型芯片21被称为"非质数"的，因为 齿数41不能被3或5均匀地除尽。非质数的型芯片21包括一个第一段23A、 与该第一段23A相同的一个第二段23A，，以及与第一段和第二段23A和 23A'不同的一个第三段23B。图2A还示出了每一段的弧长，其中段23A 和23A'的弧形尺寸或者长度略小于该第三段23B的弧形尺寸或者长度。
图2B是冲压了相同的段23A和23A'以及不同的段23B的一张钢片材 28的示意图。该片材具有用于引导该片材28通过一个合适的冲压装置(将 在下文中概括地说明)的多个引导孔29。在这种冲压操作中，可以用任何
合适的方式来完成用于将钢型芯片进行分段和层叠的冲压和/或冲出。然后 这些材料被推进到 一个脱模工作台，以便把来自该冲压操作的成形的型芯 片移出。
在本发明的某些方面，对于不同形状的段使用了凸轮驱动的組件以允
许有不同尺寸的段。例如， 一个第一冲模(未示出)^皮循环用于2个压制 冲程，以便首先冲出一个A段然后冲出一个A，段。随后，启用一个笫二冲 模(未示出)进行一个冲程以冲出B段。当接合该第一凸轮冲模时，该第 二凸轮冲模被释放而不进行沖压。根据本发明的一种方法，可以使用一种 冲片下料(pad blanking)工艺，其中该段被推回到条带中。 一个脱模工作 台(未示出)用于将A段和B均敲击出来。
本发明涉及将非质数段形成一个钢型芯片，它随后被层叠在一起形成 一叠。图3A是一个示意图，示出了互锁在一起的多个型芯片。
在图3A中，示出了用于一个自动变速器或者用于任何其他合适的离合 器片应用的一种多片式离合器组30。该多片式离合器组30包括多个型芯 片。为了方便说明起见，将详细讨论两块相邻的型芯片。在此情况下，这 两个型芯片将被称作第一型芯片，或者上型芯片31和第二型芯片，或者下 型芯片31，。如图3A所示，该第一型芯片31在其内周上具有多个齿32。 再一次，应该理解型芯片31和31'可以在一个外周上有齿(未示出)。
在某些实施方案中，在每个段上可以配备一个或多个开口，以便为了 装配的目的而接收定位销(未示出)。当这些段的突出部和槽口被相互锁定 时，形成了一个环形的片或圏。
在图3A所示实施方案中，型芯片31由三个弧形段形成相同的第一
和第二段33A和33A',以及一个不同的第三段33B。这些段33A、 33A'和 33B各自在段的每一端具有一个突出部34和一个相邻的槽口 35。该突出部 34与该槽口 35是互补的，并且相配地在相邻的、和相对段上接收相邻突出 部34和相邻槽口 35。当这些段33A、 33A，以及33B的突出部34和槽口 35 -波互相锁定时，形成了该圆环型芯片31。
图3A以虛线示出了在第一型芯片31的后面并与该第一型芯片共轴对 齐的一个第二型芯片31'。该第二型芯片31'相对于该第一型芯片31沿圓周 方向转动，从而该笫一型芯片30上的这些互锁的突出部与槽口 34和35相 对于该第二型芯片31'上的这些互锁的突出部34，和槽口 35，在圆周方向上是 移位的。在某些实施方案中，底下的型芯片31'沿圓周转动约60。，从而第 二组互锁的突出部与槽口 34，和35，距离第一组突出部与槽口 34和35约 60。。
如图3A, 3B和3C所示，第一型芯片31的这些段33A、 33A'和33B 可以包含预定数量的通孔36。这些通孔轴向延伸通过型芯片，并且总体上 可以与相邻的通孔等距离地间隔开。应理解，在不同的实施方案中，每一 段可以具有所希望的任意预定数量的通孔。在所示实施方案中，每个段 33A、 33A'和33B具有标记为36A、 36B、 36C和36D的四个通孔。
该第二型芯片，或者下型芯片31，的第一、第二和第三段33'A、 33'A' 和33'B包含用于啮合或锁定第一型芯片31的相邻通孔36的多个凸起38。 如图3A、 3B和3C所示，这些段33'A、 33'A'和33'B可以包含预定数量的 凸起38。应理解每个段可以具有所希望的任何预定数量的半通孔38。在所 示实施方案中，每个段33'A、 33'A'和33'B具有标记为38A、 38B、 38C和 38D的四个凸起。图3C示出了用于将第一型芯片31锁定到相邻的型芯片 31，上的一个凸起38的示意图。通孔36使该凸起38在该通孔36中延伸。
该通孔36可以具有任何希望的形状，该形状要容纳凸起38的任何希望的形状。
应该注意的是，包括该叠30的型芯片31、 31'以及任何附加的型芯片 可以通过使用合适的工艺而进一步加强。例如，可以使用一种酸蚀和胶粘 的工艺。在其他的制造实施方案中，型芯片的这些层也可以采用(例如) 电阻激光焊或者'电容放电焊或者类似的工艺而焊接在一起。如图7和8所 示，焊接82是施加在形成这些型芯片的每个段的末端上的突出部34和槽 口 35的区域中。
现在参见图3B，示出了带有多个引导孔39的一个片材37的示意图。 该片材37被冲压了相同的第一和第二段33A和33A，以及不同的段33B。 该片材具有多个引导孔39，用于引导该片材27通过一个合适的冲压装置 (未示出)。在这种冲压操作中，用于分割和层叠钢型芯片的冲压和/或冲 出可以用任何合适的方式来完成。然后这些段被推进到一个脱模工作台。
如前所述，可以使用凸轮致动的组件来形成不同形状的段，以允许有 该不同的段，或B段。例如， 一个第一冲模(未示出)^皮循环用于2个压 制冲程，以便首先冲出A段，然后冲出A，段。随后，致动一个第二冲模(未 示出)用于一个冲程以冲出该B段。当该第一凸轮冲模段接合时，该第二 凸轮B冲模段松开，不进行冲压。根据本发明的一种方法，可以使用一种 冲片下料(pad blanking)工艺，其中该段被推回到条带中。 一个脱模工作 台(未示出)用来冲出该A、 A，段和B段。
在操作过程中，该料板37沿箭头的进给方向移动，以便首先在该片材 37中冲出或者模压出多个引导孔39、该多个突出部锁定通孔36以及多个
凸起38。然后使用一个凸轮驱动的冲模来冲裁该片材37,以便(例如)形 成这些段33A、 33A，和33B。随后，该材料被敲击出来(未示出)。
图4是一个示意图，示出了一个用于将这些毛坯段装配成一个型芯片 的装置或者工艺。材料通过滚筒进料装置60前进到一个伺服标度工作台 62，然后前进到包括一个标度台的分段毛坯装配装置64。然后，这些装配 好的賴j皮传送到一个叠装配装置66。应该理解的是本发明可使用不同类型 的装配器具。
图5A、 5B、 5C、 5D、 5E和5F示出了用于这些突出部34和槽口 35 的不同的接头设计的示意图，这些接头设计可用于本发明的毛坯段。重要 的是这些突出部34和槽口 35形成一个互锁的接头来将这些段固定在一起， 从而该接头可以有效地抵抗在使用型芯片的叠30的过程中所产生的旋转 力。而且，要理解的是，本发明可以使用不同的冲模与模具的取向排列。
图6A是一个平面图，示出了一个层叠的和铆接的型芯片。图6B是一 个侧视图，而图6C是该层叠部分的一端的截面图，示出这些凸起38延伸 穿过一个通孔以及一个下型芯片A。
本发明还考虑了在三层或者更多层的叠中缺少部分的段的一种叠，这 形成了多个通道以允许流通穿过该离合器组。图7和8示出了具有多个段 形成的一叠型芯片的一个摩擦盘80。这里有一个第一型芯片81和一个第二 型芯片83,其中该第一和第二型芯片具有如前述的多个段。 一个内部型芯 片87^f皮定位于该第一和笫二型芯片之间。该内部型芯片也是由前述的多个 段所形成。然而，在该内部型芯片87上缺少至少一个段，并且该至少一个 缺失的段形成了通过该摩擦片的至少一个通道89。该通道89允许用于该摩 擦盘的润滑液流经该摩擦盘并且更容易地从该摩擦盘80带走热量。
第三个实施方案提供了多个冲压到这些段内的开口 。这些段被叠放或 者层叠，以便在圆周方向上交错，并产生该段的iiX对侧边缘的偏置的径 向通道或开口，从而在该片或盘内形成油通路。图9和图IO示出了一个摩
擦盘90,该摩擦盘具有由前述的多个段形成的一叠型芯片。该摩擦盘90 具有两个外型芯片91和在该叠中定位于这两个外型芯片91之间的一个第 一内型芯片93和一个第二内型芯片95。在第一内型芯片93中形成了至少 一个开口 96,并且在第二内型芯片95中形成了至少一个开口 97。第一内 型芯片93上的开口 96被布置为与该第二内型芯片95中的开口 97对齐， 并且这两个开口形成一个通路99。该通路99允许与摩擦盘一起使用的润滑 液流经摩擦盘并且从该摩擦盘90带走热量。应理解这些开口 96和97可以 形成为一直延伸通过该型芯片的一部分，并且将形成穿过该摩擦盘的一个 完整的通路。有了这样的开口，就没有必要将这些开口对齐来形成通路。 有了这样的开口 ，还有可能在形成该摩擦片90的叠中仅使用 一个内型芯片。
图lla、 llb和llc示出了应用本发明的这些特征的一个单层型芯片。 该型芯片111具有多个齿112，并且这些齿可以在该型芯片111的内周或者 外周上。如图lla所示，这些齿在型芯片的内周上。该型芯片111包括三 个相同的弧形段113。每个段113在该段的相对两端具有一个突出部114 和一个槽口 115。处在任一端的突出部114与该槽口 115是互补的，并且相 配地接收下一个相邻段的一个突出部114或一个槽口 115。应理解用于该突 出部与槽口安排的其他形状可用于图iia、 b和c中所示的这些段。用于该 突出部与槽口安排的此类其他形状在本文的图7a到7f中示出。如在本专 利申请书中前文所述，形成该型芯片111的这些段113在尺寸上可以相同， 或者在某些应用中这些段113可以略有变化，从而它们在尺寸上不完全相 同。决定这些型芯片113在尺寸上是相同还是略有不同的该型芯片111的参数在本专利申请中已经在前面讨论过。另外，这些段113以和本专利申 请书中前述方式相同的方式来形成。
该型芯片111的每个段113具有位于前述的段的每一端上的一个突出部 114和一个槽口 115。该型芯片lll具有一个第一表面124和与该第一表面 呈相对间隔开的关系的一个第二表面125。型芯片111的第一表面和第二表 面被布置为接收一种摩擦材料128。该摩擦材料128可以定位在该型芯片 111的该第一表面124、该第二表面125或者这两个表面上。该摩擦材料128 被定位于该型芯片111上，其方式为由此使该摩擦材料覆盖形成型芯片的 这些弧形段的第一端和第二端。摩擦材料的这种定位提供了对这些型芯片 段分离的额外抵抗力。如图llb所示，该摩擦材料128可以形成在多个弧 形段129中，其中这些弧形段具有第一端130和第二端131。摩擦材料128 的这些段129被定位于型芯片111上，其方式为由此这些段129覆盖了形 成相邻段113之间接头的这些突出部114和槽口 115，这些相邻段形成该型 芯片111。摩擦材料128也可以作为一个连续的环形圈施加在型芯片111 的第一表面124、第二表面125或者在第一表面和第二表面两者上。在本申 请中该摩擦材料128的连续环形圈将覆盖型芯片111的段113之间的接头。
若该摩擦材料128被施加到型芯片111和段129上，这些段可以被分隔 开以形成用于油流动的多个槽133。还有可能在该型芯片111内形成多个缝 隙134，其中这些缝隙与该摩擦材料128的段129之间的这些槽133对齐。 这些槽133和缝隙134的作用是提供一个通路以改善沿着由型芯片111和 摩擦材料128形成的摩擦元件的表面的油流动。还有可能具有多个延伸穿 过该型芯片111和该摩檫材料128的开孔136。这些开孔从型芯片111的笫 一表面124延伸到第二表面125,并继续穿过摩擦材料128。这些开孔136 允许油流过型芯片111和摩擦材料128以均衡在由该型芯片111与该摩擦 材料128形成的摩擦元件的任一侧上存在的压力。
在由一组段113形成一个型芯片111时，重要的是形成于相邻段之间的 接头要足够坚固以便为该型芯片111提供结构上的整体性。在该型芯片111
的至少该第一表面124或者该第二表面125之上覆盖这些段113之间接头 的摩擦材料128对于形成该型芯片的这些段之间的分离提供了一定的抵抗 力。然而，该摩擦材料128是为其摩擦特性而使用，不是作为一个结构元 件来为型芯片lll提供强度。为了帮助为该型芯片lll提供结构整体性， 已经发现在突出部114与槽口 115相互作用的地方形成相邻段113之间的 接头从而将相邻的段紧固在一起是可取的。如附图所示的突出部114与槽 口 115的构造提供了相邻段113之间的一种互锁，该互锁可以阻止相邻的 段之间的分离。已经发现，优选的是将突出部114和槽口 115配置为在该 突出部与该槽口之间存在一个非常紧密的过盈配合，以增加对于该型芯片
111的相邻段之间的分离的抵抗力。还有可能在相邻段被连接在一起的区域 之内应用焊接、粘接、铜焊以及铆接来进一步增强该型芯片111的相邻段 113之间的内部连接的强度。图12示出一个型芯片111，在该型芯片111 的相邻段113之间的接头上存在焊接、粘接或者铜焊部分140。图13示出 了多个铆钉141，这些铆钉已经用在相邻段113之间的接头处，以便为形成 该型芯片111的相邻段之间的接头增加强度。
本发明的上述详细说明是为了解释的目的而给出的。对于本领域的普通 技术人员很明显的是，无需背离本发明的范围即可以作出许多修改和改进。 因此，整个前述的说明应在一种说明性而非限定性的意义上进行解释，本 发明的范围仅仅由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于支撑油润滑型摩擦材料的型芯片，包括:多个具有第一端和第二端的弧形段，每段的该第一端限定了突出部并且每段的该第二端限定了槽口，一段的该第一端上的突出部被定位在相邻段的该第二端上的槽口之内，以便将这些段紧固在一起形成该型芯片。
2. 如权利要求1所述的型芯片，其特征在于，该型芯片具有第一表面 以及与该第一表面呈相对间隔开的关系的第二表面，该第一表面和第二表 面布置成接收一种摩擦材料。
3. 如权利要求2所述的型芯片，其特征在于，摩擦材料被定位在该第 一表面和第二表面的至少一个上，其中，该摩擦材料覆盖了该型芯片的这 些弧形段的第 一端和第二端，以便阻止这些型芯片段的分离。
4. 如权利要求3所述的型芯片，其特征在于，摩擦材料;波定位在该第 一表面和第二表面上。
5. 如权利要求3所述的型芯片，其特征在于，该摩擦材料由多个弧形 段所形成，这些弧形段具有第一端和第二端。
6. 如权利要求5所述的型芯片，其特征在于，形成该摩擦材料的这些 段与形成该型芯片的这些段并非在相同的位置上排列方向，从而这些摩擦 材料段覆盖这些型芯片段的第 一端和第二端。
7. 如权利要求6所述的型芯片，其特征在于，这些摩擦段在该型芯片 内以间隔开的关系定位，以便在这些摩擦材料段之间形成多个油流动槽。
8. 如权利要求7所述的型芯片，其特征在于，可以在这些型芯片段内 定位槽口 ，该槽口与这些摩擦段之间的油流动槽对齐。
9. 如权利要求7所述的型芯片，其特征在于，多个孔从这些型芯片段的该第一表面延伸到该第二表面，以便提供油流动路径，从而均衡了在该 型芯片上的流体压力作用。
10. 如权利要求9所述的型芯片，其特征在于，在该型芯片内的这些 孔与形成在这些摩擦材料段之间的这些油流动槽对齐。
11. 如权利要求1所述的型芯片，其特征在于，形成该型芯片的这些 段的第一端和第二端被结合在一起。
12. 如权利要求7所述的型芯片，其特征在于，形成该型芯片的这些 段的第一端和第二端通过焊接被结合在一起。
13.如权利要求7所述的型芯片，其特征在于，形成该型芯片的这些 段的第 一端和第二端通过粘合被结合在一起。
全文摘要
披露了用于双面或单面湿式离合器摩擦片或者分离片的分段钢型芯片和一种用于制造它们的方法。
文档编号F16D13/64GK101375075SQ200680052987
公开日2009年2月25日 申请日期2006年10月10日 优先权日2006年2月21日
发明者D·诺伊鲍尔, M·P·基廷, M·瓦纳, M·罗赫 申请人:博格华纳公司