用于制造具有被蚀刻的离合器表面的扭矩变换器的方法和具有被蚀刻的离合器表面的扭矩变换器

摘要

一种制造扭矩变换器的方法，包括：形成包括第一环形部分的涡轮壳体，所述第一环形部分包括具有第一粗糙度的第一表面且形成涡轮壳体的径向最外部分；将多个第一叶片固定至涡轮壳体；形成叶轮壳体，其包括具有第二表面的第二环形部分，所述第二表面具有第二粗糙度；将多个第二叶片固定至叶轮壳体；在不使用颗粒物或液体的情况下去除第一或第二表面的至少一部分；增加被去除了所述至少一部分的第一或第二表面的第一或第二粗糙度；将粘合剂施加至被去除了所述至少一部分的第一或第二表面；和通过所述粘合剂将摩擦材料结合至第一或第二表面。

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2014年4月1日提交的美国临时专利申请No.61/973,312的优先权，该申请以其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种对用于扭矩变换器的、结合有摩擦材料的离合器表面进行粗化的方法和一种扭矩变换器，该扭矩变换器包括具有粗化表面的离合器，摩擦材料结合至所述粗化表面。

背景技术

图5是具有涡轮离合器302的现有扭矩变换器300的局部剖视图。扭矩变换器300包括：罩盖304，其布置成用于接收扭矩；叶轮306；涡轮308；和定子310。叶轮306包括：具有部分312A的叶轮壳体312，部分312A具有表面314；和叶片316，其例如通过钎焊固定地连接至壳体312。涡轮308包括：具有径向最外部分318A的涡轮壳体318，所述径向最外部分318A具有表面320；和叶片322，其例如通过钎焊固定地连接至壳体318。定子310包括叶片324和单向离合器325。离合器302包括摩擦材料326，所述摩擦材料326通过粘合剂结合至表面314或320。离合器302充当用于变换器300的锁止离合器。例如，腔室328中的压力沿着轴向方向AD作用于壳体318，以使得摩擦材料326与表面314和320产生接触，从而使壳体312和318不可旋转地连接。因此，被传递至壳体312的扭矩直接地传递至壳体318。

为了将摩擦材料结合至表面314或320，表面314或320被粗化，以便于使粘合剂结合至表面314或320。通常，叶片316和322通过钎焊过程分别固定至壳体312和318，所述钎焊过程包括加热叶片和壳体。加热使得表面314和320产生一些变形。表面314和320然后被机加工，以去除变形。由于机加工步骤，粗化直到钎焊过程之后才能进行。也就是说，如果粗化在钎焊操作之前实施的话，机加工就将消除粗化。

已知的是例如通过氧化铝颗粒使用喷砂处理来粗化表面，比如表面314和320。喷砂处理后，经喷砂处理的部件必须被冲洗，以去除喷砂处理过程后余留的颗粒。然而，壳体312与叶片316和壳体318与叶片322的相应组合形成了可容纳颗粒的无数凹处、缝隙、兜部和其他构型。很难、事实上几乎不可能通过冲洗或任何其他措施来去除颗粒。余留在涡轮或叶轮中的颗粒可不利地影响扭矩变换器300或连接至扭矩变换器的其他设备(例如向扭矩变换器提供流体的传动泵)的操作。

发明内容

根据本文所描述的方面，提供了一种制造扭矩变换器的方法，包括：形成包括第一环形部分的涡轮壳体，所述第一环形部分包括具有第一粗糙度的第一表面且形成涡轮壳体的径向最外部分；将多个第一叶片固定地连接至涡轮壳体；形成叶轮壳体，其包括具有第二表面的第二环形部分，所述第二表面具有第二粗糙度；将多个第二叶片固定地连接至叶轮壳体；在不使用颗粒物或液体的情况下去除第一或第二表面的至少一部分；增加被去除了所述至少一部分的第一或第二表面的第一或第二粗糙度；将粘合剂施加至被去除了所述至少一部分的第一或第二表面；和通过所述粘合剂将摩擦材料结合至被去除了所述至少一部分的第一或第二表面。

根据本文所描述的方面，提供了一种制造扭矩变换器的方法，包括：形成包括第一环形部分的涡轮壳体，所述第一环形部分包括具有第一粗糙度的第一表面且形成涡轮壳体的径向最外部分；将多个第一叶片固定地连接至涡轮壳体；形成叶轮壳体，其包括具有第二表面的第二环形部分，所述第二表面具有第二粗糙度；将多个第二叶片固定地连接至叶轮壳体；使用固化的二氧化碳颗粒或使用NaHCO₃颗粒撞击第一或第二表面；将粘合剂施加至经撞击的第一或第二表面；和通过所述粘合剂将摩擦材料结合至经撞击的第一或第二表面。

根据本文所描述的方面，提供了一种扭矩变换器，其包括：罩盖，其布置成用于接收扭矩；叶轮，其包括叶轮壳体，所述叶轮壳体固定地连接至罩盖且包括第一表面；多个第一叶片，其固定地连接至叶轮壳体；涡轮，其包括具有第二表面的涡轮壳体，所述第二表面形成涡轮壳体的径向最外部分；摩擦材料，其通过粘合剂结合至第一或第二表面；和定子，其连接至涡轮和叶轮，且包括多个第三叶片。结合有摩擦材料的第一或第二表面包括周期性图案型式，所述周期性图案型式被蚀刻到结合有摩擦材料的第一或第二表面中。

附图说明

参考附图仅通过示例公开了各种实施例，在附图中，相应的附图标记代表相应的部件，其中：

图1A是展示本申请中所使用的空间术语的圆柱坐标系的透视图；

图1B是展示本申请中所使用的空间术语的图1A的圆柱坐标系中的物体的透视图；

图2是包括涡轮离合器的扭矩变换器的局部剖视图，所述涡轮离合器具有结合有摩擦材料的粗化表面；

图3是图2的区域3的表面的轴向视图，示出了在表面中蚀刻出的示例性图案型式的示意性展示；

图4是包括涡轮离合器的扭矩变换器的局部剖视图，所述涡轮离合器具有结合有摩擦材料的粗化表面；以及，

图5是具有涡轮离合器的现有扭矩变换器的局部剖视图。

具体实施方式

首先，应当理解，在不同的附图中，类似的附图标记表示本公开的相同或功能上相似的结构元素。应当理解，本公开不限于所公开的这些方面。

此外，应当理解，本公开并不局限于所描述的特定实施方式、材料和改型，并且这些当然可以改变。还应当理解，这里使用的术语仅仅用于描述各特定方面的目的，并且不意在限制本公开的范围。

除非另加定义，否则这里使用的所有技术和科学术语的意义与本发明所属技术领域中的普通技术人员常规理解的相同。应当理解，与本文所描述的那些类似或等价的任何方法、装置或材料可以用于本发明的实施或测试。

图1A是用于展示本申请中所使用的空间术语的圆柱坐标系10的透视图。本发明至少部分地在圆柱坐标系10的意义上被描述。坐标系10具有为下文的方向和空间术语充当参考的纵向轴线1。轴向方向AD平行于轴线1。径向方向RD正交于轴线1。周向方向CD通过围绕轴线1旋转的半径R(正交于轴线1)的端点来定义。

为了阐明空间术语，使用了物体4、5和6。物体4的表面7形成了轴向平面。例如，轴线1与表面7一致。物体5的表面8形成了径向平面。例如，半径2与表面8一致。物体6的表面9形成了周向表面。例如，圆周3与表面9一致。作为另一示例，轴向移动或布置平行于轴线1；径向移动或布置正交于轴线2，且周向移动或布置平行于圆周3。旋转在此相对于轴线1来描述。

副词“轴向”、“径向”和“周向”分别是关于与轴线1、半径2或圆周3平行的定向而言。副词“轴向”、“径向”和“周向”也关于平行于相应平面的定向使用。

图1B是图1A中表示本申请中所使用的空间术语的柱面坐标系10中的物体15的透视图。圆柱形物体15是柱面坐标系中的圆柱形物体的代表，并且不意在以任何方式限制本发明的权利要求。物体15包含轴向表面11、径向表面12和周向表面13。表面11是轴向平面的一部分，表面12是径向平面的一部分，而表面13是周向表面的一部分。

图2是包括涡轮离合器102的扭矩变换器100的局部剖视图，所述涡轮离合器102具有粗化表面，摩擦材料结合至所述粗化表面。扭矩变换器100包括：罩盖104，其布置成用于接收扭矩(例如来自发动机，未示出)；叶轮106；涡轮108；和定子110。叶轮106包括：叶轮壳体112，其具有包括表面114的环形部分112A；和叶片116，其固定地连接至壳体112。涡轮108包括：涡轮壳体118，其具有带有表面120的径向最外部分118A；和叶片122，其固定地连接至壳体118。定子110包括叶片124和单向离合器125。离合器102包括摩擦材料126，所述摩擦材料126通过粘合剂结合至表面114或120。离合器102充当用于变换器100的锁止离合器。例如，腔室128中压力沿着轴向方向AD作用于壳体118，以使得摩擦材料126与表面114和120产生接触，从而将壳体112和118不可旋转地连接。因此，被传递至壳体112的扭矩直接地传递至壳体118。

为了将摩擦材料结合至表面114或120，表面114或120被粗化，以便于将粘合剂结合至表面114或120。通常，叶片116和122通过钎焊过程分别固定至壳体112和118，所述钎焊过程包括加热叶片和壳体。加热引起表面114和120产生一些变形。表面114和120然后被机加工，以去除所述变形。由于机加工步骤，粗化直至钎焊过程之后才能进行。也就是说，如果粗化在钎焊操作之前实施的话，机加工就将消除粗化。

图3是图2的区域3中的表面120的轴向视图，示出了在表面120中蚀刻出的示例性图案型式130的示意性展示。尽管表面120在图3中示出，但是应当理解，表面114也可包括被蚀刻到表面114中的图案型式130。应当理解，图案型式130是一个示意性示例，且其他图案型式也是可行的。图案型式化过程在下文论述。

下文描述一种用于形成扭矩变换器100的示例性方法。尽管为清楚起见，该方法以步骤的序列提出，但是除非明确表述，否则所述序列不应看作次序。第一步骤形成包括环形部分112A的叶轮壳体112。部分112A包括具有第一粗糙度的表面114。第二步骤将叶片116固定地连接至叶轮壳体。第三步骤形成涡轮壳体118和环形部分118A。部分118A包括表面120。表面120具有第二粗糙度。第四步骤将叶片122固定地连接至涡轮壳体118。第五步骤在不使用颗粒物或液体的情况下去除表面114或120的至少一部分。以下描述针对表面120进行；然而，应当理解，这些描述也适用于表面114。第六步骤增加表面120的粗糙度。第七步骤将粘合剂施加至表面120。第八步骤通过所述粘合剂将摩擦材料126结合至表面120。

去除表面114或120的所述至少一部分包括在表面120中形成周期性图案型式130。在一个示例性实施例中，将叶片116固定地连接至叶轮壳体包括将钎焊材料施加至叶轮壳体和/或叶片116，并加热叶轮壳体、钎焊材料和叶片116。在一个示例性实施例中，第九步骤，在第五步骤之前，对表面114进行机加工，以获得第二粗糙度。在一个示例性实施例中，将叶片122固定地连接至涡轮壳体包括将钎焊材料施加至涡轮壳体和/或叶片122，并加热涡轮壳体、钎焊材料和叶片122。在一个示例性实施例中，第十步骤，在第五步骤之前，对表面120进行机加工，以获得第一粗糙度。

第十一步骤将涡轮和叶轮与定子110组装起来。第十二步骤将叶轮壳体112固定地连接至罩盖104。

在一个示例性实施例中，在第五步骤中使用激光。激光的功率以及激光聚焦在表面114或120的特定区域上的持续时间被确定成：使得激光去除形成表面114和120的相应材料的至少一部分，以产生图案型式130。在一个示例性实施例中，激光以数字8图案型式沿着X和Y方向移动，同时在表面114或120上沿着X或Y方向平移。有益地，使用激光来蚀刻表面114或120不会对扭矩变换器100产生微粒污染，例如由于激光基本上蒸发(evaporate)了被去除的材料，且被蒸发的材料可从表面114或120排去。

图4是包括涡轮离合器202的扭矩变换器200的局部剖视图，所述涡轮离合器202具有粗化表面，摩擦材料结合至所述粗化表面。扭矩变换器200包括：罩盖204，其布置成用于接收扭矩(例如来自发动机，未示出)；叶轮206；涡轮208；和定子210。叶轮206包括：叶轮壳体212，其具有包括表面214的环形部分212A；和叶片216，其固定地连接至壳体212。涡轮208包括：涡轮壳体218，其具有带有表面220的径向最外部分218A；和叶片222，其固定地连接至壳体218。定子210包括叶片224和单向离合器225。离合器202包括摩擦材料226，所述摩擦材料226通过粘合剂结合至表面214或220。离合器202充当用于变换器200的锁止离合器。例如，腔室228中的压力沿着轴向方向AD作用于壳体218，以使得摩擦材料226与表面214和220产生接触，从而将壳体212和218不可旋转地连接。因此，被传递至壳体212的扭矩直接地传递至壳体218。

为了将摩擦材料结合至表面214或220，表面214或220被粗化，以便于将粘合剂结合至表面214或220。通常，叶片216和222通过钎焊过程分别固定至壳体212和218，所述钎焊过程包括加热叶片和壳体。加热引起表面214和220产生一些变形。表面214和220然后被机加工，以去除所述变形。由于机加工步骤，粗化直至钎焊过程之后才能进行。也就是说，如果粗化在钎焊操作之前实施的话，机加工就将消除粗化。

下文描述一种制造扭矩变换器200的方法。尽管为清楚起见，该方法以步骤的序列提出，但是除非明确表述，否则所述序列不应看作次序。第一步骤形成包括环形部分212A的叶轮壳体212。第二步骤将叶片216固定地连接至叶轮壳体。第三步骤形成涡轮壳体218和环形部分218A。部分218A包括表面220。第四步骤叶片222固定地连接至涡轮壳体218。第五步骤使用固化的二氧化碳颗粒或使用NaHCO₃颗粒撞击表面214或220。第六步骤将粘合剂施加至经撞击的表面214或220。第七步骤通过所述粘合剂将摩擦材料226结合至经撞击的表面214或220。

当使用NaHCO₃颗粒撞击表面214时，第八步骤冲洗叶轮壳体和叶片216，以去除撞击完成后余留在叶轮壳体或叶片216中或上的NaHCO₃颗粒。当使用NaHCO₃颗粒撞击表面220时，第八步骤冲洗涡轮壳体和叶片222，以去除撞击完成后余留在涡轮壳体或叶片222中或上的NaHCO₃颗粒。

在一个示例性实施例中，将叶片216固定地连接至叶轮壳体包括：将钎焊材料施加至叶轮壳体和/或叶片216，并加热叶轮壳体、钎焊材料和叶片216。在一个示例性实施例中，第九步骤，在第五步骤之前，对表面214进行机加工。在一个示例性实施例中，将叶片222固定地连接至涡轮壳体包括将钎焊材料施加至涡轮壳体和/或叶片222，并加热涡轮壳体、钎焊材料和叶片222。在一个示例性实施例中，第十步骤，在第五步骤之前，对表面220进行机加工。

第十一步骤将涡轮和叶轮与定子210组装起来。第十二步骤将叶轮壳体212固定地连接至罩盖204。

有益地，第五步骤之后余留在叶轮206或涡轮208中的任何二氧化碳在环境温度下蒸发。因此，未留下可能不利地影响扭矩变换器200或与变换器200相关的设备的残留物。

由于NaHCO₃是水溶性的，第九和第十步骤的冲洗过程有益地能够去除第五步骤之后余留在叶轮206或涡轮208中的几乎所有NaHCO₃。因此，未留下可能不利地影响扭矩变换器200或与变换器200相关的设备的颗粒。

应当理解，上述公开内容以及其他特征和功能或其替代物可按需要组合成许多其他不同的系统或应用。其中多种目前未预见到的或未预料到的替代方案、修改、变型或改进随后可由本领域技术人员来进行，也期望由权利要求所涵盖。