阅读说明：本技术 在用于摩擦材料粘附的表面上激光蚀刻图案 (Laser etching patterns on surfaces for friction material adhesion ) 是由 拉希德·法拉哈尼 沙兰·瑞德拉 奥卢桑米·阿德里安 马克西姆·希科维兹 于 2019-03-02 设计创作，主要内容包括：一种对用于粘合摩擦的金属离合器部件的表面进行蚀刻的方法,该方法包括通过激光将多个凹坑蚀刻到金属离合器部件的表面的指定蚀刻区域中。该指定蚀刻区域由外圆周和内圆周限定。凹坑在表面上限定蚀刻图案。激光在蚀刻期间遵循预定的路径以产生蚀刻图案。该路径是以下中的一者：多个径向对齐且周向重叠的数字八,每个数字八从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周；多列周向对齐且径向重叠的数字八,该数字八从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周；或者多个周向间隔开的径向延伸线,该径向延伸线从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周。该方法还包括在蚀刻图案上将摩擦材料粘合到金属离合器部件。(A method of etching a surface of a metal clutch component for adhesive friction, the method comprising etching a plurality of pits into designated etched areas of the surface of the metal clutch component by a laser. The designated etched area is defined by an outer circumference and an inner circumference. The pits define an etch pattern on the surface. The laser follows a predetermined path during etching to create an etch pattern. The path is one of the following: a plurality of radially aligned and circumferentially overlapping numbers eight, each number eight extending from an outer circumference of the designated etched area to an inner circumference of the designated etched area; a plurality of columns of circumferentially aligned and radially overlapping digits eight extending from an outer circumference of the designated etched area to an inner circumference of the designated etched area; or a plurality of circumferentially spaced radially extending lines extending from the outer circumference of the designated etched area to the inner circumference of the designated etched area. The method also includes bonding a friction material to the metal clutch component over the etched pattern.)

在用于摩擦材料粘附的表面上激光蚀刻图案

技术领域

本公开总地涉及一种对用于粘附材料的金属部件表面进行粗糙化的方法，并且更具体地涉及一种对用于粘附湿式摩擦材料的金属离合器部件进行激光蚀刻的方法。

背景技术

湿式摩擦离合器中的摩擦材料一般在浸油环境中运行，并且常常是用来形成摩擦材料环的纸基材料。

美国公布2015/0276034公开了一种对用于粘附湿式摩擦材料的金属离合器部件进行激光蚀刻的方法。美国公布2015/0276034中的激光蚀刻方法特此通过引用并入本文。美国公布2015/0276034公开了一种可能的蚀刻图案。

发明内容

提供了一种对用于粘合摩擦的金属离合器部件的表面进行蚀刻的方法。该方法包括通过激光将多个凹坑蚀刻到金属离合器部件的表面的指定蚀刻区域中。该指定蚀刻区域由外圆周和内圆周限定。凹坑在表面上限定蚀刻图案。激光在蚀刻期间遵循预定的路径以产生蚀刻图案。该路径是以下中的一者：多个径向对齐且周向重叠的数字八，每个数字八从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周；多列周向对齐且径向重叠的数字八，该数字八从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周；或者多个周向间隔开的径向延伸线，该径向延伸线从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周。该方法还包括在蚀刻图案上将摩擦材料粘合到金属离合器部件。

在该方法的实施例中，路径是多个径向对齐且周向重叠的数字八。每一个数字八可以包括各自具有小直径和大直径的第一部段和第二部段，大直径与小直径的比例为至少3:1。在该方法的实施例中，路径是多列周向对齐且径向重叠的数字八。每一个数字八可以包括各自具有小直径和大直径的第一部段和第二部段，大直径与小直径的比例为至少3:1。在该方法的实施例中，路径是多个周向间隔开的径向延伸线。凹坑覆盖指定蚀刻区域的30％至70％。凹坑可以各自具有65μm至110μm的最大直径。凹坑可以各自具有2μm至8μm的深度。每一个凹坑与最近一个凹坑间隔小于200μm。

还提供了一种对用于粘合摩擦材料的金属离合器部件的表面进行蚀刻的方法。该方法包括通过激光将多个凹坑蚀刻到金属离合器部件的表面的指定蚀刻区域中。该指定蚀刻区域由外圆周和内圆周限定。凹坑在表面上限定蚀刻图案。激光在蚀刻期间遵循预定的路径以产生蚀刻图案，使得凹坑覆盖指定蚀刻区域的30％至70％。该方法还包括在蚀刻图案上将摩擦材料粘合到金属离合器部件。

在该方法的实施例中，凹坑各自具有65μm至110μm的最大直径。凹坑可以各自具有2μm至8μm的深度。每一个凹坑与最近一个凹坑间隔小于200μm。

还提供了一种用于机动车辆传动系的离合器组件。该离合器组件包括具有表面的金属离合器部件，该表面在表面的蚀刻区域中具有多个激光蚀刻的凹坑。指定蚀刻区域由外圆周和内圆周限定，并且凹坑在表面上限定蚀刻图案。该蚀刻图案包括：多个径向对齐且周向重叠的数字八，每个数字八从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周；多列周向对齐且径向重叠的数字八，该数字八从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周；或者多个周向间隔开的径向延伸线，该径向延伸线从指定蚀刻区域的外圆周延伸到指定蚀刻区域的内圆周。该离合器组件还包括摩擦材料，该摩擦材料在蚀刻图案上粘合到金属离合器部件。

在该离合器组件的实施例中，图案包括多个径向对齐且周向重叠的数字八。在该离合器组件的实施例中，图案包括多列周向对齐且径向重叠的数字八。在该离合器组件的实施例中，图案包括多个周向间隔开的径向延伸线。多个凹坑可以覆盖指定蚀刻区域的30％至70％。

附图说明

以下参照附图来描述本公开，其中：

图1a示出包括根据本公开的实施例形成的离合器组件的转矩变换器；

图1b示出图1a的离合器组件的放大图；

图2a和图2b示出根据本公开的第一蚀刻图案，其中，激光遵循多个径向对齐且周向重叠的数字八的路径；

图3示出根据本公开的第二蚀刻图案，其中，激光遵循多个周向间隔开的径向延伸线的路径；和

图4a和图4b示出根据本公开的第三蚀刻图案，其中，激光遵循多列周向对齐且径向重叠的数字八的路径。

具体实施方式

本公开提供了一种激光蚀刻工艺，其通过最佳的周期时间和凹坑布置来确保摩擦材料与金属离合器部件的表面的充分粘合粘附。本行业中尚未限定优化凹坑分布的已知激光蚀刻图案。之前的激光标记由激光输入功率和频率来限定，而不注意激光图案在优化凹坑尺寸中；因此粘合粘附中的效果。本公开提供的2D蚀刻图案允许激光脉冲的有效行进，以形成所需的凹坑分布。

图1a示出了包括锁止离合器组件12的转矩变换器10，锁止离合器组件12包括粘合到离合器板16形式的金属部件的两侧的湿式摩擦材料14。转矩变换器10设计为以已知的方式运行，在运行期间围绕中心轴线CA1转动。除非另外指出，否则术语径向、周向和轴向在本公开中通篇都参照中心轴线CA1(或者以下提及的中心轴线CA2，当离合器组件在转矩变换器中使用时，该中心轴线CA2与中心CA1重合)来使用。锁止离合器组件12的活塞18迫使离合器板16抵靠转矩变换器10的前盖20的内表面20a。活塞18在轴向上后件接触湿式摩擦材料14的外部径向延伸表面14a，以迫使前件湿式摩擦材料14上的外部径向延伸表面14a抵靠前盖20的内表面20a。通过活塞18迫使离合器板16抵靠前盖20锁定了锁止离合器组件12，使得到达变速器输入轴的转矩路径绕过转矩变换器10的叶轮22和涡轮24，并且反而从前盖20流到离合器板16并且通过阻尼器组件26流到变速器输入轴，该变速器输入轴连接到转矩变换器10的输出毂28。

图1b示出了锁止离合器组件12的放大图。每件摩擦材料14的径向延伸连接表面14b粘合到离合器板16。更具体地，后件摩擦材料14的连接表面14b通过粘合剂粘合到离合器板16的后向径向延伸表面16a，并且前件摩擦材料14的连接表面14b通过粘合剂粘合到离合器板16的前向径向延伸表面16b。两个表面16a、16b都设置有形成于其中的蚀刻30，以用于促进摩擦材料14与离合器板16之间的强粘附连接。在图1b所示的实施例中，蚀刻30从摩擦材料14的内径边缘14c的径向内侧开始，并且沿着摩擦材料14径向延伸到摩擦材料14的外径边缘14d的径向外侧。通过当激光横穿相应的表面16a、16b时对激光施加脉冲，来使用激光形成蚀刻30。激光的脉冲剥蚀表面16a、16b以在表面16a、16b中形成限定蚀刻30的凹坑。在一个优选的实施例中，两件摩擦材料14都形成为围绕转矩变换器10的中心轴线CA1延伸的环(图1a)，并且相应地，蚀刻在每个表面16a、16b上限定了环形的图案。

以下更详细地讨论的本公开的实施例涉及具有多个间隔开的凹坑的指定蚀刻区域。在优选的实施例中，凹坑可以覆盖指定蚀刻区域的30％至70％。在优选的实施例中，凹坑各自具有65μm至110μm的最大直径，凹坑各自具有2μm至8μm的深度，并且每一个凹坑与最近的凹坑间隔小于200μm。最大直径定义为在相应的表面16a、16b处所测量的凹坑的两个边缘点之间的最大距离。

图2a和图2b示出了根据本公开的一个蚀刻图案40，其中，激光遵循多个径向对齐且周向重叠的数字八的路径，每一个数字八从指定蚀刻区域42的外圆周42b延伸到指定蚀刻区域42的内圆周42a。图2a示出了在内圆周42a与外圆周42b之间限定的指定蚀刻区域42中的蚀刻图案40的一部分。蚀刻图案40形成在金属离合器部件44上，金属离合器部件44在内圆周44a与外圆周44b之间延伸。当通过激光脉冲在金属离合器部件44的表面上形成了蚀刻图案40之后，一件摩擦材料14成形为与蚀刻图案40重合地粘合到金属离合器部件44的环。摩擦材料环14在限定摩擦材料14的内圆周的内径边缘14c与限定摩擦材料14的外圆周的外径边缘14d之间径向延伸，其与内径边缘14c同心。与边缘14c、14d同心的中点圆14e限定边缘14c、14d中间的点。图2b示出了蚀刻图案40的放大部分，示出了通过激光蚀刻所产生的两个数字八图案部段48a、48b。

如图2a所示，蚀刻图案40的单个数字八从指定蚀刻区域42的内圆周42a径向延伸到外圆周42b。相应地，蚀刻图案40的整个径向范围由从指定蚀刻区域42的内圆周42a径向延伸到外圆周42b的多个单数数字八限定。每个数字八与两个周向相邻的数字八周向重叠，即，第一周向方向上的一个数字八和与第一周向方向相反的第二周向方向上的一个数字八。相应地，蚀刻图案40由在内圆周42a与外圆周42b之间延伸的单数个周向重叠的数字八构成。

图2b示出了图案40的部段，其中，第一数字八48a在第一周向方向上与第二数字八48b重叠并且在第二周向方向上与第三数字八48c重叠，第二数字八48b与数字八48a直接周向相邻，第三数字八48c与数字八48a直接周向相邻。应当注意，数字八48b、48c还将各自与另一直接相邻的相应的数字八重叠，但为了清楚起见，图2b中省略了这些数字八。在图2b中，每个数字八48a至48c示出为两个部段49a、49b——径向内部部段49a和径向外部部段49b—这些部段在其端部接合在一起并且各自成形为椭圆。然而，数字八可以具有如美国公布2015/0276034所示的数字八的定向，其中，内部部段49a的径向外端是尖的，并且外部部段49b的径向内端是尖的。部段49a、49b各自具有大直径Y和小直径X，其中，大直径Y大于小直径X，Y与X的比例为至少3:1，优选为至少5:1。在一个优选的实施例中，部段49a、49b具有相同的小直径X和相同的大直径Y，但是在其他实施例中，部段49a、49b可以具有不同的小直径X和/或大直径Y。无论如何，部段49a、49b的大直径加在一起后等于指定蚀刻区域42的径向长度RL，该径向长度RL是内圆周42a与外圆周42b之间的距离。如图2b所示，数字八48a至48c各自由彼此间隔开的多个凹坑50形成。虽然凹坑50示出为具有基本矩形的形状，但是凹坑50通常具有更圆的形状。

图3示出了根据本公开的另一蚀刻图案140，其中，激光遵循从指定蚀刻区域42的外圆周42b延伸到指定蚀刻区域42的内圆周42a的多个周向间隔开的径向延伸线的路径。蚀刻图案140形成在内圆周44a与外圆周44b之间延伸的金属离合器部件44上。当通过激光脉冲在金属离合器部件44的表面上形成了蚀刻图案140之后，一件摩擦材料14成形为与蚀刻图案40重合地粘合到金属离合器部件44的环。摩擦材料环14在限定摩擦材料14的内圆周的内径边缘14c与限定摩擦材料14的外圆周的外径边缘14d之间径向延伸，其与内径边缘14c同心。与边缘14c、14d同心的中点圆14e限定边缘14c、14d中间的点。

如由图3所示的蚀刻图案140的部段所示(应当了解，以与所示的蚀刻图案140的部段相同的方式蚀刻整个指定蚀刻区域42)，蚀刻图案140由从指定蚀刻区域42的内圆周42a径向延伸到外圆周42b的多个周向间隔开的线142形成，在图3中示出了四条这样的线142。相应地，蚀刻图案140的整个径向范围由从指定蚀刻区域42的内圆周42a径向延伸到外圆周42b的多个单数线限定。如图3所示，径向延伸线142各自由彼此间隔开的多个凹坑150形成。如针对图2b类似地指出的，虽然凹坑150示出为具有基本矩形的形状，但是凹坑150通常具有更圆的形状。在蚀刻期间，激光遵循从指定蚀刻区域42的内圆周42a到外圆周42b的沿径向直接向外的路径，从而施加脉冲以生成凹坑150。

图4a和图4b示出了根据本公开的另一蚀刻图案240，其中，激光遵循多列周向对准且径向重叠的数字八的路径。图4a示出了限定在内圆周42a与外圆周42b之间的指定蚀刻区域42中的蚀刻图案240的一部分。蚀刻图案240形成在金属离合器部件44上，金属离合器部件44在内圆周44a与外圆周44b之间延伸。当通过激光脉冲在金属离合器部件44的表面上形成了蚀刻图案40之后，一件摩擦材料14成形为与蚀刻图案40重合地粘合到金属离合器部件44的环。摩擦材料环14在限定摩擦材料14的内圆周的内径边缘14c与限定摩擦材料14的外圆周的外径边缘14d之间径向延伸，其与内径边缘14c同心。与边缘14c、14d同心的中点圆14e限定边缘14c、14d中间的点。图4b示出了蚀刻图案40的放大部分，其示出了来自通过激光蚀刻产生的三个不同列的三个数字八图案部段248a、248b、248c。

如图4a所示，在指定蚀刻区域42的内圆周42a与外圆周42b之间形成多列周向延伸的数字八的蚀刻图案240。每个数字八在周向上邻接两个周向相邻的数字八，即，数字八的一个周向端在第一周向方向上邻接相邻的数字八，并且数字八的另一个周向端在第二周向方向上邻接相邻的数字八。每个数字八与两个径向相邻的数字八径向重叠，即，第一径向方向上的一个数字八和与第一径向方向相反的第二径向方向上的一个数字八。相应地，蚀刻图案240由在内圆周42a与外圆周42b之间延伸的周向重叠的数字八构成。

图4b示出了图案240的部段，其中，第一数字八248a在第一周向方向上与第二数字八248b重叠并且在第二周向方向上与第三数字八248c重叠，第二数字八248b与数字八48a直接径向相邻，第三数字八248c与数字八248a直接径向相邻。应当注意，数字八248c还将各自与另一直接相邻的相应的数字八重叠，但为了清楚起见，图4b中省略了该数字八。在图4b中，每个数字八248a至248c示出为两个部段249a、249b，这两个部段249a、249b在其周向端部处接合在一起，并且各自成形为椭圆。然而，数字八可以具有使部段249a、249b的周向端部中的一者或两者为尖的定向。部段249a、249b各自具有大直径A和小直径B，其中，大直径A大于小直径B，A与B的比例为至少3:1，优选为至少5:1。在一个优选的实施例中，部段249a、249b具有相同的小直径B和相同的大直径A，但在其他实施例中，部段249a、249b可以具有不同的小直径B和/或大直径A。如图4b所示，数字八248a至248c各自由彼此间隔开的多个凹坑250形成。虽然凹坑250示出为具有基本矩形的形状，但是凹坑250通常具有更圆的形状。在一个优选的有效的实施例中，激光围绕中心轴线CA2移动以形成一个数字八的单个环，然后径向移动以形成另一个数字八的单个环—即，激光形成数字八248b，围绕中心轴线完整转动以在与数字八248b相同的离中心轴线CA2的径向距离处形成其他数字八，然后径向向内移动以形成数字八248a。

图案40、140、240比美国公布2015/0276034所公开的图案更有效。

在前面的说明书中，已经参考特定的示例性实施例及其示例描述了本公开。然而，显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求书中所阐述的本公开的更广泛的精神和范围的情况下对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的而非限制性的。