CN101371058A - 离合器组件及摩擦片 - Google Patents

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Abstract

提供了一种离合器组件以及其中使用的离合器片，它给出平滑的接合和高保持力矩。

Description

离合器组件及摩擦片
相关申请的交叉引用
本申请要求于2006年1月13日提交的美国临时申请号60/759,172和2006年11月1日提交的美国临时申请号60/855,786的权益，它们的全部说明内容通过引用明确地结合在此。
发明领域
本发明的技术领域为离合器组件以及其中使用的摩擦片。具更体而言，本发明涉及用于汽车变速器的离合器组件和摩擦片。
背景技术
在很多现代的汽车自动变速器中，特别是称为Lepelltier布局的设计中，取决于离合器工作时的传动比，要求变速器中的一个单个离合器在宽泛的不同条件下执行其功能。存在一种需要，这种需要是在具有低力矩能力要求的一个档位中具有优良的平滑的接合特性，而在另一个档位接合时具有很高的保持力矩要求。
发明内容
为满足上述需要，本发明提供了一种离合器组件，这种组件在具有低力矩能力要求的一个档位中具有优良的平滑的接合特性，而与在另一个档位接合时具有很高的保持力矩要求。本发明另外还提供了在此类离合器组件中非常有用的摩擦片。
当本发明在附图和发明详细说明中进一步披露，对于本领域的普通技术人员本发明的其他特征将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明的离合器组件的一个部分截面图。
图2是图1的离合器组件的一个运行视图。
图3是本发明的摩擦片的一个优选实施方案的前视图。
图4是沿图3中线4-4截取的一个视图。
图5是本发明的摩擦片的一个替代优选实施方案的前视图。
图6是沿图5中线6-6截取的一个视图。
图7和图8是展示图1中所示的摩擦片的用途的示意图。
图9是本发明的摩擦片的一个替代优选实施方案的侧视图。
图10是本发明的摩擦片的一个替代优选实施方案的前视图。
发明详细说明
参见图1，提供了本发明的一种离合器组件7。该离合器具有由轮毂10和离合器壳体12提供的两个转动部件。离合器壳体12安装有多个轴向可运动的压力片14。这些压力片14沿其外直径与离合器外壳14进行花键连接。一个卡环16提供针对这些压力片14的一个停止件。与这些压力片14并置的是多个摩擦片18，它们在内径上安装在轮毂10的一个花键部分上。至少摩擦片18中的一个并优选它们全部都具有一种摩擦面层20，该面层具有多种摩擦系数。
摩擦片18具有一个摩擦面层20，该面层带有一个径向在内部的第一摩擦面层22，该第一磨擦面层具有一个第一高度24和一个第一摩擦系数。摩擦片18还具有一个径向在外部的第二摩擦面层26，该第二磨擦面层具有一个第二的较低的高度28和高于该第一摩擦系数的一个第二摩擦系数。
提供了一个安装在离合器壳体12中的活塞30用于致动由压力片14以及摩擦片18所提供的摩擦组件(friction pack)。活塞30沿这些压力片14的一个径向在外部的部分与该压力片14中的一个相接触，这些压力片14相对于该摩擦片摩擦面层20的一个径向中心线34尔径向向外移位。
在活塞初始致动的时刻，这些压力片14的径向内部的部分与第一摩擦面层22相接触。在这些压力片14与这些第二摩擦面层26之间仍然存在间隔。因此，离合器7展示出一种由于第一摩擦面层22而具有平滑的换档性能的离合器的特征。在进一步致动活塞30时，该摩擦组件沿其外部径向旋转平面经历一种收缩性轴向偏移。该偏移是活塞30与压力片14在摩擦片面层20的径向中心线34向外的接触以及因为与第二摩擦面层26间的间隙而导致的第一摩擦面层的22挤压的一种作用。上述偏移增加了对第一摩擦面层22压力而使其压紧。当离合器7是处于一个高力矩保持操作中时，所需要的由活塞30施加的进一步压力致使该第二摩擦面层26额外地与压力片14相接合(图2)。与增大摩擦系数的第二摩擦面层26的额外的摩擦接合极大地提高了离合器7的保持力矩。
参见图9，提供了一种具有第一面层110和第二面层112的一个替代实施方案的摩擦片107。第一摩擦面层110和第二摩擦面层112具有相同高度。第二摩擦面层112具有更高的摩擦系数。摩擦片107用于离合器7时，离合器组件的收缩性径向偏移提高了由面层112相对于面层110而承载的活塞负载的比例。由面层112承载的按比例增加的力增加了离合器组件的扭矩承载能力。也可以通过使面层110和112具有不同的压缩模量并使摩擦面层110具有较低的可压缩性模量(不太硬)使这一效果得到增强。上述面层22和26(图1和图2)还可以有不同的可压缩性模量来造成由收缩性轴向偏移而引起的差别性负载。
参见图10，提供了具有一个第一摩擦面层158的一种替代实施例的摩擦片157，该第一摩擦面层包围着多个钮扣式第二摩擦面层160。第二摩擦面层160具有与第一摩擦面层158相比更高的摩擦系数和可压缩性模量。第二摩擦面层160具有一个较低的高度。运行中，摩擦片157按照一种以上说明的这些摩擦片的方式起作用。当与压力片接合时，这些第二摩擦面层160倾向于变得更热并且因此被环绕在与面层的径向边缘166和168交叉的一个油槽164中。
参见图3和图4，示出了用于本发明的离合器组件以及其他的常规离合器中的一种优选实施例的摩擦片207。在本实例中的摩擦片207是一种湿式摩擦片。摩擦片207具有一个型芯片210。型芯片210典型地是由碳钢或塑料制造。型芯片210的内径具有多个花键齿12以便提供与一个驱动部件的扭力界面。在另一个实施方案中(未显示)，该型芯片210可以与一个扭力减振器连接。在又一个实施方案中(未显示)，该型芯片可以在外径上具有多个花键齿。
沿型芯片210的一个主要的连续圆周至少在一侧(并且所示为两侧)连接着一个第一摩擦面层214。该第一摩擦面层214典型地是一种纤维摩擦面层，如BW1777、BW4300或其他适宜材料。该第一面层214典型地具有在0.12至0.14范围内的静摩擦系数和在0.14至0.16范围内的动摩擦系数。第一面层214可通过粘合剂或其他适宜技术与型芯片210连接。第一面层214可具有优选在0.4至1.0mm范围内的高度218。
一个第二面层222与第一面层214径向在外部分离开并沿一个主要的连续圆周与型芯片210连接。该第二面层222可以是与第一面层214类似的材料制造，或具有替代的组合物和制造，但是在每一种情况下都具有一个不同的摩擦系数。在图1所示的实例中，第二面层222具有在0.16至0.22分范围内的一个较高的静摩擦系数以及在0.15至0.22范围内的动摩擦系数。第二面层222具有优选在0.05mm至0.15mm的高度224，低于第一面层214的高度218。
参见图5和图6，一个替代优选实施方案摩擦面层237具有一个整体的摩擦盘，它提供了与一个第二面层244形成一体的一个第一面层238。该第一面层238通过一个凹槽240与第二面层244径向分离。型芯片210可以与上述用于摩擦面层237的型芯片相同。这些面层238和244是由一种基于纤维的摩擦材料制造并且具有与上述高度可比的高度245和247。该基于纤维的摩擦材料可以是一种纤维材料，它具有或不具有不同添加剂以改变其摩擦性质。由于被较高摩擦改性饱和剂的浓度饱和，该第二面层244具有更高的静态摩擦系数和动态摩擦系数。这样一种饱和剂的实例是，酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、或有机硅材料，它们的混合物，或其他适宜材料。饱和水平按重量计在5-60百分数范围内变化，而较高的浓度典型地是增强摩擦性能。提供凹槽240是为了有助于防止在制造过程中饱和剂由第二面层244至第一面层238的芯吸作用。凹槽240可以在面层连接于型芯片210之前、之后、或此过程中在面层中形成或加工。凹槽的存在允许用相同普通材料为不同的变速器或在一个变速器或离合器组内的不同位置制造具有不同摩擦性能的摩擦片。通过简单地确定分离的摩擦面层的饱和浓度，可以由客户选择任何给定摩擦片上的确切的摩擦特性。饱和操作可以在面层与型芯片210连接之前或之后进行。
在运行中(图7和图8)，摩擦片207(仅为展示目的，只在摩擦片207的一侧上示出摩擦面层)与一个第一旋转元件262扭力连接。提供了一个旋转盘264，它与一个第二轴268扭力连接。盘264和摩擦片207可以彼此相对地轴向移动继而扭力接合。在初始接合时，盘264首先接触第一摩擦片214而不与第二摩擦片222接触。以上已经指出的这一行为允许用于换挡操作的平滑的初始接合。对盘264增加的压力将第一摩擦面层214压迫至第二摩擦面层222的高度并且开始接合第二面层222。然后盘264与两面层214、222均接合以提供一个高保持力矩。摩擦片214、222的摩擦系数、表面积、径向宽度以及半径的不同可以被限定，这样当两个面层214、222均与圆盘264接合时每个面层可以传送更多的扭矩。在绝大多数应用中，第一面层214的变形可以是在离合器的接合压力下它压迫在第二面层222的面层厚度上。第二面层222的形变特征是随着额外的压力被施加倒锁固的离合器组件上，附加负荷的大部分被承载在第二面层222上。
虽然已经披露了本发明的多个优选实施例，应理解，这仅是通过举例来进行说明，并且无须背离如以下权利要求中所包括的本发明的精神和范围即可进行不同的修改。

Claims (31)

1.一种摩擦片，包括：
一个型芯片；
一个第一摩擦面层，该第一摩擦面层与该型芯片连接并具有一个第一半径和一个第一高度；以及
一个第二摩擦面层，该第二摩擦面层与该型芯片连接并具有不同于该第一半径的一个第二半径以及不同于该第一高度的一个第二高度并具有摩擦系数，该摩擦系数不同于该第一摩擦面层的摩擦系数。
2.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中，所述第一高度大于所述第二高度。
3.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中，所述第一摩擦面层从所述第二摩擦面层径向地在内部定位。
4.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中，所述第二摩擦系数大于所述第一面层的摩擦系数。
5.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中，至少一个所述面层是一种纤维型摩擦面层材料。
6.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中两个所述面层均由一种整体的基底纤维型摩擦面层材料形成，并且其中所述摩擦系数的差值是由于所述面层中的一种摩擦改性饱和剂的百分比。
7.根据权利要求6中所述的摩擦片，其中所述饱和剂是一种聚酰亚胺材料。
8.根据权利要求6中所述的摩擦片，其中所述饱和剂是一种酚醛树脂材料。
9.根据权利要求6中所述的摩擦片，其中所述饱和剂是一种环氧树脂材料。
10.根据权利要求6中所述的摩擦片，其中所述饱和剂是一种有机硅材料。
11.根据权利要求6中所述的摩擦片，其中存在分开所述面层的一个凹槽。
12.根据权利要求6中所述的摩擦片，其中多个所述第二面层中的所述饱和剂按重量计是在百分之5到百分之60之间。
13.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中所述面层的径向宽度不同。
14.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中所述第一和第二面层的面积不同。
15.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中所述第一面层具有在0.4至1.1mm范围内的一个高度。
16.根据权利要求1中所述的摩擦片，其中多个所述第二面层具有小于所述第一面层0.05至0.15mm的一个高度范围。
17.一种摩擦片，包括：
一个型芯片；
一个第一摩擦面层，该第一摩擦面层由一种纤维材料形成并与所述型芯片连接具有一个第一高度和一个第一摩擦系数；以及
一个第二摩擦面层，该第二摩擦面层与该第一面层一体化地形成并由一个凹槽径向在外地与所述第一面层分离，由于一种摩擦改性饱和剂的浓度，所述第二面层具有小于所述第一高度的一个高度并且所述第二面层具有大于所述第一摩擦系数的一个摩擦系数。
18.根据权利要求17中所述的摩擦片，其中所述第一面层具有在0.4至1.1mm范围内的一个高度。
19.根据权利要求17中所述的摩擦片，其中所述第二面层具有小于所述第一面层0.05至0.15mm的一个高度范围。
20.一种摩擦片，包括：
一个型芯片；
一个连续的第一摩擦面层，该第一摩擦面层与所述型芯片连接并具有一个第一半径和一个第一高度；以及
多个钮式第二摩擦面层，这些钮式第二摩擦面层与所述型芯片连接并被所述第一面层围绕，并具有不同于所述第一高度的一个第二高度，并具有大于所述第一摩擦面层的摩擦系数的一个摩擦系数。
21.制作一个摩擦片的一种方法，包括以下步骤：
提供一个型芯片；
将所述型芯片与具有至少第一和第二摩擦面层的一个纤维摩擦环连接，所述第一和第二摩擦面层具有不同的高度；并用一个凹槽来径向地分离所述高度，并且用一种摩擦改性饱和剂来使至少所述第二面层饱和以致使所述第二面层具有比所述第一面层更高的一个摩擦系数。
22.一种离合器组件，包括：
一个第一转动部件，该第一转动部件带有一个停止件；
一个第二转动部件；
多个压力片，这些压力片安装在所述第一转动部件上的；
多个摩擦片，这些摩擦片安装在所述第二转动部件上并与所述压力片并列放置并与之形成一个摩擦组件，至少一个所述摩擦片具有一种多重的摩擦面层系数；以及
一个活塞，该活塞与所述摩擦组件接触，所述摩擦组件从所述摩擦面层的一个径向中心线移位而引起沿所述摩擦组件的径向转动平面的一种收缩性轴向偏移。
23.根据权利要求22中所述的离合器组件，其中所述第一构件是一个壳体，并且所述第二构件是一个毂。
24.根据权利要求23中所述的离合器组件，其中所述活塞与所述壳体连接。
25.根据权利要求22中所述的离合器组件，其中所述摩擦片具有一个带有多个摩擦系数的摩擦面层，该摩擦面层具有一个较低摩擦系数的面层材料径向地在一个较高摩擦系数的面层材料的内部。
26.根据权利要求25中所述的离合器组件，其中所述摩擦面层材料具有不同的高度。
27.根据权利要求25中所述的离合器组件，其中多个所述摩擦面层材料具有相同的高度。
28.根据权利要求27中所述的离合器组件，其中所述较低的面层材料摩擦系数具有比起所述较高的面层材料摩擦系数的一个较低的可压缩性模量。
29.根据权利要求22中所述的离合器组件，其中具有一个带有多个摩擦系数的摩擦面层的所述摩擦片具有多个较高面层材料摩擦系数的钮，这些钮由一种低摩擦系数的材料包围。
30.根据权利要求29中所述的离合器组件，其中所述按钮与所述包围的较低系数摩擦材料相比具有一个较低的高度。
31.根据权利要求29中所述的离合器组件，其中多个所述按钮与多个润滑凹槽连接，这些润滑凹槽相交于所述较低系数摩擦面层材料的径向末端。
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