CN101903671A - 摩擦层载体装置和用于制造该摩擦层载体装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提出一种摩擦层载体装置以及一种用于其制造的方法，目的是改善该摩擦层载体装置的制造质量。摩擦层载体装置(1)包括一基体(2)，该基体具有一基体接触面(5)；以及包括一摩擦层衬片体(3)，该摩擦层衬片体具有一衬片接触面(8)；其中，摩擦层衬片体(3)是这样固定在基体(2)上的，即，使得基体接触面(5)和衬片接触面(8)在粘合区域(10)内通过粘合剂(12)相互连接，其中，在基体接触面(5)中和/或在衬片接触面(8)中加设至少一个凹陷区域(9，11)，该凹陷区域能够实现粘合剂(12)的除气。

Description

摩擦层载体装置和用于制造该摩擦层载体装置的方法
本发明涉及一种摩擦层载体装置，包括一基体，该基体具有一基体接触面；还包括一摩擦层衬片体，该摩擦层衬片体具有一衬片接触面；其中，摩擦层衬片体是这样固定在基体上的，即，使得基体接触面和衬片接触面在粘合区域内通过粘合剂相互连接；本发明还涉及一种用于该摩擦层载体装置制造的方法。
在汽车构造或机械构造中，经常要用到这样的装置，该装置允许通过暂时的摩擦锁合连接进行力或者转矩传递。这种装置也称为摩擦学系统，通常具有至少一个摩擦层，该摩擦层敷设在一承载体上，其中，承载体以摩擦层压紧到摩擦配对件上，以形成摩擦锁合。
这种摩擦学系统的已知实例如摩擦离合器、制动器或在同步装置中如离合器盘、制动器衬片或同步环。
文献DE 103 34 895 B3可能构成最接近的现有技术，其涉及一种同步环，包括一承载体，它具有一圆锥形摩擦面，在该承载体上粘结着由含碳纤维的材料组成的摩擦层。
本发明的目的在于，提出一种摩擦层载体装置和一种用于其制造的方法，目的是改善该摩擦层载体装置的制造质量。
上述目的通过一种具有权利要求1特征的摩擦层载体装置以及利用一种具有权利要求12特征的用于其制造的方法得以实现。由各从属权利要求、下文的说明和附图可得出本发明的优选或有利实施形式。
按照最为普通的表达方式，本发明是涉及一种摩擦层载体装置，它优选为在摩擦学系统中和/或在摩擦锁合系统中构造为摩擦配对件。
该摩擦层载体装置包括一个单件或多件式的基体以及一个单件或多件式的和/或单层或多层的摩擦层衬片体。所述基体构造为承载体，优选由金属制成，特别是由钢例如由烧结的钢、黄铜或由钢与黄铜的复合材料制成。
基体具有一基体接触面，而摩擦层衬片体具有一衬片接触面，其中，所述接触面在粘合区域内通过粘合剂相互连接。该粘合剂有利地设计为一种耐热的和/或耐油的胶剂，例如设计为酚醛树脂或环氧树脂胶剂。
本发明提出：在其中至少一个接触面中，亦即在基体接触面中和/或在衬片接触面中，加设至少一个凹陷区域，该凹陷区域能够实现粘合剂的除气(Entgasung)。
本发明考虑到，当摩擦层衬片体粘结到基体上时，特别是如果这种粘结在高温下进行，就可能有气体从粘结体积中逸出，该气体来源于溶剂残留物或也来源于粘合剂的反应产物。从粘结强度方面以及从得到的摩擦层载体装置的尺寸稳定性方面来看，所逸出的气体可能会使粘结效果大大恶化。在最坏的情况下，甚至可导致在粘结层中形成气泡，其一方面破坏了粘结结构并导致低的粘结强度，另一方面造成粘结层厚度不均匀的后果，从而降低了摩擦层载体装置的尺寸稳定性，这是不允许的。通过在其中至少一个接触面内的至少一个凹陷区域，确保粘合剂可以充分地除气，而不会在强度或尺寸稳定性方面不利地改变粘结效果。
在一种特别优选的实施形式中，规定：所述至少一个凹陷区域构成一种放气结构，用于特别是邻接着该至少一个凹陷区域的粘合区域。对此，可以实行多个彼此不连接的凹陷区域或放气结构，但也可以实行一个共同的凹陷区域或一个共同的放气结构。同样优选的是，放气结构和/或凹陷区域是向外敞开的，从而可以导出气体。例如加设一个或多个从边缘侧通往接触面的放气通道用来实现粘合剂的自由除气。
为了确保实现足够强的除气，优选的是，在粘合区域内的一点到一放气途径，即到一凹陷区域、一放气结构或到一边缘侧的开口，之间的最短距离设计为小于5mm、优选小于3mm。利用该可选特征构造或安排各粘合区域，使得即使在气体聚集时也不会对粘结效果产生不利影响。
在一种特别优选的实施形式中，所述至少一个凹陷区域设计为在径向方向上至少局部无粘合剂。换言之，所述凹陷区域包含一自由体积，该自由体积在流动技术上优选不间断地沿整个凹陷区域和/或同属一起的放气结构延伸。由于粘合剂不完全填充凹陷区域，因此就留出了一个自由体积，它优选与外界环境连通，从而，经由该自由体积可以导出粘合剂的气体。
在本发明的一种优选的结构实现方式中，将凹陷区域设计为槽口、沟槽、交叉模式和/或通道。由横截面观察，所述凹陷区域可以设计为任意结构形式，亦即例如圆形的、矩形的或V形的等等。关于凹陷区域在待粘合的面上或者说在其中至少一个接触面上的延伸分布，也存在着许多种设计自由度，例如，为了排出气体，一些相对接触面倾斜延伸的、可能交叉的通道是合理的。但多个槽口或者一个槽口、特别是一个径向环绕的槽口，也是足够的，特别是在下述情况下尤其如此：至少一个接触面具有一除气通道，它在流动技术上一方面与槽口以及另一方面与周围环境相连。
原则上有可能的是，在基体中、摩擦层衬片体中或在两者中加设所述至少一个凹陷区域。但特别优选的是，将所述至少一个凹陷区域设置在基体中，因为它通常比摩擦层衬片体构造得更坚固，从而，一方面加设制造较为简单，另一方面基本上排除了凹陷区域以后(例如由于偶然变形而造成)的失效。
优选彼此互补地成形基体接触面和衬片接触面，其中，接触面延伸走向或者粘合面可以设计成弯曲的、圆柱面形状的、圆锥面形状的或平坦的。因此，本发明的应用与待粘合的元件是否具有例如平面的、弧形的或环形的几何形状无关。
在一种特别优选的实施形式中，基体接触面和/或衬片接触面设计为平滑的和/或不透气的。当基体由金属制成并且摩擦层衬片体的形成衬片接触面的边缘层同样由金属制成时，则特别用到该实施形式。例如，使用金属箔作为摩擦层的载体，它是不透气的。在该实施形式中，本发明的优点表现得特别突出，因为这种粘结配对件与不透气接触面的组合至今由于粘合剂的排气和由此产生的缺点之故是不可粘合的。所说“不透气”尤其应被理解为这样的特性，即，在粘结时产生的气体不能或者不能充分地通过接触面排出并且聚集在接触面之间，以及，在那里有负面影响，例如降低粘结强度或有害于尺寸稳定性。作为选择或作为补充，将一个或两个接触面构造为无孔隙的和/或构造为在径向方向上无气体通路的。
在本发明的一种优选的实现方式中，摩擦层载体装置设计为制动器衬片体特别是制动盘、离合器体特别是离合器盘、同步体特别是同步环。
在本发明的一种发展设计中，所述摩擦层衬片体为至少两层的结构，其中一层设计为载体，特别是构造为金属带和/或箔片，它承载有至少一个摩擦层，该摩擦层例如构造为烧结上的摩擦衬片。
在本发明的一种特殊的优选实施形式中，摩擦层载体装置设计为同步环，可选择设计为外环、内环或中间环，其例如应用于汽车变速器中的多锥体同步装置(Mehrkonensynchronisierungen)。该同步环具有一锥形面表面和/或圆锥面表面作为基体接触面，其优选相对于同步环的旋转轴线具有在6°与10°之间的角度。在基体接触面上粘接一个涂层的或烧结的金属箔作为摩擦层衬片体。对于该特殊的实施形式特别优选的是，锥形面表面和/或圆锥面表面带有至少一个凹陷区域。
本发明的另一主题涉及用于制造如上所述的或者按照前面权利之一项所述的摩擦层载体装置的方法，其中，在基体接触面中和/或在衬片接触面中模制成型、冲压、通过去除材料和/或无切屑加工或切削加工的方式构造至少一个凹陷区域，该凹陷区域能够实现粘合剂的除气。因此，可以借助于原型成型方式、变形成型方式和/或切割方式、特别是去除材料的方式制作出凹陷区域。具体而言，所述凹陷区域相对于接触面呈现为一种凹陷结构，否则的话接触面在粘合区域内是平滑构造的。
在该方法的一种优选的发展设计中，粘合剂涂敷是这样选择的，使得所述至少一个凹陷区域在粘结以后不完全填充和/或在流动技术上保持通透。该发展设计再次强调了下述思想，即，所述至少一个凹陷区域构成一种连续的放气结构。
由针对本发明优选实施例的以下描述和图示可得出本发明的其他特征、优点和效果。其中：
图1示出了作为本发明第一实施例的同步环的局部剖切的三维视图；
图2示出了作为本发明第二实施例的另一同步环的局部剖切的三维视图；
图3示出了图2中同步环的纵剖视图。
相同或彼此对应的部分/部件配有相同或彼此对应的附图标记。
图1以示意的局部剖切的3D分解图示出了同步环1的一部分，它是由一个例如用黄铜制成的基体2和一个摩擦层衬片体3构成。
基体2的外圆周具有一个环绕的指向外面的齿列4，它设计用于例如与变速器的换挡齿轮协同操作。在基体2的内圆周上示出了一个渐成圆锥形延伸的基体接触面5，其圆锥角相对于同步环1的旋转轴线在6°与10°之间。
摩擦层衬片体3同样构造成圆锥形的并且在几何形状上匹配于基体2，从而摩擦层衬片体3可以以面的方式粘接到基体接触面5上，正如以下还要详细说明的那样。摩擦层衬片体3径向在内侧具有一个例如烧结上去的摩擦层6，以及径向在外侧具有一个例如钢制的金属箔7作为载体。金属箔7设计为圆锥环。在金属箔7的径向外侧上，其显示出一个衬片接触面8，该衬片接触面在粘结过程中与基体接触面5相粘接。金属箔7设计成不透气的，同样基体2在基体接触面5的区域内也是不透气地实现。
为了在粘结过程中避免强度损失或形状损失，基体接触面5具有许多槽口9，它们以一种交叉的模式相对于基体2的轴向长度走向成角度地延伸。各槽口设计为凹陷或凹陷区域，其中，粘合面10是处在槽口9之间，此粘合面构成了与摩擦层衬片体3或金属箔7的粘结接触。
如图1所示，各槽口9将基体接触面5加以分割，使得粘合面10的任意一点到一放气途径、亦即到槽口9或到基体接触面5的自由边缘的最小距离小于基体接触面5的轴向延伸长度，例如设计为小于基体接触面5沿所述延伸长度的三分之二。
可选择在高温下，亦即在大于40℃的温度下进行基体2与摩擦层衬片体3的粘接，其中，作为粘合剂例如采用薄膜胶剂或酚醛树脂胶剂。在粘结过程中或者说在粘合剂硬化的过程中，可以从粘结体积中排出气体，该气体来源于溶剂残留物或也来源于粘合剂的反应产物。通过加设一放气系统(该放气系统在边缘侧是敞开的并通过槽口9实现)，可以从粘合区域中排出在气体发展时所形成的气体。由此避免粘结层形成气泡或发生变形。为了能够确保充分的除气，在径向方向上仅局部地用粘合剂填充各槽口9，以使槽口9即便在同步环1粘结的状态下也能构成一个在流动技术上连续的放气系统。
图2示出了图1中第一实施例的变型方案，其中，代替许多交叉的槽口9，在基体2中在基体接触面5的区域内例如通过切削加工制作出一个环绕的沟槽11。沟槽11或槽口9从横截面来说可以任意构造，亦即构造为圆形的、矩形的或例如V形的。关于槽口9或沟槽11在待粘合的面上的延伸分布也存着许多种设计自由度。例如，为了排出气体，一些相对粘合面倾斜延伸的、可能还交叉的通道是合理的。但一个或多个环绕的沟槽11也是足够的，如图2所示，此时两个待粘合的工件中的一个(亦即基体2或摩擦层衬片体3)在圆周上具有多个中断位置，在这些位置可排出气体，用以确保除气功能。
图3示出了图2中实施例的纵剖视图，包括已粘接的摩擦层衬片体3。摩擦层衬片体3沿整个基体接触面5延伸，其中，在基体接触面5与衬片接触面8之间层状地涂敷有粘合剂12。粘合剂12在轴向延伸长度上和/或沿圆周方向具有大致保持不变的厚度。特别是将沟槽11在径向方向上的深度选择为，使得沟槽11只部分地用粘合剂12填充，从而形成一个保留出的自由体积13。该自由体积13在流动技术上与周围环境相连通，从而，经由沟槽11中的自由体积13可以导出从粘合剂12排放的气体。
附图标记清单
1    同步环                8     衬片接触面
2    基体                  9     槽口
3    摩擦层衬片体          10    粘合面
4    齿列                  11    沟槽
5    基体接触面       15   12    粘合剂
6    摩擦层                13    自由体积
7    金属箔

Claims (13)

1.摩擦层载体装置(1)，
包括一基体(2)，该基体具有一基体接触面(5)，以及
包括一摩擦层衬片体(3)，该摩擦层衬片体具有一衬片接触面(8)，
其中，所述摩擦层衬片体(3)是这样固定在所述基体(2)上的，即，使得所述基体接触面(5)和所述衬片接触面(8)在粘合区域(10)内通过粘合剂(12)相互连接；
其特征在于，在所述基体接触面(5)中和/或在所述衬片接触面(8)中加设至少一个凹陷区域(9，11)，该凹陷区域能够实现粘合剂(12)的除气。
2.按照权利要求1所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，所述至少一个凹陷区域(9，11)构成用于邻接的粘合区域(10)的放气结构和/或是向外敞开的。
3.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，在粘合区域(10)内的一点到一放气途径之间的最短距离设计为小于10mm，优选小于5mm，特别是小于3mm。
4.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，所述至少一个凹陷区域(9，11)设计为局部无粘合剂。
5.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，所述至少一个凹陷区域(9，11)设计为槽口、沟槽、编织模式、交叉模式和/或通道。
6.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，所述至少一个凹陷区域(9，11)是加设在所述基体(2)中。
7.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，所述基体接触面(5)和/或所述衬片接触面(8)设计成平坦的、弯曲的、圆柱面形状的和/或圆锥面形状的。
8.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，所述基体接触面(5)和/或所述衬片接触面(8)设计成不透气的。
9.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，该摩擦层载体装置设计为制动器衬片体、离合器体、同步体，特别是同步环。
10.按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，摩擦层衬片体(3)为至少两层的结构，其中一层设计为载体(7)，它承载有至少一层摩擦层(6)，其中，所述载体(7)构造为金属带和/或箔片。
11.按照权利要求9或10之一项所述的摩擦层载体装置(1)，其特征在于，设计为同步环(1)的摩擦层载体装置有一个作为基体的环(2)，它具有一锥形面表面和/或圆锥面表面作为基体接触面(5)，在该环上粘接一涂层的金属箔(7)作为摩擦层衬片体(3)，其中，所述锥形面表面和/或圆锥面表面具有所述至少一个凹陷区域(9，11)。
12.用于制造按照上述权利要求之一项所述的摩擦层载体装置(1)的方法，其特征在于，在基体接触面(5)中和/或在衬片接触面(8)中模制成型、冲压出至少一个凹陷区域和/或通过无切屑加工或切削加工的方式制作出至少一个凹陷区域(9，11)，该凹陷区域能够实现粘合剂(12)的除气。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，在基体接触面(5)与衬片接触面(8)之间涂敷一粘合剂层(12)，该粘合剂层的厚度选择为，使得所述至少一个凹陷区域(9，11)在粘结以后是不完全填充的和/或在未填充的区域(13)内沿其整个延伸长度在流动技术上保持连通。
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