CN102792043B

CN102792043B - 用于同步装置的摩擦部件

Info

Publication number: CN102792043B
Application number: CN201080057108.4A
Authority: CN
Inventors: C·库库克; S·施泰因梅茨
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: EP2513507B1; US8846780B2; WO2011072648A3; DE102010053947B4; EP2513507A2; US20120264850A1; EP3255299A1; DE102010053947A1; WO2011072648A2; CN102792043A

Abstract

本发明涉及一种用于同步装置的摩擦部件。

Description

用于同步装置的摩擦部件

技术领域

本发明涉及用于同步装置的摩擦部件。

背景技术

根据当前的现有技术使用由有色金属作的同步环，该同步环例如被用于换挡套筒联动装置的同步装置中，或使用载体金属作的环，该环由不同的材料覆层或粘接，例如公开在DE102006057486A1，DE102004060016A1及DE10035489A1中的碳纤维板或烧结材料或压铸材料如钼覆层。

这些现有的系统具有其缺点：例如钼覆层在高压紧力及高滑动速度下倾向于卡住，因为油虽然被从摩擦接触部分挤出，但由于缺少多孔性及由此产生的层的弹性变形的缺失(海绵效应)，而无新的油再流入来避免卡住。

碳材料一方面很贵及另一方面难以应用于很不相同的同步环的几何构型，因为所形成的粘缝会作为缺陷点起作用，在该位置上覆层易于脱落及结果可导致舒适性问题。此外需要昂贵的实施工具。

由DE102006061414A1公开了一种也是用于同步装置的摩擦材料，其中不再是整个同步环用作摩擦材料，而是设有槽口的同步环中的摩擦衬垫部件–在该文献的范围中被称为摩擦部件或摩擦衬垫或垫或摩擦垫–用作摩擦材料，其中摩擦衬垫被设置在槽口中。在此情况下同步环起载体或笼的作用。以此方式对所有的应用提供这种摩擦垫系统(FPS)。

发明内容

本发明的任务在于，开发用于摩擦垫系统的材料，它具有良好的适宜特性。

根据本发明提出一个用于同步装置的摩擦部件，其中摩擦部件的组成包括以下成分：

0-25％的摩擦粉，

5-45％的未改变的或用漆树果壳油或NBR(聚腈丁橡胶)改变的酚醛树脂，

1-25％的天然有机纤维，

1-25％的合成有机纤维，

1-45％的硫酸钡，

1-50％的C盐(Celite)，

1-30％的金属纤维或金属粉未，

0-15％的SiC，

0-15％的氧化铬。

在一个优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

5-15％的摩擦粉，

15-25％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，

1-10％的大麻纤维，

1-10％的PAN纤维，

5-15％的重晶石，

35-45％的C盐(Celite)，

5-15％的铜屑。

在一个特别优选的实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

10％的摩擦粉，

20％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，

5％的大麻纤维，

5％的PAN纤维，

10％的重晶石，

40％的C盐(Celite)，

10％的铜屑。

根据本发明变换地提出另一用于同步装置的摩擦部件，其中摩擦部件的组成包括以下成分：

1-25％的摩擦粉，

1-25％的无机纤维，

1-25％的碳纤维，

1-50％的C盐(Celite)和/或椰果壳粉，

1-30％的金属纤维或金属粉未，

1-25％的天然有机纤维，

0-15％的SiC，

0-15％的氧化铬。

在一个优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

1-10％的摩擦粉，

15-25％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，

5-15％的无矿砂成分的矿渣棉，

5-15％的碳纤维，

15-25％的C盐(Celite)，

15-25％椰果壳粉，

1-10％的铜纤维，

5-15％的棉纤维。

5％的摩擦粉，

20％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，

10％的无矿砂成分的矿渣棉，

10％的碳纤维，

20％的C盐(Celite)，

20％椰果壳粉，

5％的铜纤维，

10％的棉纤维。

50-90％的铜粉未或铝粉未或青铜粉未或其它有色金属及各为50μm至1500μm的粒度，

10-50％的酚醛树脂，

其中金属的质量份额与酚醛树脂的质量份额的比例为90：10至50：50。

在一个优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

70-90％的铜粉未，

10-30％的酚醛树脂。

在一个特别优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

80％的铜粉未，

20％的酚醛树脂。

在一个优选实施形式中铜粉未包含合金附加物及铜粉未具有400-600μm的粒度。

在一个特别优选实施形式中铜粉未包含合金附加物及铜粉未具有500μm的粒度。

在另一优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

70-90％的铝粉未，

10-30％的酚醛树脂。

在另一特别优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

80％的铝粉未，

20％的酚醛树脂。

在一个优选实施形式中铝粉未包含合金附加物及铝粉未具有900-1100μm的粒度。

在一个特别优选实施形式中铝粉未包含合金附加物及铝粉未具有1000μm的粒度。

在另一优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

70-90％的青铜粉未，

10-30％的酚醛树脂。

在另一特别优选实施形式中摩擦部件的组成包括以下成分：

80％的青铜粉未，

20％的酚醛树脂。

在一个优选实施形式中青铜粉未包含合金附加物及青铜粉未具有600-800μm的粒度。

在一个特别优选实施形式中青铜粉未包含合金附加物及青铜粉未具有700μm的粒度。

所提出的摩擦部件以优选的方式具有以下特性：该材料耐变速器油，在标准测试中在变速器油内相对未处理的钢达到0,1的摩擦系数并在高至20N/mm2的面压力及11m/s的滑动速度的情况下在工作寿命期间该摩擦系数保持恒定。可保证持续耐温150℃及短时耐温高至400℃。此外得到良好的适宜特性。

根据本发明还提出一个用于制造摩擦部件的装置，它设有一个压制装置及一个带带有空穴的模板，其中通过压制装置将摩擦材料压入空穴中，以致通过模板中空穴的形状来确定摩擦部件的形状。

在一个优选的实施形式中孔穴向模板(30)的两侧张开。

在另一优选的实施形式中模板在第一侧上具有一个底板，其中模板及底板在压制过程期间相互这样地靠紧，以致它们不能相互运动。

在另一优选的实施形式中底板具有顶料销，它们可伸入到模板内的空穴中及再离开空穴，以便在压制后能使摩擦部件顶出。

在另一优选的实施形式中压制装置具有一个冲杆及模板在与其第一侧相反的第二侧上具有一个计量板，其中模板及计量板在压制过程期间相互这样地靠紧，以致它们不能相互运动。

在另一优选的实施形式中计量板具有一个空槽，该空槽向着模板张开及冲杆可伸入其中。

本发明的其它优点及有利的构型为以下附图及其说明的主题。

附图说明

图1：用于制造一个垫的装置的概图，

图2：借助该装置制造后的垫可能具有的一些示范形状，

图3：一个模板例的概图，

图4：用于分开垫的一个磨削装置的概图。

具体实施方式

下面给出了用于制造摩擦衬垫的多个配方。在这些配方中给出的百分比数据为涉及干质量即涉及制造过程完成后存在的摩擦材料成品的质量百分比。

配方的组成部分在一个混合器中被相互混合及接着以粉未形状输送到根据本发明的装置中进行制造，下面将描述该装置。

根据第一配方–被称为类型1的摩擦材料–设置以下组分：

0-25％的摩擦粉，5-45％的未改变的或用漆树果壳油或NBR(聚腈丁橡胶)改变的酚醛树脂，1-25％的天然有机纤维，1-25％的合成有机纤维，1-45％的硫酸钡，1-50％的C盐(Celite)，1-30％的金属纤维或金属粉未，0-15％的SiC，0-15％的氧化铬。

摩擦粉涉及硬化的、磨碎的酚醛树脂。

以下的百分比数组对于类型1的摩擦材料尤其有利：

10％的摩擦粉，20％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，5％的大麻纤维，5％的PAN纤维，10％的重晶石，40％的C盐(Celite)，10％的铜屑。

根据第二配方–被称为类型2的摩擦材料–设置以下组分：

1-25％的摩擦粉，5-45％的未改变的或用漆树果壳油或NBR(聚腈丁橡胶)改变的酚醛树脂，1-25％的无机纤维，1-25％的碳纤维，1-50％的C盐(Celite)和/或椰果壳粉，1-30％的金属纤维或金属粉未，1-25％的天然有机纤维，0-15％的SiC，0-15％的氧化铬。

以下的百分比数组对于类型1的摩擦材料尤其有利：

10％的摩擦粉，20％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，10％的无矿砂成分的矿渣棉，10％的碳纤维，20％的C盐(Celite)，20％椰果壳粉，5％的铜纤维，10％的棉纤维。

根据第三配方–被称为类型3的摩擦材料–设置以下组分：

铜粉未或铝粉未或青铜粉未或其它有色金属各为50μm至1500μm的粒度及金属与酚醛树脂的比例为90：10至50：50。

以下三个配方对于类型3的摩擦材料尤其有利：

80％的铜粉未(500μm的粒度，合金附加物为Zn，Al，Mo，Ti，Sn)与20％的酚醛树脂，

80％的铝粉未(1000μm的粒度)与20％的酚醛树脂，

80％的青铜(合金附加物除Cu及Sn外还有Zn，Ni，Mo，石墨，二氧化硅；700μm的粒度)与20％的酚醛树脂。

借助在图1中概要表示的专用装置可以大批量地制造各个摩擦衬垫。以下将借助图1来描述垫的制造方法及装置以及装置的功能。

垫的制造借助装置100来进行，该装置是一个紧凑的压制模具。该装置包括一个模板30，在该模板中开有例如圆形布置的空穴60，这些空穴确定了形成的垫的几何形状。这种空穴60为模板30中的孔并向着模板30的下表面及上表面张开。在图2中表示出所产生的垫的可能形状的例子。模板30的一个例子表示在图3中。模板30被固定在一个设有各个顶料销80的底板40上或通过压力相互压紧，每个空穴60可设有一个顶料销80并也可设有多个顶料销。底板上构有未推出的顶料销80的端面，在此状态下这些顶料销的端面沉在底板40中并为平面。在顶料时顶料销80才被移出及顶料销的端面离开底板的平面。在模板30上施加一个计量板20，在该计量板的例如圆柱形的空槽50中在被计量板20的圆柱形空槽50露出的带有空穴60的模板30的区域上配入料。底板40向下地封闭着空穴60。在配料及压制过程期间计量板20，模板30及底板40相互这样地靠放，以致它们不能相互运动。在压制过程期间滑动的冲杆10则进入到计量板20的空槽50中及通过压力及模具的温度强制摩擦材料流入模板30的空穴60中。作为压力将施加10至50兆帕，优选约为20Mpa，温度为100至280度，优选为160度。与压制装置相关地设有通风装置。

装置100的所有零件–尤其是模板30–是可个别更换及改变的。也可以是，用同一模具压制不同的几何形状，其方式是单一地更换模板。

在仅持续若干秒钟的压制过程后，各个垫被冲压好并通过一个内侧构有轮廓的软管吸出，其中将除去所形成的压制毛刺。接着将垫宽松地在一个炉中进行硬化并保持尺寸的稳定而无需其它附加的机械加工。

一个变换的方案是配入比垫所需用的摩擦材料更多的摩擦材料。由此在压制时在垫210的上端形成一个板200，它使这些垫相互地连接。在接着的一个步骤中–如图4中所示–将该板200连同与它连接着的垫210置入一个导向板220，然后使导向板经过一个磨削机，在其中一个磨削盘230将板200除去并使衬垫210分离。导向板220携带板200连同与它连接的垫210及具有用于垫210的空槽，但这些空槽不能保持垫，以致在板200被磨削掉后这些垫可由空槽落下。在导向板220与板200之间可设置一个垫片，以致磨削盘230在磨削板200时不会伤及导向板220。然后也需要一个炉处理周期，以便使摩擦垫硬化。

如果需要的话可进行后置处理，由此例如在垫210的所需的位置上加入槽。但垫上的这种槽也可通过空穴60的构型来设置，以致不再需要与此相关的后置处理。

摩擦衬垫可被压制成所有可设想的几何构型–即形状，被压制成简单的平行六面体、具有棱角及半径–即圆角–的矩形构型或圆形的构型。这些几何形状适配于相应的应用条件。以此方式可优化摩擦双方的适宜性能。并且–如上所述地–可在摩擦衬垫中开设不同的槽，以致通过其几何形状及槽可产生优化的油排挤并由此可很快地建立高的摩擦系数，以保证顺利的同步。

本发明还包括用于在同步装置中使用的摩擦材料的制造。

该摩擦材料应在其形状上可变地构型，因为该摩擦衬垫体系允许多个自由度。该材料作为包含金属颗粒及酚醛树脂的混合物可被制成不同的几何形状。用于制造的装置也是可变地构型，以致用单一的模具可压制不同特性的材料及通过模板的简单更换也可制造不同的几何形状。

附图标记清单

10冲杆

20计量板

30模板

40底板

50空槽

60空穴

70用于顶料销的空槽

80顶料销

90顶料销的端面

100压制模具

200板

210垫

220导向板

230磨削盘

Claims

1.用于同步装置的摩擦部件，其中摩擦部件的组成包括以下成分：

5-15％的摩擦粉，

15-25％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，

1-10％的大麻纤维，

1-10％的PAN纤维，

5-15％的重晶石，

35-45％的C盐，

5-15％的铜屑。

2.用于同步装置的摩擦部件，其中摩擦部件的组成包括以下成分：

1-10％的摩擦粉，

15-25％的用漆树果壳油改变的酚醛树脂，

5-15％的无矿砂成分的矿渣棉，

5-15％的碳纤维，

15-25％的C盐，

15-25％椰果壳粉，

1-10％的铜纤维，

5-15％的棉纤维。