CN103115083A - 用于摩擦离合器组件的摩擦板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于摩擦离合器组件的摩擦板，具体地，离合器被构造为传递第一元件和第二元件之间的扭矩。所述第一元件结合到反作用板，所述第二元件结合到被设置为与所述反作用板相对的摩擦板。所述摩擦板包括板元件、摩擦层和多个可压缩构件。所述摩擦层固定地附接到所述板元件，并限定多个槽隙。所述可压缩构件设置在所述摩擦层的所述槽隙中，并固定地附接到所述板元件。
Description
技术领域
本发明涉及包括离合器和制动器的扭矩传递装置。
背景技术
本部分中的叙述仅提供与本发明相关的背景信息。因此，这些叙述不旨在构成对现有技术的承认。
在变速器和其它装置中采用离合器装置，从而当施加压缩力时在元件之间传递扭矩。已知的离合器装置包括摩擦板、相对的反作用板和配置为施加压缩力的机构。已知的摩擦板包括在施加压缩力时与反作用板的表面接合的摩擦材料的表面层。摩擦材料可以包括纤维素/芳族聚酰胺/树脂类材料、烧结的金属纤维材料、编织碳纤维材料或其它适当的材料。离合器构造包括湿离合器摩擦板系统，其中，为了冷却和润滑的目的，在摩擦板的表面和反作用板的表面之间采用润滑流体，例如自动变速器流体。湿离合器构造包括多板系统，其中，每个离合器构造包括交替布置的多个摩擦板和反作用板。与湿离合器构造相关联的已知的设计考虑因素包括离合器扭矩传递容量和摩擦材料的材料性能，后者包括摩擦系数、可压缩性和弹性形变、热容、热传递能力、渗透性和磨损能力。与湿离合器构造相关联的操作考虑因素包括局部热化和热区、抖动、材料打光和结构摩擦材料损坏，它们均影响变速器流体使用寿命、离合器使用寿命和离合器性能。摩擦板可以采用具有用于流体流动的槽的可压缩弹性摩擦层。
发明内容
离合器被构造为传递第一元件和第二元件之间的扭矩。所述第一元件结合到反作用板，所述第二元件结合到被设置为与所述反作用板相对的摩擦板。所述摩擦板包括板元件、摩擦层和多个可压缩构件。所述摩擦层固定地附接到所述板元件，并限定多个槽隙。所述可压缩构件设置在所述摩擦层的所述槽隙中并固定地附接到所述板元件。
本发明还提供如下方案：
1、一种被构造为传递第一元件和第二元件之间的扭矩的离合器，其包括：
结合到反作用板的所述第一元件；
结合到摩擦板的所述第二元件，所述摩擦板被设置为与所述反作用板相对；以及
包括板元件、摩擦层和多个可压缩构件的所述摩擦板，所述摩擦层固定地附接到所述板元件并限定多个槽隙，所述可压缩构件设置在所述摩擦层的所述槽隙中并固定地附接到所述板元件。
2、根据方案1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括与所述摩擦层相比更低的可压缩性和更小的摩擦系数。
3、根据方案1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括碳类材料，所述摩擦层包括纤维素类材料。
4、根据方案1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括比所述摩擦层的未压缩厚度小的未压缩厚度。
5、根据方案1所述的离合器，其特征在于，其还包括：设置在所述摩擦板和所述反作用板之间的流体润滑剂。
6、根据方案1所述的离合器，其特征在于，所述槽隙是径向地定向的。
7、根据方案1所述的离合器，其特征在于，所述槽隙是弦定向的。
8、根据方案1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括比所述槽隙的宽度小的宽度。
9、一种能够应用在湿摩擦离合器构造中的摩擦板，其包括：
板元件、摩擦层和多个可压缩构件，所述摩擦层固定地附接到所述板元件并限定多个槽隙，所述可压缩构件设置在所述摩擦层的所述槽隙中并固定地附接到所述板元件。
10、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括与所述摩擦层相比更低的可压缩性和更小的摩擦系数。
11、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括碳类材料，所述摩擦层包括纤维素类材料。
12、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括比所述摩擦层的未压缩厚度小的未压缩厚度。
13、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述槽隙是径向地定向的。
14、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述槽隙是弦定向的。
15、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括矩形截面形状。
16、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括比所述槽隙的宽度小的宽度。
17、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括三角形截面形状。
18、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括半球形截面形状。
19、根据方案9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件利用粘结剂附接到所述板元件。
附图说明
现在将参考附图通过举例的方式描述一个或多个实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的包括多个摩擦板和相应的反作用板的示例性的湿摩擦离合器组件的局部侧视图；
图2示出了根据本发明的示例性的摩擦板的正视图；
图3-1和图3-2示出了根据本发明的在没有施加的离合器压力的情况下示例性的摩擦板和相应的反作用板的实施例的剖视图；
图4和图5示出了根据本发明的在施加的离合器压力的情况下示例性的摩擦板和相应的反作用板的实施例的剖视图；以及
图6用曲线示出了根据本发明的与采用示例性的摩擦板的实施例的摩擦离合器组件的实施例的操作相关联的扭矩振动数据的基于频率的频谱分析的预期结果。
具体实施方式
现在参照附图，其中示图仅是为了说明某些示例性实施例的目的，而不是对其进行限制的目的，图1示意性地示出摩擦离合器组件10的局部侧视图，摩擦离合器组件10包括机械地结合到第一可旋转元件14的多个摩擦板20和机械地结合到第二元件18的相应的相对的多个反作用板16。相对的第一元件16和第二元件18优选地是共轴的，第二元件18可以是结合到箱体的制动器元件或者可旋转元件，例如行星齿轮组的可旋转元件。优选地采用摩擦离合器组件10用于变速器装置中的扭矩传递，但是本发明不限于此。在一个实施例中，螺线管操作的液压致动器15被构造为控制加压的液压流体的流动，从而以施加的离合器压力的形式施加压缩力，以激励和去激励摩擦离合器组件10。在第一状态中，螺线管操作的液压致动器15采用液压压力，以将摩擦板20朝向反作用板16推进以与其干涉，因此影响扭矩传递。在第二状态中，螺线管操作的液压致动器15释放液压压力，以允许摩擦板20移离反作用板16，从而去激励摩擦离合器组件10并停止通过其的扭矩传递。如图所示，摩擦离合器组件10采用多个摩擦板20和多个反作用板16。摩擦离合器组件10的摩擦板20和反作用板16的实施/配合取决于与离合器设计和扭矩传递需求有关的因素。摩擦板20和反作用板16均是由钢或其它适当的材料制成的平坦的、环形形状的板。摩擦离合器组件10被构造为湿离合器摩擦板系统，其中，出于冷却和润滑的目的，在摩擦板20的表面和反作用板16的表面之间应用润滑流体30，例如自动变速器流体。在一个实施例中，螺线管操作的液压致动器15可以利用双作用的螺旋管操作的液压致动器或类似的装置来构造，以施加压缩力，从而影响摩擦板20和任一个相对的反作用板16之间的干涉。
图2示出了示例性的摩擦板20的正视图，摩擦板20包括环形形状的板元件22、摩擦层24、多个槽隙26和在槽隙26中固定地附接到板元件22的多个可压缩构件28。根据设计规范，摩擦层24由附接到板元件22的摩擦材料以适当的厚度制成。摩擦材料可包括纤维素/芳族聚酰胺/树脂类材料、烧结的金属纤维材料、编织碳纤维材料或其它材料。摩擦层24可附接到板元件22的单面或板元件22的双面。在摩擦板20的内周边和外周边之间穿过摩擦层24在槽隙26中形成流动路径，其中，流动路径的截面限定在可压缩构件28和反作用板16之间。出于冷却和润滑的目的，流动路径允许流体30在摩擦板20和反作用板16之间流动。每个槽隙26形成在摩擦层24中，且优选地是来自摩擦层24的摩擦材料的完全空隙。如所示出的，每个槽隙26是径向定向的。替代地，槽隙26可以是基于弦的（chordic），以在摩擦板20的内周边和外周边之间提供穿过摩擦层24的非径向定向的流动路径。可压缩构件28插在槽隙26中，并直接附接到板元件22。每个可压缩构件28可具有矩形截面形状，或者可替换地，可具有三角形截面形状、半球形截面形状或其它截面形状而不受限制。与摩擦层24的材料相比，每个可压缩构件28由具有基本上更低的可压缩性和更小的摩擦系数的材料制成。举例而言，可压缩构件28的材料的可压缩性的数量级比摩擦层24的材料的可压缩性的数量级小。如本领域普通技术人员认识到的，可压缩性指示材料厚度响应于施加的法向力的变化测量值，优选地在材料的弹性形变限度内。在一个实施例中，每个可压缩构件28由碳类材料例如多孔碳/碳基质或编织碳纤维制成，摩擦层24由纤维素类摩擦材料制成。可压缩构件28优选地使用将材料结合在一起的粘结剂材料附接到板元件22。合适的粘结剂材料可以包括酚树脂粘结剂或与用于将摩擦层24附接到板元件22的材料类似的其它热固化聚合物。在一个实施例中，在将摩擦层24附接并结合到板元件22之前，将可压缩构件28附接到板元件22，从而使用可压缩构件28来确定摩擦层24的厚度。在一个实施例中，在附接到板元件22之前，将可压缩构件28插入到摩擦层24并与摩擦层24相互编织。可采用普通的结合工艺将相互编织的可压缩构件28和摩擦层24附接到板元件22。替代地，可采用机械紧固件例如铆钉将可压缩构件28附接到板元件22，其中，机械铆钉以这样的方式被埋头到可压缩构件28中：当摩擦离合器组件10被充分施加的压缩力激励时，防止铆钉和相对的反作用板16之间的相互作用。在一个实施例中，摩擦板可采用可压缩构件28和不可压缩构件例如由钢制成的构件，其中，可压缩构件28和不可压缩构件围绕板元件22的周缘以交替的方式或其它方法附接。可压缩构件28和不可压缩构件可使用粘结剂材料附接到板元件22。仅采用不可压缩构件28的摩擦离合器组件可以包括使用粘结剂材料将不可压缩构件附接到板元件22。在摩擦板20的内周边和外周边之间穿过摩擦层24在槽隙26中形成流动路径，其中，流动路径的截面限定在可压缩构件28和反作用板16之间。
图3-1示出了单个摩擦板20和相应的单个反作用板16的实施例的剖视图，其中没有施加的离合器压力且流体30设置在它们之间。摩擦板20包括板元件22、摩擦层24和槽隙26。可压缩构件28设置在槽隙26中，并附接到板元件22，如上所述。如所示，摩擦离合器组件10被去激励。摩擦层24具有第一厚度23，槽隙26均具有预设宽度25。可压缩构件28被制造成具有比摩擦层24的未压缩厚度23小的未压缩厚度29，从而产生用于流体30的流体流动的通道。在此实施例中，可压缩构件28均具有与槽隙26的预设宽度25基本上相等的宽度27。
图3-2示出了单个摩擦板20′和相应的单个反作用板16的另一实施例的剖视图，其中没有施加的离合器压力且流体30设置在它们之间。摩擦板20′包括板元件22、摩擦层24和槽隙26。可压缩构件28′设置在槽隙26中，并附接到板元件22。如所示，摩擦离合器组件10被去激励。摩擦层24具有未压缩厚度23，槽隙26均具有预设宽度25。可压缩构件28′被制造成具有比摩擦层24的未压缩厚度23小的未压缩厚度29，从而产生用于流体30的流体流动的通道。在此实施例中，可压缩构件28′均具有比槽隙26的预设宽度25小的宽度27′。如所示，每个可压缩构件28′具有矩形截面。替代地，可压缩构件28′可具有三角形截面形状、半球形截面形状或其它截面形状而不受限制。用于包括摩擦层24、槽隙26和可压缩构件28的摩擦板20的相关设计因素包括摩擦层24和可压缩构件28的材料的绝对和相对可压缩性以及可压缩构件28和相应的反作用板16之间的流体流动和热传递的考虑因素。
图4示出了包括单个摩擦板20和单个反作用板16的摩擦离合器组件10的实施例的剖视图，其中，流体30设置在单个摩擦板20和单个反作用板16之间。摩擦板20包括板元件22、摩擦层24和三个槽隙26。可压缩构件28设置在槽隙26中，并附接到板元件22。如所示，施加压缩力使得摩擦离合器组件10被激励，摩擦离合器组件10在旋转速度的高速率下操作。在摩擦板20和反作用板16之间会发生滑移。可压缩构件28均具有比摩擦层24的压缩厚度23′略小的压缩厚度29′。这样，摩擦板20和反作用板16之间的扭矩传递首要地通过摩擦层24传播。
图5示出了包括单个摩擦板20和单个反作用板16的摩擦离合器组件10的实施例的剖视图，其中，流体30设置在单个摩擦板20和单个反作用板16之间。摩擦板20包括板元件22、摩擦层24和三个槽隙26。可压缩构件28设置在槽隙26中，并附接到板元件22。如所示，施加了压缩力使得摩擦离合器组件10被激励，摩擦离合器组件10在旋转速度的低速率下操作。在摩擦板20和反作用板16之间会发生滑移。可压缩构件28均具有比摩擦层24的压缩厚度23′′略大的压缩厚度29′′。这样，摩擦板20和反作用板16之间的扭矩传递首要地通过可压缩构件28传播。
图6用曲线示出了与采用已知的摩擦板的类似的摩擦离合器组件进行比较的、采用这里描述的摩擦板20的摩擦离合器组件10的实施例的操作相关联的扭矩振动数据的基于频率的频谱分析的预期结果。绘出的数据指示基于使用已知的仿真方法分析类似数据的预期结果，并包括与水平轴620上的频率（Hz）相关的在垂直轴610上的扭矩振动幅值（Nm）。数据包括绘出摩擦离合器组件10的实施例的操作的第一扭矩振动数据605和绘出已知的摩擦板的操作的第二扭矩振动数据615，其中包括在引起抖动所已知的频率下的操作。感兴趣的数据点包括与步进输入例如最初施加离合器对应的步进频率607以及系统相关的频率609。结果显示，绘出摩擦离合器组件10的实施例的操作的第一扭矩振动数据605被认为在系统相关的频率609下基本上小于第二扭矩振动数据615，并且认为在实际上是觉察不到的。结果还显示，绘出摩擦离合器组件10的实施例的操作的第一扭矩振动数据605被认为在步进频率607下小于第二扭矩振动数据615。
包括采用设置在槽隙26中的可压缩构件28的摩擦板20的摩擦离合器组件10的实施例可以以这样的方式实施：控制摩擦层24的材料的渗透性，包括控制摩擦层24在其摩擦材料的弹性形变限度内压缩。设置在槽隙26中的可压缩构件28可以用于抑制在与反作用板16接触过程中由于它们之间的流体膜而导致的振动，并可以消除特定动力系应用例如涡轮增压系统和三气缸发动机上的变速器振动阻尼器的需要。设置在槽隙26中的可压缩构件28可以提供多孔前挡块，以限制摩擦层24的压缩。设置在槽隙26中的可压缩构件28可以被构造为使在离合器接合时和在离合器滑移期间的扭矩传递最大化，从而提供另外的扭矩传递。与由铁材料制成的可压缩构件相比，采用由与摩擦层24的材料相比具有基本上更低的可压缩性和更小的摩擦系数的材料制成的可压缩构件28的实施例的摩擦板20的使用可以延长流体30的使用寿命。
本发明已经描述了特定的优选实施例和对其的修改。在阅读并理解本说明书的基础上，可以对其它实施例进行进一步修改和改变。因此，本发明旨在不限于作为预期用于执行本发明的最佳模式所公开的具体实施例，但是本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施例。
Claims (10)
1. 一种被构造为传递第一元件和第二元件之间的扭矩的离合器，其包括：
结合到反作用板的所述第一元件；
结合到摩擦板的所述第二元件，所述摩擦板被设置为与所述反作用板相对；以及
包括板元件、摩擦层和多个可压缩构件的所述摩擦板，所述摩擦层固定地附接到所述板元件并限定多个槽隙，所述可压缩构件设置在所述摩擦层的所述槽隙中并固定地附接到所述板元件。
2. 根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括与所述摩擦层相比更低的可压缩性和更小的摩擦系数。
3. 根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括碳类材料，所述摩擦层包括纤维素类材料。
4. 根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述可压缩构件包括比所述摩擦层的未压缩厚度小的未压缩厚度。
5. 根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，其还包括：设置在所述摩擦板和所述反作用板之间的流体润滑剂。
6. 根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述槽隙是径向地定向的。
7. 根据权利要求1所述的离合器，其特征在于，所述槽隙是弦定向的。
8. 根据权利要求1所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括比所述槽隙的宽度小的宽度。
9. 一种能够应用在湿摩擦离合器构造中的摩擦板，其包括：
板元件、摩擦层和多个可压缩构件，所述摩擦层固定地附接到所述板元件并限定多个槽隙，所述可压缩构件设置在所述摩擦层的所述槽隙中并固定地附接到所述板元件。
10. 根据权利要求9所述的摩擦板，其特征在于，所述可压缩构件包括与所述摩擦层相比更低的可压缩性和更小的摩擦系数。
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