CN104246281A - 摩擦副的对应面 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种摩擦副的对应面，所述摩擦副包括一摩擦面，该摩擦面在摩擦副的运行中为了转矩传递而摩擦锁合地能与所述对应面连接或与所述对应面连接。本发明的特征在于，所述对应面设有一排热覆层，所述排热覆层具有比承载材料明显更大的导热率，所述排热覆层施加到所述承载材料上。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩擦副的对应面，所述摩擦副包括一摩擦面，该摩擦面在摩擦副的运行中为了转矩传递而摩擦锁合地能与所述对应面连接或与所述对应面连接。
背景技术
由德国公开文献DE 29 23 051 A1公知了一种能热硬化的粘接剂，其用于粘接制动衬，这些制动衬包含石墨。由欧洲专利文献EP 0 892 896 B1的翻译文献DE 697 29 939 T2公知了摩擦材料，它们具有被结构化的表面，用于在离合器板元件、制动衬、变速器和类似装置中使用。由德国公开文献DE 196 26 686 A1公开了一种具有摩擦元件的离合器盘，这些摩擦元件实施为所谓的垫并且粘接到一承载件上。
发明内容
本发明的任务是减少在摩擦副运行中的局部温度最大值的不希望的出现，该摩擦副包括一摩擦面，该摩擦面为了转矩传递而摩擦锁合地能与一对应面连接。
在这样的摩擦副的对应面的情况下，该摩擦副包括一摩擦面，该摩擦面在摩擦副的运行中为了转矩传递而摩擦锁合地能与所述对应面连接或与所述对应面连接，该任务通过如下方式来解决：所述对应面设有一排热覆层，所述排热覆层具有比承载材料明显更大的导热率，所述排热覆层施加到所述承载材料上。所述摩擦面例如构造在一离合器盘上并且优选设有一有机摩擦衬。所述对应面例如由金属形成。通过具有大的导热率的根据本发明的排热覆层可以在建立摩擦锁合的情况下降低表面温度，这是因为在建立摩擦锁合的情况下出现的热被较快地排出。摩擦接触中的导热可以通过所述排热覆层被显著加速。由此可以延长摩擦副的使用寿命。通过排热覆层可以尽可能快地排出在局部摩擦部位上出现的热能。由此可以停止或减小表面温度的不希望的提高。由此可以避免表面的损坏和明显地扩宽该系统的热边界。摩擦过程可以被理解为热冲击该热冲击是高动力的并且在摩擦配对件的不利的热技术特性值的情况下引起过热，该过热又导致不希望的高温。温度的不希望的提高可以根据本发明的一主要观点被避免或减少，如果具有将热能随着其被注入的相同的动力学地，该热能通过所述排热覆层在具有高热容的区域中被排出。通过具有高传导能力的排热覆层可以明显提高所述对应面上的动态的、局部的热导出。此外可以在摩擦配对件的具有对应面的侧上提高提供的热交换容积或提供的热交换面，由此提高每个时间单位上的热输送。
对应面的一优选实施例的特征在于：所述承载材料由金属性材料形成。所述承载材料例如由钢或由铸铁形成。钢例如具有48至58瓦每米乘以开尔文的导热率。根据本发明的排热覆层的导热率优选是钢的导热率的多倍。由氮化铝制成的排热覆层例如具有180瓦每米乘以开尔文的导热率。由碳(石墨)制成的排热覆层具有119至165瓦每米乘以开尔文的导热率。类金刚石碳(DLC，即英文Diamond-Like-Carbon)覆层例如具有1100瓦每米乘以开尔文的导热率。利用碳纳米管例如可以表示具有6000瓦每米乘以开尔文的导热率的排热覆层。
对应面的另一优选实施例的特征在于：排热覆层包括一氮化物层和/或一类似碳的层，如一类金刚石碳(DLC，即英文Diamond-Like-Carbon)层。结合支承元件或滑动元件用于磨损保护或用于减少摩擦的这类覆层的使用本身已公知。因此由德国公开文献DE 10 2004 062 586 A1公知用于具有滑动元件和环形凸缘的切换分离离合器的脱开装置，该环形凸缘设有一类金刚石碳覆层。由德国公开文献DE 10 2011 016 996 A1公开一种具有盖支承件的离合器组件，该盖支承件包括一支承件本体，该支承件本体设有一阻碍磨损的类金刚石碳覆层。与此不同地，根据本发明的排热覆层被使用于在摩擦接触时减少表面温度。
对应面的另一优选实施例的特征在于：排热覆层包括一金属性覆层材料，所述金属性覆层材料具有比所述承载材料明显更大的导热率，所述排热覆层施加到所述承载材料上。所述金属性覆层材料例如具有这样的导热率，该导热率是钢的导热率的大致三倍至六倍。
对应面的另一优选实施例的特征在于：所述金属性覆层材料包含铝和/或铜。铝和/或铜优选以合金形式存在。铝例如具有236瓦每米乘以开尔文的导热率。铜例如具有240至280瓦每米乘以开尔文的导热率。
对应面的另一优选实施例的特征在于：排热覆层包括这样的覆层材料，该覆层材料能够通过相位转变接收热能并在时间上延迟地给出热能。这类覆层材料也能够表示为潜热存储装置(相位变换材料，即英语Phase-changed-Material)。在应用这类覆层材料时充分使用了如下物理效果，温度在相位转变期间保持恒定。
对应面的另一优选实施例的特征在于：排热覆层包括至少10微米的厚度，优选大致20微米。这些值在本发明的范畴中已证实为特别有利。
所述对应面的另一优选实施例的特征在于：具有所述排热覆层的所述对应面设置在湿式运转的离合器系统的对应摩擦片上或设置在干式运转的离合器系统的挤压板、中间板和/或次级飞轮上。根据本发明的排热覆层不仅在干式运转的离合器系统中而且在湿式运转的离合器系统中已证实为有利。
对应面的另一优选实施例的特征在于：所述对应面和/或所述排热覆层具有一扩大的表面。通过该扩大的表面来提高提供的热交换面。热交换面例如可以通过层结构本身的形态来提高。热交换面但是也可以通过相应的预处理，如喷砂处理来提高。
本发明此外涉及一种具有前面所描述的对应面的离合器摩擦配对件。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由随后的描述获得，其中，参考附图来细节地描述不同的实施例。其中：
图1示出了一笛卡尔坐标图，其中示出了一摩擦功率曲线；和
图2示出了具有根据本发明的排热覆层的对应摩擦片的简化的截面视图。
具体实施方式
本发明一般性地涉及离合器、尤其是启动离合器，它们可以干式和湿式地实施。在离合过程中，变速器侧和马达侧原理上被同步化，以便能够实现从也表示为驱动侧的马达侧到从动侧上的转矩传递。
为该目的，离合器包括两个摩擦配对件，它们表示一个摩擦副。摩擦配对件之一配备有一摩擦面，该摩擦面可以优选通过有机摩擦衬来表示。另一摩擦配对件例如由金属性材料来形成并且设有一对应面，该对应面为了转矩传递而摩擦锁合地与该摩擦面连接。为了转矩传递，所述摩擦面和对应面通过挤压力压到一起。
变速器转速和马达转速的同步化在物理上通过一摩擦过程实现。与转速和摩擦力矩相关地，通过同步过程获得一摩擦功率曲线，如它在图1中示出的那样。在图1中示出了x轴线1和y轴线2的笛卡尔坐标图。在x轴线1上，以适当的时间单元施加时间。在y轴线2上，以每时间单元的旋转施加转速。变速器侧和马达侧之间的转速差的走向通过虚线4来简要示出。在y轴线2上此外以适当的功率单元施加摩擦功率。摩擦功率关于时间的走向通过曲线5来简要示出。
转速差4从同步开始的最大值掉落到同步结束时的零。通过线条6简要示出该时间点，在该时间点上结束同步。在时间点6，马达转速相应于变速器转速，也就是转速差是零。
在同步开始，即在最大转速差时，摩擦功率同样快速地达到一最大值。该摩擦功率大部分转换成热并且根据摩擦配对件的热行为的不同而通过它们被排出。
这些摩擦配对件的所述排热的动力学或热物理数据除了提供的摩擦面或摩擦面与对应面之间的直接真正接触面之外确定了表面温度，该表面温度在切换过程期间达到。摩擦系统的功率能力基本上由摩擦接触中的依据负载情况的温度来限界。
在常规的摩擦系统中，摩擦衬材料不仅在干式系统中而且在湿式运转的系统中表示了限制分量。在干式运转的系统中，由于高摩擦功率引起的高的表面温度例如可以导致接合剂的热分解，所述接合剂可以是摩擦衬的组成部分。接合剂的这样的热分解可以导致摩擦系数的自发性下降。
在湿式运转的系统中，高摩擦功率尤其导致湿式运转衬的所谓的玻璃化(英语Glazing)。由此使湿式运转衬的舒适特性，尤其是摩擦特性不可逆地变差。在极端情况下，高的摩擦功率可以导致磨损的超比例提高进而导致冷却槽深度(Kühlnuttiefen)的减少。这又可以导致衬的完全破坏进而导致系统失效。
本发明的基本构思是尽可能快地排出在局部的摩擦部位上出现的热能。由此应当减少表面温度的太强的有害提高。因此可以明显地扩宽该系统的热边界。
在本发明的范畴内，摩擦过程被理解为热冲击，该热冲击是高动力的并且在摩擦配对件的不利的热技术特性值的情况下引起过热，该过热又产生高的温度。温度的提高根据本发明的一主要观点被避免或减少，其方式是，具有将热能随着其被注入的相同动力学地，该热能在具有高热容的区域中被排出。
在图2中示出了在截面中简化的具有对应面12的对应摩擦片10。所述对应摩擦片10包括一金属性承载材料15。根据本发明的一主要观点，在该金属性承载材料15上施加一排热覆层20。所述排热覆层20具有二十微米的厚度。
通过箭头简要示出了具有高热能注入的多个局部摩擦部位21、22、23。为了排出这些局部摩擦部位21至23上的热，所述排热覆层20具有非常高的导热率。该导热率是一热特性参数，其影响热导出的动力学。
材料的热容描述了能存储在材料中的热量。该能存储在材料中的热量越高，在类似质量下与热能注入相关联的温度提高越少。在下面的表中列出了在二十摄氏度下以瓦除以米乘开尔文为单位的导热率拉姆达和以焦耳除以千克乘开尔文为单位的热容。
通过提高局部动态热导出来减少所谓的热点。由此可以保护摩擦材料不受太高温度的影响。在湿式运转应用的情况下可以通过排热覆层20，通过更好的热导出来恒定保持油膜厚度。由此可以实现恒定的摩擦行为。
较高的局部动态热导出通过排热覆层20来实现。该排热覆层20具有比钢或铸铁更高的导热率。对于排热覆层20可以考虑由氮化物的区域制成的覆层和类似碳的覆层，如DLC覆层。
这些字母DLC用于类金刚石碳(即英语Diamond-Like-Carbon)。由另外的应用所公知的覆层根据本发明的一主要观点被有目的地使用，以便提高对应面12上的导热率和减少摩擦接触时的表面温度。
所述排热覆层20也可以实施为金属性覆层。对于金属性覆层优选使用铝或铜或它们的合金。
在图2中通过虚线简要示出矩形31、32、33，它们在排热覆层20之下布置在承载材料15中。通过矩形31至33来简要示出：通过根据本发明的排热覆层20可以与局部摩擦部位21至23相比示出具有较高热容的较大的容积元件。所述承载材料15在所示的例子中是钢。替换地可以将铸铁材料使用作为承载材料15。
附图标记列表
1 x轴线
2 y轴线
4 虚线
5 曲线
6 线条
10 对应摩擦片
12 对应面
15 承载材料
20 排热覆层
21 局部摩擦部位
22 局部摩擦部位
23 局部摩擦部位
31 矩形
32 矩形
33 矩形
Claims (10)
1.摩擦副的对应面，所述摩擦副包括一摩擦面，所述摩擦面在所述摩擦副的运行中为了转矩传递而摩擦锁合地能与所述对应面(12)连接或与所述对应面连接，其特征在于，所述对应面(12)设有一排热覆层(20)，所述排热覆层具有比承载材料(15)明显更大的导热率，所述排热覆层(20)施加到所述承载材料上。
2.根据权利要求1所述的对应面，其特征在于，所述承载材料(15)由一金属性材料形成。
3.根据前述权利要求之一所述的对应面，其特征在于，所述排热覆层(20)包括一氮化物层和/或一类似碳的层，如一类金刚石碳层。
4.根据前述权利要求之一所述的对应面，其特征在于，所述排热覆层(20)包括一金属性覆层材料，所述金属性覆层材料具有比所述承载材料明显更大的导热率，所述排热覆层(20)施加到所述承载材料上。
5.根据权利要求4所述的对应面，其特征在于，所述金属性覆层材料包含铝和/或铜。
6.根据前述权利要求之一所述的对应面，其特征在于，所述排热覆层(20)包括这样的覆层材料，该覆层材料能够通过相位转变接收热能并在时间上延迟地给出热能。
7.根据前述权利要求之一所述的对应面，其特征在于，所述排热覆层(20)包括至少10微米的厚度，优选大致20微米。
8.根据前述权利要求之一所述的对应面，其特征在于，具有所述排热覆层(20)的所述对应面(12)设置在湿式运转的离合器系统的对应摩擦片(10)上或设置在干式运转的离合器系统的挤压板、中间板和/或次级飞轮上。
9.根据前述权利要求之一所述的对应面，其特征在于，所述对应面(12)和/或所述排热覆层(20)具有一扩大的表面。
10.离合器摩擦配对件，其具有根据前述权利要求之一所述的对应面。
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