CN110206837A - 制动器和离合器用的摩擦片结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动器和离合器用的摩擦片结构，包括粉片和钢片，所述的粉片和钢片均包括基片，基片上设有圆环形的摩擦面及连接键，所述基片的至少一面设有环绕摩擦片中心的弹性圈，所述的弹性圈固定在基片的摩擦面与连接键之间，所述摩擦片上的弹性圈凸起于基片的总高度大于所述制动器或离合器压紧时同名的相邻两片摩擦片之间的间隙距离。本发明的摩擦片可以确保制动器和离合器脱开时相互分离，从而避免引起摩擦和发热，降低噪音，提高了传动效率，极大地延长了摩擦片的使用寿命。

Description

制动器和离合器用的摩擦片结构

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种制动器和离合器用的摩擦片结构，适用于干式或湿式的液压、电磁制动器或离合器。

背景技术

在各种机械中广泛应用着多片盘式制动器和离合器，在现有的这些制动器和离合器中的摩擦片一般都使用如图9图10所示的粉片及图11图12所示的钢片，传统上它们按使用工况与固定不转部件连接时可称为定片，与转动部件连接时可称为动片，但在有的离合器场合两者连接的部件，在接合状态时都为转动的工况，当离合器处于脱开状态时，两者可能一个不动，一个运转，也可能两者都各自以不同的转速和转向分别转动。因此难以确定哪个是定片，哪个是动片，确切地还是以钢片或粉片来区分它们比较合适。所谓钢片，一般是以65Mn钢板作为材料经热处理达到一定硬度，在外圆或内孔上加工有传递扭矩的连接键（花键或齿件），两平面经过磨加工达到一定光洁度、尺寸精度和形位公差的摩擦零件。所谓粉片是与定片类同的材料、工艺制成的摩擦偶件，但粉片在摩擦面上烧结有耐磨并具有较大摩擦系数的铜基材料，或烧结胶合有耐磨并具有较大摩擦系数的塑胶、橡胶等摩擦材料。两种对磨的摩擦片当一个连接键在外圆时，另一个连接键则在内孔，一般钢片的连接键在内孔较好，因为钢片的强度比粉片的基体高，且内孔尺寸小于外圆，当两者厚度一致时，有利于保证传动强度基本一致。但上述现有技术的摩擦片，普遍存在着当两者脱开相对运转时，虽然摩擦片已不承受压紧力，但因为吸附作用，实际上往往钢片与粉片还是吸附在一起并引起摩擦发热和噪音，特别是在有油润滑的湿式摩擦片时其吸附力更大，当高速相对运转摩擦组较多时，摩擦发热会很严重，这不仅降低了传动效率，而且使摩擦片使用寿命缩短。为此有人采用了图13所示和图14的增设弹簧12结构来减少其摩擦，但这些减少摩擦的方法结构复杂，所占空间较大，并且只能使外部连接的摩擦片在脱开时，两者之间保持一定的距离，而与内部连结的摩擦片在脱开状态时，仍无法保持与相邻摩擦片之间有一定距离，仍会因吸附作用而相互摩擦，整体上只是略有改善，未能彻底解决问题，因为在摩擦面的内圆处，从结构上难以实现和外圆上那样放置螺旋弹簧（图13）或波纹弹簧（图14），在高速运转下的摩擦片上，外圈有可挡之处，而在内圈处无可挡和定位处，如果在内圈也放上波纹弹簧，那么在离心力作用下，很可能会破坏摩擦面而影响离合或制动。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的制动器和离合器中的摩擦片在脱开相对运转时，容易由于吸附作用而引起摩擦发热和噪音，不仅降低传动效率，而且使摩擦片使用寿命缩短的问题，提供一种制动器和离合器用的摩擦片结构，可以确保制动器和离合器中的摩擦片在脱开时相互分离，从而避免引起摩擦和发热，降低噪音，提高了传动效率，极大地延长了摩擦片的使用寿命，进而延长了制动器或离合器寿命。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种制动器和离合器用的摩擦片结构，所述的摩擦片包括粉片和钢片，所述的粉片和钢片均包括基片，基片上设有圆环形的摩擦面及连接键，所述基片的至少一面设有环绕摩擦片中心的弹性圈，所述的弹性圈固定在基片的摩擦面与连接键之间，所述摩擦片上的弹性圈凸起于基片的总高度大于所述制动器或离合器压紧时同名的相邻两片摩擦片之间的间隙距离。本发明在粉片和钢片上均设置有使相邻的摩擦片相互分离的弹性圈，该弹性圈设置在基片的摩擦面与连接键之间，不会影响摩擦片的摩擦面及连接键的正常工作。当制动器或离合器压紧时，弹性圈的高度被压缩，弹性圈储存弹力，粉片与钢片的摩擦面贴合起到制动或传递动力作用；当制动器或离合器脱开时，弹性圈释放储存的弹力，将相邻的两片摩擦片分离。这里的摩擦面是制动器或离合器压紧时，粉片与钢片的相互接触摩擦部分；连接键则是粉片和钢片与制动器或离合器的内外齿圈之间用于传递扭矩的部分。由于弹性圈凸起于基片的总高度大于制动器或离合器压紧时同名的相邻两片摩擦片之间的间隙距离，因此当制动器或离合器脱开时，弹性圈释放的回弹力可以确保相邻的两片摩擦片分离。这里“同名的相邻两片摩擦片”，是指相邻两片粉片或相邻两片钢片，即粉片上的弹性圈凸起于基片的总高度大于制动器或离合器压紧时相邻两片粉片之间的间隙距离，钢片上的弹性圈凸起于基片的总高度大于制动器或离合器压紧时相邻两片钢片之间的间隙距离。这样，在制动器或离合器脱开时，相邻的两片摩擦片在转动过程中不会因为吸附而接触，彻底消除了因摩擦产生噪音的源头，同时也避免了因摩擦而发热，提高了传动效率，极大地延长了摩擦片的使用寿命，进而延长了制动器或离合器寿命。本发明经过实际应用检测证实：在连续强夯机绞车工况环境下，使用本发明的摩擦片后其发热明显减少，寿命可提高几十倍。在未使用本发明技术前，用一般的摩擦片其工作寿命只有200小时左右，在同样的摩擦片上加上了弹性圈后，在同样工况下，目前实验样机使用寿命已近2000小时，且还在正常地工作着。另外在转速达7000转/分的行星减速器的制动器中，采用本发明技术，在脱开运转时制动器不发热，噪音只有72分贝，达到了十分理想的效果。实践已证明了本发明创新结构将对多片盘式制动器和离合器的使用效果带来划时代的意义，推广以后将对全球成百万上千万正在使用的这些机械产生巨大的节能效果，可以显著地提高它们的使用寿命。

作为优选，弹性圈的横截面为拱形、梯形、半圆形、半椭圆形、三角形、矩形或其组合。弹性圈的横截面可以采用有利于缩小占用空间、有利于和基片固定的任意形状，优选选用顶部为半圆形或半椭圆形、底部为矩形或梯形的拱形结构。

作为优选，弹性圈整体呈圆形或正多边形，所述的弹性圈采用塑料或橡胶材料制作；所述的弹性圈采用耐油及耐高温材料制作，所述的塑料或橡胶为高弹性低硬度结构；弹性圈通过熔接、焊接或粘接与基片固定，弹性圈与摩擦面及连接键之间均设有间隙。弹性圈是一个环绕摩擦片中心环状结构，该环状结构在整体上可以是圆形或多边形，优选为圆形。而弹性圈在摩擦片的基片上烧结粘胶有弹性的塑料或橡胶圈 ，这些有弹性的塑料或橡胶圈是牢固地与钢片和粉片的基片结合在一起的，可以可靠地承受高速旋转下离心力的作用而不脱离。另外按照不同的工况弹性圈可以承受-40℃～+100℃，或甚至更大范围的工作温度。当弹性圈在湿式场合使用时，这些弹性圈还具有耐油和耐腐蚀的性能。同时弹性圈应离开摩擦面一定距离，在粉片与钢片接合时弹性圈不允许接触摩擦面。

作为优选，钢片上弹性圈的自由状态高度是制动器或离合器在压紧工况时相邻两粉片之间距离的1.2至1.4倍。为了达到各组摩擦片在脱开状态时有合适的间隙，钢片上弹性圈的自由高度优选为制动器或离合器在压紧工况时相邻两粉片之间距离的1.2至1.4倍，粉片上弹性圈的自由状态高度是制动器或离合器在压紧工况时相邻两钢片之间距离的1.2至1.4倍。这样可以使各组摩擦片在脱开状态时有合适的间隙，同时可以保证弹性圈长期可靠地工作，使弹性力基本不变。这里钢片基片厚度就是钢片本身的厚度，粉片的基片厚度是粉片总厚度减去两边烧结或粘结后的摩擦片的总厚度，钢片和粉片基片厚度可以一致，也可以不一致。钢片上的弹性圈高度与粉片弹性圈的高度在钢片与粉片基体厚度一致时可以相同，当钢片厚度与粉片基片厚度不一致时，应该不同。

作为优选，同一制动器或离合器中的钢片为1-50片，粉片的数量与钢片的数量相同或者粉片的数量比钢片的数量多一片。本发明的摩擦片适用于钢片为1-50片，粉片为1-51片的制动器或离合器。除制动器或离合器边缘的摩擦片处于结构连接的需要可能不适合带弹性圈外，其他的摩擦片均可采用本发明的结构。

作为优选，基片的一面设有弹性圈，在同一制动器或离合器中，粉片上的弹性圈与钢片上的弹性圈其凸起方向相反，与制动器或离合器的外齿圈连接的摩擦片其弹性圈凸起方向指向外齿圈的定位圈。本发明的弹性圈优选为单面设置，在弹性圈单面设置时，粉片上的弹性圈与钢片上的弹性圈其凸起方向相反，同时根据结构要求，与制动器或离合器的外齿圈连接的摩擦片其弹性圈凸起方向指向外齿圈的定位圈，这样可以确保相邻两片摩擦片顺利分离。

作为另一种可选方案，基片的两面均设有弹性圈，所述弹性圈在基片的两面对称设置。钢片和粉片上的弹性圈可以在每片的一侧设置一个弹性圈，此时所有成对的钢片和粉片全部均应烧结或胶结一个弹性圈；也可以在一个钢片和粉片的两个面上各烧结或胶结两个弹性圈，此时相邻的一个钢片和粉片就无需烧结或胶结弹性圈。

本发明的有益效果是：它有效地解决了现有技术的制动器和离合器中的摩擦片在脱开相对运转时，容易由于吸附作用而引起摩擦发热和噪音，不仅降低传动效率，而且使摩擦片使用寿命缩短的问题，本发明的制动器和离合器用的摩擦片可以确保制动器和离合器中的摩擦片在脱开时相互分离，从而避免引起摩擦和发热，降低噪音，提高了传动效率，极大地延长了摩擦片的使用寿命，进而延长了制动器或离合器寿命，适用于干式或湿式的液压、电磁制动器或离合器。

附图说明

图1是本发明的粉片的一种结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的钢片的一种结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是应用本发明摩擦片的制动器或离合器在脱开状态时的一种结构示意图；

图6是应用本发明摩擦片的制动器或离合器在压紧状态时的一种结构示意图；

图7是本发明的粉片的另一种结构示意图；

图8是本发明的钢片的另一种结构示意图；

图9是现有技术粉片的一种结构示意图；

图10是图9的俯视图；

图11是现有技术钢片的一种结构示意图；

图12是图11的俯视图；

图13是现有技术制动器或离合器的一种结构示意图；

图14是现有技术制动器或离合器的另一种结构示意图。

图中：1.粉片，2.钢片，3.基片，4.摩擦面，5.连接键，6.弹性圈，7. 外齿圈，8.定位圈，9.内齿圈，10.压块，11.液压机构，12.弹簧。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

实施例1的一种制动器和离合器用的摩擦片，包括粉片（见图1图2）和钢片（见图3图4），所述的粉片1和钢片2均包括基片3，基片上设有圆环形的摩擦面4及连接键5，本实施例粉片的连接键位于内圆，钢片的连接键位于外圆；所述基片的一面设有环绕摩擦片中心的弹性圈6，弹性圈整体呈圆环形，其横截面为拱形，弹性圈采用耐油的丁腈橡胶圈，具有高弹性低硬度的结构性能，耐温范围在-40℃～+100℃；所述的弹性圈粘接固定在基片的摩擦面与连接键之间，弹性圈与摩擦面及连接键之间均设有间隙，粉片上弹性圈的自由状态高度是制动器或离合器在压紧工况时相邻两钢片之间距离的1.2至1.4倍（本实施例为1.3倍）；钢片上弹性圈的自由状态高度是制动器或离合器在压紧工况时相邻两粉片之间距离的1.2至1.4倍（本实施例为1.3倍）。

采用本实施例摩擦片的一种制动器或离合器的实用结构如图5图6所示，其中图5为制动器或离合器的脱开状态，图6为制动器或离合器的压紧状态。摩擦片包括5片钢片和6片粉片，粉片与钢片其基片厚度相同，钢片基片厚度就是钢片本身的厚度，粉片的基片厚度是粉片总厚度减去两边烧结或粘结后的摩擦片的总厚度，每片钢片均位于两片粉片之间。钢片的外圆上设有连接键，钢片通过其外圆上的连接键与制动器或离合器的外齿圈7连接，5片钢片上均设有弹性圈，钢片上的弹性圈其凸起方向指向外齿圈的定位圈8。粉片的内圆上设有连接键，粉片通过其内圆上的连接键与制动器或离合器的内齿圈9连接， 其中靠近定位圈的5片粉片上设有弹性圈，粉片上的弹性圈与钢片上的弹性圈其凸起方向相反，指向制动器或离合器的压块10，紧贴压块的一片粉片上出于与压块连接需要未设置弹性圈。由于弹性圈的高度大于制动器或离合器压紧时相邻两片摩擦片之间的间隙距离，因此在脱开状态下，钢片的两侧与粉片之间均具有间隙Δ，在脱开状态各组摩擦面之间间隙Δ=H/2K，式中H是制动器或离合器液压机构11的脱开的行程（即压块的行程），K是摩擦片组数，由此可见为保证Δ为合理值，随着组数增加，H值必须同时按比例增大。本实施例的制动器或离合器在脱开状态时，相邻的两片摩擦片之间存在间隙Δ，因此在转动过程中不会相互接触，彻底消除了因摩擦产生噪音的源头，同时也避免了因摩擦而发热，提高了传动效率，极大地延长了摩擦片的使用寿命，进而延长了制动器或离合器寿命。

实施例2

实施例2的粉片和钢片其基片的两面均设有弹性圈（见图7图8），所述弹性圈在基片的两面对称设置。本实施例在一个粉片和一个钢片的两个面上各烧结或胶结两个弹性圈，此时与该粉片或钢片相邻的粉片和钢片就无需烧结或胶结弹性圈，即粉片或钢片同样为一片带弹性圈、一片不带弹性圈地间隔设置，其余和实施例1相同。

除上面的结构外，本发明的弹性圈的横截面还可以是梯形、半圆形、半椭圆形、三角形、矩形或其组合。弹性圈在整体上也可以采用六边形、八边形等正多边形环形结构，弹性圈的材质也可以采用塑料，弹性圈的固定方法可以是熔接或焊接等，同一制动器或离合器中的钢片在1-50片之间选择，粉片的数量与钢片的数量相同或者粉片的数量比钢片的数量多一片。上述实施例是本发明摩擦片在液压制动器或液压离合器中应用的介绍，这种创新的摩擦片适用于干式或湿式的液压、电磁制动器或离合器。

本发明在粉片和钢片上均设置有使相邻的摩擦片相互分离的弹性圈，该弹性圈设置在基片的摩擦面与连接键之间，不会影响摩擦片的摩擦面及连接键的正常工作。当制动器或离合器压紧时，弹性圈的高度被压缩，弹性圈储存弹力，粉片与钢片的摩擦面贴合起到制动或传递动力作用；当制动器或离合器脱开时，弹性圈释放储存的弹力，将相邻的两片摩擦片分离。这样就彻底消除了因摩擦产生噪音的源头，同时也避免了摩擦片因摩擦而发热，提高了传动效率，极大地延长了摩擦片的使用寿命，进而延长了制动器或离合器寿命。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制动器和离合器用的摩擦片结构，所述的摩擦片包括粉片和钢片，其特征是，所述的粉片（1）和钢片（2）均包括基片（3），基片上设有圆环形的摩擦面（4）及连接键（5），所述基片的至少一面设有环绕摩擦片中心的弹性圈（6），所述的弹性圈固定在基片的摩擦面与连接键之间，所述摩擦片上的弹性圈凸起于基片的总高度大于所述制动器或离合器压紧时同名的相邻两片摩擦片之间的间隙距离。

2.根据权利要求1所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，所述弹性圈的横截面为拱形、梯形、半圆形、半椭圆形、三角形、矩形或其组合。

3.根据权利要求1所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，所述的弹性圈整体呈圆形或正多边形，所述的弹性圈采用塑料或橡胶材料制作。

4.根据权利要求3所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，所述的弹性圈采用耐油及耐高温材料制作，所述的塑料或橡胶为高弹性低硬度结构。

5.根据权利要求1所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，所述的弹性圈通过熔接、焊接或粘接与基片固定，弹性圈与摩擦面及连接键之间均设有间隙。

6.根据权利要求1所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，钢片上弹性圈的自由状态高度是制动器或离合器在压紧工况时相邻两粉片之间距离的1.2至1.4倍。

7.根据权利要求1所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，粉片上弹性圈的自由状态高度是制动器或离合器在压紧工况时相邻两钢片之间距离的1.2至1.4倍。

8.根据权利要求1所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，同一制动器或离合器中的钢片为1-50片，粉片的数量与钢片的数量相同或者粉片的数量比钢片的数量多一片。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，基片的一面设有弹性圈，在同一制动器或离合器中，粉片上的弹性圈与钢片上的弹性圈其凸起方向相反，与制动器或离合器的外齿圈（7）连接的摩擦片其弹性圈凸起方向指向外齿圈的定位圈（8）。

10.根据权利要求1-8任一项所述的制动器和离合器用的摩擦片结构，其特征在于，基片的两面均设有弹性圈，所述弹性圈在基片的两面对称设置。