CN111120534B - 可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副 - Google Patents

可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副 Download PDF

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Abstract

本发明公开了摩擦构件领域或者离合器领域中的一种可加强散热并可在发生翘曲时依然保持均匀承载的湿式摩擦副，包括相互摩擦的对偶片和摩擦片，对偶片和摩擦片同轴，对偶片为环形结构，对偶片的内径边缘设有向外延伸且倾斜的沟槽，沟槽顶部的宽度小于其开口处的宽度，摩擦片为环形结构，摩擦片的外径边缘设有向内延伸且倾斜的油槽，对偶片的沟槽所在的环形区域与摩擦片的油槽所在的环形区域部分重叠。本发明能够借助摩擦片与对偶片相对运动时对油液的挤压作用而产生油液动压效果，加速润滑油的流动，从而实现强劲散热效果；同时在对偶片发生锥形翘曲时，能够保证对偶片与摩擦片接触界面保持均匀承受压力，避免发生局部压力过大而严重摩擦烧蚀现象。

Description

可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副
技术领域
本发明涉及摩擦构件领域或者离合器领域，具体的说，是涉及一种可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副。
背景技术
湿式摩擦副广泛应用于湿式离合器、湿式制动器、液黏调速离合器等传动部件中，属于综合传动装置中最核心部件之一，其性能的优劣直接影响传动装置的传动效率及工作可靠性。综合传动装置决定着整车的机动性能，尤其在重型军车领域，对综合传动装置的可靠性和耐久性提出了很高的要求，研制具有高传动效率、高功率密度和高可靠性的湿式摩擦副成为现代传动技术的重要任务。
现代湿式摩擦副多依靠摩擦片与对偶片间的摩擦力矩进行动力传递，通过在摩擦片表面开油槽进行强制冷却。然而在湿式摩擦副结合滑摩过程中，摩擦界面经常处于边界摩擦或者干摩擦状态，瞬间产热量高且得不到及时冷却，容易发生粘着、胶合、烧蚀损坏的现象。另外，湿式摩擦副一端由活塞施加压力，另一端多依靠在缸套上设置卡簧进行轴向约束，湿式摩擦副两侧界面受力不均匀，出现对偶片不规则锥形翘曲，导致摩擦副局部接触压力过大，发生严重磨损和烧蚀现象，进而影响传动系统寿命，降低了传动效率。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副。
本发明技术方案如下所述：
可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，包括相互摩擦的对偶片和摩擦片，所述对偶片和所述摩擦片同轴，其特征在于，
所述对偶片为环形结构，所述对偶片的内径边缘设有向外延伸且倾斜的沟槽，所述沟槽顶部的宽度小于其开口处的宽度；
所述摩擦片为环形结构，所述摩擦片的外径边缘设有向内延伸且倾斜的油槽；
所述沟槽所在的环形区域与所述油槽所在的环形区域部分重叠。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述对偶片的外径边缘设有外齿。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述沟槽呈弧形设置。
进一步的，所述沟槽包括沟槽外圆和沟槽内圆，所述沟槽外圆的顶部与所述沟槽内圆的顶部通过顶部圆弧过渡。
更进一步的，所述沟槽外圆的长度大于所述沟槽内圆的长度。
更进一步的，所述沟槽外圆的圆心轨迹与所述沟槽内圆的圆心轨迹同心设置。
更进一步的，所述沟槽外圆的圆心轨迹为以所述对偶片的环形中心为圆心的圆形，所述沟槽内圆的圆心轨迹为以所述对偶片的环形中心为圆心的圆形。
更进一步的，所述沟槽外圆的圆心位于所述沟槽内圆的圆心内侧。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述摩擦片的内径边缘设有内齿。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述摩擦片的内齿的密度大于对偶片的外齿的密度。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述沟槽所在的环形区域外围与所述油槽所在的环形区域内围部分重叠。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述油槽呈弧形设置，且所述油槽的弧度与所述沟槽的中心弧度相同。
进一步的，所述油槽包括油槽外圆和油槽内圆，在同一个所述油槽中，所述油槽外圆的圆心与所述油槽内圆的圆心重合。
进一步的，所述油槽的弧形圆心轨迹为以所述摩擦片的环形中心为圆心的圆形。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述油槽包括正油槽和逆油槽，所述正油槽与所述逆油槽相互交叉。
进一步的，在所有的所述油槽中，其中一个所述正油槽的内侧顶部与其中一个所述逆油槽的内侧顶部连通，使得所述正油槽与所述逆油槽一一对应。
进一步的，所述正油槽的数量和所述逆油槽的数量相等，且所述正油槽的数量为所述沟槽数量的两倍。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明能够借助摩擦片与对偶片之间油液的挤压作用而产生油液动压效果，加速润滑油的流动，从而实现强劲散热效果；同时在对偶片发生锥形翘曲时，能够保证对偶片与摩擦片接触界面保持均匀承受压力，避免发生局部压力过大而严重摩擦烧蚀现象。
附图说明
图1为本发明对偶片的结构示意图。
图2为图1中A部分的放大图。
图3为对偶片的尺寸标注图。
图4为沟槽所在环形区域B的示意图。
图5为本发明摩擦片的结构示意图。
图6为摩擦片的尺寸标注图。
图7为油槽所在环形区域C的示意图。
图8为对偶片和摩擦片重叠状态的示意图。
图9为沟槽所在环形区域与油槽所在环形区域重叠部分D的示意图。
在图中，10、对偶片；11、沟槽；111、沟槽外圆；112、沟槽内圆；113、顶部圆弧；12、内牙；13、外齿；
20、摩擦片；21、正油槽；22、逆油槽；23、内齿。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
一种可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，包括相互摩擦的对偶片10和摩擦片20，对偶片10和摩擦片20同轴设置。
1、对偶片10
如图1至图4所示，对偶片10为环形结构，对偶片10的内径边缘设有向外延伸且倾斜的沟槽11，且沟槽11呈弧形设置。其中，对偶片10外径为rout，其内径为rin，沟槽11的顶端围成以对偶片10的环形中心O1为圆心的圆形，其半径为rc，且rin<rc<rout。
相邻两个沟槽11之间形成内牙12，位于对偶片10内径处的内牙12的宽度小于位于两个沟槽11顶端之间的宽度。若干个沟槽11覆盖的区域形成环形区域B，环形区域B即若干个内牙12所覆盖的区域。
优选的，对偶片10的外径边缘设有外齿13。
如图2、图3所示，沟槽11包括沟槽外圆111和沟槽内圆112，沟槽外圆111的顶部与沟槽内圆112的顶部通过顶部圆弧113过渡。沟槽外圆111的半径为ra’，沟槽内圆112的半径为rb’顶部圆弧113的半径为rc’。
沟槽11顶部的宽度小于其开口处的宽度。具体的：沟槽外圆111的圆心O3轨迹与沟槽内圆112的圆心O2轨迹同心设置。即，沟槽外圆111的圆心O3轨迹为以对偶片10的环形中心O1为圆心的圆形（参考圆半径为ra），沟槽内圆112的圆心O2轨迹为以对偶片10的环形中心O1为圆心的圆形（参考圆半径为rb）。
在本实施例中，沟槽外圆111的圆心O3位于沟槽内圆112的圆心O2内侧（即ra<rb），进而使得ra’>rb’。通过沟槽外圆111与沟槽内圆112的不同弧度设置，配合沟槽外圆111的长度大于沟槽内圆112的长度，可以使得沟槽开口处的宽度大于其顶部的宽度。
2、摩擦片20
如图5至图7所示，摩擦片20为环形结构，摩擦片20的外径边缘设有向内延伸且倾斜的油槽，且油槽呈弧形设置。摩擦片20的内径为rin’，摩擦片20的外径为rout’。若干个油槽覆盖的区域形成环形区域C，且油槽的弧形圆心O5轨迹为以摩擦片20的环形中心O4为圆心的圆形。
优选的，摩擦片20的内径边缘设有内齿23。在本实施例中，摩擦片20的内齿23的密度大于对偶片10的外齿13的密度。
如图6所示，油槽包括油槽外圆和油槽内圆，在同一个油槽中，油槽外圆的圆心与油槽内圆的圆心重合（即圆心O5），使得油槽外圆的半径rd’’大于油槽内圆的半径rd’。
在本实施例中，油槽包括正油槽21和逆油槽22，正油槽21与逆油槽22相互交叉。当油槽弯曲弧度与对偶片10旋转方向相反时，油槽内的油液受到对偶片10相对旋转产生的挤压作用，加速油液流动；当油槽弯曲弧度与对偶片10旋转方向相同时，油槽内油液受到对偶片10的带动而加速流动。
具体的：在所有的油槽中，其中一个正油槽21的内侧顶部与其中一个逆油槽22的内侧顶部连通形成喇叭状，使得正油槽21与逆油槽22一一对应。
优选的，正油槽21的数量和逆油槽22的数量相等，且正油槽21的数量为沟槽11数量的两倍，可以使得沟槽11与油槽在摩擦过程中更好的进行降温。
如如2、图4、图6至图9所示，沟槽11所在的环形区域与油槽所在的环形区域部分重叠。具体的，沟槽11所在的环形区域外围与油槽所在的环形区域内围部分重叠，形成重叠部分D，即沟槽11的顶端围成的圆形位于环形区域C内部（rin’ <rc<rout’）。
在本实施例中，油槽的弧度与沟槽11的中心弧度相同，可以使得转动摩擦过程中，润滑油更好的进行动压。
本发明的实现原理：
1、摩擦副在实际相对滑磨过程中，润滑油由对偶片10的沟槽11流入，在沟槽11与摩擦片20的油槽交叠部分沿沟槽11流入油槽，然后在离心力的作用下沿摩擦片20油槽被甩出。对偶片10内径所开的沟槽11的宽度由参考圆ra、rb和沟槽11的弧度ra’、rb’共同确定，由于弧度ra’大于rb’，沟槽11由内向外逐渐变窄，润滑油在油槽内由于受到摩擦副相对转动的挤压作用和自身的离心力而产生动压效果，油液加速流动，增强散热效果。
另外，由于摩擦片20与对偶片10间存在相对转动，润滑油在片与片之间切换过程中受到剪切作用，可增强润滑油的润滑效果，而在摩擦副分离状态时可减小摩擦副发生碰撞的可能性。
2、当对偶片10由于内外径两侧受力不平衡而发生锥形翘曲时沟槽11变窄，与传统未开沟槽11的对偶片10相比，有效降低内外径应力分布差异性，接触界面即与摩擦片20接触的内牙12部分可依然保持均匀承载，避免了翘曲引起的局部接触摩擦、局部高温和严重磨损现象的发生。同时本发明对偶片10的内牙12的弧形结构，优化了对偶片10的受力形式，有效增加对偶片10所承受的扭矩。
3、沟槽11的深度为rc，为减小应力集中效应，沟槽11底部采用顶部圆弧113进行过渡，圆弧半径为rc’。当摩擦副中部温度较高，延伸到摩擦副中部的沟槽11可进行及时散热，同时，沟槽11的存在为对偶片10中部的热膨胀提供预留空间，极大减小热应力引起的应力分布差异性。
本发明具有以下优点：
1、本发明采用对偶片10内径与摩擦片20外径联合开槽的方式进行配合强制散热，相比于现有的仅在摩擦片20表面开油槽的方式，增加了润滑油的动压流动，同时，对偶片10内径所开槽的宽度逐渐变窄，当摩擦片20与对偶片10相对滑磨时，通过挤压油槽内的润滑油而增强动压效果，能够加速油液流动，增强散热效果。
2、本发明的对偶片10结构改善了传统的对偶片10受力结构，在对偶片10由于内外径两侧受力不平衡发生锥形翘曲时，有效降低内外径应力分布差异性，避免内径由于挤压应力而发生局部翘曲，而产生局部接触摩擦。
3、本发明对偶片10的沟槽11延伸到对偶片10内部，能够对对偶片10内部进行散热，减小对偶片10热应力及热膨胀，内部沟槽11同时为对偶片10热膨胀提供膨胀空间，有效防止对偶片10因发热膨胀而产生变形。
4、本发明摩擦片20外径油槽内部的油液，当油槽弯曲弧度与对偶片旋转方向相反时，油槽内油液受到对偶片10的挤压从产生动压效果，加速油液流动，当油槽弯曲弧度与对偶片10旋转方向相同时，油槽内油液受到对偶片10的带动而加速流动。
5、本发明的摩擦片20油槽与对偶片10油槽重叠区域，借助润滑油动压和油液剪切作用，可减小摩擦副分离状态时发生碰撞的可能性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，包括相互摩擦的对偶片和摩擦片，所述对偶片和所述摩擦片同轴，其特征在于，
所述对偶片为环形结构，所述对偶片的内径边缘设有向外延伸且倾斜的沟槽，所述沟槽呈弧形设置，所述沟槽顶部的宽度小于其开口处的宽度；
所述摩擦片为环形结构，所述摩擦片的外径边缘设有向内延伸且倾斜的油槽，所述油槽沿不同方向向摩擦界面内部延伸，并交汇于所述摩擦界面的中央部位，该交汇部位采用圆弧过渡；
所述沟槽所在的环形区域与所述油槽所在的环形区域部分重叠。
2.根据权利要求1所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述对偶片的外径边缘设有外齿。
3.根据权利要求1所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述沟槽包括沟槽外圆和沟槽内圆，所述沟槽外圆的顶部与所述沟槽内圆的顶部通过顶部圆弧过渡。
4.根据权利要求1所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述摩擦片的内径边缘设有内齿。
5.根据权利要求1所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述沟槽所在的环形区域外围与所述油槽所在的环形区域内围部分重叠。
6.根据权利要求1所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述油槽呈弧形设置，且所述油槽的弧度与所述沟槽的中心弧度相同。
7.根据权利要求1所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述油槽包括正油槽和逆油槽，所述正油槽与所述逆油槽相互交叉。
8.根据权利要求7所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，在所有的所述油槽中，其中一个所述正油槽的内侧顶部与其中一个所述逆油槽的内侧顶部连通，使得所述正油槽与所述逆油槽一一对应。
9.根据权利要求7所述的可加强散热并保持均匀承载的湿式摩擦副，其特征在于，所述正油槽的数量和所述逆油槽的数量相等，且所述正油槽的数量为所述沟槽数量的两倍。
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