CN113544399A - 湿式离合器摩擦板 - Google Patents

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Abstract

用于离合器的摩擦板包括面和设置在所述面上的第一摩擦材料。第一摩擦材料具有第一组分，所述第一组分包含第一摩擦材料总重量的第一重量浓度的第一填充材料。第二摩擦材料设置在所述面上并且具有第二组分，所述第二组分不同于第一组分并且包含第二摩擦材料总重量的第二重量浓度的第二填充材料。第二重量浓度高于第一重量浓度。

Description

湿式离合器摩擦板
技术领域
本公开涉及用于湿式离合器的摩擦板，更具体地涉及摩擦板的摩擦材料。
背景技术
车辆可以包括用于将动力从一个部件传递至另一个部件的一个或更多个湿式离合器。例如，湿式离合器可以用于双离合器变速器以将动力从发动机传递至齿轮箱。湿式离合器通常包括具有与钢板交错的摩擦板的一个或更多个离合器组。摩擦板涂覆有摩擦材料，当离合器组叠缩以使离合器接合时，该摩擦材料与润滑剂(自动变速器流体)配合以在摩擦板与钢板之间产生摩擦接合。
发明内容
根据一个实施方式，用于离合器的摩擦板包括面和设置在所述面上的第一摩擦材料。第一摩擦材料具有第一组分，所述第一组分包含第一摩擦材料总重量的第一重量浓度的第一填充材料。第二摩擦材料设置在所述面上并且具有第二组分，所述第二组分不同于第一组分并且包含第二摩擦材料总重量的第二重量浓度的第二填充材料，所述第二重量浓度高于所述第一重量浓度。
根据另一个实施方式，制造摩擦板的方法包括将第一摩擦材料施加至压力板的面。第一摩擦材料具有第一组分，所述第一组分包含第一摩擦材料总重量的第一重量浓度的第一填充材料。所述方法还包括将第二摩擦材料施加至所述面。第二摩擦材料具有第二组分，所述第二组分不同于第一组分并且包含第二摩擦材料总重量的第二重量浓度的第二填充材料，所述第二重量浓度高于所述第一重量浓度。
根据又一个实施方式，用于离合器的摩擦板包括设置在摩擦板的面上的摩擦材料的第一片。第一摩擦材料具有第一组分，所述第一组分包含第一摩擦材料总重量的第一重量浓度的第一填充材料。摩擦材料的至少一个第二片也设置在所述面上。第二摩擦材料具有第二组分，所述第二组分不同于第一组分并且包含第二摩擦材料总重量的第二重量浓度的第二填充材料，所述第二重量浓度高于所述第一重量浓度。
附图说明
图1是离合器的示意性分解立体图。
图2是图1的离合器的摩擦板的前视图。
图3是用于制造离合器的摩擦板的方法的流程图。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施方式。然而，应当理解，所公开的实施方式仅仅是示例并且其他实施方式可以采用各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文公开的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式采用这些实施方式的代表性基础。本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出并描述的各种特征可以与在一个或更多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施方式。所示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施方式。然而，可以期望符合本公开的教导内容的这些特征的各种组合和修改用于具体应用或实施方式。
除非在实例中，或在另有明确说明的情况下，否则本说明书中指示材料的量或反应和/或使用的条件的所有数值量应理解为在描述本发明的最广泛的范围时由词“约”修饰。在规定的数值范围内的实践通常是优选的。此外，除非明确相反地说明，否则百分比、“份数”和比率值均按重量计；将一组或一类材料描述为适合或优选用于与本发明相关的给定目的意味着该组或类的任何两个或更多个成员的混合物同样适合或优选；化学术语中的成分描述是指添加到描述中指定的任何组合时的成分，并不一定排除一旦混合后混合物的成分之间的化学相互作用；首字母缩略词或其他缩写词的第一定义适用于同一缩写词在本文中的所有后续使用，并且加以必要的修改适用于最初定义的缩写词的正常语法变体；并且，除非明确相反地说明，否则特性的测量是通过与之前或之后针对同一特性引用的相同技术来确定的。
本发明不限于以下描述的具体实施方式和方法，因为具体部件和/或条件当然可以变化。此外，本文使用的术语仅用于描述本发明的特定实施方式的目的，并不旨在以任何方式进行限制。
如在说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式包括复数指示物。例如，以单数提及一个部件旨在包括复数个部件。
参照图1，湿式离合器20包括至少一个离合器组22，该离合器组22具有复数个摩擦板24(也称为离合器板等)和复数个压力板26(也称为钢板、带等)。摩擦板24与压力板26交错使得摩擦板24和压力板26沿组22的长度交替。摩擦板24旋转地固定至第一部件并且压力板26旋转地固定至第二部件。离合器20被配置成当离合器完全接合时将第一部件和第二部件彼此旋转锁定。例如，压力板26可以包括与限定在鼓状物34中的凹槽32花键连接的指状件30，并且摩擦板24可以包括与限定在轴或其他部件(未示出)中的凹槽花键连接的齿部36。致动器(未示出)被配置成压缩离合器组22以使离合器20接合以及释放离合器组22以使离合器20断开接合。
第一湿式摩擦材料40可以施加至摩擦板24的一个或两个面。摩擦材料40与包含摩擦改性剂的润滑剂(油)配合以促进摩擦板24与压力板26之间的摩擦接合。典型的润滑剂是自动变速器流体(ATF)。ATF包含摩擦改性剂，也称为添加剂、组成或成分，其促进离合器组22的接合和断开接合。这些改性剂是公知的，本文将不再讨论。
湿式摩擦材料40可以包含一种或更多种纤维材料(纤维)、一种或更多种具有多个颗粒的填充材料(填料)、以及粘结剂。摩擦材料40的总重量是纤维、填料和粘结剂的总和。第一摩擦材料40包含的填料比包含的纤维更多。示例性第一摩擦材料40具有第一组分，所述第一组分包含小于第一摩擦材料总重量的32％的第一重量浓度的第一填充材料。在一些实施方式中，第一重量浓度为第一摩擦材料总重量的20％至30％。第一摩擦材料40可以具有第一摩擦材料总重量的35％至45％的纤维。纤维可以是有机的或无机的，实例包括但不限于纤维素纤维、棉纤维、芳族聚酰胺纤维和碳纤维。示例性粘结剂包括但不限于改性酚醛树脂、聚合纸加工助剂、硅烷、偶联剂、及其组合。
填料被配置为承载摩擦改性剂。填料可以通过与摩擦改性剂的表面相互作用来承载摩擦改性剂，例如，通过具有有助于承载摩擦改性剂的颗粒形状，通过具有有助于承载摩擦改性剂的颗粒尺寸，通过尺寸适合承载摩擦改性剂的孔，或其任何组合。
填料可以包括含有硅藻土(DE)颗粒的二氧化硅颗粒。DE是由称为硅藻的单细胞水生生物的沉积形成的天然二氧化硅。DE可以在海洋或淡水环境中形成，并表现出与其独特形状和结构相关的特性。这些特性根据每个矿床中发现的硅藻种类而变化。例如，这些不同的矿床可以具有不同的化学成分、形状、孔结构等。含有DE颗粒的二氧化硅的一些实例是
Figure BDA0003247637100000051
281、
Figure BDA0003247637100000052
230和CelTiCTM。
Figure BDA0003247637100000053
281是浮游生物海洋硅藻土的助熔煅烧硅藻土；
Figure BDA0003247637100000054
230是天然硅藻土；CelTiXTM是优良的天然淡水硅藻土产品，在大多数类型的弹性体中具有出色的增强能力。二氧化硅(Silica)也称为二氧化硅(silicon dioxide)。硅藻土除二氧化硅外通常还包含约百分之十的其他氧化物，并且基本上没有结晶二氧化硅。通常，硅藻土是无定形的。
在一个示例性方面中，富二氧化硅载体颗粒的中值颗粒尺寸为至少0.1微米(μm)且至多50μm；在其他示例性实施方式中，中值颗粒尺寸为至少1μm且至多20μm；在另一个示例性实施方式中，中值颗粒尺寸为至少5μm且至多15μm；在又一个示例性实施方式中，中值颗粒尺寸为至少9μm且至多11μm；以及，在另外的实例中，中值颗粒尺寸为约10μm。
在一个示例性实施方式中，二氧化硅颗粒的中值孔径为至少0.1μm且至多10μm；在其他示例性实施方式中，中值孔径为至少0.5μm且至多7μm；在另一个示例性实施方式中，中值孔径为至少0.5μm且至多5μm；在又一个示例性实施方式中，中值孔径为至少1μm且至多3μm；以及，在另外的示例性实施方式中，中值颗粒尺寸为约2μm。
富二氧化硅颗粒可以提供与和ATF兼容的摩擦改性剂的改善且增加的相互作用，同时还提供更好的性能。具有上述中值颗粒尺寸和/或具有上述中值孔径的富二氧化硅颗粒可以允许ATF容易地流过填料，从而均匀地分布润滑剂以改善性能。
湿式离合器的一种故障模式是摩擦板上摩擦材料的表面堵塞(也称为上光故障(glazing failure))。当摩擦材料和压力板的表面温度超过导致ATF改性剂分解并沉积在摩擦材料上的阈值温度时发生表面堵塞。ATF改性剂将在过高的温度运行期间继续分解并越来越多地积累在摩擦材料表面上，直到表面被堵塞，例如，被上光。上光降低摩擦材料的摩擦系数，并且随着情况随着时间推移恶化，即变得越来越堵塞，可能导致离合器抖动。一旦表面堵塞达到临界点，认为摩擦板被上光并且必须更换。
在汽车应用中，离合器组中短暂的过热情况是常见的，而且个别情况下没有问题。然而，如果这些情况太频繁，则上光可能降低离合器组的寿命。由于表面堵塞随着时间的推移而累积，因此可以采用预防性维护来随着经分解的ATF改性剂的形成而将其去除以防止过量积累并减少摩擦板被上光的可能性，从而延长离合器组的寿命。
在执行预防性维护的人员的常识中，预防性维护在这里是不切实际的，因为离合器组在变速器或其他部件的内部。相反，本公开阐述了执行自动预防性维护的离合器组。也就是说，离合器组包括用于从摩擦表面去除分解的ATF改性剂以减少表面堵塞的特征。根据一个或更多个实施方式，可以将擦拭器(特殊类型的摩擦材料)设置在摩擦板的面上。擦拭器被设计成磨损和分布摩擦板与压力板之间的磨料颗粒。这些磨料颗粒在离合器运行期间擦洗分解的ATF改性剂，以减少由于其形成而引起的表面堵塞。擦拭器可以是在摩擦板的面上与第一摩擦材料的片穿插的第二摩擦材料的片。
参照图2，摩擦板24可以包括在板的一个或两个面52上的至少一个擦拭器(第二摩擦材料)50。擦拭器50是包括填料、纤维和粘结剂的摩擦材料，但是，不同于第一摩擦材料40，擦拭器50包括的填料比包括的纤维更多。擦拭器50具有与第一摩擦材料40的第一组分不同的第二组分。第二组分包含擦拭器50总重量的第二重量浓度的第二填充材料，所述第二重量浓度高于摩擦材料40的第一重量浓度。在一个或更多个实施方式中，第二重量浓度大于擦拭器50总重量的30％并且可以为擦拭器50总重量的39％至46％，包括端值。
在一个实施方式中，硅藻土(DE)用作用于擦拭器50的填料，因为其磨损特性(6至9莫氏硬度)和颗粒尺寸(10μm至50μm)非常适合用于从摩擦材料40中去除分解的ATF改性剂而不会损坏离合器组22中的其他部件。然而，擦拭器50的填料不限于DE并且可以使用具有相似硬度和颗粒尺寸的其他合适的填料。这些填料包括氮化硅、铬氧化物、玻璃颗粒、石英、长石、铁氧化物、霞石正长岩。
纤维可以是与第一摩擦材料40相似的材料并且包括有机化合物或无机化合物二者。擦拭器50中的纤维浓度小于第一摩擦材料40中的纤维浓度。擦拭器50包含少于擦拭器总重量的32％的纤维。例如，擦拭器50可以包含擦拭器50总重量的19％至26％，包括端值。
擦拭器50的粘结剂可以比用于第一摩擦材料40的粘结剂更软。例如，擦拭器50的粘结剂可以具有高至粘结剂总重量的50％的硅烷偶联剂。这可以促进擦拭器50的更快磨损并增加韧性以帮助保持擦拭器50与离合器板接触。擦拭器50的粘结剂还可以包括典型的粘结剂材料，例如酚醛树脂。
擦拭器50和摩擦材料40可以是布置在一个或两个面52上的摩擦材料的片。摩擦材料40的片可以具有比擦拭器50的片更大的表面积。擦拭器50的片和摩擦材料40的片可以围绕面52周向布置，在面52的不同区域中擦拭器50和摩擦材料40的位置之间具有间隔。在所示的实施方式中，面52包括四个擦拭器50，但是在其他实施方式中可以使用更多或更少的擦拭器。例如，可以使用一个或两个擦拭器。擦拭器50可以等距间隔(如所示的以90度间隔)或可以不等距间隔。
摩擦材料40可以在一些区域等距间隔并且在其他区域具有较大的间隔以产生用于擦拭器50的间隙。例如，摩擦材料40a、40b和40c是等距间隔的，而摩擦材料40c和40d间隔较大以形成用于擦拭器50a的间隙60。
在离合器20的运行期间，当离合器组22被压缩时，各擦拭器50与相应的压力板26接合。擦拭器50与压力板26之间的摩擦导致擦拭器50磨损，将作为磨料颗粒的填料释放到压力板26的面上。这些颗粒在压力板26与摩擦材料40之间流动并磨掉摩擦材料40表面上的ATF改性剂沉积物，从而减少表面堵塞。将磨料颗粒选择成不对摩擦材料40造成过度磨损。磨料颗粒也比压力板26(通常是钢)更软，并且不对压力板造成过度磨损。
参照图3，公开了制造压力板的方法100。虽然以特定顺序呈现，但应理解，该方法可以以不同的顺序执行。此外，结合所描述的步骤还可以包括另外的步骤，并且在一些实施方式中可以省略一个或更多个所描述的步骤。
在步骤102中，提供摩擦板。在步骤104中，将第一摩擦材料施加至摩擦板的一个或更多个面。第一摩擦材料可以与上述摩擦材料40相同或相似。第一摩擦材料可以是如上所述的片。摩擦板可以包括复数个区域并且第一摩擦材料的片可以放置在这些区域中的第一区域中。第一摩擦材料的一些片可以以较大的间隔周向间隔开以产生用于第二摩擦材料(擦拭器)的一个或更多个间隙。
在步骤106中，将第二摩擦材料(一个或更多个擦拭器)施加至摩擦板的一个或更多个面。第二摩擦材料可以与上述擦拭器50相同或相似。第二摩擦材料可以是如上所述的片。第二摩擦材料的一个或更多个片被施加至在间隙中的面。第二摩擦材料的片可以放置在板的区域的第二区域中，使得第一摩擦材料和第二摩擦材料围绕压力板周向布置。
尽管上文描述了示例性实施方式，但是并非旨在这些实施方式描述由权利要求书所包含的所有可能的形式。说明书中所用的词语是说明性而非限制性词语，并且应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，可以组合各个实施方式的特征以形成本发明的未明确描述或示出的另外实施方式。尽管各个实施方式可能已被描述为在一个或更多个期望特性方面提供优点或者优先于其他实施方式或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应当认识到，可以折衷一个或更多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于特定应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、大小、适用性、重量、可制造性、易组装性等。正因如此，就一个或更多个特性而言，在任何实施方式被描述为期望值低于其他实施方式或现有技术实施方式的程度上，这些实施方式没有脱离本次公开的范围并且可期望用于特定的应用。
以下是附图中所示的参考标号的列表。然而，应当理解，这些术语的使用仅针对一个实施方式用于说明目的。并且，既在附图中示出又在权利要求书中出现的与某个术语相关的参考标号的使用并非旨在将权利要求书限制为仅覆盖所示的实施方式。
零件列表
22离合器组 24摩擦板 26压力板 30指状 件32凹槽 34鼓状物 36齿部 40第一摩擦材料 50擦拭器 52面 60间隙。

Claims (10)

1.一种用于离合器的摩擦板，包括：
面；
第一摩擦材料，所述第一摩擦材料设置在所述面上并且具有第一组分，所述第一组分包含占所述第一摩擦材料的总重量的第一重量浓度的第一填充材料；以及
第二摩擦材料，所述第二摩擦材料设置在所述面上并且具有第二组分，所述第二组分不同于所述第一组分并且包含占所述第二摩擦材料的总重量的第二重量浓度的第二填充材料，所述第二重量浓度高于所述第一重量浓度。
2.根据权利要求1所述的摩擦板，其中所述第二重量浓度大于所述第二摩擦材料的总重量的32％。
3.根据权利要求2所述的摩擦板，其中所述第一重量浓度小于所述第一摩擦材料的总重量的30％。
4.根据权利要求2所述的摩擦板，其中所述第二重量浓度为所述第二摩擦材料的总重量的39％至46％，包括端值。
5.根据权利要求4所述的摩擦板，其中所述第一重量浓度为所述第一摩擦材料的总重量的20％至30％，包括端值。
6.根据权利要求1所述的摩擦板，其中所述第二填充材料包含硅藻土。
7.根据权利要求6所述的摩擦板，其中所述第二填充材料包含至少50％的硅藻土。
8.根据权利要求1所述的摩擦板，其中所述面包括多个区域，并且所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料位于所述区域的不同区域中。
9.根据权利要求8所述的摩擦板，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料形成为离散的第一片和第二片，并且所述第一片和所述第二片围绕所述面周向布置，其中所述面包括的所述第二片比包括的所述第一片更多。
10.一种制造摩擦板的方法，包括：
将第一摩擦材料施加至压力板的面，所述第一摩擦材料具有第一组分，所述第一组分包含占所述第一摩擦材料的总重量的第一重量浓度的第一填充材料；以及
将第二摩擦材料施加至所述面，所述第二摩擦材料具有第二组分，所述第二组分不同于所述第一组分并且包含占所述第二摩擦材料的总重量的第二重量浓度的第二填充材料，所述第二重量浓度高于所述第一重量浓度。
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