CN113898675B - 一种湿式离合器对偶钢片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿式离合器对偶钢片，包括对偶钢片本体；所述对偶钢片本体双侧工作面的表面分布有凹凸复合结构，所述凹凸复合结构以对偶钢片本体表面的圆心为中心沿径向方向呈射线型发散状均匀分布；所述凹凸复合结构包括中间凹坑部和外侧凸起部，所述外侧凸起部围绕中间凹坑部形成对偶钢片本体表面凸起的结构。有益效果：本发明能够有效增强湿式离合器在接合时对偶钢片与摩擦片之间的摩擦力，同时减小分离过程中润滑油产生的油膜剪切力，减少摩擦损失；本发明能够更有效的发挥湿式离合器控制动力传递与切断的作用，保证发动机与变速箱之间的动力传递的可控性与平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及一种离合器部件，特别涉及一种湿式离合器对偶钢片，属于汽车工程技术领域。
背景技术
湿式离合器作为连接汽车发动机与变速机构的主要部件，被广泛应用于各种变速系统之中。随着车辆技术及混合动力汽车不断发展，发动机和变速器之间动力传递转速的升高和扭矩的增大，要求湿式离合器在接合状态下提供足够的静摩擦力矩，在分离状态下快速减少对偶钢片与摩擦片之间的滑动摩擦。
如何更有效的发挥动力传递与切断的作用，保证发动机与变速箱之间的动力传递的可控性与平稳性，成为行业内日益关注的焦点。其中，优化控制湿式离合器分离和接合过程中对偶钢片和摩擦片之间产生的摩擦力矩一直是保证离合器高效、平稳运转的重中之重。有别于一般的摩擦副，湿式离合器摩擦片和对偶钢片摩擦副既要保证接合过程中具有足够的摩擦力矩使得动力传递平稳，又要兼顾两者分离过程中的快速分离以保证动力切断迅速。因此，同时满足两者的差异需求对湿式离合器控制动力传递与切断，保证其动力传递可控性与平稳性具有重要意义。
已有研究从使用特殊摩擦材料、增加对偶钢片表面粗糙度、在对偶钢片表面开沟槽等方面，尝试解决上述问题。然而，特殊摩擦材料使得摩擦系数的改变将会导致摩擦副接合过程中热特性变化；利用增大对偶钢片表面粗糙度的方式会使得湿式离合器接合过程中摩擦磨损加剧，使用寿命降低；在对偶钢片表面开设沟槽结构，能够显著增加对偶钢片散热面积和对流换热系数，对偶钢片热负荷减小，从而减小热变形，但无法兼顾接合过程的综合优化。因此，对于协同改善湿式离合器对偶钢片接合与分离过程中同时满足摩擦性能的功能差异需求这样一个难题，现有的研究技术中还不能很好的实现二者的匹配和调控。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出一种既能在离合器接合过程中增加对偶钢片和摩擦片之间的摩擦转矩，又能兼顾分离过程中利用流体动压效应减少摩擦损失的具有凹凸复合形貌表面微织构的湿式离合器对偶钢片。对偶钢片与摩擦片接合时，利用凹凸复合形貌外侧微凸起结构，增大对偶钢片表面粗糙度并使得外侧微凸起结构嵌入摩擦片，起到锚固增强作用以增大两者之间接合的静摩擦力。分离时，润滑介质流出凹凸复合形貌中间微凹坑结构，由于截面面积的突变，根据流体动压效应，流体压力增大从而使得对偶钢片和摩擦片快速分离，减小摩擦损失，进而达到接合增摩与分离减摩的综合优化效果。并且，对偶钢片表面凹凸复合织构使得传热面积增加，对流换热系数减小，有助于降低对偶钢片热负荷和热变形。
技术方案：一种湿式离合器对偶钢片，包括对偶钢片本体；所述对偶钢片本体双侧工作面的表面分布有凹凸复合结构，所述凹凸复合结构以对偶钢片本体表面的圆心为中心沿径向方向呈射线型发散状均匀分布；所述凹凸复合结构包括中间凹坑部和外侧凸起部，所述外侧凸起部围绕中间凹坑部形成对偶钢片本体表面凸起的结构。
本发明根据湿式离合器工作过程中对偶钢片和摩擦片接合与分离过程对摩擦性能的功能差异需求，在对偶钢片表面均布凹凸复合结构，凹凸复合结构能够有效增强湿式离合器在接合时对偶钢片与摩擦片之间的摩擦力，同时减小分离过程中润滑油产生的油膜剪切力，减少摩擦损失。
优选项，为了实现离合器接合时产生较好的咬合力，同时加速离合器的分离过程，所述中间凹坑部与对偶钢片本体表面相交的轮廓投影在直径为50-200μm的圆形范围内，所述中间凹坑部的底部至对偶钢片本体表面的深度为2-10μm。
优选项，为了进一步实现离合器接合时产生较好的咬合力，同时加速离合器的分离过程，所述外侧凸起部与对偶钢片本体表面相交的轮廓投影在直径为100-400μm的圆形范围内，所述外侧凸起部的顶部至对偶钢片本体表面的高度为2-5μm。
优选项，为了能够实现更好的效果，所述相邻凹凸复合结构的中间凹坑部之间沿对偶钢片本体径向方向的间距为400-800μm；凹凸复合结构构成的相邻射线之间的夹角为3°-10°。
优选项，为了降低加工难度，所述凹凸复合结构的中间凹坑部的底部至对偶钢片本体表面的深度相同。
优选项，为了适应径向不同位置的线速度差异，所述中间凹坑部的底部至对偶钢片本体表面的深度沿径向由内侧向外侧等梯度逐渐增大。根据高转速下湿式离合器摩擦盘与对偶钢片沿径向不同位置的线速度差异，设置不同深度中间凹坑部的凹凸复合结构，加快了润滑介质的流出速度，从而减少了带排扭矩；并且凹凸复合结构使得对偶钢片传热面积增大，增强散热性能，有助于减小对偶钢片热负荷和热变形。
优选项，为了实现离合器工作过程中的平衡性，所述中间凹坑部的底部至对偶钢片本体表面的深度变化梯度值为深度的最大差值除以梯度量。
优选项，为了降低制造难度；所述凹凸复合结构的中间凹坑部与对偶钢片本体表面相交的轮廓直径相同。
优选项，为了适应径向不同位置的线速度差异，所述中间凹坑部与对偶钢片本体表面相交的轮廓直径沿径向由内侧向外侧等梯度逐渐增大。根据高转速下湿式离合器摩擦盘与对偶钢片沿径向不同位置的线速度差异，设置不同直径中间凹坑部的凹凸复合结构，加快了润滑介质的流出速度，从而减少了带排扭矩；并且凹凸复合结构使得对偶钢片传热面积增大，增强散热性能，有助于减小对偶钢片热负荷和热变形。
优选项，为了实现离合器工作过程中的平衡性，所述中间凹坑部与对偶钢片本体表面相交的轮廓直径变化梯度值为直径的最大差值除以梯度量。
有益效果：本发明根据湿式离合器工作过程中对偶钢片和摩擦片接合与分离过程对摩擦性能的功能差异需求，在对偶钢片表面均布凹凸复合结构，凹凸复合结构能够有效增强湿式离合器在接合时对偶钢片与摩擦片之间的摩擦力，同时减小分离过程中润滑油产生的油膜剪切力，减少摩擦损失。
凹凸复合结构的外侧凸起部，在湿式离合器接合时，外侧凸起部结构能够有效嵌入离合器摩擦片之中，两者之间摩擦力和咬合力显著增强；中间凹坑部，一方面能够在湿式离合器分离过程中利用凹坑结构储存润滑介质，有效缓解高速运转下的的边界润滑，提升润滑性能；另一方面，随着润滑介质流出对偶钢片表面中间凹坑部时对流体动压效应的强化作用，提高了润滑油膜承载能力，改善高速滑动区域的润滑条件，加速分离过程；通过采用变深度凹凸复合结构均布对偶钢片表面，根据高转速下湿式离合器摩擦盘与对偶钢片高转速下沿径向不同位置的线速度差异，设置不同深度、不同直径的凹凸复合结构，加快了润滑介质的流出速度，从而减少了带排扭矩；并且对偶钢片表面凹凸复合结构使得传热面积增加，有助于增强对偶钢片散热能力。因此，本发明能够更有效的发挥湿式离合器控制动力传递与切断的作用，保证发动机与变速箱之间的动力传递的可控性与平稳性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明凹凸复合结构均布在对偶钢片表面的示意图；
图2为本发明对偶钢片表面的局部放大图；
图3为本发明第一实施例的局部剖视放大图；
图4为本发明第二实施例的局部剖视放大图；
图5为本发明第三实施例的局部剖视放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，一种湿式离合器对偶钢片，包括对偶钢片本体1；所述对偶钢片本体1双侧工作面的表面分布有凹凸复合结构2，所述凹凸复合结构2以对偶钢片本体1表面的圆心为中心沿径向方向呈射线型发散状均匀分布；所述凹凸复合结构2包括中间凹坑部21和外侧凸起部22，所述外侧凸起部22围绕中间凹坑部21形成对偶钢片本体1表面凸起的结构。
如图2所示，外侧凸起部22与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影为圆形，其直径为D1；中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影为圆形，其直径为D2和中心间距L1；
所述中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影在直径为50-200μm的圆形范围内，所述中间凹坑部21的底部至对偶钢片本体1表面的深度为2-10μm。
所述外侧凸起部22与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影在直径为100-400μm的圆形范围内，所述外侧凸起部22的顶部至对偶钢片本体1表面的高度为2-5μm。
所述相邻凹凸复合结构2的中间凹坑部21之间沿对偶钢片本体1径向方向的间距为400-800μm；凹凸复合结构2构成的相邻射线之间的夹角为3°-10°。
实施例一
如图3所示，所述凹凸复合结构2的中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓直径相同；外侧凸起部22与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影直径相同；
外侧凸起部22与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影直径D1为200μm，相邻的中间凹坑部21的中心间距L1为400μm；
外侧凸起部22顶部至对偶钢片本体1表面的高度H1，中间凹坑部21底部至对偶钢片本体1表面的深度H2，所述凹凸复合结构2的中间凹坑部21的底部至对偶钢片本体1表面的深度相同；外侧凸起部22至对偶钢片本体1表面的高度H1为5μm，中间凹坑部21底部至对偶钢片本体1表面的深度H2为10μm。
实施例二
如图4所示，所述中间凹坑部21的底部至对偶钢片本体1表面的深度沿径向由内侧向外侧等梯度逐渐增大；所述中间凹坑部21的底部至对偶钢片本体1表面的深度变化梯度值为深度的最大差值除以梯度量；
外侧凸起部22顶部至对偶钢片本体1表面的高度H1，中间凹坑部21底部至对偶钢片本体1表面的深度H2，外侧凸起部22顶部至对偶钢片本体1表面的高度H1为5μm，中间凹坑部21底部至对偶钢片本体1表面的深度H2最小为2μm，最大为10μm。
实施例三
如图5所示，所述中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓直径沿径向由内侧向外侧等梯度逐渐增大；所述中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓直径变化梯度值为直径的最大差值除以梯度量；
外侧凸起部22与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影在直径D1，中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影在直径D2，中间凹坑部21与对偶钢片本体1表面相交的轮廓投影在直径D2最小为50μm，最大为200μm。
采用本发明的湿式离合器对偶钢片，根据湿式离合器工作过程中对偶钢片和摩擦片接合与分离过程对摩擦性能的功能差异需求，在对偶钢片表面均布凹凸复合结构，利用凹凸复合结构的外侧凸起部，在湿式离合器接合时，外侧凸起部能够有效嵌入离合器摩擦片之中，两者之间静摩擦力和咬合力显著增强；中间凹坑部，一方面能够在湿式离合器分离过程中利用凹坑结构储存润滑介质，有效缓解高速运转下的边界润滑，提升润滑和滑动摩擦性能；另一方面，随着润滑介质流出对偶钢片表面中间凹坑部时对流体动压效应的强化作用，提高了润滑油膜承载能力，改善高速滑动区域的润滑条件，加速分离过程；
通过采用变深度凹凸复合结构均布对偶钢片本体表面，根据高转速下湿式离合器摩擦盘与对偶钢片沿径向不同位置的线速度不同，设置不同深度、不同直径的凹凸复合结构，加快了润滑介质的流出速度，从而减少了带排扭矩。并且对偶钢片本体表面的凹凸复合结构使得传热面积增加，有助于增强对偶钢片散热能力。因此，能够更有效的发挥湿式离合器控制动力传递与切断的作用，保证发动机与变速箱之间的动力传递的可控性与平稳性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种湿式离合器对偶钢片，包括对偶钢片本体(1)；其特征在于：所述对偶钢片本体(1)双侧工作面的表面分布有凹凸复合结构(2)，所述凹凸复合结构(2)以对偶钢片本体(1)表面的圆心为中心沿径向方向呈射线型发散状均匀分布；所述凹凸复合结构(2)包括中间凹坑部(21)和外侧凸起部(22)，所述外侧凸起部(22)围绕中间凹坑部(21)形成对偶钢片本体(1)表面凸起的结构；
所述中间凹坑部(21)与对偶钢片本体(1)表面相交的轮廓投影在直径为50-200μm的圆形范围内，所述中间凹坑部(21)的底部至对偶钢片本体(1)表面的深度为2-10μm；
所述外侧凸起部(22)与对偶钢片本体(1)表面相交的轮廓投影在直径为100-400μm的圆形范围内，所述外侧凸起部(22)的顶部至对偶钢片本体(1)表面的高度为2-5μm；
凹凸复合结构(2)的外侧凸起部(22)，在湿式离合器接合时，外侧凸起部(22)结构能够有效嵌入离合器摩擦片之中，两者之间摩擦力和咬合力显著增强；中间凹坑部(21)，能够在湿式离合器分离过程中利用凹坑结构储存润滑介质，有效缓解高速运转下的的边界润滑，提升润滑性能。
2.根据权利要求1所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：相邻所述凹凸复合结构(2)的中间凹坑部(21)之间沿对偶钢片本体(1)径向方向的间距为400-800μm；凹凸复合结构(2)构成的相邻射线之间的夹角为3°-10°。
3.根据权利要求1所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：所述凹凸复合结构(2)的中间凹坑部(21)的底部至对偶钢片本体(1)表面的深度相同。
4.根据权利要求1所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：所述中间凹坑部(21)的底部至对偶钢片本体(1)表面的深度沿径向由内侧向外侧等梯度逐渐增大。
5.根据权利要求4所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：所述中间凹坑部(21)的底部至对偶钢片本体(1)表面的深度变化梯度值为深度的最大差值除以梯度量。
6.根据权利要求1或3所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：所述凹凸复合结构(2)的中间凹坑部(21)与对偶钢片本体(1)表面相交的轮廓直径相同。
7.根据权利要求1所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：所述中间凹坑部(21)与对偶钢片本体(1)表面相交的轮廓直径沿径向由内侧向外侧等梯度逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的湿式离合器对偶钢片，其特征在于：所述中间凹坑部(21)与对偶钢片本体(1)表面相交的轮廓直径变化梯度值为直径的最大差值除以梯度量。
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