專利名稱：具有雙向彈性模量的層合復(fù)合材料的離合器摩擦件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于濕式離合器應(yīng)用的離合器摩擦件。
背景技術(shù)：
車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)上與用于通過(guò)變矩器將扭矩傳遞到車(chē)輪上的傳動(dòng)裝置相接合。在滑移狀況下可與變矩器一起使用濕式摩擦界面來(lái)建立扭矩傳遞(即形成了摩擦界面的相面對(duì)的表面的相對(duì)旋轉(zhuǎn))。于2000年10月17日授權(quán)給Winckler等人并轉(zhuǎn)讓給通用汽車(chē)公司的美國(guó)專利No.6132877描述了由高密度、低孔隙度的碳復(fù)合材料所組成的摩擦界面，該碳復(fù)合材料滲入有化學(xué)氣相沉積的碳，并優(yōu)選具有綢緞般織物的襯底，該專利通過(guò)引用整體地結(jié)合于本文中。于1993年3月23日授權(quán)給Dull等人并轉(zhuǎn)讓給通用汽車(chē)公司的美國(guó)專利No.5195621描述了摩擦界面在變矩器中的另一應(yīng)用，該專利通過(guò)引用整體地結(jié)合于本文中。如在1992年1月28日授權(quán)給Seiz等人并轉(zhuǎn)讓給明尼蘇達(dá)州采礦及制造公司以及通用汽車(chē)公司的美國(guó)專利No.5083650中所描述的那樣，具有含樹(shù)脂粘合的碳粒子的耐熱紙支撐的摩擦材料的應(yīng)用在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是公知的，該專利通過(guò)引用整體地結(jié)合于本文中。
另外，具有摩擦界面的濕式離合器可以替代變矩器而用于滑移式起動(dòng)的車(chē)輛中，尤其可用于設(shè)計(jì)成具有較寬整體速比的車(chē)輛，這是因?yàn)樵谶@種應(yīng)用中變矩器的增速比效應(yīng)(ratio-boosting affect)不是必需的。

發(fā)明內(nèi)容
希望有一種可在車(chē)輛起動(dòng)期間提供高滑差速度下的高摩擦系數(shù)同時(shí)減輕震顫的摩擦件。另外，希望對(duì)傳動(dòng)用流體的工作粘度和剪切性能加以控制，這是因?yàn)樗鼈兊男阅軙?huì)影響到摩擦系數(shù)。
一種用于在扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(即離合器)中進(jìn)行接合的摩擦件，包括外層，該外層包括有第一材料并具有用于與扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的相對(duì)的反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面。如本文中所使用的以及如本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員所容易理解的那樣，“滑動(dòng)接觸”是指在摩擦件和反作用構(gòu)件之間的相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)(即滑移)；在“滑動(dòng)接觸”期間，優(yōu)選通過(guò)一層處于摩擦件和反作用構(gòu)件之間的潤(rùn)滑劑來(lái)將它們從相互之間的直接物理接觸中基本上分開(kāi)。該摩擦件還包括與外層可操作地相連并處于摩擦面的另一側(cè)的內(nèi)層。內(nèi)層由第二材料構(gòu)成。內(nèi)層的特征是具有第一彈性模量，而外層的特征是具有第二彈性模量。第二彈性模量大于第一彈性模量。在2003年10月8日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/509589中討論了一種具有雙向彈性模量的摩擦件，該申請(qǐng)通過(guò)引用整體地結(jié)合于本文中。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，滑動(dòng)接觸的特征是具有一定的摩擦系數(shù)。第一彈性模量處于相對(duì)于滑動(dòng)接觸的第一方向上。第二彈性模量處于相對(duì)于滑動(dòng)接觸的第二方向上。優(yōu)選的是，第一方向基本上垂直于滑動(dòng)接觸，第二方向基本上平行于滑動(dòng)接觸。第一和第二彈性模量可協(xié)同工作，以便至少部分地建立(即提高)該摩擦系數(shù)，并且控制(即減弱)由滑動(dòng)接觸引起的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的震顫。
在本發(fā)明的另一方面中，外層包括碳基纖維?？蓧褐圃撎蓟w維以形成外層?；蛘?，可機(jī)織該碳基纖維以形成外層。
在本發(fā)明的另一方面中，內(nèi)層包括纖維素。內(nèi)層還可包括分布在纖維素中的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的短纖維(即由杜邦公司以商標(biāo)KEVLAR在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的纖維材料)?；蛘撸瑑?nèi)層可包括聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維。在這種情況下，內(nèi)層可僅為聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維，而不是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維和纖維素的混合物。
在本發(fā)明的另一方面中，內(nèi)層和外層形成有第一和第二通道，其可操作用于分別大致沿第一和第二方向來(lái)傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)摩擦件。摩擦件的特征是具有內(nèi)直徑和外直徑。這些通道可操作用于從內(nèi)直徑和外直徑中的一個(gè)來(lái)傳送潤(rùn)滑劑。
在本發(fā)明的另一方面中，內(nèi)層和外層均形成有設(shè)于第一方向上的通道，其用于在第一方向上傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)摩擦件。通過(guò)這些通道傳送的潤(rùn)滑劑至少部分地影響了第一彈性模量。潤(rùn)滑劑通過(guò)這些通道的傳送至少部分地提高了摩擦系數(shù)。
在本發(fā)明的另一方面中，內(nèi)層和外層均形成有設(shè)于第二方向上的通道，其用于在第二方向上傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)摩擦件。通過(guò)這些通道傳送的潤(rùn)滑劑至少部分地影響了第二彈性模量。潤(rùn)滑劑通過(guò)這些通道的傳送至少部分地降低了扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的震顫。
在本發(fā)明的另一方面中，該摩擦件包括與內(nèi)層可操作地相連并處于外層的另一側(cè)的底層。底層包括第三材料。該底層的特征是具有比第二彈性模量更小的第三彈性模量。該底層可形成有分別設(shè)于第一和第二方向上的第一和/或第二通道，其用于分別在第一和第二方向上傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)摩擦件。通過(guò)第一和/或第二通道傳送的潤(rùn)滑劑至少部分地影響了第三彈性模量。
一種動(dòng)力傳動(dòng)裝置，包括扭矩傳遞機(jī)構(gòu)。該扭矩傳遞機(jī)構(gòu)包括摩擦件和相對(duì)的反作用構(gòu)件。摩擦件和反作用構(gòu)件可選擇性地接合以傳遞動(dòng)力。摩擦件具有用于與反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面?；瑒?dòng)接觸的特征是具有一定的摩擦系數(shù)，并且可與扭矩傳遞機(jī)構(gòu)接合。摩擦件可包括外層和內(nèi)層，如上所述，它們的特征是分別具有第一彈性模量和第二彈性模量。應(yīng)用在動(dòng)力傳動(dòng)裝置中的摩擦件可具有第一和第二彈性模量，它們可如上針對(duì)于上述摩擦件所述地協(xié)同工作。應(yīng)用在動(dòng)力傳動(dòng)裝置中的摩擦件還可具有如上所述的用于傳送潤(rùn)滑劑的通道構(gòu)造。
從以下對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)說(shuō)明中并結(jié)合附圖，可以容易地清楚本發(fā)明的上述特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)以及其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的與反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦件的示意性剖視圖；圖2A是圖1所示摩擦件的第一實(shí)施例的示意性正視圖；圖2B是圖2A所示摩擦件的局部剖視圖；和圖3是圖1所示摩擦件的第二實(shí)施例的示意性正視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，圖中顯示了用于傳動(dòng)裝置11的摩擦件10的示意性徑向剖視圖。摩擦件10優(yōu)選是具有從旋轉(zhuǎn)中心軸線22處來(lái)測(cè)量的內(nèi)半徑14和外半徑18的環(huán)形的環(huán)件。(相應(yīng)的內(nèi)直徑和外直徑分別與內(nèi)半徑14和外半徑18相關(guān)聯(lián)。)形成摩擦件的材料具有彈性模量E。摩擦件10用粘合劑或其它連接機(jī)構(gòu)連接到離合器片17上。摩擦件10與反作用構(gòu)件或反作用盤(pán)26相面對(duì)。摩擦件10和反作用盤(pán)26包括在扭矩傳遞機(jī)構(gòu)13中，該機(jī)構(gòu)13可以是包括在傳動(dòng)裝置11中的變矩器內(nèi)的離合器?；蛘撸ぞ貍鬟f機(jī)構(gòu)13可以是旋轉(zhuǎn)離合器或靜止離合器(即制動(dòng)器)的摩擦界面。反作用盤(pán)26優(yōu)選也是具有類似內(nèi)半徑和外半徑的環(huán)形的環(huán)件。在傳動(dòng)裝置中設(shè)置有還稱為潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油的傳動(dòng)用流體。如圖1所示，一些流體形成了位于反作用盤(pán)26和摩擦件10之間的油柱28，使得摩擦件10和反作用盤(pán)26的接合為“濕式離合器”的應(yīng)用。
在微觀層面上來(lái)說(shuō)，摩擦件10是具有不均勻的非規(guī)則表面30的多孔類型。選定尖峰(高部)32和凹谷(低部)34之間的高度差形成了峰部36。(摩擦件10具有各種高度的多個(gè)峰部，在圖1中僅示意性地顯示了其中的一個(gè)，其處于反作用盤(pán)26相對(duì)于摩擦件10滑動(dòng)期間的各種撓曲階段中。)當(dāng)所施加的壓力(以箭頭27表示)驅(qū)使反作用盤(pán)26和摩擦件10相互靠近時(shí)，盤(pán)26和摩擦件10之間的實(shí)際接觸區(qū)域38處于峰部36的頂部。
在離合器接合的流體彈性動(dòng)力學(xué)(EHD)的階段期間，油柱28設(shè)置于盤(pán)26和摩擦件10之間。在接合期間，希望在摩擦件10和反作用盤(pán)26之間存在一個(gè)滑移階段(即速度差，也稱作滑差速度)，以允許逐步的扭矩傳遞。摩擦系數(shù)μ(即摩擦件10和反作用盤(pán)26之間的切向合力與所施加的垂直力之比)可隨著滑差速度而變化，這是因?yàn)閷?duì)于摩擦件10來(lái)說(shuō)，在較高的滑差速度下“抓住”反作用盤(pán)26是更困難的。為了有效地傳遞扭矩，希望提高高滑差速度下的摩擦系數(shù)μ。通常來(lái)說(shuō)，在與實(shí)際接觸區(qū)域38垂直的方向上具有低彈性模量(在這里稱作第一彈性模量E1)的摩擦件會(huì)增大接觸區(qū)域38，從而提供了比在垂直方向上具有高彈性模量的摩擦件更大的摩擦系數(shù)μ。
摩擦系數(shù)μ還是實(shí)際接觸區(qū)域38處的滑油粘度和剪切性能的函數(shù)。在摩擦接合期間，與峰部36接觸的油柱28的粘性使得峰部36朝著摩擦件10和盤(pán)26之間的滑動(dòng)(即滑移)方向彎曲或撓曲。峰部36的彎曲或撓曲與其在滑動(dòng)方向上的剛度(即其在徑向方向上的彈性模量，在這里也稱為第二彈性模量E2)成一定的比例。在圖1中，滑移或滑動(dòng)方向以箭頭S標(biāo)示。如圖1中所示意性顯示，在滑動(dòng)(即滑移)期間，給定的峰部36將從初始位置A彎曲到中間彎曲位置B。在后面的時(shí)間里，剪切作用力會(huì)使油柱28在接觸區(qū)域38處受到剪切(由受剪切的油觸點(diǎn)40來(lái)表示)；在剪切點(diǎn)處，瞬間不再受到油柱28的粘性作用力的峰部36會(huì)從最終彎曲位置C回彈到基本上與初始位置A相同的位置D。剪切期間的這種峰部回彈會(huì)促進(jìn)傳動(dòng)裝置的震顫。因此，希望降低摩擦件10在滑移方向上的可變形性，從而降低顫動(dòng)。這可通過(guò)在滑移方向上提供相對(duì)較高的第二彈性模量E2來(lái)實(shí)現(xiàn)。摩擦件10中的流體壓力也會(huì)影響顫動(dòng)；例如，作用在摩擦件10上的高壓流體會(huì)提高彈性模量E2。
可通過(guò)提高彈性模量E2和/或降低彈性模量E1來(lái)降低震顫。如果反作用盤(pán)26不平，則會(huì)產(chǎn)生由摩擦件10的“自激”所導(dǎo)致的顫動(dòng)。在使用期間，不平的反作用盤(pán)會(huì)在其上具有不同的局部溫度(由于不規(guī)則的接觸區(qū)域所造成)，導(dǎo)致在反作用盤(pán)26和摩擦件10之間的典型油柱28的高度產(chǎn)生變化，從而產(chǎn)生冷卻上的變化。如下面要討論的那樣，溫度的變化會(huì)導(dǎo)致顫動(dòng)。彈性模量E1的降低可提高摩擦件10的吸震能力，允許其與反作用盤(pán)26的表面區(qū)域(其通常不是十分平整)相一致，從而降低溫度變化。
如果反作用盤(pán)26和摩擦件10在接合時(shí)不平行，也會(huì)產(chǎn)生震顫。這種不一致會(huì)使得摩擦件10的一部分在摩擦件10的其余部分之前接觸到反作用盤(pán)26，導(dǎo)致摩擦件10上產(chǎn)生壓力變化。如下面要討論的那樣，壓力變化會(huì)導(dǎo)致溫度和滑油粘度產(chǎn)生變化，其會(huì)導(dǎo)致顫動(dòng)。
接觸區(qū)域處的潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)、工作滑油粘度以及剪切性能是接觸區(qū)域處的壓力和溫度、以及在高部32(即摩擦件10中的與反作用盤(pán)26接觸的部分)和低部34(即摩擦件10中的未與反作用盤(pán)26接觸的部分)之間的壓差的函數(shù)。在更高的壓力處溫度會(huì)更低。實(shí)際上，實(shí)際接觸溫度可高至300攝氏度，在此溫度下工作粘度對(duì)壓力波動(dòng)非常敏感。因此得出結(jié)論，工作滑油粘度(隨著壓力的增大而增大)必須在高溫下保持為較高，以降低或避免粗糙的接觸。應(yīng)當(dāng)注意，更高的滑差速度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)溫度的升高。因此，可通過(guò)下述中的一項(xiàng)或多項(xiàng)措施來(lái)控制(即降低)接觸區(qū)域處的溫度(i)使所施加的活塞壓力保持為較低；(ii)增大實(shí)際接觸區(qū)域；以及(iii)通過(guò)提高離合器油壓來(lái)控制流過(guò)接觸區(qū)域(允許其冷卻)的油流。關(guān)于上述的第二項(xiàng)備選措施，可通過(guò)修改摩擦件10的表面設(shè)計(jì)來(lái)增大實(shí)際接觸區(qū)域。降低接觸區(qū)域處的溫度還會(huì)帶來(lái)潤(rùn)滑油的更長(zhǎng)的使用壽命，這是因?yàn)樵谳^低溫度下潤(rùn)滑劑中的摩擦改性添加劑的損耗率會(huì)降低。另外，接觸區(qū)域處的壓力和溫度以及壓差受到垂直方向上的彈性模量(即第一彈性模量E1)和多孔摩擦件10內(nèi)的流體壓力的影響，因此，可通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行控制來(lái)控制接觸區(qū)域處的壓力和溫度以及壓差。
摩擦件10內(nèi)的流體壓力是構(gòu)件10的徑向孔隙度的函數(shù)，來(lái)自壓力源如泵(未示出)的施加到流體上的壓力和離心力用來(lái)使流體徑向向外移動(dòng)。通過(guò)提高離合器壓力，就可在一定的滑差速度下提高摩擦系數(shù)。另外，在有流體流動(dòng)的情況下，在滑差速度接近0.00米/秒(即在滑移起動(dòng)階段之后咬合接近完成)時(shí)摩擦系數(shù)μ的波動(dòng)或尖峰(感覺(jué)為震顫)相對(duì)于在無(wú)流體流動(dòng)的情況下所發(fā)生的更小。在接近咬合完成時(shí)，摩擦系數(shù)μ通常會(huì)經(jīng)歷這樣的尖峰，從而帶來(lái)顫動(dòng)。在更高的滑差速度下摩擦系數(shù)通常會(huì)降低。
摩擦件10形成有第一通道44，其軸向地設(shè)置在基本上垂直于摩擦件10和反作用盤(pán)26之間的滑動(dòng)接觸的第一方向上。第一通道44能夠與接觸區(qū)域38來(lái)回傳送流體。這樣，第一通道44會(huì)影響接觸區(qū)域處的溫度和壓力，以及高部32和低部34之間的壓差。第一通道44還會(huì)影響在第一方向上的彈性模量E1。彈性模量E1優(yōu)選遠(yuǎn)小于未形成有通道44的摩擦件10的彈性模量E。因此，第一通道44的設(shè)計(jì)可在接合期間至少部分地建立(即提高)摩擦件10的摩擦系數(shù)μ。
摩擦件10形成有第二通道48，其徑向地設(shè)置在基本上平行于摩擦件10和反作用盤(pán)26之間的滑動(dòng)接觸區(qū)域38的第二方向上。第二通道48提高了摩擦件10在滑動(dòng)方向上的孔隙度。第二通道48優(yōu)選保持至少部分地打開(kāi)以允許油從中流過(guò)，即使在由摩擦件10和反作用盤(pán)26之間的垂直作用力加載的情況下也是如此。出于示例性的目的，圖1中的通道44和48示意性地顯示為直的平行線和垂直線；然而，通道44和48實(shí)際上可能是不規(guī)則的，而是具有足夠的孔隙度以允許在平行和垂直方向上的流動(dòng)。
流體穿過(guò)構(gòu)件10的運(yùn)動(dòng)有助于冷卻接觸區(qū)域38和控制接觸區(qū)域38附近的壓力及壓差(從而提高摩擦系數(shù))。然而，徑向和垂直的孔隙度有助于這種運(yùn)動(dòng)，它們還可加壓，進(jìn)而強(qiáng)化摩擦件10，提高第一方向上的彈性模量(即E1，如上所述，這可能是不希望有的)和第二方向上的彈性模量(即E2，如上所述，這是希望有的)。另外，離心力作用在流體上，使其徑向向外運(yùn)動(dòng)。因此，從摩擦件10的內(nèi)半徑14到第二通道48的供油(如箭頭29所標(biāo)示的流體向通道48的傳送)可與離心力一同工作，然而，來(lái)自摩擦件10的外半徑18的供油卻會(huì)妨礙離心力的作用，需要有更大的離合器潤(rùn)滑油壓力以使流體經(jīng)摩擦件10徑向向內(nèi)地運(yùn)動(dòng)。(箭頭29’標(biāo)示了流體從通道48向通道44的傳送，只在一些選出的通道44，48或其部分中顯示了流體的傳送。類似的流體傳送會(huì)出現(xiàn)在整個(gè)通道44，48中。)因此，從外半徑18到通道48的供油比從內(nèi)半徑14到通道48的供油需要更大的流體壓力。相對(duì)更高的流體壓力可帶來(lái)更好的顫動(dòng)阻力(即如上所述的更大E2)，而相對(duì)更低的流體壓力會(huì)在垂直方向上帶來(lái)更大的緩沖性能(即更低的E1)。通道44，48的尺寸和數(shù)量也會(huì)影響所需的流體壓力，從而影響流經(jīng)通道的流體，這是本領(lǐng)域內(nèi)普通的技術(shù)人員所容易理解的。因此，所選擇的通道44，48的尺寸和數(shù)量以及分別從內(nèi)半徑14和外半徑18中供應(yīng)流體的選擇可在摩擦件10中允許優(yōu)化的、雙向的彈性模量。
如上所述，希望在第二方向(即徑向方向)上建立起相對(duì)較高的彈性模量E2以降低顫動(dòng)。(彈性模量E2優(yōu)選大于未形成有通道48的摩擦件10的彈性模量E。)然而，如上所述，希望在垂直方向上保持較低的剛度或彈性模量E1，以提高摩擦系數(shù)μ。因此，必須將第一通道44和第二通道48設(shè)計(jì)成具有適當(dāng)?shù)某叽绾蛿?shù)量，以實(shí)現(xiàn)低E1和高E2的目標(biāo)(即雙向彈性模量)以及足夠的孔隙度，以便在實(shí)際接觸區(qū)域38處提供潤(rùn)滑油的冷卻循環(huán)。盡管可能會(huì)變形，但優(yōu)選通道44，48即使在離合器壓力下也保持打開(kāi)，以便實(shí)現(xiàn)冷卻功能。
參見(jiàn)圖2A，圖中顯示了具有“層合復(fù)合材料”構(gòu)造的摩擦件110。摩擦件110包括連接到內(nèi)層116上的外層112?？赏ㄟ^(guò)樹(shù)脂113或本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的任何其它連接方法來(lái)將外層112和內(nèi)層116相連?？赏ㄟ^(guò)樹(shù)脂、粘合劑或本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的任何其它連接機(jī)構(gòu)將內(nèi)層116連接到離合器片117上。
外層112為第一材料，優(yōu)選為機(jī)織的碳纖維119。碳纖維119優(yōu)選用化學(xué)氣相沉積工藝來(lái)制成，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所容易理解的那樣，在該工藝中將碳沉積到棉纖維上，并進(jìn)行處理以便得到碳纖維(棉質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在處理期間被燒掉)。在構(gòu)建外層112時(shí)可采用多種機(jī)織圖案。優(yōu)選采用足夠緊密的機(jī)織以產(chǎn)生基本上平整的摩擦面130。然而，機(jī)織優(yōu)選也允許有用于傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)外層112的第一和第二通道(如圖1和2B所示的通道)。
內(nèi)層116由與用來(lái)構(gòu)成外層112的第一材料不同的第二材料構(gòu)成。內(nèi)層116優(yōu)選由其中分布有聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的短纖維122的纖維素120制成。由杜邦公司以商標(biāo)KEVLAR在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維是合適的，其具有比纖維素120更低的彈性模量。聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維是撓性的，其重量輕且強(qiáng)度高，具有相對(duì)較低的彈性模量，并且能夠提供良好的緩沖性能。內(nèi)層116的彈性模量(可稱為第一彈性模量E1’)是內(nèi)層116的纖維素120組分和聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維122組分的組合彈性模量的函數(shù)。因此，內(nèi)層116中的纖維素120與聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維122的體積比會(huì)影響內(nèi)層116的最終的第一彈性模量E1’。纖維素120與聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維122的選定比例是要求使用摩擦件110的具體摩擦應(yīng)用的函數(shù)。或者，內(nèi)層116可僅由纖維素120或僅由聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維122構(gòu)成。
外層112的特征是具有第二彈性模量E2’。設(shè)置在機(jī)織圖案中的碳纖維119通常具有比來(lái)自于構(gòu)成內(nèi)層116的纖維素120和聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維122的組合彈性模量更大的彈性模量(并且比單獨(dú)的纖維素或聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的彈性模量更大，如果內(nèi)層116以這種方式構(gòu)造成的話)。
參見(jiàn)圖2B，內(nèi)層116是多孔的，這是因?yàn)橐阎w維素120是多孔材料。因此，沿第一方向(其基本上垂直于滑動(dòng)方向(如針對(duì)圖2A中的摩擦件10所示那樣))設(shè)置了第一通道144。另外，在內(nèi)層116中形成了第二通道148。第二通道148基本上平行于圖2A所示的滑動(dòng)方向。如針對(duì)圖2A所示摩擦件10描述的那樣，摩擦件110優(yōu)選具有帶內(nèi)半徑和外半徑的環(huán)形形狀。因此，摩擦件110可與反作用盤(pán)、例如圖1所示的反作用盤(pán)26一起使用，并顯示出類似的流體彈性動(dòng)力學(xué)的滑動(dòng)性能和彈性性能。外層112具有類似的第一通道144’和第二通道148’。將優(yōu)選由機(jī)織碳纖維制成的外層112特意構(gòu)造成具備比內(nèi)層116更大的彈性模量(第二彈性模量)，但仍然具有允許潤(rùn)滑劑通過(guò)通道144’和148’傳送的構(gòu)造。出于理解這種潤(rùn)滑劑傳送的目的，可將外層112看作網(wǎng)狀的篩子似構(gòu)造。這樣，網(wǎng)狀構(gòu)造在一個(gè)方向上形成了足夠敞開(kāi)的空間，以形成橫向地穿過(guò)網(wǎng)狀構(gòu)造的垂直通道144’，并且基本上沿著網(wǎng)狀構(gòu)造的平面形成了曲折延伸的足夠敞開(kāi)的空間，以形成基本上與滑動(dòng)方向平行的通道148’。
因此，如果將圖2A和2B所示的摩擦件110用于扭矩傳遞機(jī)構(gòu)如圖1所示的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)13中，那么外層112的更高的第二彈性模量E2’將提供基本上平整的摩擦面130，并且有助于減少扭矩傳遞機(jī)構(gòu)和使用了該扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置的震顫。另外，具有比第二彈性模量E2’更小的第一彈性模量E1’的內(nèi)層116會(huì)有助于使屈從性的摩擦件110具備更高的摩擦系數(shù)。摩擦件110的層合特性允許實(shí)現(xiàn)在滑動(dòng)方向上具有較高彈性模量(E2’)以及在施壓方向上具有較低彈性模量(E1’)的雙重目標(biāo)，同樣允許如上所述地傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)摩擦件110。
參考圖3，圖中顯示了具有多層結(jié)構(gòu)的摩擦件210。外層212形成了摩擦面230。內(nèi)層216連接到外層212上。外層212優(yōu)選由壓制的碳組成。可通過(guò)壓制工藝將壓制的碳連接到內(nèi)層216上，從而避免需要用樹(shù)脂或其它粘合劑來(lái)連接外層212和內(nèi)層216。內(nèi)層216優(yōu)選是纖維素220。底層224與內(nèi)層216相連并處于外層212的另一側(cè)。底層還可以通過(guò)粘合劑、樹(shù)脂或其它手段連接到離合器片217上。底層224優(yōu)選是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維。
纖維素220的內(nèi)層216的特征是具有第一彈性模量E1”。壓制的碳纖維外層212的特征是具有比內(nèi)層216的第一彈性模量E1”更大的第二彈性模量E2”。由聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維222制成的底層224的特征是具有比第二彈性量E2”更小的并且通常也比第一彈性模量E1”更小的第三彈性模量E3。與圖1所示的摩擦件10以及圖2A和2B所示的摩擦件110類似，多孔的摩擦件210使得可在外層212、內(nèi)層216和底層224內(nèi)形成第一和第二通道(未示出，但其與圖1所示的通道44，48和圖2B所示的通道144’，148’類似地構(gòu)造)。因此，可以如圖1和圖2B所示地來(lái)傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)摩擦件210。由于潤(rùn)滑劑的傳送以及材料的選擇導(dǎo)致了第一、第二和第三彈性模量可協(xié)同工作，使得摩擦件210在滑動(dòng)接觸期間在摩擦面230處可具備較高的摩擦系數(shù)，并且因內(nèi)層216和底層224的相對(duì)較小的第一和第三彈性模量而能夠帶來(lái)較小的震顫。
如在權(quán)利要求中所提出的那樣，可以將針對(duì)本發(fā)明的不同實(shí)施例所顯示和描述的各種特征結(jié)合起來(lái)。
盡管在上文中對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，熟悉本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域的人員可以認(rèn)識(shí)到屬于所附權(quán)利要求范圍內(nèi)實(shí)施本方明的各種備選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于在扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中進(jìn)行接合的摩擦件，所述摩擦件包括包括有第一材料并具有用于與所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的相對(duì)的反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面的外層；包括有第二材料并與所述外層可操作地相連且處于所述摩擦面的另一側(cè)的內(nèi)層；其中，所述內(nèi)層的特征是具有第一彈性模量，所述外層的特征是具有比所述第一彈性模量更大的第二彈性模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦件，其特征在于，所述滑動(dòng)接觸的特征是具有一定的摩擦系數(shù)；所述第一彈性模量處于相對(duì)于所述滑動(dòng)接觸的第一方向上，所述第二彈性模量處于相對(duì)于所述滑動(dòng)接觸的第二方向上；和所述第一和第二彈性模量可協(xié)同工作，以便至少部分地建立所述摩擦系數(shù)，并且控制因所述滑動(dòng)接觸引起的所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的震顫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦件，其特征在于，所述內(nèi)層和外層形成了可操作用于分別大致沿所述第一和第二方向來(lái)傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)所述摩擦件的第一和第二通道；所述摩擦件的特征是具有內(nèi)直徑和外直徑；和所述第一和第二通道可操作用于從所述內(nèi)直徑和外直徑中的一個(gè)來(lái)傳送潤(rùn)滑劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦件，其特征在于，所述內(nèi)層和外層均形成有設(shè)于所述第一方向上的通道，其用于在所述第一方向上傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)所述摩擦件，通過(guò)所述通道傳送的潤(rùn)滑劑至少部分地影響了所述第一彈性模量，從而至少部分地提高了所述摩擦系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦件，其特征在于，所述內(nèi)層和外層均形成有設(shè)于所述第二方向上的通道，其用于在所述第二方向上傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)所述摩擦件，通過(guò)所述通道傳送的潤(rùn)滑劑至少部分地影響了所述第二彈性模量，從而至少部分地降低了扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的震顫。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦件，其特征在于，所述第一方向基本上垂直于所述滑動(dòng)接觸；所述第二方向基本上平行于所述滑動(dòng)接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦件，其特征在于，所述外層包括碳基纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的摩擦件，其特征在于，可壓制所述碳基纖維以形成所述外層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的摩擦件，其特征在于，可機(jī)織所述碳基纖維以形成所述外層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦件，其特征在于，所述內(nèi)層包括纖維素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的摩擦件，其特征在于，所述內(nèi)層還包括分布在所述纖維素中的聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的短纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦件，其特征在于，所述內(nèi)層包括聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦件，其特征在于，所述摩擦件還包括包括有第三材料并與所述內(nèi)層可操作地相連且處于所述外層的另一側(cè)的底層；和所述底層的特征是具有比所述第二彈性模量更小的第三彈性模量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的摩擦件，其特征在于，所述底層形成有設(shè)于所述第一方向上的第一通道和設(shè)于所述第二方向上的第二通道中的至少一種通道，它們用于分別在所述第一和第二方向上傳送潤(rùn)滑劑通過(guò)所述摩擦件，通過(guò)第一通道和第二通道中的所述至少一種通道來(lái)傳送的潤(rùn)滑劑至少部分地影響了所述第三彈性模量。
15.一種動(dòng)力傳動(dòng)裝置，包括扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，其包括摩擦件；相對(duì)的反作用構(gòu)件，所述摩擦件和所述反作用構(gòu)件可選擇性地接合以傳遞動(dòng)力；所述摩擦件具有用于與所述反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面，其中所述滑動(dòng)接觸的特征是具有一定的摩擦系數(shù)，所述滑動(dòng)接觸用于與所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)接合；所述摩擦件具有包括有第一材料并具有可與所述反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面的外層；包括有第二材料并與所述外層可操作地相連且處于所述摩擦面的另一側(cè)的內(nèi)層；其中，所述內(nèi)層的特征是具有第一彈性模量，所述外層的特征是具有比所述第一彈性模量更大的第二彈性模量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)接觸的特征是具有一定的摩擦系數(shù)；所述第一彈性模量處于相對(duì)于所述滑動(dòng)接觸的第一方向上，所述第二彈性模量處于相對(duì)于所述滑動(dòng)接觸方向的第二方向上；和所述第一和第二彈性模量可協(xié)同工作，以便至少部分地建立所述摩擦系數(shù)，并且控制因所述滑動(dòng)接觸引起的所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的震顫。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一方向基本上垂直于所述滑動(dòng)接觸；所述第二方向基本上平行于所述滑動(dòng)接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述內(nèi)層和外層形成了可操作用于分別大致沿所述第一和第二方向來(lái)傳送流體通過(guò)所述摩擦件的通道；所述摩擦件的特征是具有內(nèi)直徑和外直徑；和所述通道可操作用于從所述內(nèi)直徑和外直徑中的一個(gè)來(lái)傳送潤(rùn)滑劑。
19.一種用于在扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中進(jìn)行接合的摩擦件，所述摩擦件包括包括有第一材料并具有用于與所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的相對(duì)的反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面的外層；包括有第二材料并與所述外層可操作地相連且處于所述摩擦面的另一側(cè)的內(nèi)層；其中，所述內(nèi)層的特征是具有第一彈性模量，所述外層的特征是具有比所述第一彈性模量更大的第二彈性模量。所述第一彈性模量處于基本上垂直于所述滑動(dòng)接觸的第一方向上；所述第二彈性模量處于基本上平行于所述滑動(dòng)接觸的第二方向上；所述第一和第二彈性模量可協(xié)同工作，以便至少部分地建立所述摩擦系數(shù)，并且控制因所述滑動(dòng)接觸引起的所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的震顫；所述摩擦件的特征是具有內(nèi)直徑和外直徑；和所述通道可操作用于從所述內(nèi)直徑和外直徑中的一個(gè)來(lái)傳送潤(rùn)滑劑。
全文摘要
一種用于在扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中進(jìn)行接合的摩擦件，包括具有第一材料的外層。外層具有用于與扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的相對(duì)的反作用構(gòu)件滑動(dòng)接觸的摩擦面。內(nèi)層與外層可操作地相連并處于摩擦面的另一側(cè)，并且包括第二材料。內(nèi)層的特征是具有第一彈性模量，而外層的特征是具有比第一彈性模量更大的第二彈性模量。
文檔編號(hào)F16D13/58GK1690462SQ20051006859
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者G·莫爾杜克霍維奇 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)公司