摩擦部件

摘要

本发明涉及一种摩擦部件(1)，该摩擦部件尤其用于湿式运行的、以摩擦接合方式工作的装置，例如湿式运行的摩擦离合器或摩擦制动器，摩擦部件具有至少一个摩擦面(3)，摩擦面具有摩擦区(11、12)，摩擦区在径向上通过中间布置沿周向延伸的槽带(15)彼此分隔。为了尤其在配备有摩擦部件的以摩擦接合方式工作的装置的冷却性能方面改进摩擦部件，在配备有摩擦部件(1)的以摩擦接合方式工作的装置的冷却性能方面优化摩擦区(11、12)和/或至少一个槽带(15)的至少一个尺寸。

权利要求

1.摩擦部件(1；21；41)，尤其用于湿式运行的、以摩擦接合方式工作的装置，例如湿式运行的摩擦离合器或摩擦制动器，所述摩擦部件具有至少一个摩擦面(3；23；43)，所述摩擦面具有摩擦区(11、12；31、32；51-53；73-75；73-76)，所述摩擦区在径向上通过中间布置沿周向延伸的槽带(15；35；55、56；77-79)彼此分隔，其特征在于，在配备有所述摩擦部件(1；

21；41)的以摩擦接合方式工作的装置的冷却性能方面优化所述摩擦区(11、12；31、32；51-

53；73-75；73-76)和/或至少一个槽带(15；35；55、56；77-79)的至少一个尺寸。

2.根据权利要求1所述的摩擦部件，其特征在于，总共三个摩擦区(51-53；73-75)的径向最内侧的摩擦区(51；73)的径向尺寸约为两个径向外侧的摩擦区(52、53；74、75)的径向尺寸的总和的1倍至2倍。

3.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，总共四个摩擦区(73-76)的径向最内侧的摩擦区(73)的径向尺寸约为三个径向外侧的摩擦区(74-76)的径向尺寸的总和的0.5倍至1倍。

4.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，径向最外侧的摩擦区(12；32；53；75、76)的径向尺寸约为径向最外侧的槽带(15；35；56；78、79)的径向尺寸的

0.75倍至2倍。

5.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，总共两个或三个摩擦区(11、12；31、32；51-53；73-75)的径向最内侧的摩擦区(11；31；51；73)的径向尺寸约为径向最内侧的槽带(15；35；55；77)的径向尺寸的0.5倍至3倍。

6.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，所有摩擦区(11、12；31、

32；51-53；73-75；73-76)的径向尺寸的总和相对接触区域(80)的径向总尺寸的比例约为百分之五十至百分之八十。

7.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，在总共三个摩擦区(51-

53；73-75)和四个摩擦区(73-76)的情况下，径向最外侧的槽带(76；78；79)在径向上在接触区域(80)的径向总尺寸的约百分之五十至百分之七十五之间开始。

8.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，在总共两个摩擦区(11、

12；31、32)的情况下，径向最外侧的槽带(15；35)在径向上在接触区域(80)的径向总尺寸的约百分之四十至百分之五十之间开始。

9.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件，其特征在于，径向最内侧的槽带(15；

35；55；77)在径向上在接触区域(80)的径向总尺寸的约百分之三十至百分之六十之间开始。

10.湿式运行的多片式离合器或多片式制动器，所述多片式离合器或所述多片式制动器具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的摩擦部件(1；21；41)。

说明书

摩擦部件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种摩擦部件，其尤其用于湿式运行的、以摩擦接合方式工作的装置，例如湿式运行的摩擦离合器或摩擦制动器，摩擦部件具有至少一个摩擦面，摩擦面具有摩擦区，摩擦区在径向上通过中间布置沿周向延伸的槽带彼此分隔。本发明还涉及一种具有至少一个这种摩擦部件的湿式运行的多片式离合器或多片式制动器。

背景技术

[0002] 由美国专利US 4,995,500已知一种离合器盘片，离合器盘片包括多个沿轴向彼此分隔的摩擦区，在摩擦区之间布置多个沿周向延伸的槽。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是，尤其在配备有摩擦部件的以摩擦接合方式工作的装置的冷却性能方面，针对尤其用于湿式运行的以摩擦接合方式工作的装置、例如湿式运行的摩擦离合器或摩擦致动器的摩擦部件进行改进，摩擦部件具有至少一个摩擦面，摩擦面具有摩擦区，摩擦区在径向上通过中间布置沿周向延伸的槽带彼此分隔。

[0004] 在尤其用于湿式运行的以摩擦接合方式工作的装置、例如湿式运行的摩擦离合器或摩擦致动器的摩擦部件中，摩擦部件具有至少一个摩擦面，摩擦面具有摩擦区，摩擦区在径向上通过中间布置沿周向延伸的槽带彼此分隔，在该摩擦部件中通过以下方式解决上述技术问题，即，在配备有摩擦部件的以摩擦接合方式工作的装置的冷却性能方面优化摩擦区和/或至少一个槽带的至少一个尺寸。摩擦区也可称为摩擦功率区。摩擦区或摩擦功率区相应于优选实施成摩擦片的摩擦部件与配对面直接接触的区域，配对面例如设置在钢片上。通过下面保护的摩擦部件、尤其摩擦片的摩擦设计的设计方案形成多个在径向上彼此分隔的摩擦区，摩擦区具有如此优选的径向尺寸以及位置，其对配备有摩擦部件的以摩擦接合方式工作的装置、尤其摩擦离合器或多片式离合器的冷却性能有积极影响。在以摩擦接合方式工作的装置、尤其摩擦离合器或多片式离合器的运行中，在滑摩阶段期间摩擦功率沿径向不再连续地引入，而是在至少两个本身闭合的摩擦功率区或摩擦区内引入，摩擦功率区或摩擦区通过中间布置的槽带彼此分隔。摩擦部件、尤其摩擦片的摩擦设计如此构造，使得在半径上形成至少两个彼此分隔的摩擦区或摩擦功率区。通过局部的功率引入可以如此有利地影响摩擦部件的温度曲线，使得在摩擦部件的表面、尤其盘片表面和用于冷却的流体之间的运行温度差最大，由此也使流体吸收的能量最大化。若摩擦部件峰值温度、尤其盘片峰值温度降低，则更好地利用流体的导热性。

[0005] 摩擦部件的优选的实施例的特征是，总共三个摩擦区的径向最内侧的摩擦区的径向尺寸约为两个径向外侧的摩擦区的径向尺寸的总和的一倍至两倍。术语轴向、径向和周向涉及摩擦部件的旋转轴线。轴向是指旋转轴线的方向或平行于旋转轴线。径向是指横向于旋转轴线。三个摩擦区分别具有同心布置的圆环面的造型。在第一摩擦区和第二摩擦区之间布置第一槽带。在第二摩擦区和第三摩擦区之间布置第二槽带。在摩擦区中布置摩擦衬片。摩擦衬片可实施成一件式或多件式。摩擦衬片有利地包括多个摩擦衬片块，摩擦衬片块也称为衬垫。摩擦衬片块或衬垫有利地彼此间隔开，从而在摩擦区中形成使得流体能够通过的槽。在两个摩擦区之间的边界区称为槽带。槽带在径向内侧通过内侧的摩擦区的外直径限定并且在径向外侧通过外侧的摩擦区的内直径限定。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0006] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，总共四个摩擦区的径向最内侧的摩擦区的径向尺寸约为三个径向外侧的摩擦区的径向尺寸的总和的0.5倍至1倍。四个摩擦区具有同心布置的圆环面的造型。在每两个摩擦区之间布置一个槽带。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0007] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，径向最外侧的摩擦区的径向尺寸约为径向最外侧的槽带的径向尺寸的0.75倍至2倍。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0008] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，总共两个或三个摩擦区的径向最内侧的摩擦区的径向尺寸约为径向最内侧的槽带的径向尺寸的0.5倍至3倍。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0009] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，所有摩擦区的径向尺寸的总和相对接触区域的径向总尺寸的比例约为百分之五十至百分之八十。径向的接触区域包括所有摩擦区和布置在摩擦区之间的槽带。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0010] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，在总共三个摩擦区和四个摩擦区的情况下，径向最外侧的槽带在径向上在接触区域的径向总尺寸的约百分之五十至百分之七十五之间开始。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0011] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，在总共两个摩擦区的情况下，径向最外侧的槽带在径向上在接触区域的径向总尺寸的约百分之四十至百分之五十之间开始。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0012] 摩擦部件的另一优选的实施例的特征是，径向最内侧的槽带在径向上在接触区域的径向总尺寸的约百分之三十至百分之六十之间开始。在本发明范围内实施的试验和研究中，借助所述值获得了非常好的结果。

[0013] 本发明还涉及具有至少一个前述摩擦部件的湿式运行的多片式离合器或多片式制动器。摩擦部件有利地在两侧具有前述的摩擦区和槽带。在摩擦区中的槽设计可与传统的摩擦片一样或类似。

附图说明

[0014] 本发明的其他优点，特征和细节从下面的描述中得出，在这些描述中参照附图详细地描述了各种实施例。附图示出：

[0015] 图1在俯视图中示出了根据第一实施例的具有摩擦面的实施成摩擦片的摩擦部件，摩擦面包括两个摩擦区，摩擦区通过沿周向延伸的槽带彼此分隔；

[0016] 图2示出了笛卡尔坐标图，在笛卡尔坐标图中示出了在图1中的摩擦部件的摩擦区中的摩擦功率分布和对应的温度关于摩擦部件的半径的曲线；

[0017] 图3在俯视图中示出了根据第二实施例的与图1中类似的摩擦部件；

[0018] 图4在俯视图中示出了根据第三实施例的具有摩擦面的摩擦部件，摩擦面具有三个摩擦区和两个槽带；

[0019] 图5示出了笛卡尔坐标图，在笛卡尔坐标图中示出了图4中的摩擦部件的摩擦功率分布和温度关于摩擦部件的半径的曲线；

[0020] 图6示出了条形图，其中，在配置有这种摩擦部件的以摩擦接合方式工作的装置的冷却性能方面，针对根据共二十个实施方式的如在图1、3和4中所示的摩擦部件的摩擦区的尺寸和摩擦部件的槽带进行优化。

具体实施方式

[0021] 在图1、图3和图4中，在朝向摩擦面3；23；43的俯视图中示出了具有支承元件2；22；42的摩擦部件1；21；41的三个实施例。支承元件2例如是支承板，在支承板上粘贴摩擦衬片块4、5；24、25；44至46以形成摩擦面3；23；43。摩擦衬片块4、5；24、25；44至46以限定的槽图案布置并且彼此间隔开，从而形成也称为槽的流体通道区域6至8；26至28；47至50。

[0022] 在图1示出的摩擦部件1中，摩擦衬片块4、5具有方形的形状，方形的形状以华夫饼图案如此布置，使得在图1中流体通道区域6在竖直方向上伸延并且流体通道区域7在水平方向上伸延。摩擦面3包括两个摩擦区11、12，摩擦区通过形成槽带15的流体通道区域8彼此分隔。

[0023] 在图1、图3和图4中，通过圆弧r2和r7暗示了未示出的钢片的外直径和内直径，在配备有摩擦部件1；21；41的多片式离合器运行时摩擦面3；23；43与钢片接触。在钢片和实施成摩擦片的摩擦部件1；21；41之间的接触区域在径向内侧通过内直径或内半径r6限定。在钢片和摩擦片1；21；41之间的接触区域在径向外侧通过外直径或外半径r5限定。

[0024] 在传统的没有槽带的摩擦部件的设计方案中，即在摩擦片和钢片之间的摩擦功率区中没有间断部，摩擦功率区或摩擦区相当于整个接触区域。在本发明范围内实施的试验和研究中已经发现，摩擦片的最大温度、即峰值温度可能会不期望地高。

[0025] 在摩擦片和用于冷却的流体之间的热交换一般通过以下公式描述：

[0026] Q＝αA(T盘片表面–T流体)。

[0027] 在此，α是热系数，A是对热交换有效的面积，并且两个温度代表盘片表面和流体之间的温度差。为了使离合器和流体之间的热交换最大化并且由此使盘片的热负荷保持得很低，必须使上述三项的乘积最大。本发明尤其有助于在盘片的局部的峰值温度没有增大的情况下可将最后一项、即温度差最大化。

[0028] 为此，盘片的摩擦设计分成至少两个摩擦区或摩擦功率区11、12；31、32；51至53，其在完整的三百六十度圆周上通过环绕的槽带15；35；55、56彼此分隔。

[0029] 在图1示出的摩擦部件1中，本身闭合的第一摩擦区或摩擦功率区11从直径r6延伸直至第一分直径rt1,RL。第二摩擦区或摩擦功率区12从第二分直径rt2,RL延伸直至直径r5。在分直径rt1,RL和rt2,RL之间，沿整个圆周形成流体流通的、称为槽带15的槽，从而在此在钢片和摩擦片1之间不产生接触。

[0030] 这使得：由于提供的摩擦面3(其围绕槽带15减小)较小，在摩擦功率区或摩擦区11、12中产生比传统的摩擦部件更大的摩擦功率密度。同时，由于在摩擦功率区或摩擦区
11、12之间的槽带15而存在无摩擦功率的区域，从而总体上增大了在摩擦片1和流体之间的温度差，而没有增大峰值温度。

[0031] 这是由于流体在冷却状态下通常经由内直径r6或r7输送至摩擦空间，然后在其至外直径r5或r2的路径上吸收根据前述公式的热能。摩擦空间呈环形空间，环形空间在径向内侧通过内片支架限定且在径向外侧通过外片支架限定。摩擦部件或摩擦片与钢片交替地布置在摩擦空间中。若在径向最内侧的摩擦功率区11中局部地传递更多功率，则盘片温度更快速地提高并且与流体温度的差提高。

[0032] 在图2中，在笛卡尔坐标图中，通过线19示意性地示出了图1中的摩擦片1的示例性的与相应的载荷情况相关的温度曲线，并且通过两个线16、17示出了此时分隔的摩擦功率分布，在笛卡尔坐标图的x轴上以合适的长度单位绘出了半径r。可以看出，相应于环绕的槽带15而存在两个摩擦功率区11、12。接触区域18依然限定摩擦片和钢片的接触边界。在20处，摩擦片1具有最大温度或峰值温度。

[0033] 在图3示出的摩擦部件21中，摩擦衬片块24、25不同于在图1的摩擦部件1中地构造。但是本发明的核心思想与摩擦衬片设计无关。此外，本发明不仅限于两个摩擦功率区11、12；31、32，而是也可分成三个或更多个功率区。

[0034] 为了使从离合器输出至流体的热能最大化并且伴随的盘片峰值温度最小化，在本发明范围内实施的试验和研究中已经发现优选的比例，摩擦区和环绕的槽带的径向尺寸(也称宽度)以及相对彼此的位置应当在该优选的比例中。

[0035] 在图4中示出的摩擦部件41是具有三个在径向上的不同尺寸或宽度的摩擦功率区或摩擦区51至53的示例。最内侧的摩擦功率区从r6延伸直至rt1,RL，中间的摩擦功率区从rt2,RL延伸直至rt3,RL，最外侧的摩擦功率区从rt4,RL延伸直至r5。在其之间的区域实施成环绕的槽(其称作槽带55、56)并且形成用于流体的流动区域。

[0036] 在图5中以与图2相同的方式示意性地示出了图4中的摩擦部件41上的温度分布，其具有三个摩擦功率区或摩擦区51至53和两个环绕的槽带55、56。线61至63是分成三部分的摩擦功率分布。线65示出了摩擦片41的对应的温度曲线。66表示摩擦片41的峰值温度。

[0037] 在图6中示出了根据本发明的摩擦片的选出的横截面轮廓F01至F20，横截面轮廓示出了本发明中的优选设计方案。在本发明范围内实施的试验和研究中，轮廓F01至F20根据技术上常见的行驶情况进行设计并且相对于传统的摩擦片具有更低的盘片峰值温度并且因此伴随着具有更低的热负荷。

[0038] 在图6中的横截面轮廓统一为相同的长度。摩擦片和钢片或离合器盘片的接触区域80在半径r6和r5之间延伸。通过带阴影线的条框71和72示出了在摩擦片和钢片之间没有接触的区域。通过条框73至76示出了摩擦区，摩擦区通过槽带77至79彼此分隔。

[0039] 轮廓F01和F02示出了具有两个彼此分隔的摩擦区73、74的两个可能的设计方案。轮廓F3至F17示出了具有三个彼此分隔的摩擦区73至75的设计方案。轮廓F18至F20示出了具有四个沿径向彼此分隔的摩擦区73至76的设计方案。

[0040] 在本发明范围内实施的试验和研究中已证实，相比于传统的摩擦片，以下关系在盘片峰值温度较小的意义中是有利的：

[0041] 在三个摩擦区的情况下，径向最内侧的摩擦区的径向长度应大致为两个径向外侧的摩擦区的总和的一倍至两倍。在四个摩擦区的情况下，径向最内侧的摩擦区的径向长度应大致为三个径向外侧的摩擦区的总和的0.5倍至1倍。

[0042] 径向最外侧的摩擦区的径向长度应大致为径向最外侧的槽带的径向长度的0.75至2倍。在两个或三个摩擦区的情况下，径向最内侧的摩擦区的径向长度约为径向最内侧的槽带的径向长度的0.5倍至3倍。

[0043] 所有摩擦区的径向长度的总和与总的接触区域径向长度的比例应约为百分之五十至百分之八十。在三个和四个摩擦区的情况下，径向最外侧的槽带沿径向应在总的接触区域径向长度的约百分之五十至百分之七十五之间开始。

[0044] 在两个摩擦区的情况下径向最外侧的槽带沿径向应在总的接触区域径向长度的约百分之四十至百分之五十之间开始。径向最内侧的槽带沿径向应在总的接触区域径向长度的约百分之三十至百分之六十之间开始。

[0045] 附图标记列表

[0046] 1     摩擦部件

[0047] 2     支承元件

[0048] 3     摩擦面

[0049] 4     摩擦衬片块

[0050] 5     摩擦衬片块

[0051] 6     流体通道区域

[0052] 7     流体通道区域

[0053] 8     流体通道区域

[0054] 11    摩擦区

[0055] 12    摩擦区

[0056] 15    槽带

[0057] 16    线

[0058] 17    线

[0059] 18    接触区域

[0060] 19    线

[0061] 20    峰值温度

[0062] 21    摩擦部件

[0063] 22    支承元件

[0064] 23    摩擦面

[0065] 24    摩擦衬片块

[0066] 25    摩擦衬片块

[0067] 26    流体通道区域

[0068] 27    流体通道区域

[0069] 28    流体通道区域

[0070] 31    摩擦区

[0071] 32    摩擦区

[0072] 35    槽带

[0073] 41    摩擦部件

[0074] 42    支承元件

[0075] 43    摩擦面

[0076] 44    摩擦衬片块

[0077] 45    摩擦衬片块

[0078] 46    摩擦衬片块

[0079] 47    流体通道区域

[0080] 48    流体通道区域

[0081] 49    流体通道区域

[0082] 50    流体通道区域

[0083] 51    摩擦区

[0084] 52    摩擦区

[0085] 53    摩擦区

[0086] 55    槽带

[0087] 56    槽带

[0088] 58    接触区域

[0089] 61    线

[0090] 62    线

[0091] 63    线

[0092] 65    线

[0093] 66    峰值温度

[0094] 71    带阴影线的条框

[0095] 72    带阴影线的条框

[0096] 73    摩擦区

[0097] 74    摩擦区

[0098] 75    摩擦区

[0099] 76    摩擦区

[0100] 77    槽带

[0101] 78    槽带

[0102] 79    槽带

[0103] 80    径向接触区域