摩擦材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摩擦元件（1），其包括帶有摩擦層（5）的基體（2），其特征在于：所述摩擦層（5）具有的根據(jù)DIN?EN?ISO4287的算術(shù)平均粗糙度Ra為至少3μm，根據(jù)DIN?EN?ISO4287的波紋度Wt為至少30μm以及根據(jù)DIN?EN?ISO4287的輪廓的平均寬度RSm為至少150μm。
【專利說(shuō)明】摩擦材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦元件，其包括帶有摩擦層的基體；一種摩擦組件，其包括至少兩個(gè)摩擦元件，這些摩擦元件能夠彼此作用連接，而且這些摩擦元件用水基的潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑；以及水基潤(rùn)滑和冷卻劑的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，在濕運(yùn)轉(zhuǎn)的多片式一膜片式離合器或者制動(dòng)器中采用與用于冷卻摩擦面的礦物油基的或者合成的油結(jié)合的各種不同的摩擦材料。在這種情況下高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)占主導(dǎo)地位，在該標(biāo)準(zhǔn)中摩擦材料、油或多數(shù)情況下的兩種組分是很特別地為相應(yīng)的用途定制的。沿著備選潤(rùn)滑材料的方向的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)更確切地說(shuō)是例外情況，而潛力已經(jīng)部分用盡的油基潤(rùn)滑劑卻以大耗費(fèi)和高成本越來(lái)越多地增加添加劑，而這些潤(rùn)滑劑多數(shù)情況下伴隨有對(duì)本已由系統(tǒng)決定的嚴(yán)峻的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展性的負(fù)面影響。對(duì)石油工業(yè)的強(qiáng)烈的依賴性產(chǎn)生作為油基潤(rùn)滑劑的附加的負(fù)面伴隨影響。
[0003]但是在現(xiàn)有技術(shù)中，也已經(jīng)對(duì)水基潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。例如US4，828，089A對(duì)一種具有熱解制造的碳摩擦材料的制動(dòng)器或者離合器進(jìn)行了介紹，該碳摩擦材料直接用水或乙二醇水溶液冷卻。
[0004]原則上在EP0823565A2中也提到了作為用于濕運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦應(yīng)用的流體的水，但是其中對(duì)這一點(diǎn)并沒(méi)有進(jìn)行深入探討而且其中可找到的例子是油潤(rùn)滑系統(tǒng)。
[0005]由EP1991646B1已知了一種變速器，該變速器含有由水和乙二醇或類似組分構(gòu)成的、其內(nèi)懸浮有石墨微粒的混合物。優(yōu)選該混合物含有40至60重量百分比的乙二醇和2至25重量百分比的粒度小于12 μ m的、片狀的石墨微粒形式的石墨，其余的為水和別的摻合物和/或添加物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于對(duì)單一或多重同步器或分動(dòng)器進(jìn)行改善。
[0007]所述目的一方面通過(guò)文首述及的摩擦元件得以實(shí)現(xiàn)，在該摩擦元件中摩擦層具有的根據(jù)DIN EN IS04287的算術(shù)平均粗糙度Ra為至少3μπι，根據(jù)DIN EN IS04287的波紋度(Wellentiefe) Wt為至少30 μ m而根據(jù)DIN EN IS04287的輪廓的平均寬度(mittlereRiIlenweite)RSm為至少150 μ m ;并且另一方面通過(guò)含有這樣的摩擦元件的摩擦組件得以實(shí)現(xiàn)。
[0008]另外，本發(fā)明的目的通過(guò)為單一或多重同步器或分動(dòng)器內(nèi)的摩擦元件采用由水和至少一種具有至少兩個(gè)羥基的脂肪族烴構(gòu)成的混合物得以實(shí)現(xiàn)，在該混合物中分散有粒度最大為50 μ m的固體潤(rùn)滑材料微粒。
[0009]在為了摩擦應(yīng)用而對(duì)EP1991646B1中介紹的潤(rùn)滑和冷卻劑一在這種潤(rùn)滑和冷卻劑的組成成分的范圍內(nèi)，EP1991646B1構(gòu)成本說(shuō)明書公開(kāi)的一部分一進(jìn)行試驗(yàn)期間，令人吃驚地證實(shí):水基潤(rùn)滑和冷卻劑不只具有作為潤(rùn)滑和冷卻劑的令人期待的效果，而且這種潤(rùn)滑和冷卻劑由于在具有轉(zhuǎn)速差的斷開(kāi)狀態(tài)中大幅降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失且由于在閉合狀態(tài)中較高的可傳遞的摩擦力矩而在離合器和同步器中具有重要的優(yōu)點(diǎn)。此外還得到證實(shí)的是:盡管EP-Bl建議不需要改變結(jié)構(gòu)，但是如果摩擦層的表面形狀的前述參數(shù)得到維護(hù)，即摩擦層具有大程度結(jié)構(gòu)化的表面，那么實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的改善。這一點(diǎn)的根據(jù)在于:包含在潤(rùn)滑和冷卻劑中的固體潤(rùn)滑材料顆粒通過(guò)這個(gè)粗糙結(jié)構(gòu)化的表面而可以嵌入到摩擦層的表面中，基于水在摩擦層上的附著作用使得靜摩擦通過(guò)這種方式得以減小。在此令人吃驚的是:通過(guò)粗糙結(jié)構(gòu)化的表面雖然減少了與相對(duì)摩擦面的接觸面，但是盡管如此也實(shí)現(xiàn)了在閉合狀態(tài)中的前述改善。
[0010]盡管在框架中原則上可能的是:摩擦層通過(guò)以下方式由摩擦元件的基體構(gòu)成，即，例如摩擦元件按照燒結(jié)方法制成并且通過(guò)壓模的相應(yīng)成形的表面或在后續(xù)的精整工序中利用具有相應(yīng)成形的表面的精整模來(lái)形成表面結(jié)構(gòu)化，優(yōu)選摩擦層由摩擦片襯里構(gòu)成，這是因?yàn)槟Σ疗r里的表面結(jié)構(gòu)特別是在這些摩擦片襯里具有編織的或非編織的纖維材料的情況中由于這些材料的較高的彈性而可以更加容易且成本更加低廉地成形。但是當(dāng)摩擦片襯里由基體的金屬涂層構(gòu)成時(shí)，由此實(shí)現(xiàn)如下優(yōu)點(diǎn)，即，基體本身可以保持不變，由此可以繼續(xù)使用迄今為止通常使用的基體。
[0011]優(yōu)選摩擦層通過(guò)用水/乙二醇混合物潤(rùn)濕而相對(duì)鋼具有的摩擦系數(shù)選自下限為
0.06±10%而上限為0.4±10%的范圍。換言之，摩擦層一方面優(yōu)選具有比較高的摩擦系數(shù)，另一方面具有僅僅微弱波動(dòng)的摩擦系數(shù)，使得摩擦系數(shù)的高水平在狹小的范圍內(nèi)接近恒定。因此實(shí)現(xiàn)了在摩擦功率至少接近保持不變的情況下能夠進(jìn)一步減小摩擦層的接觸面，使得摩擦層可以具有用于嵌入固體潤(rùn)滑材料顆粒的更加粗糙的結(jié)構(gòu)化。
[0012]根據(jù)另一種實(shí)施變型設(shè)定:摩擦層具有的摩擦系數(shù)受溫度波動(dòng)和/或壓力波動(dòng)(由轉(zhuǎn)換力引起的特殊壓力)和/或轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響最大為±10%。因此避免了摩擦層的摩擦系數(shù)由于周圍環(huán)境條件的變化一一般情況下摩擦系數(shù)隨著溫度的上升而下降一而下降。因此通過(guò)這種方式又實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是:摩擦層的接觸面相對(duì)摩擦層的整個(gè)表面可以較小得構(gòu)造。另外，通過(guò)摩擦系數(shù)相對(duì)壓力波動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)的相對(duì)獨(dú)立性實(shí)現(xiàn)了摩擦功率相對(duì)駕駛員行為的獨(dú)立性。
[0013]特別是根據(jù)一種實(shí)施變型為此設(shè)定:摩擦系數(shù)在(關(guān)于摩擦系數(shù))0.01至0.1的波動(dòng)幅度內(nèi)與溫度波動(dòng)和/或壓力波動(dòng)和/或轉(zhuǎn)速波動(dòng)無(wú)關(guān)。
[0014]如果摩擦層在20000次轉(zhuǎn)換循環(huán)之后具有最大50 μ m的磨損，則在減小摩擦層的接觸面方面是有利的，這是因?yàn)橛纱思词乖跍p小的、有效的摩擦面的情況下也實(shí)現(xiàn)了摩擦元件的高的耐用度，或者在與現(xiàn)有技術(shù)的摩擦元件相比時(shí)，在摩擦功率保持不變的情況下可以減小接觸面。
[0015]另外可以設(shè)定:摩擦層具有的可壓度選自下限為5%而上限為50%的范圍。通過(guò)將摩擦層的可壓度維持在這個(gè)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)如下:粘附在摩擦層的表面上的水在與嵌入到摩擦層內(nèi)的固體潤(rùn)滑材料顆粒的共同作用中在摩擦層的負(fù)荷下更好地被擠出。
[0016]在這種情況下有利的是:為了進(jìn)一步改善有上述效果，摩擦層具有至少20%的自由體積。
[0017]摩擦層的孔可以具有選自下限為20 μ m而上限為900 μ m的范圍的孔尺寸，通過(guò)這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)固體潤(rùn)滑材料顆粒嵌入到這些孔內(nèi)并且同時(shí)可以防止水積聚在這些孔內(nèi)或者可以降低孔內(nèi)的水含量。
[0018]有利的是:摩擦層具有至少5重量百分比的固體潤(rùn)滑材料含量、特別是石墨含量，這是因?yàn)榭梢源_定:用具有這個(gè)數(shù)值以下的固體潤(rùn)滑材料含量雖然可以實(shí)現(xiàn)滿足要求的摩擦層的摩擦功率，但是用具有從5重量百分比起的固體潤(rùn)滑材料含量使得摩擦功率不成比例地大幅提高。通過(guò)摩擦層內(nèi)已存在的固體潤(rùn)滑材料含量可以降低水在摩擦片襯里上的附著。
[0019]在此有利的是:摩擦片襯里的固體潤(rùn)滑材料含量選自下限為5重量百分比而上限為50重量百分比的范圍，這是因?yàn)樵?0重量百分比的數(shù)值以上的情況下，摩擦層的摩擦功率雖然還上升，但是并非以所期待的程度。
[0020]優(yōu)選摩擦片襯里內(nèi)的固體潤(rùn)滑材料顆粒具有的最大粒度為500 μ m。在此最大粒度是指顆粒的最大尺寸，與是否使用具有薄片結(jié)構(gòu)的固體潤(rùn)滑材料顆粒無(wú)關(guān)。換言之，這個(gè)數(shù)值并不限定在一個(gè)確定的空間方向上。由此實(shí)現(xiàn)了使固體潤(rùn)滑材料顆粒更好地嵌入到摩擦層內(nèi)，特別是摩擦層的孔內(nèi)，特別是由此可以改善摩擦層內(nèi)的顆粒層以及顆粒的含量。
[0021]為了改善這種效果設(shè)定:固體潤(rùn)滑材料顆粒具有粒度分布在0.01 μ m至50 μ m的范圍內(nèi)的固體潤(rùn)滑材料粒狀結(jié)構(gòu)。
[0022]優(yōu)選摩擦片襯里具有選自下限為15重量百分比而上限為60重量百分比的范圍的樹(shù)脂含量。樹(shù)脂在15重量百分比以下時(shí)，摩擦片襯里變得過(guò)軟，使得該摩擦片襯里具有的彈性一如在研究過(guò)程中所證實(shí)的那樣一對(duì)使用含水的潤(rùn)滑和冷卻劑來(lái)說(shuō)過(guò)大。樹(shù)脂在60重量百分比以上時(shí)，彈性已經(jīng)不足以將在摩擦元件受到摩擦載荷期間附著在摩擦片襯里中或上的水的至少大部分可靠地從摩擦片襯里中排出。此外，隨著樹(shù)脂含量超過(guò)60重量百分t匕，摩擦片襯里的孔隙度下降到不再足以使足夠大量的來(lái)自潤(rùn)滑和冷卻劑的固體潤(rùn)滑材料顆粒嵌入的數(shù)值。
[0023]在摩擦片襯里的優(yōu)選的實(shí)施形式中，該摩擦片襯里具有碳纖維基體，這是因?yàn)槟Σ疗r里由此從它的基本特性中已經(jīng)具有較小的對(duì)水的附著傾向。
[0024]在這種情況下，摩擦片襯里出于這個(gè)原因?yàn)榱诉M(jìn)一步改善摩擦片襯里的特性優(yōu)選具有的碳含量選自下限為30重量百分比而上限為85重量百分比的范圍。
[0025]根據(jù)另一實(shí)施變型設(shè)定:摩擦層設(shè)置有降低粘附的涂層，通過(guò)這種方式可以輔助或者提高來(lái)自潤(rùn)滑和冷卻劑的水在摩擦層上或者中的降低附著的效果。
[0026]在減小摩擦元件的有效面、即接觸面方面有利的是:所述降低粘附的涂層具有的維氏硬度最大為HV (I) 400，這是因?yàn)橛纱耸沟媒佑|面范圍內(nèi)的涂層在摩擦元件運(yùn)行期間產(chǎn)生磨損，即，不損害摩擦元件、也就是摩擦層的作用，但是涂層一如既往地存在于摩擦片襯里的“峰頂”之間的“谷”內(nèi)，并且在那里發(fā)揮其降低水的附著的作用。
[0027]在優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述降低粘附的涂層由硅涂層、類金剛石涂層、鉻一亞硝酸鹽涂層(Chrom-Nitrit-Beschichtung),或潤(rùn)滑漆涂層(Gleitlackbeschichtung)構(gòu)成,這是因?yàn)檫@些涂層可以簡(jiǎn)單制造，例如通過(guò)噴涂來(lái)制造，并且在這些物質(zhì)中此外不存在對(duì)潤(rùn)滑劑或者冷卻劑的負(fù)面影響。
[0028]出于前述原因，S卩，涂層應(yīng)在運(yùn)行中被部分磨損，優(yōu)選的是:所述降低粘附的涂層的層厚度最大為6μπι。此外，通過(guò)維護(hù)層厚度的這個(gè)界限實(shí)現(xiàn):來(lái)自潤(rùn)滑劑或者冷卻劑的固體潤(rùn)滑材料顆粒的嵌入或者積聚不受影響或者基本上不受負(fù)面影響。[0029]出于前面所列的原因，在應(yīng)用中與另外的摩擦元件處于直接接觸的接觸面具有的尺寸大小最大是摩擦層的總面積的40%。
[0030]根據(jù)摩擦組件的一種實(shí)施變型設(shè)定:所述另外的摩擦元件具有的根據(jù)DIN ENIS04287的算術(shù)平均粗糙度選自下限為4 μ m、優(yōu)選5 μ m而上限為8 μ m、優(yōu)選7 μ m的范圍。一方面通過(guò)維護(hù)所述下限改善了在兩個(gè)摩擦元件承受摩擦載荷期間潤(rùn)滑和冷卻劑從摩擦區(qū)域中的排出，另一方面通過(guò)維護(hù)所述上限可以實(shí)現(xiàn):雖然第一摩擦元件的接觸面小，但是可以提供摩擦組件的高摩擦功率，特別是與第二摩擦元件中的作用面沒(méi)有或者僅有微小的相關(guān)性，即，可以防止由于第二摩擦元件的摩擦層的“峰頂”與第一摩擦單元的摩擦層的“谷”的相遇而造成的摩擦功率的下降，在所述谷內(nèi)存在會(huì)導(dǎo)致摩擦減小的固體潤(rùn)滑材料顆粒。
[0031]優(yōu)選所述另外的摩擦元件具有的表面硬度選自下限為HV (1)180而上限為HV (I)600的范圍，以便由此減小所述另外的摩擦元件的摩擦層的可壓度，通過(guò)這種方式即使在第一摩擦元件的接觸面小的情況下也能夠提高摩擦功率。
[0032]為了這個(gè)目的還可以設(shè)定:所述另外的摩擦元件設(shè)有維氏硬度至少為HV (1)400的硬質(zhì)層。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]為了更好地理解本發(fā)明，參照下面的附圖來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0034]部分地在示意性簡(jiǎn)化的視圖中:
[0035]圖1為摩擦元件；
[0036]圖2為摩擦元件的摩擦層的一部分的表面結(jié)構(gòu)的照片；
[0037]圖3為圖2所示出的表面結(jié)構(gòu)的表面粗糙度輪廓。
【具體實(shí)施方式】
[0038]作為引言要說(shuō)明的是:在說(shuō)明書中所選用的位置說(shuō)明，諸如上、下、側(cè)等等均與直接說(shuō)明的以及示出的附圖相關(guān)，并且在位置發(fā)生變化時(shí)按照意義轉(zhuǎn)移到新的位置上。另外，由所示出的和說(shuō)明的不同的實(shí)施例的單個(gè)特征或特征組合可以構(gòu)成獨(dú)立的方案。
[0039]在具體的說(shuō)明中的所有有關(guān)取值范圍的數(shù)據(jù)應(yīng)該如下地理解，即，這些數(shù)據(jù)包括任意的和所有的出自所述取值范圍的子范圍，例如數(shù)據(jù)I至10應(yīng)該被如下地理解，即從下限I開(kāi)始至上限10為止的所有的子范圍都包括在內(nèi)，就是說(shuō)所有的從下限I或更大開(kāi)始到上限10或更小結(jié)束的子范圍，例如I至1.7、或3.2至8.1或5.5至10。
[0040]圖1示出的是所謂的摩擦片形式的摩擦元件I。
[0041]原則上，這樣的摩擦片是從現(xiàn)有技術(shù)中已知的。圖1示出的形式僅僅代表各種各樣的幾何形狀的實(shí)施方式，這些實(shí)施方式視相應(yīng)的應(yīng)用情況而定。由于這對(duì)于專業(yè)人員來(lái)說(shuō)是已知的，所以對(duì)此請(qǐng)參閱相關(guān)文獻(xiàn)。
[0042]另外，摩擦元件I還可以是同步器齒環(huán)或者雙錐面同步器齒環(huán)。
[0043]摩擦元件1、例如摩擦片，例如應(yīng)用于單一和多重同步器、未調(diào)整的和已調(diào)整的分動(dòng)器、制動(dòng)器、離合器、差速器鎖、扭矩矢量應(yīng)用系統(tǒng)等。為此將摩擦元件I與另外的摩擦元件如下地設(shè)置，即，在操作相應(yīng)的裝置期間，摩擦元件I與所述另外的摩擦元件進(jìn)入摩擦鎖合。在此,摩擦元件I和所述另外的摩擦元件的數(shù)量一其必要時(shí)也可以由摩擦元件I構(gòu)成，但是通常由在材料上實(shí)施得不同于摩擦元件I 一并不限于兩個(gè)，而是視所期望的摩擦功率而定。例如每組三、四、五、六、七、八、九、十直到二十個(gè)等等摩擦元件可以相互組合成一個(gè)摩擦組件，例如組合成一個(gè)所謂的摩擦片組。
[0044]扭矩矢量應(yīng)用系統(tǒng)例如理解為在行駛動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用系統(tǒng),在這些應(yīng)用系統(tǒng)中，例如閉鎖式差速器的轉(zhuǎn)速差通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)放大。借此例如可以通過(guò)將驅(qū)動(dòng)力矩不等地分配到車輪上來(lái)輔助對(duì)車輛的操縱。通過(guò)這種方式可以將較高的力矩引向轉(zhuǎn)彎外側(cè)的車輪，從而可以在正常行駛條件下對(duì)過(guò)度控制的行為進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0045]在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式中摩擦元件I應(yīng)用在單一和多重同步器以及未調(diào)整的和已調(diào)整的分動(dòng)器中。
[0046]摩擦元件I具有基體2，該基體在前部的和/或后部的表面3、4上、就是說(shuō)在這些表面3、4中的至少一個(gè)表面上設(shè)有摩擦層5。摩擦層5可以在基體2的周邊上連續(xù)地延伸或通過(guò)以下方式僅僅部分地設(shè)置在其上，即，例如摩擦層5通過(guò)槽6劃分成扇形段7，其中，這些槽6也可以構(gòu)造在摩擦層5本身中。在此，扇形段7的或槽6的數(shù)量又視相應(yīng)的應(yīng)用情況而定。因此所示出的數(shù)量并無(wú)限制性。那就是說(shuō)摩擦層5基本上構(gòu)成一個(gè)圓環(huán)或者一個(gè)被槽6中斷的圓環(huán)，其中，也可以是與圓環(huán)形不同的幾何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
[0047]基體2本身可以由整料或由燒結(jié)材料制成。例如基體2由鋼或燒結(jié)鋼制成，其中，也可以應(yīng)用其它的金屬或金屬合金，諸如黃銅等。
[0048]摩擦層5或者可以由基體2的材料制成，但是優(yōu)選將分開(kāi)的摩擦片襯里敷設(shè)在基體2上并與該基體連接。例如摩擦片襯里可以由金屬涂層制成，諸如(燒結(jié))青銅、鐵合金、銅合金、鎳合金，由非金屬的、特別是無(wú)機(jī)的涂層制成，諸如由氧化鋁或二氧化硅構(gòu)成的陶瓷，和/或由有機(jī)涂層制成，必要時(shí)在載體上、特別是紙上。有機(jī)涂層可以由樹(shù)脂或樹(shù)脂混合物構(gòu)成，例如酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂(Amidharz)、聚酰胺酰亞胺樹(shù)月旨(Amid-1mid-harz)、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂以及它們的混合物，其中，優(yōu)選采用酚醛樹(shù)脂(混合的)。樹(shù)脂優(yōu)選是纖維增強(qiáng)的，例如利用玻璃纖維、礦物纖維，諸如玄武巖纖維，或特別是利用碳纖維。如果涂層用作基體2上的摩擦片襯里，例如在金屬涂層的情況下，那么這些涂層可以直接涂覆，或例如在紙質(zhì)襯里(Papierbelag)或其它樹(shù)脂浸透的襯里的情況下,使用粘結(jié)劑與其連接。必要的情況下，在摩擦層5或者摩擦片襯里內(nèi)也可以包含摩擦顆粒，諸如氧化鋁(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)等，和/或固體潤(rùn)滑材料顆粒，諸如石墨、二硫化鑰(MoS2)、六方氮化硼(BN)、聚四氟乙烯(PTFE)等等。
[0049]摩擦片襯里的樹(shù)脂含量可以選自下限為15重量百分比而上限為60重量百分比的范圍，特別是選自下限為25重量百分比而上限為50重量百分比的范圍，優(yōu)選選自下限為25重量百分比而上限為40重量百分比的范圍。
[0050]摩擦片襯里的碳含量可以選自下限為I重量百分比而上限為85重量百分比的范圍，特別是選自下限為10重量百分比而上限為70重量百分比的范圍，優(yōu)選選自下限為30重量百分比而上限為50重量百分比的范圍。
[0051]如已經(jīng)在前面闡述的那樣，摩擦元件I應(yīng)用在所謂的濕式使用中，其中，采用含水的或者水基的混合物作為潤(rùn)滑和冷卻劑。特別是采用在EP1991646B1中所描述的潤(rùn)滑和冷卻劑，而且該潤(rùn)滑和冷卻劑包括由水和至少一種具有至少兩個(gè)羥基的脂肪族烴構(gòu)成的混合物作為主要成分，在該混合物中分散有粒度最大為50μπι的石墨微粒。也可以應(yīng)用其它固體潤(rùn)滑材料顆粒來(lái)代替石墨，必要的情況下相互組合或與石墨組合，諸如二硫化鑰、六方氮化硼、聚四氟乙烯等等。脂肪族烴在潤(rùn)滑和冷卻劑中的含量可以在25重量百分比與75重量百分比之間，特別是在40重量百分比與60重量百分比之間，固體潤(rùn)滑材料顆粒的含量在I重量百分比與30重量百分比之間，特別是在2重量百分比與25重量百分比之間。到100重量百分比的剩余部分由水和必要的情況下混入的輔助材料和添加劑構(gòu)成，諸如一種或多種分散添加劑、一種或多種除泡劑、一種或多種防腐蝕劑等等。這些輔助材料和添加劑的總含量最大為10重量百分比，特別是最大為8重量百分比，優(yōu)選最大為5重量百分比。作為脂肪族烴優(yōu)選使用帶有2至10個(gè)烴的乙二醇或乙二醇混合物,諸如甘醇(Ethylenglykol )、丙烯乙二醇、三甘醇，或它們的聚合物，諸如聚乙二醇。在優(yōu)選的實(shí)施形式中脂肪族烴可以溶于水。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，摩擦層5的、特別是摩擦片襯里的表面8實(shí)施成被大程度地結(jié)構(gòu)化。為此，圖2和3示出對(duì)這樣結(jié)構(gòu)化的表面8的例子。其中圖2示出的是所謂的立體照片(Reliefaufnahme)，利用該立體照片在陰影的陰影長(zhǎng)度上可以由表面不平度推斷出高度輪廓，圖3再次對(duì)此示出這個(gè)表面區(qū)域的粗糙度輪廓，其中，線9、線10和線11分別示出表面的不同的形貌線。
[0053]照片拍攝的是組成成分為25重量百分比的樹(shù)脂和75重量百分比的碳纖維的摩擦片襯里。
[0054]如從圖2中可以清楚看出的那樣，表面具有包括升高的區(qū)域12和降低的區(qū)域13的“網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”。因此，按照?qǐng)D3的粗糙度輪廓示出波谷14和峰頂15。具體地說(shuō)，為該摩擦片襯里所測(cè)量的根據(jù)DIN EN IS04287的算術(shù)平均粗糙度Ra為4.379μπι，根據(jù)DIN ENIS04287的波紋度Wt為48.14μπι而且根據(jù)DIN EN IS04287的輪廓的平均寬度RSm為最小332.8 μ mD
[0055]總體上，按照本發(fā)明的摩擦層5具有的根據(jù)DIN EN IS04287的算術(shù)平均粗糙度Ra為至少3 μ m，根據(jù)DIN EN IS04287的波紋度Wt為至少30 μ m而且根據(jù)DIN EN IS04287的輪廓的平均寬度RSm為至少150 μ m。特別是根據(jù)DIN EN IS04287的算術(shù)平均粗糙度Ra可以在3μπι與ΙΟμπι之間，和/或根據(jù)DIN EN IS04287的平均波紋度Wt可以在30 μ m與700μπι之間，和/或根據(jù)DIN EN IS04287的輪廓的平均寬度RSm可以在150 μ m與3000 μ m之間。
[0056]為此在一個(gè)摩擦片上制造有具有不同表面形貌的摩擦片襯里并通過(guò)采用水/乙二醇/石墨的混合物對(duì)它們?cè)谝粋€(gè)摩擦組件內(nèi)的摩擦行為進(jìn)行了檢驗(yàn)，所述摩擦組件具有作為相對(duì)摩擦片的鋼摩擦片。在表I中概括地列出結(jié)果。對(duì)組成成分為30重量百分比的樹(shù)脂和70重量百分比的纖維的摩擦片襯里進(jìn)行了檢驗(yàn)，其中纖維的組成成分為20重量百分比的棉纖維、17重量百分比的芳香族聚酰胺纖維、28重量百分比的硅藻土、15重量百分比的丙烯酸纖維、15重量百分比的碳纖維和5重量百分比的石墨，其中，后面的數(shù)據(jù)涉及的是纖維本身(例子I至5)，或者對(duì)組成成分為30重量百分比的樹(shù)脂和70重量百分比的碳纖維的摩擦片襯里進(jìn)行了檢驗(yàn)(例子6至8)。一般情況下摩擦片襯里的組成成分可以選自:10重量百分比至40重量百分比的棉纖維、和/或5重量百分比至35重量百分比的聚酰胺纖維和/或5重量百分比至65重量百分比的硅藻土、和/或5重量百分比至25重量百分比的丙烯酸纖維、和/或5重量百分比至25重量百分比的碳纖維、和/或5重量百分比至65重量百分比的石墨。在此縮寫1.0.代表“合格”，即為肯定的斷定，而在此縮寫n.1.0代表“不合格”，即為否定的斷定。
[0057]表1
[0058]
【權(quán)利要求】
1.摩擦元件(I)，包括帶有摩擦層(5)的基體(2 )，其特征在于:所述摩擦層(5 )具有的根據(jù)DIN EN IS04287的算術(shù)平均粗糙度Ra為至少3 μ m，根據(jù)DIN EN IS04287的波紋度Wt為至少30 μ m以及根據(jù)DIN EN IS04287的輪廓的平均寬度RSm為至少150 μ m。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)由摩擦片襯里構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)通過(guò)用水/乙二醇混合物潤(rùn)濕而相對(duì)鋼具有的摩擦系數(shù)選自下限為0.06± 10%而上限為0.4± 10%的范圍。
4.如權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)具有的摩擦系數(shù)受溫度波動(dòng)和/或壓力波動(dòng)和/或轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響最大為±10%。
5.如權(quán)利要求4所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦系數(shù)在0.01至0.1的波動(dòng)幅度內(nèi)與溫度波動(dòng)和/或壓力波動(dòng)和/或轉(zhuǎn)速波動(dòng)無(wú)關(guān)。
6.如權(quán)利要求1至5之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)在20000次轉(zhuǎn)換循環(huán)之后具有最大50 μ m的磨損。
7.如權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)具有的可壓度選自下限為5%而上限為50%的范圍。
8.如權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)具有至少20%的自由體積。
9.如權(quán)利要求8所述的摩擦元件(1)，其特征在于:摩擦層(5)的孔具有選自下限為20 μ m而上限為900 μ m的范圍的孔尺寸。
10.如權(quán)利要求1至9之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(1)，其特征在于:摩擦層(5)具有至少5重量百分比的固體潤(rùn)滑材料含量、特別是石墨含量。
11.如權(quán)利要求10所述的摩擦元件(1)，其特征在于:摩擦片襯里的固體潤(rùn)滑材料含量選自下限為5重量百分比而上限為50重量百分比的范圍。
12.如權(quán)利要求10或11所述的摩擦元件(1)，其特征在于:固體潤(rùn)滑材料顆粒具有的最大粒度為500 μ m。
13.如權(quán)利要求12所述的摩擦元件(I)，其特征在于:固體潤(rùn)滑材料顆粒具有粒度分布在0.01 μ m至50 μ m的范圍內(nèi)的固體潤(rùn)滑材料粒狀結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求2至13之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦片襯里具有的樹(shù)脂含量選自下限為15重量百分比而上限為60重量百分比的范圍。
15.如權(quán)利要求2至14之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦片襯里具有碳纖維基體。
16.如權(quán)利要求15所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦片襯里具有的碳含量選自下限為30重量百分比而上限為85重量百分比的范圍。
17.如權(quán)利要求1至16之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:摩擦層(5)設(shè)置有降低粘附的涂層。
18.如權(quán)利要求17所述的摩擦元件(1)，其特征在于:所述降低粘附的涂層具有的維氏硬度最大為HV (1) 400。
19.如權(quán)利要求17或18所述的摩擦元件(1)，其特征在于:所述降低粘附的涂層由硅涂層、類金剛石涂層、鉻一亞硝酸鹽涂層或潤(rùn)滑漆涂層構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求17至19之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(1)，其特征在于:所述降低粘附的涂層的層厚度最大為6 μ m。
21.如權(quán)利要求1至20之任一項(xiàng)所述的摩擦元件(I)，其特征在于:在使用中與另外的摩擦元件處于直接接觸的接觸面積最大為摩擦層(5)的總面積的40%。
22.摩擦組件，包括至少兩個(gè)摩擦元件，這些摩擦元件能夠彼此作用連接，而且這些摩擦元件用水基的潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑，其特征在于:摩擦元件(I)之一如權(quán)利要求1至21之任一項(xiàng)所述地構(gòu)造。
23.如權(quán)利要求22所述的摩擦組件，其特征在于:所述另外的摩擦元件具有的根據(jù)DINEN IS04287的算術(shù)平均粗糙度Ra選自下限為4 μ m而上限為8 μ m的范圍。
24.如權(quán)利要求22或23所述的摩擦組件，其特征在于:所述另外的摩擦元件具有的表面硬度HV (I)選自下限為180而上限為600的范圍。
25.如權(quán)利要求24所述的摩擦組件，其特征在于:所述另外的摩擦元件設(shè)置有維氏硬度為至少HV (I) 300的硬質(zhì)層。
26.將由水和至少一個(gè)具有至少兩個(gè)羥基的脂肪族烴構(gòu)成的混合物用于單一或多重同步器中的摩擦元件(I)的應(yīng)用，在該混合物內(nèi)分散有粒度最大為50μπι的固體潤(rùn)滑材料顆粒。
27.將由水和至少一個(gè)具有至少兩個(gè)羥基的脂肪族烴構(gòu)成的混合物用于分動(dòng)器中的摩擦元件(I)的應(yīng)用，在該混 合物內(nèi)分散有粒度最大為50μπι的固體潤(rùn)滑劑微粒。
【文檔編號(hào)】F16D69/00GK103547827SQ201280005173
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月13日
【發(fā)明者】V·弗格, M·埃德 申請(qǐng)人:米巴摩擦技術(shù)有限公司