专利名称：多层的、尤其是双层的离合器衬及制造该离合器衬的方法
多层的、尤其是双层的离合器衬及制造该离合器衬的方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的多层的摩擦片衬、尤其是双
层的离合器衬。
本发明的另 一个方面涉及用于制造这种离合器衬的方法。 这种离合器衬尤其是用于机动车中的摩擦离合器，在这种摩擦离合器
中，所述离合器衬铆接在金属的承载板或离合器盘上，以便与配合元件相
联系在接合状态中可实现发动机与变速器之间的力传递或在离合器打开时
使之脱耦。
在此对离合器衬提出了高要求，因为这些离合器衬应满足多个不可没 有困难地用相同方式达到的要求。尤其是离合器衬应具有高的破裂转速以 便不通过离心力而毁坏，具有高的摩擦系数——通过该高的摩擦系数可传 递大的转矩，在此低磨损并且能够抵抗通过热和/或力影响而造成的改变形 状的翘曲。尽管如此，离合器衬应可以尽可能不复杂地、由此经济地制造。
为了提高破裂强度，即提高离合器衬在圆周方向上的强度，已经公知， 用粘合剂浸渍的带材在圆周方向上波纹状地布置在多个扁平的层中，其中， 带材的圈具有径向内部的和径向外部的换向区域，这些换向区域处于同心
圆上(DE44 20 291 B4)。圈的换向区域尤其是可分别分布在具有不同直径 的多个同心圆上，其中，这些圆的半径充分不同，以便避免在离合器衬的 或衬体的边缘上变厚，这种变厚否则可引起带材上的挤压损坏。由此，带 材在衬体材料的总组成中的份额可提高。
属于现有技术的已经是，用于离合器的离合器衬或摩擦片衬双层地铺 设有下部部分或增强部分以及上部部分或摩擦部分，以便要通过优选被加 固的下部部分来承受破裂力，而不可被加固的上部部分优选要保证期望的 摩擦特性(DE 44 14 058 Al， US 5 601 174)。摩擦片衬的上部部分在此形 成一个磨损层，而下部部分基本上执行承载或保持功能，对于该承载或保 持功能，该下部部分应形状稳定。但上部层未在翘曲方面优化。
在另一个由摩擦部分和增强部分构成的双层的摩擦片衬中，在摩擦部分中玻璃纤维与聚酰胺纤维之间的体积比例不同于在增强部分中这种不同
的纤维的体积比例(US-PS4 244 944)。因此，由于玻璃纤维和聚酰胺纤维 的膨胀系数不同而可产生摩擦片衬的弯曲或翘曲。
为了解决前面所述问题，已经公知了由一个形成摩擦面的压制树脂摩 擦部分和一个增强部分构成的双层的离合器衬，在该离合器衬中，压制树 脂摩擦部分基本上由母体、另外由无机填料、固态润滑剂和粘合剂树脂构 成，该母体由玻璃纤维和芳族的聚酰胺纤维组成(DE38 04 898C2)。增强 部分基本上具有一个母体，该母体由一种玻璃纤维束或纱和至少一种从包 括人造丝纤维束或纱和芳族的聚酰胺纤维束或纱的组中选择出来的纤维束 或纱组成，其中，粘合剂粘附在母体上，纤维束或纱以螺旋状巻绕的构型 成形。前面所述的纤维束或纱是由所谓的连续纤维或具有相应长度的长丝 构成的束。双层的离合器衬的强度应通过呈螺旋状巻绕的构型的增强部分 来提高。通过包含在压制树脂摩擦部分的母体的组成中的玻璃纤维应获得 具有耐热保护层的摩擦面，但其中，当离合器衬的工作温度达到软化温度 时，玻璃纤维的强度可显著减小，因此，该离合器衬没有表现出非常好的 磨损保护特性。
为了提供类似的多层的在温度高的情况下具有改善的摩擦特性和磨损 保护特性的公知离合器衬，压制树脂摩擦部分应基本上由具有确定体积份 额玻璃纤维的母体、由包含聚酰亚胺纤维、聚酰胺纤维、芳族的聚酰胺纤 维和聚苯并咪唑纤维的组中的至少一种耐热有机纤维、由包含钛酸钾纤维、
陶瓷纤维、石英纤维和玻璃状二氧化硅纤维的组中的至少一种耐热无机纤 维、另外由无机填料、固态润滑剂和粘合剂树脂构成(DE40 18 671 C2)。 所属的增强部分应基本上由母体和粘合剂构成，该母体由玻璃纤维束或纱 和耐热有机纤维束或纱组成，该粘合剂由树脂和橡胶组成并且粘附在母体 上，其中，母体以螺旋状巻绕的构型成形。
本发明的任务在于，提供一种在开头所述技术特性、尤其是在负荷下 低翘曲方面进一步改善的多层的、尤其是双层的离合器衬。具有这种特性 的离合器衬仍然应可以不复杂地、由此经济地制造。
该任务对于多层的、尤其是双层的离合器衬通过权利要求1的特征来 解决。根据本发明，提出了一种多层的摩擦片衬、尤其是双层的离合器衬， 该摩擦片衬具有一个摩擦部分和一个增强部分，该摩擦部分形成摩擦面。 增强部分由增强纱巻绕成，摩擦部分由摩擦纱巻绕成。摩擦纱比增强纱具 有更好的摩擦特性和/或磨损特性。摩擦部分以摩擦巻绕比例巻绕，增强部 分以增强巻绕比例巻绕，其中，摩擦巻绕比例大于或等于增强巻绕比例。
本申请意义上的巻绕比例在此如纱通常总是相切于具有环形盘状的摩 擦部分或类似形状的增强部分的标称直径的假想圆那样来定义，或者与通 常在环状部分转动时纱相切于外直径不同地来表达。
根据本发明，为摩擦部分选择的纱或复合纱比为增强部分选择的纱或 复合纱应得到更好的摩擦学特性，该为增强部分选择的纱或复合纱本身应 比摩擦纱抗破裂转速更高。
为了优化摩擦部分和增强部分的圈的不同的巻绕比例，可利用0.2至 6.0之间的巻绕比例的全部范围。
为了优化这些圈，已经证实，摩擦部分和增强部分的巻绕比例可分别 在两个彼此分开的范围以及较广泛的范围内优化。
对于摩擦部分，巻绕比例的所述范围为4.5至5.0，优选值为4.72，第 二范围为2.2至3.0，优选值为2.6，第三范围为2.2至6.0，优选值为4.7。
对于增强部分，第一范围包括1.0至1.5的值，优选值为U2，第二范 围包括2.2至3.0的值，优选值为2.6，第三范围包括0.2至5.2的值，优选 值为4.7。
在增强部分和摩擦部分的圈以给定方式波纹状地巻绕之前，为此所选 择的纱用一种以制造有利的方式统一的浸渍溶液浸渍，粘合剂树脂、弹性 体以及填料分散在该浸渍溶液中。在经浸渍的纱干燥之后在巻绕和接着热 挤压之前，浸渍溶液的不挥发成分分别与这些圈形成复合体，其中，沿着 分界平面进行混合，该混合保证两个离合器层可靠连接。
通过根据本发明的多层的离合器衬，不仅实现离合器衬的通常所要求 的全部技术特性的经平衡的折衷，而且最佳地利用由两个功能区域构成的 离合器衬可实现的其它自由度。在此，下部结构(下层)、即离合器衬的增 强部分形成形状稳定性和强度的基础并且在此方面被优化。朝向摩擦配对 方的上部层(上层)或摩擦部分有目的地在磨损和摩擦系数比例方面在摩说
擦学上被优化。强度和磨损特性决定性地由所使用的纤维类型来影响。上 部结构和下部结构或摩擦部分和增强部分因此在纤维结构、纱类型方面不 同，但使用具有相同填料的相同粘合剂。沿着增强部分与摩擦部分之间的 分界平面的混合有目的地用来保证最佳连接。由此，即使在持续高的热负 荷之后在摩擦学特性非常好的同时也获得占优势的强度值。
由于一方面增强部分的、另一方面摩擦部分的相同的粘合剂和相同的 填料的部分体积沿着分界平面的混合，多层的、尤其是双层的离合器衬形 成一个坚固的单元，即一个复合体。按照对增强部分的圈在下面还要定义 的制造方法无论如何巻绕摩擦部分的圈，并且巻绕成增强部分的圈的增强 纱的末端处于巻绕成摩擦部分的圈的摩擦纱的始端的附近，由此出发，增 强纱的末端和摩擦纱的始端基本上处于一个预给定的平面内，即处于分界 平面内，该分界平面确切地说是离合器衬的一个部分体积。由此可通过巻 绕机器在制造上有利地制成这两个圈。
但作为替换方案也可使增强纱的末端和摩擦纱的始端在制造技术上不 严格地处于预给定的平面之外，即处于分界平面之外。
属于多层的离合器衬的不复杂的制造方法的重要步骤的尤其是，在增 强部分的由优选得到高破裂转速的增强纱以增强巻绕比例波纹状地巻绕的 圈上以摩擦巻绕比例波纹状地巻绕上摩擦部分的由优选具有摩擦学特性并 且具有玻璃成分或由玻璃构成的所选择的摩擦纱构成的圈，其中，这两个 圈的纱在巻绕之前用统一的浸渍溶液浸渍并且接着干燥，由此，由这两个
圈构成的巻绕坯受时间和温度控制地挤压，然后在20(TC至30(TC时硬化多 个小时，最后磨削成双层的离合器衬并且制出孔。因此，在双层的离合器 衬中，不仅摩擦部分而且增强部分包括在所述部分观点的方面个别优化的 圈。
用于制造离合器衬的方法的其它有利特征从离合器衬的组成或构成离 合器衬的圈中得到
为了制造摩擦部分或其圈——对于该摩擦部分使用在摩擦系数和磨损 方面优化的纱，可使用普梳纱，该普梳纱由芳族聚酰胺纤维、玻璃短纤维、 粘胶纤维、PAN纤维和黄铜线构成。
取而代之，摩擦部分的这样优化的纱也可以是长丝混纺纱，该长丝混纺纱由玻璃长丝和金属线构成。
纱可用于摩擦部分，也可作为组合来使用。
与此不同，用于增强部分的在破裂转速方面优化的纱优选是复合长丝 纱。长丝符合目的地经纹理化地使用，以便对于浸渍过程提高其吸附能力。 作为专门优选的复合长丝纱，对于增强部分使用经纹理化的玻璃/铜纱。
如己所述，不仅用于摩擦部分的纱而且用于增强部分的纱分别在巻绕 这些纱的圈之前通过浸渍溶液浸润，其中，在制造上有利地使用对于摩擦 部分和对于增强部分相同的浸渍溶液。这还具有优点，在由经干燥的纱构 成的圈巻绕成巻绕坯之后进行的挤压期间，分别由一个圈构成的各个层或 部分不相互模糊，由此直到寿命终止也可保证衬的保持相同的质量。
浸渍溶液是一种分散液，该分散液除了溶剂水之外还包括酚醛树脂、 三聚氰胺树脂、作为粘合剂树脂的聚酯的组中的至少一种组分或热固性组
分，另外包括作为弹性体的SBR橡胶或NBR橡胶并且具有硫酸钡、高岭 土、炭黑、金属硫化物、石墨的组中的至少一种填料。
为了制造摩擦部分和增强部分的圈，被选择用于巻绕的纱通过浸渍溶 液浸润并且达到纱相对于浸渍溶液的恒定重量比例。接着，将纱干燥。
由被选择用于在破裂转速方面优化的经浸渍和干燥的纱首先巻绕成增 强部分的圈。在接着的步骤中，被选择用于摩擦部分的在摩擦系数和磨损 方面优化的纱巻绕到增强部分上，其中，波纹状的圈的巻绕比例对于摩擦 部分以及对于增强部分被调节一方面在翘曲方面优化并且另一方面在破裂 转速方面优化。为此，被证实是有利的是，摩擦部分的巻绕比例的范围是 4.5至5.0和2.2至3.0以及2.2至6.0，增强部分的巻绕比例的范围是1.01 至1.5和2.2至3.0以及0.2至5.2。作为摩擦部分的巻绕比例，4.72和2.6 以及4.7被证实是特别优选的，作为增强部分的巻绕比例，1.12禾卩2.6以及 4.7被证实是特别优选的。
这样制造的圈受时间和温度控制地挤压，接着在20(TC至30(TC时硬化 多个小时。为了避免在挤压期间摩擦部分和增强部分混淆，这些部分之一、 尤其是增强部分可用颜色标记。
在挤压和硬化之后，衬可根据安装要求被磨削和制出孔。本发明的其它优点和有利构型是下面的附图及其说明的主题。 在带有四个图的附图中示出了一些实施例、尤其是摩擦部分的和增强 部分的圈的巻绕图的例子，这些圈组合地形成根据本发明的双层的离合器 衬的巻绕坯，还示出了具有两个这样的离合器衬的离合器盘。附图表示
图1增强部分的波纹状的圈的巻绕图，
图2摩擦部分的波纹状的圈的巻绕图，该摩擦部分在附图中为了更 好地解释而与增强部分分开地示出，
图3 根据本发明的双层的离合器衬的一个区段局部的概略视图，该 离合器衬包括一个增强部分和一个摩擦部分，以及
图4 离合器盘的纵向剖面，该离合器盘由两个基本上相同的双层的
离合器衬组成。
一方面图l、图2中的视图、另一方面图4中的视图以不同程度縮小。 详细地，增强部分的圈1由经浸渍的纱或组合纱构成，该经浸渍的纱 或该组合纱在破裂转速方面被优化并且具有1.12的巻绕比例。而摩擦部分 的实际上巻绕在增强部分的圈1上的圈2由在摩擦学上优化的、即被优化 得抗摩擦和抗磨损的、具有在翘曲方面优化的4.72的巻绕比例的、经浸渍 的纱构成。
增强部分的圈1的增强纱具有用la标记的末端，在摩擦部分的圈2巻 绕到圈l上之后，该末端处于摩擦纱的始端2a的附近，由该摩擦纱巻绕成 摩擦部分的圈2。
图3中示意性地通过剖面区域示出了制造好的双层的离合器衬的一个 区段局部，从该剖面区域的剖切面伸出增强部分3的和摩擦部分4的纱， 这些纱集成在离合器衬中。增强部分3包括在破裂转速方面优化的圈1，该 圈具有由玻璃纱构成的纱5。在翘曲方面优化的摩擦部分4包括圈2，该圈 交替地具有由玻璃纱构成的薄纱5a以及由在摩擦学上优化的芳族聚酰胺纤 维构成的较厚的纱6。由用统一的浸渍溶液浸渍的纱彼此叠置地巻绕的圈1、 2在图3中一起挤压成复合体并且硬化，如所示的那样，磨削成具有前部的 未标记的摩擦面的离合器衬并且制出孔。
除了圈之外，图3中未标记的复合体还包括经干燥的浸渍溶液，该浸 渍溶液包括热固性树脂如酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯，弹性体组分如SBR橡胶或NBR橡胶，填料如硫酸钡、高岭土、炭黑、金属硫化物、 石墨，以及在经浸渍的纱干燥之前包括溶剂、尤其是水。
图4中所示的离合器盘包括两个基本上相同的双层的离合器衬7、 8， 在这些双层的离合器衬上分别用虚线表示出两个层的、即增强部分3、 3a 和摩擦部分4、 4a的分界平面9或10。在分界平面中，确切地说在部分体 积中，增强部分3、 3a之一分别过渡到摩擦部分4、 4a之一，确切地说基 本上通过具有填料的粘合剂过渡，这些填料形成聚合物复合体，并且部分 地也通过纱过渡，如图4中所示。两个离合器衬7、 8设置在两个衬弹簧区 段11、 12的两侧——其中，离合器衬和衬弹簧区段通过铆钉13以在先公 知的合适方式彼此相连接——确切地说与朝向外部的摩擦部分4、 4a连接， 这些摩擦部分可与作为配合元件的两个未示出的外部金属盘达到摩擦锁 合。
在根据图4的实施例中，增强部分4、 4a或下部结构的圈分别由用于 高强度的100%玻璃纤维构成，这种玻璃纤维在横截面中表示成圆形，摩擦 部分3、 3a的圈由50%玻璃纤维纱和含有芳族聚酰胺的50%普梳纱构成， 其中，后者表示成星形。这些圈嵌入到具有填料的聚合物复合体中，这些 填料分别由相同的材料构成，该材料也确定离合器衬的外部形状。
在另一个优选实施形式中，为增强部分选择在破裂转速方面优化的纱， 在破裂转速方面优化通过巻绕比例来推动，增强部分的圈在纱用适于稍后 温度受控制地挤压的浸渍溶液浸渍并且干燥之后以该巻绕比例波纹状地巻 绕，以便接收摩擦部分。为摩擦部分选择在摩擦系数和磨损方面优化的、 即在摩擦学上优化的纱，该纱在用相同的浸渍溶液浸渍并且干燥之后在增 强部分的圈上波纹状地巻绕成摩擦部分的圈，确切地说以支持摩擦部分的 所述特性的巻绕比例来巻绕。据此，摩擦部分的圈波纹状地巻绕的巻绕比 例大于或等于增强部分的圈波纹状地巻绕的巻绕比例。
在另一个优选实施形式中，可如下来描述本发明在通过热挤压用一 个形成摩擦面的摩擦部分和一个增强部分制成的多层的、尤其是双层的离 合器衬中，摩擦部分主要具有玻璃成分、填料和粘合剂树脂，增强部分具 有由增强纱构成的圈，该增强纱包括玻璃纱并且在该增强纱上粘附上一种 由粘合剂树脂和弹性体、尤其是橡胶构成的粘合剂。为了提供在负荷下在技术特性、尤其是低翘曲方面改善的多层的、尤其是双层的离合器衬，摩 擦部分包括一个圈，该圈由经浸渍的摩擦纱或摩擦组合纱波纹状地巻绕， 该摩擦纱或该摩擦组合纱包括玻璃成分并且比增强纱具有更好的摩擦特性 和/或磨损特性。波纹状地巻绕成增强部分的圈的增强纱比巻绕成摩擦部分 的圈的摩擦纱或摩擦组合纱得到更高的破裂转速。增强部分的圈的增强纱 和摩擦部分的圈的摩擦纱用统一的浸渍溶液浸渍，该浸渍溶液包含粘合剂 树脂、弹性体以及填料并且在干燥之后在巻绕和接着热挤压之前分别与圈 形成复合体。在分界平面或分界体积中，与增强部分的圈形成复合体过渡 到与摩擦部分的圈形成复合体。摩擦部分的圈波纹状地巻绕的巻绕比例大 于或等于增强部分的圈巻绕的巻绕比例。 参考标号清单
1 增强部分的圈
la 增强纱的末端
2 摩擦部分的圈 2a 摩擦纱的始端
3、 3a增强部分
4、 4a摩擦部分
5、 5a纱
6 纱
7 第一离合器衬
8 第二离合器衬
9 分界平面
10 分界平面
11 衬弹簧区段
12 衬弹簧区段
13 铆钉
权利要求
1. 多层的摩擦片衬、尤其是双层的离合器衬，该摩擦片衬具有一个摩擦部分(4，4a)和一个增强部分(3，3a)，该摩擦部分形成摩擦面，其中，该增强部分(3，3a)由增强纱卷绕成，该摩擦部分(4，4a)由摩擦纱卷绕成，该摩擦纱比该增强纱具有更好的摩擦特性和/或磨损特性，其特征在于该摩擦部分(4，4a)以摩擦卷绕比例卷绕，该增强部分(3，3a)以增强卷绕比例卷绕，其中，该摩擦卷绕比例大于或等于该增强卷绕比例。
2. 根据权利要求1的摩擦片衬，其特征在于该增强部分(3， 3a)比 该摩擦部分(4， 4a)具有更高的破裂转速。
3. 根据权利要求1或2的摩擦片衬，其特征在于该摩擦巻绕比例和该 增强巻绕比例分别处于0.2至6.0之间的范围内。
4. 根据权利要求1至3中一项的摩擦片衬，其特征在于该摩擦巻绕比 例处于4.5至5.0之间，优选取值为4.72。
5. 根据权利要求1至3中一项的摩擦片衬，其特征在于该摩擦巻绕比 例处于2.2至3.0之间，优选取值为2.6。
6. 根据权利要求1至3中一项的摩擦片衬，其特征在于该摩擦巻绕比 例处于2.2至6.0之间，优选取值为4.7。
7. 根据权利要求1至6中一项的摩擦片衬，其特征在于该增强巻绕比 例处于1.0至1.5之间，优选取值为1.12。
8. 根据权利要求1至6中一项的摩擦片衬，其特征在于该增强巻绕比 例处于2,2至3.0之间，优选取值为2.6。
9. 根据权利要求1至6中一项的摩擦片衬，其特征在于该增强巻绕比 例处于0.2至5.2之间，优选取值为4.7。
10. 根据权利要求1至9中一项的摩擦片衬，其特征在于该摩擦部分 (4， 4a)和该增强部分(3， 3a)基本上构造成环状，在形成分界平面的情况下直接彼此叠置地设置并且因此形成一个复合体，其中，该摩擦部分 (4， 4a)和该增强部分(3， 3a)在该分界平面的区域中混合。
11. 根据权利要求1至10中一项的摩擦片衬，其特征在于该摩擦部分 (4， 4a)的圈(2)巻绕在该增强部分(3， 3a)的圈(1)上；巻绕成该增强部分(3， 3a)的圈(1)的增强纱的末端(la)和巻绕成该摩擦部分 (4， 4a)的圈(2)的摩擦纱的始端(2a)基本上处于该分界平面内部。
12.用于制造多层的摩擦片衬、尤其是双层的离合器衬的方法，该摩擦 片衬具有一个摩擦部分(4， 4a)和一个增强部分(3， 3a)，该摩擦部分形 成摩擦面，其中，该增强部分(3， 3a)由增强纱巻绕成，该摩擦部分(4， 4a)由摩擦纱巻绕成，该摩擦纱比该增强纱具有更好的摩擦特性和/或磨损 特性，其特征在于该摩擦部分(4， 4a)以摩擦巻绕比例巻绕，该增强部 分(3， 3a)以增强巻绕比例巻绕，其中，该摩擦巻绕比例大于或等于该增 强巻绕比例。
全文摘要
本发明涉及摩擦片衬的优化。
文档编号F16D69/02GK101427047SQ200780014373
公开日2009年5月6日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年4月21日
发明者C·斯邦德恩 申请人:卢克摩擦片和离合器两合公司