ДИСК СЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F16D13/64 

Изобретение относится к диску сцепления, в частности, для применения во фрикционном сцеплении автомобиля, содержащему ступицу и, по меньшей мере, один несущий элемент накладок, соединяемый с обеспечением привода со ступицей и кольцеобразно окружающий ее, с обеих сторон которого предусмотрен фрикционный материал, образующий фрикционные накладки.

В применяемых до настоящего времени дисках сцепления крупносерийного производства для обеспечения мягкого включения фрикционных сцеплений предусмотрено так называемое пружинное подвешивание накладок. Пружинное подвешивание накладок обычно осуществляется с помощью гофрированных пружинных сегментов, расположенных в аксиальном направлении между двумя раздельными фрикционными кольцами. При этом фрикционные кольца соединены с пружинными сегментами заклепками.

Указанные известные конструкции относительно дорогостоящие. Для них требуется относительно большое в аксиальном направлении монтажное пространство. Кроме того, по причине большого количества деталей, в частности, монтажных заклепок, фрикционных накладок и пружинных сегментов, монтаж соответствующих дисков сцепления связан с большими расходами.

В основу настоящего изобретения положена задача создания диска сцепления вышеописанного типа, изготавливаемого более простым и дешевым образом. Кроме того, диск согласно изобретению должен обеспечить компактную конструкцию в аксиальном направлении и безупречную работу. Кроме того, форма выполнения фрикционного сцепления согласно изобретению должна уменьшить расход фрикционного материала.

В соответствии с изобретением это достигается посредством того, что в диске сцепления вышеописанного типа фрикционный материал по поверхности соединен с несущим элементом накладок и выполнен таким образом, что фрикционные накладки на обеих сторонах несущего элемента образуют аксиальные выступы, между которыми - если смотреть в окружном направлении - образованы впадины, или уступы, или промежутки, причем образованные на обеих сторонах несущего элемента накладок выступы - если смотреть в окружном направлении - смещены относительно друг друга так, что при аксиальном зажиме фрикционных накладок происходит аксиальная деформация несущего элемента фрикционных накладок.

В варианте выполнения фрикционного узла согласно изобретению, состоящего из несущего элемента фрикционных накладок и фрикционного материала, при аксиальном зажиме фрикционного узла могут упруго деформироваться как фрикционные накладки, так и участки несущего элемента, на которых установлены фрикционные накладки.

Фрикционные накладки могут быть с преимуществом склеены с несущим элементом фрикционных накладок. Однако для многих случаев применения может быть целесообразно, если фрикционный материал напрессован на несущий элемент фрикционных накладок. Следовательно, это означает, что фрикционные накладки выполняются непосредственно на несущем элементе. При таком варианте выполнения фрикционные накладки не выполняются предварительно как отдельная деталь. Напрессовка может осуществляться с преимуществом методом горячего прессования.

Для монтажа и работы диска сцепления может иметь преимущество, если несущий элемент выполнен в виде кольцевой шайбы и имеет, по меньшей мере, плоский кольцевой участок, на котором выполнены фрикционные накладки. Кольцевой участок может образовывать сплошной, то есть непрерывный кольцевой участок. Для некоторых случаев применения может быть целесообразным, если кольцевой участок - если смотреть в окружном направлении - разделен на отдельные секторы. Кольцевой сектор может быть образован также из нескольких выполненных в виде секторов деталей.

При напрессовке фрикционного материала на несущий элемент особое преимущество может быть, если несущий элемент имеет отверстия, и/или выступы, и/или другие элементы, позволяющие, в частности, закрепление с геометрическим замыканием фрикционного материала, образующего фрикционные накладки, на несущем элементе.

Особое преимущество может быть, если несущий элемент накладок имеет участки для соединения с другой деталью. Эти участки могут быть образованы, например, радиальными консолями. Радиальные консоли могут быть выполнены по внутренней и/или наружной периферии несущего элемента. Консоли могут иметь, по меньшей мере, в некоторых местах длину по окружности, которая сравнительно мала, для обеспечения упругой деформации участков несущего элемента, на котором выполнены фрикционные накладки. При этом радиальные консоли, начиная с участков несущего элемента, на которых установлены фрикционные накладки, могут иметь вначале отрезок, имеющий меньшую длину по окружности, который переходит в более широкий по окружности отрезок или нижний участок. Радиальные консоли имеют с преимуществом выемки, позволяющие соединение с другой деталью несущего элемента. При этом выемки могут быть выполнены на расширенном участке консоли.

Особенно целесообразно, если нанесенный на обеих сторонах несущего элемента фрикционный материал образует кольцевые фрикционные накладки, которые, если смотреть в окружном направлении, образуют гофрированную и/или ступенчатую поверхность. Может быть также целесообразным устанавливать фрикционные накладки на обеих сторонах несущего элемента или наносить фрикционный материал на несущий элемент так, чтобы были образованы валки с промежутками в окружном направлении.

Валки или отрезки фрикционных накладок в виде пластин могут быть при этом расположены на обеих сторонах несущего элемента относительно друг друга таким образом, что валки, выполненные на одной стороне несущего элемента, находятся, по меньшей мере, на участке впадины или промежутка между двумя валками, выполненными на другой стороне несущего элемента. Величины длины по окружности валков, предусмотренных на обеих сторонах несущего элемента накладок, согласованы между собой таким образом, что имеется частичное перекрытие этих валков по окружности.

Окружная длина валков, предусмотренных на обеих сторонах несущего элемента, может быть согласована между собой таким образом, что валки, выполненные на одной стороне несущего элемента, имеют меньшую или, по меньшей мере, одинаковую длину со впадиной (или выступом) между двумя валиками, противолежащей им на другой стороне несущего элемента.

В соответствии с другой возможностью осуществления изобретения длина по окружности валков, предусмотренных на обеих сторонах несущего элемента, может быть согласована между собой таким образом, что валки на одной стороне несущего элемента имеют длину, большую длины противолежащей им впадины.

Несущий элемент накладок может быть с преимуществом изготовлен из рессорно-пружинной стали. Толщина рессорно-пружинной стали может составлять при этом 0,2-1,2 мм, предпочтительно 0,25-0,6 мм. Для работы диска сцепления согласно изобретению предпочтительно, если несущий элемент накладки относительно максимального усилия прижима взаимодействующего с диском фрикционного сцепления выполнен так, что он обеспечивает аксиальную упругость порядка 0,2-1,2 мм, предпочтительно порядка 0,3-0,7 мм.

Для обеспечения хороших фрикционных свойств фрикционных накладок в новом состоянии может иметь преимущество, если свободные поверхности, по меньшей мере, частично обработаны, например, шлифованием или пескоструйной обработкой. Такая обработка фрикционных поверхностей имеет преимущество, в частности, для фрикционных накладок, выполненных напрессовкой фрикционного материала на несущий элемент накладок. Частичная обработка поверхностей фрикционных накладок должна осуществляться, по меньшей мере, на участках поверхностей, сцепляющихся с нажимным диском сцепления или с диском противодавления.

Другие преимущества работы и конструкции диска сцепления в соответствии с изобретением поясняются подробнее в нижеследующем описании.

Изобретение поясняется подробнее с помощью фиг.1-15, которые показывают:

фиг.1 - местный вид диска сцепления в соответствии с изобретением,

фиг.2 - разрез по линии II.II фиг.1,

фиг.3 - разрез по линии III.III фиг.1 при не зажатых в аксиальном направлении фрикционных накладках,

фиг.4 - соответствующее фиг.3 изображение, но при этом фрикционные накладки изображены в зажатом в аксиальном направлении положении,

фиг.5 - другой вариант выполнения несущего листового элемента для применения в диске сцепления в соответствии с изобретением,

фиг.6-15 - другие возможности выполнения в соответствии с изобретением фрикционных накладок, установленных на несущем листовом элементе.

Показанная принципиальная конструкция диска сцепления должна служить только в качестве примера. Фрикционные накладки, выполненные и установленные в соответствии с изобретением, обеспечивающие эффект согласно изобретению, могут, однако, найти применение в выполненных в любом виде дисках сцепления, имеющих фрикционные накладки для зажима между двумя пластинами. Такие диски сцепления известны, например, из заявки Германии DE-OS 19753557. Выполненные и установленные согласно изобретению фрикционные накладки, а также несущие их детали конструкции, могут найти применение, в частности, для так называемых "жестких" дисков сцепления, которые не имеют гасителя крутильных колебаний. Такой диск сцепления известен, например, из заявки Германии DE-OS 19505620.

Фрикционные накладки 6, 6а, расположенные на обеих сторонах несущего элемента 3 фрикционных накладок, прикреплены к несущему элементу 3 накладок по поверхности или по всем граням. Такое соединение может осуществляться путем склеивания фрикционных накладок 6, 6а с несущим элементом 3 или путем напрессовки на него. Напрессовка массы или смеси накладки, которая может быть в сухом или влажном состоянии, может осуществляться, как это описано, например, в DE-OS 4431642, DE-OS 19626668, DE-OS 19650451 и DE-OS 19712203. С целью лучшего соединения или сцепления напрессованных фрикционных накладок 6, 6а несущий элемент 3 может иметь шероховатость поверхности и/или напрессованные элементы. Такие напрессованные элементы, могут быть образованы, например, аксиальными выемками, боковыми отогнутыми кромками, гофрами или аксиальными выступами. Если несущий элемент 3 накладок имеет аксиальные выемки, то фрикционные накладки 6, 6а, расположенные на обеих сторонах несущего элемента 3 фрикционных накладок, могут быть жестко соединены между собой мостиками фрикционной массы или связью.

Фрикционная масса, образующая фрикционные накладки, должна иметь состав, позволяющий упругую деформацию фрикционных накладок 6, 6а. Тем самым должно предотвращаться образование трещин во фрикционной массе и/или отслаивание фрикционных накладок 6, 6а от несущего элемента 3 накладок, то есть нарушение соединения между несущим элементом 3 накладок и фрикционными накладками 6, 6а.

Следовательно, в процессе изготовления фрикционного узла 7, образованного несущим элементом 3 и фрикционными накладками 6, 6а, не требуются дополнительные удерживающие и крепежные элементы, например заклепки, для того, чтобы жестко соединить несущий элемент 3 с фрикционными накладками 6, 6а. Что касается монтажа диска сцепления, то несущий элемент 3 накладок и фрикционные накладки 6, 6а образуют только один цельный узел. Этот узел необходимо затем еще смонтировать с входной деталью 2 диска сцепления 1, причем в данном случае могут применяться соединения на заклепках 2а.

В некоторых случаях применения может быть целесообразным выполнять несущий элемент 3 накладок радиально внутри таким образом, что он одновременно образует входную деталь и передающую вращающий момент деталь 2, которая при необходимости может быть соединена с ведомой ступицей 5а диска сцепления 1.

Для обеспечения упругости накладки, необходимой для мягкого включения и переключения передач, в примере выполнения по фиг.1-4 фрикционные накладки 6, 6а выполнены таким образом, что они образуют аксиальные выступы 8, 8а, между которыми имеются впадины 9, 9а или уступы 9, 9а, причем образованные вследствие этого на обеих сторонах несущего элемента 3 аксиальные профили или формы фрикционных поверхностей расположены относительно друг друга таким образом, что при аксиальном зажиме фрикционных накладок 6, 6а создается аксиальная упругая деформация несущего элемента 3 накладок, как это показано на фиг.4. При зажиме фрикционного узла 7, например, между фрикционной поверхностью маховика и фрикционной поверхностью нажимного диска сцепления аксиальные неровности фрикционных поверхностей 10, 10а и или фрикционных накладок 6, 6а уменьшаются, которые в данном случае образованы выпуклым и сводчатым выполнением фрикционных поверхностей 10, 10а, выполненных в виде валиков, или выступов, или отрезков фрикционных накладок 8, 8а.

Несущий элемент 3 накладок, как видно на фиг.1-4, выполнен предпочтительно как элемент конструкции 11 в виде кольцевой шайбы, который предпочтительно замкнут по периметру, то есть неразрезной.

Но может иметь преимущество, если кольцевой участок 12 элемента конструкции 11 имеет продольные вырезы или канавки, которые при аксиальной деформации, по меньшей мере, кольцевого участка 12 обеспечивают некоторое уменьшение напряжений или определенное выравнивание напряжений внутри этого кольцевого участка 12. При этом вырезы могут быть прямыми, изогнутыми, или зигзагообразными, или волнистыми. На фиг.5 штриховой линией показаны некоторые примеры выполнения таких вырезов, обозначенные позициями 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126.

Как видно, в частности, на фиг.3 и 4, выполненные в виде валиков или пластинок отрезки фрикционных накладок 8, 8а снабжены проходящей радиально канавкой 13, которая в данном случае - если смотреть в окружном направлении - выполнена в центре отрезков фрикционных накладок 8, 8а. Канавки 13 могут быть выполнены с преимуществом в процессе запрессовки фрикционного материала на несущий элемент 3 накладки. Канавки 13 можно выполнить механическим способом, например фрезерованием или резкой. Фрикционные накладки 6, 6а и образующие их отрезки 8, 8а фрикционных накладок в виде пластинок могут также иметь другой вид рисунка канавок, которые могут проходить в радиальном, под углом или в окружном направлении. В частности, большинство канавок могут быть выполнены в отрезках 8, 8а фрикционных накладок так, что они распределены по отдельным участкам. Путем выполнения канавок или выемок в отрезках 8, 8а фрикционных накладок их пластичность улучшается, в результате чего устраняется образование трещин в отрезках 8, 8а фрикционных накладок так, что они распределены по отдельным участкам. Путем выполнения канавок или выемок в отрезках 8, 8а фрикционных накладок их пластичность улучшается, в результате чего устраняется образование трещин в отрезках 8, 8а фрикционной толщины отрезков 8, 8а. Но можно также выполнить канавки 13 до пластины 3 несущего элемента фрикционных накладок.

Несущий элемент 3 фрикционных накладок имеет радиально внутри радиальные консоли 14, служащие для крепления фрикционного узла 7 на части 15 в виде шайбы несущего элемента входной детали 2. Заклепки 2а выполнены на участке консоли 14.

Как следует, в частности, из фиг.3 и 4, предусмотренные на обеих сторонах несущего элемента 3 фрикционных накладок отрезки 8, 8а фрикционных накладок в виде валиков или пластинок, если смотреть в окружном направлении несущего элемента 3 фрикционных накладок, предусмотрены и выполнены таким образом, что между двумя соседними отрезками фрикционных накладок 8, 8а имеются промежутки или уступы 9, 9а, на участках которых фрикционный материал отсутствует. В некоторых случаях применения может быть целесообразно, если на участках, образованных промежутками и уступами 9, 9а впадин 15, также имеется фрикционный материал определенной толщины. Как видно на фиг.1, в показанном примере выполнения впадины 15 между двумя соседними в окружном направлении отрезками 8, 8а фрикционных накладок выполнены клиновидными. Боковые кромки или поверхности впадин 15 могут быть также параллельными друг другу или под другим углом друг к другу. Валики 8, 8а могут быть выполнены круглыми или овальными. Размеры отрезков 8, 8а фрикционных накладок по окружности в примере выполнения на фигурах 1-4 определены таким образом, что расположенные на обеих сторонах несущего элемента 3 фрикционных накладок отрезки 8, 8а фрикционных накладок накладываются или перекрываются на определенную величину 17. Следовательно, длина 16 по окружности отрезка 8, 8а фрикционных накладок больше впадины (или уступа) 5 между двумя соседними по окружности отрезками 8 и 8а фрикционных накладок, расположенной напротив на другой стороне несущего элемента 3 фрикционных накладок. Но может быть целесообразным, если отрезки 8, 8а фрикционных накладок и впадины или 9, 9а согласованы между собой таким образом, что длина 16 по окружности отрезков 8, 8а фрикционных накладок равна или меньше длины по окружности 15 расположенного напротив на другой стороне несущего элемента 3 фрикционных накладок уступа или промежутка 9, 9а.

Радиус кривизны выпуклых фрикционных поверхностей 10, 10а составляет с преимуществом порядка 140-300 мм, предпочтительно порядка 160-240 мм. Следует упомянуть, что в данном случае речь идет об идеализированном радиусе кривизны, так как радиус кривизны фрикционных поверхностей 10, 10а не должен точно совпадать с круговым сектором, а должен иметь синусоидальную форму. Таким образом, имеется преимущество, когда - если смотреть в окружном направлении - на среднем участке фрикционных пластин 8, 8а радиус кривизны минимальный и увеличивается в направлении к граничным областям фрикционных пластин 8, 8а по окружности. Следует еще упомянуть о том, что кривизна изменяется по протяженности фрикционных поверхностей 10, 10а, а именно таким образом, что на радиально внутреннем участке фрикционных поверхностей 10, 10а выпуклость или кривизна фрикционных поверхностей 10, 10а максимальная и уменьшается радиально наружу. Это означает, что радиально внутри радиусы кривизны фрикционных поверхностей 10, 10а минимальные и радиально наружи максимальные.

При применении отрезков 8, 8а фрикционных накладок в виде пластинок целесообразно, если они относительно аксиальных боковых поверхностей кольцевого участка 12 несущего элемента 3 фрикционных накладок занимают часть поверхности, которая составляет порядка 30-85%, предпочтительно порядка 50-80%. Оставшаяся часть поверхности занята, следовательно, впадинами или уступами 9, 9а.

Преимуществом является то, что нанесенному на несущий элемент 3 фрикционной накладки фрикционному материалу придается такая форма, что он создает шаг, составляющий порядка 3-20, предпочтительно 4-9, относительно периферии и образованных волнистых выступов и уступов или впадин. Следовательно, это означает, что относительно фрикционной накладки 6, 6а и при шаге шести таких фрикционных накладок 6, 6а по периферии имеется шесть равномерно распределенных отрезков 8, 8а фрикционных накладок или выполненных выпуклыми отрезков фрикционных поверхностей 10, 10а.

Благодаря выполнению фрикционного узла 7 в соответствии с изобретением, состоящего из фрикционных накладок 6, 6а и несущего элемента 3 фрикционных накладок, создаются следующие преимущества:

- расход фрикционного материала можно значительно уменьшить, так как аксиальную толщину фрикционных накладок 6, 6а можно уменьшить;

- за счет уменьшения необходимого объема фрикционного материала уменьшается также момент инерции масс диска сцепления, снабженного фрикционным узлом 7 в соответствии с изобретением, что представляет собой преимущество для синхронизации и легкости переключения коробки передач;

- толщина 18 в зажатом состоянии (фиг.4) может быть значительно уменьшена при одинаковом резерве износа. За счет этого выигрывается аксиальное монтажное пространство для фрикционного сцепления, устанавливаемого между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач. В крайних случаях толщину 18 фрикционного узла 7 в зажатом состоянии можно уменьшить до 2,5-3 мм. В стандартных дисках сцепления аксиальная толщина 18 составляет порядка 6,5-8 мм;

- практически можно использовать весь примененный фрикционный материал, так как на участке фрикционных накладок 6, 6а отсутствуют головки заклепок, которые ограничивают или уменьшают аксиальный износ;

- за счет прочного соединения массы накладки с несущим элементом 3 фрикционной накладки путем наклеивания и/или запрессовки создается высокое сопротивление продавливанию;

- коэффициент трения обычных фрикционных материалов зависит от удельного давления. В противоположность обычным дискам сцепления, в которых во время включения сцепления в контакте находятся практически почти 100% фрикционных поверхностей, в результате чего удельное давление при включении сцепления изменяется, в фрикционном узле 7, выполненном согласно изобретению, удельное давление может быть более равномерным и почти постоянным, так как во время включения находящиеся в контакте фрикционные поверхности увеличиваются. За счет этого можно добиться по меньшей мере выравнивания удельного давления, в результате чего можно получить более постоянный коэффициент трения между находящимися в сцеплении фрикционными поверхностями. Более постоянный коэффициент трения на участке фрикционных поверхностей фрикционного сцепления с диском сцепления обеспечивает также уменьшение тенденции к дерганию в фрикционном сцеплении;

- температура в фрикционных накладках 6, 6а может поддерживаться на более низком уровне за счет лучшей вентиляции фрикционного узла 7 и оборудованного им диска сцепления.

Вышеуказанные преимущества и эффекты достигаются, по меньшей мере, частично посредством описанных ниже вариантов выполнения.

Согласно неизображенному варианту выполнения несущий элемент 3 накладок вместо плоской формы может иметь определенную гофрированную форму, причем данная гофрированная форма может быть, по меньшей мере, частично согласована с гофрированной и выпуклой формой фрикционных накладок 6, 6а. Так, например, в варианте выполнения по фиг.1-4 кольцевой участок 12 несущего элемента 3 имеет гофрированную часть, которая проходит по меньшей мере приблизительно по центру относительно гофрировки или изгибов фрикционных поверхностей 10 и 10а обеих фрикционных накладок 6, 6а. Если эта гофрировка имеет, по меньшей мере, приблизительно одинаковые размеры с размерами гофрировки фрикционных поверхностей 10 и 10а, то при аксиальном зажиме несущего элемента 3 накладок между двумя пластинами кольцевой участок 12 стремится деформироваться в плоское положение. Это значит, что при такой форме выполнения кольцевого участка 12 он в изображенном на фиг.4 зажатом положении практически имел бы плоскую форму согласно фиг.3.

Кроме того, целесообразно, если кольцевой участок 12 несущего элемента 3 накладок имеет гофрировку, которая меньше гофрировки или выпуклости фрикционных поверхностей 10 и 10а, например составляет только половину этой гофрировки фрикционных накладок. При таком выполнении во время аксиального зажима фрикционных накладок 6, 6а кольцевой участок 12 может вначале прижиматься в направлении плоского, сжатого в аксиальном направлении положения и при продолжении зажима фрикционных накладок приобретает или образует противоположно направленную гофрировку.

Показанная на фиг.5 несущая пластина 103 образована деталью в виде кольцевой шайбы 111, имеющей кольцевой участок 112, от внутреннего контура которого отходят направленные радиально внутрь консоли 114. Консоли 114 имеют - если смотреть в окружном направлении - более узкий участок 127, который, если смотреть радиально внутрь, переходит в расширяющийся в окружном направлении участок 128. Расширяющиеся участки 128 в показанном примере выполнения проходят в обоих окружных направлениях. На участках 128 выполнены выемки 129, с помощью которых несущий элемент 103 накладок может соединиться заклепками с входной деталью гасителя колебаний. Кольцевой участок 112, на который наносится масса фрикционных накладок, выполнен предпочтительно плоским. Как уже указано, кольцевой участок 112 может иметь вырезы 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, расположенные предпочтительно равномерно по окружности.

Если монтируемые на обеих сторонах кольцевого участка 112 фрикционные накладки, например, 6 и 6а имеют накладывающиеся или перекрывающиеся внахлестку участки (например, 17 на фиг.3), может быть целесообразно, если кольцевой участок 112 имеет аксиальные сквозные выемки 130, которые обеспечивают прочное соединение между монтируемыми на обеих сторонах кольцевого участка 112 фрикционными накладками. Это соединение может осуществляться с помощью фрикционного материала, образующего фрикционные накладки, который проходит через выемки 130 и выполнен заодно с фрикционными накладками.

Фиг.6 и 7 показывают разрезы другого варианта выполнения фрикционного узла 107, причем разрезы фрикционного узла 107 выполнены также, как и разрезы на фиг.3 и 4.

На фиг.6 и 7 гофрировка фрикционных накладок 106, 106а и фрикционных поверхностей 110, 110а показана в преувеличенном виде или не соответствует масштабу для того, чтобы облегчить понимание принципа действия или работы фрикционного узла 107. В отношении формы выполнения или кривизны показанной в данном случае в разрезе синусоидальной формы фрикционных поверхностей 110, 110а ссылаемся на данное в этой связи описание фиг.1-4.

Шаг или промежуток 135 между двумя следующими друг за другом выступами гофрировки 136 предпочтительно имеет такие размеры, что по периферии кольцевого участка несущего элемента 212 располагается три-двенадцать, предпочтительно четыре-девять шагов. Особенно предпочтительно, если гофрировка фрикционных поверхностей 106, 106а выполнена таким образом, что она имеет шесть или восемь шагов. Несущий элемент 203 фрикционных накладок изготовлен предпочтительно из высокопрочной рессорно-пружинной стали, имеющей толщину 0,3-1,5 мм, предпочтительно 0,4-0,6 мм.

Разность высоты 231 между вершиной гофра 136 (верхняя седловая точка) и впадиной 137 (нижняя седловая точка) фрикционных поверхностей 110, 110а может составлять в новом состоянии фрикционных накладок 106, 106а порядка 0,4-2,5 мм, предпочтительно порядка 0,5-1 мм. Данная разность высоты 231 зависит от величины диаметра фрикционных накладок 106, 106а, причем с увеличением диаметра, то есть с увеличением габаритов диска сцепления данное различие высот также увеличивается.

Фиг.6 показывает фрикционный узел 107 в незажатом состоянии. В этом состоянии фрикционный узел 107 имеет общую аксиальную толщину 217. Фрикционные накладки 106, 106а выполнены относительно друг друга таким образом, что напротив вершины 136 гофрировки фрикционной накладки 106а находится впадина 137 фрикционной накладки 106 и наоборот. Противолежащие в аксиальном направлении вершины 136 и впадины 137 могут быть незначительно смещены относительно друг друга в окружном направлении.

Форма фрикционных поверхностей 110, 110а обеспечивает, что при аксиальном зажиме фрикционных накладок 106, 106а между нажимным диском сцепления и диском противодавления возникает аксиальная упругая деформация как фрикционных накладок 106, 106а, так и, в частности, кольцевого участка 212 несущего элемента 203 накладки, как это показано на фиг.7. При зажиме фрикционного узла 107 аксиальная гофрировка фрикционных поверхностей 110, 110а, по меньшей мере, уменьшается.

Фиг.7 показывает идеализированное состояние зажатого фрикционного узла 107. На практике на участке фрикционных поверхностей 110, 110а еще может быть "остаточная гофрировка", по меньшей мере, на участке впадин 137, что означает, что фрикционные поверхности 110, 110а находятся не в полном контакте с сопряженной фрикционной поверхностью на нажимном диске фрикционного сцепления или диске противодавления. Это обозначено на фиг.7 пунктирной линией 237. Разность между толщиной 217 незажатого фрикционного узла 107 и толщиной 218 зажатого фрикционного узла 107 соответствует максимально возможному ходу пружины накладки, обеспечивающему мягкое включение и переключение коробки передач. Целесообразно, когда разность между обоими значениями толщины 217 и 218 составляет порядка 0,2-1,2 мм, предпочтительно порядка 0,3-0,7 мм. Толщина 12 в зажатом состоянии зависит от требуемого резерва износа. Конструкция согласно изобретению позволяет выполнение фрикционных узлов 107 с относительно небольшой толщиной в зажатом состоянии. Эта толщина может составлять в новом состоянии соответствующего диска сцепления менее 5 мм, причем возможны даже формы выполнения диска с предельно малой толщиной 218, в зажатом состоянии порядка 2,5-3 мм. Для больших автомобилей, например, с дисками сцепления диаметром более 240 мм при необходимости большего запаса на износ толщина в зажатом состоянии диска соответственно увеличивается до 7 мм и более.

В связи с вариантом выполнения по фиг.1-4 описан неизображенный вариант выполнения, в котором кольцевой участок 12 несущего элемента 3 накладки имеет гофрировку. Кольцевой участок 212 фрикционного узла 107 также может иметь в незажатом состоянии этого фрикционного узла 107 подобную гофрировку. Так, например, кольцевой участок 212 на фиг.6 может иметь показанную на фиг.7 гофрировку, причем эта гофрировка смещена на половину шага 135 на фиг.6. В зажатом состоянии в соответствии с фиг.7 кольцевой участок 212 имел бы практически плоскую форму. Кроме того, есть преимущество, если кольцевой участок 212 имеет гофрировку, аксиальная высота которой меньшей высоты 231 гофрировки фрикционных поверхностей 110, 110а, то гофрировка кольцевого участка 212 может составлять только половину высоты 231. При такой форме кольцевой участок 212 во время аксиального зажима фрикционных накладок 106, 106а может вначале прижиматься в направлении плоского, сжатого в аксиальном направлении положения и при продолжении зажима кольцевой участок 212 приобретает противоположно направленную или зеркальную гофрировку. Такая форма имеет то преимущество, что на участке соединительных поверхностей между накладками 106, 106а и кольцевым участком 212 напряжения среза или напряжения сдвига могут уменьшаться.

В варианте выполнения по фиг.6 и 7 гофрировка фрикционных поверхностей 110, 110а выполнена таким образом, что вершины 136 и впадины 137 в отношении их кривизны или геометрической формы выполнены практически одинаковыми, не считая их ориентировки по оси.

В примере выполнения в соответствии с фиг.8 и 9 несущий элемент 303 фрикционных накладок также имеет кольцевой плоский участок 312, на котором наклеен или запрессован фрикционный материал, который образует участки в виде пластин и валиков 308, 308а. В окружном направлении между двумя следующими друг за другом валиками 308, 308а фрикционной накладки имеется промежуток 317, который не покрыт фрикционным материалом или покрыт лишь тонким слоем. Валики 308, 308а фрикционной накладки в изображенном примере выполнения имеют плоскую фрикционную поверхность 310, 310а. Как видно на фиг.9, при зажиме фрикционного узла 307 участки 317 упруго деформируются, в результате чего обеспечивается мягкое включение соответствующего фрикционного сцепления. Аксиальная упругая деформация 337 зависит от замыкающего усилия соответствующего фрикционного сцепления и пружинящих свойств кольцевого участка 312. Обе величины предпочтительно подогнаны друг к другу так, что ход пружины 337 составляет порядка 0,3-1,2 мм, предпочтительно порядка 0,4-0,7 мм. Эти значения относятся к дискам сцепления для легковых автомобилей, для грузовых автомобилей эти значения могут быть больше.

Поверхности фрикционных валиков 308, 308а, образующие фрикционные поверхности 310, 310а, могут иметь, если смотреть в окружном направлении, по меньшей мере, небольшой выпуклый изгиб.

На фиг.10 показан вариант выполнения фрикционного узла 407, в котором, если смотреть в окружном направлении, размер 415 впадины или промежутка 409 или 409а в основном совпадает с длиной по окружности 416 фрикционной накладки в виде пластины или фрикционного валика 408, 408а. Валики 408, 408а фрикционной накладки, расположенные на обеих сторонах кольцевого участка 412, установлены в окружном направлении таким образом, что напротив них находится выемка 409а или 409.

Вариант выполнения на фиг.11 имеет принципиальную конструкцию, одинаковую с конструкцией на фиг.8. Он отличается в основном только тем, что фрикционные поверхности валиков 508, 508а, образующие фрикционные поверхности 510, 510а, имеют выпуклый изгиб. Такой изгиб отражается на деформации кольцевого участка 512 фрикционного узла 507.

В фрикционном узле 607 на фиг.12 на стороне кольцевого участка 612, обращенной от отдельных фрикционных отрезков 608, 608а, предусмотрен, по меньшей мере частично, фрикционный слой 638. Фрикционный слой 638 служит для лучшего закрепления фрикционных накладок 606, 606а на несущем элементе 603 фрикционных накладок. С этой целью в изображенном примере выполнения на кольцевом участке 612 имеются кольцевые выемки 630 для образования мостиков из материала между отрезками фрикционных накладок 608, 608а и фрикционным материалом 638, напрессованным на другой стороне несущего элемента 603. Толщина фрикционного материала 638 выбрана такой, что она при зажиме фрикционного узла 607 не соприкасается с фрикционными поверхностями нажимного диска сцепления и диска противодавления. Как видно, толщина фрикционного материала 638 относительно мала по сравнению с толщиной валиков фрикционных накладок 608, 608а.

Вариант выполнения 707 на фиг.13 отличается от варианта на фиг.6 в основном тем, что длина 739 вершин 736 гофров короче длины 740 впадин 737 гофров.

В варианте выполнения на фиг.14 фрикционный узел 807 выполнен таким образом, что длина 840 впадин 837 гофра фрикционных поверхностей 810, 810а меньше длины 839 вершин 836 фрикционных поверхностей. Как видно на фиг.14, фрикционные поверхности 810, 810а выполнены таким образом, что на среднем участке вершин гофра 836 имеется минимальный изгиб поверхностей 810, 810а и этот изгиб постепенно увеличивается в сторону краевого участка вершин 836 гофра.

Фрикционный узел 907 на фиг.15 отличается от фрикционного узла на фиг.12 в основном тем, что слой фрикционного материала 938, имеющийся между двумя соседними в окружном направлении фрикционными отрезками 908, 908а, имеет изогнутую наружную поверхность 941. За счет соответствующего выполнения слоя фрикционной накладки 938, который не участвует в собственно фрикционном зацеплении, на процесс деформации фрикционного узла 907 может оказываться воздействие во время аксиального зажима. Между отдельными фрикционными отрезками 908, 908а и слоями 938 фрикционного материала могут, как описано в связи с фиг.12, также находиться мостики фрикционного материала.

За счет фрикционного материала 938 между соседними фрикционными отрезками 908, 908а можно улучшить свойства кольцевого участка 912, на котором закреплены фрикционные накладки 906, 906а, при различных температурах. В частности, тем самым можно в значительной степени предотвратить или уменьшить неравномерное тепловое расширение участка 912, в результате чего можно избежать или, по меньшей мере, уменьшить перекос участка 912.

Фрикционные узлы в соответствии с изобретением могут быть выполнены с учетом их пружинящих свойств в аксиальном направлении таким образом, что они во взаимодействии с соответствующим им фрикционным сцеплением и в полностью закрытом состоянии фрикционного сцепления обладают остаточной упругостью. Процент остаточной упругости в лучшем случае составляет 2×10⁴N на мм - 10×10⁴N на мм.

Путем выполнения канавок в материале накладок можно, кроме того, изменить свойства деформации фрикционных узлов и тем самым согласовать с отдельными случаями применения.

Кроме того, за счет соответствующего распределения фрикционных узлов по периферии можно воздействовать на колебательную характеристику фрикционных узлов.

В некоторых случаях применения может быть также целесообразно, если изгибы фрикционных поверхностей, например, 110, 110а выполнены таким образом, что образуются вершины 136 гофров, имеющие разную высоту 231. Таким образом можно выполнить два вида вершин 136 гофров, имеющих разную высоту 231, причем отдельные вершины 136 различной высоты 231 могут размещаться попеременно, если смотреть в направлении окружности. Тем самым при замыкании соответствующего фрикционного сцепления вначале приводятся в действие вершины 136 с большей высотой 231 и затем начинают действовать со смещением времени вершины 136 с меньшей аксиальной высотой 231.

Кроме того, несущие элементы 3, 103 могут быть выполнены составными, например, из 3 или 4 деталей из листового металла в виде сегментов.

Масса, образующая фрикционные накладки, имеет предпочтительно, по меньшей мере, незначительные упругие свойства, которые обеспечивают выравнивание возникающих при деформации фрикционных накладок напряжений так, что можно не допустить образование трещин и разрушение в фрикционных накладках и/или отслаивание фрикционных накладок от несущего элемента накладок.

В массу для накладок можно с преимуществом внести, по меньшей мере, одну из следующих добавок:

- смолы с большой упругостью и малым модулем упругости,

- каучуковые материалы с более высокой упругостью,

- силиконовые соединения с более высоким постоянством температуры,

- керамические материалы с более высоким постоянством температуры,

- спекаемые материалы высокой прочности.

Вышеописанные варианты выполнения относятся к фрикционным узлам 7, 107, 307, 407, 507, 607, 707, 807, 907, имеющим распределенные в окружном направлении фрикционные участки, между которыми, по меньшей мере, в незажатом состоянии фрикционного участка выполнены впадины, или уступы, или промежутки. Упругая деформация в соответствии с изобретением несущего элемента фрикционной накладки вследствие особой формы выполнения нанесенного на него фрикционного материала может осуществляться так, что гофры или выступы и уступы фрикционных поверхностей относительно несущего элемента фрикционных накладок проходят в радиальном направлении. Логично это означает, что при такой форме выполнения фиг.6 и 7 соответствовали бы разрезу соответствующего несущего элемента фрикционных накладок по линии II-II фиг.1.

Поданная с заявкой формула изобретения представляет собой предложения по формулировке без ущерба для получения широкой патентной охраны. Заявитель оставляет за собой право испрашивать другие, раскрытые только в описании и/или чертежах комбинации признаков.

Примененные в дополнительных пунктах формулы изобретения взаимосвязи указывают на другие варианты осуществления предмета основного пункта формулы изобретения с помощью признаков соответствующего дополнительного пункта; их не следует понимать как отказ от получения независимой, объективной охраны комбинаций признаков взаимосвязанных дополнительных пунктов формулы изобретения.

Поскольку предметы дополнительных пунктов формулы изобретения могут составлять применительно к уровню техники на дату приоритета самостоятельные и независимые изобретения, заявитель оставляет за собой право представить их как предмет независимых формул изобретения или заявлений о разделении. Кроме того, они могут содержать также независимые изобретения, имеющие оформление, независимое от предметов предшествующих дополнительных пунктов формулы изобретения.

Примеры осуществления изобретения не следует понимать как ограничение изобретения. Более того, в рамках настоящего раскрытия возможны многочисленные варианты и модификации, в частности такие варианты, элементы и комбинации и/или материалы, которые могут быть заимствованы специалистом применительно к решению задачи, например, путем комбинации или изменения отдельных признаков и элементов или технологических схем, описанных и показанных на чертежах в связи с общим описанием и формами выполнения, а также формулой изобретения, и которые приводят посредством комбинируемых признаков к новому предмету изобретения или новым технологическим схемам и последовательности технологических схем, также насколько они относятся к способам изготовления, методикам испытаний и технологическому процессу.

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно для применения во фрикционном сцеплении автомобиля. Диск сцепления содержит ступицу и, по меньшей мере, один несущий элемент накладки, соединяемый со ступицей с обеспечением привода и кольцеобразно окружающий ступицу, на обеих сторонах которого предусмотрен фрикционный материал. Фрикционный материал образует фрикционные накладки и по поверхности соединен с несущим элементом фрикционных накладок, а также имеет такую форму, что фрикционные накладки на обеих сторонах несущего элемента образуют аксиальные выступы. Между аксиальными выступами образованы впадины, при этом выступы на обеих сторонах несущего элемента фрикционных накладок расположены со смещением таким образом, что при аксиальном зажиме фрикционных накладок происходит упругая аксиальная деформация несущего элемента фрикционных накладок. Техническим результатом является компактность конструкции в аксиальном направлении, уменьшение расхода фрикционного материала, а также повышение технических характеристик. 20 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Диск сцепления, в частности, для применения во фрикционном сцеплении автомобиля, содержащий ступицу и, по меньшей мере, один несущий элемент накладки, соединяемый со ступицей с обеспечением привода и кольцеобразно окружающий ступицу, на обеих сторонах которого предусмотрен фрикционный материал, образующий фрикционные накладки, отличающийся тем, что фрикционный материал по поверхности соединен с несущим элементом фрикционных накладок и имеет такую форму, что фрикционные накладки на обеих сторонах несущего элемента образуют аксиальные выступы, между которыми, если смотреть в направлении окружности, образованы впадины, при этом выступы на обеих сторонах несущего элемента фрикционных накладок, если смотреть в направлении окружности, расположены со смещением таким образом, что при аксиальном зажиме фрикционных накладок происходит аксиальная упругая деформация несущего элемента фрикционных накладок.2. Диск сцепления по п.1, отличающийся тем, что фрикционные накладки склеены с несущим элементом фрикционных накладок.3. Диск сцепления по п.1, отличающийся тем, что фрикционный материал напрессован на несущий элемент фрикционных накладок.4. Диск сцепления по п.3, отличающийся тем, что напрессовка осуществляется методом горячего прессования.5. Диск сцепления по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что несущий элемент фрикционных накладок выполнен в виде кольцевой шайбы и имеет, в основном, плоский кольцевой участок, на котором предусмотрены фрикционные накладки.6. Диск сцепления по п.5, отличающийся тем, что кольцевой участок образует сплошной (непрерывный) кольцевой участок.7. Диск сцепления по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что несущий элемент фрикционных накладок имеет отверстия и/или выступы для крепления фрикционного материала, образующего фрикционные накладки.8. Диск сцепления по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что несущий элемент накладок имеет участки крепления для присоединения к другой детали.9. Диск сцепления по п.8, отличающийся тем, что участки крепления образованы радиальными консолями, которые имеют, по меньшей мере, в некоторых местах небольшую длину по окружности.10. Диск сцепления по п.9, отличающийся тем, что радиальные консоли выполнены радиально внутри и/или радиально снаружи фрикционных накладок.11. Диск сцепления по одному из пп.8-10, отличающийся тем, что радиальные консоли, начиная с кольцевых плоских участков несущего элемента накладок, на которых выполнены фрикционные накладки, в начале образуют имеющий небольшую длину по окружности отрезок, который переходит в расположенный по окружности более широкий нижний участок.12. Диск сцепления по п.11, отличающийся тем, что на нижних участках (консолей) выполнены выемки для соединительных элементов.13. Диск сцепления по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что нанесенный на обеих сторонах несущего элемента фрикционных накладок фрикционный материал образует кольцевые фрикционные накладки, которые, если смотреть в направлении окружности, образуют гофрированную и/или ступенчатую поверхность.14. Диск сцепления по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что образующий фрикционные накладки фрикционный материал образует на обеих сторонах несущего элемента накладок валики с промежутком между ними в окружном направлении.15. Диск сцепления по п.14, отличающийся тем, что предусмотренные на обеих сторонах несущего элемента накладок валики расположены относительно друг друга таким образом, что валики, выполненные на одной стороне несущего элемента накладки, находятся на участке впадины (промежутка), находящейся между двумя валиками, предусмотренными на другой стороне несущего элемента накладок.16. Диск сцепления по п.14 или 15, отличающийся тем, что длина по окружности предусмотренных на обеих сторонах несущего элемента валиков согласована друг с другом так, что имеется частичное перекрытие валиков накладок.17. Диск сцепления по п.14 или 15, отличающийся тем, что окружная длина предусмотренных на обеих сторонах несущего элемента валиков согласована друг с другом так, что предусмотренные на одной стороне несущего элемента накладок валики имеют длину, меньшую или равную длине противолежащей им на другой стороне несущего элемента впадины между двумя валиками накладки.18. Диск сцепления по одному из пп.14-16, отличающийся тем, что длина по окружности валиков, предусмотренных на обеих сторонах несущего элемента накладок, согласована друг с другом так, что предусмотренные на одной стороне несущего элемента накладок валики имеют длину, превышающую длину противолежащей им на другой стороне несущего элемента фрикционных накладок впадины между двумя валиками накладок.19. Диск сцепления по одному из пп.1-18, отличающийся тем, что несущий элемент накладок выполнен из рессорно-пружинной стали толщиной 0,2-1 мм, предпочтительно 0,25-0,5 мм.20. Диск сцепления по одному из пп.1-19, отличающийся тем, что обеспечиваемая несущим элементом накладок аксиальная упругость составляет порядка 0,2-1,2 мм, предпочтительно порядка 0,4-0,7 мм.21. Диск сцепления по одному из пп.1-20, отличающийся тем, что после напрессовки фрикционного материала на несущий элемент накладок свободная поверхность, по меньшей мере, частично перекрывается.