本發(fā)明涉及具有經(jīng)處理過(guò)的表面的摩擦襯墊的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

摩擦襯墊是特別用于機(jī)動(dòng)車輛的離合器中的摩擦元件。

已知地，在離合器中，在摩擦元件被夾置在壓盤和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪之間時(shí)，摩擦元件的功能為傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和速度改變時(shí)確保該轉(zhuǎn)矩傳遞的漸進(jìn)性。該漸進(jìn)性參與駕駛舒適性。

襯墊通過(guò)鉚接被固定在盤(以下被稱作摩擦盤)的兩個(gè)面上。通常，將特別包括承載有襯墊的摩擦盤的裝置稱作“摩擦裝置”。

安裝在摩擦盤上的、夾置在壓盤和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪或反作用盤之間的襯墊將轉(zhuǎn)矩傳輸至變速箱。具有差質(zhì)量的傳遞最終可導(dǎo)致離合器故障。轉(zhuǎn)矩傳遞的質(zhì)量和抗離心力的耐力與用于實(shí)現(xiàn)襯墊的材料的機(jī)械強(qiáng)度、及盤與其承載的襯墊之間的摩擦系數(shù)直接相關(guān)。

良好的傳遞質(zhì)量要求：

-一方面，確保摩擦盤的表面和襯墊之間的盡可能大的靜摩擦系數(shù)，和

-另一方面，在通常的磨合階段期間提高襯墊和壓盤或發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪之間在優(yōu)選的摩擦區(qū)域中的動(dòng)摩擦系數(shù)。

為了優(yōu)化傳遞質(zhì)量，已知對(duì)襯墊的表面進(jìn)行處理。

為此，文獻(xiàn)FR 2 742 503提出了第一類型的襯墊表面處理方法，在該方法中，在對(duì)流變性穩(wěn)定化的襯墊加工之后，通過(guò)在200-300℃下對(duì)襯墊的過(guò)度焙燒使該襯墊表面地碳化。

然而，該類型的方法高度消耗能量，因?yàn)樵诤嫦浠驙t子中實(shí)現(xiàn)的該過(guò)度焙燒是長(zhǎng)時(shí)間的(該過(guò)度焙燒通常持續(xù)超過(guò)24小時(shí))。而且，如此處理的襯墊的表面特性相對(duì)不規(guī)則。實(shí)際上，過(guò)度焙燒可能在襯墊的厚度中引起不受控的、自50至300μm而延伸的變化梯度。而且，過(guò)度焙燒對(duì)同一批次的襯墊的厚度的影響可彼此不同。

第二類型的襯墊表面處理方法尤其在文獻(xiàn)WO2009156700或DE10 2009 002240中提出。

在該情況下，在待處理襯墊表面上放置聚合物基(可選地，該聚合物是交聯(lián)聚合物)或丙烯酸酯基的化學(xué)效應(yīng)膜。

該第二類型的處理方法允許更好地控制被處理的襯墊的厚度中的變化梯度。然而，局部地實(shí)施該處理是困難的。實(shí)際上，為了使該處理局部化，必須借助于遮蓋物，這使得該方法的實(shí)施復(fù)雜化。因此，優(yōu)選對(duì)整個(gè)表面實(shí)施處理，尤其是對(duì)該表面的不相關(guān)的區(qū)域?qū)嵤┨幚?。即使如在文獻(xiàn)DE10 2005 003 507中所述，現(xiàn)有技術(shù)的近期發(fā)展已經(jīng)允許得到可選擇性地施用于襯墊表面的某些區(qū)域的表面處理方法，待處理區(qū)域的界定仍是相對(duì)不精確的。

此外，通過(guò)施加聚合物基或丙烯酸酯基的化學(xué)效應(yīng)膜來(lái)改進(jìn)襯墊的靜或動(dòng)摩擦系數(shù)要求控制各種參數(shù)，諸如該膜的化學(xué)性質(zhì)、其厚度和其粗糙度，這使得該處理方法的實(shí)施相對(duì)復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的由此在于通過(guò)提供一種表面處理方法以克服這些缺陷，該表面處理方法有效并簡(jiǎn)單地施用于精確的待處理表面，以既改善襯墊和摩擦盤之間的靜摩擦系數(shù)，又改善襯墊和壓盤或發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪之間在優(yōu)選的摩擦區(qū)域中的動(dòng)摩擦系數(shù)。

為此，本發(fā)明的主題為一種用于處理摩擦元件的表面的方法，該摩擦元件包括有機(jī)基質(zhì)，該有機(jī)基質(zhì)包含至少一種無(wú)機(jī)材料，所述摩擦元件諸如用于離合器的摩擦裝置的摩擦元件，該方法的特征在于，通過(guò)用激光束沿著至少一個(gè)預(yù)定的軌跡掃描該表面的至少一個(gè)區(qū)域來(lái)處理該區(qū)域，所述至少一個(gè)區(qū)域被稱作待處理區(qū)域，該激光束具有的能量密度為0.05至1J/cm²，頻率為10Hz至10kHz，脈沖時(shí)長(zhǎng)為介于1ps至1ns。

當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明，待處理區(qū)域可以被多個(gè)光束掃描。此外，每個(gè)光束可以影響一個(gè)或多個(gè)預(yù)定區(qū)域。

激光束允許受益于可完全參數(shù)化的運(yùn)行條件，允許對(duì)待處理區(qū)域進(jìn)行非常精確地局部化的化學(xué)處理。

激光束允許精確地選擇待處理區(qū)域，免去由于處理不相關(guān)區(qū)域而造成的無(wú)用成本。

根據(jù)本發(fā)明的方法還允許以完全受控的方式化學(xué)地改變被處理的區(qū)域的表面結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)地，摩擦襯墊由不含石棉的合成纖維(諸如玻璃纖維)組成。這些纖維被拉絲，可選地與銅線絞擰，然后浸入由熱固性樹脂和/或彈性體組成的有機(jī)基質(zhì)，該有機(jī)基質(zhì)稱作連結(jié)基質(zhì)。這些被連結(jié)基質(zhì)包裹的纖維被卷繞以形成預(yù)成形件，并在模具中加壓焙燒以形成襯墊。

傳統(tǒng)地，在焙燒之后，襯墊被加工以去除具有不規(guī)則性的、覆蓋襯墊的模制表皮。

激光束的使用允許以完全受控的方式在10至300μm的受控深度上改變有機(jī)基質(zhì)的位于由熱固性樹脂或交聯(lián)硫化彈性體形成的三維網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格內(nèi)的分子結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的方法由此例如通過(guò)有機(jī)連結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)的受控改變和金屬成分(諸如銅)的表面性氧化而改變基質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)的密度。相反地，借助于激光束的處理不損害機(jī)械加固成分(諸如連續(xù)玻璃纖維或加固填料)和襯墊的連結(jié)基質(zhì)之間的接合。

根據(jù)本發(fā)明的方法還能夠允許使某些化合物局部地消失，以產(chǎn)生特定的表面拓?fù)?，例如根?jù)所期望的功能改變粗糙度，尤其是改變靜摩擦或動(dòng)摩擦。

而且，局部化的處理允許遵循摩擦元件的初始幾何構(gòu)造，該初始幾何構(gòu)造是通過(guò)對(duì)熱固化材料的熱壓和加工來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

相比于使用化學(xué)效應(yīng)膜，根據(jù)本發(fā)明的方法借助于激光束的使用，局部化表面處理更加容易很多，同時(shí)至少與使用化學(xué)效應(yīng)膜同樣好地控制在襯墊厚度中的處理。

優(yōu)選地，施加至待處理區(qū)域的激光束的能量密度小于0.3J/cm²。還優(yōu)選地，影響待處理區(qū)域的激光束的截面為20至100μm，優(yōu)選地等于大約35μm。優(yōu)選地，施加至待處理區(qū)域的激光束的波長(zhǎng)為550至1200nm。仍是優(yōu)選地，施加至待處理區(qū)域的激光束的頻率大于100Hz，脈沖時(shí)長(zhǎng)大于100ps，并且波長(zhǎng)為634至1064nm。

激光束是可完全地參數(shù)化的，根據(jù)本發(fā)明的方法的處理能夠根據(jù)能量域(波長(zhǎng))、所使用的脈沖長(zhǎng)度、聚焦直徑和能量密度來(lái)引起對(duì)有機(jī)連結(jié)劑的受控改變。該改變例如通過(guò)碳和雜性成分以受控的方式分離而在高分子結(jié)構(gòu)水平處發(fā)生。這導(dǎo)致被處理的區(qū)域的表面結(jié)構(gòu)的物理-化學(xué)改變，在被處理的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)不同于未被處理的區(qū)域的表面張力和表面拓?fù)洹?/p>

根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的處理允許在實(shí)踐上僅作用于有機(jī)基質(zhì)，從而避免損害在材料體積中的機(jī)械加固物和基質(zhì)之間的接合。

所使用的激光源可以無(wú)差別地尤其從準(zhǔn)分子激光、YVO4激光(以便具有在近紅外光、可見光、甚或紫外光中的處理的靈活度)或YAG激光中選擇。

摩擦元件(諸如襯墊)的表面積為50至1000cm²，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的整體處理，可以同時(shí)使用多個(gè)激光束，尤其是來(lái)自于作為適于工業(yè)化配置的、用于將光束從源傳輸?shù)侥繕?biāo)對(duì)象的傳輸裝置的光纖束。

有利地，激光束根據(jù)這樣的法則被操控：該法則允許對(duì)所述待處理區(qū)域的處理的深度效果的預(yù)定變化。

待處理區(qū)域可位于摩擦元件的稱作摩擦面的外部面上，該摩擦元件形成離合器摩擦裝置的環(huán)形襯墊。

激光束在待處理表面上的掃描由此允許在受控的測(cè)微厚度中改變待處理區(qū)域的材料的表面的表面粗糙度或化學(xué)性質(zhì)，以一方面提高襯墊和摩擦盤之間的靜摩擦系數(shù)，并在磨合階段期間提高襯墊和壓盤或發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪之間在優(yōu)選的摩擦區(qū)域中的動(dòng)摩擦系數(shù)。

激光束在待處理表面上的掃描還允許使干式離合器中的摩擦裝置匹配手動(dòng)變速箱(單離合器)或自動(dòng)變速箱(干式雙和單離合器)。

待處理區(qū)域可位于摩擦元件的稱為支承面的內(nèi)部面上，該摩擦元件形成離合器摩擦裝置的環(huán)形襯墊。支承面的該待處理區(qū)域意于支承在離合器摩擦盤的漸變?nèi)~片的至少一個(gè)互補(bǔ)面上。

優(yōu)選地，待處理區(qū)域是漸變?nèi)~片的互補(bǔ)面的2至3倍。

有利地，支承面的待處理區(qū)域設(shè)有用于使鉚釘穿過(guò)的孔，所述鉚釘用于將環(huán)形襯墊固定在摩擦盤的漸變?nèi)~片上。

優(yōu)選地，待處理區(qū)域圍繞用于使鉚釘穿過(guò)的孔延伸，并且待處理區(qū)域的面積優(yōu)選地是該孔的面積的2至3倍。

這允許改善靜摩擦并降低在固定區(qū)域中由局部滑動(dòng)引起的脫離的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上，圍繞與摩擦盤受壓的區(qū)域和鉚接接合部的摩擦材料的微小磨損導(dǎo)致微小剪切力，并最終發(fā)生滑動(dòng)。這些滑動(dòng)可導(dǎo)致鉚接接合部的斷裂，損害離合器的運(yùn)行。可由此導(dǎo)致可靠性的減少，引起使用者的某種程度的不舒適度和不滿意度。

有利地，待處理區(qū)域位于環(huán)形襯墊的摩擦面或支承面的徑向上的外部半部分上。

激光束掃描的軌跡可由彎曲的并大致相互平行的、可選的不連續(xù)的激光束路徑形成。

特別地，激光束掃描的軌跡可由大致圓形且同心的、可選的不連續(xù)的激光束路徑形成。

在一個(gè)變型中，激光束掃描的軌跡可由大致直的且相互平行的、可選的不連續(xù)的激光束路徑形成。

激光束在待處理區(qū)域上的掃描由此遵循預(yù)定的軌跡，其允許與待處理區(qū)域的協(xié)作，該待處理區(qū)域與意于與摩擦元件接觸的元件的互補(bǔ)區(qū)域完全匹配。

本發(fā)明的目的還在于一種摩擦元件，該摩擦元件形成意于被摩擦盤承載的環(huán)形襯墊，其特征在于，該摩擦元件包括按照如上所述的方法處理的表面。

本發(fā)明的目的還在于一種用于機(jī)動(dòng)車輛的離合器的摩擦裝置，該摩擦裝置包括形成被摩擦盤承載的環(huán)形襯墊的摩擦元件，其特征在于，該摩擦元件是如上所述的摩擦元件。

本發(fā)明的目的最后在于一種用于機(jī)動(dòng)車輛的離合器，該離合器包括配備有摩擦元件的摩擦裝置，該摩擦元件形成被摩擦盤承載的環(huán)形襯墊，其特征在于，該摩擦元件是如上所述的摩擦元件。

該離合器可以是單離合器，其包括意于被夾置在壓盤和反作用盤之間的單個(gè)摩擦盤?；蛘?，該離合器可以是雙離合器，即包括兩個(gè)摩擦盤的離合器，第一摩擦盤意于被夾置在壓盤和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪或反作用盤之間，第二摩擦盤意于被夾置在另一壓盤和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪或反作用盤之間。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀示例性地提供的、而無(wú)任何限制性的附圖，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1是用于離合器的摩擦裝置的透視圖，帶有示出組件的布置的局部剖視圖，該圖示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例而被處理的、形成環(huán)形襯墊的摩擦元件的區(qū)域；

圖2是形成環(huán)形襯墊的摩擦元件的稱作摩擦面的外部面的正視圖，該外部面具有按照根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實(shí)施例而被處理的區(qū)域；

圖3至圖5是與圖2類似的視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的方法的第三至第五實(shí)施例；

圖6是形成環(huán)形襯墊的摩擦元件的稱作支承面的內(nèi)部面的正視圖，該圖示出了按照根據(jù)本發(fā)明的方法的第六實(shí)施例而被處理的區(qū)域；

圖7是與圖6類似的視圖，其是根據(jù)本發(fā)明的方法的第七實(shí)施例的視圖。

具體實(shí)施方式

在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的用于離合器的摩擦裝置10。該裝置10包括摩擦盤12和分別由該盤12的兩個(gè)面承載的兩個(gè)相同的摩擦襯墊14。襯墊14每個(gè)具有平面環(huán)的整體形狀。盤12具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且在所述例子中確保漸變的功能。該盤由此包括可軸向彈性變形的漸變?nèi)~片(未在圖1中示出)。每個(gè)襯墊14包括孔16，其在下文中被稱作锪孔16，其每個(gè)形成用于固定鉚釘18的貫通底座，所述固定鉚釘18用于將襯墊14固定在摩擦盤12的漸變?nèi)~片上。每個(gè)襯墊14還包括孔16A，其在下文中被稱作擴(kuò)孔16A。每個(gè)擴(kuò)孔16A定位為與摩擦盤12的相對(duì)面的襯墊14的一個(gè)锪孔16相面對(duì)。傳統(tǒng)地，擴(kuò)孔16A允許工具穿過(guò)，以安裝鉚釘18。

襯墊14包括兩個(gè)面：被稱作摩擦面的外部面20，和被稱作支承面的內(nèi)部面22。摩擦面20是這樣的面：一旦摩擦裝置10被安裝到離合器中，該面就通過(guò)摩擦與壓盤、發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪或反作用盤協(xié)作。當(dāng)離合器是雙離合器時(shí)，即當(dāng)離合器具有每個(gè)連接到變速箱的輸入軸的兩個(gè)摩擦盤時(shí)，摩擦面20也可通過(guò)摩擦與壓盤或反作用盤協(xié)作。在該情況下，位于發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的第一摩擦盤的摩擦面20通過(guò)摩擦與第一壓盤或中央反作用盤協(xié)作，位于遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)的一側(cè)的第二摩擦盤的另一摩擦面20通過(guò)摩擦與第二壓盤或中央反作用盤協(xié)作。支承表面22是支承在摩擦盤12的漸變?nèi)~片上的面。

由于摩擦襯墊14是相同的，在下文中僅描述襯墊14中的一個(gè)。

本身已知地，襯墊14包括有機(jī)基質(zhì)，該有機(jī)基質(zhì)包含至少一種無(wú)機(jī)材料。

傳統(tǒng)地，摩擦襯墊包括：

-在體積上占20至45％(優(yōu)選地35％)的熱固性樹脂，該熱固性樹脂形成連結(jié)基質(zhì)的第一部分，例如酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺、或聚酰亞胺樹脂；

-在體積上占10至25％(優(yōu)選地15％)的預(yù)硫化或硫化的彈性體，其形成連結(jié)基質(zhì)的第二部分；

-在體積上占0.5至10％(優(yōu)選地3％)的銅，該銅以絲線或粉末形式分布在摩擦元件中；

-補(bǔ)充至體積的100％的其它無(wú)機(jī)組分(如玻璃、硫化鋇、摩擦改性填料)和有機(jī)組分(如石墨潤(rùn)滑劑、黑炭或有機(jī)摩擦改性填料)。

襯墊14的摩擦面20是按照根據(jù)本發(fā)明的方法的第一例子而被處理的。

該處理可在將襯墊14鉚接在摩擦盤12上之前或之后進(jìn)行。

根據(jù)該方法，摩擦面20的至少一個(gè)區(qū)域已經(jīng)被執(zhí)行預(yù)定軌跡25的激光束掃描。在該處理期間，優(yōu)選地已調(diào)節(jié)了激光束以使得其能量密度小于0.3J/cm²，其頻率大于100Hz，脈沖時(shí)長(zhǎng)大于100ps，波長(zhǎng)為634至1064nm，且該光束的截面等于大約35μm。

上述對(duì)于能量密度、頻率、脈沖時(shí)長(zhǎng)、截面和波長(zhǎng)的優(yōu)選選擇允許對(duì)被處理區(qū)域27的有效的、完全局部化的化學(xué)處理。此外，激光束可有利地根據(jù)這樣的法則被操控：該法則允許對(duì)被處理的區(qū)域27的處理的深度效果的預(yù)定變化。

盡管在襯墊14的面20上已示出了激光束的掃描軌跡25以允許使被處理的區(qū)域27可見，該軌跡對(duì)于肉眼是不可見的。相反地，該軌跡25可通過(guò)共焦顯微鏡或掃描電子顯微鏡可見。

要注意的是，在襯墊14的摩擦面20上示意性地示出的軌跡25(見圖1至圖5)單純是用于示例性的目的，不特別地對(duì)應(yīng)于為了根據(jù)本發(fā)明有效地獲得被處理的區(qū)域27的而用于實(shí)際軌跡25的激光束的通過(guò)數(shù)目。

在圖2中可見，該軌跡25可以是不連續(xù)的，以在襯墊14的同一面20上形成多個(gè)被處理的區(qū)域27。還可見軌跡25可以是與大致對(duì)應(yīng)于被處理的區(qū)域27的寬度的方向平行的。更具一般性地，激光束的掃描軌跡25可由大致直的和彼此平行的、可選地不連續(xù)的路徑形成。

圖3和圖4示出來(lái)自于同一類型的軌跡25的同一類型的被處理的區(qū)域27關(guān)于其相對(duì)于孔16的定位可以不同。還可以看到，與圖2的被處理的區(qū)域27相反地，軌跡25可與大致對(duì)應(yīng)于被處理的區(qū)域27的長(zhǎng)度的方向平行。

在圖5中可見被處理的區(qū)域27可以是彎曲的，例如是拋物線形的，掃描軌跡25由彎曲的且大致彼此平行的、可選地不連續(xù)的路徑形成。

圖1、圖3、圖4和圖5還示出了被處理的區(qū)域27優(yōu)選地位于襯墊14的摩擦面20的徑向上的外半部分28上。

要注意的是，在襯墊14的支承表面22上示意性地示出的軌跡25(見圖6和圖7)單純是示例性的目的，不特別地對(duì)應(yīng)于為了根據(jù)本發(fā)明有效地獲得被處理的區(qū)域27的而用于實(shí)際軌跡25的激光束的通過(guò)數(shù)目。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩從襯墊14到摩擦盤12的傳輸是通過(guò)鉚釘18實(shí)現(xiàn)的，如在圖6和圖7中可見，支承面22的每個(gè)被處理器的區(qū)域27優(yōu)選地圍繞使鉚釘18穿過(guò)的孔16而延伸。被處理的區(qū)域27的面積優(yōu)選地是孔16的面積的二至三倍。

如在圖1中一樣，在圖6中可見掃描軌跡25由激光束的大致圓形和同心的、可選地不連續(xù)的路徑形成。

襯墊14的支承面22的每個(gè)被處理的區(qū)域27支承在摩擦盤12的漸變?nèi)~片的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)面上。如在圖7中所示，被處理的區(qū)域27的面積優(yōu)選地是摩擦盤12的漸變?nèi)~片的該對(duì)應(yīng)面的面積的二至三倍，以便考慮到在將摩擦盤10夾在壓盤和發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪之間時(shí)葉片的彈性變形。

本發(fā)明不限于所述實(shí)施例，其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。

特別地，使被處理的區(qū)域的形狀匹配摩擦襯墊的摩擦或支承面所承受的任何形式的應(yīng)力、并且以彼此獨(dú)立的方式處理用于離合器的同一摩擦裝置的每個(gè)襯墊的每個(gè)摩擦或支承面是可行的。還可行的是同一表面的被處理的區(qū)域彼此不同。

實(shí)際上，一旦襯墊被鉚接在摩擦盤上，每個(gè)摩擦面就承受特定的應(yīng)力，因此對(duì)每個(gè)摩擦面施加與施加到另一摩擦面上的處理獨(dú)立的特定處理是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

此外，由于某些摩擦盤是具有多排鉚釘?shù)念愋偷模梢岳斫?，根?jù)本發(fā)明的處理方法也可適用于該類型的盤。

還可以設(shè)置使用該同一方法以處理除摩擦襯墊之外的摩擦元件(諸如制動(dòng)板)的表面區(qū)域。