專(zhuān)利名稱(chēng)：粘結(jié)摩擦材料的夾具和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體冷卻，摩擦連接的能量吸收裝置，例如離合器和制動(dòng)器。本發(fā)明尤其涉及將摩擦材料粘結(jié)在這些裝置中使用的錐形表面上。
由化學(xué)汽相淀積(CVD)方法噴鍍有熱解碳的碳纖維基層形成的開(kāi)孔碳/碳復(fù)合摩擦材料是公知的，可以參考現(xiàn)有技術(shù)中的美國(guó)專(zhuān)利4，291，794和4，700，823。這些公開(kāi)的資料被結(jié)合在本文中作為參考。
單一和混合型的閉鎖變速齒輪傳動(dòng)也是公知的，可參考現(xiàn)有技術(shù)中的美國(guó)專(zhuān)利3，983，979;4，141，440;4，176，736以及4，703，667。這些公開(kāi)的資料也結(jié)合于本文中作參考。
用在這些變速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中的閘瓦離合器組件包括第一和第二非摩擦，或在嚙合和松開(kāi)位置之間軸向移動(dòng)的爪形離合器，以實(shí)現(xiàn)齒輪變換。每個(gè)組件包括一個(gè)可摩擦連接的閉鎖環(huán)，以防止離合爪在最初的嚙合運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的不同步連接。該閉鎖環(huán)由第一爪形離合器支撐，以限制與其相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，它還包括一個(gè)相對(duì)爪形離合器的最初嚙合運(yùn)動(dòng)嚙合第二摩擦表面的摩擦表面，該摩擦表面與第二爪形離合器相卡緊一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在最初的嚙合運(yùn)動(dòng)中，如果爪形離合器以不同的速度旋轉(zhuǎn)，則該摩擦嚙合限制閉鎖環(huán)的旋轉(zhuǎn)，以至使爪形離合器阻止其嚙合一直到爪形離合器達(dá)到基本上同步時(shí)為止。
上面所述的閘瓦離合器組件已經(jīng)大大地減少了實(shí)現(xiàn)齒輪變換所要求的復(fù)雜性和作用力。然而，由于各種推測(cè)的原因，已發(fā)現(xiàn)該閉鎖環(huán)在爪形離合器達(dá)到同步或基本上為同步的速度之前，過(guò)早地移至來(lái)閉鎖位置，從而產(chǎn)生爪形離合器的不同步嚙合，其結(jié)果是在那里出現(xiàn)過(guò)度的磨損，并且在一些情況下離合器出現(xiàn)故障。至少在摩擦表面上提供上述的復(fù)合摩擦材料如果這材料被合適地粘在這些表面上，則可以有效地解決了過(guò)早未閉鎖問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種粘結(jié)摩擦材料的夾具和方法，由此獲得最佳特性。
本發(fā)明的另一目的是通過(guò)摩擦材料的適當(dāng)粘結(jié)，以獲得最佳特性，從而在同步裝置或閉鎖組件中消除或基本上消除爪形離合器的不同步嚙合。
根據(jù)本發(fā)明的特點(diǎn)，提供的夾具用于將若干個(gè)多孔摩擦材料段以環(huán)形間隔開(kāi)的狀態(tài)粘結(jié)在由一閉鎖環(huán)限定的截頭圓錐表面上。這些摩擦材料段由碳纖維材料編織成單層的纖維基層，其上用化學(xué)汽相淀積淀積上密度為0.3至1.3gm/cc的碳層。該摩擦材料段的一面有貼在其上的的粘結(jié)材料。該夾具的特點(diǎn)在于底座具有一水平面;至少有一個(gè)環(huán)件支撐在水平面上的軸線，垂直定位并垂直于水平面，該支撐件包括一個(gè)截頭圓錐表面，附加于支撐件截頭圓錐表面和從支撐表面以一小于摩擦材料段厚度的距離徑向延伸的凸像裝置，該支撐件截頭圓錐表面與環(huán)件截頭圓錐表面同軸并相鄰定位，其間夾有若干個(gè)摩擦材料段，粘結(jié)劑靠在閉鎖環(huán)表面，每個(gè)摩擦材料段的一個(gè)邊緣靠在該凸緣裝置上，由此形成一個(gè)環(huán)形的組件;還包括用一預(yù)定的作用在材料段上的彈力將組件夾緊在底座上，以使該夾具可以被放置于熱源中，在相當(dāng)恒定的夾緊力下固化粘結(jié)劑。
根據(jù)本發(fā)明的方法，這些部件的截頭圓錐表面以大于摩擦材料段厚度的距離間隔的關(guān)系定位，并且，凸緣裝置和閉鎖環(huán)表面之間的距離小于摩擦材料段厚度，這些摩擦材料段以環(huán)形間隔開(kāi)的關(guān)系插入在這些表面之間，使粘結(jié)劑面對(duì)著閉鎖環(huán)表面并使每個(gè)摩擦材料段的一個(gè)側(cè)面靠在凸緣裝置上，以一個(gè)方向相互軸向地移動(dòng)這些部件減少這些表面之間的間隔距離，以便將摩擦材料段夾住在這些表面之間;對(duì)這些部件，以趨向進(jìn)一步減小間隔距離的方向施加彈性?shī)A緊力;在維持該夾緊力的同時(shí)，加熱這些部件，以固化粘結(jié)劑。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例表示在附圖中，其中

圖1是一個(gè)閘瓦離合器的剖面圖;其中包含能使用本發(fā)明的場(chǎng)合。
圖2至5表示圖1中組件的特征;
圖6A至6C分別表示閘瓦離合器組件在空檔或非選擇位置、預(yù)選擇位置和嚙合位置的情況;
圖7至8表示根據(jù)本發(fā)明的碳/碳復(fù)合摩擦材料的形狀和位置;
圖9至10是該材料的摩擦表面放大的照相平面圖;
圖11是用于將碳/碳摩擦材料粘結(jié)在圖1所示的閘瓦離合器組件的閉鎖環(huán)上的夾具斷開(kāi)剖視圖;
圖12是圖11中所示夾具的透視圖;
圖13是一另外的夾具裝置的透視圖。
在進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明之前，先提供幾個(gè)技術(shù)語(yǔ)的定義，以便清楚地理解本發(fā)明。
1.熱解碳復(fù)合材料-一種碳纖維基層，其上用化學(xué)汽相淀積法(CVD)涂鍍或增濃有熱解碳。
2.基層-一種碳纖維或長(zhǎng)纖維的集合。
3.長(zhǎng)纖維-一種纖維，其尺寸比(長(zhǎng)度與有效直徑)實(shí)際上是無(wú)限大的，即一種連續(xù)的纖維。
4.纖維-相對(duì)短的長(zhǎng)度，非常小的橫截面，可以是切斷的長(zhǎng)纖維。
5.合股線-一束連續(xù)的長(zhǎng)纖維，不加捻編組成的單一緊密單元。
6.紗-一種捻合纖維或合股線的總體，形成一種適用于編織的連續(xù)紗或精紡紗。
7.粘結(jié)材料-主要通過(guò)表面接觸能保持二種材料在一起的元素或物質(zhì)，如粘結(jié)劑或釬接劑。
8.粘結(jié)-在交界面上通過(guò)力或連接作用或兩者的結(jié)合，使二個(gè)表面保持在一起的狀態(tài)。
9.機(jī)械粘結(jié)-兩表面之間的粘結(jié)，通過(guò)連接作用，表面上的粘結(jié)劑使各部件保持在一起。
10.碳-此處所指的術(shù)語(yǔ)碳包括石墨，除非明顯地使用石墨這個(gè)術(shù)語(yǔ)。
11.總孔隙度-包括復(fù)合材料中開(kāi)啟的和閉合的孔隙或空穴。開(kāi)啟孔對(duì)著復(fù)合物的表面開(kāi)放，并可擴(kuò)展到全部復(fù)合物。
12.同步裝置-一種裝置，它帶有防止非摩擦離合器部件的或花鍵齒不同步嚙合的閉鎖裝置，并帶有在大多數(shù)工作情況時(shí)，有效地實(shí)現(xiàn)閉鎖裝置的連接，產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)非摩擦離合器部件實(shí)現(xiàn)同步的裝置。
13.閉鎖器-一種類(lèi)似于同步裝置的裝置，但是，絕大多數(shù)工作情況下，不能用以產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，有效地驅(qū)動(dòng)非摩擦離合器部件實(shí)行同步。這里揭示的普通型的閉鎖器是公知的，在現(xiàn)有技術(shù)中可參考前面提到的美國(guó)專(zhuān)利3，983，979;4，141，440;4，176，763;和4，703，667。
現(xiàn)在參考圖1、圖2，圖中表示了一個(gè)閘瓦離合器組件10，它具有第一和第二非摩擦離合器部件12、14和防止該離合器部件不同步嚙合的閉鎖機(jī)構(gòu)16，該離合部件分別與軸20和齒輪18連接。齒輪18和軸20可以形成一個(gè)4×3混合傳動(dòng)部分，例如，公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利4，703，667中的十二正向速度，半閉鎖的分離式混合傳動(dòng)。其中軸20是傳動(dòng)主軸，配置在它左端的延伸段上形成一個(gè)具有四種變速比的主傳動(dòng)部分。齒輪18拖動(dòng)一個(gè)設(shè)置在一輔助傳動(dòng)部分中的恒定嚙合分離機(jī)齒輪。
離合部件12裝備有內(nèi)花鍵22，它與裝在軸20上的外花鍵槽24對(duì)應(yīng)設(shè)置，使離合器部件12與軸連接與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。配合的花鍵允許離合部件相對(duì)于軸20軸向自由地滑動(dòng)。止動(dòng)環(huán)26座落在軸的外圓周上形成的合適的槽內(nèi)，并布置成與離合部件12相接觸，限制它向右的軸向移動(dòng)。離合器部件12由彈簧28彈性地向右頂住，彈簧28以它的左端頂住彈簧座30，該彈簧座30以與止動(dòng)環(huán)26相類(lèi)似的方法固定在軸20上。
離合部件12上裝備有外花鍵齒32，它適合于嚙合地連接離合部件14的內(nèi)花鍵齒34，它們提供在齒輪18上。離合部件12的內(nèi)花鍵與32是楔削的，如在36處類(lèi)似于齒輪18上的內(nèi)花鍵齒34的前緣38。由楔削的前緣所限定的楔削的錐面相對(duì)于軸的縱軸線延伸形成30°和40°之間的角度。楔削的精確角度及其優(yōu)點(diǎn)詳細(xì)地解釋在美國(guó)專(zhuān)利3，265，173中。
選定數(shù)量的外花齒鍵齒32，此處是三個(gè)，被部分地移開(kāi)以允許閉鎖機(jī)構(gòu)的閉銷(xiāo)環(huán)40存在，該閉鎖機(jī)構(gòu)在后面還要進(jìn)一步說(shuō)明。這種部分的移開(kāi)留下三個(gè)軸向縮短的閉鎖齒部42，以便與閉銷(xiāo)環(huán)40配合。這些齒部最好設(shè)置在一共同的平面內(nèi)，并在圓周上間隔開(kāi)相等的距離，但不對(duì)稱(chēng)的布置，如公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利4，703，667中的布置也可用于一些用途。該閉鎖環(huán)包括一個(gè)包圍著離合部件12的不會(huì)變形的環(huán)。也可參考圖3至圖5，該環(huán)包括一些徑向向內(nèi)延伸的齒對(duì)44、46，此處是三對(duì)，當(dāng)適當(dāng)?shù)囟ㄎ粫r(shí)，這些齒對(duì)44、46與外花鍵齒32相嚙合。每一對(duì)齒對(duì)44、46具有小于由部分移去齒部所限定的對(duì)應(yīng)圓周間隔的總體圓周尺寸，從而允許閉鎖環(huán)相對(duì)于離合部件12從圖3所示位置限定的順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其中齒對(duì)44、46之間的空間與齒部42是對(duì)齊的。齒對(duì)44、46的任何一個(gè)的側(cè)面或齒側(cè)面與外花鍵齒32的側(cè)面或齒側(cè)面在由部分齒移開(kāi)提供的空間任一邊上的接觸將限制這些相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使閉鎖環(huán)40與離合部件12一起旋轉(zhuǎn)。每個(gè)向內(nèi)突出的齒對(duì)44、46之間的空間具有一大于齒部42的對(duì)應(yīng)圓周尺寸的間隙距離，以便，當(dāng)在同步時(shí)正當(dāng)對(duì)齊時(shí)(更準(zhǔn)確地說(shuō)，當(dāng)閉鎖環(huán)40和離合部件12的相對(duì)速度完全同步時(shí))，齒對(duì)44、46將跨在齒部42上，而離合部件12可以整個(gè)地軸向移動(dòng)，但不通過(guò)閉鎖環(huán)，以實(shí)現(xiàn)與齒輪18的內(nèi)花鍵齒34相嚙合。
如圖3至圖5所示，起閉鎖齒作用的齒對(duì)44、46的端面是楔削或傾斜形的，如在48、50年所示。每個(gè)齒部42的端面最好也具有與楔削或傾斜面48、50對(duì)應(yīng)的楔削或傾斜面52、54。傾斜面48至54的角度56被選擇，以使齒對(duì)44、46和齒部42保持在適當(dāng)?shù)拈]鎖位置，雖然未表示出，但預(yù)先安裝在軸20左端的主傳動(dòng)部分不是處于空檔，而是在一接觸力，如由彈簧28提供的力的作用下，趨向于使閉鎖裝置和離合部件在主傳動(dòng)處于空檔，而且齒輪18被選擇用于嚙合時(shí)，呈現(xiàn)未閉鎖的位置。這種傾斜面在現(xiàn)有技術(shù)中被稱(chēng)為傳感器未閉鎖的傾斜面。相對(duì)于垂直于軸20的旋轉(zhuǎn)軸線的平面P約為15°-25°，最好是20°的傾斜面角度56被認(rèn)為是非常適用于大部分的已知半閉鎖傳動(dòng)。
正如參考文獻(xiàn)美國(guó)專(zhuān)利3，921，469和3，924，484中極為詳細(xì)的描述那樣，閉鎖環(huán)40的徑向內(nèi)側(cè)可帶有一槽58，用于容納一個(gè)裂口、環(huán)狀的彈性環(huán)60。環(huán)60的內(nèi)徑稍小于離合部件內(nèi)花鍵齒34的外徑，以便當(dāng)這些部件在裝配好的狀態(tài)時(shí)，環(huán)60稍微向外變形，從而對(duì)著內(nèi)花鍵齒34的外表面施加一個(gè)少量，但是限制性的彈性?shī)A緊力。由于環(huán)60松動(dòng)地裝配在槽58的壁內(nèi)，所以，該彈性?shī)A緊力實(shí)現(xiàn)了有效地阻止閉鎖環(huán)和離合部件之間的軸向移動(dòng)，但對(duì)它們之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)僅僅施加很小的阻力。
閉鎖環(huán)40包括一個(gè)大致為面朝外的平截頭圓錐體或截頭圓錐表面62，該表面的位置能由于圖6中示意性表示的拔叉66使齒輪18向左的初始軸向連接運(yùn)動(dòng)而與齒輪18的徑向內(nèi)壁上一般為面朝內(nèi)的平截頭圓錐體內(nèi)表面，或截頭圓錐表面64摩擦連接。由彈性環(huán)60提供的軸向牽引力阻止閉鎖環(huán)40相對(duì)于離合部件12的軸向運(yùn)動(dòng)，該離合部件12由彈簧28壓向右邊。因此，彈性環(huán)60起一預(yù)增能環(huán)的作用，它的軸向牽引力在閉鎖環(huán)40軸向移動(dòng)之前，使表面62、64初始連接。一止動(dòng)環(huán)68當(dāng)齒輪18向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非摩擦離合部件12、14的松開(kāi)時(shí)限制了閉鎖環(huán)40的運(yùn)動(dòng)使其不致離開(kāi)截頭圓錐表面64。
根據(jù)圖2至圖5假定軸20、離合部件12和齒輪18一般為順時(shí)針(圖2中箭頭A所示)方向驅(qū)動(dòng)，很明顯，包括齒輪18的旋轉(zhuǎn)快于軸20和離合部件12的不同步狀態(tài)，當(dāng)截頭圓錐表面62、64一嚙合就會(huì)使閉鎖環(huán)40趨向于順時(shí)針相對(duì)于離合部件12作少量地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，表面62、64的初始嚙合是由于由拔叉66和彈性環(huán)60提供的軸向牽引力產(chǎn)生的齒輪18的初始連接運(yùn)動(dòng)促成的。拔叉66連接在一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)氣缸72內(nèi)的活塞70上，該氣缸72接受壓縮的空氣，以已知的方式往復(fù)地移動(dòng)活塞。由于彈性環(huán)的牽引由初始摩擦連接施加在閉鎖環(huán)40上的轉(zhuǎn)矩，雖然相當(dāng)小，但它對(duì)閉鎖齒44的軸向傾斜面48與齒部42的傾斜面52而言，在這些傾斜面軸向連接之前的對(duì)準(zhǔn)已是足夠的。一旦這些傾斜面連接，彈簧28的彈力通過(guò)傾斜面的交接面?zhèn)鬟f，增加摩擦表面的嚙合力，因而，成比例地增加閉鎖轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩是與傾斜面48、52提供的未閉鎖轉(zhuǎn)矩方向相反。理論上，這種增加的閉鎖轉(zhuǎn)矩一直到離合部件12、14達(dá)到同步時(shí)為止足夠維持這些傾斜面的閉鎖連接。
到目前為止所描述的閘瓦離合器組件10一般是公知的，在現(xiàn)有技術(shù)中可參考上述的美國(guó)專(zhuān)利4，703，667。這些組件可以預(yù)先選擇與它們相連的變速齒輪，例如，連接非摩擦離合部件12、14的驅(qū)動(dòng)裝置(拔叉66和活塞72)完全可以在它們之間的同步之前移動(dòng)。非摩擦離合部件的實(shí)際嚙合在稍后的時(shí)間出現(xiàn)，這些內(nèi)容可參考圖6A-6C。簡(jiǎn)而言之，圖6A表示閘瓦離合器組件10的空檔或未選擇位置。圖6B表示一個(gè)預(yù)先選擇的位置，其中齒輪18、離合部件14、拔叉66和活塞72完全與頂著彈簧28的抗力并與以摩擦連接維持一個(gè)閉鎖位置的截頭圓截表面62、64一起向左移動(dòng)的離合部件12脫開(kāi)，一直等到由于人工或自動(dòng)裝置施加軸20和/或齒輪18的速度達(dá)到同步時(shí)為止。這些裝置是公知的，并且典型地是由與軸20連接的變速原如發(fā)動(dòng)機(jī)和/或利用與軸或齒輪連接的制動(dòng)器提供。當(dāng)未閉鎖狀態(tài)出現(xiàn)，離合部件達(dá)到同步時(shí)，彈簧28的抗力移動(dòng)或引發(fā)離合部件12進(jìn)入與離合部件14相連接的位置。由于相當(dāng)高的同步跨接速率經(jīng)常出現(xiàn)，所以，彈簧28必須給以足夠的力使其能快速地將離合部件12移至嚙合位置。圖6C表示非摩擦離合部件的嚙合位置。
就本發(fā)明的總體而論，如美國(guó)專(zhuān)利4，703，667中所公開(kāi)的，具有未閉鎖傾斜面，如傾斜面48至58的閘瓦離合器在一定的動(dòng)力運(yùn)行條件下，有過(guò)早地未閉鎖或撞壞的趨勢(shì)，和允許離合部件12、14的不同步嚙合的趨勢(shì)，下文中公開(kāi)了一種在截頭圓錐表面間的交接面上的改進(jìn)型摩擦材料結(jié)構(gòu)，到目前為上，這種材料結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全解決了過(guò)早未閉鎖或撞壞的問(wèn)題，同時(shí)大大地降低了閘瓦離合器組件的制造成本。
現(xiàn)在參考圖7至圖10，圖中公開(kāi)了一種碳/碳復(fù)合摩擦材料74。圖9、圖10是該材料74的放大照相平面圖。圖9表示試驗(yàn)前該材料摩擦表面的結(jié)構(gòu)和疏松度，圖10表示未經(jīng)碰撞試驗(yàn)之后的摩擦表面，其壽命是閘瓦離合器組件10的三倍多。圖7、圖8表示這種材料在閉鎖環(huán)表面62上的形狀和位置。
材料74最好是由一種碳纖維單層編織的基層，其上用化學(xué)汽相淀積(CVD)工藝涂鍍或滲透有熱解的碳制成。這些纖維可以由許多已知的材料形成，但最好是由滲碳的人造纖維或聚丙烯腈(PAN)制成。碳長(zhǎng)纖維也可用來(lái)代替這些纖維，條件是織物的編織在使用時(shí)在垂直于織物的平面，即垂直于材料的摩擦平面方向上有足夠的彈性。在美國(guó)專(zhuān)利4，291，794和專(zhuān)利3，944，686中進(jìn)到了令人滿意的CVD生產(chǎn)工藝，第一個(gè)專(zhuān)利講到了一種分批的生產(chǎn)工藝，第二個(gè)專(zhuān)利講到了一種連續(xù)的生產(chǎn)工藝。該復(fù)合材料在CVD生產(chǎn)過(guò)程后，和粘接在表面62之前可以具有0.3至1.3克/立方厘米范圍的密度，但是，在該范圍下限的材料可能會(huì)有更高的磨損率。該范圍上限的材料目前是很貴的，并且對(duì)理想的性能來(lái)說(shuō)，可能趨向于太硬。因此，0.7至1.1克/立方厘米的范圍被認(rèn)為是較理想的。標(biāo)定密度在0.8至1.0克/立方厘米范圍的材料獲得了極好的特性，經(jīng)試驗(yàn)，測(cè)定密度值約為0.84克/立方厘米的材料。
對(duì)這種材料的制造規(guī)格要求所用纖維基于切斷的PAN長(zhǎng)纖維并精紡成紗，紗重是2/10精紡支數(shù);織物編織是2×2均勻拉緊的每英寸(2.54厘米)18至20對(duì)的籃形四方編織，通過(guò)在不超過(guò)1200℃溫度的CVD增濃方法密度是0.8至1.1克/立方厘米，厚度是0.045英寸(0.11厘米)。增濃的或成品材料質(zhì)地在肉眼看來(lái)是與編織的基層基本上相同的。成品材料是相當(dāng)柔韌的，在前述的垂直于纖維平面的方向上是相當(dāng)有彈性的，這種彈性歸因于使用的精紡紗，編織和密度，以及帶有許多開(kāi)啟的孔，這些孔是通孔。
材料74的最低限度浪費(fèi)是這樣實(shí)現(xiàn)的，將該材料切割成多邊形的段76，當(dāng)貼在或粘在支撐件，如閉鎖環(huán)40的表面62上時(shí)，這些材料段可以在圓周上間隔開(kāi)。另一種方法是將這些材料段互相鄰接以限定一個(gè)連續(xù)的摩擦環(huán)形面。當(dāng)這些材料段在圓周上間隔開(kāi)時(shí)，如圖7所示，材料段的前緣76a可以設(shè)置成傾斜于由材料段76限定的摩擦表面76b的旋轉(zhuǎn)方向，以利于迅速地將過(guò)量的油(冷卻流體)從相咬合的表面64上擦去，因而，在摩擦材料表面76b和表面64的交接面上快速地達(dá)到最大的或設(shè)計(jì)的摩擦系數(shù)以適應(yīng)由彈性環(huán)60傳動(dòng)的力引起的初始嚙合。這些材料段最好切成平行四邊形，并粘貼在閉鎖環(huán)表面62上，該材料的側(cè)邊76c一般定位平行于垂直旋轉(zhuǎn)軸線延伸的平面，但是，這種定位不認(rèn)為是關(guān)鍵的。此外，三個(gè)相當(dāng)均勻間隔的材料段是理想的。
使用晴酚醛塑料粘結(jié)劑，對(duì)于將這種材料粘結(jié)在表面62具有極好效果，這種粘結(jié)劑在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。這種粘結(jié)劑能在短期內(nèi)經(jīng)受400°F(200℃)范圍的工作溫度。對(duì)于產(chǎn)生更高溫度的應(yīng)用中，建議使用其它的粘結(jié)材料，如公開(kāi)在1988年1月29日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)150，355中的材料。
已經(jīng)成功地進(jìn)行用晴酚醛塑料將該復(fù)合材料對(duì)閉鎖環(huán)40保存彈性的粘接，其中使用了圖13中的定位夾具80和圖11，12中的粘結(jié)夾具82，其使用方法如下1.將該材料切割成便于操作的尺寸，2.將該材料加熱至約150-180°F(65°-85℃)，3.在該材料上以片狀形式滾上一層粘結(jié)劑，4.將帶有粘結(jié)劑的材料斬?cái)嗷蚯懈畛梢蟮男螤詈统叽缍危?.將閉鎖環(huán)40放置在定位夾具中，該夾具在下文中還要說(shuō)明，形成包括閉鎖環(huán)，環(huán)件或粘結(jié)錐面86和若干摩擦材料段76的環(huán)形粘結(jié)組件84，6.在粘結(jié)夾具82中放置一個(gè)或多個(gè)組件84，以施加一個(gè)相當(dāng)均勻分布的，每平方英寸約200磅(138牛頓/平方厘米)的壓力。
7.在一個(gè)對(duì)流爐中加熱該夾具和其內(nèi)的材料，約40分鐘，同時(shí)保持上述的力基本上不變。
用在上述例中所用的粘結(jié)劑是具有8密耳(0.2毫米)厚度的B.F.古德里奇酚醛樹(shù)脂粘合劑601(氮化酚醛塑料)。該對(duì)流爐的初紿溫度最好在500°F，其尺寸，以能使粘結(jié)層以一控制的速率在40分鐘內(nèi)達(dá)到450°F?？刂普辰訙囟鹊母敿?xì)資料可以從紐約的B.F.古德里奇分司獲得。
為防止該材料失去彈性，重要的是當(dāng)粘結(jié)過(guò)程時(shí)，應(yīng)限制粘結(jié)劑滲透至該材料的開(kāi)啟孔隙內(nèi)，并在粘結(jié)劑加熱固化的同時(shí)限制施加在該材料上的壓力。正如可以推想的那樣，粘結(jié)劑的滲透性是易于能過(guò)嚴(yán)格的控制粘結(jié)劑的量和/或嚴(yán)格控制施加在該材料上的壓力來(lái)控制。大的粘接結(jié)壓力趨向于將適量施加的粘結(jié)劑深深地壓入材料的孔隙內(nèi)。此外，過(guò)大的粘結(jié)壓力趨向于將材料壓偏式壓實(shí)，其結(jié)果使材料失去彈性和多孔性。因此，合適的粘結(jié)壓力是易于掌握的，只要記住在粘結(jié)過(guò)程中所用壓力只需足夠牢固地固定該材料就行，不應(yīng)過(guò)度地壓緊或壓碎該材料。
另外，對(duì)于多孔性和彈性而言，精紡紗和該紗的編織提供了一種開(kāi)啟多孔的基層或織物，它們?cè)诖怪庇诳椢锞幙椀姆较蛏鲜窍喈?dāng)有彈性的?；鶎拥拇蟛糠珠_(kāi)啟孔隙和彈性通過(guò)對(duì)復(fù)合材料限制CVD涂鍍層或基層的增濃范圍在0.3至1.3(最好是0.8至1.1)克/立方厘米來(lái)保留。而且，在它拉摩擦表面面積內(nèi)的復(fù)合材料的開(kāi)啟孔隙和彈性在粘結(jié)過(guò)程中通過(guò)使用少于復(fù)合材料的開(kāi)啟孔隙容量的量，并通過(guò)限制粘結(jié)過(guò)程中壓力的大小使復(fù)合材料壓碎的可能性減至最低，并維持復(fù)合材料的開(kāi)啟孔隙容量大于粘結(jié)劑的容量，從而，鄰近復(fù)合材料粘結(jié)側(cè)邊的開(kāi)啟孔隙容量吸收粘結(jié)劑，而鄰近于摩擦側(cè)邊的孔隙不吸收粘結(jié)劑。小于每平方英寸250磅(170牛頓/平方厘米)的粘結(jié)壓力被認(rèn)為是適用于大部分碳/碳復(fù)合材料，這種材料可以為閘瓦離合器組件10所使用。
已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)控制材料74的摩擦表面76C上的單位載荷在每平方英寸150-300磅(100-200牛頓/平方厘米)范圍內(nèi)，過(guò)早的未閉鎖情況就可以有效地消除。因?yàn)樵谝唤M件，如閘與離合器組件10中的這種單位載荷主要是彈簧28抗力的函數(shù)，并且由于彈簧28的力必須在一相當(dāng)窄的范圍內(nèi)，所以單位載荷已經(jīng)通過(guò)材料74的裁剪或成形的表面面積76C來(lái)控制。作為例子，在使用三個(gè)平行四邊形狀材料段76它有1.17平方英寸(7.55平方厘米)的綜合摩擦表面面積的閘瓦離合器組件10的試驗(yàn)中已獲得無(wú)壓碎的操作過(guò)程。在這個(gè)例子中，圓錐表面62、64具有一個(gè)約10°的角度，和約4.35英寸(11厘米)的平均直徑，傾斜面48至54的角度約20°，彈簧28在圖6B中壓縮時(shí)提供約50磅(35牛頓)的抗力。
在這個(gè)例子中的閘瓦離合器組件中，綜合摩擦表面面積76C在總的摩擦材料表面面積上相對(duì)于美國(guó)專(zhuān)利4，703，667中公開(kāi)的閘瓦離合器組件構(gòu)成了83%的減少，并且該綜合表面面積76C間的交接面上的壓力是每平方英寸210磅(145牛頓/平方厘米)。
如圖13所示，定位夾具80包括一個(gè)三角形底座和固定在底座的水平表面88a上的三個(gè)在圓周上間隔開(kāi)的定位塊90。在圖13的透視圖中只能看見(jiàn)其中一個(gè)定位塊。一個(gè)垂直可調(diào)的制動(dòng)螺釘92螺旋地容納于每個(gè)定位塊中。定位夾具80簡(jiǎn)化了環(huán)形粘結(jié)組件84的形成。圖11中以剖面的形式表示了三個(gè)環(huán)形粘結(jié)組件，如前所述，每一個(gè)環(huán)形粘結(jié)組件包括一個(gè)環(huán)件或粘結(jié)圓錐86，一個(gè)閉鎖或支撐環(huán)40和若干個(gè)摩擦材料段76。環(huán)件86包括一個(gè)面朝內(nèi)的截頭圓錐表面86a，與閉鎖環(huán)的面朝外的截頭圓錐表面62相對(duì);一個(gè)摩擦材料段定位凸緣86b從表面86a徑向向內(nèi)延伸一小于材料段的厚度極小值的距離;和帶有一環(huán)形定位槽86d的環(huán)形底面86c。每個(gè)組件84是這樣形成的，將環(huán)件86套疊蓋在定位塊90上，環(huán)形表面86c靠在水平表面88a上，將支撐環(huán)40部分地設(shè)置在環(huán)件86內(nèi)，閉鎖環(huán)底面40a靠在制動(dòng)螺釘92上，使這些部件的截頭圓錐表面與定位凸緣86b的徑向內(nèi)延相對(duì)，該定位凸緣86b從閉鎖環(huán)表面62隔開(kāi)一小于摩擦材料段厚度的距離，以便在這些相對(duì)的表面之間容易地插入三個(gè)圓周上間隔的材料段，使粘結(jié)邊對(duì)著表面62，每個(gè)材料段的邊76b對(duì)著凸緣86b，使該組件由抓緊環(huán)件86從定位夾具上卸下時(shí)，確定閉鎖環(huán)的底面和頂面40a和40b之間的表面62上材料段的豎直位置。
粘結(jié)夾具82包括一帶水平面94a、環(huán)形軸肩94b的底座94;一固定在底座，并有從底座垂直向上延伸軸線的管狀柱96;彈簧機(jī)構(gòu)98，和其一端100a由水平孔96a或96b中任一水平孔穿過(guò)管狀柱容納的U型鎖銷(xiāo)100。二個(gè)或三個(gè)組件84可以通過(guò)定位槽86d套在底座94上，每個(gè)組件的軸線與管狀柱的軸線重合。彈簧機(jī)構(gòu)98包括一個(gè)第一部件或裝置102，它具有一個(gè)面朝下的環(huán)形水平延伸表面102a，用于碰接疊放在頂部的環(huán)件面朝上的頂部表面40b;一個(gè)第二部件或管狀裝置104，它有一個(gè)伸縮式地容納管狀柱96的內(nèi)表面104a，和一個(gè)面朝軸向的軸肩104b;以及三個(gè)互連部件102，104的在圓周間隔的彈簧裝置105，用于對(duì)應(yīng)于部件104的向下位移，對(duì)組件84施加一個(gè)夾緊力。每個(gè)彈簧裝置105包括一個(gè)通過(guò)部件102內(nèi)的孔102b和通過(guò)環(huán)件106內(nèi)的孔106a延伸的螺栓108，該環(huán)件106帶有一與軸肩104b連接的軸肩106b;一個(gè)螺旋壓彈簧110容納在部件106和可螺旋地在螺栓上移動(dòng)的螺母112之間，用以變化彈簧的預(yù)加載荷。當(dāng)鎖銷(xiāo)100安置好時(shí)，該彈簧的預(yù)加載荷對(duì)摩擦材料段的表面施加約200磅/平方英寸的力。彈簧機(jī)構(gòu)98的三角形安排，尤其是摩擦材料段的三角形布置保證了摩擦材料段平面上有相對(duì)均勻的壓力分布，并且，在未顯示的爐中進(jìn)行固化過(guò)程中，粘結(jié)劑滲透摩擦材料的開(kāi)啟孔隙時(shí)彈簧保證了所要求的相對(duì)恒定的壓力。
為了解說(shuō)本發(fā)明已公開(kāi)了一最佳實(shí)施例。該最佳實(shí)施例的許多變化和變更被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。下面的權(quán)利要求書(shū)打算覆蓋本發(fā)明的最佳實(shí)施例和屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的各種變更。
權(quán)利要求
1.一種將若干個(gè)多孔摩擦材料段(76)以在圓周上間隔開(kāi)位置粘結(jié)在由閉鎖環(huán)(40)限定的截頭圓錐表面(62)上的夾具(82)，該材料段(76)由碳纖維材料編織成單層的織物基層，其上用化學(xué)汽相淀積法淀積有密度為0.3至1.3克/立方厘米的碳層形成，該材料段的一面具有一層附在其上的粘結(jié)劑，所述夾具(82)的特征在于一個(gè)具有一水平面(94a)的底座(94)，至少一個(gè)環(huán)件(86)支撐在水平面(94a)上，環(huán)件(86)的軸線垂直定位，并垂直于水平支撐，所述的環(huán)件(86)包括一個(gè)附加給支撐件截頭圓錐表面的截頭圓錐表面(86a)和從所述環(huán)件表面(86a)以一小于材料段(76)厚度的距離徑向延伸凸緣裝置(86b)，所述閉鎖件截頭圓錐表面(62)與環(huán)件截頭圓錐表面(86a)同軸定位，摩擦材料段(76)夾在其中，粘結(jié)劑貼在閉鎖件表面、每一個(gè)材料段的一個(gè)邊緣(76b)靠在凸緣裝置(86b)上定位，由此形成一個(gè)環(huán)形的組件，以一預(yù)定的彈性力作用在材料段(76)上將組裝件夾緊在底座(94)上的裝置(96、98)，由此該夾具可以放置在熱源中，在相當(dāng)大的恒定力下固化該粘結(jié)劑。
2.如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于若干個(gè)材料段(76)由三個(gè)基本上等距離隔開(kāi)的大致相等表面面積的材料段組成，以實(shí)現(xiàn)均勻分布作用在每一材料段上的夾緊力。
3.如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于所述的夾緊裝置包括從底座垂直向上延伸，并與組裝件同軸設(shè)置的柱(96)，彈簧機(jī)構(gòu)(98)，它包括帶有面朝下的水平面(102a)，用于連接閉鎖件(40)的面朝上的表面(40b)的第一部件(102)，伸縮地容納柱(96)的第二部件(104)與部件(102、104)內(nèi)連的彈簧裝置(105)用于將夾緊力施加在一個(gè)閉鎖環(huán)(40)上以對(duì)應(yīng)于第二部件(104)的向下移動(dòng)和用于保持第二部件(104)位于向下位置的鎖銷(xiāo)裝置(100)。
4.如權(quán)利要求3所述的夾具，其特征在于底座(94)包括一與所述軸線同軸設(shè)置的環(huán)形圓周形軸肩(94b)，帶一環(huán)形槽(86d)，以容納該軸肩(96b)的環(huán)件(86)，使所述組裝件與所述軸同心對(duì)準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求4所述的夾具，其特征在于它包括若干垂直相互疊放的組件(84)，在每個(gè)環(huán)件(86)中形成的環(huán)形槽(86d)容納相鄰下部閉鎖環(huán)(40)的配合軸肩(40b)，使各組件(84)與軸線同心對(duì)準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求3所述的夾具，其特征在于該彈簧裝置(105)包括若干個(gè)預(yù)加載荷的壓縮彈簧(110)和變化該預(yù)加載荷的裝置(108、112)。
7.如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于閉鎖環(huán)(40)是用于閘瓦離合器(10)的一個(gè)閉鎖環(huán)。
8.如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于粘結(jié)劑的量由摩擦材料的開(kāi)啟孔隙量和厚度來(lái)決定。
9.一種將若干開(kāi)啟多孔摩擦材料段(76)，以在圓周間隔開(kāi)位置粘結(jié)在由閘瓦離合器(10)的閉鎖環(huán)(40)限定的截頭圓錐表面(62)上的夾具，該材料段(76)由碳纖維材料編織成單層的織物基層，其上用化學(xué)汽相淀積法淀積有密度為0.3至1.3克/立方厘米的碳層形成，該材料段的一面具有一層附在其上的粘結(jié)劑，所述夾具的特征在于至少一個(gè)帶有垂直定位軸線的環(huán)狀組件(84)，該組件包括環(huán)件(86)，閉鎖環(huán)(40)和三個(gè)在圓周間隔開(kāi)的材料段(76)，該材料段夾在閉鎖環(huán)截頭圓錐表面(62)和環(huán)件(86)的附加截頭圓錐表面(86a)之間，該附加表面(86a)具有從環(huán)件表面(86a)徑向延伸一小于材料段(76)厚度距離的凸緣裝置(86b)，以將材料段垂直設(shè)置在閉鎖環(huán)表面(62)上，該材料段(76)的粘結(jié)邊靠著閉鎖環(huán)表面(62)設(shè)置，用一預(yù)定彈性力以豎直相對(duì)方向夾緊閉鎖環(huán)(40)、環(huán)件(86)的裝置(96、98)，由此，該夾具可放置在一熱源中，在相當(dāng)恒定的力的作用下固化該粘結(jié)劑。
10.一種將若干開(kāi)啟多孔摩擦材料段(76)以在圓周上間隔開(kāi)位置相對(duì)閉鎖環(huán)(40)的截頭圓錐表面(62)設(shè)置，并由環(huán)件(86)提供的截頭圓錐表面(86a)環(huán)繞的定位和粘結(jié)方法，所述表面(86a)上具有一從該處徑向延伸一小于材料段(76)厚度距離的圓周延伸凸緣裝置(86b)，該材料段由碳纖維材料編織成單層的織物基層，其上用化學(xué)汽相淀積法淀積有密度為0.3至1.3克/立方厘米的碳層，該材料段的一面附有貼在其上的粘結(jié)劑，所述方法的特征在于它包括下列步驟將截頭圓錐表面(62、86a)以大于材料段(76)厚度的距離間隔定位，凸緣(86a)和閉鎖環(huán)表面(62)之間的距離小于材料(76)的厚度;在表面(62、86a)之間以圓周間隔的關(guān)系插入材料段(76)，粘結(jié)劑朝著支撐件表面(62)，材料段(76)的一個(gè)邊緣(76)靠著凸緣裝置(86b);軸向相互相對(duì)地朝著減少表面(62、86a)之間距離間隔的方向移動(dòng)部件(40、86)，使材料段(76)夾在這些表面之間;以進(jìn)一步減少所述間隔距離的方向?qū)Σ考?40、86)施加一彈性?shī)A緊力;在保持所述夾緊力的同時(shí)，加熱這些部件以固化粘結(jié)劑。
11.如權(quán)利要求10所述的夾具，其特征在于它包括疊放把若干個(gè)材料段夾在其內(nèi)的部件(40、86)的步驟，和隨后施加夾緊力和加熱的步驟。
12.如權(quán)利要求10所述的夾具，其特征在于它包括根據(jù)與摩擦材料段的開(kāi)啟孔隙量和厚度的比例決定粘結(jié)劑用量的步驟。
全文摘要
一種含有開(kāi)啟孔隙的熱解碳復(fù)合摩擦材料(74)，其形狀能獲得最佳特性的閘瓦離合器組件(10)，它能防止由于閉鎖齒傾斜面(48-54)的過(guò)早未閉鎖而產(chǎn)生的非摩擦離合部件(12、14)的不同步嚙合。該復(fù)合摩擦材料制成在垂直它的摩擦表面(76C)方向上具有彈性，并被切割成材料段(76)，使用夾具(80、82)相對(duì)截頭圓錐表面(62)定位和粘結(jié)，以便保持彈性，并使材料段在圓周上間隔開(kāi)，其構(gòu)形能控制其上的連接力在100-200牛頓/平方厘米范圍。
文檔編號(hào)F16D65/02GK1046212SQ9010161
公開(kāi)日1990年10月17日 申請(qǐng)日期1990年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月22日
發(fā)明者托馬斯·阿倫·吉尼斯 申請(qǐng)人:易通公司