CN113153926A - 离合器系统和包括离合器系统的车辆传动系统 - Google Patents

Abstract

一种离合器系统，包括用于传递来自车辆发电机的扭矩的第一离合器构件和第二离合器构件。第一离合器构件包括具有第一表面的第一离合器元件和设置在第一表面上的第一摩擦材料。第二离合器构件被配置成用于接合第一离合器板并且包括具有第二表面的第二离合器元件以及设置在第二表面上的第二摩擦材料。第一摩擦材料被配置成用于在车辆发电机的操作期间与第二摩擦材料接合。

Description

离合器系统和包括离合器系统的车辆传动系统

技术领域

本发明总体上涉及离合器系统，并且更具体地涉及用于车辆传动系统中的离合器系统。

背景技术

车辆动力总成的若干组件可以采用一种系统以便于将动力从车辆的发电机(例如内燃机、电动机、燃料电池等)传递到车辆的驱动轮。车辆变速器位于发电机的下游，并且能够进行车辆发动、换档和其他扭矩传递事件。车辆变速器可以联接至离合器系统。在当前可用于车辆操作的许多不同类型的车辆变速器中可以找到某种形式的离合器系统。离合器系统可用于自动变速器的液力变矩器、自动变速器或半自动双离合器变速器的多片离合器组件以及可并入自动变速器中的起动离合器中，该自动变速器配备多达七到十个齿轮的自动变速器可以代替液力变矩器，仅举出几个例子。除了车辆变速器之外，在车辆动力总成的其他地方可以找到类似的离合器系统。

如在图1中最佳示出的，传统离合器系统100典型地包括可旋转地联接至轴26的多个离合器板102，其中多个离合器板102用于通过在两个或更多个相对的旋转表面之间施加选择性的界面摩擦接合来互锁这些表面。每个离合器板102包括芯板104，该芯板包括钢并且限定了用于接收轴26的钻孔，使得每个离合器板102可旋转地联接至轴26上。每个离合器板102另外包括设置在芯板104的每一侧上的摩擦材料108，其实现多个离合器板102之间的预期摩擦接合。

如图1所示，传统离合器组件100还包括放置在两个连续的传统离合器板102之间的至少一个分隔板110，该分隔板110通常由钢构成。在操作期间，多个离合器板102在多个离合器板102与分隔板110接合的接合位置和多个离合器板102与分隔板110分离的分离位置之间移动。分隔板110用作散热器，以吸收由两个相对的旋转表面的摩擦接合产生的能量。在离合器系统110内具有分隔板110需要离合器系统110的大的轴向空间，并且也不总是利用散热器，因为离合器必须被设计成具有较高的最大热量。其他离合器组件包括芯板，该芯板包括钢并且具有被设置在该芯板的仅一侧上的摩擦材料。然而，在这种布置中，第一离合器板的摩擦材料接合第二离合器板的芯板，这导致了潜在的热梯度和附加的能量问题。

因此，仍然需要提供一种改进的离合器系统。

发明内容

公开了一种离合器系统，其可操作地联接至车辆发电机。离合器系统包括用于传输来自车辆发电机的扭矩的第一离合器构件。第一离合器构件包括具有第一表面的第一离合器元件，以及设置在第一表面上的第一摩擦材料。离合器系统还包括第二离合器构件，该第二离合器构件用于传输来自车辆发电机的扭矩并且被配置成用于接合第一离合器构件。第二离合器构件包括具有第二表面的第二离合器元件，以及设置在第二表面上的第二摩擦材料。第一摩擦材料和第二摩擦材料可以相同或不同。第一摩擦材料被配置成在车辆发电机的操作过程中与第二摩擦材料接合。还公开了一种包括车辆变速器和离合器系统的车辆传动系统。

因此，具有被配置成在车辆发动机的操作期间与第二摩擦材料接合的第一摩擦材料导致离合器系统的轴向长度减小，并且还导致离合器系统的改进的性能，并且更具体地导致了在各种负荷下增加的分离系数。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述将容易地理解本发明的其他优点，其中：

图1是包括多个离合器板和分隔板的现有技术的离合器系统的简化截面图；

图2A是根据本发明的车辆传动系统的简化截面图，该车辆传动系统包括多个离合器板，该离合器板具有设置在分离位置的单层摩擦材料；

图2B是根据本发明的车辆传动系统的简化截面图，该车辆传动系统包括多个离合器板，该离合器板具有设置在接合位置的单层摩擦材料；

图3是根据图2所示实施方式的离合器板的芯板的俯视图；

图4是根据图2所示实施方式的离合器板的顶视图；

图5是根据本发明的离合器系统的进一步简化的截面图，该离合器系统包括多个离合器板，该离合器板具有设置在其上的双层摩擦材料；

图6是根据本发明的离合器系统的进一步简化的截面图，离合器系统包括多个离合器板，该离合器板具有设置在其上的三层摩擦材料；

图7是相对于摩擦材料负荷绘制的瞬时峰值系数的图示；

图8是相对于摩擦材料负荷绘制的分离系数的图示；

图9是根据另一实施方式的离合器系统处于分离位置的侧透视图；以及

图10是图9的离合器系统处于接合位置的侧透视图。

具体实施方式

参考附图，其中在所有几个视图中相同的数字表示相同的部件，在图2中大体示出了车辆传动系统10。车辆传动系统10可操作地联接至车辆发电机12。在一个示例中，车辆发电机12是诸如内燃机的车辆发动机，然而，可以设想，车辆发电机12可以是任何类型的发电机，包括但不限于电动机、电池或燃料电池。车辆传动系统10包括联接至车辆发电机12的车辆变速器14。车辆变速器14可以是任何类型的变速器，包括但不限于自动、手动、自动-手动、双离合器、无级变速等。此外，车辆传动系统10还包括可操作地联接至车辆变速器14的离合器系统20。离合器系统20可以是湿式离合器系统、半湿式离合器系统或干式离合器系统。还可以设想，离合器系统可以是板式离合器系统(见图2至6)、锥形离合器系统(见图9和10)或其他离合器系统。离合器系统20还可以包括具有长度的轴26和沿着该长度延伸的轴线A。

在一个示例中，离合器系统20包括用于传递来自车辆发电机12的扭矩的第一离合器构件21和第二离合器构件23。可以设想第一离合器构件21和第二离合器构件23可以是离合器板，使得第一离合器构件21是第一离合器板22并且第二离合器构件23是第二离合器板24。然而，还可以设想，第一离合器构件21和第二离合器构件23可以是其他离合器构件，分别包括但不限于第一锥体25和第二锥体27的。第一离合器构件21还包括具有第一表面31的第一离合器元件29，并且第二离合器构件23包括具有第二表面35的第二离合器元件33。

参考图2A至3，第一离合器元件29是第一芯板28并且第二离合器元件33是第二芯板46，然而，第一离合器元件29和第二离合器元件33可以是本领域普通技术人员已知的其他离合器元件。第一芯板28限定了沿轴线A延伸的钻孔30。钻孔30接收轴26，使得第一芯板28可旋转地联接至轴26。轴26通常也称为轮毂。第一芯板28包括限定钻孔30的内芯表面32，以及相对于轴线A与内芯表面32径向间隔开的外芯表面34，使得外芯表面34围绕轴线A包围内芯表面32。第一芯板28还包括第一侧36，该第一侧在内芯表面32与外芯表面34之间延伸并且面向沿着轴线A的第一方向。第一芯板28进一步包括第二侧38，该第二侧在内芯表面32与外芯表面34之间延伸并且沿着轴线A面向与第一方向相反的第二方向。仍然参考图2A至3，第一芯板28在内芯表面32与外芯表面34之间围绕内芯表面32与外芯表面34之间的芯板28的整个圆周是实心的，即芯板28不是中空的。

现在参考图3，第一芯板28是未弯曲的主体并且包括花键部分40。在图3所示的示例中，花键部分40包括外芯表面34，并且外芯表面34包括被配置成与另一组件的齿部接合的多个齿42。然而，还可以设想，花键部分40可以替代地包括芯板28的内芯表面32，使得多个齿42被布置在内芯表面32上。

在图2A和图2B所示的示例中，离合器系统20包括第二离合器板24。第二离合器板24可以与第一离合器板22相同或不同。在一个示例中，第二离合器板24包括第二芯板46，其与第一芯板28的相似之处在于第二芯板46还限定了用于接收轴26的钻孔，使得第二芯板46也被联接至轴26。此外，第二芯板46还包括第一侧50和第二侧52，类似于如上所述的第一芯板28的第一离合器侧36和第二离合器侧38。第二芯板46在形状、尺寸、构造材料等方面可以与第一芯板28相同或不同。

第一芯板28和第二芯板46可以由用于离合器系统20的任何合适的材料构成。第一芯板28和第二芯板46中的至少一个可以由金属材料构成。可以使用的这种金属材料包括但不限于不锈钢、低碳钢、铝，并且可以包含表面处理，例如磷酸盐涂层、镍涂层、阳极氧化等。在一个示例中，第一芯板28和第二芯板46中的至少一个由1035碳钢构成。作为另一个示例，第一芯板28和第二芯板46中的至少一个可以由聚合物材料构成。可以使用的这种聚合物材料包括热固性材料和热塑性材料。可以使用的这种热固性材料包括聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂、尿烷、聚酰胺、聚酰亚胺等。可以使用的这种热塑性材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、乙烯基、聚乙烯、聚氯乙烯等。当使用聚合物材料时，聚合物材料可用作均质聚合物材料或可与聚合物材料中的增强材料如金属、玻璃纤维、碳纤维等一起使用。

特别参考图2A、2B和4，第一离合器板22包括设置在第一芯板28的第一和第二侧36、38中的至少一侧上的摩擦材料。摩擦材料粘附在第一芯板28上以形成第一离合器板22。摩擦材料可以通过例如胶粘剂粘合到第一芯板28。通常，第一离合器板22在第一和第二侧36、38上都包括摩擦材料。然而，应了解，第一离合器板22可仅在第一侧36或第二侧38中的一个上具有摩擦材料。在图2A和图2B所示的示例中，第一摩擦材料54被设置在第一芯板28的第一侧36上，并且第二摩擦材料56被设置在第一芯板28的第二侧38上。此外，第三摩擦材料58被设置在第二芯板46的第一侧50上并且第四摩擦材料60被设置在第二芯板46的第二侧52上。

在一个示例中，如图9和图10所示，第一离合器元件29是第一锥体25并且第一表面31是外锥形表面并且第一摩擦材料54被设置在外锥形表面上。换句话说，第一锥体25是公锥体元件，具有穿过其中以接收轴26的孔。第二离合器元件33是第二锥体27并且第二表面35是内锥行表面，使得第二摩擦材料56被设置在内锥形表面上。换句话说，第二锥体27是也具有接收轴26的孔的母锥体元件，并且被配置成与第一锥体25接合。第一锥体25和第二锥体27可以在材料、功能、孔等方面类似于本文所描述的第一和第二芯板28、46。

第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60可以相同或不同，包括化学组成和/或物理形式上相同或不同。在一个示例中，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58以及第四摩擦材料60中的至少一个不含钢。优选地，所有摩擦材料54、56、58和60均不含钢。换句话说，优选的是第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60中没有一个是分隔板和/或由钢构成。在另一个示例中，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58以及第四摩擦材料60中的至少一个由纸材料构成。虽然不要求，但对于许多纸材料，其中包括的纤维包含棉并且具有约1至约9mm的纤维长度。下面另外描述这些纤维。在该纸材料示例中，优选地，所有摩擦材料54、56、58和60均由纸材料构成。换句话说，对于该示例，还优选地，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60中没有一个是分隔板和/或由钢构成。作为本段中描述的布置的结果，在第一离合器板22与第二离合器板24之间实现了摩擦-摩擦界面。

摩擦材料是离合器系统20的组件并且对于在此包括的摩擦材料的任何描述均适用于第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58、以及第四摩擦材料60中的任何一个或多个。在某些实施方式中，摩擦材料可包括一个或多个层片或层。换句话说，在这种情况下，摩擦材料不包括两个或更多个不同的层片或层。在这种情况下，摩擦材料也称为单体。

在其他实施方式中，摩擦材料可能包括两个或更多个层片或层，即，多个层片或多层。例如，摩擦材料可包括将存在于两层片结构中的两层。非限制性的示例性多层摩擦材料描述于：美国专利第6，875，711号；美国专利第10，436，272号；和美国公开第2019/0003544号，其全部内容通过引用并入本文。

在图5所示的一个示例中，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60中的至少一个是双层摩擦材料。然而，还可以设想，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60中的至少一个是如图2A和2B所示的单层摩擦材料，或者是如图6所示的三层摩擦材料。应当理解，根据需要，可以将双层摩擦材料与三层摩擦材料结合使用。

如上所述，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60可以相同或不同。虽然不要求，但在某些实施方式中，第一摩擦材料54、第二摩擦材料56、第三摩擦材料58和第四摩擦材料60各自独立地包括摩擦产生层和基本层。摩擦产生层呈现摩擦产生表面并且包含摩擦颗粒，摩擦颗粒包括硅藻土颗粒和/或腰果颗粒。基本层邻近摩擦产生层并且呈现与摩擦产生层的摩擦产生表面相反并且总体上平行于摩擦产生层的结合表面。基本层的接合面粘附到芯板28、46、第一锥体25和第二锥体27。基本层包括纤维和填料。如下另外所述，基本层中的纤维包含芳族聚酰胺纤维、碳纤维和/或纤维素纤维；并且填料包括碳颗粒和/或硅藻土颗粒。纤维和填料的其他说明和选择如下。此外，摩擦材料通常是多孔的并且包括存在于摩擦产生层和基本层中的树脂。

摩擦材料包括基本层。如上所述，应当理解，在一些实施方式中，摩擦材料是单层材料，因此仅包括基本层，并且不包括附加层(例如，摩擦产生层)。基本层可以被替代地描述为芯层、底层或多孔层。在一些实施方式中，基本层的厚度为0.2mm至3.7mm、0.3mm至3mm、0.3mm至2mm、0.3mm至1mm、0.3mm至0.9mm、0.4mm至0.8mm、0.5mm至0.7mm、0.6mm至0.7mm、或0.2mm至0.35mm。替代地，基本层的厚度小于3.75mm、小于3mm、小于2mm、小于1mm、小于0.9mm、小于0.8mm、小于0.7mm、小于0.6mm、小于0.5mm、或小于0.4mm，但大于0.1mm。在另外的非限制性实施方式中，特此明确考虑在上述范围端点内和包括上述范围端点的所有厚度值和值的范围。该厚度可以指在树脂固化之前或之后的厚度。

基本层包括纤维。纤维可以可替代地描述为多个纤维。基本层中可以包括一种或多种不同类型的纤维。纤维可选自芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、矿物纤维及其组合。在各种实施方式中，纤维包括上述纤维类型中的一种或组合。在各种非限制性实施方式中，特此明确地考虑上述纤维的各种组合的所有重量范围和比例。

纤维可以包括芳族聚酰胺，例如AB均聚物、AABB聚合物等。在其他实施方式中，纤维由芳族聚酰胺组成或基本上由芳族聚酰胺组成。芳族聚酰胺的各种非限制性示例包括商品名，例如，

New

和

可以使用一种或多种类型的芳族聚酰胺。在一个实施方式中，芳族聚酰胺是聚对苯二甲酰对苯二甲酰胺。在另一个实施方式中，芳族聚酰胺是两种或更多种类型的芳族聚酰胺，例如第一聚对苯二甲酰对苯二甲酰胺和不同于第一聚对苯二甲酰对苯二甲酰胺的第二聚对苯二甲酰对苯二甲酰胺。

在一些实施方式中，纤维包括纤维素，例如来自木材\棉花等。在其他实施方式中，纤维基本上由纤维素组成或由纤维素组成。纤维素纤维可选自马尼拉纤维、甘蔗渣纤维、竹纤维、椰纤维、棉纤维、菲奎叶纤维、麻纤维、亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、木棉纤维、洋麻纤维、凤梨纤维、松木纤维、酒椰纤维、苎麻纤维、藤条纤维、剑麻纤维、木纤维及其组合。在一些具体实施方式中，使用衍生自木材的纤维素纤维，如桦木纤维和/或桉树纤维。在其他实施方式中，使用纤维素纤维如棉纤维。如果使用，棉纤维通常具有连接至主纤维芯部的原纤化股线，并且有助于防止摩擦材料在使用期间分层。

在其他实施方式中，纤维包括丙烯酸。在其他实施方式中，纤维由丙烯酸组成或基本上由丙烯酸组成。丙烯酸纤维通常由一种或多种合成丙烯酸聚合物形成，例如由至少85％重量丙烯腈单体形成的那些。

在其他实施方式中，纤维包括碳。在其他实施方式中，纤维由碳组成或基本上由碳组成。

在各种实施方式中，纤维具有从1μm至500μm的直径以及从0.1mm至20mm的长度。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的直径和长度的所有值和值的范围。

纤维可以是织造的、非织造的、烧结的或任何其他合适的构造。

在各种实施方式中，纤维具有大于200的加拿大标准游离度(T227 om)。在一些实施方式中，使用加拿大标准游离度为250至550的较少原纤化纤维。在其他实施方式中，纤维具有550至750或大于750的加拿大标准游离度。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的加拿大标准游离度的所有值和值的范围。

术语“加拿大标准游离度”描述了纤维的原纤化程度可以描述为纤维的游离度的量度。加拿大标准游离度测试是一种经验程序，可以随意测量三克纤维在一升水中的悬浮液排出的速率。因此，与其他纤维相比，较少的原纤化纤维具有更高的游离度或更高的从摩擦材料排出流体的速率。值得注意的是，可以将加拿大标准游离度值转换为肖波尔游离度测试仪的值。加拿大标准游离度可以是代表所有纤维的加拿大标准游离度的平均值。因此，应当理解，任何一种特定纤维的加拿大标准游离度可以落在上面提供的范围之外，而平均值将落在这些范围之内。

基本层还包括填料。填料没有限制并且可以是本领域已知的任何填料。例如，填料可以是增强填料或非增强填料。填料可选自二氧化硅、硅藻土、石墨、碳、氧化铝、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、堇青石、多铝红柱石、硅线石、锂辉石、透锂长石、锆石、碳化硅、碳化钛、碳化硼、碳化铪、氮化硅、氮化钛、硼化钛及其组合。在各种实施方式中，填料是硅藻土。在各种实施方式中，填料包括上述填料类型的一种或多种组合。在各种非限制性实施方式中，特此明确地考虑了上述填料类型的各种组合的所有重量范围和比例。

填料可具有0.5至80微米，或0.5至20微米的粒度。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的粒度的所有值和值的范围。

基本层可以进一步包括本领域已知的添加剂。

摩擦材料还可以包括摩擦产生层。摩擦产生层通常也称为“沉积物”或“沉积层”。可以将摩擦产生层以在从摩擦产生表面到基本层(朝向结合表面)的方向上测量的渐变图案布置在摩擦材料中，其中摩擦产生层的组分的浓度在摩擦产生表面处最大。

在许多实施方式中，摩擦产生层具有从10μm至600μm、从12μm至450μm、从12μm至300μm、从12μm至150μm、或从14μm至100μm的厚度。可替代地，摩擦产生层的厚度小于150μm、小于125μm、小于100μm、或小于75μm，但大于10μm。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内和包括上述范围端点的厚度的所有值和值的范围。该厚度可以是指在树脂固化之前或之后的摩擦产生层的厚度。

摩擦产生层可以包括摩擦调节颗粒。摩擦调节颗粒可以包括一种或多种不同类型的颗粒。摩擦调节颗粒为摩擦材料提供高摩擦系数。所使用的摩擦调节颗粒的一个或多个类型可以根据所寻求的摩擦特性而变化。

在各种实施方式中，摩擦调节颗粒可选自上述一种或多种填料颗粒类型(填料)中的任一种。可替代地，以上填料可以选自以下描述的摩擦调节颗粒类型(摩擦调节颗粒)中的任何一种或多种。

在各种实施方式中，摩擦调节颗粒选自二氧化硅颗粒、碳颗粒、石墨颗粒、氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、二氧化钛颗粒、二氧化铈颗粒、氧化锆颗粒、堇青石颗粒、多铝红柱石颗粒、硅线石颗粒、锂辉石颗粒、透锂长石颗粒、锆石颗粒、碳化硅颗粒、碳化钛颗粒、碳化硼颗粒、碳化铪颗粒、氮化硅颗粒、氮化钛颗粒、硼化钛颗粒、腰果颗粒、橡胶颗粒及其组合。在各种实施方式中，摩擦调节颗粒包括上述颗粒类型的一种或多种组合。因此在各种非限制性实施方式中明确考虑了上述颗粒类型的各种组合的所有重量范围和比例。

在一些实施方式中，摩擦调节颗粒包括选自腰果颗粒、二氧化硅颗粒和硅藻土颗粒的至少一种颗粒类型。在其他实施方式中，摩擦调节颗粒基本上由腰果颗粒、二氧化硅颗粒和硅藻土颗粒组成或由其各种组合组成。

在一些实施方式中，摩擦调节颗粒包括腰果颗粒。在其他特定实施方式中，摩擦调节颗粒基本上由腰果颗粒组成或由腰果颗粒组成。当然，在一些这样的实施方式中，摩擦产生层基本上由腰果颗粒组成或由腰果颗粒组成。本领域技术人员将腰果颗粒理解为由腰果壳油形成的颗粒。腰果壳油有时也称为腰果壳液及其衍生物。

在一些实施方式中，摩擦调节颗粒包括硅藻土颗粒。当然，在其他实施方式中，摩擦调节颗粒基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒组成。在一些这样的实施方式中，摩擦产生层因此基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒组成。硅藻土是包含二氧化硅的矿物。硅藻土是一种廉价的研磨材料，具有较高摩擦系数。

和

是可以使用的硅藻土的两个商品名。

在一些实施方式中，摩擦调节颗粒包括腰果颗粒和硅藻土颗粒的组合。当然，在其他实施方式中，摩擦调节颗粒基本上由腰果颗粒和硅藻土颗粒的组合组成或由腰果颗粒和硅藻土颗粒的组合组成。在一些这样的实施方式中，摩擦产生层基本上由腰果颗粒和硅藻土颗粒的组合组成或由腰果颗粒和硅藻土颗粒的组合组成。

在各种实施方式中，摩擦调节颗粒包括弹性体颗粒。弹性体颗粒显示出弹性和其他类似橡胶的性质。这样的弹性体颗粒可以是选自腰果颗粒和橡胶颗粒的至少一种颗粒类型。在一些实施方式中，使用橡胶颗粒，包括硅橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶和卤化橡胶，例如氯丁基橡胶、溴丁基橡胶、聚氯丁二烯橡胶和丁腈橡胶。在其他实施方式中，使用基本上由硅橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶以及卤化橡胶如氯丁基橡胶、溴丁基橡胶、聚氯丁二烯橡胶以及丁腈橡胶组成或由其组成的橡胶颗粒。

在一些特定实施方式中，弹性体颗粒包括硅橡胶颗粒。在其他特定实施方式中，弹性体颗粒基本上由硅橡胶颗粒组成或由硅橡胶颗粒组成。

在一些具体实施方式中，弹性体颗粒包括丁腈橡胶颗粒。在其他具体实施方式中，弹性体颗粒基本上由或由丁腈橡胶颗粒组成。

在各种实施方式中，摩擦调节颗粒具有从100nm至80μm、从500nm至30μm，或从800nm至20μm的平均直径。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的平均直径的所有值和值的范围。

摩擦产生层可以进一步包括摩擦调节纤维。以下摩擦调节纤维可选自上述任何纤维类型(纤维)。

在一些实施方式中，摩擦产生层包括摩擦调节颗粒但不包括摩擦调节纤维。在一些这样的实施方式中，摩擦产生层基本上由摩擦调节颗粒组成或由摩擦调节颗粒组成。

在其他实施方式中，摩擦产生层包括摩擦调节颗粒和摩擦调节纤维两者。例如，在一些具体实施方式中，摩擦产生层包括纤维素纤维、硅藻土颗粒、以及任选地弹性体颗粒。

摩擦产生层可以进一步包括本领域已知的添加剂。

在各种实施方式中，摩擦产生层的组分(例如摩擦调节颗粒、摩擦调节纤维和/或任何添加剂)以每3000ft² 0.5至100lbs(每278.71m² 0.2至45.4kg)的基本层表面的量使用、每3000ft² 3至80lbs(每278.71m² 1.4至36.3kg)的基本层表面的量使用、每3000ft² 3至60lbs(每278.71m² 1.4至27.2kg)的基本层表面的量使用、每3000ft² 3至40lbs(每278.71m² 1.4至18.1kg)的基本层表面的量使用、每3000ft² 3至20lbs(每278.71m² 1.4至9.1kg)的基本层表面的量使用、每3000ft² 3至12lbs(每278.71m² 1.4至5.4kg)的基本层表面的量使用、或每3000ft² 3至9lbs(每278.71m² 1.4至4.1kg)的基本层表面的量使用。在附加的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的量的所有值和值的范围。以上刚刚描述的量是以每3000ft² lbs为单位。这是造纸工业中通常用作基于表面积的重量测量的单位。上面的单位表示的是基本层表面每3000ft²的摩擦产生层的重量。

如上所述，摩擦材料还可以包括一个或多个附加层。附加层可以包括上述纤维和填料的任何组合。

树脂存在于摩擦材料中。树脂可以均匀地或非均匀地分散在摩擦材料内。在一些实施方式中，树脂存在于这些层之一中。通常，树脂存在于所有一个或多个层中。

树脂可以是可固化的。或者，树脂可以是不固化的类型。在各种实施方式中，取决于摩擦材料的形成阶段，树脂可以是未固化的、部分固化的或完全固化的。

在一些实施方式中，树脂可以是适合于向摩擦材料提供结构强度的任何热固性树脂。可以使用酚醛树脂和酚醛基树脂。酚醛树脂是一类热固性树脂，其通过芳香族醇(通常为苯酚)和醛(通常为甲醛)的缩合反应制成。酚醛基树脂是热固性树脂共混物，其通常包括基于所有树脂的总重量并且不包括任何溶剂或加工酸的至少50％重量的酚醛树脂。应当理解，各种酚醛树脂树脂可以包括改性成分，例如环氧树脂、丁二烯、硅酮、桐油、苯、腰果油等。在一些实施方式中，使用硅酮改性的酚醛树脂，其包括5至80重量百分比的硅酮树脂，其中剩余重量百分比归因于酚醛树脂或酚醛树脂与其他不同树脂的组合。在其他实施方式中，使用环氧改性的酚醛树脂，其包括5到80重量百分比的环氧树脂，其中剩余重量百分比归因于酚醛树脂或酚醛树脂与其他不同树脂的组合。

在一些实施方式中，基于所有树脂的总重量并且不包括任何溶剂或加工酸，树脂可以包括5至100或5至80重量百分比的硅树脂。可使用的硅树脂可包括热固化硅树脂和弹性硅树脂。也可以使用各种有机硅树脂，例如包括D、T、M和Q单元的硅树脂(例如DT树脂、MQ树脂、MDT树脂、MTQ树脂、QDT树脂…)。

在各种实施方式中，基于摩擦材料10中的所有非树脂组分的总重量，树脂以20至90、20至80或25至60重量百分比的量存在。例如，基于摩擦材料中所有非树脂组分的总重量，树脂可以以25至75、25至70、30至75、30至70、或30至55、或35至65重量百分比的量存在。该值可替代地描述为树脂“压吸率”。在另外的非限制性实施方式中，特此明确考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的树脂量的所有值和值的范围。

一旦固化，固化的树脂赋予摩擦材料强度和刚性，并使层的组分彼此粘附，同时保持适当地润滑剂流动和保持的所需孔隙率，并将摩擦材料结合到基底，例如芯板28、46，如下所述。

摩擦材料包括多个气孔。每个气孔具有气孔孔径。

这些气孔可以均匀分布或不均匀分布在整个摩擦材料中。例如，基本层、摩擦产生层和任何附加层中的至少一个可以包括气孔(可以是多孔的)。在一些示例中，各个层具有不同的孔隙率、平均孔径和/或中值孔径。在其他示例中，各个层具有大约相同的孔隙率平均孔径和/或中值尺寸。

气孔孔径可以使用ASTMD 4404-10测定。在不同的实施方式中，摩擦材料中的中值孔径是0.5μm至50μm、1μm至50μm、2μm至50μm、2μm至45μm、2μm至30μm、2μm至15μm、或3μm至10μm，如使用ASTMD 4404-10所测定的。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的中值孔径的所有值和值的范围。

在其他实施方式中，摩擦材料具有使用ASTMD 4404-10测定的从25％至85％的孔隙率。摩擦材料的孔隙率可以描述为对空气开放的摩擦材料的百分比。在各种实施方式中，摩擦材料10具有使用ASTM测试方法D4404-10所测定的30％至80％、或40％至75％的孔隙率。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的孔隙率的所有值和值的范围。

在另外其他实施方式中，摩擦材料在2MPa下具有从2％至30％、从4％至15％、或从6％至8％的压缩率。压缩率是当摩擦材料设置在基底上时(即，当将摩擦材料放置在作为摩擦板的一部分的芯板上时进行测量)或当摩擦材料未设置在基底上时可以测量的摩擦材料的材料特性。通常，压缩率是摩擦材料10在一定负荷下被压缩的距离(例如mm)的量度。例如，在施加负荷之前测量摩擦材料10的厚度。然后，对摩擦材料10施加负荷。在施加了负荷指定时间段之后，测量摩擦材料10的新厚度。值得注意的是，摩擦材料10的这个新厚度是在摩擦材料10仍处于负荷下时测量的。该压缩率典型地与弹性相关，如本领域技术人员将理解的。摩擦材料的弹性越大，压缩后观察到的恢复就越大。这通常导致较少的内衬损失和较少的热点的形成，这两者在使用期间都是期望的。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内和包括上述范围端点的压缩值的所有值和范围。

摩擦材料的初始厚度通常为0.3至4、0.4至3、0.4至2、0.4至1.6、0.4至1.5、0.5至1.4、0.6至1.3、0.7至1.2、0.8至1.1、或0.9至1mm。该厚度是指在结合至基底(例如，芯板28、46)之前的厚度并且可以被称为卡尺厚度。该厚度可以指整个分散有未固化树脂的摩擦材料的厚度，或者不含树脂的原纸的厚度。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内和包括上述范围端点的厚度的所有值和值的范围。

在结合到基底并进行树脂固化之后，摩擦材料的总厚度通常为0.3至3.75、0.4至3、0.4至2、0.4至1.6、0.4至1.5、0.5至1.4、0.6至1.3、0.7至1.2、0.8至1、或0.9至1mm。该厚度通常为包括沉积物和树脂的纤维/基底的厚度，并且在结合至基底之后测量。在另外的非限制性实施方式中，特此明确地考虑在上述范围端点内并且包括上述范围端点的总厚度的所有值和值的范围。

在不同的实施方式中，摩擦材料被结合到基底，该基底典型地是芯板、第一锥体以及第二锥体。当结合至基底时，结合表面在有或没有粘合剂或一些其他合适的结合技术的帮助下实现与基底的结合附接。

在一个示例中，摩擦材料包括具有摩擦产生表面的摩擦产生层，摩擦产生材料包括选自碳颗粒、硅藻土颗粒、腰果颗粒及其组合的摩擦调节颗粒。摩擦材料还可以包括与摩擦产生层相邻的基本层，并且该基本层具有与摩擦产生层的摩擦产生表面相对的结合表面。基本层包括包含芳族聚酰胺纤维、碳纤维和/或纤维素纤维的纤维以及包含碳颗粒和/或芳族土颗粒的填料。另外，在摩擦产生层、芯层和基本层中存在树脂。

在车辆发电机12的操作期间，第一离合器板22和第二离合器板24在第一离合器板22和第二离合器板24彼此分离的分离位置与第一离合器板22和第二离合器板24彼此接合的接合位置之间移动。传统离合器系统110(参见图1)包括钢分隔板，其位于离合器板之间以提供用于在接合期间产生的能量的散热器。然而，重要的是，如在此描述的离合器系统20没有钢分隔板。更具体地，当第一离合器板22和第二离合器板24处于接合位置时，设置在第一芯板28上的第二摩擦材料56被配置成与设置在第二芯板46上的第三摩擦材料58接合。通过直接接合第二摩擦材料56和第三摩擦材料58，建立摩擦-摩擦界面。此外，通过直接接合第二摩擦材料56和第三摩擦材料58，在“瞬时峰值”(图7)和“1秒”(图8)处的分离系数比具有钢分隔板的传统离合器组件增加。更具体地，图7和8图解地示出了第一和第二改进的离合器系统20(改进的离合器系统1或2)相对于传统离合器系统1、2和3的增加的分离系数和瞬时峰值。消除分隔板导致车辆传动系统10和离合器系统20两者的重量减小和轴向长度减小，这导致整体燃料效率的提高和车辆排放的降低。此外，使第二摩擦材料56和第三摩擦材料58在操作过程中直接彼此接合导致额外改进的车辆性能，包括在各种负荷下增加的分离系数，如在图7和图8中最佳示出的。

类似地，如图9和10最佳所示，第一锥体25和第二锥体27在第一锥体25和第二锥体27彼此分离的分离位置与第一锥体25和第二锥体27彼此接合的接合位置之间移动，即，第一锥体25的第一摩擦材料54接合第二锥体27的第二摩擦材料56。传统的锥形离合器系统使第一锥体25的第一摩擦材料54与第二锥体27的钢表面接合，以提供用于在接合期间产生的能量的散热器。然而，如本文描述的离合器系统20使第一锥体25的第一摩擦材料54与第二锥体27的第二摩擦材料56接合。通过直接接合第一摩擦材料54和第二摩擦材料56，建立了摩擦-摩擦界面，如上所述，该界面提供了重量和长度减小以及车辆性能的提高。

在整个发明中的上述实施方式的所有组合由此在一个或多个非限制性实施方式中被明确地设想，即使这样的发明没有在上面的单个段落或部分中被逐字地描述。换句话说，明确考虑的实施方式可以包括从本发明的任何部分选择和组合的上述任何一个或多个元件。此外，上述值的一个或多个可相差约5％、10％、15％、20％、25％等，只要方差保持在本发明的范围内。可以从独立于所有其他构件的马库什组的每个构件获得预料不到的结果。可以单独地或组合地依靠每个构件，并为所附权利要求书范围内的特定实施方式提供足够的支持。在此明确地考虑了独立和从属权利要求书的所有组合的主题，无论是单项从属还是多项从属。本发明是说明性的，包括描述性而非限制性用语。根据以上教导，本发明的许多修改和变型是可能的，并且本发明可以不同于本文具体描述的方式实施。

还应当理解，在描述本发明的各种实施方式中所依赖的任何范围和子范围独立地且共同地落入所附权利要求书的范围内，并且应当理解为描述和考虑了包括其中的整数值和/或分数值的所有范围，即使这些值在本文中没有明确地写出。本领域技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围足以描述和实现本发明的各种实施方式，并且此类范围和子范围可被进一步描述为相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个示例，“0.1至0.9”的范围可进一步描述为下三分之一，即0.1至0.3；中三分之一，即0.4至0.6；和上三分之一，即0.7至0.9，其单独地和共同地在所附权利要求书的范围内，并且可以被单独地和/或共同地依赖，并且为所附权利要求书的范围内的具体实施方式提供足够的支持。此外，关于定义或修改范围的语言，例如“至少”、“大于”、“小于”、不大于”等，应理解，此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一示例，“至少10”的范围固有地包括至少10到35的子范围、至少10到25的子范围、25到35的子范围等，且每一子范围可单独和/或共同依赖且为所附权利要求书范围内的特定实施方式提供足够支持。最后，在所公开的范围内的单个数字可以被依赖并且为所附权利要求书的范围内的具体实施方式提供足够的支持。例如，“从1至9”的范围包括各种单个整数，例如3，以及包括小数点(或分数)的单独的数字，例如4.1，其可以被依赖并为所附权利要求书的范围内的具体实施方式提供足够的支持。

Claims (26)

1.一种可操作地联接至车辆发电机的离合器系统，所述离合器系统包括：

第一离合器构件，用于传输来自所述车辆发电机的扭矩，所述第一离合器构件包括：

第一离合器元件，具有第一表面，以及

设置在所述第一表面上的第一摩擦材料，以及

第二离合器构件，用于从所述车辆发电机传输扭矩并且被配置成接合所述第一离合器构件，所述第二离合器构件包括：

第二离合器元件，具有第二表面，以及

设置在所述第二表面上的第二摩擦材料，以及

其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料能够相同或不同；以及

其中所述第一摩擦材料被配置成用于在所述车辆发电机的操作过程中与所述第二摩擦材料接合。

2.根据权利要求1所述的离合器系统，其中所述第一离合器元件和所述第二离合器元件中的至少一个由钢构成。

3.根据权利要求1或2所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个不含钢。

4.根据权利要求1或2所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个由纸材料构成。

5.根据权利要求1或2所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个是单层摩擦材料。

6.根据权利要求1或2中任一项所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个是双层摩擦材料。

7.根据权利要求1或2所述的离合器系统，其中所述离合器系统没有钢分隔板。

8.根据权利要求1或2所述的离合器系统，其中所述第一离合器元件是第一锥体并且所述第一表面是外锥形表面，使得所述第一摩擦材料被设置在所述外锥形表面上。

9.根据权利要求8所述的离合器系统，其中所述第二离合器元件是第二锥体并且所述第二表面是内锥形表面，使得所述第二摩擦材料被设置在所述内锥形表面上。

10.一种可操作地联接至车辆发电机的车辆传动系统，所述车辆传动系统包括：

车辆变速器，联接至所述车辆发电机；以及

根据权利要求1或2中任一项所述的离合器系统，其可操作地联接至所述车辆变速器。

11.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个不含钢。

12.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个由纸材料构成。

13.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个是单层摩擦材料。

14.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个是双层摩擦材料。

15.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第一摩擦材料和所述第二摩擦材料中的至少一个是三层摩擦材料。

16.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述离合器系统是湿式离合器系统。

17.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述离合器系统没有钢分隔板。

18.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第一离合器元件是第一锥体并且所述第一表面是外锥形表面，使得所述第一摩擦材料被设置在所述外锥形表面上。

19.根据权利要求10所述的车辆传动系统，其中所述第二离合器元件是第二锥体，并且所述第二表面是内锥形表面，使得所述第二摩擦材料被设置在所述内锥形表面上。

20.一种可操作地联接至车辆发动机的离合器系统，所述离合器系统包括：

第一离合器板，用于传输来自所述车辆发动机的扭矩，所述第一离合器板包括：

第一芯板，

第一摩擦材料，被设置在所述第一芯板的第一侧上，以及

第二摩擦材料，被设置在所述第一芯板的与所述第一芯板的所述第一侧相反的第二侧上，以及

第二离合器板，用于传输来自所述车辆发动机的扭矩并且被配置成接合所述第一离合器板，所述第二离合器板包括：

第二芯板，

第三摩擦材料，被设置在所述第二芯板的第一侧上，以及

第四摩擦材料，被设置在所述第二芯板的与所述第二芯板的所述第一侧相反的第二侧上，

其中所述第一摩擦材料、所述第二摩擦材料、所述第三摩擦材料和所述第四摩擦材料能够相同或不同；以及

其中所述第二摩擦材料被配置成用于在所述车辆发动机的操作期间与所述第三摩擦材料接合。

21.根据权利要求20所述的离合器系统，其中所述第一芯板和所述第二芯板中的至少一个由钢构成。

22.根据权利要求20或21所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料、所述第二摩擦材料、所述第三摩擦材料以及所述第四摩擦材料中的至少一个不含钢。

23.根据权利要求20或21所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料、所述第二摩擦材料、所述第三摩擦材料和所述第四摩擦材料中的至少一个由纸材料构成。

24.根据权利要求20或21所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料、所述第二摩擦材料、所述第三摩擦材料和所述第四摩擦材料中的至少一个是单层摩擦材料。

25.根据权利要求20或21所述的离合器系统，其中所述第一摩擦材料、所述第二摩擦材料、所述第三摩擦材料以及所述第四摩擦材料中的至少一个是双层摩擦材料。

26.根据权利要求20或21所述的离合器系统，其中所述离合器系统没有钢分隔板。

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