專利名稱：濕式摩擦接觸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于車輛和工業(yè)機(jī)械的離合器和制動(dòng)器的濕式摩擦接觸裝置。
作為濕式摩擦接觸裝置的一個(gè)例子，在用于車輛自動(dòng)變速裝置的濕式離合器中許多作為驅(qū)動(dòng)件的飛輪連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上；而許多離合器片可動(dòng)地面向這些飛輪。作為非驅(qū)動(dòng)件的摩擦件(離合器襯片)被安置在每個(gè)離合器片上；構(gòu)成離合器片以使通過(guò)加壓片將其壓到飛輪一側(cè)。還有，流體潤(rùn)滑油介入飛輪和離合器片之間。在這種濕式離合器中，通過(guò)摩擦件(非驅(qū)動(dòng)件)和作為配合件的飛輪(驅(qū)動(dòng)件)之間接觸面的摩擦力，將飛輪的驅(qū)動(dòng)力傳遞到轉(zhuǎn)矩變換器一側(cè)。
另一方面，作為干式摩擦接觸裝置的一個(gè)例子，在用于車輛的園盤制動(dòng)器中作為驅(qū)動(dòng)件的園盤整體地隨輪轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)緩沖器可動(dòng)地朝向這個(gè)盤。一個(gè)摩擦件(制動(dòng)墊)被固定在這個(gè)緩沖器上，該緩沖器的構(gòu)成要使得通過(guò)卡鉗等被壓向園盤端。在這種園盤制動(dòng)器中，通過(guò)摩擦件(非驅(qū)動(dòng)件)和作為配合件的園盤(驅(qū)動(dòng)件)之間接觸面的摩擦力實(shí)施園盤的制動(dòng)。按照上述同樣的方法，還有在鼓形制動(dòng)器中，通過(guò)鼓和固定在閘瓦上的摩擦件(制動(dòng)墊)之間接觸面的摩擦力實(shí)施鼓的制動(dòng)。還有，在一般干式離合器中，作為驅(qū)動(dòng)件的飛輪連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上，且離合器片可動(dòng)地面向這個(gè)飛輪。在這個(gè)離合器片上，摩擦件(離合器襯片)作為非驅(qū)動(dòng)件被固定，離合器片的構(gòu)成要使得通過(guò)加壓片被壓到飛輪一側(cè)。在這種干式離合器中，通過(guò)摩擦件(非驅(qū)動(dòng)件)和作為配合件的飛輪(驅(qū)動(dòng)件)之間接觸面的摩擦力傳遞飛輪的驅(qū)動(dòng)力。
一般的濕式摩擦接觸裝置在耐磨性方面優(yōu)越，幾乎不需要通過(guò)潤(rùn)滑油流動(dòng)的冷卻作用來(lái)?yè)Q熱，但是，一般的濕式摩擦接觸裝置具有下述缺點(diǎn)。如圖2所示，紙材料與作為配合件的鋼之間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ為0.14，與現(xiàn)存材料，如石墨樹(shù)脂材料、軟材料、燒結(jié)合金材料和半金屬材料相比較，這是最高的動(dòng)摩擦系數(shù)。這樣，這些現(xiàn)存材料與作為配合件的鋼之間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ的范圍為0.05-0.14，這是相當(dāng)?shù)偷?。這是因?yàn)楣腆w之間的接觸系數(shù)由于在每個(gè)作為非驅(qū)動(dòng)件的摩擦件和作為配合件的其驅(qū)動(dòng)件之間接觸表面上流體潤(rùn)滑油的介入而減小。所以，為了保證大量的轉(zhuǎn)矩量，作為一般的濕式摩擦接觸裝置，需要許多驅(qū)動(dòng)件和非驅(qū)動(dòng)件，并擴(kuò)大其直徑以致必需使其部件尺寸加大。例如，在這種濕式離合器情況下，多園盤飛輪和如上所述事實(shí)招致了大尺寸離合器部件。所以，在客車的自動(dòng)變速裝置和差速限制裝置中，上述缺點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)高性能、小尺寸和重量輕方面引起大量困難。
另一方面，在一般的干式摩擦接觸裝置情況下，固體之間的接觸系數(shù)比較大，摩擦件與作為配合件的鋼之間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ的范圍為0.3-0.5，此數(shù)值為比較高的水平。所以，保證比較大的轉(zhuǎn)矩量是可能的，但是，沒(méi)有通過(guò)潤(rùn)滑油流動(dòng)等的冷卻作用。所以，該常規(guī)裝置具有下述缺點(diǎn)由每個(gè)接觸面上溫度升高而使耐磨性差；摩擦件必需拆卸和更換。
鑒于上述一般情況，開(kāi)發(fā)了本發(fā)明。所以，本發(fā)明目的是提供一個(gè)濕式摩擦接觸裝置，它能保證大轉(zhuǎn)矩量，與一般濕式接觸裝置相比，不使其部件尺寸加大，也不需要將其拆卸和更換。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人認(rèn)真進(jìn)行了如下研究本發(fā)明人不考慮這樣的技術(shù)思想利用一般濕式摩擦接觸裝置的所示范圍內(nèi)的摩擦力來(lái)進(jìn)行常規(guī)的變速和控制驅(qū)動(dòng)力；但是，在該濕式摩擦接觸裝置中，本發(fā)明人在上述的技術(shù)思想下己認(rèn)真研究，即，如果固體之間接觸系數(shù)接近干式情況下的接觸系數(shù)和如果在非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間產(chǎn)生粘合和滯塞就可達(dá)到上述目的。此外，如果這些接觸面被擦凈，和如果在這些接觸面上不產(chǎn)生氧化和加工硬化，本發(fā)明人則假定預(yù)料粘合和滯塞在這些接觸面上很容易產(chǎn)生，從而本發(fā)明人不斷地研究。根據(jù)這些研究，獲得權(quán)利要求1-3所述的濕式摩擦接觸裝置。
權(quán)利要求1的濕式摩擦接觸裝置包括非驅(qū)動(dòng)件；驅(qū)動(dòng)非驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)件；介入非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間的流體；其中非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間接觸區(qū)的動(dòng)摩擦系數(shù)不小于0.2。
作為流體，可用潤(rùn)滑油或水。
在權(quán)利要求1的濕式摩擦接觸裝置中，非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間接觸區(qū)的動(dòng)摩擦系數(shù)不小于0.2，這在干式摩擦接觸裝置中是普通水平，從而會(huì)不使部件尺寸加大，與一般的濕式摩擦接觸裝置比較，它可保證大的轉(zhuǎn)矩量。還有，在權(quán)利要求1的濕式摩擦接觸裝置中，在接觸面上的溫度升高可通過(guò)流體的冷卻作用抑制，耐磨性是優(yōu)越的，并不需要將其拆卸和更變。
所以，如果在客車的自動(dòng)變速裝置或差速限制裝置中采用權(quán)利要求1的濕式摩擦接觸裝置，它可實(shí)現(xiàn)高性能、小尺寸和輕重量。
按照權(quán)利要求1的權(quán)利要求2的濕式摩擦接觸裝置，其中非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件的一件的接觸表面包括至少一個(gè)主元素；而其其它件的接觸面包括至少一個(gè)主元素和至少一種次元素的混合物或合金，所述次要元素的自由能比該至少一個(gè)主元素的自由能值小。
根據(jù)此自由能的值選擇主元素和次元素。就是，一種材料與氧反應(yīng)的傾向可通過(guò)實(shí)際測(cè)量氧化反應(yīng)所需要的能量來(lái)定量，這種反應(yīng)可表示如下物料+氧+能量→氧化物還有，在該濕式裝置中，在溶解在油中的空氣中，在babble中的空氣中或包含在多材料中的空氣中存在氧，從而使氧的反應(yīng)被認(rèn)為能以與干式中的同樣的方法在其表面上產(chǎn)生，其上溫度達(dá)到如摩擦現(xiàn)象的情況下一樣的高等級(jí)。當(dāng)能量為正時(shí)，此材料是穩(wěn)定的。所以，當(dāng)能量為負(fù)時(shí)，此材料被氧化。下表1列出在273K每1mol氧的氧化物的生成能量，這在工業(yè)材料中是已知的。表1材料 氧化物 能量(/KJ)鈹 BeO -1182鎂 MgO -1162鋁 Al2O3-1045鋯 ZrO2-1028鈾 U2O5-1000鈦 TiO-848硅 SiO2-836鉭 Ta2O5-764鈮 Nb2O3-757鉻 Cr2O3-701鋅 ZnO-636氮化硅 3SiO2+2N2-629碳化硅 SiO2+CO2-580鉬 MoO2-534鎢 WO2-510鐵 Fe3O4-508錫 SnO -500鎳 NiO -439鈷 CoO -422木材、許多聚合物、CFRP-400金剛石、石墨 CO2-389WC金屬陶瓷WO2+CO2-349鉛 Pb3O4-309銅 CuO -254CFRP -200鉑 PtO2-160銀 Ag2O -5含氟樹(shù)脂 0金 Au2O3+80堿性鹵化物(NaCl等) +400～+1400氧化鎂(MgO)氧化硅(SiO2)高數(shù)量級(jí)正值的氧化物氧化鋁(Al2O3)氧化鈹(BeO)
自由能的值表示反應(yīng)的方向。就是，如果材料具有較小的自由能值，則該材料較易氧化。如果有易氧化的材料，則抑制另一材料被氧化。沒(méi)有氧化膜的材料被認(rèn)為容易產(chǎn)生分子間鍵或自由原子間鍵。所以，從表1所示材料中可廣泛地選擇主元素和次元素，這是根據(jù)氧化物生成能量值的大小而考慮的。例如，如果用銅(Cu)作為主元素，并采用自由能(氧化物生成能)值小于Cu的鋅(Zn)，Zn易被氧化而抑制Cu被氧化，從而很難產(chǎn)生氧化膜的Cu易于產(chǎn)生分子間或自身的原子間鍵，因此認(rèn)為上述現(xiàn)象達(dá)到了粘合?？梢哉J(rèn)為這種粘合有助于改進(jìn)動(dòng)摩擦系數(shù)。
所以，在權(quán)利要求2的濕式摩擦接觸裝置中，其它件的接觸面包含主元素和次元素，該次元素的自由能值小于主元素的自由能值，從而使主元素的氧化被抑制。然后，一個(gè)件的主元素與另一件的沒(méi)有氧化物膜的主元素接觸，從而使此主元素相互粘合，使動(dòng)摩擦系數(shù)大大改善。
如果另一件的接觸面是主元素和次元素的混合物或合金，可獲得抑制主元素被氧化的好結(jié)果，因此認(rèn)為在該接觸情況下容易產(chǎn)生粘合，從而提高了改進(jìn)在采用合金時(shí)，最好在滑動(dòng)前后其表面上硬化的改變?yōu)?+30％，其中在一個(gè)件和另一件之間是動(dòng)摩擦系數(shù)的作用。獲得摩擦力的。這是因?yàn)槿绻不兓湓谏鲜龇秶杉庸び不a(chǎn)生的粘合阻滯作用容易被抑制。
然后，其它組成元素可選自權(quán)利要求1的組成元素。權(quán)利要求2的濕式摩擦接觸裝置可產(chǎn)生與權(quán)利要求1裝置相同的效果。本發(fā)明濕式摩擦接觸裝置可具體化為僅一次使用的裝置，例如壓入件、抗滑件和完全鎖住(卡住)驅(qū)動(dòng)件和非驅(qū)動(dòng)件的裝置。特別是，當(dāng)將它應(yīng)用到壓入件時(shí)，如果在油面的保持使應(yīng)力實(shí)際值得以查覺(jué)的通常的不利情況下，它能承受此應(yīng)力，則它可被采用。
根據(jù)權(quán)利要求1的權(quán)利要求3的濕式摩擦接觸裝置，其中至少一種非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件是多孔材料；一個(gè)件的接觸面包括具有不少于Hv150的硬材料；而另一個(gè)件的接觸面包括至少一個(gè)主元素和至少一種自由能值小于此至少一種主元素的自由能的次元素的混合物或合金。
作為多孔材料，可采用金屬顆粒的燒結(jié)體。作為上述金屬顆粒，可采用該主元素或該次元素。
如果硬材料具有不小于Hv150的值，不需要增加任何限制，但是，硬材料有Hv150-4000值是優(yōu)選的。
更好是硬材料有Hv170-3500的值，因?yàn)槟Σ料禂?shù)相當(dāng)高，而磨損率低，特別好的是Hv170-2000的硬材料。
作為硬材料，可采用顆粒材料或纖維材料，如SiO2、Al2O3、Al2O3SiO2和CaF2一個(gè)件的接觸面可包括開(kāi)頭的主元素。
長(zhǎng)期使用主元素不能完全防止被氧化即使其氧化被次元素抑制也是如此。按上述觀點(diǎn)，權(quán)利要求3的濕式摩擦接觸裝置是有效的。
也就是說(shuō)，在權(quán)利要求3的濕式摩擦接觸裝置中，幾乎所有的非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件的壓載荷被一個(gè)件的硬材料承受的，從而使一個(gè)件穿透在非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件的每個(gè)接觸面之間的流體膜，并且它壓入另一個(gè)件中，從而認(rèn)定進(jìn)行了滯塞。在此時(shí)，可產(chǎn)生抗滯阻的阻力，且接觸面積可增加，從而使動(dòng)摩擦系數(shù)改善。
所以，在權(quán)利要求3的濕式摩擦接觸裝置中，一個(gè)件的硬材料滯阻了另一個(gè)件的主元素，從而使另一個(gè)件的主元素失去了氧化膜。上述現(xiàn)象被認(rèn)為是因每個(gè)接觸面的流體膜被一個(gè)件的硬材料刺穿及被突入另一個(gè)件的磨掉粉末本身的凸出部分刺穿促進(jìn)的。而且，至少非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件的一種是多孔材料，從而使配合面的主元素作為磨掉粉末滯附在多孔材料孔的內(nèi)側(cè)。也就是說(shuō)，如果一個(gè)件是多孔材料，另一件的主元素滯附到一個(gè)件上。還有，如果一個(gè)件和另一個(gè)件兩者都是多孔材料。則另一件的主元素滯附到一個(gè)件上，而粘附于一個(gè)件上的主元素滯附到另一個(gè)件。所以，通過(guò)使主元素事先包含在一個(gè)件的接觸表面上而僅使另一個(gè)件是多孔材料，從而使一個(gè)件的主元素滯附到另一個(gè)件上。所以，在長(zhǎng)時(shí)期使用后，一個(gè)件的主元素與另一個(gè)件的不包括氧化膜的主元素接觸，從而認(rèn)為這些主元素相互粘附，因此這導(dǎo)致了動(dòng)摩擦系數(shù)穩(wěn)定和改進(jìn)。
而后，權(quán)利要求1和2中所述的組分可用作權(quán)利要求3的另一組分。而且，權(quán)利要求3的濕式摩擦接觸裝置可產(chǎn)生與權(quán)利要求1相同樣的效果。本發(fā)明的濕式摩擦接觸裝置可具體化為可重復(fù)使用的裝置，例如在有流體存在下的離合器和制動(dòng)器。
當(dāng)結(jié)合附圖和詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)行考慮時(shí)，通過(guò)參照以下的詳細(xì)陳述，本發(fā)明和其許多優(yōu)點(diǎn)將容易獲得更完全的理解，附圖和陳述的全部構(gòu)成本公開(kāi)的一個(gè)部分；

圖1是一個(gè)展示用在優(yōu)選實(shí)施方案中的摩擦試驗(yàn)機(jī)的示意結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖2是展示常規(guī)摩擦件的滑動(dòng)速度和動(dòng)摩擦系數(shù)之間關(guān)系曲線圖。
由于對(duì)本發(fā)明作了一般說(shuō)明，通過(guò)參考特殊優(yōu)選的實(shí)施方案可獲得進(jìn)一步的理解，實(shí)施方案是僅為說(shuō)明目的而提供的，它無(wú)意限制所附權(quán)利要求的范圍。
在第一優(yōu)選的模式中，權(quán)利要求1和3的發(fā)明被具體化，可用到濕式離合器的優(yōu)選的實(shí)施例1-14和比較例1-10被說(shuō)明如下。表2摩擦件(非驅(qū)動(dòng)件)基體 孔隙度 種類 硬材料硬度 添加量(體積 (Hv) (vol％)％)1 Al合金 20 SiO2-P 1300 10實(shí)施例2 Al合金 20 Al2O3° 73010SiO2-F3 Cu合金 20 SiO2-P 1300 104 Al合金 20 SiO2-P 1300 305 Al合金 20 CaF2-P 170206 Al合金 20 CaF2-P 170207 Al合金 20 CaF2-P 170208 Al合金 20 CaF2-P 170209 Al合金 20 CaF2-P 1702010 Al合金 20 SiO2-P 1300 1011 Al合金 20 SiO2-P 1300 512 Al合金 20 Al2O3-P2000 1013 Al合金 20 Si3N4-P3300 1014 Al合金 20 SiC-P2700 101 紙質(zhì)材料2 Al合金 20 SiO2-P 1300 103 Al合金 20 無(wú) - 04 Al合金 5SiO2-P 1300 10對(duì)比例5 Al合金 20 SiO2-P 1300 106 Al合金 20 SiO2-P 1300 107 Al合金 20 SiO2-P 1300 108 Al合金 20 SiO2-P 1300 109 Al合金 20 SiO2-P 1300 1010 Al合金 20 SiO2-P 1300 10
首先，制備Al合金粉末和Cu合金粉末，以便構(gòu)成基體。這里，Al合金是Al-1Si-0.5Cu-1Mg，而Cu合金是Cu-10Ni。
制備SiO2-P、Al2O3SiO2-F、Al2O3-P、CaF2-P、Si3N4-P和SiC-P作為硬質(zhì)材料。這里，SiO2-P是SiO2粉末，其平均顆粒直徑范圍為50-100μm；Al2O3SiO2-F是Al2O3SiO2的纖維，其平均長(zhǎng)度范圍為10-50μm；Al2O3-P是Al2O3粉末，共平均顆粒直徑范圍為50-100μm；CaF2-P是CaF2粉末，其平均顆粒直徑范圍為50-150μm；Si3N4-P是Si3N4粉末，其平均顆粒直徑范圍30-70μm；SiC-P是SiC粉末，其平均顆粒直徑范圍為30-50μm。
材料按示于表2的數(shù)值使用；將這些材料裝滿一個(gè)金屬模的內(nèi)部，在模上涂上金屬模潤(rùn)滑組分，如蠟和金屬皂；通過(guò)在200MPa壓力下模制而獲得模壓產(chǎn)品。對(duì)于所有模制產(chǎn)品，添加人造石墨顆粒(平均顆粒直徑范圍20-100μm)以及硬質(zhì)材料。在氮?dú)夥罩泻驮诜秶鸀?00-500℃的溫度下加熱這些模制產(chǎn)品后，除去盒屬模潤(rùn)滑組分，通過(guò)在500-650℃范圍的下加熱約1小時(shí)將其燒結(jié)，以便產(chǎn)生作為非驅(qū)動(dòng)件的每個(gè)摩擦件(除去比較例1)。但是，其中用Cu合金粉末作為基體的燒結(jié)材料在溫度范圍950-1000℃下燒結(jié)。每個(gè)件的孔隙度(％)也示于表2。通過(guò)油浸漬獲得該孔隙度。表3配合件(驅(qū)動(dòng)件)摩擦接觸特性種類 初始硬度滑動(dòng)后硬度 動(dòng)摩擦 磨損速度(Hv) 變化速率(％)系數(shù)(μ) (mm3/J)1Cu-10Zn54 +15 0.30 5×10-42Cu-10Zn54 +18 0.30 5×10-4實(shí)3Cu-10Zn54 +20 0.30 4×10-4施4Cu-10Zn54 +25 0.32 6×10-4例5Cu-10Zn54 +15 0.25 5×10-46Cu-5Zn 43 +20 0.24 3×10-47Cu-25Zn 110 +50.24 6×10-48AC470 +28 0.22 5×10-49A390 110 +20 0.22 4×10-410 Cu-10Sn-2Zn78 +22 0.22 4×10-411 Cu-10Zn54 +15 0.22 4×10-412 Cu-10Zn54 +35 0.20 8×10-413 Cu-10Zn54 +35 0.24 4×10-414 Cu-10Zn54 +35 0.25 8×10-41Fe-0.35C 230 -10 0.15 4×10-42Fe-0.35C 230 -10 0.15 5×10-5比3Cu-10Zn5400.04 1×10-4較4Cu-10Zn5400.15 5×10-5例5SUS304360 +50 0.20 1×10-36Cu-30Zn 185 -20 0.17 5×10-57 Cu-10Sn-2Zn 210 -20 0.17 5×10-58 A1 35 +50.15 2×10-39 AC3 70 +50.15 8×10-410 Cu 80 +50.16 1×10-3另一方面，如表3所示，制備了作為驅(qū)動(dòng)件的配合件。這里，AC4是Al-7Si-0.6Mg；A390是Al-17Si-0.5Mg；SUS304是Fe-18Cr-8Ni；而AC3是Al-12Si。通過(guò)加工園盤形的金屬板獲得這些配合件。
接著，安裝作為試樣的每個(gè)摩擦件，將每個(gè)配合件固定在圖1所示的作為轉(zhuǎn)動(dòng)體的摩擦試驗(yàn)機(jī)上，以便測(cè)量動(dòng)摩擦系數(shù)μ和磨損速度(mm3/J)。此時(shí)的條件示于下面表4。表4試樣尺寸 φ11.3×1.5mm(二塊)滑動(dòng)速度1m/秒滑動(dòng)時(shí)間1分鐘重復(fù)次數(shù) 30次潤(rùn)滑 平穩(wěn)的120cc/分使用的油 ATF(ESSO OIL Co.，LTD生產(chǎn)的DEXTRON II)壓力 0.2KN試樣間的距離 100mm載荷測(cè)量 應(yīng)變儀，記錄儀溫度測(cè)量熱電偶在這里，磨損速度是如下地獲得的將通過(guò)測(cè)微計(jì)測(cè)量的摩擦件的磨損除以能量；將用表面粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)得的配合件的磨損除以能量；然后獲得上述除得量的和?；瑒?dòng)后硬度變化速率(％)是通過(guò)將配合件滑動(dòng)前的接觸面硬度(維氏硬度Hv1-5kg)與滑動(dòng)后接觸面的硬度相比較而獲得的。這些摩擦性能也示于表3。
如于表2和表3中所示，在優(yōu)選的實(shí)施例1-14中，無(wú)論是選擇Al合金還是選擇Cu合金作為摩擦件的基體，只有很小的差別。但是，如果添加了硬質(zhì)材料并用作配合件，使用具有硬度范圍為Hv40-110的Cu合金和Al合金則發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的實(shí)施例1-14的動(dòng)摩擦系數(shù)μ范圍為0.20-0.32，從而它們與比較例1-10相比是非常高的量。還有，在優(yōu)選的實(shí)施例1-14中，磨損速度與比較例1的紙質(zhì)材料的相同或?yàn)樽畲笾?，或?yàn)楸容^例1的紙質(zhì)材料的磨損速度的1.5倍，從而發(fā)現(xiàn)其抗磨性是優(yōu)越的。
進(jìn)而，如果硬質(zhì)材料的添加量大于5體積％，則動(dòng)摩擦系數(shù)μ的量大于0.22；但是，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例1、4和11與比較例3的結(jié)果，即使硬質(zhì)材料的添加量超過(guò)30vol％，動(dòng)摩擦系數(shù)μ未變得這樣大，并發(fā)現(xiàn)磨損增加。此外，滑動(dòng)后配合件的硬度與工作表面的初始硬度相比增加35％，從而發(fā)現(xiàn)這里產(chǎn)生加工硬化。
此外，配合件的硬度為Hv35的純Al是軟的，但是可通過(guò)低度強(qiáng)化產(chǎn)生硬度，于是發(fā)現(xiàn)磨損很大。比較例1-10的動(dòng)摩擦系數(shù)比優(yōu)選的實(shí)施例1-14的低。由于優(yōu)選實(shí)施例10被用作配合件的Cu合金是Hv210的JIS標(biāo)準(zhǔn)的BC3，它是通過(guò)在830℃對(duì)市售合金板進(jìn)行退火1小時(shí)而獲得的。與其中使用該合金板的比較例7相比，其硬度降到Hv78。在硬度為Hv40-110的配合件的Cu合金和Al合金中，獲得了高的動(dòng)摩擦系數(shù)μ。優(yōu)選實(shí)施例1-14的特性是滑動(dòng)前后硬度的變化速率范圍為+5-+35％。在優(yōu)選實(shí)施例1-14中發(fā)現(xiàn)輕微加工硬化，但是，與其中的滑動(dòng)前后硬度變化速率為+50％，且發(fā)現(xiàn)加工硬化顯著的比較例5相比，發(fā)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例1-14的加工硬化低。如在比較例2、6和7中所發(fā)現(xiàn)的那樣，發(fā)現(xiàn)了軟化(變化速率為負(fù))，雖然其磨損合適，但其動(dòng)摩擦系數(shù)μ不令人滿意。
所以，在優(yōu)選實(shí)施例1-14中所產(chǎn)生的摩擦效果深受加入的添加硬質(zhì)材料和配合件的影響。硬質(zhì)材料穿透接觸面的油膜，它與配合件接觸，還有，油滲入多孔材料的孔隙，從而可設(shè)想，由作為上述現(xiàn)象的結(jié)果的，固體之間的接觸產(chǎn)生了其影響。但是，比較在干燥條件下的摩擦，接觸面被油膜冷卻，從而在優(yōu)選實(shí)施例1-14中磨損率低，以致使我們可期待作為濕式摩擦接觸裝置的大為改進(jìn)實(shí)用性，它是不需更換部件的。
下面，將配合件的組成元素的氧化物自由能示于下表5。表5主元素 次元素 其它輔助元素種類ΔG 種類 ΔG 種類 ΔG1-7， 11-4 Cu -254 Zn -636 - -實(shí)施例 8Al -1045Mg -1162 Si -8369Al -1045Mg -1162 si -83610 Cu -254 Sn -500 Zn -6362Fe -508 C -389 - -5Fe -508 Cr -701 Ni -439比較例 8Al -1045無(wú) -- -9Al -1045Si -836 - -10 Cu -254 無(wú) -- -
從表5可清楚地看出，在優(yōu)選實(shí)施例1-14中，所有次元素氧化物的自由能的絕對(duì)值都比主元素的小。這些優(yōu)選實(shí)施例的次元素比其它元素更易被氧化，從而可認(rèn)為在一定程度上防止在金屬表面上出現(xiàn)主元素的氧化。結(jié)果，活性高的金屬表面趨于在滑動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)，以致可認(rèn)為其摩擦力被提高。另一方面，在比較例中，只有比較例5具有與優(yōu)選實(shí)施例1-14相同的傾向，但是，基于上述事實(shí)，在滑動(dòng)時(shí)顯著發(fā)生加工硬化，而且這是有利的。表5所示的其它比較例與優(yōu)選的實(shí)施例1-14相比具有相反的傾向，作為主元素和次元素組合是不可取的。
在這里，對(duì)配合件的材料不特別地限定，如果采用Al合金或Cu合金，其導(dǎo)熱性高，在滑動(dòng)時(shí)摩擦面上溫度的升高可被降低，從而使較高的動(dòng)摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨損率為約3-8×10-4(mm3/J)，而該磨損率在其被用作摩擦件的范圍內(nèi)。
按優(yōu)選實(shí)施例1-14的接觸面的組合，如上述表中所示，在流體膜介入的條件下動(dòng)摩擦系數(shù)μ落在0.20-0.32的范圍內(nèi)，從而使它們顯示出非常高的摩擦力。但是，在沒(méi)有流體膜的條件下，例如，在干態(tài)下滑動(dòng)，它們不同于一般現(xiàn)象，而動(dòng)摩擦系μ為0.2，其摩擦力降低。在干態(tài)下，因?yàn)闆](méi)有流體膜，接觸面上的氧化容易被促進(jìn)，因此可認(rèn)為，因本發(fā)明的接觸面中的粘附作用以這樣的量下降，所以產(chǎn)生了氧化。第二優(yōu)選模式在第二優(yōu)選的模式中，權(quán)利要求1和2的發(fā)明被具體化，可被應(yīng)用到濕式離合器中的優(yōu)選的實(shí)施例15和比較例11被說(shuō)明如下優(yōu)選的實(shí)施例15包括一個(gè)摩擦件(非驅(qū)動(dòng)件)，它僅由用在第一優(yōu)選模式1中的Al合金組成；一個(gè)配合件(驅(qū)動(dòng)件)，它僅由上述優(yōu)選實(shí)施例1中采用的Cu-10Zn組成；和用于第一優(yōu)選模式中的被使用的油。
另一方面，比較例11包括一個(gè)摩擦件(非驅(qū)動(dòng)件)，它由用于第一優(yōu)選模式中的Al合金組成；一個(gè)配合件(驅(qū)動(dòng)件)，它由純Cu組成；和用于第一優(yōu)選模式中的被使用的油。
對(duì)于優(yōu)選的實(shí)施例15和比較例11，在摩擦試驗(yàn)后進(jìn)行每個(gè)接觸面的表面EPMA分析。以動(dòng)摩擦系數(shù)μ為結(jié)果，示于下表6。這里，○表示該元素牢固地存在于每個(gè)接觸面上，而△表示該元素于每個(gè)接觸面上的存在不強(qiáng)。表6動(dòng)摩擦 接觸面 Al Cu Zn O C S系數(shù)摩擦件 ○ ○ ○ ○ △ △實(shí)施例150.3配合件 - ○ ○ - - -摩擦件 ○ ○ - ○ △ △比較例110.15 配合件 - ○ - ○ - -如表6所示，可發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)選實(shí)施例15中的配合件的接觸面的表面上不存在氧，但是，在比較例11中，配合件的表面上存在氧。這是因?yàn)橛糜趦?yōu)選實(shí)施例15的Cu-10Zn難以氧化。
由于現(xiàn)在已充分地?cái)⑹隽吮景l(fā)明，所以對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是可以對(duì)其做許多改變和修正而不背離包括在所附權(quán)利要求中的所述的本發(fā)明的精神和范圍。
經(jīng)參閱全文，將包括說(shuō)明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要的于1996，8，6申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.8-207468的全部公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合于本文中。
權(quán)利要求
1.一種濕式摩擦接觸裝置，它包括非驅(qū)動(dòng)件；驅(qū)動(dòng)所說(shuō)的非驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)件；和介于非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間的流體；其中所述的非驅(qū)動(dòng)件和所述的驅(qū)動(dòng)件之間接觸面的動(dòng)摩擦系數(shù)不小于0.2。
2.按照權(quán)利要求1的濕式摩擦接觸裝置，其中所述的非驅(qū)動(dòng)件和所述的驅(qū)動(dòng)件中的一個(gè)件的接觸面包括至少一個(gè)主元素，而其其它的接觸面包括所說(shuō)的至少一種主元素和至少一種自由能值小于所說(shuō)的至少一種主元素的自由能值的次元素的混合物或合金。
3.按照權(quán)利要求1的濕式摩擦接觸裝置，其中所述的非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件中的至少一種是多孔材料；一個(gè)件的接觸面包括具有不小于Hv150的硬質(zhì)材料；而其它件的接觸面包括所說(shuō)的至少一種主元素和至少一種具有自由能小于所說(shuō)的至少一種主元素的自由能值的次元素的混合物或合金。
全文摘要
一種濕式摩擦接觸裝置,它包括非驅(qū)動(dòng)件;驅(qū)動(dòng)非驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)件;和介于該非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間的流體;其中該非驅(qū)動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)件之間的接觸面的動(dòng)摩擦系數(shù)不小于0.2。因而,本發(fā)明提供一種濕式摩擦接觸裝置,它保證比普通濕式接觸裝置大的轉(zhuǎn)矩量而不使其部件尺寸加大,也不需要將其拆卸和更變。
文檔編號(hào)C22C49/00GK1178252SQ9711850
公開(kāi)日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1997年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者霜田好司, 大渕貞孝 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 日本粉末合金株式會(huì)社