[发明专利]摩擦材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦元件，其包括带有摩擦层的基体；一种摩擦组件，其包括至少两个摩擦元件，这些摩擦元件能够彼此作用连接，而且这些摩擦元件用水基的润滑剂进行润滑；以及水基润滑和冷却剂的应用。

背景技术

现在，在湿运转的多片式－膜片式离合器或者制动器中采用与用于冷却摩擦面的矿物油基的或者合成的油结合的各种不同的摩擦材料。在这种情况下高技术标准占主导地位，在该标准中摩擦材料、油或多数情况下的两种组分是很特别地为相应的用途定制的。沿着备选润滑材料的方向的进一步开发更确切地说是例外情况，而潜力已经部分用尽的油基润滑剂却以大耗费和高成本越来越多地增加添加剂，而这些润滑剂多数情况下伴随有对本已由系统决定的严峻的环境可持续发展性的负面影响。对石油工业的强烈的依赖性产生作为油基润滑剂的附加的负面伴随影响。

但是在现有技术中，也已经对水基润滑系统进行了介绍。例如US4,828,089A对一种具有热解制造的碳摩擦材料的制动器或者离合器进行了介绍，该碳摩擦材料直接用水或乙二醇水溶液冷却。

原则上在EP0823565A2中也提到了作为用于湿运转的摩擦应用的流体的水，但是其中对这一点并没有进行深入探讨而且其中可找到的例子是油润滑系统。

由EP1991646B1已知了一种变速器，该变速器含有由水和乙二醇或类似组分构成的、其内悬浮有石墨微粒的混合物。优选该混合物含有40至60重量百分比的乙二醇和2至25重量百分比的粒度小于12μm的、片状的石墨微粒形式的石墨，其余的为水和别的掺合物和/或添加物。

发明内容

本发明的目的在于对单一或多重同步器或分动器进行改善。

所述目的一方面通过文首述及的摩擦元件得以实现，在该摩擦元件中摩擦层具有的根据DIN EN ISO4287的算术平均粗糙度Ra为至少3μm，根据DIN EN ISO4287的波纹度（Wellentiefe）Wt为至少30μm而根据DIN EN ISO4287的轮廓的平均宽度（mittlere Rillenweite）RSm为至少150μm；并且另一方面通过含有这样的摩擦元件的摩擦组件得以实现。

另外，本发明的目的通过为单一或多重同步器或分动器内的摩擦元件采用由水和至少一种具有至少两个羟基的脂肪族烃构成的混合物得以实现，在该混合物中分散有粒度最大为50μm的固体润滑材料微粒。

在为了摩擦应用而对EP1991646B1中介绍的润滑和冷却剂－在这种润滑和冷却剂的组成成分的范围内，EP1991646B1构成本说明书公开的一部分－进行试验期间，令人吃惊地证实：水基润滑和冷却剂不只具有作为润滑和冷却剂的令人期待的效果，而且这种润滑和冷却剂由于在具有转速差的断开状态中大幅降低了发动机的功率损失且由于在闭合状态中较高的可传递的摩擦力矩而在离合器和同步器中具有重要的优点。此外还得到证实的是：尽管EP-B1建议不需要改变结构，但是如果摩擦层的表面形状的前述参数得到维护，即摩擦层具有大程度结构化的表面，那么实现进一步的改善。这一点的根据在于：包含在润滑和冷却剂中的固体润滑材料颗粒通过这个粗糙结构化的表面而可以嵌入到摩擦层的表面中，基于水在摩擦层上的附着作用使得静摩擦通过这种方式得以减小。在此令人吃惊的是：通过粗糙结构化的表面虽然减少了与相对摩擦面的接触面，但是尽管如此也实现了在闭合状态中的前述改善。

尽管在框架中原则上可能的是：摩擦层通过以下方式由摩擦元件的基体构成，即，例如摩擦元件按照烧结方法制成并且通过压模的相应成形的表面或在后续的精整工序中利用具有相应成形的表面的精整模来形成表面结构化，优选摩擦层由摩擦片衬里构成，这是因为摩擦片衬里的表面结构特别是在这些摩擦片衬里具有编织的或非编织的纤维材料的情况中由于这些材料的较高的弹性而可以更加容易且成本更加低廉地成形。但是当摩擦片衬里由基体的金属涂层构成时，由此实现如下优点，即，基体本身可以保持不变，由此可以继续使用迄今为止通常使用的基体。

优选摩擦层通过用水/乙二醇混合物润湿而相对钢具有的摩擦系数选自下限为0.06±10%而上限为0.4±10%的范围。换言之，摩擦层一方面优选具有比较高的摩擦系数，另一方面具有仅仅微弱波动的摩擦系数，使得摩擦系数的高水平在狭小的范围内接近恒定。因此实现了在摩擦功率至少接近保持不变的情况下能够进一步减小摩擦层的接触面，使得摩擦层可以具有用于嵌入固体润滑材料颗粒的更加粗糙的结构化。