经热失控后具有高机械强度的离合器衬片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于机动车离合器装置的干式摩擦衬片。
【背景技术】
[0002]在现有技术中已知用于离合器装置的干式摩擦衬片，所述干式摩擦衬片包括多层，典型地包括摩擦层或面层(noble layer)，和该摩擦层的支承部分(经常被称为亚表层)，支承部分的作用在于机械耐抗性，特别是用以耐抗在以高转速带动衬片时的离心应力。
[0003]这类支承部分，或亚表层典型地由树脂/强化纱线的复合材料形成，复合材料的强化纱线是有机纤维(例如丙烯酸纤维或芳族聚酸胺纤维(aramid fibre))、矿物纤维(例如玻璃或玄武岩纤维)和以及金属纤维一一例如由铜、黄铜、钢或铝制成的纤维一一的结合。最近，机动车制造商着眼于获得这样的离合器:所述离合器能够在由“热失控(thermalabuse) ”测试模拟的高温严苛条件下令人满意地运行，即在摩擦衬片曝露于360°C的温度三个小时的特定情形中。
[0004]可以发现，现有的干式摩擦衬片的品质在这类热失控测试后显著失效，通常在这类情形中不再令人满意。
[0005]因此存在生产这样的干式摩擦衬片的需要，所述干式摩擦衬片对离心作用的机械强度属性对热失控相对不敏感，使得可保持其它属性是令人满意的，例如这些衬片的平坦性。
[0006]这类衬片此外应利用这样的技术进行生产，所述技术与汽车工业和汽车工业的生产成本相兼容，且与在航空或航天领域中所遇到的技术一一例如三维复合材料一一不同，在技术上并不特别昂贵。
【发明内容】
[0007]本发明的一目的在于使这样的干式摩擦衬片的生产变得可能，所述干式摩擦衬片适用于汽车工业并且具有的机械性能比现有技术的机械性能更好，特别是在热失控后。
[0008]为此，本发明的一对象在于一种用于机动车离合器装置的干式摩擦衬片，所述干式摩擦衬片包括:
[0009]-摩擦层，其包括摩擦面；
[0010]一摩擦层的支承部分，
[0011]其特征在于，支承部分包括:
[0012]一强化纱线，强化纱线围绕垂直于摩擦面的中心轴延伸数圈，基本上平行于该摩擦面，循随(following) —路径，该路径变化以产生强化纱线的交叠以形成网格，该强化纱线包括至少一称为碳基础(carbon elementary)纱线的基础纱线，该碳基础纱线由多个连续的基础碳纤维形成，和
[0013]一粘合剂，所述粘合剂浸透和/或包围强化纱线，包括至少一热固性树脂、弹性体材料和填料。
[0014]根据本发明的一优选实施方式，强化纱线有利地包括扭绞在一起的多个基础纱线，扭绞在一起的多个基础纱线包括至少碳基础纱线和至少另一个称为非碳基础纱线的基础纱线，非碳基础(non-carbon elementary)纱线包括多个纤维，这多个纤维的至少大部分和优选地全部由一种或更多种的非碳材料形成。
[0015]由基础碳纤维组成的强化纱线从现有技术是已知的，和特别是以可通过浸透进行使用的织物的形式是可用的，例如以多个叠置层或股的形式。在这类碳织物中，一股的纱线以基本上直的方式进行布置。典型地使用具有纱线的不同定向的数股纱线，这使得可获得在较多方向上的强化。然而，在摩擦衬片的情形中，纱线的一部分将具有总体径向方向或接近径向方向，以使得在离心应力时对衬片的机械强度的贡献较低或甚至为零。
[0016]碳纤维此外以其卓越的拉伸强度是已知的，不过相反地其弯曲或切变强度相对较低。因此经推理非常不可能会出现这样的情况:可使这类碳强化纱线卷绕一圈或多圈(360° )，而在使用在汽车工业中所应用的制造和成形技术方面不会遇到非常显著的制造问题，和特别是例如在常见的并线机中卷绕与其它纱线预先扭绞的这类碳纱线。
[0017]这是为什么在现有技术中也提出，例如在美国专利申请文件US 2013/0118142 Al中，使用由不连续的碳纤维制成的强化纱线一一包括不连续的碳纤维，典型地长度在10_到250_之间。
[0018]这类纤维通常长度为数十毫米，导致纱线的柔性高，被认为是可被描述如缝纫丝的纱线，导致弯曲性高和使得可使用纱线的较大曲度。这类纱线包括不连续的基础碳纤维(具有不连续性，典型地在单根纱中是多处中断，而不仅是在端部)，不过其所具有的机械强度低于包括连续纤维的纱线的机械强度。
[0019]不过申请人发现，对于包括连续基础纤维的碳纱线的制造和成形所预判的严重技术问题，特别是对于涉及相当大的切变或弯曲应力的步骤(例如在在汽车工业中所使用类型的用于强化纱线的并线机或并线圈架中所遇到的)，确实会如期望地会遇到，不过出人意料地已通过如在下文所阐释的简单方式进行解决。
[0020]通过使用具有总体圆周方向的线圈，衬片以显著改善的方式经历离心应力，而不同于碳织物一一碳织物的纤维的定向是非常多变的。此外就由不连续的碳纤维组成的纱线而言，衬片具有显著改善的机械强度。
[0021]在本发明的一优选实施方式中，强化纱线包括扭绞在一起的多个基础纱线，扭绞在一起的多个基础纱线包括至少碳基础纱线和至少另一个称为非碳基础纱线的基础纱线，非碳基础纱线包括多个纤维，这多个纤维的至少大部分和优选地全部由一种或更多种的非碳材料形成。
[0022]有利地，非碳基础纱线包括:
[0023]一多个有机基础纤维，例如属于由任意的预氧化丙烯酸纤维、芳族聚酸胺纤维和黏胶纤维形成的组的基础纤维，
[0024]一至少一个，优选地多个无机基础纤维，例如属于由玻璃纤维或玄武岩纤维，和由连续的铜、黄铜、钢或铝丝形成的纤维形成的组的多个基础纤维。
[0025]这使得可生产混合的碳/非碳强化纱线，其成本比完全由碳纤维形成的纱线的成本低。
[0026]特别有利地，非碳基础纱线包括多个有机基础纤维，所述有机基础纤维通常被膨体化(volumized)以方便树脂渗透进强化纱线中。
[0027]实际上已发现的是，出人意料地，包括多个有机基础纤维的非碳基础纱线具有比具有树脂和混合扭绞(或等同绕绞(stranded)方式)设计的碳纤维更好的紧密性:碳基础纱线/非碳基础纱线，非碳基础的基础纱线组成对于树脂粘合剂渗透到强化纱线内部的渗透路径，强化了碳纤维/树脂粘合剂的接触和使强化纱线的碳部分与粘合剂互锁，降低强化纱线/基质在最终材料中分离的风险。树脂粘合剂渗透进入强化纱线内部的作用在纤维通常被膨体化时进一步得到强化。
[0028]表述“通常被膨体化”(或通常被卷曲变形化)被理解为描述一组在一起的纤维:对初始状态而言孔隙度增加，在初始状态中纤维更为靠近。
[0029]非碳基础纱线因此包括相当大比例的有机基础纤维。术语“有机”在这里被理解为描述这样的纤维:来自C、H、0、N组的元素的重量多于50%，除本身通常并不被认为是有机的碳纤维之外。
[0030]使用如在现有技术中称为并线圈架的机器，之前被浸透或被涂覆以粘合剂的强化纱线是弯曲的，以随循无起伏部的路径，或具有起伏部的路径，起伏部形成每圈一定数目的径向圆形凸出部，如将在以下附图中所显示的。
[0031]无起伏部的路径对应小于I的每圈的圆形凸出部数目(常见地被称为圆形的或同心的线圈)，而无起伏部的路径对应多于I的每圈的