採用其中包含有纖維的摩擦材料製造一種環形摩擦襯片的方法、實施該方法的注射模具...的製作方法
2023-09-22 03:05:25
專利名稱：採用其中包含有纖維的摩擦材料製造一種環形摩擦襯片的方法、實施該方法的注射模具 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及摩擦襯片，特別是環形摩擦襯片，例如用於機動車輛離合器摩擦片的摩擦襯片。
因為摩擦襯片承受大的機械應力和熱應力，它們必須具有高拉伸強度、低彎曲模量、高阻尼係數和在高溫下具有高熱穩定性。
這些特性是由用相當長的纖維增強的複合材料獲得的。
由於在高轉速下使用，這些襯片因此必須具有很好地抗離心力性能，這就要求纖維優選進行周向布置。
本發明的目的是提供一種製造這種摩擦襯片的方法，該方法使襯片每一點都能容易地獲得迴轉對稱的方向。
根據本發明，一種環形摩擦襯片(特別是用於離合器的摩擦襯片)的製造方法，該摩擦襯片包含一種含有纖維的摩擦材料，該方法包括將一種材料注射到模具中，該模具的兩個部分彼此可軸向相對移動，當它們互相壓在一起時，確定了一種對應於所需的環形的型腔；該方法的特徵在於提供材料到型腔是通過從位於或很接近於空腔的軸線的注入點延伸到空腔的通道實現的，該通道限定在模具兩個部分之間，為迴轉形。
優選地，包括纖維的摩擦材料是由熱固性聚酯樹脂包覆在纖維上得到的。
優選地，包括纖維的摩擦材料是通過將纖維用熔化狀態下低粘度的熱固性聚合物浸漬，隨後將浸漬的纖維引入到一種基於處於熔化狀態下高粘度的可硫化填充人造橡膠的混合物中製成。
這樣得到的材料優選被直接引入模具中。
優選地，聚合物是一種酚醛樹脂。
混合物最好是乙烯、丙烯和一種二面體或三元乙丙橡膠的三元共聚物。在一變形中，混合物是苯乙烯和丁二烯或丁苯橡膠(SBR)的共聚物，或是丁二烯和丙烯腈或腈基丁二烯橡膠的共聚物。
優選地，混合物還包括一種熔化狀態下具有非常低的粘度的聚合物；該聚合物與用於浸漬纖維的聚合物相同。
浸漬纖維最好在一個注射螺旋裝置中進行，纖維被連續注入到該螺旋裝置中，並按長度進行切割。
優選地，基於人造橡膠的混合物是在一稱作第二注射螺旋裝置中直接製造出來的。
基於人造橡膠的混合物最好以粉末、小球或窄條的形式引入第二注射螺旋裝置中。
本發明的另一個目的是提供一種實施上述方法的模具，該模具包括兩個部分，這兩個組成部分沿軸向可彼此相對移動，當它們互相壓在一起時，確定了一種將要供給有材料的環形的型腔；注入點位於或很接近於型腔的軸線，模具兩個部分沿著該軸線安裝，從而可相對移動。
優選地，模具的兩個部分具有互補的相對表面，而且在至少兩個位置上可相對移動；一個是所謂的供給位置，在該位置它們彼此相距一定距離；一個是所謂的關閉位置，在該位置它們互相接觸。
所述的相對的表面最好是平行的。
優選地，相對的表面垂直於空腔的軸線。
相對的表面中的一個最好由可變形的元件支承，在供給位置，兩個相對的表面沿軸向彼此相距一定距離，該距離從靠近軸線的兩個相對的表面到靠近環形空腔的兩個相對的部分逐漸增大；而在關閉位置，它們互相接觸。
優選地，在供給位置，由可變形的元件支承的表面是圓錐形，另一個表面垂直於軸線。
模具部分中的一個最好包括一個活塞，該活塞用於減小相對的表面所確定的容積。
優選地，兩個模具部分中的一個為兩個大約為環形的部件，一個稱為外部件，一個稱為內部件，這兩個部件沿周邊通過一種絕熱材料連接起來。
外部件最好與加熱裝置相連。
優選地，內部件與冷卻裝置相連。
兩個部分優選都是採取兩個安裝在一起的大約為環形的部件的形式，以便沿軸向可相對滑動，向外部最遠處布置的部分用於形成環形空腔並由圓盤傳送帶支承。
優選地，注入點與兩個獨立的注射螺旋裝置的排出口相連。
兩個注射螺旋裝置最好彼此平行延伸。
本發明的另一個目的是由上述方法獲得的模製成環形的摩擦襯片，其摩擦材料包括纖維。
另一個目的是製成環形的摩擦襯片具有上述模具的特徵，其摩擦材料包括纖維。
在襯片中，纖維相對於襯片總體環形的切線的傾斜度平均來說更接近環形襯片的內徑而不是外徑。
為了更好地理解本發明的目的，現通過說明性的而不是限制性的實施例給出描述，這些實施例在附圖中表示。
在這些圖中-
圖1是本發明的模具的局部剖視示意圖。
-圖2是圖1的局部視圖，示出模具的兩個部分在供給位置確定的空腔。
-圖3與圖2類似，模具的兩個部分在關閉位置。
-圖4和5分別與圖2和3類似，示出了一種變型。
-圖6和7分別與圖2和3類似，示出了另一種變型。
-圖8和9分別與圖2和3類似，示出了另一種變型。
-圖10和11分別與圖2和3類似，示出了此外的另一種變型。
參照圖1至3，可以看到模具包括兩個模具部分11、12，這兩部分大約沿軸A旋轉，並可沿軸向相對移動；這裡模具部分12是固定的，而模具部分11可以相對於模具部分12運動。
兩個模具部分11、12有一個空腔13，當它們相互壓緊時形成一環形，該環形可被供給材料M，見圖3。
兩個模具部分11、12具有互補的相對表面15、16，可在兩個位置之間相對運動，一個位置稱為供給位置(見圖1和2)，在該位置它們相距一定距離；另一個位置稱為關閉位置(見圖3)，在該位置它們互相接觸。
在這些圖中描述的形式中，相對的表面15、16是平行的，並垂直於環形空腔13的軸線A。
固定的模具部分12有一個八字形通道(splayed channel)14，該通道在中央通過，當可移動的模具部分11接近時，其橫截面將增大，其入口17用作軸A上此處的注入點。
注入點17連接到注射罐100的出口上，該注射罐通常由一個閉合塞101、一個供給室102、一個注射活塞103和一個閥門104組成。
材料M包含纖維，例如相當長的玻璃纖維；這可以是包覆在纖維上的熱固性聚酯樹脂。
這裡的材料M包括纖維，該纖維被引入熔化狀態下高粘度的可硫化的人造橡膠混合物中；該混合物例如是乙烯、丙烯和一種二面體或三元乙丙橡膠的三元共聚物；也可以是苯乙烯和丁二烯或丁苯橡膠的共聚物；或是丁二烯和丙烯腈或腈基丁二烯橡膠的共聚物。
優選地，為把它們引入到熔化狀態的人造橡膠混合物中，纖維預先浸漬在一種熔化狀態下很低粘度的熱固性聚合物中；該聚合物例如是一種酚醛樹脂；該熱固性聚合物用於提高摩擦材料的機械強度。
這裡高粘度是指粘度大於40門尼ML(1+4)，很低粘度是指粘度小於10門尼ML(1+4)；這些數據由門尼型流變儀在100度時進行的粘度測量獲得，該流變儀的軸以每分鐘2轉的速度連續旋轉。
圖1中的注射螺旋裝置105浸漬纖維；漏鬥107容納浸漬材料，例如酚醛樹脂；纖維108被連續引入，螺旋裝置105自行按長度對纖維進行切割；該長度平均至少為5毫米；從而螺旋裝置105提供浸漬聚合物的塑化和纖維浸漬；螺旋裝置105還接收來自第二螺旋裝置106的人造橡膠，該第二螺旋裝置106與螺旋裝置105平行延伸；從而第二螺旋裝置106直接向螺旋裝置105供料，並由螺旋裝置105進行適當的混合；人造橡膠，或更準確地說是基於人造橡膠的混合物，以粉末、小球或窄條的形式被引入；在圖1中描述的例子是窄條109。
基於人造橡膠的混合物通常包含填料、催化劑、加速劑和抑制劑；它也可包含浸漬纖維的聚合物，在數量上包含在這種材料中的聚合物的質量百分比可能多達百分之五十。
由於這種規定，基於人造橡膠的混合物在塑化後具有較低的粘度，其最終混合物更均勻。
正如可見到的，塑化的混合物被製造出來並在注入點直接引入。
滿足要求的混合物具有如下的質量成分10～15％聚合體20～30％三元乙丙橡膠15～20％填料(碳黑和礦石填料)30～50％玻璃纖維。
當然，採取了措施來限制纖維損壞管道有一個大的橫截面，限制的曲率，螺旋外形，螺旋長度；另外，選擇操作參數，使最終混合物即使考慮到流變性和流變特性也是均勻的；沒有多相隔離或分離。
用於監控兩個螺旋裝置105和106的功能的參數，例如速度和溫度，可彼此獨立地調整，以便更好地控制塑化和聚合進度。
當然，加熱裝置(未圖示)與螺旋裝置105和106相連。
這樣製造出來的混合物在17中央注入；向空腔的供料通過通道實現，該通道位於兩個模具部分11、12之間，為迴轉形。
因此，注入的材料在固定的模具部分12和活動部分11之間，從注入點17向空腔13擴散，形成材料的環形層，在注射過程中，其直徑增加；在層的直徑增加期間，材料發生變形。這些變形周向擴展，也就是說，切向形成環形殼層；從而，在注射時，運動的材料夾帶的纖維定向成與總體為圓形的環形襯片相切，在離心作用下，這對其強度是有益的。
研究發現，纖維相對於襯片總體為環形的切線的傾斜度平均來說更接近環形襯片的內徑而不是外徑；因此，在離心作用下的強度當然不會受到影響。
在供給位置，兩個模具部分11和12彼此相隔一小段距離，例如不超過5毫米；注入的材料的量是，在模具打開時開始注入，在模具關閉前結束注入；舉例來說，當注入充滿空腔所需材料的至少一半時，兩個模具部分11、12彼此間隔的一毫米或更小的距離。
圖4和5示出了一種模具的變型，在該模具中，活動的模具部分21包括一個活塞，活塞的直徑是，當模具處於關閉狀態時，它可作為空腔13的柱形內壁，當然，活塞的直徑與環的內徑一致。
從而，與模具的固定部分12的表面16相對的模具的活動部分21的表面具體包括空腔的底部23以及活塞27的前表面。
根據圖6和7中的變型，在模具部分31和12的供給位置，用於從注入點17向空腔13提供摩擦材料的通道有一定厚度，在與軸A平行方向測量，該厚度沿著軸A朝空腔13逐漸增大模具部分31和12的兩個相對的表面，在其供給位置，沿軸向彼此相隔一段距離，該距離從它們靠近軸A的部分到靠近環形空腔13的對應的部分逐漸增大；這種布置使得在模具關閉時便於材料被轉移到空腔13。
除了空腔13，在模具關閉時，兩個模具部分31和12的相對的表面最好接合在一起；為此，活動部分31的表面至少部分由彈性元件32的外表面形成，該彈性元件32有大約為圓錐形的外表面，在該預應力的位置，由支柱33支撐；通過這種布置，通過接觸模具部分12的表面16，彈性元件32在模具關閉時獲得一平的構形(如圖7)同時緊靠在中央螺栓(stud)35上。
在彈性元件32後面限定有一個空腔34，以允許其變形；可以利用此空腔在其中進行加壓流體循環，並控制元件32的變形。
例子中顯示，與固定的模具部分12相對的表面16是平坦的，並垂直於軸；在一個變型中，它還可以是圓錐形的。
可以指出的是，當模具處於關閉狀態時，兩個模具部分的相對表面是接觸的；因此，符合這些的話，在連續的注射之間不會損失材料。
當模具關閉時，在外部區域環形的凹陷處被加熱一段時間，以便聚合襯片；然而，對殘留在注入點17的材料來說，最好不聚合併保持液態，以便下次注入。
根據圖8和9中的變型，兩個模具部分41和42為兩個大約為環形的部件，一個稱為外部件，分別為43和44，一個稱為內部件，分別為47和48，外部件和內部件沿周邊分別通過一種形狀為環形的絕熱材料61和62連接起來；這些絕熱材料防止作用於外部件43和44的熱量傳導給內部件47、48。
正如圖中所示的，還可以在內部件47和48中分別提供管道45和46，冷卻液從中通過。
在圖10和11中，兩個外部件是以兩個大約為環形的部分安裝，以便可沿軸向相對滑動；沿徑向向外部最遠處布置的部分53和54用於確定環形空腔，這些部分可沿軸向相對於最靠近軸的部分55和56運動，後者可間隔十分大的距離(如圖11)以便向外部最遠的部分53和54可由一個圓盤傳送帶支撐，該傳送帶裝備有幾個相似的部件；因此循環時間很短，中央注入口沒有時間聚合。
在這些圖中，還可以注意到，模具的活動部分51的外部件53具有一個環形槽53，該環形槽53可使環形空腔的一部分沿徑向稍微地延伸；一個凹槽接收模具的另一部分52的外部件54，象一個活塞；因此高壓可施加於空腔內的材料，而該壓力不會施加給環形空腔內全部內徑。
權利要求
1.製造環形摩擦襯片的方法，特別是用於離合器的摩擦襯片，其由包括纖維的摩擦材料組成，所述方法包括將一種材料(M)注入到一個模具中，該模具的兩個部分(11、21、31、41、51-12、42、52)沿軸向可相對移動，並且當它們互相壓在一起時，確定了一個與所需的環形相應的空腔(13)，其特徵在於提供材料(M)到空腔是由從注入點(17)延伸到空腔的通道來實現的，該注入點位於或很接近於空腔(13)的軸線(A)，所述通道位於兩個模具部分之間且為迴轉形。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於包括纖維的摩擦材料是由熱固性聚酯樹脂包覆在纖維上得到的。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於包括纖維的摩擦材料是通過將纖維(108)用熔化狀態下粘度極其低的熱固性聚合物(107)浸漬，隨後將浸漬的纖維引入一種基於處於熔化狀態下的高粘度的可硫化的填充人造橡膠(109)的混合物中而獲得的。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於這樣得到的材料被直接引入到模具中。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於聚合物(107)是一種酚醛樹脂。
6.根據權利要求3至5之一所述的方法，其特徵在於所述混合物(109)是乙烯、丙烯或一種二面體或三元乙丙橡膠的三元共聚物。
7.根據權利要求3至5之一所述的方法，其特徵在於混合物(109)是苯乙烯和丁二烯或丁苯橡膠的共聚物。
8.根據權利要求3至5之一所述的方法，其特徵在於所述混合物(109)是丁二烯或丙烯腈或腈基丁二烯橡膠的共聚物。
9.根據權利要求3至8之一所述的方法，其特徵在於所述混合物(109)還包括一種熔化狀態下粘度極其低的聚合物。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於該聚合物與用於浸漬纖維的聚合物相同(107)。
11.根據權利要求3至10之一所述的方法，其特徵在於浸漬纖維是在一個注射螺旋裝置(105)中進行的，纖維(108)被連續注入到所述螺旋裝置(105)中，並按長度切割。
12.根據權利要求3至11之一所述的方法，其特徵在於基於人造橡膠(109)的混合物是在稱作第二注射螺旋裝置(106)中直接製造出來的。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於基於人造橡膠(109)的混合物以粉末、小球或窄條的形式引入第二注射螺旋裝置(106)中。
14.實施權利要求1至13之一所述的方法的模具，其特徵在於其包括兩個組成部分(11、21、31、41、51-12、42、52)，這兩個部分可沿軸向相對移動，當它們互相壓在一起時，確定了一將要供給材料(M)的環形的空腔(13)，注入點(17)位於或很接近於空腔(13)的軸線(A)，模具兩個部分(11、21、31、41、51-12、42、52)沿著該軸線(A)安裝，從而可相對移動。
15.根據權利要求14所述的模具，其特徵在於模具的兩個部分(11、21、31、41、51-12、42、52)具有相對的互補表面(15、16)，而且在至少兩個位置相對移動，一個位置稱為供給位置，在該位置它們相隔一定距離；另一個位置稱為關閉位置，在該位置它們互相接觸。
16.根據權利要求15所述的模具，其特徵在於相對的表面(15、16)是平行的。
17.根據權利要求16所述的模具，其特徵在於相對的表面(15、16)垂直於所述空腔的軸線(A)。
18.根據權利要求15所述的模具，其特徵在於相對的表面中的一個是由可變形的元件(32)支承，在供給位置，兩個相對的表面沿軸向間隔一定距離，該距離從兩個相對的部分靠近於軸線(A)到兩個相對的部分靠近環形空腔(13)逐漸增大，而在關閉位置，它們互相接觸。
19.根據權利要求16所述的模具，其特徵在於在供給位置，可變形的元件(32)支承的表面是圓錐形的，另一個表面垂直於軸線(A)。
20.根據權利要求15至19之一所述的模具，其特徵在於模具的其中一個部分(21)包括一個活塞(27)，該活塞(27)用於減少由相對的表面確定的容積。
21.根據權利要求14至20之一所述的模具，其特徵在於模具的兩個部分(41、51-42、52)之一為兩個大約為環形的部件，一個稱為外部件(43、44)，一個稱為內部件(47、48)，兩者通過一種絕熱材料(61、62)沿周邊連接起來。
22.根據權利要求21所述的模具，其特徵在於外部件(43、44)與加熱裝置相連。
23.根據權利要求21或22之一所述的模具，其特徵在於內部件(47、48)與冷卻裝置相連。
24.根據權利要求21至23之一所述的模具，其特徵在於所述的兩個部分都成安裝在一起的兩個大約為環形的部分(53、55-54、56)，以便沿軸向可相對滑動，沿徑向向外部最遠處布置的部分(53、54)用於確定環形空腔並由圓盤傳送帶支承。
25.根據權利要求14至24之一所述的模具，其特徵在於注入點(17)與兩個獨立的注射螺旋裝置(105、106)的出口相連。
26.根據權利要求25之一所述的模具，其特徵在於兩個注射螺旋裝置(105、106)彼此平行延伸。
27.模製成環形的摩擦襯片，其摩擦材料包括纖維，其特徵在於該摩擦襯片由權利要求1至13之一所述的方法獲得。
28.模製成環形的摩擦襯片，其摩擦材料包括纖維，其特徵在於模具如權利要求14至26之一所述。
29.根據權利要求27或28之一所述的摩擦襯片，其特徵在於纖維相對於襯片總體環形的切線的傾斜度平均來說更接近環形襯片的內徑而不是外徑。
全文摘要
本發明涉及用於製造一種環形摩擦襯片的方法，特別是用於離合器的摩擦襯片，該摩擦襯片由包括纖維的摩擦材料製成，該方法包括將一種材料(M)注入到一個模具中，該模具的兩個部分(11、21、31、41、51－12、42、52)在軸向可相對移動，並且當它們互相接觸時，確定一要求的環形型腔(13)；向型腔提供材料(M)是由從注入點(17)延伸到型腔的通道實現的，注入點(17)位於或很接近於型腔的軸線(A)，所述通道位於兩個模具部分之間且為圓形。本發明還涉及一種用於實現上述方法的模具及製成的摩擦襯片。
文檔編號B29C45/56GK1639481SQ03805174
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月3日 優先權日2002年3月5日
發明者盧瓦克·塞比約, 米歇爾·馬爾希斯索 申請人:瓦萊奧摩擦材料公司