本實(shí)用新型屬車輛離合器摩擦片技術(shù)領(lǐng)域，尤其用于重型車輛變速器換擋操作，具體涉及一種具有仿生油槽結(jié)構(gòu)的濕式離合器摩擦片。

背景技術(shù)：

1.濕式離合器是指其摩擦片在滑磨過程中，摩擦接觸面表現(xiàn)為液體和半液體界面的摩擦。濕式摩擦離合器是保證重型車輛變速器正常工作的核心部件之一，其依靠換擋離合器摩擦片的摩擦力矩或傳力元件的剛性結(jié)合傳遞能量，實(shí)現(xiàn)輸出不同扭矩和轉(zhuǎn)速的目的。摩擦片材料、結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)是影響濕式離合器性能的重要因素，也是確保濕式摩擦離合器運(yùn)行高效、可靠、長壽命的重要因素。濕式摩擦離合器的主要失效形式為過熱燒毀和翹曲變形，其主要失效原因?yàn)榫植窟^熱而造成的摩擦片表面熱應(yīng)力集中，因此研究摩擦片表面溫升和表面冷卻潤滑油槽形式是優(yōu)化濕式離合器摩擦片的任務(wù)之一。

2.濕式離合器摩擦副工作于潤滑油強(qiáng)制冷卻環(huán)境中，在驅(qū)動(dòng)軸中設(shè)置潤滑油道，潤滑油通過軸表面的油孔流入摩擦副冷卻摩擦片，摩擦片結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的熱量一部分由離合器自身吸收，使其溫度升高，另一部分被冷卻潤滑油帶走，通過加快摩擦片油槽中潤滑油的流動(dòng)速度能有效提高摩擦片表面冷卻效果。

3.目前濕式離合器摩擦片表面一般常見的油槽形式有：徑向槽、華夫槽、三向多道平行槽、雙向多道平行槽、雙圓弧槽、螺旋槽等多種形式，不同的油槽形式摩擦性能和散熱效果不同。目前油槽的優(yōu)化集中在油槽形式、油槽截面形狀、傾斜角度等方面，對油槽內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化鮮有研究。

4.豬籠草口緣區(qū)具有特殊的連續(xù)溝槽及楔形斜孔微結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生毛細(xì)楔形效應(yīng)實(shí)現(xiàn)液體的連續(xù)單方向搬運(yùn)，從而保持口緣區(qū)的濕滑狀態(tài)，為本實(shí)用新型油槽底部仿生微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了仿生參考，本實(shí)用新型通過對豬籠草口緣區(qū)微結(jié)構(gòu)的深入研究，抽象出一種多尺度仿生微結(jié)構(gòu)并應(yīng)用于摩擦片油槽中，利于實(shí)現(xiàn)對冷卻潤滑油的單向輸導(dǎo)，加快潤滑油流動(dòng)，增加摩擦片散熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有仿生油槽結(jié)構(gòu)的濕式離合器摩擦片，通過獨(dú)特的復(fù)合油槽形式和在油槽底部設(shè)置仿生微結(jié)構(gòu)加快油槽中潤滑油的流動(dòng)速度，增加潤滑油與摩擦片之間的對流換熱，改善摩擦片表面熱應(yīng)力集中造成的過熱和變形等失效情況，綜合提高摩擦片的摩擦性能，增加摩擦片的使用壽命。

本實(shí)用新型由芯片A、摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C組成，所述芯片A為環(huán)狀盤形，材料為65Mn，芯片A的外徑d₁為160-180mm，內(nèi)徑d₃為110-125mm，厚度t₁為1.5-2mm,芯片A的內(nèi)圈圓周面設(shè)有花鍵齒3。

摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C材料為燒結(jié)銅錫金屬或金屬粉末冶金，對稱固接于芯片A正反兩面，摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的外徑與芯片A外徑相同，為160-180mm，摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的內(nèi)徑d₂為118-135mm，摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C厚度t₂均為0.6-0.8mm。

摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的表面設(shè)有油槽D，油槽D的底部設(shè)有由導(dǎo)向槽F和仿生單元槽10組成的仿生微結(jié)構(gòu)G。

在油槽D的徑向油槽Ⅰ1和徑向油槽Ⅱ2的導(dǎo)向槽F中，仿生單元槽10沿直線順序排列，仿生單元槽10的拋物線頂點(diǎn)指向摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的外圓方向；在油槽D的環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6的導(dǎo)向槽F中，仿生單元槽10沿環(huán)狀油槽所在圓周向順序排列，其中仿生單元槽10的拋物線頂點(diǎn)指向摩擦襯片Ⅰ B的逆時(shí)針方向、摩擦襯片Ⅱ C的順時(shí)針方向。

所述油槽D包括6個(gè)徑向油槽Ⅰ1、6個(gè)徑向油槽Ⅱ2、環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6；環(huán)狀油槽Ⅰ4的中心圓直徑d₄為152-170mm，環(huán)狀油槽Ⅱ5的中心圓直徑d₅為146-164mm，環(huán)狀油槽Ⅲ6的中心圓直徑d₆為136-153mm，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1和6個(gè)徑向油槽Ⅱ2在摩擦襯片表面周向間隔均布，徑向油槽Ⅰ1和徑向油槽Ⅱ2的夾角θ₁為30°。

6個(gè)徑向油槽Ⅰ1均與環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6連通，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1的外端開口與摩擦襯片外圈平齊，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1的內(nèi)端開口與摩擦襯片的內(nèi)圈平齊。

6個(gè)徑向油槽Ⅱ2均與環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6連通，6個(gè)徑向油槽Ⅱ2的外端開口與摩擦襯片外圈平齊。

徑向油槽Ⅰ1、徑向油槽Ⅱ2、環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6的寬度t₃均為0.99-1.02mm。

所述仿生微結(jié)構(gòu)G由導(dǎo)向槽F和仿生單元槽10組成，其中所述導(dǎo)向槽F設(shè)有導(dǎo)向槽Ⅰ7、導(dǎo)向槽Ⅱ8和導(dǎo)向槽Ⅲ9，導(dǎo)向槽Ⅰ7、導(dǎo)向槽Ⅱ8、導(dǎo)向槽Ⅲ9截面為圓弧形，圓弧所在圓相切排布，圓的直徑d₇為0.33-0.34mm，圓心與導(dǎo)向槽F的槽頂距離t₄為0.3-0.4mm；導(dǎo)向槽Ⅱ8的圓弧與導(dǎo)向槽Ⅰ7和導(dǎo)向槽Ⅲ9的圓弧連接處設(shè)有半徑R為25um的倒角。

所述仿生單元槽10由輪廓曲線a-b-c-d-e-a繞軸線a-b旋轉(zhuǎn)而成，第一旋轉(zhuǎn)角θ₃為10°-13°，第二旋轉(zhuǎn)角θ₄為90°,輪廓曲線a-b-c-d-e-a由拋物線c-d-e和直線段e-a、a-b、b-c組成，拋物線c-d-e的解析方程為y＝-0.52x²+0.29x，直線段e-a和b-c長度為120um，直線段a-b長度為100um，頂點(diǎn)d到直線段a-b的距離L₁為316um。

導(dǎo)向槽Ⅰ7、導(dǎo)向槽Ⅱ8和導(dǎo)向槽Ⅲ9的底部圓弧分別均布3排仿生單元槽10，3排仿生單元槽10的間隔角θ₂為37°。

每排兩個(gè)仿生單元槽10的拋物線頂點(diǎn)間距L₂為130um。

所述油槽D中6個(gè)徑向油槽Ⅰ1和6個(gè)徑向油槽Ⅱ2與環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6交錯(cuò)處，環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6被6個(gè)徑向油槽Ⅰ1和6個(gè)徑向油槽Ⅱ2截?cái)?，以保證徑向油槽的完整性。

所述仿生微結(jié)構(gòu)的加工方法為電解、光刻、激光刻蝕、化學(xué)刻蝕、3D打印的一種。

本實(shí)用新型的工作過程如下：

在濕式離合器的工況環(huán)境下，本實(shí)用新型在與其對偶片接合過程中，冷卻潤滑油經(jīng)驅(qū)動(dòng)軸表面油孔流入摩擦副，由于旋轉(zhuǎn)離心作用經(jīng)徑向油槽Ⅰ1流入環(huán)狀油槽，加之油槽底部導(dǎo)向槽F的單向輸導(dǎo)作用，冷卻潤滑油在摩擦襯片表面油槽中快速流動(dòng)，最后經(jīng)由徑向油槽Ⅰ1和徑向油槽Ⅱ流出摩擦副，帶走大量摩擦熱。復(fù)合油槽使冷卻潤滑油利用率高，熱交換充分，且摩擦副摩擦系數(shù)較大，綜合性能優(yōu)越。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1.油槽底部具有仿豬籠草口緣區(qū)微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向槽和仿生單元槽，仿生單元槽在導(dǎo)向槽中陣列分布形成多尺度仿生結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的毛細(xì)楔形效應(yīng)對潤滑油形成優(yōu)異的單向輸導(dǎo)作用，有效提高了油槽中潤滑油的流動(dòng)速度，增加潤滑油與摩擦片之間的對流換熱，顯著減少摩擦片的表面溫升。

2.徑向油槽和環(huán)狀油槽組合形成獨(dú)特的復(fù)合油槽形式，有利于改善摩擦片表面熱應(yīng)力集中造成的過熱和變形等失效情況。冷卻潤滑油利用率高，熱交換充分。摩擦副摩擦系數(shù)較大，綜合性能優(yōu)越。

總的來說，兩者綜合提高了摩擦片的摩擦性能，增加摩擦片的使用壽命。

附圖說明

圖1為具有仿生油槽結(jié)構(gòu)的濕式離合器摩擦片的主視圖

圖2為圖1中E-E截面視圖

圖3為圖1中a的放大圖

圖4為油槽截面圖

圖5為仿生單元槽結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為仿生單元槽俯視圖

圖7為圖6中H-H截面視圖

圖8為油槽交錯(cuò)處示意圖

其中：A芯片 B.摩擦襯片Ⅰ C.摩擦襯片Ⅱ D.油槽 F.導(dǎo)向槽 1.徑向油槽Ⅰ 2.徑向油槽Ⅱ 3.花鍵齒 4.環(huán)狀油槽Ⅰ 5.環(huán)狀油槽Ⅱ 6.環(huán)狀油槽Ⅲ 7.導(dǎo)向槽Ⅰ 8.導(dǎo)向槽Ⅱ 9.導(dǎo)向槽Ⅲ 10.仿生單元槽

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步分析。

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型由芯片A、摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C組成，所述芯片A為環(huán)狀盤形，材料為65Mn，芯片A的外徑d₁為160-180mm，內(nèi)徑d₃為110-125mm，厚度t₁為1.5-2mm,芯片A的內(nèi)圈圓周面設(shè)有花鍵齒3；摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C)材料為燒結(jié)銅錫金屬或金屬粉末冶金，對稱固接于芯片A正反兩面，摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的外徑與芯片A外徑相同，為160-180mm，摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的內(nèi)徑d₂為118-135mm，摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C厚度t₂均為0.6-0.8mm；摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的表面設(shè)有油槽D，油槽D的底部設(shè)有由導(dǎo)向槽F和仿生單元槽10組成的仿生微結(jié)構(gòu)G；在油槽D的徑向油槽Ⅰ1和徑向油槽Ⅱ2的導(dǎo)向槽F中，仿生單元槽10沿直線順序排列，仿生單元槽10的拋物線頂點(diǎn)指向摩擦襯片Ⅰ B和摩擦襯片Ⅱ C的外圓方向；在油槽D的環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6的導(dǎo)向槽F中，仿生單元槽10沿環(huán)狀油槽所在圓周向順序排列，其中仿生單元槽10的拋物線頂點(diǎn)指向摩擦襯片Ⅰ B的逆時(shí)針方向、摩擦襯片Ⅱ C的順時(shí)針方向。

如圖1、圖4所示，油槽D包括6個(gè)徑向油槽Ⅰ1、6個(gè)徑向油槽Ⅱ2、環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6；環(huán)狀油槽Ⅰ4的中心圓直徑d₄為152-170mm，環(huán)狀油槽Ⅱ5的中心圓直徑d₅為146-164mm，環(huán)狀油槽Ⅲ6的中心圓直徑d₆為136-153mm，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1和6個(gè)徑向油槽Ⅱ2在摩擦襯片表面周向間隔均布，徑向油槽Ⅰ1和徑向油槽Ⅱ2的夾角θ₁為30°，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1均與環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6連通，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1的外端開口與摩擦襯片外圈平齊，6個(gè)徑向油槽Ⅰ1的內(nèi)端開口與摩擦襯片的內(nèi)圈平齊；6個(gè)徑向油槽Ⅱ2均與環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6連通，6個(gè)徑向油槽Ⅱ2的外端開口與摩擦襯片外圈平齊；徑向油槽Ⅰ1、徑向油槽Ⅱ2、環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6的寬度t₃均為0.99-1.02mm。

如圖3、圖4所示，仿生微結(jié)構(gòu)G由導(dǎo)向槽F和仿生單元槽10組成，其中導(dǎo)向槽F設(shè)有導(dǎo)向槽Ⅰ7、導(dǎo)向槽Ⅱ8和導(dǎo)向槽Ⅲ9，導(dǎo)向槽Ⅰ7、導(dǎo)向槽Ⅱ8、導(dǎo)向槽Ⅲ9截面為圓弧形，圓弧所在圓相切排布，圓的直徑d₇為0.33-0.34mm，圓心與導(dǎo)向槽F的槽頂距離t₄為0.3-0.4mm，導(dǎo)向槽Ⅱ8的圓弧與導(dǎo)向槽Ⅰ7和導(dǎo)向槽Ⅲ9的圓弧連接處設(shè)有半徑R為25um的倒角；

如圖6、圖7所示，仿生單元槽10由輪廓曲線a-b-c-d-e-a繞軸線a-b旋轉(zhuǎn)而成，第一旋轉(zhuǎn)角θ₃為10°-13°，第二旋轉(zhuǎn)角θ₄為90°,輪廓曲線a-b-c-d-e-a由拋物線c-d-e和直線段e-a、a-b、b-c組成，拋物線c-d-e的解析方程為y＝-0.52x²+0.29x，直線段e-a和b-c長度為120um，直線段a-b長度為100um，頂點(diǎn)d到直線段a-b的距離L₁為316um。

如圖4、圖8所示，導(dǎo)向槽Ⅰ7、導(dǎo)向槽Ⅱ8和導(dǎo)向槽Ⅲ9的底部圓弧分別均布3排仿生單元槽10，3排仿生單元槽10的間隔角θ₂為37°；每排兩個(gè)仿生單元槽10的拋物線頂點(diǎn)間距L₂為130um。

如圖8所示，油槽D中6個(gè)徑向油槽Ⅰ1和6個(gè)徑向油槽Ⅱ2與環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6交錯(cuò)處，環(huán)狀油槽Ⅰ4、環(huán)狀油槽Ⅱ5和環(huán)狀油槽Ⅲ6被6個(gè)徑向油槽Ⅰ1和6個(gè)徑向油槽Ⅱ2截?cái)?，保證徑向油槽的完整性。