Details

Wet clutch tribology :friction characteristics in limited slip differentials

by Mäki, Rikard, PhD

Abstract (Summary)
På senare tid har elektroniskt styrda drivlinor blivit allt vanligare i personbilar. I dessa transmissionssystem används ofta våta kopplingar för att överföra önskade vridmoment mellan olika axlar. För att uppnå lättkontrollerad och vibrationsfri momentöverföring ställs höga krav på de använda transmissionsoljorna och friktionsmaterialen. Denna avhandling behandlar främst transmissionsoljor för våta kopplingar i fyrhjulsdriftsystem. En beskrivning av det undersökta fyrhjulsdriftsystemet och den ingående flerlamellkopplingen ges. Dessutom beskrivs de friktionslameller av sintermässing som används i denna tillämpning. En omfattande litteraturstudie som syftar till att identifiera forskningsfronten inom området presenteras och ger en insikt i vilka problem som måste lösas i denna typ av applikationer. I anknytning till detta beskrivs även olika metoder som används för att undersöka funktionen hos våta kopplingar. För att undersöka friktionsegenskaperna hos olika transmissionsoljor har en testutrustning konstruerats. Denna utrustning mäter överfört vridmoment, pålagd kraft, oljetemperatur och kontakttemperatur i kopplingen. Både konstruktionen och typiska testcykler beskrivs detaljerat. Mätningar visar att basoljetyp och viskositet endast har en liten inverkan på friktionsegenskaperna (momentöverföringen), vilket tyder på att friktionen uppkommer i asperitetskontakter snarare än genom viskösa effekter i en oljefilm. Oljeadditiv har däremot kraftig inverkan på friktionen, även detta tyder på att friktionen genereras av additivskikt på yttoppar snarare än av en oljefilm. Sammantaget visar detta att den smörjregim som råder under undersökta förhållanden är gränsskiktssmörjning som går in i blandfilmssmörjning vid höga hastigheter och låga temperaturer. Resultat visar även hur en mängd olika parametrar påverkar friktionsegenskaperna i kopplingen. Studerade parametrar inkluderar temperatur, glidhastighet, tryck och oljesammansättning. Temperaturen har betydande inverkan på friktionsegenskaperna hos transmissionsoljor. Friktionen minskar med ökande temperatur. Därför är det nödvändigt att mäta den korrekta temperaturen i kopplingen för att få relevanta mätvärden på friktionen. En metod för att presentera mätdata på ett sätt där temperaturens inverkan elimineras har utvecklats och visat sig fungera väl. Friktionspåverkan från den pålagda normalkraften är liten jämfört med inverkan från temperatur och glidhastighet. Glidhastighetens påverkan på friktionen bestäms av den aktuella kombinationen av smörjolja och friktionsmaterial. Sambandet mellan friktion och glidhastighet ger en god bild av smörjmedlets vibrationsdämpande förmåga. Det är dock viktigt att detta samband mäts vid konstant temperatur eller att mätdata kompenseras på ett lämpligt sätt. En framgångsrik metod för att utveckla transmissionsoljor har utvecklats. Formulerade oljor har visat att det är möjligt att kombinera vibrationsdämpande egenskaper med goda smörjegenskaper med avseende på andra maskinelement i transmissionen. Växelverkan mellan olika additiv måste beaktas och kan i många fall leda till kraftiga förändringar i friktionsbeteendet eftersom alla additiv konkurrerar om att fästa på samma metallyta. Speciellt extremkontaktstrycksadditiv (EP) har visat sig vara svåra att kombinera med andra additivtyper. Baserat på den nyvunna kunskapen om kopplingars momentöverföring har en teoretisk modell utvecklats. Denna modell kan förutsäga vilket överfört moment kopplingen genererar under givna förhållanden. Eftersom temperatureffekter har stor inverkan på friktionen är det nödvändigt att ha en termisk modell av kopplingen som kan kopplas till en temperaturberoende friktionsmodell. Friktionsmodellen är baserad på empiriska friktionsdata för aktuell kombination av friktionsmaterial och smörjmedel.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Doctoral Dissertation

Keywords:

ISBN:

Date of Publication:01/01/2005

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.