(57)【要約】  動力伝達吸収アセンブリの摩擦要素の材料を提供するためのシステムおよび方法と、その材料の製造方法が開示される。その材料は、あらかじめ選択された流路構成を持ち、それによって、複数のステッチ列などのステッチパターンによって少なくとも部分的に画定された複数の流路を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦材セグメントを提供するウェブを提供するように構成された複数の材料と、
ステッチ付きウェブを提供するための前記ウェブ内の複数のステッチであって、前記摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を前記摩擦材セグメントに画定する複数のステッチと、
を備えることを特徴とする摩擦材。
【請求項２】
前記複数の材料が、複数の粗糸、複数の繊維、複数のフィラメント、複数の繊維束、または複数の糸を織物または不織ウェブとして集めたものを備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３】
前記複数のステッチが、複数の粗糸、複数の繊維、複数のフィラメント、複数の縫い糸、複数の繊維束、複数の糸、または複数の紐を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項４】
前記複数のステッチが、合成の粗糸、繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を備えることを特徴とする請求項３に記載の摩擦材。
【請求項５】
前記複数のステッチが、金属および/または非金属の繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を備えることを特徴とする請求項３に記載の摩擦材。
【請求項６】
前記複数のステッチが、繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項７】
前記摩擦材セグメントが前記摩擦要素上に設置されるときに、前記複数の流路が前記摩擦要素の表面の上に構成されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項８】
前記複数の流路が、全体に平行をなすことを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項９】
前記摩擦要素が第１の縁と第２の縁とを備え、前記複数の流路が前記第１の縁と前記第２の縁との間に延在することを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１０】
前記複数のステッチが、前記摩擦材セグメントの内側区域内に複数の流路を画定することを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１１】
前記ステッチ付きウェブが結合剤で飽和されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１２】
前記結合剤が樹脂チャー基体であることを特徴とする請求項１１に記載の摩擦材。
【請求項１３】
前記ウェブは結合剤で飽和され、当該結合剤が全体に分散した複数の粒子を含有することを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１４】
前記粒子が、炭素質材料、窒化物材料、金属酸化物材料、ケイ酸質材料、粉末エラストマー材料、炭化物材料、ポリマー材料または鉱物を含有することを特徴とする請求項１３に記載の摩擦材。
【請求項１５】
前記粒子が、直径で１ナノメートルから５００マイクロメートルまでの範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の摩擦材。
【請求項１６】
前記ステッチ付きウェブの少なくとも片面に粒子が施されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１７】
マット材料にステッチが施される前に前記マット材料が炭化されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１８】
マット材料にステッチが施された後に前記マット材料の少なくとも一部が炭化されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項１９】
前記マット材料の少なくとも一部が、少なくともその片面に化学蒸着法によって付着させた材料を有することを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項２０】
前記結合剤が石油コークス粒子を含むことを特徴とする請求項１３の摩擦材。
【請求項２１】
前記結合剤が冶金コークス粒子を含むことを特徴とする請求項１３の摩擦材。
【請求項２２】
前記結合剤が活性炭を含むことを特徴とする請求項１３の摩擦材。
【請求項２３】
前記結合剤が黒鉛状炭素を含むことを特徴とする請求項１３の摩擦材。
【請求項２４】
前記摩擦要素がトルク伝達装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項２５】
前記トルク伝達装置が同期装置であることを特徴とする請求項２４に記載の摩擦材。
【請求項２６】
前記トルク伝達装置がトルクコンバータクラッチピストンであることを特徴とする請求項２４に記載の摩擦材。
【請求項２７】
前記トルク伝達装置がクラッチ板であることを特徴とする請求項２４に記載の摩擦材。
【請求項２８】
前記ウェブが複数の層を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項２９】
前記複数のステッチが所定の特徴を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３０】
前記複数のステッチのそれぞれが、所定の直径を持つフィラメント、繊維、縫い糸、繊維束、紐または糸によって形成され、前記複数のステッチが形成する流路の大きさによって前記所定の直径が直接的に変化することを特徴とする請求項２９に記載の摩擦材。
【請求項３１】
前記所定の特徴が、前記複数のステッチの少なくとも１つにかけられる所定の張力であることを特徴とする請求項２９に記載の摩擦材。
【請求項３２】
前記複数のステッチが、１インチ当たり２〜６０のステッチ数を持つステッチ列をそれぞれ画定することを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３３】
複数のステッチのそれぞれが、トリコットステッチ、変形トリコットステッチ、地縫い、ブラットステッチ、ビーンステッチ、アンダーレイステッチ、クロスステッチ、モスステッチ、チェーンステッチ、オープンピラーステッチ、１本糸チェーンステッチ、１本糸ブラインドステッチ、ロックステッチ、ジグザグロックステッチ、チェーンステッチ、ジグザグチェーンステッチ、２本針ボトムカバーステッチ、３本針ボトムカバーステッチ、飾り糸付き２本針チェーンステッチ、２本糸オーバーエッジステッチ、３本糸オーバーエッジステッチ、モックセーフティステッチ、２本針４本糸オーバーエッジステッチ、４本糸セーフティステッチ、５本糸セーフティステッチ、２本針４本糸カバーステッチ、３本針５本糸カバーステッチ、４本針９本糸カバーステッチ、４本針６本糸カバーステッチのうちの少なくとも１つ、またはこれらを組み合わせたものを含むことを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３４】
マット材料が所定の特徴を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３５】
前記マット材料が、所定の直径を持つ複数の繊維、複数のフィラメント、複数の繊維束、または複数の糸を備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３６】
前記マット材料が、複数の繊維、複数のフィラメント、複数の繊維束、または複数の糸を、ウェットレイイング、エアレイイング、カーディング、ラッピング、ニードルパンチング、またはニッティングで処理することによって、所定の密度で織物または不織物として集めたものを備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
【請求項３７】
材料セグメントと、前記材料セグメントに所定のパターンで施された複数のステッチであって、前記材料セグメントが接着される摩擦要素の冷却を容易にするために流体が通り抜けることができる複数の流路を画定する複数のステッチと、
を備える摩擦材セグメント。
【請求項３８】
前記複数の流路が、全体に平行な流路であることを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材セグメント。
【請求項３９】
前記材料セグメントが、第１の縁および全体に対向する第２の縁を備え、前記複数のステッチが、全体に直線形をなして前記第１の縁に対して所定の角度で配設される複数の全体に平行な流路を画定することを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材セグメント。
【請求項４０】
前記複数のステッチが前記材料セグメントの中心線に対して所定の角度で配設されることを特徴とする請求項３９に記載の摩擦材セグメント。
【請求項４１】
前記複数のステッチを有するように縫われたウェブから前記材料セグメントが打ち抜かれることを特徴とする請求項４０に記載の摩擦材セグメント。
【請求項４２】
前記材料セグメントが、複数の粗糸、複数の繊維、複数のフィラメント、複数の繊維束、または複数の糸を、ウェットレイイング、エアレイイング、カーディング、ラッピング、ニードルパンチング、またはニッティングによる織物または不織物として集めたものを含有する複数の材料を備えることを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材。
【請求項４３】
前記複数のステッチが、繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を備えることを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材。
【請求項４４】
前記複数のステッチが、合成の繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を備えることを特徴とする請求項４３に記載の摩擦材。
【請求項４５】
前記複数のステッチが、天然の繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を備えることを特徴とする請求項４３に記載の摩擦材。
【請求項４６】
前記ステッチパターンが、前記摩擦材セグメントの内側区域に複数の流路を画定することを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材。
【請求項４７】
前記材料セグメントが結合剤で飽和されていることを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材。
【請求項４８】
前記材料セグメントの少なくとも片面に粒子が施されることを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材。
【請求項４９】
前記粒子が、炭素質材料、窒化物材料、金属酸化物材料、ケイ酸質材料、粉末エラストマー材料、炭化物材料、ポリマー材料または鉱物を含有することを特徴とする請求項４８に記載の摩擦材。
【請求項５０】
前記粒子が、直径で１ナノメートルから５００マイクロメートルまでの範囲であることを特徴とする請求項４９に記載の摩擦材。
【請求項５１】
前記結合剤が、全体に分散した複数の粒子を含有することを特徴とする請求項４７に記載の摩擦材。
【請求項５２】
前記結合剤が石油コークス粒子を含むことを特徴とする請求項５１に記載の摩擦材。
【請求項５３】
前記結合剤が冶金コークス粒子を含むことを特徴とする請求項５１に記載の摩擦材。
【請求項５４】
前記結合剤が活性炭を含むことを特徴とする請求項５１の摩擦材。
【請求項５５】
前記結合剤が黒鉛状炭素を含むことを特徴とする請求項５１の摩擦材。
【請求項５６】
前記摩擦要素がトルク伝達装置を有することを特徴とする請求項３７に記載の摩擦材。
【請求項５７】
前記トルク伝達装置が同期装置であることを特徴とする請求項５６に記載の摩擦材。
【請求項５８】
前記トルク伝達装置がトルクコンバータクラッチピストンであることを特徴とする請求項５６に記載の摩擦材。
【請求項５９】
前記トルク伝達装置がクラッチ板であることを特徴とする請求項５６に記載の摩擦材。
【請求項６０】
前記摩擦材が縫い合わされた複数の材料セグメントを有することを特徴とする請求項５６に記載の摩擦材。
【請求項６１】
摩擦材の製造方法であって、
複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を提供するステップと、
前記複数の粗糸、繊維、フィラメント、糸および/または繊維束を、カーディング、スパンボンディング、ウィービング、ラッピング、ニードルパンチング、ニッティング、ハイドロエンタングリング、フリースニッティング、エアレイイング、ウェットレイイング、またはそれらの組合せによってマットまたはウェブにするステップと、
前記マットまたはウェブを複数のステッチで補強するステップであって、前記複数のステッチが複数の流路をそれぞれ画定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項６２】
前記補強ステップが、繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を含む前記複数のステッチで前記マットまたはウェブを補強するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記マットまたはウェブに対して、少なくともその片面に材料を付着させる化学蒸着法が施されること特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記マットまたはウェブに結合剤を含浸させて、飽和ウェブまたはマットを形成することを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記マットまたはウェブが結合剤として樹脂チャー基体を含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６６】
前記化学蒸着法が、前記マットまたはウェブに結合剤を含浸させた後、前記マットまたはウェブの少なくとも一部に対して行われることを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
前記化学蒸着法が、前記マットに結合剤を含浸させる前に行われることを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６８】
前記マットまたはウェブに対して、前記マットまたはウェブの少なくとも一部を炭化させる炭化法が施されることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６９】
前記補強ステップの前に前記炭化法が行われることを特徴とする請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記補強ステップの後に前記炭化法が行われることを特徴とする請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記結合剤がその中に分散した複数の粒子材料を含んでおり、
結合剤と前記複数の粒子材料の混合物を前記マットまたはウェブの少なくとも一部に施すステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項７２】
前記飽和ウェブまたはマットを乾燥させて乾燥ウェブまたはマットを提供するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項７３】
前記乾燥ウェブまたはマットを複数の摩擦材セグメントに処理するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記複数の摩擦材セグメントを部品に接着するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記部品が同期装置リング、クラッチディスク、トルクコンバータ、またはその他のトルク伝達装置であることを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
摩擦要素の製造方法であって、
摩擦環境で使用される部品を提供するステップと、
複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を含むマットまたはウェブを提供するステップと、
前記マットまたはウェブに所定のステッチパターンでステッチ掛けして複数の流路をそれぞれ形成するステップと、
複数の材料セグメントを提供するために前記マットまたはウェブを処理するステップと、
前記摩擦要素の第１の側に付随する第１の区域から前記摩擦要素の第２の側に付随する第２の区域に向かう流体の流れを容易にするために前記複数の流路が配設されるように前記複数の材料セグメントを前記部品に接着するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７７】
前記マットまたはウェブの少なくとも一部に対して化学蒸着法が施されることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記マットまたはウェブが結合剤で補強された後に前記化学蒸着法が行われることを特徴とする請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記マットが結合剤で補強される前に前記化学蒸着法が行われることを特徴とする請求項７７に記載の方法。
【請求項８０】
前記マットまたはウェブに対して、前記ウェブの少なくとも一部を炭化させる炭化法が施されることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８１】
前記補強ステップの前に前記炭化法が行われることを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記補強ステップの後に前記炭化法が行われることを特徴とする請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
前記複数の粗糸、繊維、フィラメント、糸および/または繊維束に対して、カーディング、スパンボンディング、ウィービング、ラッピング、ニードルパンチング、ニッティング、ハイドロエンタングリング、フリースニッティング、エアレイイング、ウェットレイイング、またはそれらの組合せを施すことによって、前記ウェブまたはマットを形成するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８４】
あらかじめ選択された繊維の幾何形状を持つ前記ウェブを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
あらかじめ選択された密度の前記ウェブを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
前記ステッチ掛けステップが、繊維、フィラメント、縫い糸、糸、繊維束、または紐を用いて行われることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８７】
前記マットまたはウェブに結合剤を含浸させて飽和ウェブまたはマットを形成するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項８８】
前記マットまたはウェブが結合剤として樹脂チャー基体を含むことを特徴とする請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
複数の粒子材料を前記結合剤中に分散させて結合剤と前記複数の粒子との混合物を提供するステップと、
結合剤と前記複数の粒子材料の前記混合物を前記マットまたはウェブに施すステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記飽和ウェブまたはマットを乾燥させて、乾燥ウェブまたはマットを提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項９１】
前記乾燥ウェブまたはマットを複数の摩擦材セグメントに処理するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
複数の摩擦材セグメントを部品に接着するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記接着プロセスの前、間または後に、複数の摩擦材セグメントを所定の深さに圧縮するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記部品が、同期装置リング、クラッチディスク、トルクコンバータ、またはその他のトルク伝達装置であることを特徴とする請求項９２に記載の方法。
【請求項９５】
前記ステッチ掛けステップが、前記マットまたはウェブに所定の張力をかけた所定のパターンのステッチを施すステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項９６】
前記複数の流路の少なくとも１つの大きさの決定に基づいて前記所定の張力を選択するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
前記ステッチ掛けステップが、前記複数の流路の少なくとも１つの大きさに基づいて選択される所定の直径を持つ複数の繊維、粗糸、フィラメント、縫い糸、繊維束、または糸を選択するステップをさらに備えることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項９８】
前記ステッチ掛けステップが、トリコットステッチ、変形トリコットステッチ、地縫い、ブラットステッチ、ビーンステッチ、アンダーレイステッチ、クロスステッチ、モスステッチ、チェーンステッチ、オープンピラーステッチ、１本糸チェーンステッチ、１本糸ブラインドステッチ、ロックステッチ、ジグザグロックステッチ、チェーンステッチ、ジグザグチェーンステッチ、２本針ボトムカバーステッチ、３本針ボトムカバーステッチ、飾り糸付き２本針チェーンステッチ、２本糸オーバーエッジステッチ、３本糸オーバーエッジステッチ、モックセーフティステッチ、２本針４本糸オーバーエッジステッチ、４本糸セーフティステッチ、５本糸セーフティステッチ、２本針４本糸カバーステッチ、３本針５本糸カバーステッチ、４本針９本糸カバーステッチ、４本針６本糸カバーステッチのステッチパターンのうちの少なくとも１つ、またはそれらの組合せを用いて行われることを特徴とする請求項７６に記載の方法。
【請求項９９】
前記複数の粒子材料が、冶金コークス、石油コークス、炭化ＰＡＮまたは炭化ピッチ、黒鉛、活性炭、工業用ダイヤモンドなどの炭素質材料、金属酸化物材料、ケイ酸質材料、または粒状エラストマー材料のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８９に記載の方法。
【請求項１００】
摩擦要素の製造システムであって、
複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を含むマットを形成するマット工程と、
前記マットに所定のステッチパターンでステッチ掛けして複数の流路をそれぞれ形成するステッチ掛け工程と、
前記マットまたはウェブを処理して複数の材料セグメントを提供する処理工程と、
前記摩擦要素の第１の側に付随する第１の区域から前記摩擦要素の第２の側に付随する第２の区域に向かう流体の流れを容易にするために前記複数の流路が所定の順番で配設されるように前記複数の材料セグメントを部品に接合して前記摩擦要素を提供する接合工程と
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０１】
前記マットが、前記ステッチ掛け工程で処理される前に炭化工程で処理されることを特徴とする請求項１００に記載の摩擦要素の製造システム。
【請求項１０２】
前記マットの少なくとも一部を炭化するための任意選択による炭化工程と、
前記マットの少なくとも一部に材料を付着させる任意選択の化学蒸着工程の少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記マット工程が、
前記複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸をマットまたはウェブにするために、カーディング、スパンボンディング、ウィービング、ラッピング、ニードルパンチング、ニッティング、ハイドロエンタングリング、フリースニッティング、エアレイイング、ウェットレイイングのうちの少なくとも１つ、またはそれらの組合せを実行する手段
をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記手段が、フォーディニア機、ニードルパンチ機、編み機、ハイドロエンタングル機、フリース編み機、ロトフォーマー、エアレイ機、または織機を含むことを特徴とする請求項１０３に記載のシステム。
【請求項１０５】
繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸、または紐を含む前記所定のパターンのステッチを前記所定のパターンにステッチ掛けするためのステッチ機をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０６】
前記ステッチ機が、単針機、多針機、マリモ機、マリワット機、マリフリース機であることを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０７】
前記マットまたはウェブをステッチ掛け前または後に炭化させることによって、所定のレベルに炭化させたステッチ付きまたはステッチなしのウェブを形成するための炭化炉をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０８】
ステッチ掛け前または後に材料を前記マットまたはウェブ上に付着させるための化学蒸着雰囲気をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１０９】
前記マットまたはウェブに結合剤を含浸させて飽和ウェブまたはマットを形成するための含浸装置をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１１０】
複数の粒子材料を前記結合剤中に分散させて結合剤と前記複数の粒子との混合物を提供し、結合剤と前記複数の粒子材料との前記混合物を前記マットまたはウェブに施すための手段
をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１１１】
複数の粒子材料を前記マットまたはウェブの少なくとも片面に分散させるための手段
をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１１２】
前記複数の摩擦材セグメントを部品に接着するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１１３】
前記接着ステップの前、間または後に、前記複数の摩擦材セグメントを圧縮するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項１００に記載のシステム。
【請求項１１４】
前記部品が同期装置リング、クラッチディスク、トルクコンバータ、またはその他のトルク伝達装置であることを特徴とする請求項１１３に記載のシステム。
【請求項１１５】
前記トルクコンバータが２８２.５ｍｍ以上の外径と２５４ｍｍ以下の内径を持ち、前記システムが少なくとも０.６ｍｍの厚さを持つ担持部品に接合されて、約９.３２ｃＳｔの動粘性率を持つ流体中で少なくとも４００ｋＰａの圧力下でテストされるとき、ステッチなしの流路を追加しない状態で、ウェットレイイングによる摩擦材を通る流量が約毎分０.２リットルから毎分５.０リットルの間であることを特徴とする請求項１１４に記載のシステム。
【請求項１１６】
前記トルクコンバータの部品が、２８２.５ｍｍ以下の外径と２５４ｍｍ以上の内径とを持ち、１０２.３２平方インチ以上の有効ピストン面積を持つ摩擦材アセンブリを備えたトルクコンバータピストン上でテストされるとき、２０００ｋＰａ、４００ｋＰａ、７００ｋＰａで、２０から６０ＲＰＭまでの間で−.３５ＮＭ／ＲＰＭ超の勾配を生じることを特徴とする請求項１１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦材セグメントを通るか、または通り抜ける流体の流れを制御する流路または溝を画定するステッチの構成パターンを持つマットまたはウェブを形成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッチ、ブレーキ、自動変速機、リミテッドスリップデファレンシャル、ホイスト、その他、それらに類する摩擦式の動力伝達装置および動力吸収装置では、一般に１組または複数組の協働部材で装備され、協働部材の一方が他方を駆動する。これら協働部材が、一般に何らかの潤滑油である冷却媒体または冷却液の中で動作するのは珍しいことではなく、その油はしばしば、協働部材の係合面の周囲および間を強制循環させられ、それによってそれらを連続的に潤滑し、冷却する。例えば、滑りトルクコンバータ式クラッチの用途における協働部材では、摩擦材とその摩擦材が接着する部材との間で高温時に典型的に認められる接着接合の低下を防ぎ、トランスミッション流体内で典型的に認められる摩擦調整剤の酸化を防ぎ、さらに高温時に典型的に生じる摩擦特性の悪化を防ぐために、摩擦材とそれに対応する係合面との滑り境界から熱を放散させる必要がある。協働部材からの熱の放散は、摩擦材によって吸収される熱も減らし、セルロース主体の摩擦材で典型的に約４００°Ｆ〜５００°Ｆで生じていた摩擦材の構造の劣化を小さくする。協働部材が長時間高温にさらされると、トランスミッション流体内の摩擦調整剤が酸化して摩擦材に付着し、動力伝達装置内でのトルクの効果的で円滑な伝達の低下を来たすことが確認された。摩擦システムの性能および寿命を向上させるためには、あらゆる状況で適正な冷却が要求される。
【０００３】
さらに、手動変速機の同期装置アセンブリのような協働部材では、協働部材の間にしばしば流体力学的な油膜が存在し、それが協働部材間の有効なトルク伝達を妨げる可能性がある。流体力学的な油膜の存在は、周囲温度が低い場合のように流体粘度が高い条件のもとでは特に大きな意味を持つ。そのような場合、協働部材間でトルクを効果的に伝達するには、流体を当該部材の境界から離れるように導くことが要求される。そうした流体力学的な膜を消散させるための流路または溝を設けることは、とりわけ低い温度環境のもとで、性能、変速操作性および運転者の快適性の向上をもたらすことが確認された。同じ原理は、上述の用途に加え、クラッチディスク用途、リミテッドスリップデファレンシャル、ロックアップクラッチ、発進クラッチ、伝動ベルト、およびそれに類するその他のトルク伝達装置でも要求される。ブロッカリング、クラッチ板、伝動ベルト、およびその他の内部で冷却媒体の循環が行われるようにするため、先行技術では、協働部材の一方もしくは両方の係合面またはそれらに取り付ける摩擦材に直接、溝またはスロットが設けられていた。例えば、摩擦材は、Ｂａｕｅｒらに対する特許文献１、Ｂａｕｅｒらに対する特許文献２、およびＮｅｌｓに対する特許文献３に記載されているような、冷却および流体膜消散のための溝を必要とする真鍮コーティングまたは紙ライナであってよい。いずれの場合も、それらの材料は、それぞれの用途で、接合前、接合後または接合中に摩擦材に溝を付け加えることを必要とする。
【０００４】
協働部材の摩擦材内に溝を形成すること、または織物構造によって溝を形成することは、そうした摩擦材や動力伝達吸収装置の製造に複雑さを加えるばかりでなく、それらを通して冷却媒体を効果的に循環させる能力に関しても限界のある方法である。駆動部材を係合させる摩擦材の表面にある油または冷却媒体によって生じる流体力学的な摩擦を減らす、またはなくすためには、冷却媒体を循環させるための改良を加えた摩擦材、とりわけ、所望のパラメータに応じて変化させることができる摩擦材が要求される。
【０００５】
先行技術による摩擦材としては、Ｗｉｎｃｋｌｅｒに対する特許文献４およびＢａｕｅｒに対する特許文献５に開示されるように、ある種の熱分解炭素材料も含まれる。この種の摩擦材では、炭素繊維によって形成される網の目状の布基材に、化学蒸着によって繊維に付着させた炭素またはその他の材料による被覆が与えられる。この種の摩擦材は、接着剤が容易に浸透できて接合性向上に資する比較的粗い網の目と、全体を通り抜ける一定の空隙率という特徴を持つ。しかし、特許文献５で指摘されているように、動力伝達アセンブリまたはエネルギー吸収アセンブリの協働部材の摩擦面の間における流体の循環を改善するために追加的な溝が利用される。この種の摩擦材は、また、境界をなす材料の摩擦面で強固な繊維の接合を提供するものではないため、動作環境内に破片を混入させる結果となる。この種の摩擦材は、摩擦面が損耗するにつれて流体溝の断面積が大幅に減少することなどにより、流体の透過性が不適切なレベルになることも確認された。また、酸化された摩擦調整剤が、往々にして細く浅い織物の溝を通る流体の移動を妨げることも確認された。さらに、こうした摩擦材は、全体を通り抜ける空隙率の高さを保ちながら部材に接合する過程などで所望の厚さに圧縮することが難しいことも確認された。
【０００６】
そのほか、先行技術による摩擦材は、Ｍｅｎａｒｄらに対する特許文献６およびＭｅｎａｒｄらに対する特許文献７に開示されるように、カーディング、ラッピング、またはニードルパンチングを施した材料であることもできる。これらの材料は、高エネルギー用途のための高い強度を提供できるものである一方で、材料の繊維間の密着構造から来るこれらの材料の密な性格のために、材料を通り抜ける、または通る流体の流れに不可避的に不足を生じる。油膜を消散させ、必要な冷却を提供するのに必要な流体の流量を提供するためには、これらの材料の接着による接合後または接合中に溝を追加することが往々にして必要となる。
【０００７】
先行技術による摩擦材には、Ｎｅｌｓに対する特許文献８およびＷｉｎｃｋｌｅｒに対する特許文献９に見られるように、ある種の織物炭素材料も含まれる。そうした材料は、ＰＡＮまたは予備酸化ＰＡＮ織布に二次的な炭化処理を加えたものからなる。後処理的に炭化させたＰＡＮ織物材料は、材料の織物が閉じた構造となるために、材料を通り、また通り抜ける流体の流れに不足を生じることが確認された。多くの織物構造では、材料を通して流体が自由に連通できるようにする明確に画定された溝が提供されず、流体の流れにかなりの損失が生じる結果となる。そうした材料では、縦糸と横糸の間の間隙が、酸化されたＡＴＦ摩擦調整剤が付着して蓄積する場所を作り出し、流体が織物の網目を通り抜ける能力を制限することも確認された。こうしたＡＴＦ摩擦調整剤の付着物は、この種の材料の摩擦性能に対して有害な作用を持つことも確認された。さらに、織物材料で縦糸と横糸が重なり合う場所には、突出した接触面も作り出されるため、圧縮力を材料表面全体に均一に配分することができない。こうした構造の材料は、高い圧縮荷重のもとでの材料の健全性に欠陥を持ち、単位荷重が大きい部分では繊維や糸が裂けたり、切れたりして、変速装置内の望ましくない破片や材料の望ましくない損耗をもたらすことが確認された。協働部材の境界となる表面の上を、またその表面を通り抜けて、流体が流れることを可能にする表面テクスチャであって、荷重を均等に分配し、一定のコンプライアンスを可能にする表面テクスチャを材料に導入する方法は、既存の技術に対して改善を得るためのものとして望ましい。
【０００８】
追加的な溝なしで、紙や、ニードルパンチング、カーディング、ラッピング、ニッティング、フリースニッティングを施した材料と比べて高い流量を提供する織物の化学蒸着材料は、典型的には生産性が低く、製造するのに複雑な製品である。既存の織物の化学蒸着材料の低コスト代替物であって、材料を通り、また通り抜ける流体の流れの改善をもたらす代替物が望まれる。
【０００９】
図１Ａ〜１Ｃは、特許文献１０に示されている先行技術によるステッチパターンのいくつかを示したものである。
【００１０】
そのため、必要とされるのは、先行技術における問題点を克服する摩擦材である。
【特許文献１】米国特許第４２６７９１２号明細書
【特許文献２】米国特許第４８７８２８２号明細書
【特許文献３】米国特許第４２６００４７号明細書
【特許文献４】米国特許第４７００８２３号明細書
【特許文献５】米国特許第４２９１７９４号明細書
【特許文献６】米国特許第６８３５４４８号明細書
【特許文献７】米国特許第５８０７６１８号明細書
【特許文献８】米国特許第６４３９３６３号明細書
【特許文献９】米国特許第５６６２９９３号明細書
【特許文献１０】米国特許第３９６７４７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的の１つは、所定の構成またはパターンの流路を提供するステッチ付きマットまたはウェブを提供することにある。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、ステッチによって画定される複数の流路を持つ複数の材料セグメントを製造するためのシステムおよび方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらにもう１つの目的は、摩擦材または摩擦材セグメントを取り付ける部品の冷却を容易にする一連の流路のパターンを摩擦材または摩擦材セグメントに画定するシステムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
１つの態様では、１つの実施形態は、摩擦材セグメントを提供するウェブを提供するように構成された複数の材料と、ステッチ付きウェブを提供するためのウェブ内の複数のステッチであって、摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を摩擦材セグメントに画定する複数のステッチとを備える摩擦材を備える。
【００１５】
もう１つの態様では、本発明のもう１つの実施形態は、複数の材料セグメントと、それぞれの材料セグメントに所定のパターンで施された複数のステッチであって、材料セグメントが接着される摩擦要素の冷却を容易にするために流体が通り抜けることができる複数の流路を画定する複数のステッチとを備える摩擦材を開示する。
【００１６】
さらにもう１つの態様では、本発明のもう１つの実施形態は、複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を形成するステップと、複数の粗糸、繊維、フィラメント、糸および/または繊維束をカーディング、スパンボンディング、ウィービング、ラッピング、ニードルパンチング、ニッティング、ハイドロエンタングリング、フリースニッティング、エアレイイング、ウェットレイイング、またはそれらの組合せによってマットまたはウェブにするステップと、マットまたはウェブを複数のステッチで補強するステップとを含む、摩擦材の製造方法を開示する。
【００１７】
なおもう１つの態様では、本発明のもう１つの実施形態は、摩擦環境で使用される部品を提供するステップと、複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を含むマットまたはウェブを提供するステップと、マットまたはウェブに所定のステッチパターンでステッチ掛けして複数の流路をそれぞれ形成するステップと、複数の材料セグメントを提供するためにマットまたはウェブを処理するステップと、摩擦要素の第１の側に付随する第１の区域から摩擦要素の第２の側に付随する第２の区域に向かう流体の流れを容易にするために複数の流路が配設されるように複数の材料セグメントを部品に接着するステップとを含む、摩擦要素の製造方法を開示する。
【００１８】
さらにもう１つの態様では、本発明のもう１つの実施形態は、複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を含むマットを形成するマット工程と、マットに所定のステッチパターンでステッチを施して複数の流路をそれぞれ形成するステッチ掛け工程と、マットを炭化する炭化工程と、マットを結合剤で補強する処理工程と、材料表面に炭素を付着させる化学蒸着工程と、マットまたはウェブを処理して複数の材料セグメントを提供する処理工程と、摩擦要素の第１の側に付随する第１の区域から摩擦要素の第２の側に付随する第２の区域に向かう流体の流れを容易にするために複数の流路が所定の順番で配設されるように複数の材料セグメントを部品に接合して摩擦要素を提供する接合工程とを含む、摩擦要素の製造システムを含む。
【００１９】
もう１つの態様では、本発明は、摩擦材セグメントを形成するウェブを提供するように構成された複数の材料と、ステッチ付きウェブを提供するための該ウェブ内の複数のステッチであって、該摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を該摩擦材セグメントに画定する複数のステッチとを備える摩擦材であって、該複数のステッチが、複数の天然粗糸、複数の天然繊維、複数の天然フィラメント、複数の天然縫い糸、繊維束、複数の天然糸または複数の天然紐を含む摩擦材を含む。
【００２０】
さらにもう１つの態様では、本発明は、摩擦材セグメントを形成するウェブを提供するように構成された複数の材料と、ステッチ付きウェブを提供するための該ウェブ内の複数のステッチであって、該摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を該摩擦材セグメントに画定する複数のステッチとを備える摩擦材であって、該複数のステッチが、複数の粗糸、複数の繊維、複数のフィラメント、複数の縫い糸、複数の繊維束、複数の糸または複数の天然紐を含み、複数のステッチが、天然および合成の繊維、フィラメント、縫い糸、繊維束、糸または紐を組み合わせたものを含む摩擦材を含む。
【００２１】
なおもう１つの態様では、本発明は、摩擦材セグメントを形成するウェブを提供するように構成された複数の材料と、ステッチ付きウェブを提供するための該ウェブ内の複数のステッチであって、該摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を該摩擦材セグメントに画定する複数のステッチとを備える摩擦材であって、該複数のステッチが全体に平行をなす摩擦材を含む。
【００２２】
さらにもう１つの態様では、本発明は、摩擦材セグメントを形成するウェブを提供するように構成された複数の材料と、ステッチ付きウェブを提供するための該ウェブ内の複数のステッチであって、該摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を該摩擦材セグメントに画定する複数のステッチとを備える摩擦材であって、摩擦材が第１の縁と第２の縁を備え、その第１と第２の縁の間に複数の流路が延びており、さらに複数の流路が全体に平行をなして第１と第２の縁の間に延びる摩擦材を含む。
【００２３】
なおもう１つの態様では、本発明は、摩擦材セグメントを形成するウェブを提供するように構成された複数の材料と、ステッチ付きウェブを提供するための該ウェブ内の複数のステッチであって、該摩擦材セグメントの下にある摩擦要素からの熱伝達を容易にする複数の流路を該摩擦材セグメントに画定する複数のステッチとを備える摩擦材であって、摩擦材がトルク伝達装置を有しており、そのトルク伝達装置が伝動ベルトである摩擦材を含む。
【００２４】
さらにもう１つの態様では、本発明は、複数の材料セグメントと、それぞれの材料セグメントに所定のパターンで施された複数のステッチであって、材料セグメントが接着される摩擦要素の冷却を容易にするために流体が通り抜けることができる複数の流路を画定する複数のステッチとを備える摩擦材であって、複数のステッチが全体に直線形である全体に平行な流路を画定する摩擦材を含む。
【００２５】
なおもう１つの態様では、本発明は、複数の材料セグメントと、それぞれの材料セグメントに所定のパターンで施された複数のステッチであって、材料セグメントが接着される摩擦要素の冷却を容易にするために流体が通り抜けることができる複数の流路を画定する複数のステッチを備える摩擦材であって、複数のステッチが全体に非直線形である全体に平行でない流路を画定する摩擦材を含む。
【００２６】
さらにもう１つの態様では、本発明は、複数の材料セグメントと、それぞれの材料セグメントに所定のパターンで施された複数のステッチであって、材料セグメントが接着される摩擦要素の冷却を容易にするために流体が通り抜けることができる複数の流路を画定する複数のステッチを備える摩擦材であって、材料セグメントが第１の縁および全体に対向する第２の縁を備え、複数のステッチが画定する複数の流路が全体に平行で、全体に直線形をなして第１の縁に対して所定の角度で配設され、複数のステッチが材料セグメントの中心線に対して所定の鋭角で配設される摩擦材を含む。
【００２７】
なおもう１つの態様では、本発明は、複数の材料セグメントと、それぞれの材料セグメントに所定のパターンで施された複数のステッチであって、材料セグメントが接着される摩擦要素の冷却を容易にするために流体が通り抜けることができる複数の流路を画定する複数のステッチを備える摩擦材であって、摩擦要素がトルク伝達装置を有しており、そのトルク伝達装置が伝動ベルトである摩擦材を含む。
【００２８】
さらにもう１つの態様では、本発明は、摩擦環境で使用される部品を提供するステップと、複数の粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸を含むマットまたはウェブを提供するステップと、マットまたはウェブに所定のステッチパターンでステッチ掛けして複数の流路をそれぞれ形成するステップと、複数の材料セグメントを提供するために該マットまたはウェブを処理するステップと、摩擦要素の第１の側に付随する第１の区域から摩擦要素の第２の側に付随する第２の区域に向かう流体の流れを容易にするために該複数の流路が配設されるように該複数の材料セグメントを該部品に接着するステップとを含む摩擦要素の製造方法において、ステッチ掛けステップが、所定の張力をかけた所定のパターンのステッチを該マットまたはウェブに施すステップをさらに含む方法であって、複数の流路の少なくとも１つの大きさの決定に基づいて該所定の張力を選択するステップをさらに含み、該所定の張力が、複数の流路の断面積が大きければ大きく、複数の流路の断面積が小さければ小さい製造方法を含む。
【００２９】
本発明のその他の目的および利点は、以下の説明、添付の図面および添付の請求項から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の１つの実施形態によるシステム１０(図３)および方法１２(図４)について以下に説明する。この実施形態では、システム１０は、摩擦環境(図示せず)においてここに説明する態様で使用することができる摩擦材および摩擦材セグメント２６(図１５Ａ)の形成および製造に使用する摩擦材のマットまたはウェブ１４の製造に好適である。
【００３１】
方法１２(図４)は、摩擦材の用途を特定するステップ(図４のブロック４０)を含む。例えば、図４のブロック４０に示されるように、摩擦材セグメント２６(図１５)をどのような摩擦要素(例えば、同期装置リング、トルクコンバータ、クラッチピストン、クラッチディスク、伝動ベルトなど)に取り付けるかが決定される。用途の特定後、方法またはプロセスは、ブロック４２(図４)で、その用途のための流れ特性の要件または所望の特徴の決定へと続く。次いで、所望または所定の流れ特性の要件を満たすために必要となるのに応じて、マットまたはウェブ１４の繊維直径、密度、ステッチの材料、ステッチの種類、ステッチのパターン、ステッチの張力、ステッチの方向、ステッチの向きを含め、図１０Ａおよび１４Ａに示す例のように、所望の流れ特性を実現するための具体的なステッチのパターンまたは構成１９について決定がなされる。これは図４のブロック４４で行われる。
【００３２】
システム１０は、繊維１７(図５Ｄ)および粒子２１(図６Ｄ)のような複数の原料１３(図６Ｄ)が提供されるブロック１６(図３)に始まる。ここでの例証では、複数の原料１３は、長さが０.１ｍｍから３００ｍｍまでで、直径が１ミクロンから５００ミクロンまでの複数の粗糸、繊維、フィラメント、糸または繊維束を含むことができる。例えば、繊維または繊維状材料１７(図５Ａ〜５Ｄ)は、主に互いに平行な向きに構成された綿、ガラス、ウール、セラミック、炭素繊維、ＰＡＮ、予備酸化ＰＡＮ、Ｋｅｖｌａｒ(登録商標)、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アクリル、モダクリル、またはオレフィンのような天然繊維または合成繊維を含むことができることに留意されたい。一方で、繊維状材料のマットまたはウェブ１４は、ランダムな向きに、または任意の所望の向きに対して交叉させた向きに構成された繊維、糸、粗糸および／または繊維束であることができることも理解される必要がある。
【００３３】
それと対応して、システム１０は、工程２０(図３)に、複数の粗糸、繊維、フィラメント、糸および／または繊維束をマットまたはウェブ１４に形成(図４に示す方法のブロック４６)する工程１８(図３)を含む。図２および図５Ａ〜５Ｄは、説明のように処理したマットまたはウェブ１４を図示したものである。ブロック１８(図３)では、マットまたはウェブ１４(図９Ａ、１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａおよび１７Ａにそれぞれ図示するもの)が作成または形成される。複数の繊維、細糸、粗糸、細糸、糸および／または繊維束は、スパンボンディング、ウィービング、カーディング、ラッピング、フリースニッティング、ニードルパンチング、ハイドロエンタングリング、ウェットレイイングもしくはエアレイイング、またはそれらの組合せを含む(それだけに限らない)複数のプロセスのうちの１つまたはそれ以上によって、カーダ、ラッパまたはニードルパンチ(図示せず)のような適切な処理装置にかけることができるだけの強度を有する連続したマットまたは織物１４を形成するために、マットまたは織物１４に統合し、形成することができる。図２は、形成されたマットまたはウェブ１４のステッチ掛け前の状態を図示したものである。
【００３４】
形成されたマットまたはウェブ１４は、さらにステッチ掛け工程２０(図３)で処理される。ステッチ掛け工程２０では、図７Ａ〜８Ｃ、９Ａ、１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａおよび１４Ａに示されるように、複数のステッチ２２がマットまたはウェブ１４に縫い込まれる。ステッチ掛け工程２０(図３)では、複数のセグメント２６を板取り(図４のブロック５６)する際の元となる摩擦要素または部品２８(図１６)からの熱伝達を容易にするため、図４のブロック４４で決定された所定のパターンまたは構成１９(例えば、図９Ａ)がマットまたはウェブ１４にステッチ掛け(図４のブロック４８)されて、所定のパターンまたは構成で複数の溝または流路２４が形成され、または導入される。これに関して、ステッチ掛け工程２０(図３)は、マリフリース機、マリモ機、マリワット機、またはその他のステッチ掛け装置を備えることができる。
【００３５】
複数のステッチ２２は、ウェブまたはマット１４の補強を容易にし、ウェブまたはマット１４の強化を容易にする複数の列または流路２４を形成する。複数のステッチ２２は、また、テクスチャまたは、係合面１４ａ(例えば、図９Ａ〜９Ｃ)のような係合面もしくは係合区域の導入または画定を容易にする。複数のステッチ２２は、テクスチャおよび係合区域または係合面１４ａを表面１４に導入するばかりでなく、図９Ｃ、９Ｄ、１０Ｃ、１１Ｂ、１２Ｄ、１３Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂ、２２、２３Ｂ、２４Ｂおよび１９に示された流路２４のような複数の流路も作り出す。図では、複数のステッチ２２は複数の全体に平行な列をなす図中の窪みまたは凹所を画定しており、それらが複数の流路２４をそれぞれ画定または提供している。ウェブまたはマット１４はこの先で説明する態様で処理され、例えば、前述の複数の材料セグメント２６(図１５)となる。この先で説明するように、材料セグメント２６は、クラッチ板３０(図１７Ａ〜１７Ｂ、２１Ａ〜２１Ｂ)、同期装置リング３２(図１８〜１９)またはディスクもしくはリング(２０Ａ〜２０Ｂ)のような部品に取り付けられる。
【００３６】
複数のステッチ２２は、ここでの例証では、複数の列または流路２４として構成される所定のパターンまたは構成１９(図９Ａおよび１１Ｂ)を画定していることに留意されたい。ステッチ２２の所定のパターンまたは構成は、複数の流路２４をそれぞれ形成して、前述した部品２８(図１６Ａ)および３４(図２０Ａ)のような摩擦部材または部品からの熱伝達が容易になるように選択されることを理解する必要がある。そのため、所定の複数の流路２４は、具体的な用途にどのような流れ要件が求められるかを判断した上で、所望の流れ特性および冷却要件を実現するようにパターンおよび構成が決定される。
【００３７】
図７Ａ〜７Ｃは、説明のために図示した様々な種類のステッチ２２を持つマットまたはウェブ１４の多様な微小写真を示したものである。複数のステッチ２２によってそれぞれ異なる複数の流路２４が作り出されることに留意されたい。選択されるステッチの構成、選択されるステッチのパターンなどに応じて、さらに他のステッチパターンおよび流路２４がもたらされることは言うまでもない。
【００３８】
複数の流路２４のそれぞれは、ステッチ２２ａ(図９Ｅ)のような単ステッチ、または多重ステッチ２２のいずれによって形成されてもよく、いずれの場合も、例えば１ミクロンから５００ミクロンまでの直径を取りうる綿、ガラス、ウール、セラミック、炭素繊維、ＰＡＮ、予備酸化ＰＡＮのような天然素材または合成素材の繊維を含むものであることができる連続したフィラメント、繊維、縫い糸、繊維束または糸を含む。ステッチ２２ａは、ここでの例証では、約２〜６０ゲージ、すなわち、１インチ当たり２〜６０の縫い目で施すことができる。また、ステッチ長Ｌ(図９Ｅ)は、ここでの例証では、０.０５ミリメートルから約１０ミリメートルまでの範囲であることができることに留意されたい。
【００３９】
マットまたはウェブ１４は、等間隔または不等間隔をなして、共通の、または異なる方向を向いた複数の流路２４を持つことができることが理解される必要がある。単一または複数の連続した流路(図示せず)を材料のマットまたはウェブ１４にステッチ掛けすることもできる。例えば、図９Ａ、１０Ａ、１１Ａ、１２Ａおよび１３Ａのステッチパターンは、全体に平行をなす複数の列または流路２４を画定する複数のステッチ２２を示していることに留意されたい。図９Ａ〜１２Ａに示す図では、複数の流路２４は、マットまたはウェブ１４の縁１４ｂまたは１４ｃの間の中心線Ｃ１(図９Ａおよび１１Ａ)に全般に平行な方向に延びる。
【００４０】
複数の流路２４が複数の対または組をなして、すなわち、２４ａと２４ｂ、２４ｃと２４ｄ、２４ｅと２４ｆの対または組の流路または列で構成され、それぞれの対または組が所定の距離Ｄ１(図１１Ａ)によって隔てられ、それぞれの対の中のそれぞれの列またはステッチ２２が距離Ｄ２によって隔てられている図１１Ａの図に留意されたい。そのため、複数の流路２４は等間隔である必要はなく、所望のいかなる構成または配置で方向づけることもできる。例えば、図１１Ａに示す複数の流路２４は、ウェブまたはマット１４の中心線Ｃ１に対しても、縁１４ｂおよび１４ｃのいずれか１つまたはそれ以上に対しても平行でない向きとすることができる。図１３Ａに示した図では、複数の列または流路２４はマットまたはウェブ１４上で所定の角度Θに向けられており、その角度Θも、流体の流れおよび冷却の要件または所望の特徴に応じて選択できることに留意されたい。
【００４１】
そのため、マットまたはウェブ１４には、等間隔または不等間隔をなし、中心線Ｃ１(図１１Ａ)に対して全般に平行であるように、または平行でないように向けられた複数の流路２４を画定する複数のステッチ２２を施すことができるが、それも、マット１４および摩擦材セグメント２６が使用される用途によって変わることが理解される必要がある。複数のステッチ２２は平行または直線的に並ぶ必要はなく、それぞれのステッチパターン１９およびそのパターンを形成するステッチ２２は、非直線的で、曲線状または弓状のステッチまたはパターンを含むか、または所望のステッチ形状を持つことができる。
【００４２】
複数の異なる種類のステッチ２２またはステッチパターンを使用して複数の流路２４を形成することができることが理解される必要がある。これには、トリコットステッチ、変形トリコットステッチ、地縫い、ブラットステッチ、ビーンステッチ、アンダーレイステッチ、クロスステッチ、モスステッチ、チェーンステッチ、オープンピラーステッチ、１本糸チェーンステッチ、１本糸ブラインドステッチ、ロックステッチ、ジグザグロックステッチ、チェーンステッチ、ジグザグチェーンステッチ、２本針ボトムカバーステッチ、３本針ボトムカバーステッチ、飾り糸付き２本針チェーンステッチ、２本糸オーバーエッジステッチ、３本糸オーバーエッジステッチ、モックセーフティステッチ、２本針４本糸オーバーエッジステッチ、４本糸セーフティステッチ、５本糸セーフティステッチ、２本針４本糸カバーステッチ、３本針５本糸カバーステッチ、４本針９本糸カバーステッチ、４本針６本糸カバーステッチ、およびそれらの組合せが含まれる(これらだけに限らない)。
【００４３】
発明者らは、以下に説明する様々な所定の処理技法を用いることで、幅Ｗ１(図１０Ｄ)、深さ、断面形状、寸法など、複数の流路または溝２４の様々な特徴の改変または変更に予想外の結果をもたらす様々な技法または手法を発見したことが理解される必要がある。既に示唆したように、技法の１つは、様々なステッチ流路または縫い目２４の向きを変えることである。例えば、その向きは、例えば図１２Ａ〜１２Ｂに図示された平行な向き、網状線パターン(図１４Ａ〜１４Ｂに図示)、または複数の円形、弓状もしくは曲線状の縫い目または流路２４(図示せず)であることができる。複数の流路２４のうちの１つまたはそれ以上は、複数の流路または縫い目２４のその他に対して全く向きを持たないように設けることができる。
【００４４】
少なくとも１つまたは複数の流路２４のテクスチャまたは構成を変えるためのもう１つの所定の技法は、図９Ｅに示すステッチ２２ａのような複数のステッチ２２のうちの１つまたはそれ以上の張力を調整することである。これに関して、発明者らは、マットまたはウェブ１４に施すステッチ２２ａの張力を弱めることによって、ステッチ２２に包含されるマットまたはウェブ１４の束の密度は減少し、所望の所定の深さ(例えば、図９Ｅの深さＤ４)を持つ流路がもたらされることに気づいた。反対に、ステッチ２２の張力を強めることによって、ステッチ２２に包含されるマットまたはウェブ１４の束の密度は増大する。張力の減少または増大は、それに関係する流路２４の深さＤ４(図９Ｅ)の減少または増大をそれぞれもたらす。これに関しては、図９Ｅおよび図１１Ｂに示された図で、マットまたはウェブ１４は厚さＤ３を持ち、図示された流路２４は深さＤ４を持ち、ステッチ２２ａの深さＤ５が全体の厚さまたは深さＤ３の残りの部分に当たることに留意されたい。ステッチ２２に張力をかけることにより、深さＤ４は増し、それによって流路２４によって画定される領域は広くなる。張力を弱めると、それぞれの流路２４の深さＤ４は小さくなる。そのため、複数のステッチ２２のステッチ２２を構成する１つまたはそれ以上のフィラメント２２ａ(図９Ｅ)の張力を強め、弱め、または変化させることによって、マットまたはウェブ１４の強度および流体流れ特性を調整することが可能となる。
【００４５】
複数の流路２４のうちの１つまたはそれ以上の特性を調整するもう１つの所定の技法は、複数の流路２４のそれぞれを画定する１インチ当たりのステッチの数を増やす、または減らすというものである。例えば、発明者らは、複数の流路２４のそれぞれを画定する個々のステッチ２２ａの１インチ当たりのステッチの数を増やすと、ステッチが増えるとともに、ステッチ２２ａの個々のループ２３ａによる拘束の中に包含されるマットまたはウェブ１４の分量が少なくなることに気づいた。これに関しては、例えば図９Ｅで、ステッチ２２ａはループ２３ｂおよび２３ｃの間に部分２３ａを含むことに留意されたい。部分２３ａは、図示するとおり、マットまたはウェブ１４の材料１４ｅ(図１０Ｂ)を捕捉する。１インチ当たりのステッチの数を増やすことにより、個々のステッチ２２ａ内に包含されるマットまたはウェブ１４の分量(すなわち、ステッチ２２ａのループ２３ａによって捕捉される材料１４ｅ)は少なくなる。１インチ当たりのステッチの数を減らすと、ステッチ２２ａのような個々のステッチによる拘束の中に包含されるマットまたはウェブ１４の分量は増える。言葉を換えれば、ステッチが大きくなれば、個々のステッチによって捕捉されるウェブまたはマット１４は多くなり、ステッチが小さくなれば、個々のステッチによって捕捉されるものは少なくなる。
【００４６】
１インチ当たりのステッチの数は、マットまたはウェブ１４の全体的な強度にも大きく影響することがわかった。例えば、１インチ当たりのステッチの数を増やすと、マットまたはウェブ１４の全体的な強度は補強され、１インチ当たりのステッチの数を減らすと、マットまたはウェブ１４の全体的な強度および補強の度合いが低下する。ステッチ掛け以前のマットまたはウェブ１４の強度が低いとき、場合によっては、ステッチをマットまたはウェブに追加することによってマットまたはウェブの強度に等方的な利得を生じる。その一方で、ステッチの追加による強度の増大が異方的で、材料全体に高い強度を得るために多方向のステッチ構成を追加する必要がある場合もある。
【００４７】
複数の流路２４のうちの１つまたはそれ以上の特徴を変えるさらにもう１つの有効な手法は、マットまたはウェブ１４を作るために使用される粗糸、繊維、フィラメント、繊維束および／または糸の特徴を変えることによって果たすことができる。例えば、粗糸、繊維、フィラメント、繊維束または糸の直径を大きくした場合、その大径の繊維に対して複数のステッチ２２を施すと、それよりも小径の同じ繊維の場合と比較して流路の深さおよび幅が小さくなることがわかった。マット材料を形成する粗糸および繊維などの直径を大きくすると、マットに剛性が付加され、ステッチを施した部分でマットまたはウェブの変形が少なくなる。ステッチ位置におけるマットまたはウェブ１４の変形が小さくなることで、流路の深さが浅くなり、流路の幅が狭くなる。反対に、マットまたはウェブ１４で直径を小さくすると、マットまたはウェブの剛性が低くなり、ステッチ内に包含される個々または一群の粗糸、繊維、縫い糸、フィラメント、繊維束または糸の曲げおよび変形は増大し、その結果、比較的深く、幅広い流路がもたらされる。また、大径の繊維、粗糸などは、繊維の大きな直径が接する幾何形状の接触面のために大きめの間隙が存在することから、より小径の要素と同程度にまで束ねたり、稠密化したりすることはできない。個々のステッチによって拘束された材料を稠密化するときは、小径の構成要素からなるマットまたはウェブ１４を用いることで、より効果的な稠密化を果たすことができる。これは、隣接する繊維、粗糸などの間の緊密な接触がより容易に得られるためである。小径繊維のウェブの場合に典型的な効率のよい稠密化は、より深く、より幅広い流路を生み出す。大径繊維のウェブの場合に典型的な効率の悪い稠密化は、より浅く、より狭い流路を生み出す。
【００４８】
選択されるステッチ構成は、材料の圧縮特性を変えるためにも利用することができる。低い張力と少ない１インチ当たりのステッチ数で施されたステッチは、低密度のステッチ付き材料をもたらす。低密度のマットは、荷重下で高いコンプライアンスを発揮するか、または低い圧縮弾性率を有する。張力を高め、１インチ当たりのステッチ数を増やすと、全体としてより高密度で、コンプライアンスが低めであるか、または圧縮弾性率が高めの材料がもたらされる。
【００４９】
張力を増大させると、前述したように、マットまたはウェブ１４の表面のテクスチャを変えることができる。図１１Ｂの縫い糸２１のような縫い糸またはフィラメントの幾何形状または直径ＴＤ(図１０Ｄ)の変化は、マットまたはウェブ１４のテクスチャの変化を生じる。より大径のステッチ２２ａは、流路２４の深さＤ４(図１１Ｂ)またはマットもしくはウェブ１４に与えられるテクスチャを小さくすることができる一方で、マットまたはウェブ１４の表面１４ａにより幅広い流路Ｗ１を作り出す。さらに、マットまたはウェブ１４にステッチ掛けするために使用する繊維、縫い糸、繊維束、フィラメント、粗糸または糸の直径ＴＤを、例えばステッチ２２などの１つを作るために使用される縫い糸またはフィラメント２１(図１１Ｂ)の直径を大きくすることで拡大すると、流路２４の幅Ｗ１(図１０Ｄ)を大きくすることができる。より小径のステッチ２２ａは、流路２４の深さＤ４(図１１Ｂ)またはマットもしくはウェブ１４に与えられるテクスチャを増やすことができる一方で、マットまたはウェブ１４の表面１４ａにより狭い流路Ｗ１を作り出す。
【００５０】
複数の流路２４のうちの１つまたはそれ以上の特徴を変えるさらにもう１つの有効な手法は、マットまたはウェブ１４を作るために使用される粗糸、繊維、フィラメント、繊維束および／または糸の集まり方の特徴を変えることで果たすことができるものである。フォーディニア(fordinier)によるウェットレイイング、カーディング、ラッピング、ニードルパンチング、ニッティング、またはその他のプロセスなどのプロセスを利用して、そうしたプロセスの当業者に周知の方法を用いることによって繊維、粗糸などの密集度を増減することによってそうしたマットまたはウェブの構造を改変することによって、織物または不織材料を所定の密度で形成することができる。高密度のマット材は、ステッチ掛けの際に縫い糸、繊維束、糸などによって与えられる張力に対して高い抵抗力を生じる。ステッチの中に包含される分量のマットは、ステッチによって与えられる張力に抵抗し、そのために流路は浅くなる。反対に、低密度のマットのステッチの中に包含される分量のマットは、ステッチによって与えられる張力に対する抵抗力を生じず、そのために流路は比較的深くなる。
【００５１】
図９Ａ〜９Ｂ、１０Ａ〜１０Ｂ、１６Ａ〜１６Ｂ、１１Ａ〜１１Ｂ、１２Ａ〜１２Ｂ、１３Ａ〜１３Ｂ、１６Ａ〜１６Ｂでは、図１０Ｄの流路２４、２４ｆ、２４ｇのような複数の流路または列２４は、図１０Ｄの表面１４ａのような、基本的に同じ全体幅または全体寸法Ｄ６を持つ係合面を画定することに留意されたい。対照的に、複数のステッチ２２によって画定される列、縫い目または流路２４の間の空間を変化させることによって、図１１Ａの区域１４ｂおよび１４ｃのような摩擦係合区域を変化させることができることに留意されたい。この特長は図１１Ｂに図示されている。流路２４ｄと２４ｅの間のかなり広めの区域が、それに付随する全般に広めの係合面区域１４ｂとなるが、それぞれかなり異なることに留意されたい。
そのため、複数のステッチ２２の隣接する縫い目の列の間の距離を変えることによって、図１１Ｂに図示する表面区域１４ｂおよび１４ｃのような摩擦係合面区域をそれに応じて変えることができることが理解される必要がある。
【００５２】
有利には、複数の流路２４の１つを画定するステッチ２２ａに使用されるステッチの繊維、縫い糸、繊維束および／または糸の直径ＴＤ(図１０Ｄ)を大きくすることによって、ウェブまたはマット１４は、より小径のステッチ２２の要素と比べて、当該の要素に加えることができる最大張力を増す。前述したように、強めの張力を使うことによって、マットまたはウェブ１４の表面のテクスチャを変えることができる。より大径のステッチ２２の幾何形状も、それに付随する流路２４の深さＤ４(図１１Ｂ)、およびウェブまたはマット１４上に配分される表面区域１４ａ(図９Ｃ)のようなテクスチャを小さくすることができる。ステッチ２２の直径ＴＤを大きくすることによっても、マットまたはウェブ１４の表面１４ａに幅広の流路２４を作り出すことができる。より小径のステッチ２２の幾何形状も、ウェブまたはマット１４に与えられるテクスチャの深さを大きくすることができる一方で、マットまたはウェブ１４の表面１４により狭い流路２４を作り出す。
【００５３】
少なくとも１つまたは複数のマットまたはウェブ１４にステッチ掛けを行って、ステッチ付きマットまたはウェブ１４とした段階で、マットまたはウェブ１４は、結合剤なしで３,０００平方フィート当たり２０ポンドから３,０００平方フィート当たり１,２００ポンドまでの基本重量を持つことができるが、好ましくは、所望の基本重量は、結合剤なしで３,０００平方フィート当たり２０ポンドから３,０００平方フィート当たり６００ポンドである。ただし、用途によっては、その他の基本重量とすることもできる。マットまたはウェブ１４の厚さは０.１ミリメートルから２０ミリメートルまでの間であることができるが、好ましくは０.４ミリメートルから１ミリメートルまでの間である。ステッチの導入によってもたらされる溝もしくは流路２４またはテクスチャの深さＤ４(図９Ｅ)は、マットまたはウェブ１４の厚さ全体の０パーセントから１００パーセントまでの間からステッチ要素の直径を差し引いたものであることができる。
【００５４】
再び図３および４を参照すると、ステッチ付きマットまたはウェブ１４は、処理工程ｅに移され(図４のブロック５０)、そこでマットまたはウェブは任意選択で炭化される。炭化はステッチ掛けの前または後に行うことができる。追加的な化学蒸着ステップも、任意選択で工程３０ａの後に行うことができる。任意選択の炭化および／または化学蒸着ステップの後、マットは処理工程３０ａ(図３のブロック３０ａ)に移されることが可能であり、そこでマットまたはウェブ１４は飽和工程３０ａ(図３)において結合剤で飽和される(図４のブロック５０)。図２は、結合剤が付与される前のステッチ付きマットまたはウェブ１４の微小写真を示したものである。図７Ａ〜７Ｃは、処理終了後のステッチ付きマットまたはウェブ１４の微小写真を示したものであり、図８Ａ〜８Ｃは、結合剤を付与した後の同じマットまたはウェブ１４の微小写真を示したものである。図７Ａ〜７Ｃおよび図８Ａ〜８Ｃは、明確に画定された流路２４または溝であって、流体がそこを通り抜けることができ、ウェブまたはマット１４に補強的な強度を与えるものでもある流路２４または溝を作り出す様々なステッチパターンも示している。
【００５５】
結合剤は、マットまたはウェブ１４の強度を補強することもできることが理解される必要がある。飽和工程３０ａ(図３)において結合剤で飽和させるとき、ウェブまたはマット１４は、浴または槽(図示せず)に浸け、通すことで、結合剤を含浸させる。ここでの例証では、結合剤は熱硬化性樹脂、改質熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、粉末樹脂または樹脂配合物であることができる。
【００５６】
マットまたはウェブ１４は、飽和させ、乾燥させて硬化させたマットまたはウェブ１４材料の１パーセントから約９０パーセントまでの範囲の含有量で結合剤を含有することができる。ただし、最も好ましくは、マットまたはウェブ１４の結合剤含有量は、飽和させ、乾燥させて硬化させたマットまたはウェブ１４の重量の約２０パーセントから５０パーセントまでの範囲であることが望ましい。ここでの例証では、結合剤は、ＡｓｈｌａｎｄＡｅｒｏｆｅｎｅ２９５−Ｅ−５０のような熱硬化性樹脂、ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙＣｈｅｍｉｃａｌＳＰ６４９３Ｃのような改質熱硬化性樹脂、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＰ８４のような熱可塑性樹脂、ＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙＣｈｅｍｉｃａｌＳＰ６３００Ａのようなノバラックフェノール樹脂、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ１１０７のようなシリコーン樹脂、Ｃａｒｄｏｌｉｔｅ３３４のようなカシュー主体の樹脂、ＳｈｅｌｌＥｐｏｎ１００１Ｂのようなエポキシ樹脂、Ｓｋｙｂｏｎｄ７０１のようなポリアミド、ＢｏｒｄｅｎＣａｓｃｏｍｅｌＭＦ−２ＬＭのようなメラミン樹脂、Ｎｏｖｅｏｎ１５６２１１７のようなニトリルブタジエン樹脂、ＨＢＦｕｌｌｅｒＰＮ３１７８Ｆのようなアクリル結合剤であることができる。
【００５７】
さらに、結合剤は、ＡｍｅｒｉｃａｎＫｙｎｏｌ１０ＢＴのようなノバロイドフェノール系である樹脂からなる繊維、ＢＡＳＦＢａｓｏｆｉｌのようなメラミン繊維、スロット繊維、またはＰｌｅｎｃｏ１２１１４のような粉末フェノール樹脂、またはＬｅｎｚｉｎｇ繊維のようなポリイミド繊維の形を取ることができる。
【００５８】
そのため、説明されている例示では、結合剤は、本明細書において前述した上述の樹脂の１つまたはそれ以上からなる。例えば、図５Ａおよび５Ｂでは、図５Ａのウェブまたはマット１４は、マットまたはウェブ１４が供給されるように工程１８で処理された様々な繊維１７を含むことに留意されたい。飽和工程３０ａの後、図６Ｄに図示するように、マットまたはウェブ１４に複数の粒状材料２１または粒子を含浸させ、粒子２１を繊維１７の間および全体に分散させることができる。図示していないが、上述のように、複数の粒状材料または粒子２１は、表面１４ａ(図６Ｃ)のような表面にのみ施すことができる。
【００５９】
結合剤は、小さい方で１ナノメートル(ｎｍ)までの寸法または直径のものも、大きい方で約５００マイクロメートルまでの寸法または直径のものも含めた粒状材料２１(図６Ｄ)を含むことができる。１つの実施形態では、ここでの例証で、粒子は小さい方で約１マイクロメートルの寸法から、大きい方で約１５０マイクロメートルの寸法を持つ。粒状材料２１は、冶金コークス、石油コークス、炭化ＰＡＮまたは炭化ピッチ、黒鉛、活性炭、工業用ダイヤモンド、その他の材料などの炭素質材料を含むことができる。その他の材料には、例えば、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化クロム／第一鉄のような金属酸化物材料、ホウケイ酸塩、石英、珪藻土のようなケイ酸質材料、ニトリル粒子、ニトリルブタジエン粒子、アクリル粒子、カシュー含有ポリマー粒子のような粒状エラストマー材料などを含むことができる。さらに、粒状材料２１は、対称形であることも、非対称形であることもでき、炭化ケイ素のような炭化物、カシュー粒子、モダクリル、フェノールエポキシのようなポリマー粒子、または、炭酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、フリント、玄武岩片のような鉱物を含むことができる。
【００６０】
ここでの例証では、粒状材料２１(図６Ｄ)の含有量は、飽和させ、乾燥させて硬化させたマット／ウェブ材料に対して重量比約１パーセントから約８００パーセントの範囲である。最も好ましくは、粒状材料２１は、飽和させ、乾燥させて硬化させたマットまたはウェブ１４材料に対して重量比約１００パーセントから約２００パーセントの範囲である。粒状材料２１は、細かく切断されて、粒子と見なされるほどに小さな繊維であることができる繊維(図示せず)も含むことができる。さらに、粒子または粒状材料２１は、望む場合は、表面１４ａ(図６Ｃ)のような表面にのみ施すことができる。
【００６１】
マットまたはウェブ１４は、ブロック５０(図４)に記すように、飽和工程３０ａ(図３)で、粒子２１(図６Ｄ)を伴って、または伴わずに飽和させた後、乾燥工程(図３のブロック３０ｂ)に移され(図４のブロック５２)、そこで硬化させるか、またはＢステージ化させる。
【００６２】
次いで、ウェブまたはマット１４は接着工程３０ｃ(図３)に移され(図４のブロック５４)、そこで接着剤３１(図１９、２０Ｂおよび２１Ｃ)がマットまたはウェブ１４に塗布される。
【００６３】
その後、マットまたはウェブ１４はさらなる処理工程３０ｄ(図３)に移され(図４のブロック５６)、そこで、マットまたはウェブ１４は、所定の方向(図４のブロック５６)の溝の向きに合わせて板取り(図１５に図示するように)されることで、複数の摩擦材セグメント２６を供給することができる。これに関しては、工程３０ｄ(図３)で材料セグメント２６を板取りする際、複数の流路２４の所定の構成またはパターン１９(図１１Ａ)を縁１４ｂに対して所定の角度に向けて、溝または流路２４が中心線Ｃ(図１１Ａ)、または図１１Ａの縁１４ｂおよび１４ｃのような縁に対して所定の方向を向くようにすることに留意されたい。
【００６４】
飽和させたマットまたはウェブ１４は、板３０(図１６Ａおよび１７Ａ)のようなエネルギー吸収伝達要素または装置に取り付ける前に、揮発成分が０.１パーセントから約２５パーセントの間となるところまで、ほぼまたは完全に硬化され、またはＢステージ化されるか、または７５パーセントから９９.９パーセントまで硬化されなければならないことが理解される必要がある。
【００６５】
ステッチ付きウェブまたはマット１４は、硬化後に板取りされ(図３のブロック３０ｄ、図４のブロック５６)、工程３０ｄ(図３)に関連して前述したようにして形成される複数の材料セグメント２６となる。前述したように、複数の材料セグメント２６は接合工程３３(図３)に移され、複数の材料セグメント２６は摩擦要素または部品２８(図１６Ａ〜１６Ｃ)に接合または接着される(図４のブロック５８)。複数の材料セグメント２６は、接合の際、複数の材料セグメント２６を部品２８に接合させるのに十分な温度および圧力にさらされる。
ウェブまたはマット１４は、セグメント２６を接着する部品２８上の所望の位置または場所に流路２４が来るように板取りされることに留意されたい。流路２４の方向または向きは、選択される構成１９および／または部品上のセグメント２６の向きによって異なる。
【００６６】
複数の摩擦材セグメント２６に対しては、図３の工程３５で、接合ステップで摩擦セグメント２６を１パーセントから９５パーセントの間で圧縮することで、さらに処理を行うことができる。それによっても、図１６Ａ〜１６Ｃ、１７Ａ〜１７Ｃ、１８〜１９,２０Ａ〜２０Ｂ、２１Ａ〜２１Ｃに図示する部品のような摩擦要素への材料の接着や、所望の用途に十分なテクスチャの冷却溝または流路２４の形成が容易となる。これに関しては、前述の圧縮ステップで複数の摩擦材セグメント２６を圧縮するために金型(図示せず)を使用することができる。金型(図示せず)は、複数の流路２４を画定する複数のステッチ、ステッチ列またはステッチパターンによって画定される溝に加えて溝を形成するために、図１９の溝２７のような追加的な溝をエンボス加工するためのものとして、または材料の表面テクスチャを形成するのに十分なものとして、エンボス加工手段(図示せず)を含むことができる。例えば、図１９は、溝または流路２４がセグメント２６を取り付ける摩擦要素の中心軸に対して全般に平行となる向きに向けられた実施形態を示している。図中では、摩擦要素は同期装置リング３２である。例えば、流路２４は、図示するように第１の側３２ａ(図１９)から第２の側３２ｂに延びることに留意されたい。少なくとも１つまたは複数の交叉する溝または流路２７をステッチ掛けするか、または金型によってエンボス加工することができる。上述したように、流路２４の所定の構成またはパターン１９は、部品２８(図１６Ａ)、３０(図１６Ａ)、３２(図１８)および３４(図２０Ａ)のような部品を通して行われることが望まれる冷却または流体の流れの移動量に応じて選択されることが理解される必要がある。
【００６７】
任意選択の圧縮ステップ(図４のブロック５８)は、複数の流路２４の特徴を変えるために行うことができる。例えば、図２２Ａ〜２２Fは様々なレベルの圧縮を示した微小写真であり、それぞれの圧縮レベルが複数の流路２４に及ぼす全体的な影響を比較している。図２２Ａは０パーセント、図２２Ｂは７パーセント、図２２Ｃは２２パーセント、図２２Ｄは３０パーセント、図２２Ｅは４０パーセント、図２２Ｆは５５.６パーセントそれぞれ圧縮したステッチ付きマットまたはウェブ１４の微小写真を示したものである。一般に、圧縮を強めるにつれて、流路の全体の深さおよび大きさは縮小した。反対に、圧縮を弱めていった場合には、複数の溝または流路２４は比較的画定された状態を維持してその特徴を保ち、圧縮が０パーセントだった場合は特にそれが顕著であった。
【００６８】
再び図３および４を参照すると、さらなる処理工程を含めることで、ブロック３５で、エンボス加工、機械加工、レーザー加工、またはそれらの組合せなど、さらなる処理を提供できることに留意されたい(図３)。
【００６９】
図示しないが、複数の流路２４をそれぞれ形成する複数のステッチ２２またはステッチ２２列は、幅Ｗ１(図１０Ｄ)のような同じ断面寸法を持つものであっても、異なるものであってもよいことが認識される必要がある。例えば、第１の糸によって画定される第１の幅を持つ流路２４は、異なる種類の糸、異なる直径または異なるステッチパターンを持つ第２のステッチ２２によって画定される隣接した流路または他の流路２４よりもかなり小さいか、またはかなり大きいものであることができる。複数のステッチ２２は同じものである必要はなく、たとえ１つのステッチ２２列に関してであっても、流路２４の所望のパターンまたは構成１９を実現するために必要であれば、例えば、異なる種類の粗糸、糸、繊維または繊維束を使うことができることが理解される必要がある。そのため、図では、その断面の長さに沿って全体に一定のステッチ２２ａが示されているが、複数の流路２４のうちの１つまたはそれ以上の幅ＴＤ(図１０Ｄ)または長さＤ４(図９Ｅ)などの寸法を変えるために、１つの列で、その長さに沿って、繊維ステッチ、縫い糸の張力、縫い糸の寸法、その他が混ぜ合わされたものを使用することができる。
【００７０】
既に示唆したように、複数の流路２４は平行である必要はなく、互いにどのような向きを取ることもできる。そのため、例えば、図１９の流路２７および２４によって図示されるように、ある流路２４は別の流路に対して全体に直角をなすように設けることができ、または、ある１列のステッチ２２が別の１列のステッチ２２に対して例えば直角になることができる。これは、複数の流路２４にまたがるステッチ２２列を設けることによって、複数列の流路２４のうちの１つまたはそれ以上と、１つまたはそれ以上の他の流路の間で流体連通を実現することが望まれる場合などには、望ましいものでありうる。
【００７１】
そのため、図示した実施形態は全体に平行で直線的な複数の溝または流路２４を示しているが、他のパターンまたは構成１９を選択することも可能であることが理解される必要がある。例えば、複数の摩擦材セグメント２６が部品２８に接合される場合は、交叉する流路または溝２７(図２１Ｂ)はステッチ(図示せず)またはエンボス加工によって実現することができる。また、円形、曲線状、弓状の線をなすものというように、非直線的なステッチの列またはステッチ２２パターンを用いることもできる。
【００７２】
有利には、システム１０(図３)および方法１２(図４)は、複数の列、溝または流路２４をそれぞれ形成する複数のステッチ２２を持つウェブまたはマット１４を、所望の流体の流れの特徴および冷却に応じて決定される所定の構成またはパターン１９で提供する。
【００７３】
ここで説明している１つまたはそれ以上の実施形態は、完全係合位置から係合解除位置に変化する複数の対をなす摩擦要素を持つ形式の動力吸収または動力伝達アセンブリにおいてとりわけ有益であることがわかった。そうした環境では、アセンブリ(図示せず)は、図２１Ａの部品２８のような第１の部材と、それと対をなして対向する第２の部材(図示せず)を有する。
【００７４】
図４に示す方法は、動力吸収伝達アセンブリで使用するための対向摩擦材セグメント２６を製造するための方法であって、一次ウェブまたはマット１４を前述した態様で統合するステップと、既に図示したように、例えばステッチ２２aまたは縦糸で一次ウェブまたはマット１４にステッチ掛けするステップとを含む方法を開示したものである。上述のプロセスまたは方法およびシステムによって、幅広いパターン形成および表面のテクスチャ形成が可能となり、既に説明したように、縦糸の針間隔、縦糸のステッチ長、縦糸の直径および張力を調整することによって、パターンの変形を果たすことができる。
【００７５】
前述のように、一次ウェブまたはマット１４に対しては、ニッティング、フリースニッティング、カーディング、スパンボンディング、ウィービング、ハイドロエンタングリング、エアレイイング、ウェットレイイング、ラッピング、またはそれらを組み合わせたものを何度も施すことができ、さらに、他のウェブまたはマット１４を組み合わせることもできる。複数のマットまたはウェブ１４は、ニッティング、フリースニッティング、カーディング、スパンボンディング、ウィービング、ラッピング、ハイドロエンタングリング、ニードルパンチングを施すことができ、その上でステッチで縫い合わせることで多層マットまたはウェブとすることができるが、それをさらに、上で説明した図に関連して前述した態様で処理することができる。ここでの例証では、統合されたマットまたはウェブ１４が、例えば単層のマットまたはウェブ１４として、図１１Ａに示されている。しかし、マットまたはウェブ１４は、ステッチで縫い合わせて、図１０Ｄに図示する２つの層１４ｄおよび１４ｅのような多層にすることもできる。
【００７６】
有利には、システム１０(図３)および方法１２(図４)は、ステッチ付き摩擦材に対して、同期装置リング３２(図１８)、クラッチディスク３４(図２０Ａ)、トルクコンバータ３０(図１７Ａ)、ピストン、その他のような対向的な摩擦環境で使用することが可能で、所定の流路２４を有するそうした材料を製造するための方法を提供する。しかし、発明者らは、この材料は、湿式ブレーキ用途、乾式ブレーキ用途、乾式クラッチ、伝動ベルト、発進クラッチ、ポンプ斜板、ディファレンシャルクラッチ、コーンクラッチ、入力軸ブレーキ、架橋クラッチのような、その他の環境にも応用することができるものと考えている。
【００７７】
ここに説明する材料、部品および方法、ならびにその方法を実施するための装置およびシステムの形態は、本発明の好ましい実施形態をなすものであるが、本発明はこの具体的な方法および装置の形態だけに限定されるものではなく、添付の請求項に規定する本発明の範囲内の真の精神から外れることなく、変更を加えることができることが理解される必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】先行技術におけるステッチを示した図である。
【図１Ｂ】先行技術におけるステッチを示した図である。
【図１Ｃ】先行技術におけるステッチを示した図である。
【図２】ステッチ掛けまたは接合を行う前のマットまたはウェブの微小写真である。
【図３】本発明の１つの実施形態によるシステムの概略フロー図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による方法の概略フロー図である。
【図５Ａ】ステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図５Ｂ】ステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図５Ｃ】ステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図５Ｄ】ステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図６Ａ】繊維または粒子を組み合わせたものを含むステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図６Ｂ】繊維または粒子を組み合わせたものを含むステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図６Ｃ】繊維または粒子を組み合わせたものを含むステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図６Ｄ】繊維または粒子を組み合わせたものを含むステッチ掛け前のマットまたはウェブの図である。
【図７Ａ】複数の流路を画定する複数のステッチのパターンを示した微小写真である。
【図７Ｂ】複数の流路を画定する複数のステッチのパターンを示した微小写真である。
【図７Ｃ】複数の流路を画定する複数のステッチのパターンを示した微小写真である。
【図８Ａ】結合剤を付与した後の図７Ａ〜７Ｃのマットまたはウェブの微小写真である。
【図８Ｂ】結合剤を付与した後の図７Ａ〜７Ｃのマットまたはウェブの微小写真である。
【図９Ａ】マットまたはウェブのステッチパターンの図である。
【図９Ｂ】マットまたはウェブのステッチパターンの図である。
【図９Ｃ】マットまたはウェブのステッチパターンの図である。
【図９Ｄ】マットまたはウェブのステッチパターンの図である。
【図９Ｅ】マットまたはウェブのステッチパターンの図である。
【図１０Ａ】縫合された複数のマットを示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１０Ｂ】縫合された複数のマットを示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１０Ｃ】縫合された複数のマットを示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１０Ｄ】縫合された複数のマットを示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１１Ａ】本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１１Ｂ】本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１２Ａ】本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１２Ｂ】本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１３Ａ】所定の角度Θにある複数のステッチまたはステッチ列の図である。
【図１３Ｂ】所定の角度Θにある複数のステッチまたはステッチ列の図である。
【図１４Ａ】異なる方向に向けられた複数のステッチ列の図である。
【図１４Ｂ】異なる方向に向けられた複数のステッチ列の図である。
【図１５】マットもしくはウェブまたは材料から打ち抜かれた複数の材料セグメントの図である。
【図１６Ａ】部品上のセグメントの図である。
【図１６Ｂ】部品上のセグメントの図である。
【図１６Ｃ】部品上のセグメントの図である。
【図１７Ａ】部品上の摩擦材を示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１７Ｂ】部品上の摩擦材を示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１７Ｃ】部品上の摩擦材を示す本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図１８】摩擦材セグメントの部品へのもう１つの適用であって、セグメントが複数の交叉流路を持つ適用の図である。
【図１９】本発明のもう１つの実施形態の図である。
【図２０Ａ】本発明のなおもう１つの実施形態の図である。
【図２０Ｂ】本発明のなおもう１つの実施形態の図である。
【図２１Ａ】材料セグメントのなおもう１つの適用の図である。
【図２１Ｂ】材料セグメントのなおもう１つの適用の図である。
【図２１Ｃ】材料セグメントのなおもう１つの適用の図である。
【図２２Ａ】マットまたはウェブに対する圧縮の効果を示す微小写真である。
【図２２Ｂ】マットまたはウェブに対する圧縮の効果を示す微小写真である。
【図２２Ｃ】マットまたはウェブに対する圧縮の効果を示す微小写真である。
【図２２Ｄ】マットまたはウェブに対する圧縮の効果を示す微小写真である。
【図２２Ｅ】マットまたはウェブに対する圧縮の効果を示す微小写真である。
【図２２Ｆ】マットまたはウェブに対する圧縮の効果を示す微小写真である。
【符号の説明】
【００７９】
１４    マットまたはウェブ
１４ａ    表面
１７    繊維
１９    パターン(または構成)
２１    粒子
２２    ステッチ
２３ａ    ループ
２４    流路
２６    摩擦材セグメント
２８    部品
３０    板
３２    同期装置リング
【図１Ａ】
2009537762.tif 000002
【図１Ｂ】
2009537762.tif 000003
【図１Ｃ】
2009537762.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【国際調査報告】
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