(57)【要約】  湿式摩擦材を製造する方法は、ベース層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成することを含む。ベース層は、第１の割合の繊維材料および第１の割合のフィラー材料を含む。外層は、第２の割合の繊維材料および第２の割合のフィラー材料を含む。繊維材料の第２の割合は、繊維材料の第１の割合よりも小さく、フィラー材料の第２の割合は、フィラー材料の第１の割合よりも大きい。本方法は、さらに、外層の繊維材料を焼き払うことによって改質された外層を形成することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式摩擦材の製造方法であって、
ベース層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成することであって、前記ベース層が、第１の割合の繊維材料および第１の割合のフィラー材料を含み、前記外層が、第２の割合の繊維材料および第２の割合のフィラー材料を含み、前記繊維材料の前記第２の割合が、前記繊維材料の前記第１の割合よりも小さく、前記フィラー材料の前記第２の割合が、前記フィラー材料の前記第１の割合よりも大きい、形成することと、
前記外層の前記繊維材料を焼き払うことによって改質された外層を形成することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ベース層が第１の厚さを有し、前記改質された外層が第２の厚さを有し、前記湿式摩擦材が、前記第１の厚さに前記第２の厚さを加えたものに等しい総厚を有し、前記第２の厚さが、前記総厚の１０％から３０％である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ベース層の前記繊維材料が合成繊維材料からなり、前記外層の前記繊維材料がセルロース繊維材料からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記繊維材料の前記第１の割合が、重量パーセントで、前記ベース層の３５から６０％の間であり、前記繊維材料の前記第２の割合が、重量パーセントで、前記外層の５から２５％の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記改質された外層を形成することが、前記外層を華氏８５０度から９５０度の温度に曝すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ベース層および前記外層のうちの少なくとも一方がバインダを含み、前記ベース層上に前記外層を設けて前記湿式摩擦材を形成することが、前記外層に熱および圧力を印加して、前記ベース層上に前記外層を積層して、前記バインダを介して前記外層および前記ベース層を互いに固定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維材料の前記燃焼により、前記外層に活性炭が形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
湿式摩擦材であって、
ベース層と、
前記ベース層上の外層と
を備え、前記ベース層が、繊維材料および第１のフィラー材料を含み、前記外層が、第２のフィラー材料と、活性炭を含む焼成セルロース繊維とを含み、前記外層が、前記外層を通る孔を含む、湿式摩擦材。
【請求項９】
前記繊維材料が合成繊維材料からなり、前記合成繊維がアラミド繊維である、請求項８に記載の湿式摩擦材。
【請求項１０】
前記外層が、前記外層を通る複数の蛇行孔を画定する第２のフィラー材料のマトリックスを含む、請求項８に記載の湿式摩擦材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、トルクコンバータおよび自動車のトランスミッションにおいて使用される摩擦クラッチおよびプレートに関し、より具体的には、湿式摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿式摩擦クラッチの摩擦材は、一般に、油中に沈められた環境で作動し、多くの場合、摩擦材料リングを形成するために使用される紙ベースの材料である。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１７／００８９４１５号明細書は、上面にレーザーによって形成される孔を有する、紙複合材を形成する下層および上層を含む摩擦材を開示している。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１７／０２６１０５７号明細書、米国特許出願公開第２００６／０００８６３５号明細書、米国特許出願公開第２０１７／０３３５９１３号明細書および米国特許第９，４９９，７５９号明細書は、２つ以上の層を含む摩擦材を開示している。
【０００５】
紙ベースの材料がコンベヤに沿って移動しているとき、機械のウェットエンドにおいて長網抄紙機における製紙プロセス中にＣＥＬＩＴＥの商品名で販売されている珪藻土をベース材の上に直接噴霧または散布することが知られている。このプロセスは、非常に大量の紙には適しているが、初期設定中に大量の無駄が生じるため、少量生産には実用的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００８９４１５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１７／０２６１０５７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０００８６３５号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１７／０３３５９１３号明細書
【特許文献５】米国特許第９，４９９，７５９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
湿式摩擦材を製造する方法が提供される。本方法は、ベース層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成することを含む。外層は、第１の割合の繊維材料および第１の割合のフィラー材料を含む。ベース層は、第２の割合の繊維材料および第２の割合のフィラー材料を含む。繊維材料の第２の割合は、繊維材料の第１の割合よりも大きく、フィラー材料の第２の割合は、フィラー材料の第１の割合よりも小さい。本方法は、さらに、外層の繊維材料を焼き払うことによって改質された外層を形成することを含む。
【０００８】
本方法の実施形態によれば、ベース層は、第１の厚さを有し、改質された外層は、第２の厚さを有し、湿式摩擦材は、第１の厚さに第２の厚さを加えたものに等しい総厚を有し、第２の厚さは、総厚の１０％から３０％となり得る。ベース層の繊維材料は、合成繊維材料からなり得る。外層の繊維材料は、セルロース繊維材料からなり得る。フィラー材料の第１の割合およびフィラー材料の第２の割合は、それぞれ、珪藻土および／または粘土からなる群からの１つ以上のフィラーによって形成され得る。繊維材料の第１の割合は、ベース層の３５から６０％の間であり、繊維材料の第２の割合は、外層の５から２５％の間であり得る。改質された外層の形成は、外層を華氏８５０度から９５０度の温度に曝すことを含み得る。改質された外層の形成は、外層の外面にホットプレートを適用することを含み得る。ベース層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成することは、ベース層上に外層を積層することを含み得る。ベース層および外層のうちの少なくとも一方は、バインダを含み得る。ベース層上への外層の積層は、外層に熱および圧力を印加して、バインダを介して外層およびベース層を互いに固定することを含み得る。繊維材料の燃焼により、外層に活性炭が形成され得る。
【０００９】
金属部品と、金属部品に固定された湿式摩擦材とを含むクラッチアセンブリも提供される。
【００１０】
湿式摩擦材も提供される。湿式摩擦材は、ベース層と、ベース層上の外層とを含む。ベース層は、繊維材料および第１のフィラー材料を含む。外層は、第２のフィラー材料および活性炭を含む焼成セルロース繊維を含む。外層は、外層を通る孔を含む。
【００１１】
湿式摩擦材の実施形態によれば、繊維材料は、合成繊維材料からなり得る。合成繊維は、アラミド繊維であってもよい。ベース層は、第１の厚さを有し、外層は、第２の厚さを有し、湿式摩擦材は、第１の厚さに第２の厚さを加えたものに等しい総厚を有し、第２の厚さは、総厚の１０％から３０％となり得る。外層は、外層を通る複数の蛇行孔を画定する第２のフィラー材料のマトリックスを含み得る。第２のフィラー材料は、珪藻土および／または粘土からなる群からのものであってもよい。繊維材料の第１の割合は、ベース層の３５から６０％の間とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示は、以下の図面を参照して以下に説明される。
【図１】本開示の一実施形態にかかる湿式摩擦材を形成するためのベース層および外層を示している。
【図２】ベース層に積層された外層を示している。
【図３】金属クラッチ部品に取り付けられた、図２に関して説明されたようなベース層と外層との接合によって形成された湿式摩擦材を示している。
【図４】焼き払われた摩擦材の外層の繊維材料を示している。
【図５】外層に繊維材料を含まない湿式摩擦材を含むトルクコンバータのロックアップクラッチアセンブリを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示は、セルロース繊維から形成された薄い外層および通常よりも多い量のフィラー粒子を使用して湿式摩擦材を製造する方法の実施形態を提供する。この薄い外層の製造は、費用効果が高い。ベース層は、合成繊維およびフィラーから形成される。自動車用途では、合成繊維は、高温および高ユニット負荷に耐えるために耐久性があるが、合成繊維は、摩擦性能を低下させる。薄い外層は、層の間に永続的で強力な結合を形成するバインダを用いて層に含浸させることによってベース層の上に積層される。バインダを硬化させた後、積層摩擦材がクラッチコアプレートなどの金属支持部品に結合される前または後に、高温源が湿式摩擦材の表面に適用され、セルロース繊維が焼き払われる。セルロース繊維を焼き払った後、フィラー粒子のみがベース層の上に残る。
【００１４】
図１から図４は、本開示の実施形態にかかる湿式摩擦材およびクラッチアセンブリを形成する方法を概略的に示している。ベース湿式摩擦材層１０は、外層１２とは別個に、または外層との単一品として製造される。図１は、別個の部品としてのベース層１０および外層１２を示している。
【００１５】
ベース層１０は、繊維、フィラー材料およびバインダから形成される湿式摩擦材である。繊維は、アラミド繊維、セルロース繊維、炭素繊維および／またはガラス繊維とすることができる。セルロース繊維は、コットンリンターまたは木材パルプの形態とすることができる。フィラーは、珪藻土および／または粘土とすることができる。好ましい一実施形態では、フィラーは、３から３０マイクロメートルの平均直径を有する珪藻土粒子から構成されることができる。バインダは、フェノール樹脂、ラテックスまたはシランとすることができる。必要に応じて、グラファイトなどの摩擦調整剤もまた、ベース層１０に含められることができる。
【００１６】
外層１２は、セルロース繊維、フィラー材料およびバインダを含む。セルロース繊維は、コットンリンターまたは木材パルプの形態とすることができる。フィラーは、珪藻土および／または粘土とすることができる。バインダは、フェノール樹脂、ラテックスまたはシランとすることができる。必要に応じて、グラファイトなどの摩擦調整剤もまた、外層１２に含められることができる。
【００１７】
外層１２の組成は、外層１２がベース層１０よりも多孔性が低く且つ密度が高く、ベース層１０よりも高い摩擦係数を有し且つベース層１０よりも高い耐摩耗性を有するように、ベース層１０よりも高い比率のフィラー材料および低い比率の繊維を含む。層１０および１２の繊維は、２０から３５ミクロンの平均直径および１から２ミリメートルの平均長を有する。
【００１８】
１つの好ましい実施形態では、ベース層１０は、重量パーセントで、３５から６０％の繊維、１５から４０％のフィラー材料および２０から３０％のバインダを含む。他の好ましい実施形態では、ベース層１０は、重量パーセントで、３５から５５％の繊維、１５から４０％のフィラー材料および２０から３０％のバインダを含む。より具体的には、好ましい一実施形態では、ベース層は、重量パーセントで、３５から６０％のアラミド繊維などの合成繊維、１５から４０％のフィラー材料および２０から３０％のバインダを含む。他の好ましい実施形態では、ベース層は、重量パーセントで、３５から５５％のアラミド繊維などの合成繊維、１５から４０％のフィラー材料および２０から３０％のバインダを含む。好ましい一実施形態では、ベース層１０の全ての繊維は、アラミド繊維であり、セルロース、炭素繊維またはガラス繊維は、ベース層１０に含まれない。
【００１９】
いくつかの好ましい実施形態では、外層１２は、重量パーセントで、５から２５％のセルロース繊維、４５から７５％のフィラー材料および２０から３０％のバインダを含む。
【００２０】
図２は、積層によって互いに接合されている２つの別個の層１０、１２を示している。積層は、熱プレート１４によって外層１２をベース層１０に押し付けて、層１０、１２のうちの少なくとも１つのバインダを硬化させ、外層１２およびベース層１０を互いに固定することを含む。バインダは、層１０、１２の繊維およびフィラー材料によって形成されるマトリックスの孔に設けられる。外層１２の外面１２ａに熱プレート１４を押し付ける力は、外層１２の下面１２ｂが支持面上にある間に、バインダを外層１２の内面１２ｂおよびベース層１０の外面１０ａの界面に蓄積させる一方で、熱プレート１４の熱によるバインダの硬化は、ベース層１０と外層１２との間に永続的な接続を形成する。好ましい実施形態では、外層の外面１２ａと接触するプレート１４の表面１４ａにおける熱は、華氏３７５度から４２５度である。
【００２１】
図３は、図２に関して説明したように、ベース層１０と外層１２との接合によって形成された湿式摩擦材１６を示している。図３は、金属部品１８に結合された湿式摩擦材１６を示している。より具体的には、接着剤がベース層１０の下面１０ｂまたは金属部品１８の表面１８ａに塗布され、外層１２の外面１２ａが金属部品１８とは反対側を向いた状態で、湿式摩擦材１６が表面１２ａで金属部品１８に結合される。
【００２２】
湿式摩擦材１６の形成後、湿式摩擦材１６が金属部品１８に固定される前または後に、湿式摩擦材１６は、湿式摩擦材１６のセルロース繊維が焼き払われるように加熱される。セルロース繊維は、湿式摩擦材１６を華氏８５０度から９５０度の間の温度に曝すことによって焼き払われることができる。図４に示すように、セルロース繊維が外層１２から焼き払われると、フィラー材料２０から形成された改質された外層１２’が残る。フィラー材料２０は、改変された外層１２’を通る複数の蛇行孔を画定する。焼けたセルロース繊維からの残留物は、活性炭の形態で改質された外層１２’に存在する。活性炭は、高い表面エネルギーを有し、自動トランスミッション液に存在する使用中に、自動トランスミッション液内の添加剤である脂肪酸または脂肪アミドなどの摩擦調整剤を吸着させることから、摩擦の目的に有利である。
【００２３】
湿式摩擦材１６は、改質された外層１２’が外面１２ａ’と内面１２ｂ’との間の厚さＴ１を有し、ベース層１４が外面１０ａと下面１０ｂとの間の厚さＴ２を有し、且つ湿式摩擦材１６が外面１２ａ’と下面１０ｂとの間の総厚Ｔ３を有するように形成される。好ましい一実施形態では、外層１２’の厚さＴ２は、総厚Ｔ３の１０から３０％に等しく、したがって、ベース層１０の厚さＴ１は、総厚Ｔ３の７０から９０％である。
【００２４】
好ましい一実施形態では、図３に示すように、華氏８５０度から９５０度の温度に加熱されたホットプレートプレスのホットプレート２２が外層１２の外面１２ａに適用され、改質された外層１２’を形成するように外層１２の外からセルロース繊維を燃焼させる。他の実施形態では、湿式摩擦材１６は、セルロース繊維が裸火によって焼き払われるように、華氏８５０度から９５０度の温度を有する炉を通過してセルロース繊維を焼き払うことができる。
【００２５】
図５は、トルクコンバータ３４のロックアップクラッチアセンブリ３２のクラッチプレート３０の形態の金属部品の両側に結合された湿式摩擦材１６を示している。ロックアップクラッチアセンブリ３２のピストン３６は、トルクコンバータ３４のフロントカバー３８の内面３８ａに対してクラッチプレート３０を押し付ける。ピストン３６は、湿式摩擦材１６の後部の改質された外面１２ａ’に接触し、湿式摩擦材１６の前部の表面１２ａ’（図４）をフロントカバー３８の内面３８ａに押し付ける。クラッチプレート３０をピストン３６によってフロントカバー３８に押し付けることにより、ロックアップクラッチアセンブリ３２をロックし、その結果、トランスミッション入力シャフトへのトルクコンバータ３４のトルク経路がトルクコンバータ３４のインペラ４０およびタービン４２を迂回し、代わりにフロントカバー３８からクラッチプレート３０まで且つダンパアセンブリ４４を介してトルクコンバータ３４の出力ハブ４６に接続されたトランスミッション入力シャフトまで流れる。
【００２６】
前述の明細書では、本開示は、特定の例示的な実施形態およびその例を参照して説明されてきた。しかしながら、以下の特許請求の範囲に記載されるようなより広い精神および範囲の開示から逸脱することなく、様々な変更および変形が行われることができることは明らかであろう。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な方法で見なされるべきである。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ベース層
１０ａ  外面
１０ｂ  下面
１２  外層
１２ａ  外面
１２ｂ  内面
１２’  改質された外層
１２ａ’  改質された外面
１２ｂ’  改質された内面
１４  熱プレート
１４ａ  プレート表面
１６  湿式摩擦材
１８  金属部品
２０  フィラー材料
２２  ホットプレート
３０  クラッチプレート
３２  ロックアップクラッチアセンブリ
３４  トルクコンバータ
３６  ピストン
３８  フロントカバー
３８ａ  内面
４０  インペラ
４２  タービン
４４  ダンパアセンブリ
４６  出力ハブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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