(57)【要約】  湿式摩擦材を製造する方法は、基層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成するステップを含む。基層は、所定の割合の第１の繊維材料および所定の割合の第１の充填材を有しており、外層は、所定の割合の第２の繊維材料および所定の割合の第２の充填材を有している。第２の繊維材料の割合は、第１の繊維材料の割合よりも低く、第２の充填材の割合は、第１の充填材の割合よりも高い。本方法は、外層を貫通する複数の開口を形成するステップも含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式摩擦材を製造する方法であって、
基層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成するステップであって、前記基層は、所定の割合の第１の繊維材料および所定の割合の第１の充填材を有しており、前記外層は、所定の割合の第２の繊維材料および所定の割合の第２の充填材を有しており、前記第２の繊維材料の割合は、前記第１の繊維材料の割合よりも低く、前記第２の充填材の割合は、前記第１の充填材の割合よりも高い、ステップと、
前記外層を貫通する複数の開口を形成するステップと、
を含む、湿式摩擦材を製造する方法。
【請求項２】
前記基層は、第１の厚さを有しており、前記外層は、第２の厚さを有しており、前記湿式摩擦材は、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの和に等しい全体厚さを有しており、前記第２の厚さは、前記全体厚さの１０％〜３０％である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記開口はそれぞれ、５０μｍ〜２００μｍの最大直径を有しており、前記開口は、前記外層の外側表面の総表面積の１０％〜３０％に相当する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１の充填材および前記第２の充填材はそれぞれ、珪藻土および／または粘土から成る群に属する１つ以上の充填材により形成されており、前記第１の繊維材料および前記第２の繊維材料はそれぞれ、アラミド繊維、有機繊維および／または炭素繊維から成る群に属する１つ以上の繊維により形成されている、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１の繊維材料の割合は、重量パーセントで前記基層の３５〜６０％であり、前記第２の繊維材料の割合は、重量パーセントで前記外層の５〜２５％であり、前記第１の充填材の割合は、重量パーセントで前記基層の１５〜５０％であり、前記第２の充填材の割合は、重量パーセントで前記外層の４５〜７５％である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記基層と前記外層のうちの少なくとも一方がバインダを含んでおり、前記基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は、前記外層に熱および圧力を加え、前記バインダを介して前記外層と前記基層とを互いに固定することにより、前記基層上に前記外層を積層することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
湿式摩擦材であって、
基層と、
前記基層上の外層と、を有しており、前記基層は、所定の割合の第１の繊維材料および所定の割合の第１の充填材を有しており、前記外層は、所定の割合の第２の繊維材料および所定の割合の第２の充填材を有しており、前記第２の繊維材料の割合は、前記第１の繊維材料の割合よりも低く、前記第２の充填材の割合は、前記第１の充填材の割合よりも高くなっており、前記外層は、該外層を貫通する複数の開口を有している、湿式摩擦材。
【請求項８】
前記基層は、第１の厚さを有しており、前記外層は、第２の厚さを有しており、当該湿式摩擦材は、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの和に等しい全体厚さを有しており、前記第２の厚さは、前記全体厚さの１０％〜３０％である、請求項７記載の湿式摩擦材。
【請求項９】
前記開口は、５０μｍ〜２００μｍの最大直径を有しており、前記開口は、前記外層の外側表面の総表面積の１０％〜３０％に相当する、請求項７記載の湿式摩擦材。
【請求項１０】
前記第１の充填材および前記第２の充填材はそれぞれ、珪藻土および／または粘土から成る群に属する１つ以上の充填材により形成されており、前記第１の繊維材料および前記第２の繊維材料はそれぞれ、アラミド繊維、有機繊維および／または炭素繊維から成る群に属する１つ以上の繊維により形成されており、前記第１の繊維材料の割合は、重量パーセントで前記基層の３５〜６０％であり、前記第２の繊維材料の割合は、重量パーセントで前記外層の５〜２５％であり、前記第１の充填材の割合は、重量パーセントで前記基層の１５〜５０％であり、前記第２の充填材の割合は、重量パーセントで前記外層の４５〜７５％である、請求項７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トランスミッションに用いられる摩擦クラッチおよび摩擦板に関し、より具体的には湿式摩擦材に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿式摩擦クラッチに用いられる摩擦材は、一般にオイルに浸漬された環境で機能し、摩擦材リングを形成するために使用される、紙を基礎とした材料であることが多い。長網抄紙機における製紙過程の最中に、紙を基礎とした材料がコンベヤに沿って移動されるとき、機械のウェットエンドにおいて基礎材料の上部に、ＣＥＬＩＴＥという商品名で販売される珪藻土を直接に噴射または散布することが知られている。この過程は、極めて大きな体積の紙には適しているが、初期硬化中に多量の廃棄物が出ることから、比較的小さな体積の製品には実用的でない。
【０００３】
米国特許第６０１３６９６号明細書には、樹脂を含浸させ硬化させた摩擦材に複数の孔を形成するために、レーザを使用することが開示されている。
【０００４】
米国特許第６３１８５３４号明細書には、表面に形成されたマイクロポケットを有する摩擦材が開示されている。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１７００８９４１５号明細書には、紙複合材を形成する基層と上層とを有し、レーザにより上面に形成された複数の孔を備える摩擦材が開示されている。
【０００６】
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９４９９７５９号明細書には、２つ以上の層を有する摩擦材が開示されている。
【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を提供する。この方法は、基層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成するステップを含む。基層は、所定の割合の第１の繊維材料および所定の割合の第１の充填材を有しており、外層は、所定の割合の第２の繊維材料および所定の割合の第２の充填材を有している。第２の繊維材料の割合は、第１の繊維材料の割合よりも低く、第２の充填材の割合は、第１の充填材の割合よりも高い。本方法は、外層を貫通する複数の開口を形成するステップも含む。
【０００８】
本方法の実施形態によると、基層は第１の厚さを有しており、外層は第２の厚さを有しており、湿式摩擦材は、第１の厚さと第２の厚さとの和に等しい全体厚さを有していてよく、第２の厚さは、全体厚さの１０％〜３０％であってよい。開口は、５０μｍ〜２００μｍの最大直径を有していてよい。開口は、外層の外側表面の総表面積の１０％〜３０％に相当していてよい。第１の充填材および第２の充填材はそれぞれ、珪藻土および／または粘土から成る群に属する１つ以上の充填材により形成されていてよい。第１の繊維材料および第２の繊維材料はそれぞれ、アラミド繊維、有機繊維および／または炭素繊維から成る群に属する１つ以上の繊維により形成されていてよい。第１の繊維材料の割合は、基層の３５〜６０％であってよく、第２の繊維材料の割合は、外層の５〜２５％であってよい。第１の充填材の割合は、重量パーセントで基層の１５〜５０％であってよく、第２の充填材の割合は、重量パーセントで外層の４５〜７５％であってよい。基層上に外層を設けて湿式摩擦材を形成することは、基層上に外層を積層することを含んでよい。基層と外層のうちの少なくとも一方には、バインダが含まれていてよい。基層上の外層の積層は、外層に熱および圧力を加え、バインダを介して外層と基層とを互いに固定することを含んでよい。
【０００９】
金属部品を備え、金属部品に湿式摩擦材が固定されたクラッチアッ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、基層と、基層の上の外層とを有している。基層は、所定の割合の第１の繊維材料および所定の割合の第１の充填材を有しており、外層は、所定の割合の第２の繊維材料および所定の割合の第２の充填材を有している。第２の繊維材料の割合は、第１の繊維材料の割合よりも低く、第２の充填材の割合は、第１の充填材の割合よりも高い。外層は、外層を貫通する複数の開口を有している。
【００１１】
湿式摩擦材の実施形態では、基層は第１の厚さを有しており、外層は第２の厚さを有しており、湿式摩擦材は、第１の厚さと第２の厚さとの和に等しい全体厚さを有していてよく、第２の厚さは、全体厚さの１０％〜３０％であってよい。開口は、５０μｍ〜２００μｍの最大直径を有していてよい。開口は、外層の外側表面の総表面積の１０％〜３０％に相当していてよい。第１の充填材および第２の充填材はそれぞれ、珪藻土および／または粘土から成る群に属する１つ以上の充填材により形成されていてよい。第１の繊維材料および第２の繊維材料はそれぞれ、アラミド繊維、有機繊維および／または炭素繊維から成る群に属する１つ以上の繊維により形成されていてよい。第１の繊維材料の割合は、基層の５０〜８０％であってよく、第２の繊維材料の割合は、外層の５〜３０％であってよい。第１の充填材の割合は、重量パーセントで基層の１５〜５０％であってよく、第２の充填材の割合は、重量パーセントで外層の４５〜７５％であってよい。
【００１２】
以下に、次の図面を参照して本開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態に基づく湿式摩擦材を形成するための基層および外層を示す図である。
【図２】基層に積層された外層を示す図である。
【図３】外層に開口を形成しているレーザを示す図である。
【図４】外層に開口を有し金属部品に固定された湿式摩擦材を示す図である。
【図５】外層に開口を有する湿式摩擦材を備える、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す図である。
【図６】摩擦材の上面の例示的な実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は、スリップ速度が大きいときに十分な摩擦を提供することができる一方で多孔性をも維持する湿式摩擦材の複数の実施形態を提供する。上面に摩擦調整層を追加することにより、摩擦性能は向上するが、下に位置する湿式摩擦材の孔を塞いでしまう。本開示は、多孔性、およびスリップ速度が大きいときの性能を高める小さな開口を、摩擦調整層に設けるものである。
【００１５】
図１〜図４には、本開示の一実施形態による湿式摩擦材およびクラッチアッセンブリを形成する方法が略示されている。湿式摩擦材基層１０が、外層１２とは別個にまたは外層１２を含む単一部品として製造される。図１では、基層１０と外層１２とは別個の部品として示されている。
【００１６】
基層１０は、繊維、充填材およびバインダから形成された湿式摩擦材である。繊維は、アラミド繊維、有機繊維、炭素繊維および／またはガラス繊維であってよい。有機繊維には、セルロース繊維または綿繊維が含まれる。充填材は、珪藻土および／または粘土であってよい。バインダは、フェノール樹脂、ラテックスまたはシランであってよい。選択的に、グラファイト等の摩擦調整剤が、基層１０に含まれていてもよい。
【００１７】
外層１２は、繊維、充填材およびバインダを含む。繊維は、アラミド繊維、有機繊維、炭素繊維および／またはガラス繊維であってよい。有機繊維には、セルロース繊維または綿繊維が含まれる。充填材は、珪藻土および／または粘土であってよい。バインダは、フェノール樹脂、ラテックスまたはシランであってよい。選択的に、グラファイト等の摩擦調整剤が、外層１２に含まれていてもよい。外層１２の組成は、基層１０よりも高比率の充填材および基層１０よりも低比率の繊維を含んでおり、これにより外層１２は、基層１０よりも多孔性が低いと共に高密度であり、基層１０よりも高い摩擦係数および基層１０よりも高い耐摩耗性を有している。層１０および１２の繊維は、４５〜５５ミクロンの平均径および１〜２ミリメートルの平均長さを有している。
【００１８】
１つの好適な実施形態では、基層１０は、重量パーセントで３５〜６０％の繊維、１５〜４０％の充填材および２０〜３０％のバインダを含む。別の好適な実施形態では、基層１０は、重量パーセントで３５〜５５％の繊維、１５〜４０％の充填材および２０〜３０％のバインダを含む。より具体的には、１つの好適な実施形態では、基層１０は、重量パーセントで３０〜５５％のアラミド繊維および有機繊維、５〜１０％の炭素繊維、１５〜４０％の充填材および２０〜３０％のバインダを含む。別の好適な実施形態では、基層１０は、重量パーセントで４０〜６０％のアラミド繊維および有機繊維、５〜１０％の炭素繊維、１５〜４０％の充填材および２０〜３０％のバインダを含む。
【００１９】
１つの好適な実施形態では、外層１２は、重量パーセントで５〜２５％の繊維、４５〜７５％の充填材および２０〜３０％のバインダを含む。
【００２０】
図２には、積層により互いに接合された２つの別個の層１０，１２が示されている。積層は、ヒートプレート１４を用いて外層１２を基層１０に押し付けて、層１０，１２のうちの少なくとも一方においてバインダを硬化させ、外層１２と基層１０とを互いに固定することを含む。バインダは、層１０，１２の繊維および充填材により形成された母材の孔内にもたらされる。外層１２の下面１２ｂが支持面上で支持されている間に、外層１２の外側表面１２ａに対するヒートプレート１４の押圧力が、外層１２の内側表面１２ｂと基層１０の外側表面１０ａとの接触面においてバインダを蓄積させる一方で、ヒートプレート１４の熱によるバインダの硬化が、基層１０と外層１２との間に永続的な結合を形成する。１つの好適な実施形態では、外層の外側表面１２ａに接触するプレート１４の表面１４ａの熱は、華氏３７５〜４２５度である。
【００２１】
図３には、図２に関して説明したように基層１０と外層１２とを接合することにより形成された湿式摩擦材１６が示されている。湿式摩擦材１６は、外層１２が外側表面１２ａと内側表面１２ｂとの間の厚さＴ２を有しており、基層１０は外側表面１０ａと下面１０ｂとの間の厚さＴ１を有するように形成されており、湿式摩擦材１６は、外側表面１２ａと下面１０ｂとの間の全体厚さＴ３を有している。１つの好適な実施形態では、外層１２の厚さＴ２は、全体厚さＴ３の１０〜３０％に等しく、したがって基層１０の厚さＴ１は、全体厚さＴ３の７０〜９０％である。
【００２２】
湿式摩擦材１６の形成後に、複数の開口１８が、レーザ２０により外層１２に形成される。開口１８は、外側表面１２ａから内側表面１２ｂまで延在しているため、開口１８は外層１２を貫通して延在しており、基層１０の多孔質母材を被覆している。よって開口１８は、外層１２の外側表面１２ａにおける流体が、基層１０の多孔質母材に接触することを可能にする。レーザ２０は、外層１２の表面１２ａ上を制御されて移動され、繰り返しパルス化されて開口１８を形成する。１つの好適な実施形態では、外層１２に形成された開口１８はそれぞれ、５０μｍ〜２００μｍの最大直径を有しており、外層の外側表面１２ａの総表面積の１０％〜３０％に相当する。最大直径は、外側表面１２ａから測定した、１つの開口の縁部の２点間の最大間隔と定義される。総表面積とは、開口１８が追加される前の外側表面１２ａの表面積、すなわち、開口１８が追加された後の外側表面１２ａの表面積と開口１８の形成により除去された表面積との和を意味する。
【００２３】
図４には、金属部品２２に結合された湿式摩擦材１６が示されている。より具体的には、基層１０の下面１０ｂまたは金属部品２２の表面２２ａに接着剤が塗布され、湿式摩擦材１６は、金属部品２２とは反対の側に表面１２ａおよび開口１８を有した状態で金属部品２２に結合される。
【００２４】
図５には、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が示されている。ロックアップクラッチアセンブリ３２のピストン３６が、トルクコンバータ３４のフロントカバー３８の内側表面３８ａにクラッチプレート３０を押し付ける。ピストン３６は、湿式摩擦材１６の後方片の、開口１８（図４）が設けられた表面１２ａに当接して、湿式摩擦材１６の前方片の、開口１８が設けられた表面１２ａを、フロントカバー３８の内側表面３８ａに押し付ける。ピストン３６によりフロントカバー３８にクラッチプレート３０を押し付けてロックアップクラッチアセンブリ３２をロックすることにより、トランスミッション入力軸に通じるトルクコンバータ３４内のトルクパスが、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へ流れ、ダンパアセンブリ４４を通り、トルクコンバータ３４の出力ハブ４６に結合されたトランスミッション入力軸へ流れる。
【００２５】
図６には、外側表面１２ａの例示的な実施形態の平面図が示されている。外側表面１２ａは、互いに間隔をあけた複数の開口１８を有している。開口１８は、それぞれ楕円形に形成されており、外側表面１２ａにおける最大直径Ｄ１および最小直径Ｄ２を有している。
【００２６】
前述の明細書では、本開示をその特定の例示的な実施形態および例を参照して説明してきた。しかしながら、これに対する様々な改良や変更が、以下の請求項に記載されるような、本開示のより広い思想および範囲から逸脱することなしに成されてよいことは明らかであろう。よって、本明細書および図面は、限定的というよりはむしろ例示的なものであるとみなされる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  基層
１０ａ  外側表面
１０ｂ  下面
１２  外層
１２ａ  外側表面
１２ｂ  内側表面
１４  ヒートプレート
１４ａ  プレート表面
１６  湿式摩擦材
１８  開口
２０  レーザ
２２  金属部品
２２ａ  表面
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  内側表面
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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【図６】
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【国際調査報告】
2020536203.tif 000009
2020536203.tif 000010