具有较高摩擦系数的湿摩擦材料的制作方法

本发明大体涉及用于离合器衬片的湿摩擦材料，特别涉及具有较高摩擦系数的湿摩擦材料。

背景技术：

用于离合器的已知摩擦材料由纤维材料和填充材料组成。纤维材料形成摩擦材料的结构并且填充材料产生摩擦。已知的摩擦材料使用硅藻土用于填充材料。典型地，硅藻土由80％至90％的二氧化硅组成。期望同时增加摩擦材料的静态摩擦系数和动态摩擦系数。尤其期望但是难以增加动态摩擦系数。

技术实现要素：

本发明广泛地包括用于离合器衬片的摩擦材料，该摩擦材料包括纤维材料和填充材料，该填充材料包括硅酸铝。

本发明广泛地包括用于离合器衬片的摩擦材料，该摩擦材料包括：纤维材料和填充材料，该填充材料包括煅烧粘土。

本发明广泛地包括用于离合器衬片的摩擦材料，该摩擦材料包括纤维材料和填充材料，该填充材料包括硅酸铝。硅酸铝的至少一部分呈多个薄片的形式。多个薄片中的每个薄片是平面的、具有不规则边界。

附图说明

将在结合附图的本发明的以下详细描述中更充分地描述本发明的本质和操作的模式，其中：

图1是包括硅酸铝的摩擦材料的示意剖视图；

图2是填充材料的薄片的示意图；

图3是包括图1中示出的摩擦材料的示例变矩器的局部剖视图；以及

图4分别是标绘已知的摩擦材料和包括硅酸铝的摩擦材料的摩擦系数对速度的图表。

具体实施方式

首先，应理解的是，不同附图中的相同附图标记表示本发明的相同的或功能类似的结构元件。要理解的是，所要求保护的公开内容不限于所公开的方面。

而且，要理解的是，本发明不限于所述的特定方法、材料和修改且因此当然可以进行变化。还要理解的是，在本文中使用的术语仅用于描述特定的方面，且不旨在限制本发明的范围。

除非另有限定外，本文使用的所有科技术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应理解的是，与本文所述的那些相似或等同的任何方法、装置或材料能够用于本发明的实践或测试中。

除非另有限定外，本文使用的所有科技术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应理解的是，术语“基本”与诸如“几乎”、“非常接近”、“约”、“近似”、“大约”、“近乎”、“接近于”、“实质上”、“附近”、“邻近”等术语是同义的，且这种术语在说明书和权利要求中出现时可以互换使用。应理解的是，术语“近似”与诸如“附近”、“接近”、“相邻”、“邻近”、“紧邻”、“邻接”等术语是同义的，且这种术语在说明书和权利要求中出现时可以互换使用。

图1是包括硅酸铝的摩擦材料100的示意剖视图。摩擦材料100能够用在本领域已知的任何离合器片106上。在示例实施例中，摩擦材料被固定地固定到片106。摩擦材料100包括纤维材料102和填充材料104，填充材料包括硅酸铝。摩擦材料100还包括粘合剂(未示出)，诸如酚醛树脂或乳胶。纤维材料102可以是本领域已知的任何有机或无机纤维，例如，包括但不限于纤维素纤维或碳纤维。

在示例实施例中，填充材料104包括不同于硅酸铝的含二氧化硅材料。可以使用本领域已知的任何含二氧化硅材料。在示例实施例中，含二氧化硅材料包括但不限于硅藻土或二氧化硅。

在示例实施例中，摩擦材料100具有占重量比至少3％的硅酸铝且占重量比不超过60％的硅酸铝。在示例实施例中，摩擦材料100具有占重量比至少20％的硅酸铝且占重量比至少不超过50％的硅酸铝。在示例实施例中，硅酸铝具有占重量比或体积比小于百分之一的水含量。

在示例实施例中，硅酸铝包括煅烧粘土。在示例实施例中。硅酸铝包括煅烧高岭土粘土。在示例实施例中，硅酸铝是完全煅烧粘土或完全煅烧高岭土粘土。硅酸铝在本领域与硅酸铝盐是可互换的。煅烧高岭土粘土具有化学表示mal2o3·nsio2，其中，m和n是整数。m和n的确切值取决于包括用于高岭土粘土的原材料源在内的若干因素。在示例实施例中，煅烧高岭土粘土的化学成分可以表现为具有至少35wt％且最多55wt％的氧化铝含量以及具有至少45wt％且最多65wt％的二氧化硅含量。硅酸铝的化学成分例如还可以包括痕量的碱土金属氧化物。在示例实施例中，硅酸铝的化学成分包括最多3.5wt％的碱土金属氧化物。在示例实施例中，硅酸铝的化学成分包括最多1.0wt％的碱土金属氧化物。在示例实施例中，煅烧高岭土粘土可以具有占重量比或体积比小于百分之一的水含量。

以下提供关于煅烧高岭土粘土的信息。如本领域技术人员所理解的，诸如高岭土之类的粘土自然地以含水形式存在。在含水形式下，高岭石矿物形成由含羟基部分链接的结晶结构。含水高岭土例如可以通过在980℃以上进行热处理，来转化成含晶体状莫来石和二氧化硅的煅烧高岭土。

煅烧高岭土粘土能够由天然的高岭土、粗糙的含水高岭土或优良的含水高岭土制得。如本领域技术人员所理解的，高岭土可以从包括北美、欧洲和亚洲的各种地理位置开采。高岭土可以经历初步的处理和/或精选以利于运输、存储和处理。例如，天然的高岭土能够在热处理之前或之后经历以下操作中的一个或多个：粉碎、研磨、层离(湿磨、研磨液磨、湿研磨等)、过滤、分离、粉化、浮选、选择性絮凝、磁选、絮凝/过滤、漂白等。

在从约500℃到约1300℃或更高的温度下对含水高岭土进行热处理，从而实现煅烧。在一个或更多个实施例中，煅烧高岭土在至少1000℃且最大1300℃的煅烧温度下热预备达从约1秒到约10个小时的时间，或者在至少1050℃且最大1250℃的煅烧温度下热预备达从约1分钟到约5个小时的时间，或者在至少1100℃且最大1200℃的煅烧温度下热预备达从约10分钟到约4个小时的时间。在一个或更多个实施例中，高岭土被加热到约1175℃至1200℃的温度达约1分钟到约2个小时的时间。本文所使用的煅烧的或煅烧可以涵盖任何程度的煅烧，包括部分(中间)煅烧、完全煅烧、快速煅烧或它们的组合。

煅烧或热处理可以以任何合适的方式来执行。加热过程通常包括浸渍煅烧、快速煅烧和/或快速煅烧/浸渍煅烧的组合。在浸渍煅烧中，含水高岭土在期望的温度下被热处理一段时间(例如，从至少1分钟到约5个或更多个小时)，该段时间足以对高岭土去烃基化且形成大量的莫来石。除了形成莫来石之外，在示例实施例中，煅烧高岭土粘土还包括晶体状多晶的二氧化硅、非晶形二氧化硅或其组合。在快速煅烧中，含水高岭土被快速地加热最多10秒钟的时间段，通常少于约1秒钟。在快速/浸渍煅烧操作中，偏高岭土在快速煅烧期间瞬间地产生并且继而使用浸渍煅烧处理到成品要求。适合于实施浸渍煅烧的已知设备包括高温炉以及回转立窑。用于实现快速煅烧的已知设备包括环形流体流加热设备。

在示例实施例中，摩擦材料100包括占总重量至少3％的煅烧粘土且占总重量不超过60％的煅烧粘土。在示例实施例中，材料100包括：占总重量至少20％的煅烧粘土且占总重量不超过50％的煅烧粘土；占总重量约0％到30％的硅藻土；以及占总重量约50％的纤维素纤维。

示例1：材料100包括占总重量50％的煅烧粘土、占总重量50％的纤维素纤维以及乳胶粘合剂。

示例2：材料100包括占总重量25％的煅烧粘土、占总重量25％的硅藻土、占总重量50％的纤维素纤维以及乳胶粘合剂。

图2是填充材料104的薄片108的示意图。在示例实施例中，填充材料104的至少一部分呈薄片108的形式。例如，填充材料104包括呈薄片108的形式的硅酸铝或煅烧高岭土粘土。在示例实施例中，填充材料104中的硅酸铝或煅烧高岭土粘土的大多数呈薄片108的形式。在示例实施例中，填充材料104中所有的硅酸铝或煅烧高岭土粘土呈薄片108的形式。

每个薄片108大体上是平面的且具有不规则边界110。薄片在几何形状上通常为不规则的或“玉米片状”，或者可以为更加晶体状的或具有平滑的轮廓和规则的椭圆或圆形形状的“银元”类型形状。例如，边界110不是圆形的或呈一个(或多个)光滑弧的形式。在示例实施例中，薄片108的至少一部分具有在3微米和8微米之间的各自的最大宽度112。在示例实施例中，薄片108的大多数具有在3微米和8微米之间的各自的最大宽度112。最大宽度112由连接边界110中的两个点(例如，点p1和p2)的最长直线形成。

图3是包括在图1中示出的摩擦材料100的示例变矩器200的局部剖视图。变矩器200包括盖202、连接到盖的叶轮204、与叶轮流体连通的涡轮206、定子208、被布置成非可旋转的连接到用于变速器的输入轴(未示出)的输出轮毂210、变矩器离合器212以及减震器214。离合器212包括摩擦材料100和活塞216。如本领域所熟知的，活塞216可移至到使摩擦材料100与活塞216和盖202接合以将扭矩从盖202通过摩擦材料100和活塞216传递至输出轮毂210。流体218被用来操作离合器212。

虽然在图3中示出了变矩器200的特定示例构造，但是应当理解，摩擦材料100在变矩器中的使用不限于如图3中所构造的变矩器。也就是说，对于本领域已知的任何变矩器构造，材料100可用在使用摩擦材料的任何离合器装置中。

图4分别是标绘已知的摩擦材料和按以上示例1的配方构造的摩擦材料100的摩擦系数对速度的图表。图表的x方向上的速度是摩擦材料相对于与摩擦材料接触的片的速度。例如，该速度是摩擦材料与片之间的滑移速度。曲线302针对按以上示例1的配方构造的材料100。曲线304针对包括纤维和硅藻土填充物的已知摩擦材料。曲线302和曲线304基于已知摩擦材料和摩擦材料100的实际测试。如以上提到的，期望同时最大化用于离合器的摩擦材料的静态摩擦和动态摩擦。

有利地，材料100相对于已知的摩擦材料增加了离合器的静态摩擦系数。例如，对于材料100，静态系数306为至少0.130，对于已知材料，静态系数308较小，处于约0.114处。

关于动态摩擦系数，有利地，曲线302的摩擦系数持续从点306增加到约1.70m/s处的点310处。相比之下，曲线304的摩擦系数在0.50m/s处的点312和约1.70m/s处的点314之间变平或下降。

应当理解，以上公开的各种以及其他特征和功能以及其替代物可以期望地结合到很多其他不同的系统或应用中。后续可以由本领域技术人员做出的各种当前未预见的或未设想到的替换、修改、变形或改进，这些也旨在被所附权利要求所涵盖。