通过烧掉纤维形成湿摩擦材料的方法与流程

本公开整体涉及用于变矩器和机动车辆变速器中的摩擦离合器和板，并且更具体地涉及湿摩擦材料。

背景技术：

湿式摩擦离合器中的摩擦材料一般在浸油环境中工作并且通常是用于形成摩擦材料环的纸基材料。

美国公开2017/0089415公开了一种摩擦材料，该摩擦材料包括形成纸复合材料的底层和顶层，其中通过激光在顶表面中形成孔。

美国公开2017/0261057、美国公开2006/0008635、美国公开2017/0335913和美国专利9,499,759公开了包括两层或更多层的摩擦材料。

已知的是，在造纸工艺期间，当纸基材料沿着传送带移动时，在长网造纸机中，在造纸机的湿端，将以商标名celite出售的硅藻土直接喷射或喷洒在基底材料的顶上。该工艺适用于大批量纸张，但在初始设置过程中会浪费大量纸张，因此对于小批量生产不切实际。

技术实现要素：

提供一种制作湿摩擦材料的方法。该方法包括在基底层上提供外层以形成湿摩擦材料。该外层包含第一比例的纤维材料和第一比例的填料(fillermaterial)。该基底层包含第二比例的纤维材料和第二比例的填料。第二纤维比例大于第一纤维比例并且第二填料(filler)比例小于第一填料比例。该方法进一步包括通过烧掉外层的纤维材料来形成改性的外层。

根据该方法的实施例，基底层具有第一厚度并且改性的外层具有第二厚度，湿摩擦材料的总厚度等于第一厚度加上第二厚度，并且第二厚度可为总厚度的10％至30％。基底层的纤维材料可由合成纤维材料组成。外层的纤维材料可由纤维素纤维材料组成。第一填料比例(thefirstfillerproportion)和第二填料比例(thesecondfillerproportion)可各自通过由硅藻土和/或粘土组成的组中的一种或多种填料形成。第一纤维比例可介于基底层的35％至60％之间并且第二纤维比例可介于外层的5％至25％之间。改性的外层的形成可包括将外层暴露于850至950华氏度的温度。改性的外层的形成可包括将热板施加至外层的外表面。在基底层上提供外层以形成湿摩擦材料可包括将外层层合在基底层上。基底层和外层中的至少一个可包含粘结剂。将外层层合在基底层上可包括向外层施加热量和压力，以经由粘结剂将外层和基底层固定在一起。纤维材料的燃烧可在外层中形成活性炭。

还提供一种离合器组件，该离合器组件包括金属零件和固定在金属零件上的湿摩擦材料。

还提供湿摩擦材料。该湿摩擦材料包括基底层；以及外层，该外层在基底层上。基底层包含纤维材料和第一填料。外层包含第二填料和燃烧后的纤维素纤维，所述燃烧后的纤维素纤维包含活性炭。外层包括穿过外层的孔。

根据湿摩擦材料的实施例，纤维材料可由合成纤维材料组成。合成纤维可以是芳族聚酰胺纤维。基底层具有第一厚度并且外层具有第二厚度，湿摩擦材料的总厚度等于第一厚度加上第二厚度，并且第二厚度可为总厚度的10％至30％。外层可包含第二填料的基质，该第二填料限定穿过外层的多个曲折孔。第二填料可来自由硅藻土和/或粘土组成的组。第一纤维比例可介于基底层的35％至60％之间。

附图说明

下面通过参考以下附图来描述本公开，附图中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的用于形成湿摩擦材料的基底层和外层；

图2示出了外层层合至基底层；

图3示出了通过将基底层和外层如关于图2所述接合而形成的湿摩擦材料附接至金属离合器零件；

图4示出了摩擦材料的外层的纤维材料被烧掉；以及

图5示出了变矩器的锁止离合器组件，该变矩器包括在外层中无纤维材料的湿摩擦材料。

具体实施方式

本公开提供了一种用于使用由纤维素纤维形成的薄外层和比常规量高的填料颗粒来制作湿摩擦材料的方法的实施方式。该薄外层的生产是节省成本的。基底层由合成纤维和填料形成。对于汽车应用，合成纤维耐高温且耐高单位载荷，因此很耐用，但合成纤维会降低摩擦性能。通过用粘结剂浸渍各层来将薄外层层合至基底层的顶部，该粘结剂在各层之间形成永久而牢固的粘结。在固化粘结剂之后、在将层合的摩擦材料粘结至诸如离合器芯板的金属支撑零件之前或之后，将高温源施加至湿摩擦材料的表面并且纤维素纤维被烧掉。在纤维素纤维烧尽后，只有填料颗粒保留在基底层的顶部。

图1至图4示意性地示出了根据本公开的实施例的一种形成湿摩擦材料的方法以及离合器组件。基底湿摩擦材料层10与外层12分开制造或与外层制造为单件。图1将基底层10和外层12示出为单独的件。

基底层10是由纤维、填料和粘结剂形成的湿摩擦材料。纤维可以是芳族聚酰胺纤维、纤维素纤维、碳纤维和/或玻璃纤维。纤维素纤维可以是棉绒或木浆的形式。填料可以是硅藻土和/或粘土。在一个优选的实施例中，填料可由平均直径为3至30微米的硅藻土颗粒组成。粘结剂可以是酚醛树脂、乳胶或硅烷。任选地，在基底层10中还可包含诸如石墨的摩擦改性剂。

外层12包含纤维素纤维、填料和粘结剂。纤维素纤维可以是棉绒或木浆的形式。填料可以是硅藻土和/或粘土。粘结剂可以是酚醛树脂、乳胶或硅烷。任选地，在外层12中还可包含诸如石墨的摩擦改性剂。

外层12的组成包含与基底层10相比更高的填料比和更低的纤维比，使得外层12与基底层10相比较不多孔而更致密，与基底层10相比具有更高的摩擦系数并且与基底层10相比具有更高的耐磨性。层10和12的纤维的平均直径为20至35微米且平均长度为1至2毫米。

在一个优选的实施例中，基底层10包含，以重量百分比计，35％至60％的纤维、15％至40％的填料和20％至30％的粘结剂。在另一个优选的实施例中，基底层10包含，以重量百分比计，35％至55％的纤维、15％至40％的填料和20％至30％的粘结剂。更具体地，在一个优选的实施例中，基底层包含，以重量百分比计，35％至60％的合成纤维(诸如芳族聚酰胺纤维)、15％至40％的填料和20％至30％的粘结剂。在另一个优选的实施例中，基底层包含，以重量百分比计，35％至55％的合成纤维(诸如芳族聚酰胺纤维)、15％至40％的填料和20％至30％的粘结剂。在一个优选的实施例中，基底层10的所有纤维都是芳族聚酰胺纤维，并且在基底层10中不包含纤维素、碳纤维或玻璃纤维。

在一些优选的实施例中，外层12包含，以重量百分比计，5％至25％的纤维素纤维、45％至75％的填料和20％至30％的粘结剂。

图2示出了两个单独的层10、12经由层合接合在一起。层合包括利用加热板14将外层12压在基底层10上，以固化层10、12中的至少一层中的粘结剂，从而将外层12和基底层10固定在一起。将粘结剂提供到由层10、12的纤维和填料形成的基质的孔中。在外层12的下表面12b搁置在支撑表面上时，将加热板14压在外层12的外表面12a上的力使得粘结剂积聚在外层12的内表面12b和基底层10的外表面10a的交界处，同时通过加热板14的热量使粘结剂固化，从而在基底层10和外层12之间形成永久连接。在一个优选的实施例中，板14的与外层的外表面12a接触的表面14a处的热量为375至425华氏度。

图3示出了通过将基底层10和外层12如关于图2所述接合而形成的湿摩擦材料16。图3示出了粘结至金属零件18的湿摩擦材料16。更具体地，将粘合剂施加至基底层10的下表面10b或金属零件18的表面18a，并且将湿摩擦材料16利用表面12a粘结至金属零件18，其中外层12的外表面12a背向金属零件18。

在形成湿摩擦材料16之后、在将湿摩擦材料16固定至金属零件18之前或之后，加热湿摩擦材料16，使得湿摩擦材料16的纤维素纤维被烧掉。可通过将湿摩擦材料16暴露于850至950华氏度之间的温度来烧掉纤维素纤维。从外层12上烧掉纤维素纤维，留下由填料20形成的改性的外层12′，如图4所示。填料20限定穿过改性的外层12’的多个曲折孔。来自燃烧后的纤维素纤维的残留物在改性的外层12’中以活性炭的形式存在。活性炭对于摩擦目的是有益的，因为活性炭具有高的表面能，导致活性炭在使用期间吸附摩擦改进剂，例如自动变速器流体中存在的脂肪酸或脂肪酰胺，它们是自动变速器流体中的添加剂。

形成湿摩擦材料16，使得改性的外层12’在外表面12a’与内表面12b’之间具有厚度t2，基底层10在外表面10a与下表面10b之间具有厚度t1，并且湿摩擦材料16在外表面12a’与下表面10b之间具有总厚度t3。在一个优选的实施例中，外层12’的厚度t2等于总厚度t3的10％至30％，因此基底层10的厚度t1为总厚度t3的70％至90％。

在一个优选的实施例中，如图3所示，将加热到850至950华氏度之间的温度的热板压机的热板22施加至外层12的外表面12a，以从外层12上烧掉纤维素纤维，从而形成改性的外层12’。在另一个实施例中，可将湿摩擦材料16通过温度介于850至950华氏度之间的加热炉以烧掉纤维素纤维，使得纤维素纤维被明火烧掉。

图5示出了粘结至金属零件的两侧的湿摩擦材料16，该金属零件为变矩器34的锁止离合器组件32的离合器板30的形式。锁止离合器组件32的活塞36将离合器板30压在变矩器34前盖38的内表面38a上。活塞36接触湿摩擦材料16的后件的改性的外表面12a’，以将湿摩擦材料16的前件上的表面12a’(图4)压在前盖38的内表面38a上。活塞36将离合器板30压在前盖38上，从而锁定锁止离合器组件32，使得变矩器34中到变速器输入轴的扭矩路径绕过变矩器34的叶轮40和涡轮42，而是相反从前盖38流至离合器板30并且穿过阻尼器总成44流至变速器输入轴，该变速器输入轴连接至变矩器34的输出轮毂46。

在前面的说明书中，已参考特定示例性实施例及其示例描述了本公开。然而，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中所阐述的更广泛的精神和范围的情况下，可对其做出各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

附图标记说明

10基底层

10a外表面

10b下表面

12外层

12a外表面

12b内表面

12’改性的外层

12a’改性的外表面

12b’改性的内表面

14加热板

14a板表面

16湿摩擦材料

18金属零件

20填料

22热板

30离合器板

32锁止离合器组件

34变矩器

36活塞

38前盖

38a内表面

40叶轮

42涡轮

44阻尼器组件

46输出轮毂