摩擦材料的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2020年1月7日提交的美国临时专利申请62/957,884号的优先权和所有利益，其公开内容在此引入作为参考。

本发明总体上涉及一种摩擦材料，该摩擦材料包括三层并且可以用于多种不同应用中，包括用于变速器中的离合器总成中的摩擦片中。

背景技术：

机动车辆的动力系的若干部件可以采用湿式离合器以便于将动力从车辆的发电机(例如，内燃发动机、电动机、燃料电池等)传递到机动车辆的驱动轮。位于发电机下游的变速器是使得能够进行车辆发动、换档和其他扭矩传递事件的部件。一些形式的湿式离合器通常存在于当前可用于机动车辆操作的许多不同类型的变速器中。

湿式离合器是一种在润滑剂存在下通过在两个或多个相对的旋转表面之间进行选择性的界面摩擦接合而使其互锁的组件。在接合点处，利用摩擦材料产生界面摩擦接合。摩擦材料由摩擦离合器片、带、同步器环或其他部件支撑。润滑剂在摩擦界面处的存在冷却并减少摩擦材料的磨损，并且允许一些初始滑移发生，使得扭矩传递尽管非常快速地进行，但努力避免可能伴随突然扭矩传递事件(即，冲击转换)的不适。

在机动车辆动力系中发现的多种湿式离合器中使用的摩擦材料必须能够承受在变速器的重复接合和脱离接合过程中典型地产生的重复的力和升高的温度。在使用期间，摩擦材料必须能够在整个接合(即，在其一个或多个表面上的摩擦接合)中保持相对恒定的摩擦，以保持内聚完整性，并且在适用的情况下保持对基底的粘附以用于此类变速器的数千个接合和脱离。

鉴于以上所述，仍然有机会开发在各种不同的湿式离合器应用中性能特性改善的摩擦材料。

技术实现要素：

公开了一种包括摩擦产生层、芯层和第三层的摩擦材料。摩擦产生层呈现摩擦产生表面并且包括摩擦产生材料。摩擦产生材料包括摩擦调节颗粒。芯层与摩擦产生层相邻并且包括芯材料。芯材料包括芯纤维。第三层与芯层相邻，使得芯层设置在摩擦产生层与第三层之间。第三层具有与摩擦产生层的摩擦产生表面相对的多功能表面。第三层包括多功能材料。多功能材料包括：多功能颗粒；和/或织造纤维，其选自芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、矿物纤维、以及它们的组合。树脂存在于摩擦产生层、芯层和第三层中的至少一个中。摩擦产生材料与多功能材料的组成相同或不同。

第三层摩擦材料为多功能表面。有利地，多功能表面产生摩擦并承受通常在变速器的反复接合和脱离接合期间产生的反复的力和升高的温度。多功能表面还促进了与基底的牢固结合的形成。照此，摩擦材料可以用于多种湿式离合器应用中并且在多种湿式离合器应用中最佳地执行。

附图说明

本发明的其他优点将容易理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述将更好地理解本发明。一个或多个附图中的各个组分可能未按比例示出。

图1是包括摩擦产生层、芯层和包括多功能颗粒的第三层的摩擦材料的一个实施例的截面视图。

图2是包括摩擦产生层、芯层和包括织造纤维的第三层的摩擦材料的一个实施例的截面视图。

图3是包括权利要求1的摩擦材料的摩擦片的截面视图。

图4是包括变速器中的多个摩擦片和分隔板的离合器总成的透视图。

应当理解，附图本质上是说明性的，并且不必按比例绘制。

具体实施方式

参照附图，其中在所有附图中，相同的数字表示相应的部件，摩擦材料通常以10表示。摩擦材料10包括摩擦产生层12、芯层14和第三层16。摩擦产生层12具有摩擦产生表面18，第三层16具有与摩擦产生层12的摩擦产生表面18相对的多功能表面20。芯层14与摩擦产生层12相邻，第三层16与芯层14相邻，使得芯层14设置在摩擦产生层和第三层12，16之间。在一些实施例中，摩擦材料10具有被限定为摩擦产生表面18与多功能表面20之间的距离的厚度t1，并且在许多这样的实施例中，摩擦产生层12从摩擦产生表面18朝向多功能表面20延伸达到厚度t1的10％、20％、30％或40％，并且第三层16从多功能表面20朝向摩擦产生表面18延伸达到厚度t1的10％、20％、30％或40％。

应当理解，当贯穿本发明使用时，包含(include)、包含(includes)和包含(including)与包括(comprise)、包括(comprises)和包括(comprising)相同。

摩擦材料：

图1和2是包括摩擦产生层12、芯层14和第三层16的摩擦材料10的两个实例的截面视图。摩擦材料10是多孔的，树脂22存在于摩擦产生层12、芯层14和第三层16中的至少一个中。通常，树脂22存在于摩擦产生层12、芯层14和第三层16中。下面将更详细地描述摩擦产生层12、芯层14，第三层16和树脂22中的每一个。

芯层：

如图1-3所示，摩擦材料10包括芯层14。芯层14可替代地描述为纸层、基层、主层或多孔层。芯层14也可描述为纸或原纸。在一些实施例中，芯层14的厚度t3为0.2mm至3.75mm、0.2mm至1mm、0.3mm至3mm、0.3mm至2mm、0.3mm至1mm、0.3mm至0.9mm、0.4mm至0.8mm、0.5mm至0.7mm、0.6mm至0.7mm、或0.2mm至0.35mm。或者，芯层14的厚度t3小于3.75mm、小于3mm、小于2mm、小于1mm、小于0.9mm、小于0.8mm、小于0.7mm、小于0.6mm、小于0.5mm、或小于0.4mm，但大于0.1mm。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑所有厚度t3值和在上述范围端点之内并包括上述范围端点的值的范围。厚度t3可以是指在树脂22固化之前或之后的厚度。

在一些实施例中，芯层14是离散的并且相对于边缘和/或分界被良好地限定。在其他实施例中，芯层14是非离散的并且相对于边缘和/或分界被良好地限定。在这样的实施例中，芯层14是不独立的并且可以不同程度地混入或渗入到摩擦产生层12和/或第三层16中，如下面更详细地描述的。例如，芯层14可以以梯度类型的模式混入摩擦产生层12和/或第三层16中。

芯层14包括芯材料40。芯材料40包括芯纤维42。这些芯纤维42可以可替代地描述为多个纤维。芯纤维42可包括一种或多种不同类型的纤维。基于芯材料40的所有非树脂组分的总重量，芯纤维42通常以20至100重量百分比或20至80重量百分比的量存在。在各种实施例中，芯纤维42以基于芯材料40的所有非树脂组分的总重量的25到75、30到70、35到65、40到60、45到55或45到50重量百分比的量存在。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的芯纤维量的所有值和值范围。

在一些实施例中，芯材料40基本上由芯纤维42(和树脂22)组成或由芯纤维42(和树脂22)组成。为此，芯材40可以基本上不含填料44或不含填料44。

芯纤维42在类型上不受限制并且可以选自芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、矿物纤维、以及它们的组合。在各种实施例中，芯纤维42是上述芯纤维类型中的一种或其组合。在各种非限制性实施例中，特此明确地考虑前述芯纤维类型的各种组合的所有重量范围和比率。

在各种实施例中，芯纤维42包括芳族聚酰胺。在其他实施例中，芯纤维42由芳族聚酰胺组成或基本上由芳族聚酰胺组成。芳族聚酰胺的各种非限制性实例包括商品名例如new和在一个实施例中，芳族聚酰胺是聚对苯二甲酰对苯二胺。在另一个实施例中，芳族聚酰胺是两种或更多种类型的芳族聚酰胺，例如第一聚对苯二甲酰对苯二胺和不同于第一聚对苯二甲酰对苯二胺的第二聚对苯二甲酰对苯二胺。在各种优选实施例中，可以使用商品名为或的芳族聚酰胺纤维。当然，在其他实施例中，可以使用其他商品名的芳族聚酰胺纤维。

在一些实施例中，芯纤维42包括纤维素，例如来自木材、棉花等的纤维素。在其他实施例中，芯纤维42基本上由纤维素组成或由纤维素组成。纤维素纤维可选自马尼拉麻蕉纤维(abacáfiber)、甘蔗渣纤维、竹纤维、椰壳纤维、棉纤维、菲奎叶纤维、亚麻纤维(flaxfiber)、亚麻纤维(linenfiber)、大麻纤维、黄麻纤维、木棉纤维、洋麻纤维、凤梨纤维、松木纤维、酒椰纤维、苎麻纤维、藤条纤维、剑麻纤维、木纤维及其组合。在一些具体实施例中，使用衍生自木材的纤维素纤维，如桦木纤维和/或桉树纤维。在其他实施例中，使用纤维素纤维如棉纤维。如果使用，棉纤维典型地具有附接到主纤维芯上的原纤化股线并且有助于防止摩擦材料10在使用过程中分层。

在其他实施例中，芯纤维42包括丙烯酸。丙烯酸纤维由一种或多种合成丙烯酸聚合物形成，例如由至少85wt.％丙烯腈单体形成的那些。在其他实施例中，芯纤维42由丙烯酸组成或基本上由丙烯酸组成。

在各种实施例中，芯纤维42具有从1μm至500μm的直径和从0.1mm至20mm的长度。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的直径的所有值和值范围。芯纤维42可以是织造的、非织造的或任何其他合适的构造。

在各种实施例中，芯纤维42具有大于40或50的加拿大标准游离度(canadianstandardfreeness，csf)。在一些实施例中，芯层可以依赖于结构，例如在不使用基底62的实施例中，并且芯纤维42具有40至250或40至125的csf。在其他实施例中，使用具有250至750的csf的较少原纤化的芯纤维42。在其他实施例中，芯纤维42具有300到750或大于750的csf。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的csf的所有值和值范围。

术语“加拿大标准游离度”是通过纸浆和造纸工业技术协会(“tappi”)程序t227om-85测试的，并且描述了纤维的原纤化程度可以描述为纤维游离度的量度。csf测试是一种经验方法，其给出了可排出3克纤维在一升水中的悬浮液的速率的任意量度。因此，与其他纤维或纸浆相比，较少原纤化的纤维具有更高的游离度或更高的流体从摩擦材料10排出的速率。特别地，可以将csf值转换为schopperriegler打浆度值。csf可以是代表芯层14中所有芯纤维42的csf的平均值。同样，应当理解，任何一个特定纤芯42的csf可以落在上面提供的范围之外，而平均值将落在这些范围之内。

此外，芯材40还可包括填料44。如果包括填料44，则填料44可以以基于芯材40的所有非树脂组分的总重量至多80wt.％或20至80wt.％的量存在。在各种实施例中，基于芯材料40的总重量，填料44以25至75wt.％、30至70wt.％、35至65wt.％、40至60wt.％、45至55wt.％或45至50wt.％的量存在。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的填料量的所有值和值范围。

填料44没有特别限制并且可以是本领域已知的任何填料。例如，填料44可以是增强填料或非增强填料。填料44可选自二氧化硅、硅藻土、石墨、碳、氧化铝、氧化镁、氧化钙、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、堇青石、莫来石、硅线石、锂辉石、透锂长石、锆石、碳化硅、碳化钛、碳化硼、碳化铪、氮化硅、氮化钛、硼化钛及其组合。在各种实施例中，填料44包括前述填料44类型中的一种或组合。在各种非限制性实施例中，特此明确地考虑前述填料44类型的各种组合的所有重量范围和比率。在各种实施方式中，填料44是硅藻土。

填料44可以具有0.5μm至250μm、10μm至200μm、10μm至160μm、20μm至160μm、或40μm至160μm的粒度。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的粒径的所有值和值范围。

在一些实施例中，芯材料40(或芯层14)包括选自纤维素纤维、芳族聚酰胺纤维和碳纤维的芯纤维42和选自硅藻土颗粒和碳颗粒的填料44。

芯材40可以进一步包括本领域已知的添加剂。

摩擦产生层：

如图1-3所示，摩擦材料10包括摩擦产生层12。摩擦产生层12也可称为“沉积物”。摩擦产生层12可以以在从摩擦产生表面18到芯层14的方向上(朝向多功能表面20)测量的渐变模式设置在摩擦材料10中，其中摩擦产生层12的组分的浓度在摩擦产生表面18处最大。

在许多实施例中，摩擦产生层12具有的厚度t2为从10μm至600μm、从12μm至450μm、从12μm至300μm、从12μm至150μm、或从14μm至100μm。可替代地，摩擦产生层12的厚度t2小于150μm、小于150μm、小于125μm、小于100μm、或小于75μm、但大于10μm。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的厚度t2的所有值和值范围。厚度t2可以指在树脂22固化之前或之后的摩擦产生层12的厚度。

摩擦产生层12包括摩擦产生材料30。摩擦产生材料30包括摩擦调节颗粒32。摩擦调节颗粒32可以包括一种或多种不同类型的颗粒。摩擦调节颗粒32为摩擦材料10提供高摩擦系数。所使用的一个或多个摩擦调节颗粒32的类型可以根据所寻求的摩擦特性而变化。

摩擦产生材料30可以基本上由摩擦调节颗粒32组成或由摩擦调节颗粒32组成。

在各种实施例中，摩擦调节颗粒32选自上述一种或多种填料颗粒类型(填料44)的任一种。可替代地，以上填料44可以选自以下描述的任何一种或多种摩擦调节颗粒类型(摩擦调节颗粒32)。

在各种实施例中，摩擦调节颗粒32选自二氧化硅颗粒、硅藻土颗粒、碳颗粒、石墨颗粒、氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、二氧化钛颗粒、二氧化铈颗粒、氧化锆颗粒、堇青石颗粒、莫来石颗粒、硅线石颗粒、锂辉石颗粒、透锂长石颗粒、锆石颗粒、碳化硅颗粒、碳化钛颗粒、碳化硼颗粒、碳化铪颗粒、氮化硅颗粒、氮化钛颗粒、硼化钛颗粒、腰果颗粒(cashewnutparticles)、橡胶颗粒及其组合。

在一些实施例中，摩擦调节颗粒32包括选自腰果壳颗粒、二氧化硅颗粒和硅藻土颗粒的至少一种颗粒类型。在其他实施例中，摩擦调节颗粒32基本上由腰果壳颗粒、二氧化硅颗粒和硅藻土颗粒的各种组合组成或由其组成。

在一些实施例中，摩擦调节颗粒32包括腰果颗粒。在其他具体实施例中，摩擦调节颗粒32基本上由腰果颗粒组成或由腰果颗粒组成。当然，在一些这样的实施例中，摩擦产生材料30基本上由腰果颗粒组成或由腰果颗粒组成。本领域技术人员将腰果壳颗粒理解为由腰果壳油形成的颗粒。腰果壳油有时也称为腰果壳液(cnsl)及其衍生物。

在一些实施方式中，摩擦调节颗粒32包括硅藻土颗粒。当然，在其他实施方式中，摩擦调节颗粒32基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒组成。在一些这样的实施例中，摩擦产生材料30基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒组成。硅藻土是包括二氧化硅的矿物。硅藻土是一种廉价的，具有较高摩擦系数的研磨材料。和是可以使用的硅藻土的两个商品名。

在一些实施例中，摩擦调节颗粒32包括腰果颗粒和硅藻土颗粒的组合。当然，在其他实施例中，摩擦调节颗粒32基本上由腰果壳颗粒和硅藻土颗粒的组合组成或由腰果壳颗粒和硅藻土颗粒的组合组成。在一些这样的实施例中，摩擦产生材料30基本上由腰果壳颗粒和硅藻土颗粒的组合组成或由腰果壳颗粒和硅藻土颗粒的组合组成。

在各种实施例中，摩擦调节颗粒32包括弹性体颗粒。弹性体颗粒表现出弹性和其他橡胶状性质。这样的弹性体颗粒可以是选自腰果颗粒和橡胶颗粒的至少一种颗粒类型。在一些实施例中，使用橡胶颗粒，包括硅橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶和卤化橡胶如氯丁基橡胶、溴丁基橡胶、聚氯丁烯橡胶和丁腈橡胶。在其他实施例中，使用基本上由以下组成或由以下组成的橡胶颗粒：硅橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、丁基橡胶和卤化橡胶如氯丁基橡胶、溴丁基橡胶、聚氯丁烯橡胶和丁腈橡胶。

在一些特定实施例中，弹性体颗粒包括硅橡胶颗粒。在其他特定实施例中，弹性体颗粒基本上由硅橡胶颗粒组成或由硅橡胶颗粒组成。

在一些具体实施例中，这些弹性体颗粒包括丁腈橡胶颗粒。在其他具体实施例中，这些弹性体颗粒基本上由或由丁腈橡胶颗粒组成。

在各种实施例中，摩擦调节颗粒32具有100nm至80μm、500nm至30μm、或800nm至20μm的平均直径。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的平均直径的所有值和值范围。

摩擦产生材料30可以进一步包括摩擦调节纤维34。摩擦调节纤维34可以包括不同的纤维类型。在各种实施例中，摩擦调节纤维34选自上述任何芯纤维类型(芯纤维42)。可替代地，这些芯纤维42可以选自以下描述的摩擦调节纤维类型(摩擦调节纤维34)中的任何一种或多种。

如果包括摩擦调节纤维34，则摩擦调节纤维34的类型不受特别限制，并且可以选自芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、矿物纤维、以及它们的组合。在各种实施例中，摩擦调节纤维34是前述摩擦调节纤维类型中的一种或组合。在各种非限制性实施例中，特此明确地考虑前述摩擦调节纤维类型的各种组合的所有重量范围和比率。

在一些实施例中，摩擦产生材料30包括摩擦调节颗粒32但不包括摩擦调节纤维34。在一些这样的实施例中，摩擦产生材料30基本上由摩擦调节颗粒32组成或由摩擦调节颗粒32组成。

在其他实施例中，摩擦产生材料30包括摩擦调节颗粒32和摩擦调节纤维34两者。例如，在一些具体实施例中，摩擦产生材料30包括纤维素纤维、硅藻土颗粒，以及任选地弹性体颗粒。在其他具体实施例中，摩擦产生材料30包括纤维素纤维、硅藻土颗粒和腰果壳颗粒。

摩擦产生材料30可以进一步包括本领域已知的添加剂。

在各种实施例中，摩擦产生层12或摩擦产生沉积物的组分(例如摩擦调节颗粒32、摩擦调节纤维34和/或任何添加剂)的用量为芯层14的表面每3000ft²为0.5至100lbs.(每278.71m²为0.2kg至45.4kg),芯层14的表面每3000ft²为3至80lbs.(每278.71m²为1.4kg至36.3kg),芯层14的表面每3000ft²为3至60lbs.(每278.71m²为1.4kg至27.2kg)，芯层14的表面每3000ft²为3至40lbs.(每278.71m²为1.4kg至18.1kg)，芯层14的表面每3000ft²为3至20lbs.(每278.71m²为1.4kg至9.1kg)，芯层14的表面每3000ft²为3至12lbs.(每278.71m²为1.4kg至5.4kg)，芯层14的表面每3000ft²为3至9lbs.(每278.71m²为1.4kg至4.1kg)。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的量的所有值和值范围。上面刚描述的量是以lbs./3000ft²为单位的，这是造纸工业中通常用来作为基于表面积的重量测量的单位。以上，单位表示每3000ft²芯层14的表面的摩擦产生材料30的重量。

第三层：

如图1-3所示，摩擦材料10包括第三层16。第三层16也可称为“沉积物”。在一些实施例中，第三层16可以设置在芯层14上并且作为不同的并且定义明确的层或沉积物包括在摩擦材料10中。在其他实施例中，第三层16可以设置在芯层14上并且以在从多功能表面20进入芯层14的方向上(朝向摩擦产生表面18)测量的渐变模式包括在摩擦材料10中，其中第三层16的组分的浓度在多功能表面20处最大。

第三层16为摩擦材料10提供使用中的柔性。即，第三层16具有多功能表面20，其具有多功能，用于(1)促进对基底62的粘附，和(2)产生摩擦。因此，多功能第三层16允许在广泛的湿式离合器应用中使用摩擦材料10。

在许多实施例中，第三层16具有的厚度t4为从10μm至600μm、从12μm至450μm、从12μm至300μm、从12μm至150μm、或从14μm至100μm。可替代地，第三层16的厚度t4小于150μm、小于150μm、小于125μm、小于100μm、或小于75μm、但大于10μm。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的厚度t4的所有值和值范围。厚度t4可以是指在树脂22固化之前或之后的厚度。

第三层16包括多功能材料50。多功能材料50包括选自以下各项的多功能颗粒54和/或织造纤维52：芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、矿物纤维、以及它们的组合。即，第三层16选自其中多功能材料50包括多功能颗粒54的实施例，其中多功能材料50包括织造纤维52的实施例，或其中多功能材料50包括多功能颗粒54和织造纤维52两者的实施例。

在一些实施例中，第三层16的多功能材料50包括多功能颗粒54。在这样的实施例中，多功能材料50可以包括一种或多种类型的多功能颗粒54并且不含或基本上不含纤维(织造的或非织造的)。

在一些实施方式中，多功能材料50基本上由多功能颗粒54组成或由多功能颗粒54组成。在一些实施例中，第三层16基本上由多功能颗粒54组成或由多功能颗粒54组成。

多功能颗粒54可以包括一种或多种不同的颗粒类型。在各种实施例中，多功能颗粒54选自一种或多种不同的摩擦调节颗粒类型(摩擦调节颗粒32)和填料颗粒类型(填料44)。可替代地，以上摩擦调节颗粒32中的任一种可以选自以下描述的多功能颗粒54的不同颗粒类型中的任一种或多种。

在各种实施例中，多功能颗粒54和/或摩擦调节颗粒32各自选自二氧化硅颗粒、硅藻土颗粒、碳颗粒、石墨颗粒、氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、二氧化钛颗粒、二氧化铈颗粒、氧化锆颗粒、堇青石颗粒、莫来石颗粒、硅线石颗粒、锂辉石颗粒、透锂长石颗粒、锆石颗粒、碳化硅颗粒、碳化钛颗粒、碳化硼颗粒、碳化铪颗粒、氮化硅颗粒、氮化钛颗粒、硼化钛颗粒、腰果颗粒、橡胶颗粒及其组合。

在一些实施例中，多功能颗粒54和/或摩擦调节颗粒32各自独立地选自碳颗粒、腰果颗粒、二氧化硅颗粒、硅藻土颗粒及其组合。在一些这样的实施例中，多功能颗粒54和/或摩擦调节颗粒32各自独立地具有500nm至30μm的平均直径。

在一些实施方式中，多功能颗粒54包括硅藻土颗粒。在其他实施方式中，多功能颗粒54基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒组成。当然，在一些这样的实施例中，多功能材料50基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒组成。

在一些实施例中，多功能颗粒54包括腰果颗粒。在其他实施例中，多功能颗粒54基本上由腰果颗粒组成或由腰果颗粒组成。当然，在一些这样的实施例中，多功能材料50基本上由腰果颗粒或由腰果壳油衍生的颗粒组成。

在一些实施方式中，多功能颗粒54包括硅藻土颗粒和腰果颗粒。在其他实施例中，多功能颗粒54基本上由或由硅藻土颗粒和腰果颗粒组成。当然，在一些这样的实施例中，多功能材料50基本上由硅藻土颗粒组成或由硅藻土颗粒和腰果颗粒组成。

在各种实施例中，多功能颗粒54包括弹性体颗粒。如果多功能颗粒54包括弹性体颗粒，则可以包括以上关于摩擦调节颗粒32描述的弹性体颗粒类型的任何组合。例如，多功能颗粒54可以包括选自腰果颗粒和橡胶颗粒的至少一种颗粒类型。

在各种实施例中，多功能颗粒54具有100nm至80μm、500nm至30μm、或800nm至20μm的平均直径。在一些这样的实施例中，多功能颗粒54和/或摩擦调节颗粒32各自独立地具有500nm至30μm的平均直径。

在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的平均直径值的所有值和范围。

在一些实施例中，第三层16包含包括织造纤维52的多功能材料50。这些织造纤维52被称为织造的，因为这些织造纤维52包括至少一些规则的缠结。即，织造纤维52被称为织造的，因为它们更加随机地缠结。在一些实施例中，织造纤维被称为织造的，因为织造纤维52是开放的，被制成股线，并且这些股线被织造或针织成织物以形成纤维的有组织的缠结，这些纤维形成单一的粘结体。在一些具体实施例中，第三层16包括织造或针织成织物的织造纤维52，并且基本上不含或不含非织造纤维。

如果第三层16的多功能材料50中包括织造纤维52，则织造纤维52选自芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维和矿物纤维中的至少一种。多功能材料50可以进一步包括补充的非织造纤维，其选自芳族聚酰胺纤维、碳纤维、纤维素纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维和矿物纤维及其组合中的至少一种。

在一些实施例中，多功能材料50基本上由织造纤维52组成或由织造纤维52组成。在一些实施例中，多功能层16基本上由织造纤维52组成或由织造纤维52组成。

在多功能材料50包括织造纤维52的实施例中，织造纤维52可选自上述任何芯纤维类型(芯纤维42)。同样地，在多功能材料50包括补充的非织造纤维的实施例中，补充的非织造纤维可以选自上述任何芯纤维类型(芯纤维)42。

在许多实施例中，多功能材料50包括织造纤维素纤维。在这样的实施例中，织造纤维52包括选自以下的纤维：马尼拉麻蕉纤维(abacáfiber)、甘蔗渣纤维、竹纤维、椰壳纤维、棉纤维、菲奎叶纤维、亚麻纤维(flaxfiber)、亚麻纤维(linenfiber)、大麻纤维、黄麻纤维、木棉纤维、洋麻纤维、凤梨纤维、松木纤维、酒椰纤维、苎麻纤维、藤条纤维、剑麻纤维、木纤维及其组合。在一些具体实施例中，织造纤维52包括纤维素纤维，并且纤维素纤维包括棉纤维。在一些具体实施例中，织造纤维52基本上由棉纤维组成或由棉纤维组成。纤维素纤维提供改善的对基底62的粘合和抗分层性(即减少内聚和粘合失效)。多功能表面20促进摩擦材料10与基底62的粘附以及形成牢固的结合。

在其他特定实施例中，织造纤维52包括碳纤维。在其他实施例中，织造纤维52基本上由碳纤维组成或由碳纤维组成。织造碳纤维可以增加摩擦材料10热阻，改善基底62的结合，抗分层性，以及声响或噪音抗性。

在其他特定实施例中，织造纤维52包括芳族聚酰胺纤维。在其他实施例中，织造纤维52基本上由芳族聚酰胺纤维组成或由芳族聚酰胺纤维组成。

当然，在一些实施例中，多功能材料50基本上由织造纤维52组成或由织造纤维52组成。在其他实施例中，多功能材料50包括织造纤维和非织造纤维的组合。

多功能材料50可以进一步包括本领域已知的添加剂。

在各种实施例中，第三层16的组分(例如多功能颗粒54、织造纤维52和/或任何添加剂)的用量为芯层14的第二表面每3000ft²为0.5至100lbs.(每278.71m²为0.2kg至45.4kg),芯层14的第二表面每3000ft²为3至80lbs.(每278.71m²为1.4kg至36.3kg),芯层14的第二表面每3000ft²为3至60lbs.(每278.71m²为1.4kg至27.2kg)，芯层14的第二表面每3000ft²为3至40lbs.(每278.71m²为1.4kg至18.1kg)，芯层14的第二表面每3000ft²为3至20lbs.(每278.71m²为1.4kg至9.1kg)，芯层14的第二表面每3000ft²为3至12lbs.(每278.71m²为1.4kg至5.4kg)，芯层14的第二表面每3000ft²为3至9lbs.(每278.71m²为1.4kg至4.1kg)。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的量的所有值和值范围。上面刚描述的量是以lbs./3000ft²为单位的，这是造纸工业中通常用来作为基于表面积的重量测量的单位。以上，单位表示每3000ft²芯层14的第二表面的多功能材料50的重量。

在一些实施例中，第三层16的多功能材料50和摩擦产生层12的摩擦产生材料30在组成上是相同的。图1是包括组成相同的芯层14、摩擦产生层12和第三层16的摩擦材料10的一个实施例的截面视图。相反，图2是包括组成不同的芯层14、摩擦产生层12和第三层16的摩擦材料10的另一个实施例的截面视图。

在其他实施例中，第三层16的多功能材料50和摩擦产生层12的摩擦产生材料30在组成上是不同的。

应当理解，如贯穿本发明的术语“基本上由……组成”描述了这样的实施例，基于包括在摩擦材料10中的所有特定组分类别的总重量，其包括特定组分类别(例如，多功能颗粒54)的一种或多种指定组分(例如，硅藻土颗粒)和小于该特定组分类别的所有其他相似组分(例如橡胶颗粒)的5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％、0.05wt.％或0.01wt.％。

作为非限制性实例，如上的术语“基本上由硅藻土颗粒组成的多功能颗粒54”描述了基于包括在摩擦材料10的多功能材料50(或作为替代基础的第三层16)中的多功能颗粒54的总重量，包括硅藻土颗粒和小于5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％、0.05wt.％或0.01wt.％的其他多功能颗粒54的多功能颗粒54。

还应当理解，如贯穿本发明使用的术语“基本上由…组成”描述了描述了这样的实施例，基于材料30、40或50(不包括树脂)中所有组分的总重量，其在特定材料(例如多功能材料50)中包括指定组分(例如硅藻土颗粒)和小于5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％、0.05wt.％或0.01wt.％的特定材料中的其他组分(例如附加纤维、颗粒、添加剂等)。

作为非限制性实例，“基本上由硅藻土颗粒组成的多功能材料50”，如上所述，描述了基于多功能材料50(不包括树脂22)中的所有组分的总重量，包括硅藻土颗粒和小于5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％、0.05wt.％或0.01wt.％的包括在多功能材料50中的所有其他组分的多功能材料50。

作为进一步非限制性实例，“基本上由硅藻土颗粒组成的第三层16”，如上所述，描述了基于第三层16(不包括树脂22)中的所有组分的总重量，包括硅藻土颗粒和小于5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％、0.1wt.％、0.05wt.％或0.01wt％的包括在第三层16中的所有其他组分的第三层16。

树脂：

如图1-3所示，树脂22可以存在于摩擦材料10内。树脂22可以均匀地或非均匀地分散在摩擦材料10内。例如，树脂22可以分散在芯层14、摩擦产生层12和第三层16中的至少一个中。换言之，芯层14、摩擦产生层12和第三层16中的至少一个可以包括树脂22。作为又一个示例，芯层14、摩擦产生层12和第三层16中的至少一个可以包括一种或多种不同类型的树脂22。在各种实施例中，树脂22均匀地或非均匀地分散在整个芯层14中，并且可以部分地或全部地包封摩擦产生层12和第三层16中的一个或多个。在图中，数字22表示未固化的树脂，而数字23表示固化的树脂。

树脂22可以是本领域已知的任何树脂，并且可以是可固化的。或者，树脂22可以是不固化的类型。在各种实施例中，取决于摩擦材料10的形成阶段，树脂22、23可以是未固化的、部分固化的或完全固化的。

在一些实施例中，树脂22可以是适于为摩擦材料10提供结构强度的任何热固性树脂。可以使用的各种树脂22包括酚醛树脂和酚醛基树脂。酚醛树脂是一类热固性树脂，其通过芳香族醇(通常为苯酚)和醛(通常为甲醛)的缩合而产生。酚醛基树脂是热固性树脂共混物，其通常包括基于所有树脂的总重量并且不包括任何溶剂或加工酸的至少50wt.％的酚醛树脂。应当理解，各种基于酚的树脂可以包括改性成分，例如环氧、丁二烯、硅酮、桐油、苯、腰果壳油等。在一些实施例中，使用包括5至80wt.％的有机硅树脂的硅酮改性的酚醛树脂，其余重量百分比归因于使用酚醛树脂或酚醛树脂与其他不同树脂的组合。在其他实施例中，使用环氧改性的酚醛树脂，其包括5至80wt.％的环氧树脂，其余重量百分比归因于使用酚醛树脂或酚醛树脂与其他不同树脂的组合。

在一个或多个实施例中，基于所有树脂的总重量并且不包括任何溶剂或加工酸，树脂22可以包括例如5至100wt.％或5至80wt.％的有机硅树脂。可使用的有机硅树脂包括热固化有机硅和弹性体有机硅。还可以使用各种有机硅树脂，例如包括d、t、m和q单元的那些(例如dt树脂、mq树脂、mdt树脂、mtq树脂、qdt树脂…)。

在各种实施例中，基于摩擦材料10中的所有非树脂组分的总重量，树脂22以20至80wt.％、20至90wt.％、或25至60wt.％的量存在。例如，基于摩擦材料10中的所有非树脂组分的总重量，树脂22可以以25至75wt.％、25至70wt.％、30至75wt.％、30至70wt.％、或30至55wt.％、或35至65wt.％的量存在。此值可替代地描述为树脂“吸收”。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的树脂量的所有值和值范围。

一旦固化，该固化树脂23赋予摩擦材料10强度和刚性，并且将层12，14，16的组分彼此粘附，同时保持用于适当润滑剂流动的所需孔隙率，并且还将摩擦材料10结合到基底62上，如下所述。

摩擦材料的物理性能：

如图1-3所示，摩擦材料10包括多个孔24。每个孔24具有孔径。

这些孔24可以均匀地或非均匀地分散在整个摩擦材料10中。例如，芯层14、摩擦产生层12和第三层16中的至少一个可以包括孔24(多孔的)。在一些实例中，芯层14、摩擦产生层12和第三层16中的至少一个具有不同的孔隙率、平均孔径和/或中值孔径。在其他实例中，芯层14、摩擦产生层12和第三层16具有大约相同的孔隙率、平均孔径和/或中值孔径。

中值孔径可使用美国材料试验协会(“astm”)测试方法d4404-10测定。在不同的实施例中，如使用astm测试方法d4404-10测定的，摩擦材料10中的中值孔径是从0.5μm至50μm、1μm至50μm、2μm至50μm、2μm至45μm、2μm至30μm、2μm至15μm、或3μm至10μm。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的中值孔径的所有值和值范围。

在其他实施例中，如使用astm测试方法d4404-10所测定的，摩擦材料10具有从5％至90％或25％至85％的孔隙率。摩擦材料10的孔隙率可以描述为摩擦材料10对空气开放的百分比。可替代地，孔径可以描述为摩擦材料10基于体积的百分比，即空气或非固体。在各种实施例中，如使用astm测试方法d4404-10所测定的，摩擦材料10具有30％至80％、或40％至75％的孔隙率。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的孔隙率的所有值和值范围。在一些实施例中，如使用astm测试方法d4404-10所测定的，摩擦产生层12具有比第三层16更低的孔隙率。在一些实施例中，如使用astm测试方法d4404-10所测定的，第三层16具有比芯层14更低的孔隙率。在其他实施例中，如使用astm测试方法d4404-10所测定的，第三层16具有比芯层14更高的孔隙率。

摩擦材料10越多孔，热耗散越有效。当摩擦材料10是多孔的时，在使用过程中摩擦材料10接合期间，油流入和流出摩擦材料10的速度更快。例如，当摩擦材料10具有更高的平均流动孔径和孔隙率时，由于更好的自动变速器流体流过摩擦材料10的孔24，所以摩擦材料10更有可能变更冷或在变速器中产生更少的热。在变速器的操作过程中，由于自动变速器流体的故障，特别是在高温下，摩擦材料10上的油沉积物倾向于随时间发展。油沉积物倾向于减小孔24的尺寸。因此，当摩擦材料10形成有较大的孔24时，积油后的剩余/最终孔径越大。可以基于纤维(34、42、52)、树脂22、摩擦调节颗粒32、填料44、多功能颗粒54、层(12、14、16)的组成和原纸重量的选择进一步改变摩擦材料10的孔隙率。

在各种实施例中，摩擦材料10具有高孔隙率，使得在使用期间具有高流体渗透能力。在这样的实施例中，重要的是摩擦材料10不仅是多孔的，而且是可压缩的。例如，渗入到摩擦材料10中的流体典型地必须能够在变速器的操作过程中施加的压力下从摩擦材料10快速地被挤压或释放，而摩擦材料10典型地必须不坍塌。还可能重要的是，摩擦材料10具有高导热性以还帮助快速耗散在变速器操作期间产生的热。

摩擦材料10的初始厚度t1典型地为0.3至4mm、0.4至3mm、0.4至2mm、0.4至1.6mm、0.4至1.5mm、0.5至1.4mm、0.6至1.3mm、0.7至1.2mm、0.8至1.1mm、或0.9至1mm。厚度t1是指结合到基底62之前的厚度，并且可以称为卡尺厚度。厚度t1可以指存在未固化树脂的摩擦材料10的厚度或不存在树脂22的原纸的厚度。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的厚度t1的所有值和值范围。

在粘结到基底62和树脂23固化之后，摩擦材料10的总厚度t5典型地为0.3至3.75mm、0.4至3mm、0.4至2mm、0.4至1.6mm、0.4至1.5mm、0.5至1.4mm、0.6至1.3mm、0.7至1.2mm、0.8至1.1mm或0.9至1mm。厚度t5典型地在结合到基底62之后测量。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的总厚度t5的所有值和值范围。

在其他实施例中，摩擦材料10在2mpa下具有2％至30％、4％至15％、或6％至8％的压缩。压缩是摩擦材料10的材料特性，其可以在摩擦材料10设置在基底62上时测量(即，当摩擦片60的一部分时测量，如下所述)或在摩擦材料10未设置在基底62上时测量。通常，压缩是摩擦材料10在一定负荷下被压缩的距离的量度(例如mm)。例如，在施加负荷之前测量摩擦材料10的厚度。然后，对摩擦材料10施加负荷。在施加负荷指定时间段之后，测量摩擦材料10的新厚度。值得注意的是，摩擦材料10的这个新厚度是在摩擦材料10仍处于负荷下时测量的。如本领域技术人员所理解的，压缩通常与弹性相关。摩擦材料10的弹性越大，压缩后观察到的回复就越大。这通常导致较少的内衬损失和形成较少的热点，这两者都是所期望的。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的压缩值的所有值和范围。

在不同的实施例中，摩擦材料10被结合到基底62上，基底典型地是金属的。基底62的几个实例包括但不限于离合器板、同步器环和变速器带。摩擦材料10包括摩擦产生表面18和相对面向的多功能表面20。摩擦产生表面18在存在润滑剂的情况下经历与相对的旋转表面的选择界面摩擦接合。多功能表面20具有多功能，用于(1)促进对基底62的粘附，和(2)产生摩擦。

当粘结到基底62时，多功能表面20在粘合剂或一些其他合适的粘结技术的帮助下或不在粘合剂或一些其他合适的粘结技术的帮助下实现到基底62的粘结附接。在下面描述的一个示例性实施例中，摩擦材料10用于摩擦片60中，其中多功能表面20促进摩擦材料10与基底62之间的牢固结合。

也就是说，如果多功能表面20没有结合到基底62，则多功能表面20可以经历与相对的旋转表面的界面摩擦接合。在一些实施例中，使用摩擦材料10使得摩擦产生表面18和多功能表面20产生摩擦。在一些非限制性实例中，可以制造包括与聚合物载体固化和共模制的摩擦材料10的摩擦片(未示出)，使得摩擦产生表面18和多功能表面20的至少一部分暴露以产生摩擦。

润滑剂可以是任何合适的润滑流体，如自动变速器流体。可以控制润滑剂在摩擦材料10上的流速以允许摩擦产生表面18和/或多功能表面20处的温度长时间超过350℃，以努力改善燃料效率。在各种实施例中，虽然摩擦材料10在350℃以上且高达500℃下令人满意地执行，但其不仅限于这样的高温环境，并且如果需要，其可用于设计成将摩擦产生表面18处的温度维持在350℃以下的湿式离合器中。在另外的非限制性实施例中，特此明确考虑在上述范围终点之内并包括上述范围终点的操作温度的所有值和值范围。

摩擦片：

如图3所示，如以上首先介绍的，本发明还提供了摩擦片60，其包括摩擦材料10和基底62(例如，金属板)。基底62具有至少两个表面64、66，并且摩擦材料10典型地被结合到这些表面64、66中的一者或两者上。摩擦材料10与一个或两个表面64、66的结合或粘附可以通过本领域已知的任何粘合剂或手段来实现，例如酚醛树脂或上述任何树脂22、23。

现在参见图4，摩擦片60可以被使用、销售或设置有分隔板68以形成离合器组件或离合器总成70(例如，湿式离合器总成)。本发明还提供了包括摩擦材料10和基底62的摩擦片60自身以及包括摩擦片60和分隔板68的离合器总成70。

现在仍参见图4，本发明还提供了一种变速器72，其包括离合器总成70。变速器72可以是自动变速器或手动变速器。

在整个公开中的上述实施例的所有组合由此在一个或多个非限制性实施例中被明确地设想，即使这样的公开没有在上面的单个段落或部分中被逐字地描述。换言之，明确构思的实施例可以包括从本发明的任何部分选择和组合的上述任何一个或多个元件。

一个或多个上述值可以变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％等，只要变化保持在本发明的范围内。可以从独立于所有其他构件的马库什组的每个构件获得预料不到的结果。可以单独地或组合地依靠每个构件，并为所附权利要求范围内的特定实施例提供足够的支持。本文明确地考虑了独立权利要求和从属权利要求(无论是单从属还是多从属)的所有组合的主题。本发明是说明性的，包括描述性文字而不是限制性文字。根据以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且本发明可以不同于本文具体描述的方式实施。

还应当理解，在描述本发明的各种实施例中所依赖的任何范围和子范围独立地且共同地落入所附权利要求的范围内，并且应当理解为描述和考虑了包括其中的整数值和/或分数值的所有范围，即使这些值在本文中没有明确地写出。本领域技术人员容易认识到，所列举的范围和子范围足以描述和实现本发明的各种实施例，并且此类范围和子范围可被进一步描述为相关的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等。仅作为一个实例，“0.1至0.9”的范围可进一步描述为下三分之一，即0.1至0.3、中三分之一，即0.4至0.6、和上三分之一，即0.7至0.9，其单独地和共同地在所附权利要求的范围内，并且可以单独地和/或共同地依赖，并且为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。此外，关于定义或修改范围的语言，例如“至少”、“大于”、“小于”、“不超过”等，应理解，此类语言包括子范围和/或上限或下限。作为另一实例，“至少10”的范围固有地包括至少10到35的子范围，至少10到25的子范围，25到35的子范围等，且每一子范围可单独和/或共同依赖且为所附权利要求书范围内的特定实施例提供足够支持。最后，可以依赖所公开的范围内的单个数字并且为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。例如，“1至9”的范围包括各种单独的整数，例如3，以及包括小数点(或分数)，例如4.1的单独的数字，其可以被依赖并为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。