CN112654799A - 带涂覆填料颗粒的湿摩擦材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制作湿摩擦材料层的方法，所述方法包括：将液体形式的介质添加到基料中，所述基料包括嵌入纤维基质中的填料颗粒；干燥所述介质，使所述介质在所述填料颗粒上固化，从而使所述介质堵塞所述填料颗粒中的孔洞；将粘结剂添加到所述基料中；以及通过从所述基料中除去至少一些所述介质而使所述填料颗粒中的至少一些所述孔洞不被堵塞。

Description

带涂覆填料颗粒的湿摩擦材料

技术领域

本公开整体涉及用于转矩变换器和机动车辆变速器中的摩擦离合器和摩擦片，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油浸环境中工作，并且通常是用于形成摩擦材料环的纸基材料。已知的是，在长网造纸机中的造纸过程期间，当纸基材料沿着传送带移动时，在该造纸机的湿部将以商品名CELITE出售的硅藻土直接喷射或喷洒在基础材料之上。

发明内容

本发明提供了制造湿摩擦材料的方法。该方法包括：将液体形式的介质添加到基料中，该基料包括嵌入纤维基质中的填料颗粒；干燥该介质以使该介质在填料颗粒上固化，使得该介质堵塞填料颗粒中的孔洞；将粘结剂添加到基料中；以及通过从基料中除去至少一些介质而使填料颗粒中的至少一些孔洞不被堵塞。

在该方法的一些实施例中，介质可以是乳液。该乳液可以是胶乳。胶乳可以是丙烯酸乳液。填料颗粒可以是硅藻土颗粒。粘结剂可以是酚醛树脂。在制浆过程期间，介质可以以液体形式添加到基料中，以便形成基料。从基料中除去至少一些介质可以包括燃烧该介质。介质的燃烧可以通过使粘结剂固化的热来进行。使粘结剂固化的热可以由压贴湿摩擦材料层的外表面的加热板提供。从基料中除去至少一些介质可以在湿摩擦材料层中沿着填料颗粒形成空隙。在从基料中除去至少一些介质之前，介质可以占湿摩擦材料层重量的3％至6％。

还提供了制作摩擦离合器的零件的方法，包括制造湿摩擦材料。从基料中除去至少一些介质可以包括通过热使介质燃烧，该热使粘结剂固化以将湿摩擦材料固定到摩擦离合器的金属零件上。

还提供了湿摩擦材料，该湿摩擦材料包括基础材料，该基础材料包括纤维基质和嵌入该纤维基质中的填料颗粒。填料颗粒各自包括多个孔洞。该湿摩擦材料还包括嵌入基础材料中的粘结剂，这些填料颗粒中的至少一些孔洞未被堵塞。

在湿摩擦材料的一些实施例中，该湿摩擦材料包括介质的残余物。介质可以是胶乳。这些残余物可以包括碳化的残留物。胶乳可以是丙烯酸乳液。填料颗粒可以是硅藻土颗粒。粘结剂可以是酚醛树脂。

还提供了离合器总成，该离合器总成包括金属零件和固定在该金属零件上的湿摩擦材料。

附图说明

下面通过参考以下附图来描述本公开，在附图中：

图1a示意性地示出了在添加粘结剂之前的湿摩擦材料层；

图1b示出了图1a所示的湿摩擦材料层的一部分的放大图，其展示了纤维和涂覆有胶乳形式的介质的硅藻土颗粒；

图1c示出了在将粘结剂添加到湿摩擦材料层中之后的湿摩擦材料层；

图1d示出了从硅藻土颗粒中除去胶乳之后的湿摩擦材料；

图2示出了经由加热板接合在金属零件之上的湿摩擦材料层；

图3示出了摩擦对速度的曲线图，其展示了较高丙烯酸系胶乳对材料的影响；并且

图4示出了结合到转矩变换器的锁止离合器总成的离合器片的两侧的湿摩擦材料层。

具体实施方式

本公开提供了一种方法，该方法包括在摩擦材料被酚醛树脂饱和之前，用液体形式的临时介质将硅藻土颗粒饱和，以防止硅藻土颗粒被酚醛树脂堵塞。通过防止硅藻土颗粒被酚醛树脂堵塞，增加了摩擦材料的孔隙度，从而提供了改进的摩擦材料，该摩擦材料可以在离合器接合期间快速吸收反作用片和湿摩擦材料层之间的油。

用酚醛树脂浸渍湿摩擦材料是为了在车辆应用中耐高温高压。由于酚醛树脂是通过液体介质携带的，并且在湿摩擦材料饱和期间，酚醛树脂渗透到硅藻土颗粒内部，然后在固化过程期间硬化，所以使得硅藻土颗粒变得更硬且多孔性更小。

本公开提供了形成湿摩擦材料的方法，该方法包括在湿摩擦材料(原纸)制浆过程中添加胶乳液体，使得胶乳堵塞硅藻土颗粒。胶乳液体是能够形成凝胶/固化/硬化的乳液体系。胶乳在纸张干燥阶段期间干燥，并且在硅藻土周围形成薄的橡胶状屏障，其防止酚醛树脂渗透到硅藻土颗粒的孔洞中。与酚醛树脂相反，胶乳在酚醛树脂固化过程期间不会硬化。湿摩擦材料表面上的胶乳通过在湿摩擦材料结合到钢板期间胶乳磨损或被烧掉而除去，并且在使用时的离合器接合期间，表面上剩余的树脂被擦掉，以帮助保持硅藻土颗粒的孔隙开放和新鲜。添加胶乳至特定百分比以改善湿摩擦材料的性能可能是特别有利的，因为在该特定百分比之上没有看到改善。

所使用的胶乳还可以有助于使硅藻土颗粒更牢固地粘结到纤维网络上，使得在施加离合器期间，硅藻土颗粒变得更有效并且提供更好的摩擦特性。

图1a至图1d和图2示意性地展示了根据本公开的一个实施例的形成湿摩擦材料层的方法以及离合器总成。

湿摩擦材料层12可以由纤维、填料材料、粘结剂和介质形成。纤维可以是芳族聚酰胺纤维、有机纤维、碳纤维和/或玻璃纤维。有机纤维可以包括纤维素纤维或棉纤维。填料材料可以是硅藻土颗粒。粘结剂可以是酚醛树脂。介质可以是胶乳形式的乳液。任选地，摩擦改性剂(诸如石墨)也可以包含在湿摩擦材料层12中。层12的纤维可以具有45微米至55微米的平均直径和1毫米至2毫米的平均长度。

在一个优选的实施例中，湿摩擦材料层12可以包含按重量百分比计25％至40％的纤维、30％至40％的填料材料和25％至40％的粘结剂。更具体地，湿摩擦材料层12可以包含按重量百分比计30％至35％的纤维、30％至35％的填料材料和30％至35％的粘结剂。

图1a示意性地示出了在添加粘结剂之前的湿摩擦材料层12。湿摩擦材料层12包括在湿摩擦材料层12的第一外表面12a和第二外表面12b之间的由嵌入纤维基质16中的多个硅藻土颗粒14形成的基料。

图1b示出了湿摩擦材料层12的放大图，其展示了包括纤维16和涂覆有胶乳22的硅藻土颗粒14的湿摩擦材料层12的一部分。在图1b所示的该实施例中，硅藻土颗粒14具有空心圆柱形状，并且各自包括轴向穿过其中的孔洞18。颗粒14也是多孔的，并且包括从各个颗粒14的内圆周表面到外圆周表面径向穿过其中的多个孔洞20。在其他实施例中，颗粒14可以具有不同的形状，但是仍然包括多个孔洞并且是多孔的。如图1b所示，硅藻土颗粒14中的每个硅藻土颗粒都被胶乳22覆盖，使得孔洞18、20被胶乳22堵塞。

在制浆过程中，在形成湿摩擦材料层12期间，胶乳22可以作为水基液体连同基液一起添加到原材料中，其添加量为3％至6％(以重量％计，是指液体中的固体胶乳与其他固体材料的重量之比)，其中纤维16和硅藻土颗粒14浸没在基液中。在制浆过程期间形成片材之后，接着可以在例如300°F处干燥湿摩擦材料层12以除去基液，从而使胶乳22干燥并固化以覆盖硅藻土颗粒14，堵塞孔洞18、20，并且在每个硅藻土颗粒14周围形成薄的橡胶状屏障以渗透孔洞18、20。

如图1c所示，待胶乳22在硅藻土颗粒14的孔洞18、20内的湿摩擦材料层12中固化之后，将粘结剂24添加到湿摩擦材料层12中，使得湿摩擦材料层12中的在硅藻土颗粒14和由纤维16形成的基质之间的空隙26(图1b)被粘结剂饱和。用固化的胶乳22涂覆硅藻土颗粒14防止或最小化粘结剂渗透到硅藻土颗粒14中的孔洞18、20中。

如图2所示，然后将湿摩擦材料层12放置在金属零件30之上，并且将层12和零件30接合在一起以形成摩擦总成。在将层和零件30接合之前，使粘结剂经受初始固化，达到称为B阶段的水平，此时层12有少许柔性。层12和零件30接合在一起包括用加热板32将湿摩擦材料层12压贴在金属零件30上，以完成湿摩擦材料层12中的粘结剂24的固化，从而将湿摩擦材料层12和金属零件30固定在一起。当湿摩擦材料层12的内表面12b靠在金属零件30的外层30a上时，将加热板32压贴在湿摩擦材料层12的外表面12a上的力使得粘结剂积聚在湿摩擦材料层12的内表面12b和金属零件30的外表面30a的界面处，而通过加热板32的热量使粘结剂固化在金属零件30和湿摩擦材料层12之间产生永久性连接。图1c所示的粘结剂24在湿摩擦材料层12中与固化的胶乳22和纤维16接触时固化并硬化。在一个优选的实施例中，板32的与外层的外表面12a接触的表面32a处的热量为375华氏度至425华氏度。

来自加热板32的热量通过烧掉围绕硅藻土颗粒14的胶乳22来除去至少一些胶乳，由此使颗粒14中的孔洞18、20中的至少一些孔洞不被堵塞，并且使颗粒14中的孔洞18、20畅通。在一些实施例中，至少50％的孔洞(按数量或体积计)未被堵塞，例如，至少75％或至少90％。如图1d所示，胶乳22的燃烧在胶乳22燃烧之前由胶乳22所占据的区域中产生了空隙34。空隙34允许流体沿着硅藻土颗粒14从外表面12a通过湿摩擦材料层12流到内表面12b，从而允许颗粒14经由孔洞18、20吸收流体。在胶乳燃烧之后，可能存在由于热降解而产生的碳化残留物形式的胶乳残余物。

在湿摩擦材料层12与另一个离合器零件发生离合器接合期间，可能残留在表面12a下方的任何胶乳22在应用加热板32之后都被擦掉，并且保持颗粒14畅通。

以相对于原始摩擦材料重量为3％至6％的添加量(相对于胶乳溶液的固体重量的重量％)添加胶乳以提高层12的性能是有利的，但是以高于6％的量添加胶乳似乎并不能进一步有助于提高性能。在一些实施例中，胶乳可以以低于3重量％或大于6重量％的添加量添加。

丁二烯丙烯腈共聚物形式的胶乳在一定程度上提高了层12的性能，但是丙烯酸乳液形式的胶乳对层12的性能具有更显著的影响。

图3示出了摩擦对速度的曲线图，其展示了较高丙烯酸系胶乳对材料的影响。如上所述，关于胶乳的百分比考虑到胶乳溶液的固体重量，胶乳的百分比是相对于原始摩擦材料重量的添加量(重量％)。

图4示出了结合到金属零件的两侧的湿摩擦材料层12，该金属零件为转矩变换器44的锁止离合器总成42的离合器片40的形式。锁止离合器总成42的活塞46将离合器片40压贴在转矩变换器44的前盖48的内表面48a上。活塞46接触湿摩擦材料42的后件的表面12a，以将湿摩擦材料层12的前件上的表面12a压贴在前盖48的内表面48a上。活塞46将离合器片40压贴在前盖48上，从而锁定锁止离合器总成42，使得转矩变换器44中到变速器输入轴的转矩路径绕过转矩变换器44的叶轮50和涡轮52，作为替代，从前盖48流至离合器片40并且穿过阻尼器总成54流至变速器输入轴，该变速器输入轴连接至转矩变换器44的输出轮毂56。

在前面的说明书中，已参考具体的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实质和范围的情况下，可以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

12 湿摩擦材料层

12a 外表面

12b 内表面

14 硅藻土颗粒

16 纤维

18 轴向延伸孔洞

20 径向延伸孔洞

22 胶乳

24 粘结剂

26 空隙

30 金属零件

30a 外表面

32 加热板

32a 表面

34 空隙

40 离合器片

42 锁止离合器总成

44 转矩变换器

46 活塞

438 前盖

48a 内表面

50 叶轮

52 涡轮

54 阻尼器总成

56 输出轮毂

Claims (10)

1.一种制作湿摩擦材料层的方法，其包括：

将液体形式的介质添加到基料中，所述基料包括嵌入纤维基质中的填料颗粒；

干燥所述介质，使所述介质在所述填料颗粒上固化，从而使所述介质堵塞所述填料颗粒中的孔洞；

将粘结剂添加到所述基料中；以及

通过从所述基料中除去至少一些所述介质而使所述填料颗粒中的至少一些所述孔洞不被堵塞。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述介质是乳液。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述乳液是胶乳。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述胶乳是丙烯酸乳液。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述填料颗粒是硅藻土颗粒。

6.根据权利要求1所述的方法，其中从所述基料中除去至少一些所述介质包括燃烧所述介质。

7.根据权利要求1所述的方法，其中从所述基料中除去至少一些所述介质，以在所述湿摩擦材料层中沿所述填料颗粒形成空隙。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在从所述基料中除去至少一些所述介质之前，所述介质占所述湿摩擦材料层重量的3％至6％。

9.一种湿摩擦材料，其包括：

基础材料，所述基础材料包括纤维基质和嵌入所述纤维基质中的填料颗粒，所述填料颗粒各自包括多个孔洞；以及

嵌入所述基础材料中的粘结剂，所述填料颗粒中的至少一些所述孔洞未被堵塞。

10.根据权利要求9所述的湿摩擦材料，其还包含介质的残余物，所述残余物包括碳化的残留物。

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