JP2017524872A - 湿式摩擦材を製造する方法及び湿式摩擦材 - Google Patents

Abstract

本発明は、オイル中で運転される装置に気孔（４）を通してオイルを放出するようになっている湿式摩擦材を製造する方法に関する。湿式摩擦材のオイル放出が湿式摩擦材の製造プロセスとは無関係に調整可能である方法において、気孔（４）を穿孔工程により形成するようにした。

Description

本発明は、オイル中で動作する装置に気孔を通してオイルを放出するようになっている湿式摩擦材を製造する方法、及び湿式摩擦材に関する。

オイル中で動作する装置、例えばクラッチ及びデュアルクラッチ、オートマチックトランスミッション、コンバータ、ロックアップ及びシンクロナイザで使用される摩擦材は、クラッチディスク相互の相対運動をすり合わせるために用いられる。ＤＥ６９７２６６４１Ｔ２において、繊維質の基材からなる２層の摩擦材料が公知である。この繊維質の基材は、上層と下層とを有しており、両層は、湿式のペーパー製造法中に互いに結合される。その際、下層は、繊維及び／又は充填剤及び／又は摩擦粒子を含む摩擦材料から形成される。摩擦材料からなる上層は、同様に繊維及び／又は充填剤及び／又は摩擦粒子を含み、下層上に形成される。このような摩擦材料は、自動車産業の現在のトランスミッションシステム及びブレーキシステムでの使用に特に好適であって、好ましくは湿式のクラッチシステムにおいて使用される。

このような湿式摩擦材は、典型的なペーパー製造プロセスにおいて形成され、続いて樹脂含浸に供される。湿式摩擦材の特性は、とりわけ、気孔サイズ及び気孔分布等の気孔率と、所定の機械的な材料特性、特に寿命にわたる圧縮特性及び回復特性といった材料特性とによって特徴付けられる。これらの特徴の調整は、実質的に、クラッチの切り換え動作を介して摩擦接触部のオイル供給を保証するという目的をもった材料の摩擦特性を生じさせる。ペーパー原料、ペーパー製造プロセス及び後続のペーパー接着は、この特性に合わせて最適化されていなければならない。その際、ペーパー製造プロセス中に形成される透過性（浸透性）、特に上層の透過性には、原料及びプロセスの変動に基づいて、往々にしてばらつきがあり、その結果、ペーパー厚さにわたって不均一な素材の構造によって、オイル放出が広範に変化してしまう。

本発明の根底にある課題は、それぞれの適用条件に合わせてオイル放出を正確に調整可能な湿式摩擦材を製造する方法を提供することである。

本発明によると、上記課題は、気孔を穿孔（パーフォレーション）工程により形成することによって解決される。気孔を穿孔法により形成することで、湿式摩擦材の透過性は、直接、その都度の適用条件に合わせて調整される。穿孔により製造される湿式摩擦材は、オイル放出時の絞り作用を引き起こす。絞り作用は、再現可能であり、比較的低い手間あるいはコストで調整可能である。別途の穿孔工程がペーパー製造プロセスから独立して実施されるので、湿式摩擦材の所望の透過性が簡単に調整される。

有利には、気孔をレーザ穿孔により形成する。気孔を形成するこのレーザ穿孔法は、気孔直径の広範な調整と、予め決められた時間内での多数の孔の連続とを実現し、そのため、適用方法のために選択された透過性が簡単に調整可能である。

別の選択肢では、気孔を機械的な穿孔により形成する。さらに別の選択肢は、気孔をマイクロ穿孔、好ましくは静電放電により形成することにある。異なる穿孔法で処理される湿式摩擦材の場合、オイル放出に関する湿式摩擦材の絞り作用を、コントロール可能であり、用途に応じて調整可能である。

一形態では、湿式摩擦材の上層を穿孔法により処理し、続いて、好ましくは貼付プロセス（Ｋａｓｃｈｉｅｒｕｎｇｓｐｒｏｚｅｓｓ）において、ベース層上に被着する。この貼付工程において、湿式摩擦材の上層及びベース層は、上層及び／又はベース層の、含まれているバインダの残留活性によって互いに結合され、残りのバインダは、接着剤として利用される。

別の選択肢では、上層をベース層上に被着し、続いて、上層の気孔を穿孔法により形成する。これにより、２つの層から形成される湿式摩擦材は、気孔の製造のために、より高い安定性を有しており、取り扱い性は、より良好である。

本発明の別の態様は、オイル中で動作する装置にオイルを放出する気孔を備える、オイル中で動作する装置用の湿式摩擦材に関する。その都度の適用プロセスに合わせて摩擦特性を正確に調整可能である湿式摩擦材において、穿孔により形成される気孔が、１層の摩擦材料中に形成されており、穿孔に応じた気孔サイズ及び／又は気孔密度を有する。穿孔工程の使用により、気孔サイズは、何時でも、一方では、湿式摩擦材の流体絞り作用を最適化し、他方では、例えばトランスミッションオイルの分解生成物により引き起こされる恐れのある、気孔が詰まったり塞がったりしてしまうリスクが生じないように、選択することができる。

有利には、穿孔により形成される気孔を有する摩擦材料が、上層を形成し、上層は、ベース層上に配置されており、ベース層は、上層より高い気孔率を有する。ベース層は、比較的高い気孔率を有するので、ベース層を通したオイルの吸収及び放出を迅速に行うことができる。低い気孔率に基づいて上層により実現される流体絞り作用は、オイルが低速でしかこの上層を介して外部に対して流出入可能でなく、これにより、適当にオイルがベース層から上層を介して摩擦プロセス中に放出されることになる。気孔が設けられた上層は、摩擦特性に関して、気孔の構成と、場合によっては使用される摩擦材原料とにより、所望の摩擦特性に合わせて最適に調整することができる。ベース層の機械的な特性は、流体絞り作用の調整とは無関係に最適に調整可能である。これにより、穿孔法により処理された上層と、ベース層との間で、機能の分離が実施される。

一変化形態において、上層は、貼付又は別個の接着層を介してベース層に結合されている。この工程は、組み立て技術的に、極めて迅速かつ安価に実施可能である。上層は、ペーパー製造中の湿式プロセス又は慣用のペーパーコーティング法、例えばローラーコーティング、カーテンコーティング又はスプレーコーティングにより形成されてもよい。

一態様において、穿孔により形成される気孔は、上層を部分的に又は完全に貫いている。その際、上層内への気孔の侵入深さは、湿式摩擦材の製造プロセスとは無関係に、使用されている穿孔法に応じて調整可能である。穿孔法の使用に基づいて、特別な気孔パターンが実現される。すなわち、その際、湿式摩擦材の上層の気孔の配置は、湿式摩擦材の摩擦値性能に影響を及ぼす。さらに、上層のために、絞り作用の機能に関して最適化された摩擦材原料、例えば高温安定の繊維及び／又はバインダである摩擦材原料が使用される。これにより、湿式摩擦材の適用条件への最適な適合が実施される。

一実施の形態において、上層及び／又はベース層は、ペーパーに類似の材料からなっている。これにより、湿式摩擦材のために比較的廉価なペーパー原料を使用することができる。

これとは異なり、第１の及び／又はベース層は、熱硬化性樹脂材料及び／又はセラミック材料からなっている。これらの材料は、特に上層の高い流体絞り作用を調整するための材料として適当である。

別の一実施の形態において、気孔は、１層の材料内に貫通して又は任意の深さに、予め決められた幾何学的な配置で形成されている。

一形態において、気孔の直径は、円形又は楕円形又は多角形に構成されている。

本発明は、多数の実施の形態を許容する。そのうちの１つの実施の形態について、図面に含まれる図を参照しながら詳しく説明する。

本発明に係る湿式摩擦材の一実施例を示す図である。

図１は、本発明に係る湿式摩擦材１の一実施例を示している。湿式摩擦材１は、例えば車両のクラッチで使用される。湿式摩擦材１は、２つの層からなっている。ベース層２は、オイルを吸収するように高い気孔率を有している。この高い気孔率に基づいて、このベース層２は、高いオイル浸透・放出速度を有している。これに対して、このベース層２上に配置される上層３は、それよりも低いオイル浸透速度を有している。このことは、上層３がベース層２と比較して低い透過性を有していることを意味している。層２及び３は、貼付工程によって互いに結合されている。

この場合、上層３は、レーザ穿孔工程により設けられる気孔４を有している。このレーザ穿孔工程は、湿式摩擦材１の本来の製造方法から独立して実施される。レーザ穿孔法により、気孔４のパターン、気孔サイズ、さらには気孔深さも調整される。気孔４は、上層３全体を貫通している。その際、上層３の層厚さ及び気孔密度は、適用工程に応じて正確に調整可能であり、これにより、上層３の流体絞り作用、ひいては、湿式摩擦材１に圧力が加えられた結果としての、ベース層２からクラッチの周囲へのオイル放出が正確に調整される。

特に有利な製造プロセスにおいて、ベース層２及び上層３は、ペーパー複合体を形成する。これらの両層２，３は、湿式のペーパー製造法で製造され、貼り合わされるか、又はペーパー製造プロセス中に互いに直接結合される。湿式摩擦材１の完成後、上層３には気孔４がレーザ穿孔により設けられる。レーザ穿孔時、５０ｎｍ〜５００μｍの広範な穿孔直径を実現可能である。レーザ穿孔法において一秒間に達成される孔の連続は、１５０万〜１６００万個である。これは、５００個／ｃｍ^２までの気孔密度で可能である。

しかし、これとは異なり、ベース層２と上層３とを互いに独立的に製造することも可能であり、この場合、上層３に、まず、レーザ穿孔により気孔４が設けられ、上層３は、続いて貼付によって又は別個の接着剤層によってベース層２上に被着される。

別の一実施の形態では、湿式摩擦材１の上層３に、閉じた表面が設けられていてもよい。このことは、例えばカレンダリング工程により可能となる。続いて、上層３の表面がレーザ穿孔によって孔を開けられる。レーザ穿孔時、気孔深さは、様々な深さに設定することができる。気孔は、上層３を部分的にしか貫いていなくてもよいし、又は既述の通り、上層３を貫通するように貫いていてもよい。しかし、気孔深さをベースペーパーまで延ばすことも可能である。

なお、説明した方法は、レーザ穿孔法に限られない。例えば機械的な穿孔法、例えば熱針穿孔法又は冷針穿孔法（Ｈｅｉｓｓ− ｏｄｅｒ Ｋａｌｔｎａｄｅｌｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）も実施可能である。

さらに、面状又はゾーン状の静電式のマイクロ又はナノ穿孔（ｅｌｅｋｔｒｏｓｔａｔｉｓｃｈｅ Ｍｉｋｒｏ− ｏｄｅｒ Ｎａｎｏ−Ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）も使用可能である。静電式のマイクロ又はナノ穿孔の場合、達成可能な孔サイズは、気孔４の直径が０．１〜３０００μｍの範囲である。電流制御された精細な高電圧放電パルスを、０．５〜２０μｓの範囲の短時間、０．２〜１ｍＪの個々の電荷エネルギをもって発生させる回路トポロジの発展により、この範囲のサブマイクロ穿孔のためにナノテクノロジを使用可能である。

１ 湿式摩擦材
２ ベース層
３ 上層
４ 気孔

Claims (10)

1. オイル中で運転される装置に気孔（４）を通してオイルを放出するようになっている湿式摩擦材を製造する方法であって、前記気孔（４）を穿孔工程により形成することを特徴とする方法。
2. 前記気孔（４）をレーザ穿孔により形成する、請求項１に記載の方法。
3. 前記気孔（４）を機械的な穿孔により形成する、請求項１に記載の方法。
4. 前記気孔（４）を静電式のマイクロ穿孔、好ましくは静電放電により形成する、請求項１に記載の方法。
5. 前記湿式摩擦材（１）の上層（３）を穿孔により処理し、続いて、好ましくは貼付プロセスにおいて、ベース層（２）上に被着する、請求項１から４までの少なくとも１項に記載の方法。
6. 前記湿式摩擦材（１）の上層（３）をベース層（２）上に被着し、続いて、前記上層（３）の前記気孔（４）を穿孔により形成する、請求項１から４までの少なくとも１項に記載の方法。
7. オイル中で運転される装置にオイルを放出する気孔（４）を備える、オイル中で運転される装置用の湿式摩擦材であって、穿孔により形成される前記気孔（４）が、１層の摩擦材料中に形成されており、前記穿孔に応じた気孔サイズ及び／又は気孔密度を有することを特徴とする湿式摩擦材。
8. 穿孔により形成される前記気孔（４）を有する前記摩擦材料は、上層（３）を形成し、前記上層（３）は、ベース層（２）上に配置されており、前記ベース層（２）は、前記上層（３）より高い気孔率を有する、請求項７に記載の湿式摩擦材。
9. 穿孔により形成される前記気孔（４）を有する前記上層（３）は、貼付又は別個の接着層を介して前記ベース層（２）に結合されている、請求項８に記載の湿式摩擦材。
10. 穿孔により形成される前記気孔（４）は、前記上層（３）を部分的に又は完全に貫いている、請求項７から９までの少なくとも１項に記載の湿式摩擦材。

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