DE102020132234A1

DE102020132234A1 - Reibungsmaterial

Info

Publication number: DE102020132234A1
Application number: DE102020132234.8A
Authority: DE
Inventors: Richard W. Pridgen jr.; Feng Dong; Deanna L. MILLER HIGGINS; Benjamin A. Siegel
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-07-08
Also published as: JP2021109439A; US20210207673A1; CN113147129A

Abstract

Ein Reibungsmaterial enthält eine reibungserzeugende Schicht, eine Kernschicht und eine dritte Schicht. Die reibungserzeugende Schicht bietet eine reibungserzeugende Fläche und enthält ein reibungserzeugendes Material. Das reibungserzeugende Material enthält reibungseinstellende Partikel. Die Kernschicht grenzt an die reibungserzeugende Schicht an und enthält ein Kernmaterial. Das Kernmaterial beinhaltet Kernfasern. Die dritte Schicht dritte Schicht grenzt an die Kernschicht an, so dass die Kernschicht zwischen der reibungserzeugenden und der dritten Schicht angeordnet ist. Die dritte Schicht bietet eine Multifunktionsfläche, die der reibungserzeugenden Fläche der reibungserzeugenden Schicht gegenüberliegend zugewandt ist. Die dritte Schicht enthält ein Multifunktionsmaterial. Das Multifunktionsmaterial beinhaltet: multifunktionale; und/oder gewebte Fasern, ausgewählt aus Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern, Mineralfasern und Kombinationen davon. Ein Harz ist in der reibungserzeugenden Schicht, der Kernschicht und/oder der dritten Schicht vorhanden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die gegenständliche Patentanmeldung beansprucht die Priorität und alle Prioritätsansprüche der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/957,884 , eingereicht am 7. Januar 2020, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme berücksichtigt ist.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Reibungsmaterial, das drei Schichten enthält und das in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen verwendet werden kann, beispielsweise in einer Reibungsplatte in einer Kupplungsbaugruppe in einem Getriebe.
STAND DER TECHNIK
Diverse Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs können eine Nasskupplung nutzen, um die Leistungsübertragung aus dem Leistungsgenerator des Fahrzeugs (z. B. ein interner Verbrennungsmotor, Elektromotor, Brennstoffzelle usw.) zum Antrieb der Reifen des Kraftfahrzeugs zu erleichtern. Ein Getriebe, das dem Leistungsgenerator nachgeschaltet ist und den Start des Fahrzeugs, das Gangschalten und andere Drehmomentübertragungsereignisse ermöglicht, ist eine solche Komponente. Eine gewisse Form einer solchen Nasskupplung ist üblicherweise in vielen verschiedenen Getriebetypen zu finden, die derzeit für den Betrieb von Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehen.
Eine Nasskupplung ist eine Baugruppe, die zwei oder mehr gegenüberliegende Drehflächen in Gegenwart eines Schmiermittels miteinander verriegelt, indem zwischen diesen Flächen ein selektiver zwischenflächiger Reibschluss erfolgt wird. Am Punkt des Kuppelns wird ein Reibungsmaterial verwendet, um den zwischenflächigen Reibschluss zu erzeugen. Das Reibungsmaterial wird von einer Reibungskupplungsscheibe, einem Band, einem Synchronring oder einem anderen Teil geträgert. Das Vorhandensein des Schmiermittels an der Reibungsgrenzfläche kühlt das Reibungsmaterial und verringert dessen Verschleiß und ermöglicht ein gewisses anfängliches Gleiten, so dass die Drehmomentübertragung schrittweise, aber dennoch sehr schnell vonstattengeht, um die Unannehmlichkeiten zu vermeiden, die bei einem abrupten Drehmomentübertragungsereignis (d. h. Schaltrucken) auftreten können.
Reibungsmaterialien, die in der Vielzahl von Nasskupplungen verwendet werden, die in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zu finden sind, müssen wiederholten Kräften und erhöhten Temperaturen standhalten können, die während des wiederholten Kuppelns und Auskuppelns von Getrieben für gewöhnlich erzeugt werden. In Gebrauch muss das Reibungsmaterial in der Lage sein können, während des gesamten Kuppelns eine relativ konstante Reibung, d. h. Reibschluss, auf einer oder mehreren seiner Flächen aufrechtzuerhalten, um die Kohäsionsintegrität aufrechtzuerhalten und ggf. die Haftung am Substrat für Tausende Kupplungs- und Auskupplungsvorgänge solcher Getriebe aufrechtzuerhalten.
Angesichts des Vorstehenden besteht weiterhin die Möglichkeit der Entwicklung eines Reibungsmaterials mit verbesserten Leistungseigenschaften in einer großen Vielzahl verschiedener Nasskupplungsanwendungen.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Es wird ein Reibungsmaterial offenbart, das eine reibungserzeugende Schicht, eine Kernschicht und eine dritte Schicht enthält. Die reibungserzeugende Schicht bietet eine reibungserzeugende Fläche und enthält ein reibungserzeugendes Material. Das reibungserzeugende Material enthält reibungseinstellende Partikel. Die Kernschicht grenzt an die reibungserzeugende Schicht an und enthält ein Kernmaterial. Das Kernmaterial beinhaltet Kernfasern. Die dritte Schicht grenzt an die Kernschicht an, so dass die Kernschicht zwischen der reibungserzeugenden und der dritten Schicht angeordnet ist. Die dritte Schicht bietet eine Multifunktionsfläche, die der reibungserzeugenden Fläche der reibungserzeugenden Schicht gegenüberliegend zugewandt ist. Die dritte Schicht enthält ein Multifunktionsmaterial. Das Multifunktionsmaterial beinhaltet: multifunktionale Partikel; und/oder gewebte Fasern, ausgewählt aus Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern, Mineralfasern und Kombinationen davon. Ein Harz ist in der reibungserzeugenden Schicht, der Kernschicht und/oder der dritten Schicht vorhanden. Das reibungserzeugende Material und das Multifunktionsmaterial unterscheiden oder gleichen sich in ihrer Zusammensetzung.
Die dritte Schicht des Reibungsmaterials bietet die Multifunktionsfläche. Vorteilhafterweise erzeugt die Multifunktionsfläche Reibung und hält wiederholten Kräften und erhöhten Temperaturen Stand, die während des wiederholten Kuppelns und Auskuppelns von Getrieben für gewöhnlich erzeugt werden. Die Multifunktionsfläche erleichtert auch die Bildung einer robusten Bindung an ein Substrat. Daher kann das Reibungsmaterial in einer großen Vielzahl von Nasskupplungsanwendungen verwendet werden und liefert in dieser großen Vielzahl von Nasskupplungsanwendungen eine optimale Leistung.
Figurenliste
Andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen schnell und besser verständlich. Die einzelnen Komponenten in einer oder mehreren der Zeichnungen sind gegebenenfalls nicht maßstabsgetreu gezeigt.

1 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Reibungsmaterials, das eine reibungserzeugende Schicht, eine Kernschicht und eine dritte Schicht enthält, die multifunktionale Partikel enthält.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Reibungsmaterials, das eine reibungserzeugende Schicht, eine Kernschicht und eine dritte Schicht enthält, die gewebte Fasern enthält.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Reibungsplatte, die das Reibungsmaterial nach Anspruch 1 enthält.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsbaugruppe, die eine Mehrzahl von Reibungsplatten und Distanzscheiben in einem Getriebe enthält.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen veranschaulichend und nicht zwingend maßstabsgetreu sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den gesamten diversen Ansichten anzeigen, ist ein Reibungsmaterial im Allgemeinen mit 10 gezeigt. Das Reibungsmaterial 10 enthält eine reibungserzeugende Schicht 12, eine Kernschicht 14 und eine dritte Schicht 16. Die reibungserzeugende Schicht 12 bietet eine reibungserzeugende Fläche 18 und die dritte Schicht 16 bietet eine Multifunktionsfläche 20, die der reibungserzeugenden Fläche 18 der reibungserzeugenden Schicht 12 gegenüberliegend zugewandt ist. Die Kernschicht 14 grenzt an die reibungserzeugende Schicht 12 an und die dritte Schicht 16 grenzt an die Kernschicht 14 an, so dass die Kernschicht 14 zwischen der reibungserzeugenden und der dritten Schicht 12, 16 angeordnet ist. Bei manchen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 eine Dicke T₁ auf, die als die Distanz zwischen der reibungserzeugenden Fläche 18 und der Multifunktionsfläche 20 definiert ist, und in vielen solcher Ausführungsformen erstreckt sich die reibungserzeugende Schicht 12 von der reibungserzeugenden Fläche 18 hin zur Multifunktionsfläche 20 bis zu 10, 20, 30 oder 40 % der Dicke T₁, und die dritte Schicht 16 erstreckt sich von der Multifunktionsfläche 20 hin zur reibungserzeugenden Fläche 18 bis zu 10, 20, 30 oder 40 % der Dicke T₁.
Es sei darauf hingewiesen, dass enthalten, enthält und enthaltend bzw. beinhalten, beinhaltet und beinhaltend und umfassen, umfasst und umfassend, wie in dieser gesamten Offenbarung verwendet, gleichbedeutend sind.
Das Reibungsmaterial
Die 1 und 2 sind Querschnittsansichten von zwei Beispielen für das Reibungsmaterial 10, das die reibungserzeugende Schicht 12, die Kernschicht 14 und die dritte Schicht 16 enthält. Das Reibungsmaterial 10 ist porös, wobei ein Harz 22 in der reibungserzeugenden Schicht 12, der Kernschicht 14 und/oder der dritten Schicht 16 vorhanden ist. Für gewöhnlich ist das Harz 22 in der reibungserzeugenden Schicht 12, der Kernschicht 14 und der dritten Schicht 16 vorhanden. Die reibungserzeugende Schicht 12, die Kernschicht 14, die dritte Schicht 16 und das Harz 22 sind jeweils nachstehend ausführlicher beschrieben.
Die Kernschicht:
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, enthält das Reibungsmaterial 10 die Kernschicht 14. Die Kernschicht 14 kann alternativ als Papierschicht, Grundschicht, Primärschicht oder poröse Schicht beschrieben werden. Die Kernschicht 14 kann auch als Papier oder Rohpapier beschrieben werden. In einigen Ausführungsformen hat die Kernschicht 14 eine Dicke T₃ von 0,2 mm bis 3,75 mm, 0,2 mm bis 1 mm, 0,3 mm bis 3 mm, 0,3 mm bis 2 mm, 0,3 mm bis 1 mm, 0,3 mm bis 0,9 mm, 0,4 mm bis 0,8 mm, 0,5 mm bis 0,7 mm, 0,6 mm bis 0,7 mm oder 0,2 mm bis 0,35 mm. Alternativ ist die Dicke T₃ der Kernschicht 14 weniger als 3,75 mm, weniger als 3 mm, weniger als 2 mm, weniger als 1 mm, weniger als 0,9 mm, weniger als 0,8 mm, weniger als 0,7 mm, weniger als 0,6 mm, weniger als 0,5 mm oder weniger als 0,4 mm, aber mehr als 0,1 mm. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertbereiche der Dicke T₃, die innerhalb der zuvor genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Diese Dicke T₃ kann sich auf eine Dicke vor oder nach Härten des Harzes 22 beziehen.
Bei einigen Ausführungsformen ist die Kernschicht 14 abgetrennt und in Bezug auf Ränder und/oder Grenzen gut definiert. Bei anderen Ausführungsformen ist die Kernschicht 14 nicht abgetrennt und in Bezug auf Ränder und/oder Grenzen gut definiert. Bei solchen Ausführungsformen ist die Kernschicht 14 nicht getrennt und kann sich mit der reibungserzeugenden Schicht 12 und/oder der dritten Schicht 16 verschieden stark vermengen oder in diese eindringen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Beispielsweise kann sich die Kernschicht 14 in einem Gradientenmustertyp in die reibungserzeugende Schicht 12 und/oder die dritte Schicht 16 vermengen.
Die Kernschicht 14 enthält ein Kernmaterial 40. Das Kernmaterial 40 enthält Kernfasern 42. Die Kernfasern 42 können alternativ als Mehrzahl von Fasern beschrieben werden. Die Kernfasern 42 können einen oder mehrere verschiedene Fasertypen beinhalten. Die Kernfasern 42 sind typischerweise in einer Menge von 20 bis 100 Gewichtsprozent oder 20 bis 80 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Nicht-Harz-Komponenten des Kernmaterials 40 vorhanden. Bei diversen Ausführungsformen sind die Kernfasern 42 in einer Menge von 25 bis 75, 30 bis 70, 35 bis 65, 40 bis 60, 45 bis 55 oder 45 bis 50 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Nicht-Harz-Komponenten des Kernmaterials 40 vorhanden. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Kernfasermengen, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Bei manchen Ausführungsformen besteht das Kernmaterial 40 im Wesentlichen aus Kernfasern 42 (und Harz 22) oder besteht aus Kernfasern 42 (und Harz 22). Zu diesem Zweck kann das Kernmaterial 40 im Wesentlichen frei von Füllstoff 44 oder frei von Füllstoff 44 sein.
Die Kernfasern 42 unterliegen keinen Typbeschränkungen und können aus Aramidfasem, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern, Mineralfasern und Kombinationen davon ausgewählt sein. Bei diversen Ausführungsformen sind die Kernfasern 42 einer der oben genannten Kernfasertypen oder Kombinationen davon. Alle Gewichtsbereiche und -verhältnisse der diversen Kombinationen der oben genannten Kernfasertypen sind hiermit in diversen nicht einschränkenden Ausführungsformen ausdrücklich vorgesehen.
Bei diversen Ausführungsformen beinhalten die Kernfasern 42 Aramid. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die Kernfasern 42 aus Aramid oder bestehen im Wesentlichen daraus. Diverse nicht einschränkende Beispiele für Aramide sind unter anderem Handelsnamen wie KEVLAR^®, TWARON^®, NOMEX^®, NEW STAR^® und TEIJINCONEX^®. Bei einer Ausführungsform ist das Aramid ein Polyparaphenylenterephthalamid. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Aramid zwei oder mehr Aramidtypen, z. B. ein erstes Polyparaphenylenterephthalamidund ein zweites Polyparaphenylenterephthalamid, das sich vom ersten unterscheidet. Bei diversen bevorzugten Ausführungsformen können Aramidfasem mit dem Handelsnamen TWARON^® oder KEVLAR^® verwendet werden. Natürlich können bei anderen Ausführungsformen Aramidfasern anderer Handelsnamen verwendet werden.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die Kernfasern 42 Cellulose, z. B. aus Holz, Baumwolle usw. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die Kernfasern 42 im Wesentlichen aus Cellulose oder bestehen daraus. Die Cellulosefasern können aus Abacä-Faser, Bagassefaser, Bambusfaser, Kokosbastfaser, Baumwollfaser, Fique-Faser, Flachsfaser, Leinenfaser, Hanffaser, Jutefaser, Kapokfaser, Kenaffaser, Pina-Faser, Bastfaser, Ramiefaser, Rattanfaser, Sisalfaser, Holzfaser und Kombinationen davon ausgewählt sein. Bei manchen spezifischen Ausführungsformen werden Cellulosefasern verwendet, die von Holz abgeleitet sind, wie z. B. Birkefasern und/oder Eukalyptusfasern. Bei anderen Ausführungsformenwerden Cellulosefasern wie Baumwollfasern verwendet. Werden Baumwollfasern verwendet, so haben diese für gewöhnlich fibrillierte Stränge, die an einen Hauptfaserkern angebunden sind und bei der Verhinderung einer Delaminierung des Reibungsmaterials 10 während des Gebrauchs unterstützend sind.
Bei noch anderen Ausführungsformen beinhalten die Kernfasern 42 Acryl. Acrylfasern werden aus einem oder mehreren synthetischen Acrylpolymeren gebildet, wie z. B. jenen, die aus zumindest 85 Gew.-% Acrylonitrilmonomeren gebildet sind. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die Kernfasern 42 aus Acryl oder bestehen im Wesentlichen daraus.
Bei diversen Ausführungsformen haben die Kernfasern 42 Durchmesser von 1 µm bis 500 µm und Längen von 0,1 mm bis 20 mm. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche des Durchmessers, die in die oben genannten Bereichsendpunkte fallen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Die Kernfasern 42 können eine gewebte, nicht gewebte oder eine beliebige andere geeignete Konstruktion aufweisen.
Bei diversen Ausführungsformen weisen die Kernfasern 42 einen Canadian Standard Freeness (CSF) von mehr als 40 oder 50 auf. Bei manchen Ausführungsformen kann die Kernschicht die Basis für die Struktur sein, z. B. bei Ausführungsformen, bei denen kein Substrat 62 verwendet wird und die Kernfasern 42 einen CSF von 40 bis 250 oder 40 bis 125 aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen werden weniger stark fibrillierte Kernfasern 42 verwendet, die einen CSF von 250 bis 750 aufweisen. Bei noch anderen Ausführungsformen haben die Kernfasern 42 einen CSF von 300 bis 750 oder mehr als 750. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche des CSF, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Die Terminologie „Canadian Standard Freeness“ wird gemäß der Verfahrensweise T227 om-85 der Technical Association of the Pulp and Paper Industry („TAPPI“) getestet und beschreibt, dass der Faserungsgrad von Fasern als Messung des Mahlgrads der Fasern beschrieben werden kann. Der CSF-Test ist eine empirische Verfahrensweise, die einen willkürlichen Messwert über die Geschwindigkeit liefert, in der eine Suspension von drei Gramm Fasern in einem Liter Wasser entwässert werden kann. Daher haben weniger stark fibrillierte Fasern einen höheren Mahlgrad oder eine höhere Entwässerungsrate von Flüssigkeit aus dem Reibungsmaterial 10 als andere Fasern oder Pulpe. Zu erwähnen ist, dass CSF-Werte zu Schopper-Riegler-Werten umgewandelt werden können. Der CSF kann ein Durchschnittswert sein, der den CSF aller Kernfasern 42 in der Kernschicht 14 darstellt. Daher wird darauf hingewiesen, dass der CSF einer beliebigen bestimmten Kernfaser 42 zwar außerhalb der oben bereitgestellten Bereiche liegen kann, der Durchschnittswert aber immer noch in diese Bereiche fällt.
Außerdem kann das Kernmaterial 40 auch einen Füllstoff 44 enthalten. Wenn der Füllstoff 44 enthalten ist, kann er in einer Menge von bis zu 80 oder 20 bis 80 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Nicht-Harz-Komponenten des Kernmaterials 40 vorhanden sein. Bei diversen Ausführungsformen ist der Füllstoff 44 in einer Menge von 25 bis 75, 30 bis 70, 35 bis 65, 40 bis 60, 45 bis 55 oder 45 bis 50 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht des Kernmaterials 40 vorhanden. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Füllstoffmengen, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Der Füllstoff 44 unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann ein beliebiger sein, der auf dem Fachgebiet bekannt ist. Beispielsweise kann der Füllstoff 44 ein Verstärkungsfüllstoff oder eine Nicht-Verstärkungsfüllstoff sein. Der Füllstoff 44 kann aus Siliciumdioxid, Kieselgur, Graphit, Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Magnesia, Calciumoxid, Titandioxid, Ceroxid, Zirkondioxid, Cordierit, Mullit, Sillimanit, Spodumen, Petalit, Zirkon, Siliciumcarbid, Titancarbid, Borcarbid, Hafniumcarbid, Siliciumnitrid, Titannitrid, Titanborid und Kombinationen davon ausgewählt sein. Bei diversen Ausführungsformen beinhaltet der Füllstoff 44 einen der oben genannten Typen von Füllstoffen 44 oder Kombinationen davon. Alle Gewichtsbereiche und -verhältnisse der diversen Kombinationen der oben genannten Typen von Füllstoffen 44 sind hiermit in diversen nicht einschränkenden Ausführungsformen ausdrücklich vorgesehen. Bei diversen Ausführungsformen ist der Füllstoff 44 Kieselgur.
Der Füllstoff 44 kann eine Partikelgröße von 0,5 µm bis 250 µm, 10 µm bis 200 µm, 10 µm bis 160 µm, 20 µm bis 160 µm oder 40 µm bis 160 µm aufweisen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Partikelgröße, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Kernmaterial 40 (oder die Kernschicht 14) Kernfasern 42, die aus Cellulosefasern, Aramidfasern und Kohlenstofffasern ausgewählt sind, und einen Füllstoff 44, der aus Kieselgurpartikeln und Kohlenstoffpartikeln ausgewählt ist.
Das Kernmaterial 40 kann ferner auf dem Fachgebiet bekannte Zusatzstoffe beinhalten.
Die reibungserzeugende Schicht:
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, enthält das Reibungsmaterial 10 die reibungserzeugende Schicht 12. Die reibungserzeugende Schicht 12 kann auch als „Ablagerung“ bezeichnet werden. Die reibungserzeugende Schicht 12 kann in einem gestuften Muster in dem Reibungsmaterial 10 abgelagert werden, das in einer Richtung von der reibungserzeugenden Fläche 18 in die Kernschicht 14 (hin zu der Multifunktionsfläche 20) gemessen wird, wobei eine Konzentration der Komponenten der reibungserzeugenden Schicht 12 an der reibungserzeugenden Fläche 18 am größten ist.
In vielen Ausführungsformen weist die reibungserzeugende Schicht 12 eine Dicke T₂ von 10 µm bis 600 µm, 12 µm bis 450 µm, 12 µm bis 300 µm, 12 µm bis 150 µm oder 14 µm bis 100 µm auf. Alternativ ist die Dicke T₂ der reibungserzeugenden Schicht 12 geringer als 150 µm, geringer als 150 µm, geringer als 125 µm, geringer als 100 µm oder geringer als 75 µm, aber größer als 10 µm. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Dicke T₂, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Die Dicke T₂ kann sich auf eine Dicke der reibungserzeugenden Schicht 12 vor oder nach Härten des Harzes 22 beziehen.
Die reibungserzeugende Schicht 12 enthält ein reibungserzeugendes Material 30. Das reibungserzeugende Material 30 enthält reibungseinstellende Partikel 32. Die reibungseinstellenden Partikel 32 können einen oder mehrere verschiedene Partikeltypen beinhalten. Die reibungseinstellenden Partikel 32 verleihen dem Reibungsmaterial 10 einen hohen Reibungskoeffizienten. Der eine oder die mehreren Typen der verwendeten reibungseinstellenden Partikel 32 können je nach den gewünschten Reibungscharakteristika variieren.
Das reibungserzeugende Material 30 kann im Wesentlichen aus den reibungseinstellenden Partikeln 32 bestehen oder aus diesen bestehen.
Bei diversen Ausführungsformen sind die reibungseinstellenden Partikel 32 aus einem beliebigen des einen oder der mehreren Füllstoffpartikeltypen (Füllstoff 44) ausgewählt, die oben beschrieben sind. Alternativ kann der obige Füllstoff 44 aus einem beliebigen des einen oder der mehreren Typen von reibungseinstellenden Partikeln (reibungseinstellende Partikel 32) ausgewählt sein, die nachstehend beschrieben sind.
Bei diversen Ausführungsformen werden die reibungseinstellenden Partikel 32 aus Siliciumdioxidpartikeln, Kieselgurpartikeln, Kohlenstoffpartikeln, Graphitpartikeln, Aluminiumoxidpartikeln, Magnesiapartikeln, Calciumoxidpartikeln, Titandioxidpartikeln, Ceroxidpartikeln, Zirkondioxidpartikeln, Cordieritpartikeln, Mullitpartikeln, Sillimanitpartikeln, Spodumenpartikeln, Petalitpartikeln, Zirkonpartikeln, Siliciumcarbidpartikeln, Titancarbidpartikeln, Borcarbidpartikeln, Hafniumcarbidpartikeln, Siliciumnitridpartikeln, Titannitridpartikeln, Titanboridpartikeln, Cashewnusspartikeln, Kautschukpartikeln und Kombinationen davon ausgewählt.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die reibungseinstellenden Partikel 32 zumindest einen Partikeltyp, der aus Cashnewnusspartikeln, Siliciumdioxidpartikeln und Kieselgurpartikeln ausgewählt ist. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die reibungseinstellenden Partikel 32 im Wesentlichen aus diversen Kombinationen von Cashewnusspartikeln, Siliciumdioxidpartikeln und Kieselgurpartikeln oder bestehen daraus.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die reibungseinstellenden Partikel 32 Cashewnusspartikel. Bei noch anderen bestimmten Ausführungsformen bestehen die reibungseinstellenden Partikel 32 im Wesentlichen aus Cashewnusspartikeln oder bestehen daraus. Natürlich besteht das reibungserzeugende Material 30 bei manchen solcher Ausführungsformen im Wesentlichen aus Cashewnusspartikeln oder besteht daraus. Der Fachmann wird verstehen, dass Cashewnusspartikel aus dem Öl der Cashewnussschale gebildete Partikel sind. Das Öl der Cashewnussschale wird manchmal auch als Flüssigkeit der Cashewnussschale (CNSL) und Derivaten dieser bezeichnet.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die reibungseinstellenden Partikel 32 Kieselgurpartikel. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die reibungseinstellenden Partikel 32 natürlich im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln oder bestehen daraus. Das reibungserzeugende Material 30 besteht bei manchen solcher Ausführungsformen im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln oder besteht daraus. Kieselgur ist ein Mineral, das Siliciumdioxid umfasst. Kieselgur ist ein kostengünstiges Schleifmaterial, das einen relativ hohen Reibungskoeffizienten aufweist. CELITE^® und CELATOM^® sind zwei Handelsnamen für Kieselgur, die verwendet werden können.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die reibungseinstellenden Partikel 32 eine Kombination aus Cashewnusspartikeln und Kieselgurpartikeln. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die reibungseinstellenden Partikel 32 natürlich im Wesentlichen aus einer Kombination von Cashewnusspartikeln und Kieselgurpartikeln oder bestehen daraus. Das reibungserzeugende Material 30 besteht bei manchen solcher Ausführungsformen im Wesentlichen aus einer Kombination von Cashewnusspartikeln und Kieselgurpartikeln oder besteht daraus.
Bei diversen Ausführungsformen beinhalten die reibungseinstellenden Partikel 32 elastomere Partikel. Elastomere Partikel besitzen Elastizität und andere kautschukähnliche Eigenschaften. Solche elastomeren Partikel können zumindest ein Partikeltyp sein, der aus Cashewnusspartikeln und Kautschukpartikeln ausgewählt ist. Bei manchen Ausführungsformen werden Kautschukpartikel verwendet, die Silikonkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butylkautschuk und halogenierte Kautschuke wie Chlorbutylkautschuk, Brombutylkautschuk, Polychloroprenkautschukund Nitrilkautschuk beinhalten. Bei anderen Ausführungsformen werden Kautschukpartikel verwendet, die im Wesentlichen aus Silikonkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butylkautschuk und halogenierten Kautschuken wie Chlorbutylkautschuk, Brombutylkautschuk, Polychloroprenkautschuk und Nitrilkautschuk bestehen oder daraus bestehen.
Bei manchen bestimmten Ausführungsformen beinhalten die elastomeren Partikel Silikonkautschukpartikel. Bei anderen bestimmten Ausführungsformen bestehen die elastomeren Partikel im Wesentlichen aus Silikonkautschukpartikeln oder bestehen daraus.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die elastomeren Partikel Nitrilkautschukpartikel. Bei anderen bestimmten Ausführungsformen bestehen die elastomeren Partikel im Wesentlichen aus Nitrilkautschukpartikeln oder bestehen daraus.
Bei diversen Ausführungsformen weisen die reibungseinstellenden Partikel 32 einen durchschnittlichen Durchmesser von 100 bis 80 µm, 500 nm bis 30 µm oder 800 nm bis 20 µm auf. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche des durchschnittlichen Durchmessers, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Das reibungserzeugende Material 30 kann ferner reibungseinstellende Fasern 34 beinhalten. Die reibungseinstellenden Fasern 34 können verschiedene Fasertypen beinhalten. Bei diversen Ausführungsformen sind die reibungseinstellenden Fasern 34 aus einem beliebigen der oben beschriebenen Kernfasertypen (Kernfaser 42) ausgewählt. Alternativ können die Kernfasern 42 aus einem beliebigen des einen oder der mehreren Typen von reibungseinstellenden Fasern (reibungseinstellende Fasern 34) ausgewählt sein, die nachstehend beschrieben sind.
Sind die reibungseinstellenden Fasern 34 enthalten, so unterliegen sie keinen besonderen Typbeschränkungen und können aus Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern, Mineralfasern und Kombinationen davon ausgewählt sein. Bei diversen Ausführungsformen sind die reibungseinstellenden Fasern 34 einer der oben genannten Typen von reibungseinstellenden Fasern oder Kombinationen davon. Alle Gewichtsbereiche und -verhältnisse der diversen Kombinationen der oben genannten Typen von reibungseinstellenden Fasern sind hiermit in diversen nicht einschränkenden Ausführungsformen ausdrücklich vorgesehen.
Bei manchen Ausführungsformen enthält das reibungserzeugende Material 30 zwar reibungseinstellende Partikel 32, aber keine reibungseinstellende Fasern 34. Das reibungserzeugende Material 30 besteht bei manchen solcher Ausführungsformen im Wesentlichen aus reibungseinstellenden Partikeln 32 oder besteht daraus.
Bei anderen Ausführungsformen enthält das reibungserzeugende Material 30 sowohl die reibungseinstellende Partikel 32 als auch die reibungseinstellenden Fasern 34. Beispielsweise enthält das reibungserzeugende Material 30 bei manchen bestimmten Ausführungsformen Cellulosefasern, Kieselgurpartikel und optional elastomere Partikel. Das reibungserzeugende Material 30 enthält bei anderen bestimmten Ausführungsformen Cellulosefasern, Kieselgurpartikel und Cashewnusspartikel.
Das reibungserzeugende Material 30 kann ferner auf dem Fachgebiet bekannte Zusatzstoffe beinhalten.
Bei diversen Ausführungsformen werden die Komponenten (z. B. die reibungseinstellenden Partikel 32, die reibungseinstellenden Fasern 34 und/oder sämtliche Zusatzstoffe) der reibungserzeugenden Schicht 12 oder der reibungserzeugenden Ablagerung in einer Menge von 0,5 bis 100 lbs pro 3000 ft² (0,2 bis 45,4 kg pro 278,71 m²) einer Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 80 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 36,3 kgpro 278,71 m²) der Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 60 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 27,2 kgpro 278,71 m²) der Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 40 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 18,1 kgpro 278,71 m²) der Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 20 lbs pro 3000 f¹² (1,4 kgbis 9,1 kgpro 278,71 m²) der Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 12 lbspro 3000 f^t2 (1,4 kgbis 5,4 kgpro 278,71 m²) der Oberfläche der Kernschicht 14 oder 3 bis 9 lbs pro 3000 f^t2 (1,4kg bis 4,1 kgpro 278,71 m²) der Oberfläche der Kernschicht 14 verwendet. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Mengen, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Die unmittelbar vorstehend beschriebenen Mengen sind in Einheiten von lbs pro 3000 ft² angegeben, die in der Papierherstellungsbranche üblicherweise als Gewichtsmaß bezogen auf einen Oberflächenbereich verwendet werden. Oben drücken die Einheiten das Gewicht des reibungserzeugenden Materials 30 für alle 3000 ft² der Oberfläche der Kernschicht 14 aus.
Die dritte Schicht:
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, enthält das Reibungsmaterial 10 die dritte Schicht 16. Die dritte Schicht 16 kann auch als „Ablagerung“ bezeichnet werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die dritte Schicht 16 auf der Kernschicht 14 abgelagert sein und als separate und gut definierte Schicht oder Ablagerung in dem Reibungsmaterial 10 enthalten sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die dritte Schicht 16 auf der Kernschicht 14 abgelagert und in einem gestuften Muster in dem Reibungsmaterial 10 enthalten sein, das in einer Richtung von der Multifunktionsfläche 20 in die Kernschicht 14 (hin zu der reibungserzeugenden Oberfläche 18) gemessen wird, wobei eine Konzentration der Komponenten der dritten Schicht 16 an der Multifunktionsfläche 20 am größten ist.
Die dritte Schicht 16 verleiht dem Reibungsmaterial 10 in Gebrauch Flexibilität. Das heißt, dass die dritte Schicht 16 die Multifunktionsfläche 20 aufweist, die multifunktional ist, wobei sie dazu dient, (1) die Haftung an dem Substrat 62 zu fördern und (2) Reibung zu erzeugen. Demgemäß ermöglicht diese dritte Multifunktionsschicht 16 die Verwendung des Reibungsmaterials 10 in einer großen Bandbreite von Nasskupplungsanwendungen.
In vielen Ausführungsformen weist die dritte Schicht 16 eine Dicke T₄ von 10 µm bis 600 µm, 12 µm bis 450 µm, 12 µm bis 300 µm, 12 µm bis 150 µm oder 14 µm bis 100 µm auf. Alternativ ist die Dicke T₄ der dritte Schicht 16 geringer als 150 µm, geringer als 150 µm, geringer als 125 µm, geringer als 100 µm oder geringer als 75 µm, aber größer als 10 µm. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Dicke T₄, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Diese Dicke T₄ kann sich auf eine Dicke vor oder nach Härten des Harzes 22 beziehen.
Die dritte Schicht 16 enthält ein Multifunktionsmaterial 50 Das Multifunktionsmaterial 50 beinhaltet: multifunktionale Partikel 54; und/oder gewebte Fasern 52, ausgewählt aus Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern, Mineralfasern und Kombinationen davon. Das heißt, dass die dritte Schicht 16 aus Ausführungsformen, bei denen das Multifunktionsmaterial 50 die multifunktionalen Partikel 54 enthält, aus Ausführungsformen, bei denen das Multifunktionsmaterial 50 die gewebten Fasern 52 enthält, oder aus Ausführungsformen, bei denen das Multifunktionsmaterial 50 sowohl multifunktionale Partikel 54 als auch die gewebten Fasern 52 enthält, ausgewählt wird.
Bei manchen Ausführungsformen enthält das Multifunktionsmaterial 50 der dritten Schicht 16 multifunktionale Partikel 54. Bei solchen Ausführungsformen kann das Multifunktionsmaterial 50 einen oder mehrere Typen von multifunktionalen Partikeln 54 enthalten oder frei oder im Wesentlichen frei von Fasern (gewebt oder nicht gewebt) sein.
Bei manchen Ausführungsformen besteht das Multifunktionsmaterial 50 im Wesentlichen aus den multifunktionalen Partikeln 54 oder besteht daraus. Bei manchen Ausführungsformen besteht die dritte Schicht 16 im Wesentlichen aus den multifunktionalen Partikeln 54 oder besteht daraus.
Die multifunktionalen Partikel 54 können einen oder mehrere verschiedene Partikeltypen beinhalten. Bei verschiedenen Ausführungsformen sind die multifunktionalen Partikel 54 aus dem einen oder den mehreren der verschiedenen Typen von reibungseinstellenden Partikeln (reibungseinstellende Partikel 32) und Füllstoffpartikeltypen (Füllstoffe 44) ausgewählt, die oben beschrieben sind. Alternativ kann ein beliebiger der obigen reibungseinstellenden Partikel 32 aus einem beliebigen des einen oder der mehreren der nachstehend beschriebenen unterschiedlichen Partikeltypen von multifunktionalen Partikeln 54 ausgewählt sein.
Bei diversen Ausführungsformen werden die multifunktionalen Partikel 54 und/oder die reibungseinstellenden Partikel 32 jeweils unabhängig aus Siliciumdioxidpartikeln, Kieselgurpartikeln, Kohlenstoffpartikeln, Graphitpartikeln, Aluminiumoxidpartikeln, Magnesiapartikeln, Calciumoxidpartikeln, Titandioxidpartikeln, Ceroxidpartikeln, Zirkondioxidpartikeln, Cordieritpartikeln, Mullitpartikeln, Sillimanitpartikeln, Spodumenpartikeln, Petalitpartikeln, Zirkonpartikeln, Siliciumcarbidpartikeln, Titancarbidpartikeln, Borcarbidpartikeln, Hafniumcarbidpartikeln, Siliciumnitridpartikeln, Titannitridpartikeln, Titanboridpartikeln, Cashewnusspartikeln, Kautschukpartikeln und Kombinationen davon ausgewählt.
Bei manchen Ausführungsformen sind die multifunktionalen Partikel 54 und/oder die reibungseinstellenden Partikel 32 jeweils unabhängig aus Kohlenstoffpartikeln, Cashewnusspartikeln, Siliciumdioxidpartikeln, Kieselgurpartikeln und Kombinationen davon ausgewählt. Bei manchen solcher Ausführungsformen weisen die multifunktionalen Partikel 54 und/oder die reibungseinstellenden Partikel 32 jeweils unabhängig einen durchschnittlichen Durchmesser von 500 nm bis 30 µm auf.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die multifunktionalen Partikel 54 Kieselgurpartikel. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die multifunktionalen Partikel 54 im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln oder bestehen daraus. Das Multifunktionsmaterial 50 besteht bei manchen solcher Ausführungsformen natürlich im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln oder besteht daraus.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die multifunktionalen Partikel 54 Cashewnusspartikel. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die multifunktionalen Partikel 54 im Wesentlichen aus Cashewnusspartikeln oder bestehen daraus. Natürlich besteht das Multifunktionsmaterial 50 bei manchen solcher Ausführungsformen im Wesentlichen aus Cashewnusspartikeln oder Partikeln, die aus Öl der Cashewnussschale abgeleitet sind, oder besteht daraus.
Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die multifunktionalen Partikel 54 Kieselgurpartikel und Cashewnusspartikel. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die multifunktionalen Partikel 54 im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln und Cashewnusspartikeln oder bestehen daraus. Das Multifunktionsmaterial 50 besteht bei manchen solcher Ausführungsformen natürlich im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln und Cashewnusspartikeln oder besteht daraus.
Bei diversen Ausführungsformen beinhalten die multifunktionalen Partikel 54 elastomere Partikel. Wenn die multifunktionalen Partikel 54 elastomere Partikel beinhalten, kann eine beliebige Kombination der Typen von elastomeren Partikeln enthalten sein, die oben in Bezug auf die reibungseinstellenden Partikel 32 beschrieben wurden. Beispielsweise können die multifunktionalen Partikel 54 zumindest einen Partikeltyp beinhalten, der aus Cashewnusspartikeln und Kautschukpartikeln ausgewählt ist.
Bei diversen Ausführungsformen weisen die multifunktionalen Partikel 54 einen durchschnittlichen Durchmesser von 100 bis 80 µm, 500 nm bis 30 µm oder 800 nm bis 20 µm auf. Bei manchen solcher Ausführungsformen weisen die multifunktionalen Partikel 54 und/oder die reibungseinstellenden Partikel 32 jeweils unabhängig einen durchschnittlichen Durchmesser von 500 nm bis 30 µm auf.
Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Bereiche durchschnittlicher Durchmesserwerte, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Bei manchen Ausführungsformen enthält die dritte Schicht 16 ein Multifunktionsmaterial 50, das gewebte Fasern 52 umfasst. Die gewebten Fasern 52 werden als gewebt bezeichnet, da die gewebten Fasern 52 zumindest einige regelmäßige Verschränkungen aufweisen. Demnach werden die gewebten Fasern 52 als gewebt bezeichnet, da sie mehr als willkürlich verschränkt sind. Bei manchen Ausführungsformen werden die gewebten Fasern als gewebt bezeichnet, da die gewebten Fasern 52 geöffnet, in Stränge gebildet und die Stränge zu einem Gewebe gewebt oder gestrickt werden, um eine organisierte Verschränkung von Fasern zu bilden, die einen einzelnen kohäsiven Körper bilden. Bei manchen spezifischen Ausführungsformen umfasst die dritte Schicht 16 die gewebten Fasern 52, die zu einem Gewebe gewebt oder gestrickt sind, und ist im Wesentlichen frei von nicht gewebten Fasern oder ist frei davon.
Wenn gewebte Fasern 52 in dem Multifunktionsmaterial 50 der dritten Schicht 16 enthalten sind, sind die gewebten Fasern 52 aus zumindest einem von Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern und Mineralfasern ausgewählt. Das Multifunktionsmaterial 50 kann ferner ergänzende nicht gewebte Fasern enthalten, die aus zumindest einem von Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern und Mineralfasern und Kombinationen davon ausgewählt sind.
Bei manchen Ausführungsformen besteht das Multifunktionsmaterial 50 im Wesentlichen aus gewebten Fasern 52 oder besteht daraus. Bei manchen Ausführungsformen besteht die Multifunktionsschicht 16 im Wesentlichen aus gewebten Fasern 52 oder besteht daraus.
Bei Ausführungsformen, bei denen das Multifunktionsmaterial 50 gewebte Fasern 52 enthält, können die gewebten Fasern 52 aus einem beliebigen der oben beschriebenen Kernfasertypen (Kernfasern 42) ausgewählt sein. Bei Ausführungsformen, bei denen das Multifunktionsmaterial 50 ergänzende nicht gewebte Fasern enthält, können gleichermaßen die ergänzenden nicht gewebten Fasern aus einem beliebigen der oben beschriebenen Kernfasertypen (Kernfasern) 42 ausgewählt sein.
Bei vielen Ausführungsformen enthält das Multifunktionsmaterial 50 gewebte Cellulosefasern. Bei solchen Ausführungsformen beinhalten die gewebten Fasern 52 Fasern, die aus Abacä-Faser, Bagassefaser, Bambusfaser, Kokosbastfaser, Baumwollfaser, Fique-Faser, Flachsfaser, Leinenfaser, Hanffaser, Jutefaser, Kapokfaser, Kenaffaser, Pina-Faser, Bastfaser, Ramiefaser, Rattanfaser, Sisalfaser, Holzfaser und Kombinationen davon ausgewählt sind. Bei manchen bestimmten Ausführungsformen beinhalten die gewebten Fasern 52 Cellulosefasern und beinhalten die Cellulosefasern Baumwollfaser. Bei manchen bestimmten Ausführungsformen bestehen die gewebten Fasern 52 im Wesentlichen aus Baumwollfaser oder bestehen aus Baumwollfaser. Cellulosefasern liefern eine verbesserte Bindung an das Substrat 62 und eine verbesserte Delaminierungsbeständigkeit (d. h. weniger Kohäsions- und Haftungsausfälle). Die Multifunktionsfläche 20 fördert die Haftung der Reibungsmaterials 10 an dem Substrat 62 und die Bildung einer robusten Bindung.
Bei noch anderen bestimmten Ausführungsformen beinhalten die gewebten Fasern 52 Kohlenstofffaser. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die gewebten Fasern 52 im Wesentlichen aus Kohlenstofffaser oder bestehen daraus. Gewebte Kohlenstofffasern können dem Reibungsmaterial 10 eine erhöhte Wärmebeständigkeit verleihen, eine verbesserte Bindung an das Substrat 62 sowie eine verbesserte Delaminierungsbeständigkeit und eine verbesserte Quietsch- oder Geräuschbeständigkeit liefern.
Bei noch anderen bestimmten Ausführungsformen beinhalten die gewebten Fasern 52 Aramidfaser. Bei anderen Ausführungsformen bestehen die gewebten Fasern 52 im Wesentlichen aus Aramidfaser oder bestehen daraus.
Bei manchen Ausführungsformen besteht das Multifunktionsmaterial 50 natürlich im Wesentlichen aus gewebten Fasern 52 oder besteht daraus. Bei anderen Ausführungsformen enthält das Multifunktionsmaterial 50 eine Kombination aus gewebten und nicht gewebten Fasern.
Das Multifunktionsmaterial 50 kann ferner auf dem Fachgebiet bekannte Zusatzstoffe beinhalten.
Bei diversen Ausführungsformen werden die Komponenten (z. B. die multifunktionalen Partikel 54, die gewebten Fasern 52 und/oder sämtliche Zusatzstoffe) der dritten Schicht 16 in einer Menge von 0,5 bis 100 lbs pro 3000 ft² (0,2 bis 45,4 kg pro 278,71 m²) einer zweiten Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 80 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 36,3 kg pro 278,71 m²) der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 60 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 27,2 kg pro 278,71 m²) der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 40 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 18,1 kg pro 278,71 m²) der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14, 3 bis 20 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 9,1 kg pro 278,71 m²) der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14,3 bis 12 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 5,4 kg pro 278,71 m²) der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14 oder 3 bis 9 lbs pro 3000 f^t2 (1,4 kg bis 4,1 kg pro 278,71 m²) der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14 verwendet. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Mengen, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Die unmittelbar vorstehend beschriebenen Mengen sind in Einheiten von lbs pro 3000 ft² angegeben, die in der Papierherstellungsbranche üblicherweise als Gewichtsmaß bezogen auf einen Oberflächenbereich verwendet werden. Oben drücken die Einheiten das Gewicht des Multifunktionsmaterials 50 für alle 3000 ft² der zweiten Oberfläche der Kernschicht 14 aus.
Bei manchen Ausführungsformen weisen das Multifunktionsmaterial 50 der dritten Schicht 16 und das reibungserzeugende Material 30 der reibungserzeugenden Schicht 12 die gleiche Zusammensetzung auf. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Reibungsmaterials 10, die die Kernschicht 14 und die reibungserzeugende Schicht 12 und die dritte Schicht 16 enthält, die die gleiche Zusammensetzung aufweisen. 2 ist im Gegensatz dazu eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Reibungsmaterials 10, die die Kernschicht 14 und die reibungserzeugende Schicht 12 und die dritte Schicht 16 enthält, die eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen.
Bei anderen Ausführungsformen weisen das Multifunktionsmaterial 50 der dritten Schicht 16 und das reibungserzeugende Material 30 der reibungserzeugenden Schicht 12 eine unterschiedliche Zusammensetzung auf.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Terminologie „besteht im Wesentlichen aus“, wie in dieser gesamten Offenbarung verwendet, Ausführungsformen beschreibt, die eine ausgewiesene Komponente (z. B. Kieselgurpartikel) oder Komponenten einer bestimmten Komponentenklasse (z. B. multifunktionale Partikel 54) und weniger als 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,1, 0,05 oder 0,01 Gewichtsprozent aller anderen ähnlichen Partikel (z. B. Kautschukpartikel) der bestimmten Komponentenklasse bezogen auf das Gesamtgewicht aller bestimmter Komponentenklassen enthalten, die in dem Reibungsmaterial 10 beinhaltet sind.
Der nicht einschränkend beispielhafte Begriff „multifunktionale Partikel 54, die im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln bestehen“, wie oben beschrieben, beschreibt multifunktionale Partikel 54, die Kieselgurpartikel und weniger als 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,1, 0,05 oder 0,01 Gewichtsprozent anderer multifunktionaler Partikel 54 bezogen auf ein Gesamtgewicht der multifunktionalen Partikel 54 enthalten, die in dem Multifunktionsmaterial 50 (oder der dritten Schicht 16 als alternative Basis) des Reibungsmaterials 10 enthalten sind.
Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass die Terminologie „besteht im Wesentlichen aus“, wie in dieser gesamten Offenbarung verwendet, Ausführungsformen beschreibt, die eine oder mehrere ausgewiesene Komponenten (z. B. Kieselgurpartikel) in einem bestimmten Material (z. B. dem Multifunktionsmaterial 50) und weniger als 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,1, 0,05 oder 0,01 Gewichtsprozent anderer Komponenten (z. B. zusätzliche Fasern, Partikel, Zusatzstoffe usw.) in dem bestimmten Material bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Komponenten in dem Material 30, 40 oder 50 (mit Ausnahme von Harz) enthalten.
Als nicht einschränkendes Beispiel beschreibt das „Multifunktionsmaterial 50, das im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln besteht“, wie oben beschrieben, das Multifunktionsmaterial 50, das Kieselgurpartikel und weniger als 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,1, 0,05 oder 0,01 Gewichtsprozent aller anderen Komponenten, die in dem Multifunktionsmaterial 50 enthalten sind, bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Komponenten in einem Multifunktionsmaterial 50 (mit Ausnahme des Harzes 22) enthält.
Als weiteres nicht einschränkendes Beispiel beschreibt die „dritte Schicht 16, die im Wesentlichen aus Kieselgurpartikeln besteht“, wie oben beschrieben, die dritte Schicht 16, die Kieselgurpartikel und weniger als 5, 4, 3, 2, 1, 0,5, 0,1, 0,05 oder 0,01 Gewichtsprozent aller anderer Komponenten, die in der dritten Schicht 16 enthalten sind, bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Komponenten in der dritten Schicht 16 (mit Ausnahme des Harzes 22) enthält.
Das Harz:
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, kann das Harz 22 innerhalb des Reibungsmaterials 10 vorhanden sein. Das Harz 22 kann innerhalb des Reibungsmaterials 10 homogen oder heterogen dispergiert sein. Beispielsweise kann das Harz 22 in zumindest einem der Kernschicht 14, der reibungserzeugenden Schicht 12 und der dritten Schicht 16 dispergiert sein. Anders ausgedrückt kann zumindest eines der Kernschicht 14, der reibungserzeugenden Schicht 12 und der dritten Schicht 16 das Harz 22 enthalten. Als noch weiteres Beispiel kann zumindest eines der Kernschicht 14, der reibungserzeugenden Schicht 12 und der dritten Schicht 16 einen oder mehrere unterschiedliche Typen des Harzes 22 enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Harz 22 in der gesamten Kernschicht 14 homogen oder heterogen dispergiert und kann eines oder mehrere der reibungserzeugenden Schicht 12 und der dritten Schicht 16 teilweise oder zur Gänze verkapseln. In den Figuren bezieht sich das Bezugszeichen 22 auf ungehärtetes Harz, das Bezugszeichen 23 hingegen auf gehärtetes Harz.
Das Harz 22 kann ein beliebiges auf dem Fachgebiet bekanntes Harz und härtbar sein. Alternativ kann das Harz 22 des nicht härtbaren Typs sein. In diversen Ausführungsformen kann das Harz 22, 23 je nach Stufe der Bildung des Reibungsmaterials 10 ungehärtet, teilgehärtet oder vollständig gehärtet sein.
Bei manchen Ausführungsformen kann das Harz 22 ein beliebiges wärmehärtendes Harz sein, das sich dazu eignet, dem Reibungsmaterial 10 Strukturfestigkeit zu verleihen. Zu den diversen Harzen 22, die verwendet werden können, zählen unter anderem Phenolharze und Harze auf Phenolbasis. Ein Phenolharz ist eine Klasse von wärmehärtenden Harzen, die durch Kondensation eines aromatischen Alkohols, für gewöhnlich eines Phenols, und eines Aldehyds, für gewöhnlich eines Formaldehyds, produziert wird. Ein Harz auf Phenolbasis ist eine wärmehärtende Harzmischung, die für gewöhnlich zumindest 50 Gew.-% eines Phenolharzes bezogen auf das Gesamtgewicht aller Harz enthält, wobei Lösungsmittel oder Verarbeitungshilfen nicht berücksichtigt sind. Es sei darauf hingewiesen, dass diverse Harze auf Phenolbasis modifizierende Inhaltsstoffe beinhalten können, wie z. B. Epoxid, Butadien, Silikon, Tungöl, Benzol, Cashewnussöl und dergleichen. Bei manchen Ausführungsformen wird ein silikonmodifiziertes Phenolharz verwendet, das 5 bis 80 Gewichtsprozent eines Silikonharzes beinhaltet, wobei die restlichen Gewichtsprozent Phenolharz oder eine Kombination aus Phenol- und anderen verschiedenen Harzen sind. Bei anderen Ausführungsformen wird ein epoxidmodifiziertes Phenolharz verwendet, das 5 bis 80 Gewichtsprozent Gewichtsprozent eines Epoxidharzes beinhaltet, wobei die restlichen Gewichtsprozent Phenolharz oder eine Kombination aus Phenol- und anderen verschiedenen Harzen sind.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Harz 22 z. B. 5 bis 100 oder 5 bis 80 Gewichtsprozent eines Silikonharzes bezogen auf das Gesamtgewicht aller Harze enthalten, wobei Lösungsmittel oder Verarbeitungshilfen nicht berücksichtigt sind. Silikonharze, die verwendet werden können, beinhalten wärmehärtende Silikone und elastomere Silikone. Es können auch diverse Silikonharze verwendet werden, wie z. B. jene, die D-, T-, M- und Q-Einheiten enthalten (z. B. DT-Harze, MQ-Harze, MDT-Harze, MTQ-Harze, QDT-Harzeusw.).
Bei diversen Ausführungsformen ist das Harz 22 in einer Menge von 20 bis 80, 20 bis 90 oder 25 bis 60 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Nicht-Harz-Komponenten in dem Reibungsmaterial 10 vorhanden. Beispielsweise kann das Harz 22 in einer Menge von 25 bis 75, 25 bis 70, 30 bis 75, 30 bis 70 oder 30 bis 55 oder 35 bis 65 Gewichtsprozent bezogen auf ein Gesamtgewicht aller Nicht-Harz-Komponenten in dem Reibungsmaterial 10 vorhanden sein. Dieser Wert kann alternativ als „Harzaufnahme“ bezeichnet werden. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Harzmengen, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Nach Aushärtung verleiht das gehärtete Harz 23 dem Reibungsmaterial 10 Festigkeit und Steifheit und haftet die Komponenten der Schichten 12, 14, 16 aneinander an, während gleichzeitig eine gewünschte Porosität für einen guten Schmiermittelstrom und eine gute Schmiermittelretention aufrechterhalten wird, und bindet auch das Reibungsmaterial 10 an das Substrat 62, wie nachstehend beschrieben.
Die physikalischen Eigenschaften des Reibungsmaterials:
Wie in den 1 bis 5 gezeigt, enthält das Reibungsmaterial 10 eine Mehrzahl von Poren 24. Jede der Poren 24 hat eine Porengröße.
Die Poren 24 können in dem gesamten Reibungsmaterial 10 homogen oder heterogen dispergiert sein. Beispielsweise kann zumindest eines der Kernschicht 14, der reibungserzeugenden Schicht 12 und der dritten Schicht 16 die Poren 24 enthalten (porös sein). Bei manchen Beispielen weist zumindest eines der Kernschicht 14, der reibungserzeugenden Schicht 12 und der dritten Schicht 16 eine unterschiedliche Porosität, durchschnittliche Porengröße und/oder mediane Porengröße auf. Bei anderen Beispielen weisen die Kernschicht 14, die reibungserzeugende Schicht 12 und die dritte Schicht 16 ungefähr die gleiche Porosität, durchschnittliche Porengröße und/oder mediane Porengröße auf.
Die mediane Porengröße kann unter Verwendung des Testverfahrens D4404-10 der American Society for Testing und Materials („ASTM“) bestimmt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen beträgt die mediane Porengröße in dem Reibungsmaterial 10 0,5 bis 50, 1 bis 50, 2 bis 50, 2 bis 45, 2 bis 30, 2 bis 15 oder 3 bis 10 µm, wie mithilfe des ASTM-Testverfahrens D4404-10 bestimmt. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der medianen Porengröße, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Bei anderen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 eine Porosität von 5 % bis 90 % oder 25 % bis 85 % auf, wie mithilfe des ASTM-Testverfahrens D4404-10 bestimmt. Die Porosität des Reibungsmaterials 10 kann als Prozentsatz des Reibungsmaterials 10, der für Luft zugänglich ist, beschrieben werden. Alternativ kann die Porengröße als Prozentsatz des Reibungsmaterials 10 beschrieben werden, der bezogen auf das Volumen Luft oder nicht fest ist. Bei diversen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 eine Porosität von 30 bis 80 oder 40 bis 75 % auf, wie mithilfe des ASTM-Testverfahrens D4404-10 bestimmt. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Porosität, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen. Bei manchen Ausführungsformen weist die reibungserzeugende Schicht 12 eine geringere Porosität als die dritte Schicht 16 auf, wie mithilfe des ASTM-Testverfahrens D4404-10 bestimmt. Bei manchen Ausführungsformen weist die dritte Schicht 16 eine geringere Porosität als die Kernschicht 14 auf, wie mithilfe des ASTM-Testverfahrens D4404-10 bestimmt. Bei anderen Ausführungsformen weist die dritte Schicht 16 eine höhere Porosität als die dritte Kernschicht 14 auf, wie mithilfe des ASTM-Testverfahrens D4404-10 bestimmt.
Je poröser das Reibungsmaterial 10 ist, desto effizienter wird Wärme abgeleitet. Der Ölstrom in das Reibungsmaterial 10 und aus diesem während des Kuppelns des Reibungsmaterials 10 während des Gebrauchs ist schneller, wenn das Reibungsmaterial 10 porös ist. Beispielsweise wenn das Reibungsmaterial 10 einen höheren mittleren Stromporendurchmesser und eine höhere mittlere Porosität aufweist, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass das Reibungsmaterial 10 kühler oder mit weniger Wärme läuft, die in einem Getriebe erzeugt wird, weil die Automatikgetriebeflüssigkeit besser durch die gesamten Poren 24 des Reibungsmaterials 10 strömt. Während des Betriebs eines Getriebes entwickeln sich mit der Zeit tendenziell Ölablagerungen auf dem Reibungsmaterial 10, die auf eine Aufspaltung von Automatikgetriebeflüssigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen, zurückzuführen sind. Die Ölablagerungen verringern die Größe der Poren 24 tendenziell. Wenn das Reibungsmaterial 10 mit größeren Poren 24 gebildet wird, so ist somit die restliche/entstehende Porengröße nach der Ölablagerung umso größer. Die Porosität des Reibungsmaterials 10 kann durch Wahl der Fasern (34, 42, 52), des Harzes 22, der reibungseinstellenden Partikel 32, des Füllstoffs 44, der multifunktionalen Partikel 54, einer Zusammensetzung der Schichten (12, 14, 16) und eines Rohpapiergewichts weiter modifiziert werden.
Bei diversen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 eine hohe Porosität auf, so dass es während des Gebrauchs zu einer hohen Flüssigkeitseindringkapazität kommt. Bei solchen Ausführungsformen kann es wichtig sein, dass das Reibungsmaterial 10 nicht nur porös ist, sondern auch komprimierbar. Beispielsweise müssen die Flüssigkeiten, die in das Reibungsmaterial 10 eindringen, für gewöhnlich unter dem Druck, der während des Betriebs des Getriebes angewandt wird, aus dem Reibungsmaterial 10 gedrückt oder freigesetzt werden können, das Reibungsmaterial 10 darf für gewöhnlich aber nicht einfallen. Es kann auch wichtig sein, dass das Reibungsmaterial 10 eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, was die schnelle Ableitung der während des Betriebs des Getriebes erzeugten Wärme ebenfalls erleichtert.
Die Ausgangsdicke T₁ des Reibungsmaterials 10 beträgt für gewöhnlich 0,3 bis 4, 0,4 bis 3, 0,4 bis 2, 0,4 bis 1,6, 0,4 bis 1,5, 0,5 bis 1,4, 0,6 bis 1,3, 0,7 bis 1,2, 0,8 bis 1,1 oder 0,9 bis 1 mm. Diese Dicke T₁ bezieht sich auf eine Dicke vor Bindung an das Substrat 62 und kann als Messschieberdicke bezeichnet werden. Diese Dicke T₁ kann sich auf die Dicke des Reibungsmaterials 10 mit ungehärtetem Harz oder die Dicke des Rohpapiers ohne das Harz 22 beziehen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Dicke T₁, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Nach dem Binden an das Substrat 62 und dem Härten des Harzes 23 beträgt eine Gesamtdicke T₅ des Reibungsmaterials 10 für gewöhnlich 0,3 bis 3,75, 0,4 bis 3, 0,4 bis 2, 0,4 bis 1,6, 0,4 bis 1,5, 0,5 bis 1,4, 0,6bis 1,3, 0,7bis 1,2, 0,8bis 1,1 oder 0,9 bis 1 mm. Diese Dicke T₅ wird für gewöhnlich nach dem Binden an das Substrat 62 gemessen. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Gesamtdicke T₅, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Bei noch anderen Ausführungsformen weist das Reibungsmaterial 10 eine Kompression bei 2 MPa von 2 bis 30, 4 bis 15 oder 6 bis 8 Prozent auf. Die Kompression ist eine Materialeigenschaft des Reibungsmaterials 10, die gemessen werden kann, wenn das Reibungsmaterial 10 auf dem Substrat 62 angeordnet ist (d. h. gemessen, wenn ein Teil einer Reibungsplatte 60, wie nachstehend beschrieben) oder wenn das Reibungsmaterial 10 nicht auf dem Substrat 62 angeordnet ist. Für gewöhnlich ist eine Kompression eine Messung einer Distanz (z. B. mm), um die das Reibungsmaterial 10 unter einer gewissen Last komprimiert wird. Beispielsweise wird eine Dicke des Reibungsmaterials 10 gemessen, bevor eine Last angelegt wird. Danach wird die Last auf das Reibungsmaterial 10 angelegt. Nachdem die Last für einen bestimmten Zeitraum angelegt wurde, wird die neue Dicke des Reibungsmaterials 10 gemessen. Anzumerken ist hierbei, dass diese neue Dicke des Reibungsmaterials 10 gemessen wird, während sich das Reibungsmaterial 10 immer noch unter der Last befindet. Die Kompression steht für gewöhnlich mit der Elastizität in Zusammenhang, wie es der Fachmann verstehen wird. Desto elastischer das Reibungsmaterial 10 ist, umso stärker springt es nach der Kompression zurück. Dies führt für gewöhnlich zu einem geringeren Belagsverlust und zu einer geringeren Bildung von Hot Spots, beides wünschenswert. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Bereiche durchschnittlicher Kompressionswerte, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Bei diversen Ausführungsformen wird das Reibungsmaterial 10 an das Substrat 62 gebunden, das für gewöhnlich Metall ist. Diverse Beispiele für das Substrat 62 sind unter anderem eine Kupplungsscheibe, ein Synchronring und ein Getriebeband. Das Reibungsmaterial 10 enthält die reibungserzeugende Fläche 18 und eine gegenüberliegend zugewandte Multifunktionsfläche 20. Die reibungserzeugende Fläche 18 erfährt einen ausgewählten zwischenflächigen Reibschluss mit der gegenüberliegenden Drehfläche, wenn ein Schmiermittel vorhanden ist. Die Multifunktionsfläche 20 ist multifunktional, wobei sie dazu dient, (1) die Haftung an dem Substrat 62 zu fördern und (2) Reibung zu erzeugen.
Wenn an das Substrat 62 gebunden, gelangt die Multifunktionsfläche 20 mit dem Substrat 62 in Bindungshaftung, ohne oder mithilfe eines Klebstoffs oder einer anderen geeigneten Bindungstechnik. Bei einer beispielhaften Ausführungsform, die nachstehend beschrieben ist, wird das Reibungsmaterial 10 in der Reibungsplatte 60 mit der Multifunktionsfläche 20 verwendet, die eine robuste Bindung zwischen dem Reibungsmaterial 10 und dem Substrat 62 fördert.
Somit kann, wenn die Multifunktionsfläche 20 nicht an das Substrat 62 gebunden ist, die Multifunktionsfläche 20 einen zwischenflächigen Reibschluss mit der gegenüberliegenden Drehfläche erfahren. Bei manchen Ausführungsformen wird das Reibungsmaterial 10 verwendet, so dass die reibungserzeugende Fläche 18 und die Multifunktionsfläche 20 Reibung erzeugen. Bei manchen nicht einschränkenden Beispielen kann eine Reibungsplatte (nicht gezeigt), die das Reibungsmaterial 10 umfasst, gehärtet und mit einem Polymerträger gemeinsam ausgeformt, so hergestellt werden, dass zumindest ein Teil der reibungserzeugenden Fläche 18 und der Multifunktionsfläche 20 zur Erzeugung von Reibung freigelegt ist.
Das Schmiermittel kann eine beliebige geeignete Schmierflüssigkeit wie z. B. eine Automatikgetriebeflüssigkeit sein. Die Strömungsrate des Schmiermittels über das Reibungsmaterial 10 kann so eingestellt werden, dass die Temperatur an der reibungserzeugenden Fläche 18 und/oder der Multifunktionsfläche 20 350 °C für längere Zeiträume überschreiten darf, damit die Treibstoffeffizienz verbessert wird. Bei diversen Ausführungsformen liegt, wenngleich das Reibungsmaterial 10 über 350 °C und bis zu 500 °C eine zufriedenstellende Leistung liefert, keine Beschränkung auf nur solche Hochtemperaturumgebungen vor, und es kann nach Wunsch in einer Nasskupplung verwendet werden, die so konzipiert ist, dass sie eine Temperatur an der reibungserzeugenden Fläche 18 unter 350 °C hält. Bei weiteren nicht einschränkenden Ausführungsformen sind alle Werte und Wertebereiche der Betriebstemperaturen, die innerhalb der oben genannten Bereichsendpunkte liegen und diese beinhalten, hiermit ausdrücklich vorgesehen.
Reibungsplatte:
Wie in 3 gezeigt, stellt diese Offenbarung auch die Reibungsplatte 60 bereit, die das Reibungsmaterial 10 und das Substrat 62 (z. B. eine Metallplatte) enthält, wie oben zuerst vorgestellt. Das Substrat 62 weist zumindest zwei Flächen 64,66 auf und das Reibungsmaterial 10 ist für gewöhnlich an eine oder beide dieser Flächen 64, 66 gebunden. Die Bindung oder Haftung des Reibungsmaterials 10 an einer oder beiden Flächen 64, 66 kann mithilfe eines beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Klebstoffs oder Mittels erzielt werden, z. B. einem Phenolharz oder einembeliebigen Harz 22, 23, wie oben beschrieben.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, wobei eine Reibungsplatte 60 verwendet werden kann, die mit einer Distanzscheibe 68 verkauft wird oder versehen ist, um ein Kupplungspaket oder eine Kupplungsbaugruppe 70 (z. B. eine Nasskupplungsbaugruppe) zu bilden. Diese Offenbarung stellt auch die Reibungsplatte 60 selbst, die das Reibungsmaterial 10 und das Substrat 62 enthält, und eine Kupplungsbaugruppe 70 bereit, die die Reibungsplatte 60 und die Distanzscheibe 68 enthält.
Unter weiterer Bezugnahme auf 4 stellt diese Offenbarung auch ein Getriebe 72 bereit, das die Kupplungsbaugruppe 70 enthält. Das Getriebe 72 kann ein Automatikgetriebe oder ein Schaltgetriebe sein.
Alle Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen in der gesamten Offenbarung sind hiermit ausdrücklich bei einer oder mehreren nicht einschränkenden Ausführungsformen vorgesehen, sogar wenn eine solche Offenbarung in einem einzelnen obigen Absatz oder Abschnitt nicht wörtlich beschrieben ist. Anders ausgedrückt kann eine ausdrücklich vorgesehene Ausführungsform beliebige der einen oder mehreren oben beschriebenen Elemente beinhalten, die aus einem beliebigen Teil der Offenbarung ausgewählt und kombiniert sind.
Ein oder mehrere der oben beschriebenen Werte kann um ± 5 %, ± 10 %, ± 15 %, ± 20 %, ± 25 % usw. variieren, solange die Varianz innerhalb des Umfangs der Offenbarung bleibt. Unerwartete Ergebnisse können von jedem Mitglied einer Markush-Gruppe unabhängig von allen anderen Mitgliedern erhalten werden. Jedes Mitglied kann einzeln oder in Kombination verwendet werden und bietet eine angemessene Unterstützung für spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche. Der Gegenstand aller Kombinationen von unabhängigen und abhängigen Ansprüchen, sowohl einfach als auch mehrfach abhängig, wird hierin ausdrücklich vorgesehen. Die Offenbarung ist veranschaulichend und enthält beschreibende und nicht einschränkende Wörter. Viele Modifikationen und Variationen der Offenbarung sind angesichts der obigen Lehren möglich und die Offenbarung kann anders als hierin spezifisch beschrieben ausgeübt werden.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass alle Bereiche und Teilbereiche, die bei der Beschreibung diverser Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, unabhängig und gesammelt in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen und so auszulegen sind, dass sie alle Bereiche beschreiben und vorsehen, einschließlich ganzer und/oder Bruchwerten darin, sogar wenn diese Werte nicht hierin ausdrücklich niedergeschrieben sind. Der Fachmann wird schnell erkennen, dass die aufgezählten Bereiche und Teilbereiche diverse Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausreichend beschreiben und ermöglichen, und dass solche Bereiche und Teilbereiche ferner in jeweilige Hälften, Drittel, Viertel, Fünftel usw. abgegrenzt werden können. Beispielsweise kann ein Bereich „von 0,1 bis 0,9“ ferner in ein unteres Drittel, d. h. von 0,1 bis 0,3, ein mittleres Drittel, d. h. von 0,4 bis 0,6, und ein oberes Drittel, d. h. von 0,7 bis 0,9, abgegrenzt werden, die einzeln und gesammelt in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen und einzeln und/oder gesammelt verwendet werden können und eine angemessene Unterstützung für spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche liefern. Was die Sprache betrifft, die einen Bereich definiert oder modifiziert, wie z. B. „zumindest“, „größer als“, „weniger als“, „nicht mehr als“ und dergleichen, so ist ferner diese Sprache so auszulegen, dass sie Teilbereiche und/oder einen oberen oder unteren Grenzwert beinhaltet. Ein Bereich beispielsweise von „zumindest 10“ beinhaltet grundsätzlich einen Teilbereich von zumindest 10 bis 35, einen Teilbereich von zumindest 10 bis 25, einen Teilbereich von 25 bis 35 usw. und jeder Teilbereichkann einzeln und/oder gesammelt verwendet werden und bietet eine angemessene Unterstützung für spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche. Schließlich kann eine einzelne Zahl innerhalb eines offenbarten Bereichs verwendet werden undbietet eine angemessene Unterstützung für spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche. Beispielsweise beinhaltet ein Bereich „von 1 bis 9“ diverse einzelne ganze Zahlen wie z. B. 3 sowie einzelne Zahlen mit Dezimalstelle (oder Bruch) wie z. B. 4,1, die verwendet werden können und eine angemessene Unterstützung für spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche liefern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62957884 [0001]

Claims

Reibungsmaterial, das umfasst: eine reibungserzeugende Schicht, die eine reibungserzeugende Fläche bietet und ein reibungserzeugendes Material umfasst, wobei das reibungserzeugende Material reibungseinstellende Partikel umfasst; eine Kernschicht, die an die reibungserzeugende Schicht angrenzt, wobei die Kernschicht ein Kernmaterial umfasst, wobei das Kernmaterial Kernfasern umfasst; und eine dritte Schicht, die an die Kernschicht angrenzt, so dass die Kernschicht zwischen der reibungserzeugenden und der dritten Schicht angeordnet ist, wobei die dritte Schicht eine Multifunktionsfläche bietet, die der reibungserzeugenden Fläche der reibungserzeugenden Schicht gegenüberliegend zugewandt ist, wobei die dritte Schicht ein Multifunktionsmaterial umfasst, wobei das Multifunktionsmaterial umfasst: multifunktionale Partikel; und/oder gewebte Fasern, ausgewählt aus Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Cellulosefasern, Acrylfasern, Polyvinylalkoholfasern, Glasfasern, Mineralfasern und Kombinationen davon; wobei ein Harz in der reibungserzeugenden Schicht, der Kernschicht und/oder der dritten Schicht vorhanden ist; und wobei das reibungserzeugende Material und das Multifunktionsmaterial sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden oder gleichen.
Reibungsmaterial nach Anspruch 1, wobei die reibungseinstellenden Partikel und/oder die multifunktionalen Partikeln jeweils unabhängig aus Siliciumdioxidpartikeln, Kieselgurpartikeln, Kohlenstoffpartikeln, Graphitpartikeln, Aluminiumoxidpartikeln, Magnesiapartikeln, Calciumoxidpartikeln, Titandioxidpartikeln, Ceroxidpartikeln, Zirkondioxidpartikeln, Cordieritpartikeln, Mullitpartikeln, Sillimanitpartikeln, Spodumenpartikeln, Petalitpartikeln, Zirkonpartikeln, Siliciumcarbidpartikeln, Titancarbidpartikeln, Borcarbidpartikeln, Hafniumcarbidpartikeln, Siliciumnitridpartikeln, Titannitridpartikeln, Titanboridpartikeln, Cashewnusspartikeln, Kautschukpartikeln und Kombinationen davon ausgewählt sind.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die reibungseinstellenden Partikel und/oder die multifunktionalen Partikeln jeweils unabhängig einen durchschnittlichen Durchmesser von 500 nm bis 30 µm aufweisen.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die reibungseinstellenden Partikel in einer Menge von 0,5 bis 100 lbs pro 3000 ft² des Reibungsmaterials in dem reibungserzeugenden Material vorhanden sind und/oder die multifunktionalen Partikel in einer Menge von 0,5 bis 100 lbs pro 3000 ft² des Reibungsmaterials in dem Multifunktionsmaterial vorhanden sind.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei das Multifunktionsmaterial im Wesentlichen aus den multifunktionalen Partikeln und dem Harz besteht.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei: die reibungserzeugende Schicht eine Dicke von 10 bis 600 µm aufweist; die Kernschicht eine Dicke von 0,2 mm bis 3,75 mm aufweist; und/oder die dritte Schicht eine Dicke von 10 bis 600 µm aufweist.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die dritte Schicht eine geringere Porosität als die Kernschicht aufweist, wie anhand des Testverfahrens D4404-10 der American Society for Testing and Materials bestimmt.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei das Multifunktionsmaterial frei von nicht gewebten Fasern ist.
Reibungsmaterial nach Anspruch 1, wobei sich das reibungserzeugende Material und das Multifunktionsmaterial in ihrer Zusammensetzung gleichen.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch, wobei die reibungserzeugende Schicht eine geringere Porosität als die dritte Schicht aufweist, wie anhand des Testverfahrens D4404-10 der American Society for Testing and Materials bestimmt.
Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch mit einer Dicke, die als Distanz zwischen der reibungserzeugenden Fläche und der Multifunktionsfläche definiert ist, wobei sich die reibungserzeugende Schicht von der reibungserzeugenden Fläche hin zu der Multifunktionsfläche bis zu 40 % der Dicke erstreckt und sich die dritte Schicht von der Multifunktionsfläche hin zu der reibungserzeugenden Fläche bis zu 40 % der Dicke erstreckt.
Reibungsmaterial nach Anspruch 1, das gewebte Fasern umfasst, wobei die gewebten Fasern Cellulosefasern umfassen und die Cellulosefasern Baumwollfaser umfassen; und/oder die gewebten Fasern Kohlenstofffasern umfassen.
Reibungsplatte, die ein Substrat und das Reibungsmaterial nach einem vorstehenden Anspruch umfasst, gehärtet und an das Substrat gebunden.
Reibungsplatte, die das Reibungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst, gehärtet und mit einem Polymerträger gemeinsam ausgeformt.
Nasskupplungsbaugruppe, die die Reibungsplatte nach Anspruch 13 oder 14 umfasst.