JP2018529000A - より高い摩擦係数を有する湿式摩擦材 - Google Patents
より高い摩擦係数を有する湿式摩擦材 Download PDFInfo
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Abstract
繊維材と、アルミニウムケイ酸塩を含む充填材とを含むクラッチパッド用摩擦材。繊維材と、焼成クレーを含む充填材とを含むクラッチパッド用摩擦材。繊維材と、アルミニウムケイ酸塩を含む充填材とを含むクラッチパッド用摩擦材。アルミニウムケイ酸塩の少なくとも一部は、複数のフレークの形態で存在する。これら複数のフレークにおける各フレークは、平面状であり、境界が不規則である。
Description
本開示は全体として、クラッチパッド用湿式摩擦材に関し、特により高い摩擦係数を有する湿式摩擦材に関する。
公知のクラッチ用摩擦材は、繊維材および充填材から構成される。繊維材によって摩擦材の構造が形成され、充填材によって摩擦力が生じる。公知の摩擦材では、充填材として珪藻土が用いられる。典型的には、珪藻土はその８０〜９０％がシリカから構成される。摩擦材の静止摩擦係数と動摩擦係数の双方を増加させることが望ましい。動摩擦係数を増加させることは、特に望ましいが困難である。
概要
本開示は概して、クラッチパッド用摩擦材を含み、該摩擦材は、
繊維材と、
アルミニウムケイ酸塩を含む充填材と
を含む。
本開示は概して、クラッチパッド用摩擦材を含み、該摩擦材は、
繊維材と、
アルミニウムケイ酸塩を含む充填材と
を含む。
本開示は概して、クラッチパッド用摩擦材を含み、該摩擦材は、
繊維材と、
焼成クレーを含む充填材と
を含む。
繊維材と、
焼成クレーを含む充填材と
を含む。
本開示は概して、クラッチパッド用摩擦材を含み、該摩擦材は、
繊維材と、
アルミニウムケイ酸塩を含む充填材と
を含む。アルミニウムケイ酸塩の少なくとも一部は、複数のフレークの形態で存在する。これら複数のフレークにおける各フレークは、平面状であり、境界が不規則である。
繊維材と、
アルミニウムケイ酸塩を含む充填材と
を含む。アルミニウムケイ酸塩の少なくとも一部は、複数のフレークの形態で存在する。これら複数のフレークにおける各フレークは、平面状であり、境界が不規則である。
本開示内容の以下の詳細な説明において付属の図面を参照することによって、本開示内容の本質および実施形態がより十分に説明されよう。
詳細な説明
初めに、異なる図面において図面中の番号が同一である場合には、こうした番号は本開示の同一または機能的に類似した構造要素を指すものと理解されたい。特許請求の範囲に記載の開示内容は、開示された態様に限定されるわけではないものと理解されたい。
初めに、異なる図面において図面中の番号が同一である場合には、こうした番号は本開示の同一または機能的に類似した構造要素を指すものと理解されたい。特許請求の範囲に記載の開示内容は、開示された態様に限定されるわけではないものと理解されたい。
さらに本開示は、記載された特定の方法論、材料および修正形態に限定されるわけではなく、したがってこれらは当然のことながら変化しうるものと理解されたい。また、本明細書で使用される用語は、単に特定の態様を説明するためのものにすぎず、本開示の範囲の限定を意図するものではないことも理解されたい。
別段の定めがない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語はすべて、本開示内容が属する当技術分野の当業者が通常理解しているのと同一の意味を有する。本開示の実施または試験においては、本明細書に記載されたものと類似または同等のいずれの方法、デバイスまたは材料をも使用してよいものと理解されたい。
別段の定めがない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語はすべて、本開示内容が属する当技術分野の当業者が通常理解しているのと同一の意味を有する。「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、例えば「〜に近い（ｎｅａｒｌｙ）」、「極めて〜に近い（ｖｅｒｙ ｎｅａｒｌｙ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「おおよそ（ａｒｏｕｎｄ）」、「〜に近似した（ｂｏｒｄｅｒｉｎｇ ｏｎ）」、「〜に近接した（ｃｌｏｓｅ ｔｏ）」、「本質的に（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）」、「〜の近傍の（ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ｏｆ）」、「〜の付近に（ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｃｉｎｉｔｙ ｏｆ）」などの用語と同義であり、そうした用語が本明細書および特許請求の範囲に出現した場合には、これらは互換的に用いられうるものと理解されたい。「接近した（ｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」という用語は、例えば「近くの（ｎｅａｒｂｙ）」、「近接した（ｃｌｏｓｅ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」、「近傍の（ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ）」、「すぐそばにある（ｉｍｍｅｄｉａｔｅ）」、「接している（ａｄｊｏｉｎｉｎｇ）」などの用語と同義であり、そうした用語が本明細書および特許請求の範囲に出現した場合には、これらは互換的に用いられうるものと理解されたい。
図１は、アルミニウムケイ酸塩を含む摩擦材１００の概略断面図である。摩擦材１００は、当技術分野において知られているいずれのクラッチプレート１０６上でも使用可能である。例示的な一実施形態では、摩擦材は、プレート１０６にしっかりと固定されている。摩擦材１００は、繊維材１０２と、アルミニウムケイ酸塩を含む充填材１０４とを含む。摩擦材１００は、フェノール樹脂やラテックスのような結合剤（図示せず）をさらに含む。繊維材１０２は、当技術分野で知られているいずれの有機繊維や無機繊維であってもよく、こうした繊維としては、これらに限定されるものではないが、例えばセルロース繊維や炭素繊維が挙げられる。
例示的な一実施形態では、充填材１０４は、アルミニウムケイ酸塩以外にシリカ含有材料を含む。当技術分野で知られているいずれのシリカ含有材料を使用してもよい。例示的な一実施形態では、シリカ含有材料としては、これらに限定されるものではないが、例えばＣｅｌｉｔｅ（登録商標）、Ｃｅｌａｔｏｍ（登録商標）、珪藻土または二酸化ケイ素が挙げられる。
例示的な一実施形態では、摩擦材１００は、その少なくとも３重量％でかつ６０重量％以下がアルミニウムケイ酸塩である。例示的な一実施形態では、摩擦材１００は、その少なくとも２０重量％でかつ５０重量％以下がアルミニウムケイ酸塩である。例示的な一実施形態では、アルミニウムケイ酸塩は、１重量％未満または１体積％未満の含水量を有する。
例示的な一実施形態では、アルミニウムケイ酸塩は、焼成クレーを含む。例示的な一実施形態では、アルミニウムケイ酸塩は、焼成カオリンクレーを含む。例示的な一実施形態では、アルミニウムケイ酸塩は、完全に焼成されたクレーまたは完全に焼成されたカオリンクレーである。アルミニウムケイ酸塩は、当技術分野では互換的にアルミノケイ酸塩としても知られる。焼成カオリンクレーは、ＭＡｌ２Ｏ３・ＮＳｉＯ２の化学式を有し、ここで、ＭおよびＮは整数である。ＭおよびＮの正確な値は、例えばカオリンクレーの原料の供給元など、多くの因子に依存する。例示的な一実施形態では、焼成カオリンクレーの化学組成を、少なくとも３５重量％でかつ最高５５重量％のアルミナ含有量と、少なくとも４５重量％でかつ最高６５重量％のシリカ含有量とを有する、というように表すことができる。アルミニウムケイ酸塩の化学組成は、例えば微量のアルカリ土類金属酸化物をさらに含むことができる。例示的な一実施形態では、アルミニウムケイ酸塩の化学組成は、最高３．５重量％のアルカリ土類金属酸化物を含む。例示的な一実施形態では、アルミニウムケイ酸塩の化学組成は、最高１．０重量％のアルカリ土類金属酸化物を含む。例示的な一実施形態では、焼成カオリンクレーは、１重量％未満または１体積％未満の含水量を有する。
以下に、焼成カオリンクレーに関する情報を提示する。当業者には自明である通り、カオリンのようなクレーは、天然には含水形態で存在する。カオリナイト鉱物は、含水形態では結晶構造を形成しており、この結晶構造は、ヒドロキシル含有部分によって連結されて一体となっている。例えば９８０℃以上の熱処理によって、含水カオリンを焼成カオリンへと転化させることができ、この焼成カオリンは、結晶質ムライトおよびシリカを含む。
焼成カオリンクレーは、粗製カオリン、粗粒状含水カオリンまたは微粉状含水カオリンから生成可能である。当業者には自明である通り、カオリンは、北アメリカ、ヨーロッパおよびアジアを含む様々な地理的位置から採掘することができる。輸送、保管および取扱いを容易にするために、カオリンを前処理および／または選鉱に供することができる。例えば、粗製カオリンを、熱処理の前後に以下の１つ以上の操作に供することができる：破砕、粉砕、層間剥離（ウェットミリング、スラリーミリング、ウェットグラインディングなど）、ろ過、分画、粉末化、浮選、選択的凝集、磁気分離、フロック／ろ過、漂白など。
焼成は、約５００℃〜約１３００℃またはそれを上回る範囲の温度で含水カオリンを熱処理することにより行われる。１つまたは複数の実施形態において、焼成カオリンを、少なくとも１０００℃でかつ最高１３００℃の焼成温度で約１秒間〜約１０時間、または少なくとも１０５０℃でかつ最高１２５０℃の焼成温度で約１分間〜約５時間、または少なくとも１１００℃でかつ最高１２００℃の焼成温度で約１０分間〜約４時間、熱により調製する。１つまたは複数の実施形態において、カオリンを、約１分間〜約２時間かけて約１１７５〜１２００℃の温度に加熱する。本明細書で使用される「焼成された」または「焼成」には、いかなる程度の焼成も包含されうるものとし、例えば部分（メタ）焼成、完全焼成、フラッシュ焼成またはそれらの組合せが包含されうる。
焼成または熱処理を、適切ないずれの方法で行ってもよい。加熱処理としては典型的には、浸漬焼成、フラッシュ焼成および／またはフラッシュ焼成／浸漬焼成の組合せが挙げられる。浸漬焼成では、カオリンを脱水処理して主要量のムライトを形成させるのに十分な時間（例えば少なくとも１分間〜約５時間またはそれを上回る時間）にわたって所望の温度で含水カオリンを熱処理する。例示的な一実施形態では、ムライト形成に加えて、焼成カオリンクレーは、シリカ結晶多形、非晶質シリカまたはそれらの組合せを含む。フラッシュ焼成では、最高１０秒間、典型的には約１秒間未満で含水カオリンを急速に加熱する。フラッシュ／浸漬焼成操作ではメタカオリンがフラッシュ焼成時に瞬間的に生成され、これをその後、浸漬焼成を用いて、最終製品に要求される品質へと処理する。浸漬焼成を行うのに適した公知の装置としては、例えば高温炉や、ロータリーキルンやバーティカルキルンが挙げられる。フラッシュ焼成を行うための公知の装置としては、トロイダル状流体流加熱装置が挙げられる。
例示的な一実施形態では、摩擦材１００は、総重量の少なくとも３％でかつ６０％以下の焼成クレーを含む。例示的な一実施形態では、材料１００は、総重量の少なくとも２０％でかつ５０％以下の焼成クレーと、総重量の約０〜３０％の珪藻土と、総重量の約５０％のセルロース繊維とを含む。
例１：材料１００は、総重量の５０％の焼成クレーと、総重量の５０％のセルロース繊維と、ラテックス結合剤とを含む。
例２：材料１００は、総重量の２５％の焼成クレーと、総重量の２５％の珪藻土と、総重量の５０％のセルロース繊維と、ラテックス結合剤とを含む。
図２は、充填材１０４のフレーク１０８の概略図である。例示的な一実施形態では、充填材１０４の少なくとも一部は、フレーク１０８の形態で存在する。例えば、充填材１０４は、アルミニウムケイ酸塩または焼成カオリンクレーをフレーク１０８の形態で含む。例示的な一実施形態では、充填材１０４中のアルミニウムケイ酸塩または焼成カオリンクレーの大部分は、フレーク１０８の形態で存在する。例示的な一実施形態では、充填材１０４中のアルミニウムケイ酸塩または焼成カオリンクレーはすべて、フレーク１０８の形態で存在する。
各フレーク１０８は、実質的に平面状であり、不規則な境界１１０を有する。フレークは総じて、不規則な、つまり「コーンフレーク」状の形状であってもよいし、よりレンズに近い形状や「銀貨」型の形状であって、滑らかな輪郭と楕円形や丸い規則的な形状を有するものであってもよい。例えば、境界１１０は円形ではなく、また滑らかな円弧の形態でもない。例示的な一実施形態では、フレーク１０８の少なくとも一部は、３〜８マイクロメートルの各最大幅１１２を有する。例示的な一実施形態では、フレーク１０８の大部分は、３〜８マイクロメートルの各最大幅１１２を有する。最大幅１１２は、境界１１０内の２つの点、例えば点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ最長の直線によって形成される。
図３は、図１に示す摩擦材１００を含む例示的なトルクコンバータ２００の部分断面図である。トルクコンバータ２００は、カバー２０２と、このカバーに接続されたインペラ２０４と、このインペラと流体連通するタービン２０６と、ステータ２０８と、トランスミッションの入力軸（図示せず）に回転不能に接続されるように配置された出力ハブ２１０と、トルクコンバータクラッチ２１２と、振動ダンパ２１４とを含む。クラッチ２１２は、摩擦材１００およびピストン２１６を含む。当技術分野で知られているように、ピストン２１６は、摩擦材１００が該ピストン２１６およびカバー２０２に係合することにより、該摩擦材１００および該ピストン２１６を通じて該カバー２０２から出力ハブ２１０にトルクを伝達できるように変位可能である。流体２１８は、クラッチ２１２を作動させるために使用される。
トルクコンバータ２００の特定の一構成例を図３に示すが、トルクコンバータにおける摩擦材１００の使用は、図３で構成されているようなトルクコンバータに限定されるわけではないものと理解されたい。すなわち、材料１００は、当技術分野で知られている任意のトルクコンバータ構成の、摩擦材を用いた任意のクラッチ装置に使用可能である。
図４は、公知の摩擦材と、上記の例１で配合した摩擦材１００とについて、それぞれの摩擦係数を速度に対してプロットしたグラフである。このグラフのｘ方向の速度は、摩擦材と接するプレートに対する摩擦材の速度である。例えば、この速度は、摩擦材とプレートとの間のすべり速度である。プロット３０２は、上記の例１で配合した摩擦材１００についてのプロットである。プロット３０４は、繊維と珪藻土充填材とを含む公知の摩擦材についてのプロットである。プロット３０２およびプロット３０４は、公知の摩擦材および摩擦材１００の実際の試験に基づくプロットである。上述したように、クラッチ用摩擦材の静止摩擦力と動摩擦力の双方を最大限高めることが望ましい。
有利にも、材料１００によって、公知のクラッチ用摩擦材と比較して静止摩擦係数が増加する。例えば、材料１００については静止係数３０６は少なくとも０．１３０であるが、公知の材料については静止係数３０８はこれよりも低く、およそ０．１１４である。
動摩擦係数については有利にも、プロット３０２の摩擦係数は、点３０６から点３１０へとおよそ１．７０ｍ／ｓで増加し続ける。これとは対照的に、プロット３０４の摩擦係数は、点３１２と点３１４との間ではフラットであるかまたは減少しており、点３１２では０．５０ｍ／ｓで減少し、点３１４ではおよそ１．７０ｍ／ｓで減少している。
上記で開示された様々な特徴や機能およびそれ以外の様々な特徴や機能、あるいはそれらの代替形態を望ましく組み合せることで、これ以外の多くの様々なシステムや適用を生じさせうることが理解されよう。当業者であれば、本開示内容においては目下予見不可能または予期しない様々な代替形態、修正形態、変形形態または改良形態を本開示内容に続いて生じさせることができるが、こうした形態も以下の特許請求の範囲に包含されることが意図される。
Claims (20)
- 繊維材と、
アルミニウムケイ酸塩を含む充填材と
を含むクラッチパッド用摩擦材。 - 前記アルミニウムケイ酸塩の少なくとも一部は、複数のフレークの形態で存在し、かつ
前記複数のフレークにおける各フレークは、平面状であり、境界が不規則である、請求項１記載の摩擦材。 - 前記複数のフレークにおける前記フレークの少なくとも一部は、少なくとも３マイクロメートルでかつ８マイクロメートル以下の各最大幅を有する、請求項２記載の摩擦材。
- 前記複数のフレークにおける前記フレークの大部分は、少なくとも３マイクロメートルでかつ８マイクロメートル以下の各最大幅を有する、請求項２記載の摩擦材。
- 前記充填材は、アルミニウムケイ酸塩以外にシリカ含有材料を含む、請求項１記載の摩擦材。
- 前記摩擦材の３重量％〜６０重量％は、アルミニウムケイ酸塩である、請求項１記載の摩擦材。
- 前記アルミニウムケイ酸塩は、焼成カオリンクレーを含む、請求項１記載の摩擦材。
- 前記アルミニウムケイ酸塩は、１重量％未満または１体積％未満の含水量を有する、請求項１記載の摩擦材。
- 少なくとも０．１３の静止摩擦係数を有する、請求項１記載の摩擦材。
- 繊維材と、
焼成クレーを含む充填材と
を含む、クラッチ用摩擦材。 - 前記焼成クレーは、焼成カオリンクレーを含む、請求項１０記載の摩擦材。
- 少なくとも０．１３の静止摩擦係数を有する、請求項１０記載の摩擦材。
- 前記充填材は、焼成クレー以外にシリカ含有材料を含む、請求項１０記載の摩擦材。
- 前記摩擦材の３重量％〜６０重量％は、焼成クレーである、請求項１０記載の摩擦材。
- 前記焼成クレーは、複数のフレークの形態で存在し、かつ
前記複数のフレークにおける各フレークは、平面状であり、境界が不規則である、請求項１０記載の摩擦材。 - 前記複数のフレークにおける前記フレークの少なくとも一部は、少なくとも３マイクロメートルでかつ８マイクロメートル以下の各最大幅を有する、請求項１５記載の摩擦材。
- 繊維材と、
アルミニウムケイ酸塩を含む充填材と
を含むクラッチ用摩擦材において、
前記アルミニウムケイ酸塩の少なくとも一部は、複数のフレークの形態で存在し、かつ
前記複数のフレークにおける各フレークは、平面状であり、境界が不規則である、摩擦材。 - 前記複数のフレークにおける前記フレークの少なくとも一部は、少なくとも３マイクロメートルでかつ８マイクロメートル以下の各最大幅を有するか、または
前記複数のフレークにおける前記フレークの大部分は、少なくとも３マイクロメートルでかつ８マイクロメートル以下の各最大幅を有する、請求項１７記載の摩擦材。 - 少なくとも０．１３の静止摩擦係数を有する、請求項１７記載の摩擦板。
- 前記充填材は、アルミニウムケイ酸塩以外にシリカ含有材料を含むか、または
前記摩擦材の３重量％〜６０重量％は、アルミニウムケイ酸塩である、請求項１７記載の摩擦材。
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