JP2021110459A - クラッチシステムとそれを含む車両変速機システム - Google Patents

クラッチシステムとそれを含む車両変速機システム Download PDF

Info

Publication number
JP2021110459A
JP2021110459A JP2020207848A JP2020207848A JP2021110459A JP 2021110459 A JP2021110459 A JP 2021110459A JP 2020207848 A JP2020207848 A JP 2020207848A JP 2020207848 A JP2020207848 A JP 2020207848A JP 2021110459 A JP2021110459 A JP 2021110459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
friction material
clutch
friction
particles
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020207848A
Other languages
English (en)
Inventor
ベンジャミン・エー.・シーゲル
A Siegel Benjamin
スティーブン・ジェイ.・コワル
J Kowal Steven
リチャード・ダブリュー.・プリデン
W Pridgen Richard
デイビット・ティー.・ヴィアーク
T Vierk David
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Inc
Original Assignee
BorgWarner Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Inc filed Critical BorgWarner Inc
Publication of JP2021110459A publication Critical patent/JP2021110459A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026Compositions based on an organic binder containing fibres
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/58Details
    • F16D13/60Clutching elements
    • F16D13/62Clutch-bands; Clutch shoes; Clutch-drums
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/22Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/58Details
    • F16D13/60Clutching elements
    • F16D13/64Clutch-plates; Clutch-lamellae
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/58Details
    • F16D13/60Clutching elements
    • F16D13/64Clutch-plates; Clutch-lamellae
    • F16D13/648Clutch-plates; Clutch-lamellae for clutches with multiple lamellae
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/023Composite materials containing carbon and carbon fibres or fibres made of carbonizable material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/027Compositions based on metals or inorganic oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/002Combination of different friction materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/005Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces having a layered structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/009Linings attached to both sides of a central support element, e.g. a carrier plate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034Materials; Production methods therefor non-metallic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0082Production methods therefor
    • F16D2200/0091Impregnating a mat of fibres with a binder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

【課題】改善されたクラッチシステムを提供する。【解決手段】クラッチシステムは、車両動力発生機からトルクを伝達するための第1のクラッチ部材及び第2のクラッチ部材を含む。第1のクラッチ部材は、第1の表面を有する第1のクラッチ要素及び前記第1の表面に配置された第1の摩擦材料を有する。第2のクラッチ部材は、第1のクラッチプレートと係合するように構成され、かつ第2の表面を有する第2のクラッチ要素と、第2の表面に配置された第2の摩擦材料と、を含む。第1の摩擦材料は、車両動力発生機の動作中に第2の摩擦材料と係合するように構成される。【選択図】図2A

Description

1.技術分野
本発明は、概して、クラッチシステム、より具体的には、車両変速機システムで使用するためのクラッチシステムに関する。
2.関連技術の説明
車両パワートレインの幾つかの構成部品は、自動車の動力発生機(すなわち、内燃機関、電気モーター、燃料電池など)から車両の駆動ホイールへの動力の伝達を容易にするシステムを採用し得る。車両変速機は、動力発生機から下流に配置され、車両発進、ギヤ変速及び他のトルク伝達事象を可能にする。車両変速機は、クラッチシステムに連結することができる。なんらかの形態のクラッチシステムは、車両作動のために、現在利用可能な多くの様々なタイプの車両変速機の全般を通じて見出すことができる。クラッチシステムは、ほんの数例を挙げてみただけでも、自動変速機用のトルクコンバーター、自動変速機または半自動デュアルクラッチトランスミッション(DCT)用の多板クラッチパック、及びトルクコンバーターの代替として7〜10個のギヤを備えた自動変速機に組み込むことがある発進クラッチに使用することができる。類似のクラッチシステムが、車両変速機以外に、車両パワートレインの他の箇所に見られる。
図1に最良に例示されるように、従来のクラッチシステム100は、典型的には、シャフト26に回転可能に連結された複数のクラッチプレート102を含み、複数のクラッチプレート102は、2つ以上の対向する回転面を、これらの表面間を選択的に界面摩擦係合させることにより噛み合わせるために使用される。各クラッチプレート102は、鋼からなり、かつ各クラッチプレート102がシャフト26に回転可能に連結されるようにシャフト26を受け入れるためのボアを画定するコアプレート104を含む。各クラッチプレート102は、コアプレート104の両側に配置された摩擦材料108を付加的に含み、これは、複数のクラッチプレート102間の意図された摩擦係合を実現する。
従来のクラッチ組立体100は、図1に示されるように、図1はまた、2つの連続する従来のクラッチプレート102の間に配置された、典型的には鋼からなる少なくとも1つのセパレータプレート110を含む。動作中、複数のクラッチプレート102は、複数のクラッチプレート102がセパレータプレート110と係合する係合位置と、複数のクラッチプレート102がセパレータプレート110から離脱される離脱位置との間を移動する。セパレータプレート110は、ヒートシンクとして機能して、2つの対向する回転面の摩擦係合によって生成されるエネルギーを吸収する。クラッチシステム100内にセパレータプレート110を有することは、クラッチシステム100の大きな軸方向空間を必要とし、また、クラッチは高い最大熱のために設計されなければならないので、ヒートシンクが常に利用されるとは限らない。他のクラッチ組立体は、鋼からなり、かつコアプレートの片側のみに配置された摩擦材料を有するコアプレートを含む。しかしながら、この配置では、第1のクラッチプレートの摩擦材料が、第2のクラッチプレートのコアプレートと係合し、その結果、潜在的な熱勾配及び追加のエネルギー問題が生じる。
このように、改善されたクラッチシステムを提供する必要性が残っている。
車両動力発生機に動作可能に連結されたクラッチシステムが開示されている。クラッチシステムは、車両動力発生機からトルクを伝達するための第1のクラッチ部材を含む。第1のクラッチ部材は、第1の表面を有する第1のクラッチ要素と、前記第1の表面に配置された第1の摩擦材料とを含む。クラッチシステムはまた、車両動力発生機からトルクを伝達するための第2のクラッチ部材を含み、前記第1のクラッチ部材と係合するように構成されている。第2のクラッチ部材は、第2の表面を有する第2のクラッチ要素と、前記第2の表面に配置された第2の摩擦材料とを含む。第1の摩擦材料及び前記第2の摩擦材料は、同じであっても異なっていてもよい。第1の摩擦材料は、車両動力発生機の動作中に前記第2の摩擦材料と係合されるように構成される。車両変速機及びクラッチシステムを含む車両変速機システムも開示されている。
したがって、車両エンジンの動作中に第1の摩擦材料が第2の摩擦材料と係合されるように構成されていることは、クラッチシステムの軸方向長さの減少につながり、かつクラッチシステムの性能の改良に、より具体的にはさまざまな負荷にわたって剥離係数の増加にもつながる。
本発明の他の利点は、添付の図面と関連して考えられるとき、以下の詳細な説明を参照してよりよく理解されるようになるので、容易に推察されるであろう。
複数のクラッチプレート及びセパレータプレートを含む先行技術のクラッチシステムの簡略化した断面図である。 離脱位置においてその上に配置された単層摩擦材料を有する複数のクラッチプレートを含む、本発明による車両変速機システムの簡略化した断面図である。 係合位置においてその上に配置された単層摩擦材料を有する複数のクラッチプレートを含む、本発明による車両変速機システムの簡略断面図である。 図2に示した実施形態によるクラッチプレートのコアプレートの上面図である。 図2に示した実施形態によるクラッチプレートの上面図である。 その上に配置された二層摩擦材料を有する複数のクラッチプレートを含む、本発明によるクラッチシステムのさらに簡略化された断面図である。 その上に配置された三層摩擦材料を有する複数のクラッチプレートを含む、本発明によるクラッチシステムのさらに簡略化された断面図である。 摩擦材料負荷に関してプロットされた瞬間ピーク係数のグラフ表示である。 摩擦材料負荷に関してプロットされた剥離係数のグラフ表示である。 離脱位置における別の実施形態によるクラッチシステムの側面斜視図である。 係合位置における図9のクラッチシステムの側面斜視図である。
図面を参照すると、いくつかの図を介して同様の符号は同様の部分を示し、車両変速機システム10が図2に概略的に示す。車両変速機システム10は、車両動力発生機12に動作可能に連結されている。一例では、車両動力発生機12は、内燃機関などの車両エンジンであるが、車両動力発生機12は、電気モーター、バッテリー、または燃料電池を含むがこれらに限定されない任意のタイプの動力発生機であり得ることが企図される。車両変速機システム10は、車両動力発生機12に連結された車両変速機14を含む。車両変速機14は、自動、手動、自動化機械式(automated−manual)、デュアルクラッチ、無段などを含むがこれらに限定されない任意のタイプの変速機であり得る。さらに、車両変速機システム10はまた、車両変速機14に動作可能に連結されたクラッチシステム20を含む。クラッチシステム20は、湿式クラッチシステム、半湿式クラッチシステム、または乾式ラッチシステムであり得る。クラッチシステムは、プレートクラッチシステム(図2〜図6を参照)、コーンクラッチシステム(図9及び図10を参照)、または他のクラッチシステムであり得ることもまた企図される。クラッチシステム20はまた、或る長さを有するシャフト26と、長さに沿って延びる軸Aとを含み得る。
一例では、クラッチシステム20は、車両動力発生機12からトルクを伝達するための第1のクラッチ部材21及び第2のクラッチ部材23を含む。第1のクラッチ部材21及び第2のクラッチ部材23は、第1のクラッチ部材21が第1のクラッチプレート22であり、第2のクラッチ部材23が第2のクラッチプレート24であるようなクラッチプレートであり得ることが企図される。しかしながら、第1のクラッチ部材21及び第2のクラッチ部材23は、それぞれ第1の円錐25及び第2の円錐27を含むが、これらに限定されない他のクラッチ部材であり得ることも企図される。第1のクラッチ部材21はまた、第1の表面31を有する第1のクラッチ要素29を含み、第2のクラッチ部材23は、第2の表面35を有する第2のクラッチ要素33を含む。
図2A〜図3を参照すると、第1のクラッチ要素29は第1のコアプレート28であり、第2のクラッチ要素33は第2のコアプレート46であるが、第1のクラッチ要素29及び第2のクラッチ要素33は、当業者によって知られている他のクラッチ要素であり得る。第1のコアプレート28は、軸Aに沿って延びるボア30を画定する。ボア30は、第1のコアプレート28がシャフト26に回転可能に連結されるようにシャフト26を受け入れる。シャフト26は、一般にハブとも呼ばれている。第1のコアプレート28は、ボア30を画定する内部コア表面32と、軸Aに対して内部コア表面32から半径方向に間隔を置いて配置される外部コア表面34と、を含み、これにより外部コア表面34が軸Aを中心にして内部コア表面32を取り囲むようになっている。第1のコアプレート28はまた、内部コア表面32と外部コア表面34との間に延在し、軸Aに沿って第1の方向に面する第1の側面36を含む。第1のコアプレート28は、内部コア表面32と外部コア表面34との間に延在し、軸Aに沿って第1の方向と反対側の第2の方向に面する第2の側面38をさらに含む。なお図2A〜図3を参照すると、第1のコアプレート28は、内部コア表面32と外部コア表面34との間のコアプレート28の全周に関して、内部コア表面32と外部コア表面34との間で中実であり、すなわちコアプレート28は中空ではない。
ここで図3を参照すると、第1のコアプレート28は、非屈曲体であり、スプライン部分40を備えている。図3に示される例では、スプライン部分40は、外部コア表面34を含み、外部コア表面34は、別の構成部品の歯部分と係合するように構成された複数の歯42を含む。しかしながら、スプライン部分40は、複数の歯42が内部コア表面32上に配置されるように、コアプレート28の内部コア表面32を代替的に含み得ることも企図される。
図2A及び図2Bに示される例では、クラッチシステム20は、第2のクラッチプレート24を含む。第2のクラッチプレート24は、第1のクラッチプレート22と同じであっても異なっていてもよい。一例では、第2のクラッチプレート24は、第2のコアプレート46がまたシャフトに26に連結されるように第2のコアプレート46がシャフト26を受け入れるためのボアも画定するという点で第1のコアプレート28と同様の第2のコアプレート46を含む。さらに、第2のコアプレート46はまた、前述した第1のコアプレート28の第1のクラッチ側面36及び第2のクラッチ側面38と同様に、第1の側面50及び第2の側面52を含む。第2のコアプレート46は、形状、サイズ、構成材料などの点で、第1のコアプレート28と同じであっても異なっていてもよい。
第1のコアプレート28及び第2のコアプレート46は、クラッチシステム20で使用するための任意の適切な材料から構成され得る。第1のコアプレート28及び第2のコアプレート46のうちの少なくとも1つは、金属材料からなる。使用できるそのような金属材料には、ステンレス鋼、軟炭素鋼、アルミニウムが含まれるが、これらに限定されず、リン酸塩皮膜、ニッケル皮膜、陽極酸化などの表面処理を包含し得る。一例では、第1のコアプレート28及び第2のコアプレート46のうちの少なくとも1つは、1035炭素鋼からなる。別の例として、第1のコアプレート28及び第2のコアプレート46のうちの少なくとも1つは、ポリマー材料からなり得る。使用され得るそのようなポリマー材料には、熱硬化性材料及び熱可塑性材料が含まれる。使用され得るそのような熱硬化性材料には、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノール、ウレタン、ポリアミド、ポリイミドなどが含まれる。使用され得るそのような熱可塑性材料には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ビニル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル(PVC)などが含まれる。ポリマー材料が使用される場合、ポリマー材料は、均質なポリマー材料として使用され得るか、または金属、ガラス繊維、炭素繊維などのポリマー材料の強化材とともに使用され得る。
特に図2A、図2B、及び図4を参照すると、第1のクラッチプレート22は、第1のコアプレート28の第1及び第2の側面36、38のうちの少なくとも1つに配置された摩擦材料を含む。摩擦材料は、第1のコアプレート28に接着されて、第1のクラッチプレート22を形成する。摩擦材料は、例えば、接着剤によって第1のコアプレート28に接着され得る。典型的には、第1のクラッチプレート22は、第1及び第2の側面36、38の両方に摩擦材料を含む。しかしながら、第1のクラッチプレート22は、第1の側面36または第2の側面38のうちの一方のみに摩擦材料を有し得ることが理解されるべきである。図2A及び図2Bに示した例では、第1の摩擦材料54は、第1のコアプレート28の第1の側面36に配置され、第2の摩擦材料56は、第1のコアプレート28の第2の側面38に配置される。さらに、第3の摩擦材料58は、第2のコアプレート46の第1の側面50に配置され、第4の摩擦材料60は、第2のコアプレート46の第2の側面52に配置される。
図9及び図10に示した一例では、第1のクラッチ要素29は第1の円錐25であり、第1の表面31は外側円錐面であり、第1の摩擦材料54は外側円錐面上に配置される。換言すれば、第1の円錐25は、そこを貫通してシャフト26を受け入れるためにアパーチャを有する雄円錐要素である。第2のクラッチ要素33は、第2の円錐27であり、第2の表面35は内側円錐面であり、これにより第2の摩擦材料56が内側円錐面上に配置される。換言すれば、第2の円錐27は、シャフト26を受け入れるためにアパーチャをまた有する雌円錐要素であり、第1の円錐25と係合されるように構成される。第1の円錐25及び第2の円錐27は、材料、機能、ボアなどに関して、本明細書に記載の第1及び第2のコアプレート28、46と同様であり得る。
第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60は、化学組成及び/または物理的形態が同じまたは異なることを含めて、同じであってもまたは異なっていてもよい。一例では、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のうちの少なくとも1つは鋼を含まない。好ましくは、摩擦材料54、56、58、及び60のすべては、鋼を含まない。換言すれば、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のいずれも、セパレータプレートではなく、かつ/または鋼で構成されていないことが好ましい。別の例では、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のうちの少なくとも1つは、紙材料で構成される。必須ではないが、多くの紙材料では、そこに含まれる繊維は綿を含有しかつ約1から約9mmの繊維長を有する。これらの繊維については、以下で追加的に説明される。この紙材料の例では、好ましくは、摩擦材料54、56、58、及び60のすべてが紙材料から構成される。換言すれば、この例については、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のいずれもセパレータプレートではなく、かつ/または鋼で構成されていないことも好ましい。この段落で説明されている配置の結果として、摩擦界面friction−to−friction interfac)が、第1のクラッチプレート22、24の間に達成される。
摩擦材料は、クラッチシステム20の1つの構成要素であり、本明細書に含まれる摩擦材料についてのいかなる説明は、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のいずれか1つまたは複数に適用可能である。特定の実施形態において、摩擦材料は、1つまたは複数のプライまたは層を含有し得る。言い換えれば、この場合、摩擦材料は、2つ以上の別個のプライまたは層を含まない。このような場合、摩擦材料は単一体とも呼ばれる。
他の実施形態において、摩擦材料は、2つ以上のプライまたは層、すなわち、複数のプライまたは複数の層を含有する。例えば、摩擦材料は、2プライ構造に存在するであろうような2つの層を含有し得る。非限定的な、例示的な多層摩擦材料は、米国特許第6,875,711号;米国特許第10,436,272号;及び米国公開特許第2019/0003544号に記載され、これらの全内容は、参照のために本明細書に含まれている。
図5に示した一例では、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のうちの少なくとも1つは、二層摩擦材料である。しかしながら、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60のうちの少なくとも1つは、図2A及び2Bに示すような単層摩擦材料または図6に示すような三層摩擦材料であることも企図される。必要に応じて、二層摩擦材料を三層摩擦材料と組み合わせて使用できることを理解されるべきである。
上記に示したように、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60は、同じであっても異なっていてもよい。必須ではないが、特定の実施形態において、第1の摩擦材料54、第2の摩擦材料56、第3の摩擦材料58、及び第4の摩擦材料60は、それぞれ独立して摩擦発生層及び基材層を備える。摩擦発生層は、摩擦発生面を提供し、珪藻土粒子及び/またはカシューナッツ粒子を含有する摩擦粒子を含有する。基材層は、摩擦発生層に隣接し、摩擦発生層の摩擦発生面の反対側に対向しかつそれに概して平行している接合面を提供する。基材層の接合面は、コアプレート28、46、第1の円錐25、及び第2の円錐27に接着される。基材層は繊維と充填剤を含有する。以下に追加的に説明するように、基材層の繊維は、アラミド繊維、炭素繊維、及び/またはセルロース繊維を含有する。充填剤は、炭素粒子及び/または珪藻土粒子を含有する。繊維と充填剤の追加の説明とオプションを以下に示す。さらに、摩擦材料は、典型的には多孔質であり、摩擦発生層及び基材層に存在する樹脂を含む。
摩擦材料は基材層を含む。上記に示したように、いくつかの実施形態において、摩擦材料は単層材料であり、したがって基材層のみを含み、追加の層(例えば、摩擦発生層)は含まれないことが理解されるべきである。基材層は、コア層として、一次層として、または多孔質層として代替的に記述することができる。幾つかの実施形態において、基材層は、0.2mm〜3.7mm、0.3mm〜3mm、0.3mm〜2mm、0.3mm〜1mm、0.3mm〜0.9mm、0.4mm〜0.8mm、0.5mm〜0.7mm、0.6mm〜0.7mm、または0.2mm〜0.35mmの厚さを有する。代替的に、基材層の厚さは、3.75mm未満、3mm未満、2mm未満、1mm未満、0.9mm未満、0.8mm未満、0.7mm未満、0.6mm未満、0.5mm未満、または0.4mm未満であるが、0.1mmを超える。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内のすべての厚さの値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。この厚さは、樹脂の硬化前または硬化後の厚さを指し得る。
基材層は、繊維を含有する。繊維は、複数の繊維として代替的に記述されてもよい。1つまたは複数の異なるタイプの繊維が基材層に含まれ得る。繊維は、アラミド繊維、炭素繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、ポ繊維、ガラス繊維、鉱物繊維、及びこれらの組み合わせから選択することができる。様々な実施形態において、充填剤は、前述した充填剤の種類の1つまたは組み合わせを含む。前述の繊維の様々な組み合わせのすべての重量範囲及び比率は、様々な非限定的な実施形態において本明細書によって明確に企図される。
繊維は、アラミド、例えば、ABホモポリマー、AABBポリマーなどを含み得る。他の実施形態において、繊維は、アラミドからなるか、または本質的にアラミドからなる。アラミド類の様々な非限定的な例として、Kevlar(登録商標)、Twaron(登録商標)、Nomex(登録商標)、NewStar(登録商標)、Teijinconex(登録商標)などの商標名が挙げられる。1種以上のアラミド類を使用してもよい。一実施形態において、アラミドは、ポリパラフェニレンテレフタルアミドである。別の実施形態において、アラミドは、2種以上の種類のアラミド、例えば、第1のポリパラフェニレンテレフタルアミドと、第1のポリパラフェニレンテレフタルアミドとは異なる第2のポリパラフェニレンテレフタルアミドである。
幾つかの実施形態において、繊維は、セルロース、例えば、木、綿などからのセルロースを含む。他の実施形態において、繊維は、セルロースから本質的になるか、またはセルロースからなる。セルロース繊維は、アバカ繊維、バガッセ繊維、竹繊維、コイヤー繊維、綿繊維、フィケ繊維、亜麻繊維、リネン繊維、麻繊維、ジュート繊維、カポック繊維、ケナフ繊維、ピーニャ繊維、松繊維、ラフィア繊維、ラミー繊維、籐繊維、サイザル繊維、木質繊維、及びこれらの組み合わせから選択することができる。幾つかの特定の実施形態において、白樺繊維及び/またはユーカリ繊維など、木材に由来するセルロース繊維が使用される。他の実施形態において、綿繊維などのセルロース繊維が使用される。使用される場合、綿繊維は、典型的には、主繊維コアに取り付けられたフィブリル化ストランドを有し、使用中の摩擦材料の層間剥離を防止するのを助ける。
さらに他の実施形態において、繊維はアクリルを含む。他の実施形態において、繊維は、アクリルからなるか、またはアクリルから本質的になる。アクリル繊維は通常、少なくとも85重量%のアクリロニトリルモノマーから形成されるものなどの1つまたは複数の合成アクリルポリマから形成される。
さらに他の実施形態において、繊維は炭素を含む。他の実施形態において、繊維は、炭素からなるか、または炭素から本質的になる。
様々な実施形態において、繊維は、1μm〜500μmの直径及び0.1mm〜20mmの長さを有する。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の直径及び長さのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
繊維は、織布、不織布、焼結、または他の任意の適切な構造であり得る。
様々な実施形態において、繊維は、200を超えるカナダ標準濾水度(T 227 om)(「CSF」)を有する。幾つかの実施形態において、250〜550のCSFを有する、より少なくフィブリル化された繊維が利用される。さらに他の実施形態において、繊維は、550〜750または750超過のCSFを有する。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内のCSFのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
「CSF」という用語は、繊維のフィブリル化度(degree of fibrillation)が繊維の濾水度(freeness)の測定値として記述され得ることを表している。CSF試験は、1リットルの水中で3グラムの繊維が懸濁した状態で水切りされる速度を任意に測定する経験的試験手順である。したがって、より少なくフィブリル化された繊維は、他の繊維よりも摩擦材料からの流体のより高い濾水度またはより高い水切り速度を有する。とりわけ、CSF値はショッパー・リグラー(Schopper Riegler)値に変換できる。CSFは、すべての繊維のCSFを表す平均値であり得る。そういうわけで、任意の1つの特定の繊維のCSFが上記の範囲外に出る可能性があるが、アベレージ値はこれらの範囲内に入ることが理解されるべきである。
基材層はまた充填剤も含む。充填剤は限定されるものではなく、当技術分野で知られているものであればどれでもよい。例えば、充填剤は、強化充填剤または非強化充填剤であり得る。充填剤は、シリカ、珪藻土、グラファイト、炭素、アルミナ、マグネシア、酸化カルシウム、チタニア、セリア、ジルコニア、コージエライト(cordierite)、ムライト、シリマナイト(sillimanite)、スポジュメン(spodumene)、ぺタライト(petalite)、ジルコン、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素、炭化ハフニウム、窒化ケイ素、窒化チタン、ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせから選択され得る。様々な実施形態において、充填剤は珪藻土である。様々な実施形態において、充填剤は、前述した充填剤の種類の1つ以上の組み合わせを含む。前述の充填剤の種類の様々な組み合わせのすべての重量範囲及び比率は、様々な非限定的な実施形態において本明細書によって明確に企図される。
充填剤は、0.5〜80ミクロン、または0.5〜20ミクロンの粒子サイズを有し得る。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の粒子サイズのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
基材層は、当技術分野で知られている添加剤をさらに含み得る。
摩擦材料はまた、摩擦発生層を含み得る。摩擦発生層は、一般に「堆積物(deposit)」または「堆積物層(deposit laye)」とも呼ばれる。摩擦発生層は、摩擦発生面から基材層の内部方向に(接合面に向かって)測定される段階的なパターンで摩擦材料に配置され得、摩擦発生層の構成成分の濃度は、摩擦発生面で最大となる。
多くの実施形態において、摩擦発生層は、10μm〜600μm、12μm〜450μm、12μm〜300μm、12μm〜150μm、または14μm〜100μmの厚さを有する。代替的に、摩擦発生層の厚さは、150μm未満、125μm未満、100μm未満、または75μm未満であるが10μmを超える。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の厚さのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。厚さは、樹脂の硬化前または硬化後の摩擦発生層の厚さを指し得る。
摩擦発生層は、摩擦調節粒子(friction−adjusting particles)を含み得る。摩擦調節粒子は、1種以上の異なる種類の粒子を含み得る。摩擦調節粒子は、摩擦材料に高い摩擦係数を提供する。利用される摩擦調節粒子の1つまたは複数の種類は、求められる摩擦特性に応じて変化し得る。
様々な実施形態において、摩擦調節粒子は、上記の1つまたは複数の充填剤粒子の種類(充填剤)のいずれかから選択され得る。あるいは、上記の充填剤は、以下に記載される摩擦調節粒子の種類(摩擦調節粒子)のうちの任意の1つまたは複数から選択され得る。
様々な実施形態において、摩擦調節粒子は、シリカ粒子、炭素粒子、グラファイト粒子、アルミナ粒子、マグネシア粒子、酸化カルシウム粒子、チタニア粒子、セリア粒子、ジルコニア粒子、コージエライト粒子、ムライト粒子、シリマナイト粒子、スポジュメン粒子、ペタライト粒子、ジルコン粒子、炭化ケイ素粒子、炭化チタン粒子、炭化ホウ素粒子、炭化ハフニウム粒子、窒化ケイ素粒子、窒化チタン粒子、ホウ化チタン粒子、カシューナッツ粒子、ゴム粒子、及びこれらの組み合わせから選択される。様々な実施形態において、摩擦調節粒子は、前述の粒子タイプの1つまたは複数の組み合わせを含む。前述の粒子の種類の様々な組み合わせのすべての重量範囲及び比率は、様々な非限定的な実施形態において本明細書によって明確に企図される。
いくつかの実施形態において、摩擦調節粒子は、カシューナッツ粒子、シリカ粒子、及び珪藻土粒子から選択される少なくとも1つの粒子タイプを含む。他の実施形態において、摩擦調節粒子は、カシューナッツ粒子、シリカ粒子、及び珪藻土粒子の様々な組み合わせから本質的になるか、またはそれらからなる。
幾つかの実施形態において、摩擦調節粒子は、カシューナッツ粒子を含む。さらに他の特定の実施形態において、摩擦調節粒子は、カシューナッツ粒子から本質的になるか、またはそれからなる。もちろん、幾つかのそのような実施形態において、摩擦発生層は、カシューナッツ粒子から本質的になるか、またはカシューナッツ粒子からなる。当業者は、カシューナッツ粒子がカシューナッツ殻油から形成される粒子であることを理解している。カシューナッツ殻油は、カシューナッツ殻液(CNSL)及びその派生物と呼ばれることもある。
幾つかの実施形態において、摩擦調節粒子は、珪藻土粒子を含む。もちろん、他の実施形態において、摩擦調節粒子は、珪藻土粒子から本質的になるか、または珪藻土粒子からなる。幾つかのそのような実施形態において、摩擦発生層はしたがって、珪藻土粒子から本質的になるか、または珪藻土粒子からなる。珪藻土はシリカを含む鉱物である。珪藻土は、比較的高い摩擦係数を示す安価な研磨材である。CELITE(登録商標)とCELATOM(登録商標)は、使用できる珪藻土の2つの商標名である。
幾つかの実施形態において、摩擦調節粒子は、カシューナッツ粒子と珪藻土粒子との組み合わせを含む。もちろん、他の実施形態において、摩擦調節粒子は、カシューナッツ粒子と珪藻土粒子との組み合わせから本質的になるか、またはそれらからなる。幾つかのそのような実施形態において、摩擦発生層は、カシューナッツ粒子と珪藻土粒子との組み合わせから本質的になるか、またはそれらからなる。
様々な実施形態において、摩擦調節粒子は、エラストマー粒子を含む。エラストマー粒子は、弾性や他のゴムのような特性を示す。そのようなエラストマー粒子は、カシューナッツ粒子及びゴム粒子から選択される少なくとも1つの粒子種類であり得る。幾つかの実施形態において、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、及びハロゲン化ゴム(例えば、クロロブチルゴム、ブロモブチルゴム、ポリクロロプレンゴム、ニトリルゴム)などを含むゴム粒子が使用される。他の実施形態において、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、及びハロゲン化ゴム(例えば、クロロブチルゴム、ブロモブチルゴム、ポリクロロプレンゴム、ニトリルゴム)などから本質的になるか、またはそれらからなるゴム粒子が使用される。
幾つかの特定の実施形態において、エラストマー粒子は、シリコーンゴム粒子を含む。他の特定の実施形態において、エラストマー粒子は、シリコーンゴム粒子から本質的になるか、またはシリコーンゴム粒子からなる。
幾つかの特定の実施形態において、エラストマー粒子は、ニトリルゴム粒子を含む。他の特定の実施形態において、エラストマー粒子は、ニトリルゴム粒子から本質的になるか、またはニトリルゴム粒子からなる。
様々な実施形態において、摩擦調節粒子は、100nm〜80μm、500nm〜30μm、または800nm〜20μmの平均直径を有する。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の平均直径のすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
摩擦発生層は、摩擦調節繊維をさらに含み得る。以下の摩擦調節繊維(friction−adjusting fibers)は、前述した繊維タイプ(繊維)のいずれかから選択することができる。
幾つかの実施形態において、摩擦発生層は、摩擦調節粒子を含むが、摩擦調節繊維を含まない。幾つかのそのような実施形態において、摩擦発生層は、摩擦調節粒子から本質的になるか、または摩擦調節粒子からなる。
他の実施形態において、摩擦発生層は、摩擦調節粒子及び摩擦調節繊維の両方を含む。例えば、幾つかの特定の実施形態において、摩擦発生層は、セルロース繊維、珪藻土粒子、及び任意選択でエラストマー粒子を含む。
摩擦発生層は、当技術分野で知られている添加剤をさらに含み得る。
様々な実施形態において、摩擦発生層の構成成分(例えば、摩擦調節粒子、摩擦調節繊維、及び/または任意の添加剤)は、基材層の表面の3000ft当たり0.5〜100lbs(278.71m当たり0.2〜45.4kg)、基材層の表面の3000ft当たり3〜80lbs(278.71m2当たり1.4kg〜36.3kg)、基材層の表面の3000ft当たり3〜60lbs(278.71m当たり1.4kg〜27.2kg)、基材層の表面の3000ft当たり3〜40lbs(278.71m2当たり1.4kg〜18.1kg)、基材層の表面の3000ft当たり3〜20lbs(278.71m当たり1.4kg〜9.1kg)、基材層の表面の3000ft当たり3〜12lbs(278.71m当たり1.4kg〜5.4kg)、または基材層の表面の3000ft当たり3〜9lbs(278.71m当たり1.4kg〜4.1kg)の量で利用される。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の量のすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。直上に記載した量は、3000ft当たりのlbs単位であり、表面積に基づく重量の測定として製紙業界で慣例的に使用されている単位である。以上では、単位は基材層の表面の3000ft当たりの摩擦発生層の重量を表す。
上に示したように、摩擦材料はまた、1つまたは複数の追加の層を含み得る。追加の層は、前述した繊維及び充填剤の任意の組み合わせを含むことができる。
樹脂が摩擦材料内に存在する。樹脂は、摩擦材料内に均一または不均一に分散させることができる。いくつかの実施形態において、樹脂は、複数の層のうちの1つに存在する。典型的には、樹脂は1つまたは複数の層のすべてに存在する。
樹脂は硬化性である。代替的に、樹脂は、硬化しない種類のものであり得る。様々な実施形態において、摩擦材料の形成の段階に応じて、樹脂は、未硬化、部分的に硬化、または完全に硬化され得る。
幾つかの実施形態において、樹脂は、摩擦材料に構造的強度を与えるのに適した任意の熱硬化性樹脂であり得る。フェノール樹脂及びフェノールベース樹脂を使用してよい。フェノール樹脂は、芳香族アルコール、典型的にはフェノールと、アルデヒド、典型的にはホルムアルデヒドとの縮合によって製造される熱硬化性樹脂の一種である。フェノール基樹脂は、全樹脂の総重量に基づいて、少なくとも50重量%のフェノール樹脂を典型的に含み、あらゆる溶媒または加工酸を除く熱硬化性樹脂ブレンドである。様々なフェノール基樹脂は、エポキシ、ブタジエン、シリコーン、桐油(tung oil)、ベンゼン、カシューナッツ油などの改質構成成分を含み得ることが理解されるべきである。幾つかの実施形態において、5〜80重量%のシリコーン樹脂を、フェノール樹脂またはフェノール樹脂と他の異なる樹脂の組み合わせに起因する残部の重量%と共に含むシリコーン改質フェノール樹脂が使用される。他の実施形態において、5〜80重量%のエポキシ樹脂を、フェノール樹脂またはフェノール樹脂と他の異なる樹脂の組み合わせに起因する残部の重量%と共に含むエポキシ改質フェノール樹脂が使用される。
幾つかの実施形態において、樹脂は、すべての樹脂の総重量に基づいて、5〜100または5〜80重量%のシリコーン樹脂を含み、あらゆる溶媒または加工酸を除く。使用され得るシリコーン樹脂は、熱硬化性シリコーン及びエラストマーシリコーンを含むことができる。D、T、M、及びQユニット(例えば、DT樹脂、MQ樹脂、MDT樹脂、MTQ樹脂、QDT樹脂…)を含むものなどの様々なシリコーン樹脂も使用することができる。
様々な実施形態において、樹脂は、摩擦材料10内のすべての非樹脂構成成分の総重量に基づいて、20〜90、20〜80、または25〜60重量%の量で存在する。例えば、樹脂は、摩擦材料内のすべての非樹脂構成成分の総重量に基づき、25〜75、25〜70、30〜75、30〜70、または30〜55、または35〜65、重量%の量で存在し得る。この値は、樹脂の「目標含浸率(ピックアップ)」として代替的に記述されてもよい。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の樹脂量のすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
いったん硬化すると、硬化した樹脂は、摩擦材料に強度及び剛性を与え、適切な潤滑油の流れ及び保持のために所望の空隙率を維持しながら、層(単数または複数)の構成成分を互いに接着させ、また以下に説明するように、摩擦材料を基板(例えば、コアプレート28、46)に接合させる。
摩擦材料は、複数の細孔を含む。細孔は、一定の細孔サイズを有する。
細孔は、摩擦材料全体にわたって均一にまたは不均一に分散させることができる。例えば、基材層、摩擦発生層、及び任意の追加的な層のうちの少なくとも1つは、細孔(多孔質である)を含み得る。いくつかの例において、各層は、異なる空隙率、アベレージ細孔サイズ、及び/またはメジアン細孔サイズを有する。他の例では、各層は、ほぼ同じ空隙率、アベレージ細孔サイズ、及び/またはメジアン細孔サイズを有する。
細孔サイズは、ASTM D4404−10を用いて決定することができる。様々な実施形態において、摩擦材料のメジアン細孔サイズは、ASTM D4404−10を用いて決定されるように、0.5〜50、1〜50、2〜50、2〜45、2〜30、2〜15、または3〜10μmである。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内のメジアン細孔サイズのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
その他の実施形態において、摩擦材料は、ASTM D4404−10を用いて決定されるように25%〜85%の空隙率を有する。摩擦材料の空隙率は、空気に開放されている摩擦材料の百分率として記述されてもよい。様々な実施形態において、摩擦材料10は、ASTM試験方法D4404−10を用いて決定されるように、30〜80、または40〜75%の空隙率を有する。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の空隙率のすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
さらに他の実施形態において、摩擦材料は、2MPaにおいて、2〜30、4〜15、または6〜8%の圧縮を有する。圧縮は、摩擦材料が基板上に配置されたときに(すなわち、摩擦材料が摩擦板の一部としてコアプレート上に配置されるときに測定される)、または摩擦材料が基板上に配置されていないときに測定され得る摩擦材料の材料特性である。典型的には、圧縮は、摩擦材料10が或る特定の荷重下で圧縮される距離(例えば、mm)の測定値である。例えば、荷重が加えられる前の摩擦材料10の厚さが測定される。次に、摩擦材料10に荷重を加える。指定された時間荷重を加えた後の摩擦材料10の新たな厚さを測定する。とりわけ、摩擦材料10のこの新しい厚さは、摩擦材料10がまだ荷重下にあるときに測定される。当業者には理解されるように、圧縮は典型的には弾性に関連している。摩擦材料がより弾性的であるほど、圧縮後に観察される戻りが多くなる。これは典型的には、より少ないライニングロスにつながり、より少ないホットスポットの形成につながり、どちらも使用時において望ましい。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の圧縮のすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
摩擦材料の初期厚さは、典型的には、0.3〜4、0.4〜3、0.4〜2、0.4〜1.6、0.4〜1.5、0.5〜1.4、0.6〜1.3、0.7〜1.2、0.8〜1.1、または0.9〜1、mmである。この厚さは、基板(例えば、コアプレート28、46)に接合する前の厚さを指し、キャリパー(caliper)の厚さと呼ばれる得る。この厚さは、未硬化樹脂が全体にかけて分散している摩擦材料の厚さ、または樹脂が存在しない原紙の厚さを指すことができる。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の厚さのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
基板に接合して樹脂が硬化した後、摩擦材料の総厚さは、典型的には、0.3〜3.75、0.4〜3、0.4〜2、0.4〜1.6、0.4〜1.5、0.5〜1.4、0.6〜1.3、0.7〜1.2、0.8〜1.1、または0.9〜1mmである。この厚さは、典型的には、堆積物と樹脂を含む繊維/基材の厚さであり、基板に接合した後に測定される。追加の非限定的な実施形態において、前述した範囲の端点を含みかつ両端点区間内の総厚さのすべての値及び値の範囲は、本明細書によって明示的に企図される。
様々な実施形態において、摩擦材料は、典型的にはコアプレート、第1の円錐、及び第2の円錐である、基板に接合される。基板に接合されると、接合面は、接着剤または一部の他の適切な接着技術の助けを借りてまたは借りずに、基板への接合取付けを達成する。
一例では、摩擦材料は、摩擦発生面を提供する摩擦発生層を含む。摩擦発生材料は、炭素粒子、珪藻土粒子、カシューナッツ粒子、及びこれらの組み合わせから選択される摩擦調節粒子を含む。摩擦材料は、摩擦発生層に隣接する基材層を含み得、摩擦発生層の摩擦発生面の反対側に対向する接合面を提供する。基材層は、炭素粒子及び/または珪藻土粒子を含有する充填剤とともに、アラミド繊維、炭素繊維、及び/またはセルロース繊維を含む繊維を含む。なお、樹脂は、摩擦発生層、コア層、及び基材層に存在する。
車両動力発生機12の動作中、第1のクラッチプレート22及び第2のクラッチプレート24は、第1のクラッチプレート22及び第2のクラッチプレート24が互いに離脱される離脱位置と、クラッチプレート22と第2のクラッチプレート24は互いに係合している係合位置との間を移動する。従来のクラッチシステム110(図1を参照)は、クラッチプレート同士間に位置決めされて、係合中に生成されるエネルギーのためのヒートシンクを提供する鋼製セパレータプレートを含む。しかしながら、重要なことには、本明細書に記載のクラッチシステム20は、鋼製のセパレータプレートを含まない。より具体的には、第1のクラッチプレート22及び第2のクラッチプレート24が係合位置にあるとき、第1のコアプレート28に配置された第2の摩擦材料56は、第2のコアプレート46に配置された第3の摩擦材料58と係合されるように構成される。第2の摩擦材料56と第3の摩擦材料58を直接係合させることにより、摩擦界面(friction−to−friction interfac)が確立される。さらに、第2の摩擦材料56及び第3の摩擦材料58を直接係合させることにより、「瞬間ピーク(Instantaneous Peak)」(図7)における及び「1秒」(図8)における剥離係数は、鋼製セパレータプレートを有する従来のクラッチ組立体を超えて増加される。より具体的には、図7及び図8は、従来のクラッチシステム1、2、及び3に比べて、第1及び第2の改良クラッチシステム20(改良クラッチシステム1または2のいずれか)の増加した剥離係数及び瞬間ピークをグラフで示している。セパレータプレートを排除することは、車両変速機システム10及びクラッチシステム20の両方の重量の減少及び軸方向の長さの減少につながり、それは、全体的な燃料効率の増加及び車両排出量の低減につながる。さらに、第2の摩擦材料56と第3の摩擦材料58を動作中に互いに直接係合させることは、図7及び図8に最良に示されるように、様々な負荷にわたって剥離係数が増加することをはじめとして、追加の車両性能向上につながる。
同様に、図9及び図10に最良に示されているように、第1の円錐25及び第2の円錐27は、第1の円錐25及び第2の円錐27が互いから離脱される離脱位置と、第1の円錐25及び第2の円錐27が互いに係合する係合位置との間を移動する。すなわち、第1の円錐25の第1の摩擦材料54は、第2の円錐27の第2の摩擦材料56と係合する。従来のコーンクラッチシステムは、第1の円錐25の第1の摩擦材料54を第2の円錐27の鋼表面と係合させて、係合中に生成されるエネルギーのためのヒートシンクを提供する。しかしながら、本明細書に記載のクラッチシステム20は、第1の円錐25の第1の摩擦材料54を第2の円錐27の第2の摩擦材料56と係合させる。第1の摩擦材料54と第2の摩擦材料56を直接係合させることにより、摩擦界面が確立され、これは、前述したように、車両性能の向上とともに重量及び長さの低減を提供する。
開示内容全体にわたる上記実施形態のすべての組み合わせは、たとえそのような開示内容が上記の単一の段落またはセクションにおいて逐語的に説明されていなくても、1つ以上の非限定的実施形態において本明細書によって明示的に企図される。言い換えれば、明示的に企図された実施形態は、本開示の任意の部分から選択され、組み合わされた上記の任意の1つまたは複数の要素を含み得る。さらに、分散(variance)が本開示の範囲内にある限り、上記の値の1つまたは複数は、例えば±5%、±10%、±15%、±20%、±25%だけばらついても構わない。その他のすべてのメンバー(構成物)から独立したマーカッシュ(Markush)グループ(群)の各構成物から予期しない結果が得られる可能性がある。各構成物は、個別的に及び/または組み合わせて添付された特許請求の範囲内で特定の実施形態に依存され得、このような実施形態のための適切なサポートを提供することができる。独立請求項及び従属請求項のすべての組み合せの主題は、単一従属及び複数従属の両方ともで、本明細書において明示的に企図されている。本開示内容は、限定するのではなく説明に使用される用語を含んだ例示的なものである。前記の教示に照らして見て、本開示内容の多くの修正形態及び変形形態が可能であり、本開示内容は、本明細書で具体的に説明される以外の方法で実施され得る。
本開示内容の様々な実施形態を独立的にかつ総括的に説明することにおいて、依存される任意の範囲及びサブ範囲は、添付された特許請求の範囲内に含まれることを理解すべきであり、ここに全部及び/または一部の値を含むすべての範囲を、たとえこのような値が本明細書に明示的に記載されていなくても、説明し、考慮することを理解すべきである。当業者は、列挙された範囲及びサブ範囲が本開示内容の様々な実施形態を十分に説明し、可能にすることを容易に認識するはずであり、これらの範囲及びサブ範囲は、さらに関連する2等分、3等分、4等分、5等分などに区分してさらに記述され得る。ほんの一例として、「0.1〜0.9」の範囲は、個別的にかつ総括的に、添付された特許請求の範囲内にある、3等分の下位、すなわち0.1〜0.3、3等分の中間、すなわち0.4〜0.6、3等分の上位、すなわち0.7〜0.9にさらに記述され得、添付された特許請求の範囲内で特定の実施形態のために個別的及び/または総括的に依存され得、このような実施形態のための適切な支援を提供するができる。加えて、「少なくとも」、「超過」、「未満」、「以下」などのような範囲を定義するあるいは修正する表現に対して、このような表現は、サブ範囲及び/または上限または下限を含むことを理解すべきである。別の例として、「少なくとも10」の範囲は、本質的に、少なくとも10〜35のサブ範囲、少なくとも10〜25のサブ範囲、25〜35のサブ範囲などを含み、各サブ範囲は、添付された特許請求の範囲内で特定の実施形態のために個別的に及び/または総括的に依存されることができ、このような実施形態のために適切な支援を提供することができる。最終的に、開示された範囲内の個別的な数字は、添付された特許請求の範囲内の特定の実施形態に依存され得、このような実施形態のための適切なサポートを提供することができる。例えば、「1〜9」の範囲は、4.1などの小数点(または分数)を含む個別的な数字だけでなく、3のような様々な個々の整数を含み、これらは添付された特許請求の範囲内で特定の実施形態に依存されることができ、このような実施形態のための適切な支援を提供することができる。

Claims (13)

  1. 車両動力発生機に動作可能に連結されたクラッチシステムであって、前記クラッチシステムは、
    前記車両動力発生機からトルクを伝達するための第1のクラッチ部材であって、
    第1の表面を有する第1のクラッチ要素、及び
    前記第1の表面に配置された第1の摩擦材料、を備える第1のクラッチ部材と、
    前記車両動力発生機からトルクを伝達するためにかつ前記第1のクラッチ部材と係合するように構成された第2のクラッチ部材であって、
    第2の表面を有する第2のクラッチ要素、及び
    前記第2の表面に配置された第2の摩擦材料、を備える第2のクラッチ部材と、を備え、
    前記第1の摩擦材料及び前記第2の摩擦材料が、同じであっても異なっていてもよく、
    前記第1の摩擦材料が、前記車両動力発生機の動作中に前記第2の摩擦材料と係合するように構成される、クラッチシステム。
  2. 前記第1のクラッチ要素及び前記第2のクラッチ要素のうちの少なくとも1つが鋼からなる、請求項1に記載のクラッチシステム。
  3. 前記第1の摩擦材料及び前記第2の摩擦材料のうちの少なくとも1つが鋼を含まない、請求項1または2に記載のクラッチシステム。
  4. 前記第1の摩擦材料及び前記第2の摩擦材料のうちの少なくとも1つが紙材料からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のクラッチシステム。
  5. 前記第1の摩擦材料及び前記第2の摩擦材料のうちの少なくとも1つが二層摩擦材料である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のクラッチシステム。
  6. 前記第1のクラッチ要素が第1の円錐であり、前記第1の表面が外側円錐面であり、これにより前記第1の摩擦材料が前記外側円錐面上に配置される、請求項1〜5のいずれか一項に記載のクラッチシステム。
  7. 前記第2のクラッチ要素が第2の円錐であり、前記第2の表面が内側円錐面であり、これにより前記第2の摩擦材料が前記内側円錐面上に配置される、請求項6に記載のクラッチシステム。
  8. 車両動力発生機に動作可能に連結された車両変速機システムであって、
    前記車両動力発生機に連結された車両変速機、及び
    前記車両変速機に動作可能に連結された、請求項1〜7のいずれか一項に記載の前記クラッチシステム、を備える車両変速機システム。
  9. 車両エンジンに動作可能に連結されたクラッチシステムであって、前記クラッチシステムは、
    前記車両エンジンからトルクを伝達するための第1のクラッチプレートであって、
    第1のコアプレートと、
    前記第1のコアプレートの第1の側面に配置された第1の摩擦材料と、
    前記第1のコアプレートの前記第1の側面の反対側の前記第1のコアプレートの第2の側面に配置された第2の摩擦材料と、を備える第1のクラッチプレート、及び
    前記車両エンジンからトルクを伝達するために、かつ前記第1のクラッチプレートと係合するように構成された第2のクラッチプレートであって、
    第2のコアプレートと、
    前記第2のコアプレートの第1の側面に配置された第3の摩擦材料と、
    前記第2のコアプレートの前記第1の側面の反対側の前記第2のコアプレートの第2の側面に配置された第4の摩擦材料と、を備える第2のクラッチプレート、を備え、
    前記第1の摩擦材料、前記第2の摩擦材料、前記第3の摩擦材料、及び前記第4の摩擦材料は、同じであっても異なっていてもよく、
    前記第2の摩擦材料が、前記車両エンジンの動作中に前記第3の摩擦材料と係合するように構成される、クラッチシステム。
  10. 前記第1のコアプレート及び前記第2のコアプレートのうちの少なくとも1つが鋼からなる、請求項9に記載のクラッチシステム。
  11. 前記第1の摩擦材料、前記第2の摩擦材料、前記第3の摩擦材料、及び前記第4の摩擦材料のうちの少なくとも1つが鋼を含まない、請求項9または10のいずれかに記載のクラッチシステム。
  12. 前記第1の摩擦材料、前記第2の摩擦材料、前記第3の摩擦材料、及び前記第4の摩擦材料のうちの少なくとも1つが単層摩擦材料である、請求項9〜11のいずれかに記載のクラッチシステム。
  13. 前記クラッチシステムが鋼製セパレータプレートを含まない、請求項9〜12のいずれかに記載のクラッチシステム。

JP2020207848A 2020-01-07 2020-12-15 クラッチシステムとそれを含む車両変速機システム Pending JP2021110459A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062957994P 2020-01-07 2020-01-07
US62/957,994 2020-01-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021110459A true JP2021110459A (ja) 2021-08-02

Family

ID=76432356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020207848A Pending JP2021110459A (ja) 2020-01-07 2020-12-15 クラッチシステムとそれを含む車両変速機システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11746847B2 (ja)
JP (1) JP2021110459A (ja)
CN (1) CN113153926A (ja)
DE (1) DE102020132532A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11703091B2 (en) * 2021-09-03 2023-07-18 Rolls-Royce Corporation Cone clutch system
US11781603B2 (en) 2021-09-07 2023-10-10 Rolls-Royce Corporation Cone clutch system
US12012997B2 (en) 2021-09-07 2024-06-18 Rolls-Royce Corporation Cone clutch system
US11725699B2 (en) 2021-12-29 2023-08-15 Rolls-Royce Corporation Cone clutch system including independent friction member
US12000437B1 (en) 2023-06-27 2024-06-04 Rolls-Royce Corporation Cone clutch system including independent friction member

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4552259A (en) 1984-06-27 1985-11-12 Borg-Warner Corporation Resin-reinforced, nodular plated wet friction materials
JP2582215Y2 (ja) * 1992-07-23 1998-09-30 エヌエスケー・ワーナー株式会社 摩擦係合装置
DE4411641A1 (de) * 1994-04-02 1995-10-05 Krebsoege Gmbh Sintermetall Kupplung
US6182804B1 (en) 1997-01-16 2001-02-06 Borgwarner, Inc. High performance two-ply friction material
US6875711B2 (en) 2002-09-04 2005-04-05 Borgwarner Inc. Friction material with friction modifying layer having symmetrical geometric shapes
JP2004132501A (ja) * 2002-10-11 2004-04-30 Nsk Warner Kk 多板クラッチ装置
DE102004004931A1 (de) * 2004-01-31 2005-08-25 Gkn Driveline International Gmbh Lamellenkupplung mit konischen Lamellen
JP2007155096A (ja) 2005-12-08 2007-06-21 Nsk Warner Kk 湿式多板クラッチ
CN101371058B (zh) * 2006-01-13 2011-03-02 博格华纳公司 离合器组件及摩擦片
JP2008002558A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Nsk Warner Kk 湿式フリクションプレート及びそれを使用した湿式多板クラッチ
US8463482B2 (en) 2007-03-15 2013-06-11 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and method for predicting the health of a power transmission
US8101286B2 (en) * 2008-06-26 2012-01-24 GM Global Technology Operations LLC Coatings for clutch plates
US20110272238A1 (en) * 2010-05-05 2011-11-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Composite components having variable surface properties
DE102012202470B3 (de) * 2012-02-17 2012-12-06 Zf Friedrichshafen Ag Lamellenschaltelement
DE112016000925A5 (de) 2015-02-27 2017-12-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Belagträger für einen Nasslauf-Reibbelag
CN108350967B (zh) 2015-12-08 2019-10-25 博格华纳公司 摩擦材料
JP2019510934A (ja) * 2016-02-26 2019-04-18 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG 摩擦部品
US20170261057A1 (en) 2016-03-09 2017-09-14 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Friction material with high performance surface layer
CN107620773B (zh) 2016-07-15 2021-03-19 博格华纳公司 摩擦材料
AT519131B1 (de) * 2016-09-12 2018-04-15 Miba Frictec Gmbh Reiblamelle
EP3473883B1 (en) 2017-10-23 2021-11-17 BorgWarner Inc. Friction material
DE102018103519A1 (de) * 2018-02-16 2019-08-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybridmodul mit einer Rotationsachse
US20190275760A1 (en) 2018-03-06 2019-09-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wet friction material with orifices
US20190277359A1 (en) 2018-03-06 2019-09-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Double layer wet friction material
US10816043B2 (en) 2018-03-06 2020-10-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method of forming wet friction material by burning off fibers
US10955009B2 (en) * 2018-04-03 2021-03-23 Borgwarner Inc. Clutch pack having different clutch plate materials
DE102018109152A1 (de) * 2018-04-17 2019-10-17 Hoerbiger Antriebstechnik Holding Gmbh Reiblamelle sowie Lamellenkupplung
JP6673602B2 (ja) * 2018-05-31 2020-03-25 株式会社エフ・シー・シー 湿式摩擦プレートおよび同湿式摩擦プレートを備えた湿式多板クラッチ装置
CN109340275A (zh) 2018-12-19 2019-02-15 绍兴前进齿轮箱有限公司 一种新型湿式摩擦离合器

Also Published As

Publication number Publication date
US20210207671A1 (en) 2021-07-08
US11746847B2 (en) 2023-09-05
DE102020132532A1 (de) 2021-07-08
CN113153926A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021110459A (ja) クラッチシステムとそれを含む車両変速機システム
US20210207673A1 (en) Friction material
JP7184504B2 (ja) 摩擦材
JP7181795B2 (ja) 摩擦材
US7749926B2 (en) Wet type friction member
KR20000016905A (ko) 고성능이층마찰재
JP2004132547A (ja) 対称な幾何学的形状を有する摩擦調整層を有する摩擦材料
JP6900373B2 (ja) 摩擦材
KR20050033453A (ko) 많은 양의 섬유를 함유하는 다공성 탄성 마찰재
US20190277359A1 (en) Double layer wet friction material
JP6857724B2 (ja) 摩擦材料
JP2019210463A (ja) 摩擦材
US20210207674A1 (en) Friction material
US20210277972A1 (en) Friction material
JP2014505752A (ja) 摩擦部材及びその摩擦材
US20220325767A1 (en) Friction material
US20190275760A1 (en) Wet friction material with orifices
JP2021188748A (ja) 摩擦基材、湿式摩擦材、湿式摩擦材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20201217

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20210414

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230823

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240827