JP6239151B2 - 摩擦材料及びその形成方法と摩擦材料を含むシステム - Google Patents

Description

関連出願
本出願は２０１４年４月２９日に出願された米国仮出願第６１／９８５６４６号の利益を主張するものであり、上記米国仮出願の全体が参照により本明細書に組み込まれているものとする。

高トルクの用途に使用される摩擦材料は、高温に耐える必要がある。一例の用途は、一般にマニュアル及びデュアルクラッチ変速機に見られるシンクロナイザーリングとの関連である。シンクロナイザーリングは、複数の歯を有する外側面と、接着剤によって結合された摩擦材料を有する内側面とを含むことが知られている。

１つの既知のタイプの摩擦材料は、機械加工による（すなわち、切削された）溝を含む。これらの摩擦材料は、全体にわたって一貫した密度及び表面仕上げを含む。第２のタイプの既知の摩擦材料も、プレス加工又は成形された溝と、全体にわたって一貫した表面仕上げとを含む。しかしながら、第１のタイプとは異なり、プレス加工／成形された溝内の材料は、隣接する高くなった材料に対して増大した密度を有する。

本発明の例示的な態様による摩擦材料を形成する方法は、特に、粒子が複数の突出部と隣接する突出部の間の溝とを提供するように複数の粒子を基材に堆積させることを含む。

本発明の例示的な態様による摩擦材料は、特に、複数の粒子によって提供される加工層を含む。加工層は、第１の表面仕上げと第１の密度とを有する第１部分を含む。加工層は更に、第１の表面仕上げとは異なる第２の表面仕上げと第１の密度とは異なる第２の密度とを有する第２部分を含む。

本開示の例示的な態様によるシステムは、特に、機械部品と、機械部品に接続された摩擦材料とを含む。摩擦材料は、複数の粒子によって提供される加工層を含む。加工層は、第１の表面仕上げと第１の密度とを有する第１部分と、第１の表面仕上げとは異なる第２の表面仕上げと第１の密度とは異なる第２の密度とを有する第２部分とを更に含む。

先行する段落、特許請求の範囲、又は以下の説明及び図面の実施形態、実施例及び代替案は、それらの様々な態様又はそれぞれの個々の特徴を含め、別々に又は任意の組み合わせで取り入れることができる。一実施形態に関連して説明した特徴は、このような特徴が不適合でない限り、全ての実施形態に適用可能である。

図面は、以下のように簡単に説明することができる。
例示的な機械部品を示し、例示的な機械部品はこの実施例ではシンクロナイザーリングである。 開示された摩擦材料の例示的な製造方法を示すフローチャートである。 図２の方法で使用することができるホッパーアセンブリを模式的に示す。 例示的な摩擦材料の断面図であり、様々な形成段階での摩擦材料を示す。 例示的な摩擦材料の断面図であり、様々な形成段階での摩擦材料を示す。 図１の丸で囲まれた領域の拡大図である。

図１は例示的な機械部品を示し、例示的な機械部品は図示の実施例ではシンクロナイザーリング１０である。シンクロナイザーリング１０が示されているが、当然のことながら本開示はシンクロナイザーリングを超えている。本開示は、クラッチ板及びトルクコンバーターを含むが、これらに限定されない、他の高トルクの用途のような他の用途に有用である。

シンクロナイザーリング１０は、その半径方向外側面１４から延びる歯１２を含む。動作中、シンクロナイザーリング１０の半径方向内側面１６は、大量の熱にさらされる。半径方向内側面１６は、接着剤によって半径方向内側面１６に結合された摩擦材料１８を含む。シンクロナイザーリング１０は、例として鋼又は真鍮から作られることができる。

図２は、本開示による摩擦材料１８を形成するための例示的な方法２０を示す。方法２０において、ステップ２２で、複数の粒子２４（図３）を基材２６に堆積させる。粒子２４は、炭素、シリカ、ガラス、及びバーミキュライトを含むあらゆる材料から選択されることができる。いくつか例を挙げると、基材２６は、炭素繊維織物、紙、繊維、アラミド、又は布材料であることができる。一実施例において、図３に示すように、ホッパー２８と、複数の細長い開口３２を含むスプレッダー３０とを通して、粒子２４を基材２６に堆積させる。スプレッダー３０はすべての実施例で必要ではない。

ステップ２２の結果を図４Ａに示す。図４Ａにおいて、摩擦材料１８は、基材２６と、粒子２４によって設けられる加工層３４とを含む。加工層３４は、基材２６の反対側に複数の突出部３６を含む。突出部３６は、スプレッダー３０の細長い開口３２に起因する粒子の蓄積によってもたらされる。

ステップ２２の後、突出部３６には必然的に丸い輪郭３８が設けられている。また、突出部３６は距離Ｄ１だけ離間している。距離Ｄ１は、特定の用途に応じて（例えば、シンクロナイザーリング１０のサイズに応じて）変えることができる。一実施例において、距離Ｄ１は０．１８７５〜０．５インチ（０．４７６２５〜１．２７センチメートル）の範囲にある。ある特定の実施例において、Ｄ１は０．３７５インチ（０．９５２５センチメートル）である。

隣接する突出部３６の間の空間は溝４０を画定する。溝４０において、摩擦材料１８は高さＤ２を有する。高さＤ２は、一部の実施例では比較的小さいことができる。特に一実施例において、距離Ｄ２は溝４０の境界が基材２６によって提供されるようになっていてもよい。一方、摩擦材料１８は、突出部３６の丸い輪郭３８において高さＤ３を有する。距離Ｄ３は距離Ｄ２よりも大きい。

ステップ２２の後、ステップ４２で、摩擦材料１８に樹脂Ｒ（図４Ａに模式的に示される）を塗布する。加工層３４を構成する粒子２４は樹脂Ｒを吸収する。ステップ４２は、適切な飽和のレベルを確実にするために繰り返すことができる。

ステップ４４で、これまでの丸い輪郭３８を本質的に平らにするように突出部３６を機械加工（例えば、サンディング）する。平らにされた高さはＤ４で示される。高さＤ４は、一実施例においてＤ３よりも小さく、Ｄ２よりも大きい。図４Ａは、突出部３６の平らな輪郭４６を仮想線で示す。図４Ｂは、平らな輪郭４６を見せる機械加工された突出部３６を示す。

ステップ４８で、摩擦材料１８を、この実施例ではシンクロナイザーリング１０である機械部品に取り付ける。図５に模式的に示される一実施例において、摩擦材料１８は、接着層５０によってシンクロナイザーリング１０の半径方向内側面１６に結合されている。適切な結合を確実にするために、摩擦材料１８、接着層５０、及びシンクロナイザーリング１０に熱Ｈと圧力Ｐが加えられる。接着層５０は、高温の用途に適したあらゆる既知のタイプの接着剤であることができる。接着層５０は、摩擦材料１８の半径方向内側の加工面５３の反対側にある摩擦材料１８の外側面５１との間に設けられている。

ステップ４８の結果を図５に示す。図５において、加工層３４は、摩擦材料１８が全体にわたって実質的に均一な高さＤ５を有するように圧縮される。高さＤ５は、一実施例において高さＤ２以下である。

圧縮されたとき、加工層３４は、第１部分５２と第２部分５４とを交互に有する。この実施例において、第１部分５２は、突出部３６が設けられた場所に対応する（突出部３６は図５に仮想線で示されている）。一方、第２部分５４は、溝４０が設けられた場所に対応する（溝４０は図５に仮想線で示されている）。

ステップ４４の機械加工により、第１部分５２は、第２部分５４の表面仕上げよりも滑らかな第１の表面仕上げを有する。第２部分５４はステップ４４で機械加工されていないので、第２部分５４は（例えば、堆積させた粒子２４の未加工の性質により）より粗い、より粒状の表面仕上げが残されている。

また、第１部分５２はかつて突出部３６が存在していた場所に対応するため、第１部分５２は第２部分５４よりも密になっている。この密度の増加の理由は２つある。第一に、溝４０に隣接する場所よりも突出部３６を形成するより多くの粒子が存在していた。従って、ステップ４２で、より多くの樹脂Ｒが突出部３６によって吸収された。第二に、ステップ４４の後も、平らにされた突出部３６は溝４０に隣接する高さＤ２よりも大きな高さＤ４を有していた。従って、ステップ４８で圧縮されたとき、第１部分５２の粒子は第２部分５４の粒子よりも緊密に押し固められる。

異なる第１及び第２部分５２、５４を提供することによって、摩擦材料１８は、加工面５３において第１部分５２の比較的滑らかな表面により優れた摩耗特性を示す。摩擦材料１８はまた、加工面５３において第２部分５４の粒状の表面仕上げにより優れた摩擦特性を示す。第２部分５４の粒状の性質はシンクロナイザーリング１０の半径方向内側面１６に隣接する冷却流体（例えば、油）の薄い膜を破るのに役立つので、第２部分５４の摩擦特性は特に冷間シフトに有益である。

また、第１部分５２が第２部分５４よりも高い密度を有するため、冷却流体が第２部分５４に向けられ、比較的低密度の第２部分５４を通って摩擦材料１８に染み渡ることができ、シンクロナイザーリング１０と摩擦材料１８自体の冷却を向上させる。この冷却の向上は、その結果、シンクロナイザーリングの性能を高め、シンクロナイザーリングと摩擦材料の両方の寿命を延ばす。

図３の実施例において、開口３２は互いに平行に延びる直線状の開口である。これにより、摩擦材料１８に直線状の平行な複数の第１及び第２部分５２、５４が設けられる。しかしながら、ジグザグなどの他のパターンも本開示の範囲に該当する。平行な第１及び第２部分５２、５４が上述されているが、シンクロナイザーリング１０の半径方向内側面１６は円錐形であることもできるので、第１及び第２部分５２、５４は半径方向内側面１６に取り付けられたときに平行でなくてもよい。

様々な実施例が図に示される特定の構成要素を有するが、本開示の実施形態はそれらの特定の組み合わせに限定されるものではない。１つの実施例の一部の構成要素又は特徴を別の実施例の特徴又は構成要素と組み合わせて使用することができる。

当業者は上述の実施形態が例示的且つ非限定的であることを理解するであろう。すなわち、本発明の変更例は特許請求の範囲に入る。従って、以下の特許請求の範囲は、その真の範囲及び内容を定めるために検討されるべきである。

Claims (19)

1. 摩擦材料を形成する方法であって、
   粒子が複数の突出部と隣接する突出部の間の溝とを提供するように複数の粒子を基材に堆積させることと、
   堆積させた粒子に樹脂を塗布することと
   を含む方法。
2. 堆積させた粒子に樹脂を塗布するステップは前記粒子を前記基材に堆積させた後に行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記溝に隣接する堆積させた粒子によってよりも前記突出部に隣接する堆積させた粒子によってより多くの樹脂が吸収される、請求項１に記載の方法。
4. 前記突出部が平らな輪郭を示すように前記突出部を機械加工すること
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記複数の粒子を圧縮すること
   を更に含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記摩擦材料は前記溝が設けられた場所でよりも前記突出部が設けられた場所でより高い密度を示し、前記摩擦材料は前記溝が設けられた場所でよりも前記突出部が設けられた場所でより滑らかな表面仕上げを示す、請求項５に記載の方法。
7. 摩擦材料であって、複数の粒子によって設けられる加工層を含み、前記加工層は第１の表面仕上げと第１の密度とを有する第１部分を含み、前記加工層は前記第１の表面仕上げとは異なる第２の表面仕上げと前記第１の密度とは異なる第２の密度とを有する第２部分を更に含む、摩擦材料。
8. 前記複数の粒子が取り付けられた基材を更に含む、請求項７に記載の摩擦材料。
9. 前記第１の表面仕上げは前記第２の表面仕上げよりも滑らかであり、前記第１の密度は前記第２の密度よりも大きい、請求項７に記載の摩擦材料。
10. 前記加工層は複数の第１部分と複数の第２部分とを含む、請求項７に記載の摩擦材料。
11. 前記第１及び第２部分は交互の配置で設けられている、請求項１０に記載の摩擦材料。
12. 前記摩擦材料は、シンクロナイザーリング、クラッチ板、及びトルクコンバーターのうちの１つに設けられている、請求項７に記載の摩擦材料。
13. システムであって
    機械部品と、
    前記機械部品に接続された摩擦材料と
    を含み、
    前記摩擦材料は、複数の粒子によって設けられた加工層を含み、前記加工層は第１の表面仕上げと第１の密度とを有する第１部分を含み、前記加工層は前記第１の表面仕上げとは異なる第２の表面仕上げと前記第１の密度とは異なる第２の密度とを有する第２部分を更に含む、システム。
14. 前記複数の粒子が取り付けられた基材を更に含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記第１の表面仕上げは前記第２の表面仕上げよりも滑らかであり、前記第１の密度は前記第２の密度よりも大きい、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記加工層は複数の第１部分と複数の第２部分とを含む、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記第１及び第２部分は交互の配置で設けられている、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記機械部品は、シンクロナイザーリング、クラッチ板、及びトルクコンバーターのうちの１つである、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記摩擦材料は接着剤によって前記機械部品の半径方向内側面に接続されている、請求項１３に記載のシステム。

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