[发明专利]摩擦材料

说明书

与在先申请的交叉参引

本申请要求2005年4月26日提交的序号为60/674,934和2005年10月4日提交的序号为60/723,314的临时专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及一种具有纤维基体材料的摩擦材料。在一个优选的实施方案中，这些纤维具有小直径和高拉伸模量，导致柔韧的纤维，它们在高温、高压流体环境下性能良好。

背景技术

汽车工业正在开发具有连续打滑转矩转化器和换挡离合器体系的新的先进的连续转矩传输体系。这些新的体系通常涉及高能量要求。因此，摩擦材料技术也必须发展以满足这些先进体系的日益增长的能量要求。

特别是需要一种新的高性能、耐久的摩擦材料。该新摩擦材料必须能够经受高速，其中表面速度高达大约65m/秒。还有，该摩擦材料必须能够经受高达1500psi的高面层衬片压力(facing lining pressure)。也很重要的是该摩擦材料在有限的润滑条件下是有用的。

为了在这些先进体系内有用，该摩擦材料必须是耐久的并且具有高耐热性。该摩擦材料不仅必须在高温下保持稳定，而且必须能够快速发散在运行条件下产生的高热量。

这些新体系在接合以及脱离接合的过程中产生的高速度意味着摩擦材料在整个接合过程中必须能够保持一种相对恒定的摩擦。重要的是在速度和温度的很宽范围下该摩擦接合相对恒定，以便传动体系在从一挡到另一挡的动力转换的过程中或在制动过程中将材料的“抖动”减至最小。也很重要的是该摩擦材料具有一个希望的转矩曲线形状以便在摩擦接合过程中该摩擦材料是无杂音或无“刺耳的声音”。

为了在这些先进体系内有用，该摩擦材料必须是耐久的并且具有高耐热性。该摩擦材料不仅在高温下必须保持稳定，而且必须能够快速发散在运行条件下产生的高热量。对于换挡离合器应用的主要性能考虑是该摩擦材料的摩擦系数特性(这样该摩擦材料具有所希望的转矩和夹持能力)以及该摩擦材料的稳定性，这样该摩擦材料在使用中不会损坏。

对于所有类型的摩擦材料，为了在“湿性”应用中可用，该摩擦材料必须具有广泛的可接受的特性。该摩擦材料必须具有良好的抗抖动特性；具有高耐热性能够快速发散热量；以及具有长效的、稳定的和一致的摩擦性能。如果这些特性中任何一个没有达到，就没有达到该摩擦材料的最佳性能。

工业界持续在寻找湿性摩擦材料：它是回弹的或有弹性的但是还能耐受压缩形变、磨损和应力；具有高耐热性能够快速发散热量；并且具有长效、稳定和一致的摩擦性能。

本发明的简要说明

本发明的摩擦材料是一种用于流体环境的湿性摩擦材料。该湿性材料包含一种小直径纤维的纤维基体材料，纤维直径的范围从1至20微米，其中这些小直径纤维具有大于70Gpa的拉伸模量。该纤维直径优选范围从1至10微米，并且该拉伸模量范围优选从150至350Gpa。优选地，这些小直径纤维是小直径碳纤维和小直径陶瓷、二氧化硅或矿物纤维的一个组合。本发明的湿性摩擦材料在高能、高压、浸油的环境下具有长效、稳定和一致的摩擦性能。优选地，该高压浸油环境是高于4MPa。

该纤维基体材料还可能包括摩擦改性颗粒。这些摩擦改性颗粒可以是合成石墨、炭、二氧化硅或硅藻土。该纤维基体材料还可以包括至少一种无机填充剂。该无机填充剂可以是硅藻土、粘土、硅灰石、二氧化硅、碳酸盐、蛭石或云母。优选地，小直径纤维和无机填充剂具有在从0.5/1至8.0/1的范围的一个纤维和填充剂的重量比。该纤维基体材料还可能包括一种粘合剂。该粘合剂可以是酚醛树脂或改性酚醛树脂，硅氧烷树脂或改性硅氧烷树脂，或酚醛树脂和硅氧烷树脂的混合物。优选地，该纤维基体材料包含10至70的重量百分比的小直径纤维。

本发明的其他目标和优点，对于那些本技术中的熟练人士通过浏览下面优选实施方案和所附图纸的详细说明将变得很明显。

附图简要说明

Fig.1示出根据本发明使用小直径碳纤维的一种摩擦材料的光学显微分析。

Fig.2示出使用标准大直径纤维的先有技术摩擦材料的SAE筛选试验数据。

Fig.3示出根据本发明使用小直径碳纤维的摩擦材料的SAE筛选试验数据。

Fig.4是根据本发明的更小直径的矿物纤维的一个截面SEM(扫描电子显微镜)图像。

Fig.5示出标准大直径纤维的先有技术对照和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料之间的材料特性。

Fig.6示出标准大直径纤维的先有技术对照和根据本发明的小直径矿物纤维的摩擦材料之间的材料特性。