[发明专利]图案表面的摩擦材料、离合片部件及其制造和使用方法

说明书

本发明涉及用于离合片部件、制动器垫片和变速装置等的图案表面的摩擦材料，并涉及制造和使用这种结构的方法。

摩擦材料广泛地用于各种汽车用途中，如用于制动器衬垫、制动器垫片、用于自动变速装置中的扭矩(torque)变换离合器、手动变速装置中的同步器环以及在新式汽车中所谓的“滑动”离合器(扭矩变换离合器的一种变体)。

一般来说，摩擦材料需要满足各种性能要求。摩擦材料所要求的性能包括韧性、强度、耐热性、良好的摩擦性能以及长的寿命。用于变速装置的摩擦材料应具有一般水平的扭矩曲线，在标准使用条件下不出现粘附失效，并具有扭矩曲线水平度和扭矩量的记忆力。另外，由于在传动流体中摩擦调节剂能促进离合器的平稳运行，因此摩擦材料在啮合的表面上应滞留或保留适量的流体。为了达到这些及其它目的，以前提出了用于摩擦材料具有图案的或者有纹理的摩擦表面。

这种用于摩擦材料具有图案的表面的一种制造方法是分批热压成型方法(如Hara等的美国专利5,004,089公开的方法)，其中的模具具有与所需的有凹痕的表面基本相反的形状。由于所述成型方法一般是分批法，需要大量的时间和能量，因此这种方法不适用于大规模制造设备。Black的美国专利3,841,949公开了一种复合摩擦板,它具有呈小岛状的合成橡胶表面，其中嵌有摩擦材料(如烧结粉末的青铜颗粒)以形成真正的摩擦表面。据说较好的是这种颗粒或小岛的形状为凸出于外涂层薄基层(如耐热的合成橡胶)的圆珠体，并相互间隔地分布在所述基层上。据说这种配置能减少对离合器或制动器中用于消除给定量的热量所需的冷却油量的需求。

已知磨料制品具有等高外形的磨料层，它是一种三维形状、辐照固化、在有机粘合剂中的磨料颗粒分散体，如Pieper等的美国专利5,152,917公开的发明。该专利总体上描述了将可UV固化的树脂和磨料颗粒淤浆涂覆在图案表面上，使该涂覆淤浆的图案表面与背衬接触，固化树脂并从图案表面上移去磨料成品而制得的磨料。但是，该专利所述的磨料不适合用作摩擦材料；它们不具有常用于摩擦材料的成分组合，而这种组合是满足用于汽车变速装置的摩擦材料的严格标准试验所必需的。同样，如Reeves的美国专利5,234,740所述，已知滑动控制片包括具有第一和第二主表面的背衬，在第一主表面上具有一系列突出物，它适用于覆盖例如健身器械、器具和球拍手柄。Reeves专利中形成的突出物中不含有与其它材料一起使摩擦材料适合于汽车变速装置用途(如离合片部件)所必需的粒状炭磨粒。

Seitz等的美国专利5,083,650公开了一种具有粗糙表面适合于用作变速装置中的摩擦表面部件的摩擦部件。Seitz的摩擦部件包括通过位于上面和下面含炭填料颗粒的热固性聚合物粘合剂用树脂粘结的载在耐热纸上的粒状炭磨粒。在Seitz等的摩擦部件表面上形成波形的(粗糙的)外形。需要形成一种能增强纹理控制，无需Seitz等所使用的连续涂层的摩擦表面层。

发明的概述

本发明提供一种具有图案摩擦表面的摩擦材料和离合片部件。还提供本发明摩擦材料的制备和使用方法。本发明的一个实例是用作摩擦表面部件的摩擦材料，所述摩擦材料包括：具有前表面和后表面的背衬；在所述背衬的前表面上许多精确成形的复合物(composites)构成图案的摩擦涂层，所述精确成形的复合物包括分散在粘合剂中的许多磨粒。

所述许多精确成形的摩擦复合物限定了具有三维图案的摩擦表面总体外形(如具有非任意图案的阵列)。这种图案的摩擦表面一般包括许多与各个摩擦复合物的形状有关的峰或凹凸(asperity)，相邻的摩擦复合物峰或凹凸相互独立。由于所述峰相互独立，因此在这些峰之间形成空腔。这些空腔为动态地滞留流体(如传动流体)提供了一种手段。各个精确成形的摩擦复合物具有由清楚并可察觉的边界限定的精确形状。相邻的成形复合物最好具有相同的形状，尽管不同的形状也包括在本发明范围内。复合物之间最好具有相同的间距，尽管无规的间距也包括在本发明范围内。

较好的是，所述许多精确成形的摩擦复合物中的每一个均包括选自平行管、立方体、圆锥体、截去顶部的棱锥、圆柱体、棱锥体、及其混合体的三维形状，所述许多精确成形的复合物中的每一个较好包括具有三角形底面的棱锥，所述许多精确成形的摩擦复合物中的每一个最好包括具有四边形底面的棱锥，优选的是，各个棱锥具有平的上表面。所述精确成形的复合物还任选地含有添加剂。