CN105556149A - 离合器用摩擦件 - Google Patents

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Abstract

降低使用初期阶段中离合器的噪声现象。该离合器用摩擦件(10)包括基材(20)、中间层(30)及最外表面层(40)。基材(20)包含橡胶材料和热固化性树脂。中间层(30)形成于基材(20)上，并具有通过使基材(20)内的热固化性树脂热固化而产生的玻璃状碳结构或石墨结构。最外表面层(40)形成于中间层(30)上，并包含通过使基材(20)内的橡胶和树脂成分热分解而产生的热分解生成物。

Description

离合器用摩擦件
技术领域
本发明涉及摩擦件，尤其涉及在用于切断和连接动力传递的汽车、工业机械的离合器中所使用的离合器用摩擦件。
背景技术
在以往的动力传递系统、尤其是汽车的动力传递系统领域中，使用各种离合器。最近，在并用汽油发动机和电动机的混合动力汽车(HEV)中，也开始在变速器输入轴和电动机输出轴或发动机输出轴之间设置离合器。该离合器在电机驱动模式和发动机驱动模式之间切换驱动模式。于是，在此，使用能稳定传递动力的湿式多片离合器。
在这样的湿式多片离合器中，在动力传递路径上存在油。因而，再生时，即当为了制动而将电机用作发电机时，存在效率下降的问题。另外，由于存在油，虽然动力传递性稳定，能够延长寿命，但有时会对环境造成负担。因而，探讨在混合动力汽车中也使用在动力传递路径上没有油的干式多片离合器。
在以往的干式多片离合器中，摩擦片的摩擦系数大。因此，如果在混合动力汽车中使用干式多片离合器，那么有时会在从电机驱动模式切换为发动机驱动模式时的离合器接合初期过程中传递急剧过大的扭矩，还有时不能稳定地传递扭矩。因而，有时产生驱动系统导致的车体振动(抖动)，或者产生离合器的噪声(异响)。这些车体振动和/或异响会传递给乘车者，给乘车者带来不适感。尤其，由于混合动力汽车不同于发动机驱动车，通过电动机进行安静的启动，因此，乘车者更容易察觉到这种振动和/或异响。
知晓这种振动和/或异响在离合器系统处于较新的状态时、疲劳期时容易产生。
在此，专利文献1中公开了在混合动力汽车的驱动力传递装置中使用干式多片离合器。在该专利文献1中，在收纳驱动力传递装置的前盖上设置有用于将来自干式离合器的磨损粉排放至外部的外气排出孔。而且，防止水从该外气排出孔进入到密闭空间中。
专利文献2中公开了在含有复合橡胶的干式摩擦件中，在摩擦件的反摩擦面一侧形成用于排出复合橡胶的反应气体的孔或槽。
专利文献3中公开了对磨损性进行改进的摩擦件。
专利文献4中公开了在高旋转、高温条件下耐磨性良好、能维持高摩擦系数的干式摩擦件。
专利文献5中公开了爆裂强度、磨损率及铆接孔加工性不降低的摩擦件用原件的制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-119899号
专利文献2：日本特开2013-44357号
专利文献3：日本特开2004-144301号
专利文献4：日本特开2000-256652号
专利文献5：日本特开2000-37797号
发明内容
(发明要解决的技术问题)
如专利文献2至5中所记载那样，提出有多个关于干式和湿式摩擦件的发明。但是，任何发明的目的均在于增强摩擦件的耐久性和摩擦系数。
这里，上述那样的车体振动和/或异响是由在摩擦件与其对象部件之间的摩擦界面上产生的摩擦振动导致的。
因此，为了解决上述那样的振动和/或异响问题，本发明人等对离合器用摩擦件进行了深入研究，最终得到了能够解决现有技术中的离合器用摩擦件问题的摩擦件，尤其是在摩擦件的使用初期能够有效解决问题的发明。
本发明的目的在于提供一种可得到不易引起在摩擦界面产生摩擦振动且刚开始使用便能很快稳定的摩擦特性的离合器用摩擦件。
(用于解决技术问题的手段)
本发明的一方面的离合器用摩擦件包括基材、中间层及最外表面层。基材包含橡胶材料和热固化性树脂。中间层形成于基材上，并具有通过使基材内的热固化性树脂热固化而产生的玻璃状碳结构或石墨结构。最外表面层形成于中间层上，并包含通过使基材内的橡胶和树脂成分热分解而产生的热分解生成物。
优选地，基材还包含硫化剂。
优选地，基材还包含增强纤维和摩擦系数调节材料。
优选地，中间层的厚度在1μm以上3μm以下的范围内。
优选地，最外表面层的厚度在10μm以上15μm以下的范围内。
优选地，中间层和最外表面层通过将基材在250℃以上295℃以下的范围内加热处理2小时以上10小时以下而得到。
优选地，还包括形成于一表面的多个槽。
优选地，基材形成为具有中心轴的环状。而且，多个槽形成为以中心轴为中心呈放射状延伸。
优选地，多个槽在圆周方向上以等角度间隔配置。
(发明效果)
根据本发明的摩擦件，在外侧具有经橡胶和树脂热变性而得到的层，该层具有即使在使用初期也与长时间使用的摩擦件相同的稳定的摩擦特性。因此，不易产生摩擦振动，能够减少由于摩擦振动而产生的离合器异响、抖动。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的离合器用摩擦件的主视图。
图2是图1所示的摩擦件的截面简要图。
图3是示出图1所示的摩擦件的制造方法的一例的流程图。
图4是示出本发明的一实施方式的摩擦件与从动盘的关系的变化的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。该实施方式仅用于说明发明，发明并不仅限于示于附图并在以下详细说明中所示的实施方式。
图1示出本发明的一实施方式的摩擦件10的主视图，图2示出其截面。摩擦件10形成为环状，在两个表面上形成有多个槽10a。多个槽10a以中心轴为中心呈放射状延伸，并且在圆周方向上以等角度间隔形成。
摩擦件10包括：基材20，成为摩擦件的基底；中间层30，形成于基材20上；以及最外表面层40，形成于该中间层30上。
基材20以橡胶材料作为主成分，还包含增强纤维、热固化性树脂、摩擦系数调节剂、硫化剂等添加剂，其中，橡胶材料包含丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)的各单体及它们的组合。
作为增强纤维，可以单独使用天然纸浆、合成纤维、碳素纤维(例如，芳香族聚酰胺纤维、碳纤维等)、玻璃纤维或金属纤维等，或者组合使用它们中的两种以上。这些纤维可以是短切状(chop)、线状、带状、无纺布状或它们的组合中任一种，在这些纤维为短切状的情况下，优选均匀分布于橡胶材料和添加剂中。
作为热固化性树脂，可以单独使用酚类树脂、环氧树脂、密胺树脂、邻苯二甲酸酯树脂(日文：フタレート樹脂)，或者组合使用它们中的两种以上。
作为摩擦系数调节材料，可以单独或者组合使用碳粒子(例如，碳黑、石墨)、无机粉末物质(例如，活性炭、硅藻土、滑石)、有机粉末物质(例如腰果粉)。
基材20中还包含用于使橡胶成分固化的硫化成分。
如图3的流程图所示，本发明的一实施方式的摩擦件通过以下方法制造。
首先，混合丁腈橡胶(NBR)、酚树脂、纤维及摩擦调节材料，通过加压成型使其固化(硫化)，制造环状的基材20。此外，这时，也同时成型多个槽10a。对该基材20的至少一面进行研磨，制造环状的摩擦件10。
将这样制造的摩擦件10在夹持于两块金属板之间的状态下装入加热炉中，经两个小时升温至280℃，将该温度维持四个小时，等炉内温度成为150℃时，取出摩擦件10。
将如上述那样得到的摩擦件10切割，对截面的成分进行分析，发现在摩擦件10中，基材20上形成有成分不同的两层。即，发现形成有位于最外侧的最外表面层40和位于该最外表面层40与基材20之间的中间层30。
最外表面层40的厚度约为10μm。通过TG-DTA分析(在进行热行为分析时利用TG-DTA，在进行成分分析时利用其它分析法，例如气体质量分析法)进行成分分析，发现在最外表面层40中，原本包含于基材的部分橡胶成分热分解，部分热固化性树脂热分解并且热固化。
另一方面，位于最外表面层40与基材20之间的中间层30的厚度约为2μm，经成分分析，发现包含于基材的热固化性树脂成分热固化，形成玻璃状碳结构，或者形成石墨结构。
除上述结构和成分分析之外，还对实施了上述热处理(再硫化)的摩擦件进行了摩擦振动确认试验，其结果在图4中示出。由图4可知，在初期阶段(a)，从动盘60切削摩擦件10的最外表面层40，边排出磨损粉50边转移至转移期。在该转移期，从动盘60的突起被磨损，排出磨损粉50(b)。之后进入稳定期，在从动盘60上形成稳定皮膜62(c)，主要磨损摩擦件10。
另外，使用与上述相同组分的基材，对在不同条件下实施了加热处理的摩擦件和未实施加热处理的摩擦件(现有部件)进行摩擦振动确认试验。结果，在加热温度为250℃至295℃、加热时间为2小时至10小时的范围内，可确认同样的效果。此外，当在加热温度为250℃至295℃、加热时间为2小时至10小时的范围内进行处理时，中间层形成在1μm以上3μm以下的范围内，最外表面层形成在10μm以上15μm以下的范围内。
另外，制造由多个摩擦片和多个从动盘构成的干式多片离合器，其中，所述多个摩擦片通过在心棒的一面或两面粘结如上述那样进行了加热处理的本发明的摩擦件，所述多个从动盘与该摩擦片隔开间隙而相对配置，将干式多片离合器安装于混合动力汽车，执行行驶测试，结果，发现加热处理品与未处理品相比，从离合器传递的扭矩非常稳定，不会产生抖动、噪声等异响。
另外，由于在摩擦件10的表面上形成有多个槽10a，因此，能够将磨损粉从摩擦面有效地排出至外周，进而减少阻力。
[其它实施方式]
(a)上述实施方式的摩擦件记载为用于干式离合器，但其用途并不仅限于干式离合器，对湿式离合器也有效。
(b)本发明的摩擦件并不限定于用于混合动力汽车的干式多片离合器用摩擦件，也可以用于发动机驱动车辆和电动机驱动车辆。
(c)在上述实施方式中，摩擦件形成为环状，但摩擦件的形状并不限定于此。例如，也可以形成为圆弧状，另外，还可以形成为矩形等形状。在形成为圆弧状的情况下，可以将多个摩擦件呈圆周状排列配置，形成与上述实施方式相同的离合器用摩擦件。
(d)在本发明中，并不是必须在摩擦件上形成槽。另外，槽的形状、配置也并不限定于上述实施方式。
产业上的可利用性
在该离合器用摩擦件中，经橡胶和树脂层热变性而得到的层具有即使在使用初期也与长时间使用的摩擦件同样稳定的摩擦特性。因此，不易产生摩擦振动，能够减少由于摩擦振动而产生的离合器异响、抖动。
附图标记说明
10摩擦件
10a槽
20基材
30中间层
40最外表面层
50磨损粉
60从动盘
62稳定皮膜

Claims (9)

1.一种离合器用摩擦件，包括：
基材，包含橡胶材料和热固化性树脂；
中间层，形成于所述基材上，并具有通过使所述基材内的热固化性树脂热固化而产生的玻璃状碳结构或石墨结构；以及
最外表面层，形成于所述中间层上，并包含通过使所述基材内的橡胶和树脂成分热分解而产生的热分解生成物。
2.根据权利要求1所述的离合器用摩擦件，其中，
所述基材还包含硫化剂。
3.根据权利要求2所述的离合器用摩擦件，其中，
所述基材还包含增强纤维和摩擦系数调节材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的离合器用摩擦件，其中，
所述中间层的厚度在1μm以上3μm以下的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的离合器用摩擦件，其中，
所述最外表面层的厚度在10μm以上15μm以下的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的离合器用摩擦件，其中，
所述中间层和所述最外表面层通过将所述基材在250℃以上295℃以下的范围内加热处理2小时以上10小时以下而得到。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的离合器用摩擦件，其中，
所述离合器用摩擦件还包括形成于表面的多个槽。
8.根据权利要求7所述的离合器用摩擦件，其中，
所述基材形成为具有中心轴的环状，
所述多个槽形成为以所述中心轴为中心呈放射状延伸。
9.根据权利要求8所述的离合器用摩擦件，其中，
所述多个槽在圆周方向上以等角度间隔配置。
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