CN1938527B - 摩擦卡合装置用摩擦部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在实现轻型化的同时实现耐冲击性强且滑动阻力提高的摩擦卡合装置用摩擦部件及其制造方法。作为摩擦卡合装置用摩擦部件(10)，是通过对由基体和分散在该基体中的碳素纤维形成的前体进行加热处理而获得的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件，所述基体包括碳类粘结剂和添加物，所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率是20-60％；并且，在所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中残留有所述前体中的一部分所述基体。

Description

摩擦卡合装置用摩擦部件及其制造方法 
技术领域
本发明涉及一种摩擦卡合装置用摩擦部件及其制造方法，特别涉及一种适合用于机动车的自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦卡合装置用摩擦部件及其制造方法。 
背景技术
以往，机动车的自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置具有在由铁类金属制成的板状的金属芯上接合纤维素纤维等的摩擦材料而形成的摩擦部件。摩擦材料一般称为纸基摩擦材料，是通过使由有机溶剂溶解了的摩擦材料用树脂浸渍在有机类纤维基材的造纸体中，然后经过干燥和加热硬化工序而获得的。另外，为了实现小型轻型化，也已知由碳类纤维形成的摩擦材料(例如参照JP11-5850A，0019-0020段)。 
这样的接合了摩擦材料的摩擦部件与对方侧的分离片一同交替重叠多片，从而构成多片离合器，作为摩擦卡合装置的驱动力传递部件而配置。另外，通过摩擦部件相对于分离片压接或离开，摩擦卡合装置将来自发动机侧的驱动力传递至车轮侧，或者将驱动力与车轮侧隔断。 
在用于所述现有的摩擦卡合装置的摩擦部件中，由于金属芯的部分由金属制基板构成，所以存在重量大的问题，因此希望实现轻型化。作为用于使摩擦部件轻型化的办法，可以举出通过碳类纤维烧固金属芯的部分也包括在内的整个摩擦部件来构成的例子。但是，如果那样的话，虽然可以实现摩擦部件的轻型化，但是产生了耐冲击性降低的问题。 
另外，为了制造这样的摩擦部件，一般需要多次反复进行这样的作业：通过1000～2000℃的高温区间的高温烧制来烧固碳，然后在挥发而形成的空隙中浸渍树脂液，并再次进行烧制。因此，存在摩擦部件的制造耗费时间，并且价格高的问题。 
进一步，在自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置中，近年来高性能化、高功能化得到发展，并随之要求提高摩擦部件的摩擦系数(摩擦特性)。 
发明内容
为了实现摩擦部件的轻型化，本发明的发明者们反复进行努力研究，结果发现：不像以往那样完全进行烧固，而是在残留有一部分树脂成分的状态，即基体未完全碳化的状态下进行烧制处理，由此来制作存在气孔的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件，从而获得适合用于自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件，从而实现本发明。 
作为本发明的一个侧面的摩擦卡合装置用摩擦部件，其特征在于，该摩擦卡合装置用摩擦部件是通过对由基体和分散在该基体中的碳素纤维形成的前体进行加热处理而获得的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件，所述基体包括碳类粘结剂和添加物，所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率是20-60％；并且，在所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中残留有所述前体中的一部分所述基体。 
由于在该碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中存在气孔率是20-60％的气孔，所以能够实现摩擦系数的提高。其结果为，能够满足在例如作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况下所需的特性。即，提供给摩擦面用于润滑的油液的保持力提高，从而能够获得良好的摩擦特性，并且能够提高其耐用性。此处，如果气孔率低于20％，则由于气孔量不够，油液难以快速进行润滑，从而不能获得良好的摩擦特性，并且容易导致摩擦部的冷却充分。另外，如果气孔率超过60％，则容易影响摩擦部件的韧性，降低耐冲击性，从而容易使耐用性提早降低。 
在本发明中，所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件残留有一部分所述前体中的所述基体。在该情况下，以成为残留有一部分基体的状态，即成为不完全烧固的状态(基体未完全碳化的状态)的方式进行前体的加热处理。由此，与以往那样通过烧固整体而形成的部件相比，碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件具备韧性和弹性，具有例如对作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况合适的、能够耐冲击的、所希望的强度。 
另外，由于不必完全烧固，所以能够避免以往那样的完全烧固碳素纤维时的繁杂的作业，例如能够通过一次加热处理获得所希望的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件。由此，与以往相比，能够在短时间内廉价地形成摩擦部件。进而，由于残留在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中的一部分基体具有粘结剂的作用，所以即使将气孔率设定得较高，也能够良好地保持碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的韧性，从而实现碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的薄壁化。因此能够获得有助于摩擦卡合装置的小型化的摩擦部件。 
另外，所述加热处理优选是300～600℃的低温烧制。如果通过在现有的烧制技术中所没有的300～600℃的温度下进行低温烧制来进行前体的加热处理，则基体不完全烧固(基体成为未完全碳化的状态)，从而在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中残留有一部分基体。由此，所获得的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件起到与上述同样的优异效果。 
另外，在所述摩擦卡合装置用摩擦部件中，所述加热处理后的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件相对于所述加热处理前的前体的重量减少率(例如在非氧化环境下升温至600℃时)优选为20％以下。 
这样，通过将加热处理后的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量与加热处理前的前体比较时的减少率规定为不超过20％，能够获得碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率、强度和摩擦特性适合例如作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况的摩擦部件。此外，由于气孔率根据基体的配合量在所述20-60％的范围内发生变动，所以可以说这样规定碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量减少率，能够有效获得具备所希望的强度的品质良好的摩擦部件。 
进而，在所述摩擦卡合装置用摩擦部件中，所述碳素纤维/碳质复合材料的弯曲强度优选为60MPa以上。 
通过将碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的弯曲强度规定为60MPa以上，能够获得耐冲击性强，例如适合作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况的摩擦部件。 
另外，在所述摩擦卡合装置用摩擦部件中，优选摩擦部件主体和摩擦层形成为通过对所述前体进行加热处理而成的单一片。 
由此，由于摩擦部件主体和摩擦层形成为一体，所以与以往那样的使用金属制的芯体的摩擦部件相比，能够实现重量的大幅度减轻。通过这样实现轻型化，例如在作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况下，能够减小由于摩擦部件旋转而产生的惯性，从而能够减少驱动力的传递损失。由此，在用于机动车的自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的情况下，还能够实现燃料消耗量的降低。 
进而，作为本发明的另一个侧面的摩擦卡合装置用摩擦部件的制造方法，其特征在于，由包括碳类粘结剂和添加物的基体与分散在该基体中的碳素纤维来形成前体，在残留有一部分所述基体的状态下对所述前体进行低温烧制，以形成气孔率是20-60％的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件。 
根据上述制造方法，由包括碳类粘结剂和添加物的基体与分散在该基体中的碳素纤维来形成前体，碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件能够通过在残留有一部分基体的状态下对所述前体进行低温烧制来形成。另外，通过低温烧制使前体成为残留有一部分基体的状态，即未完全烧固的状态。由此，与以往那样通过烧固整体而形成的部件相比，碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件具备韧性和弹性，例如具有适合作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况的、能够耐冲击的、所希望的强度。另外，由于不必完全烧固，所以能够避免以往那样的完全烧固碳素纤维时的繁杂的作业，例如能够通过一次低温烧制获得所希望的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件。由此，与以往相比，能够在短时间内廉价地形成摩擦部件。 
进而，由于气孔率规定在20-60％的范围内，所以能够获得与上述相同的作用和效果。即，能够实现因气孔的存在而带来的摩擦系数的提高， 例如在作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况下，提供给摩擦面用于润滑的油液的保持力提高，从而能够获得良好的摩擦特性，并且耐用性提高。另外，由于残留在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中的基体具有粘结剂的作用，所以即使将气孔率设定得较高，也能够良好地保持碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的韧性，从而实现碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的薄壁化。因此能够获得有助于摩擦卡合装置的小型化的摩擦部件。 
根据本发明的摩擦卡合装置用摩擦部件及其制造方法，能够实现轻型化，并且能够获得耐冲击性强且摩擦系数得到提高的摩擦卡合装置用摩擦部件。 
上述的本发明的各个侧面和效果、以及其他效果和进一步的特征，通过参照附图而在后说明的本发明的例示性且非限制性的实施方式的详细说明而变得更加清楚。 
附图说明
图1是应用本发明的一个实施方式的摩擦卡合装置用摩擦部件的摩擦卡合装置的主要部分的剖面图。 
图2表示本发明的一个实施方式的摩擦卡合装置用摩擦部件，(a)是主视图，(b)是沿图2(a)的b-b线的剖面图。 
图3表示分离片，(a)是主视图，(b)是沿图3(a)的b-b线的剖面图。 
图4是表示气孔率和弯曲强度的关系的曲线图。 
图5是表示碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率P(％)和μ0/μd的关系的曲线图。 
图6是表示SAE No.2试验机中的转矩波形图的图。 
图7是表示在300℃的大气中暴露一小时之后的烧制温度和弯曲强度降低率的关系的曲线图。 
图8是表示碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量减少率的曲线图。 
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的摩擦卡合装置用摩擦部件的实施方式。 
如图1所示，本实施方式的摩擦卡合装置用摩擦部件(以下称为摩擦部件)例如应用于机动车的自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置1中的湿式多片离合器C。摩擦部件10是通过对由基体和分散在该基体中的碳素纤维形成的前体进行低温烧制而形成的碳素纤维/碳质复合材料(C/C复合材料)制成的摩擦部件，所述基体包括碳类粘结剂和添加物。另外，摩擦部件10通过所述前体将摩擦部件主体(相当于金属芯的部分)和摩擦层(与后述的分离片20滑动接触的部分)形成为一体。 
本实施方式的摩擦卡合装置1应用于具有未图示的发动机和电动机·发电机MG的混合动力车，该摩擦卡合装置1是通过在来自未图示的发动机的曲柄轴2与来自变速器(未图示)的主轴3之间串联配置所述电动机·发电机MG、减震器D和所述湿式多片离合器C而构成的。 
电动机·发电机MG的转子4通过螺栓1a固定在曲柄轴2上，湿式多片离合器C的离合器输入轴6通过球轴承5支撑在该转子4上。在离合器输入轴6上通过焊接而固定有离合器箱7的一端侧。离合器箱7由第一箱体7a和第二箱体7b构成，第二箱体7b与该第一箱体7a的外周部重合并焊接在该第一箱体7a的外周部。在离合器箱7的第一箱体7a的内表面固定有离合器导向件8。另一方面，第二箱体7b焊接在用于驱动油泵(未图示)的油泵轮9上。该油泵轮9通过球轴承11支撑在变速箱30上，在油泵轮9和变速箱30之间配置油封12。 
变速器的主轴3的小径端部3a通过轴承金属6a支撑于离合器输入轴6的支撑孔中。在主轴3的外周部通过花键结合有离合毂13，该离合毂13的一端部通过止推轴承13a与离合器输入轴6的端面相对，并且另一端部通过止推轴承13b与第2箱体7b的内表面相对。另外，在主轴3的外周面和油泵轮9的内周面之间配置有筒状的分油器9a，在该分油器9a的端部外周面和离合毂13的端部内周面之间配置密封圈13c。 
在湿式多片离合器C中，摩擦部件10和作为配对材料的分离片20交替重叠地各配置五片。摩擦部件10在离合毂13的外周部以花键嵌合 的状态设置其内齿10a(参照图2(a)、(b))，另外，分离片20以其外齿20a(参照图3(a)、(b))与离合器导向件8的内周部花键嵌合的状态设置在离合器导向件8的内周部。如图1所示，在配置在最外侧的摩擦部件10的侧方配置有端板17。该端板17通过密封圈17a与设在离合毂13的外周部的环状分隔部件17b抵接。另外，在端板17的侧方，在第二箱体7b的内侧面上形成有可与端板17紧密接触的平坦的多个受压面7c，在各受压面7c(在图1中只图示一个)之间沿放射方向形成油槽7d。 
在离合器导向件8和离合器输入轴6之间，通过内外一对O形圈8a、8a嵌合有滑动自如的离合器活塞14，在该离合器活塞14和第一箱体7a之间分隔出离合器油室14a。该离合器油室14a经由在半径方向贯通离合器输入轴6的油路6b而与形成在主轴3的内部的油路3b连通。另外，离合器活塞14与最外侧的分离片20可抵接地相对。 
在湿式多片离合器C的内侧，在离合器输入轴6上，由夹紧部件15a支撑弹簧座15，在该弹簧座15和离合器活塞14之间以压缩状态插入离合器弹簧16。由此，离合器活塞14在从最外侧的分离片20离开的方向(卡合解除方向)上受到弹力。 
摩擦部件10、分离片20和端板17的滑动区域通过贯通离合毂13的多个贯通孔13d(在图1中只图示一个)与形成在主轴3和分油器9a之间的油路18连通。另外，所述滑动区域从第二箱体7b的各油槽7d(在图1中只图示一个)经由形成在离合毂13和油泵轮9之间的油路19a而与形成在油泵轮9的内周面和分油器9a的外周面之间的油路19b连通。因此，通过这些通路将油液提供给所述滑动区域。 
如上所述，本实施方式的摩擦部件10如下形成：在残留有一部分基体的状态下，通过300～600℃的低温烧制对前体进行加热处理，从而使碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率为20-60％。另外，如后面将要说明的那样，形成为在非氧化环境下升温至600℃时的前体的重量减少率不超过20％，并且弯曲强度R是60MPa以上。 
作为用作所述摩擦部件10的材料的碳素纤维(CF)，可以使用沥青类或PAN(聚丙烯腈)类、粘胶类等的任意一种。另外，也可以使用未碳 化碳质纤维作为碳素纤维。关于碳素纤维的纤维长度和纤维直径并没有特别的限定，可以任意使用。作为碳类粘结剂，可以使用酚醛树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂等热硬化性树脂，或者石油类、煤类等的沥青类，或者通过在这些树脂中配合沥青类而成的组成物质，其中优选能够获得高结合强度的酚醛树脂。这样的碳类粘结剂也作为用于提高前体(或者碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件)的韧性的粘结剂发挥作用。作为添加物，可以使用石油类和/或煤类焦炭粉末或适当的陶瓷粉末、纤维质或有机质粘结剂等。 
通过以下方法制造这样的用于摩擦卡合装置1的摩擦部件10。 
(1)充分搅拌所述碳素纤维、碳类粘结剂和添加物，然后填充在圆环状金属模具中，并在金属模具温度是250℃、压力是10MPa的条件下进行热压，从而形成前体。此外，对碳素纤维(CF)和基体的配合比例不作特别限制，例如像表1的例子1-14所示，能够那样采取各种方式。 
(2)然后，将获得的前体设置在加热炉内，在氮气环境中，以300-600℃的烧制温度进行大约两个小时的低温烧制(加热处理)，从而获得碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件。这时的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的数据分成烧制温度为300℃、400℃、500℃、600℃的情形，在表1中表示。 
(3)通过冲孔机在获得的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的外周部形成内齿10a(参照图2(a)、(b))，然后作为精加工对摩擦面(与分离片20的滑动面)进行磨削。由此形成厚度为1.8mm的摩擦部件10。 
[表1] 
Figure G05810778X20061013D000091
基于该表1的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的数据，在图4的曲线图中表示碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率P(％)和弯曲强度R(MPa)的关系。从图4中可知，若烧制温度高，则弯曲强度R(MPa)相对降低。这是因为，通过低温烧制而成为在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中残留有一部分基体的状态，随着烧制温度的升高而挥发的基体的量增加。另外，如果气孔率P(％)上升，则在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中，间隙相应地变多，所以弯曲强度R(MPa)降低。此处，如果考虑应用于摩擦卡合装置1(参照图1)的摩擦部件10的良好的弯曲强度R(MPa)，则例如在考虑对摩擦卡合装置1进行冲击性高的输入的情况下，希望良好地维持摩擦特性(受气孔率P(％)影响)。于是，认为弯曲强度R(MPa)是摩擦部件10的内齿10a的耐用的主要因素等，根据目前所知需要是60MPa以上。 
另外，基于表1的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件(例1-14)，在图5的曲线图中表示碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率P(％)和摩擦系数μ0/μd的关系，另外，在图6中表示用于评价摩擦特性的SAE No.2试验机中的转矩波形图。 
关于碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件(参照摩擦部件10、表 1)的各个例1-14，如下进行摩擦评价试验。由两个分离片20、20夹住由这些碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件构成的摩擦部件10，然后把它们组装到SAE No.2试验机中，在表面压强是0.95MPa、旋转速度是2940rpm、惯性是0.12kg·m2、试验油温是100℃、试验循环数是500个循环的条件下进行摩擦评价试验，从而来测定摩擦系数μ0、μd。该μ0、μd如图6的SAE No.2试验机中的转矩波形所示，μd是转数为1200rpm时的摩擦系数，μ0是转矩急剧减小之前的转数是200rpm时的摩擦系数。此处，μ是用卡合有离合器时的表面压强除转矩的值。这些摩擦系数来自使旋转质量停止的制动试验。此外，对分离片20实施卡宁吉恩化学镀镍。 
如图5所示，如果气孔率P(％)上升(油润滑性提高)，则作为摩擦特性的指标的μ0/μd减小，在防止振颤方面性能优异。此处，如上所述，在考虑对摩擦卡合装置1进行冲击性高的输入的情况下，希望将μ0/μd条件性地设定在1.04以下，如果从这一点考虑气孔率P(％)，则优选将气孔率P(％)设定为20-60％。此外，之所以将上限设定为60％是因为，如果气孔率P(％)超过60％，则几乎看不到μ0/μd变化，另外，在该条件下难以形成摩擦部件10，并且如图4所示，不能获得足够的弯曲强度R(MPa)。 
此处，摩擦部件10中的气孔主要是通过低温烧制去除前体中的挥发成分而形成的，其气孔率P(％)的测定可以通过使用由显微镜测定形成在表面的气孔的大小的方法或公知的方法来进行。 
下面，参照图7说明暴露在使用环境下之后弯曲强度相对于烧制温度的降低率。从图7可以看出，如果烧制温度低于300℃，则弯曲强度的下降率极剧上升。这是因为，如果烧制温度例如降低至200℃，则碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中的基体的残留量过剩，从而在用作摩擦部件10时，容易引起热劣化。根据这一点可知，在烧制温度为300-600℃的区间内能够将弯曲强度的降低率(％)抑制在20％以下，从而能够获得耐用性良好的耐用的摩擦部件10。 
此处，参照图8说明碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件相对于烧制温度的重量减少率。图8是表示将以300℃、400℃、500℃、600℃ 的各烧制温度分别烧制的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件在非氧化环境下(氮气环境下)，在直到600℃的温度下各放置一小时后的重量减少率的曲线图。图中线(1)表示环境温度为300℃时的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量变化，以下，图中线(2)、图中线(3)和图中线(4)分别表示环境温度为400℃、环境温度为500℃和环境温度为600℃时的重量变化。此外，从图中可以清楚地看出，在400℃、500℃、600℃的任一环境温度下，都随着成为高温区域，而与环境温度为300℃时的线(1)重合。 
首先参照图中线(1)说明低于300℃的低温区域，在将以300℃烧制而成的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量设为100时，在低于300℃的低温区域几乎不表现出重量减少。这表示基体没有进行碳化的状态。 
接下来说明300℃烧制品的重量变化。如图8中线(1)所示，如果观察300-600℃的重量减少，则在300℃时，重量大约是100％(标注了标号(イ)的位置)，在600℃时，重量是80.0％(标注了标号(ロ)的位置)。由此，这之间的重量减少率大约是20％。 
另外，如图8中线(2)所示，关于400℃烧制品的重量变化，如果观察400-600℃的重量减少，则在400℃时，重量大约是94.9％(标注了标号(ハ)的位置)，在600℃时，与上述相同，重量是80.0％(标注了标号(ロ)的位置)。由此，这之间的重量减少率大约是15.7％。 
进而，如图8中线(3)所示，关于500℃烧制品的重量变化，如果观察500-600℃的重量减少，则在500℃时，重量大约是86.1％(标注了标号(ニ)的位置)，在600℃时，与上述相同，重量是80.0％(标注了标号(ロ)的位置)。由此，这之间的重量减少率大约是7.1％。 
此外，在600℃烧制品中，随着从重量是80.0％的位置(图中标注了标号(ホ)的位置与图中标注了标号(ロ)的位置相同)成为高温烧制区域，与300℃烧制品的线(1)重合。 
如上所述，各烧制温度300℃、400℃、500℃、600℃的烧制品的各自的300-600℃的重量减少率是都大约在20％以下(不超过20％)的结果。 
因此，通过在该范围(300-600℃)内进行低温烧制，能够获得碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率、强度和摩擦特性合适的摩擦部件10。此外，由于所述气孔率P(％)根据基体的配合量而在所述20-60％的范围内产生变动，所以可以说这样规定碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量减少率能够有效获得具备所希望的强度的高品质的摩擦部件10。 
如以上所说明的那样，本实施方式的摩擦部件10能够通过对由基体和分散在该基体中的碳素纤维形成的前体进行低温烧制而形成，其中所述的基体包括碳类粘结剂和添加物。 
另外，由于前体的低温烧制是在现有的烧制技术中所没有的300-600℃下进行的，所以基体未完全烧固，而是成为基体未完全碳化的状态，因此，在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中残留有一部分基体。由此，与以往那样通过烧固整体而形成的部件相比，碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件具备韧性和弹性，例如能够具有对于作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况合适的、能够耐冲击的、所希望的强度。 
另外，由于不必完全烧固，所以能够避免以往那样的完全烧固碳素纤维时的繁杂的作业，从而能够通过一次加热处理获得所希望的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件。由此，与以往相比，能够在短时间内廉价地形成摩擦部件10。 
进而，由于气孔率是20-60％，所以能够实现因气孔的存在而带来的摩擦阻力的提高，从而能够满足在用作摩擦卡合装置1的摩擦部件10的情况下所需的特性。此处，如果气孔率低于20％，则由于气孔量不够而使得保持在气孔中的油液难以快速进行润滑，从而不能获得良好的摩擦特性，并且容易导致摩擦部的冷却充分。另外，如果气孔率超过60％，则容易影响摩擦部件10的韧性，从而不能获得在作为自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的摩擦部件来应用的情况下所希望的强度，导致耐用性容易提早降低。与此相反，在本实施方式中，由于气孔率是20-60％，所以提供给摩擦面用于润滑的油液的保持力提高，从而能够获得良好的摩擦特性，并且能够提高其耐用性。 
另外，如果碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率上升，则在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中产生很多间隙，但是由于在碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中如上所述地残留有一部分基体，所以该残留的基体发挥粘结剂的作用，从而能够良好地保持碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的韧性。换言之，通过不将基体完全烧制来确保包括形成在摩擦部件10上的内齿10a(参照图2(a)、(b))在内的整体的强度。因此，例如即使将气孔率设定地高至60％，也无需通过将摩擦部件10的壁厚形成得较厚来确保强度，从而能够实现摩擦部件10的薄壁化。因此能够获得有助于摩擦卡合装置1的小型化的摩擦部件10。 
进而，由于使碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的弯曲强度R为60MPa以上，所以能够获得耐冲击性强的适于摩擦卡合装置1的摩擦部件10。 
另外，由于摩擦部件10的摩擦部件主体和摩擦层通过前体形成为一体，所以与以往那样的使用金属芯的摩擦部件相比，摩擦部件10能够实现重量的大幅减轻。通过这样实现轻型化，能够减小由于摩擦部件10旋转而产生的惯性，从而能够减少驱动力的传递损失。由此，在用于机动车的自动变速器用离合器等的摩擦卡合装置的情况下，还能够实现燃料消耗量的降低。 
在上述的实施方式中，关于摩擦部件主体和摩擦层通过前体形成为一体而构成的摩擦部件10进行了说明，但是本发明不限于此，例如也可以用于与金属芯接合的摩擦部件。 
以上说明了本发明的作为例示的实施方式，但是只要不脱离权利要求书中所定义的本发明的精神和范围，就可以对该实施方式进行各种修正和变更。 
工业实用性 
本发明的摩擦部件及其制造方法适用于各种摩擦卡合装置，特别是机动车的自动变速器用离合器等。 

Claims (8)

1.一种摩擦卡合装置用摩擦部件，其特征在于，该摩擦卡合装置用摩擦部件是通过对由基体和分散在该基体中的碳素纤维形成的前体进行加热处理而获得的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件，所述基体包括碳类粘结剂和添加物，所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的气孔率是20-60％；并且，在所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件中残留有所述前体中的一部分所述基体。
2.根据权利要求1所述的摩擦卡合装置用摩擦部件，其特征在于，所述加热处理是300～600℃的低温烧制。
3.根据权利要求1所述的摩擦卡合装置用摩擦部件，其特征在于，所述加热处理后的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件相对于所述加热处理前的前体的重量减少率是20％以下。
4.根据权利要求1所述的摩擦卡合装置用摩擦部件，其特征在于，所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的弯曲强度是60MPa以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的摩擦卡合装置用摩擦部件，其特征在于，摩擦部件主体和摩擦层形成为通过对所述前体进行加热处理而成的单一片。
6.一种摩擦卡合装置用摩擦部件的制造方法，其特征在于，由包括碳类粘结剂和添加物的基体与分散在该基体中的碳素纤维来形成前体，
在残留有一部分所述基体的状态下对所述前体进行低温烧制，以形成气孔率是20-60％的碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件。
7.根据权利要求6所述的摩擦卡合装置用摩擦部件的制造方法，其特征在于，所述低温烧制是在300～600℃的温度下进行的。
8.根据权利要求6所述的摩擦卡合装置用摩擦部件的制造方法，其特征在于，进行所述低温烧制，使得所述碳素纤维/碳质复合材料制成的摩擦部件的重量相对于所述前体的重量的减少率为20％以下。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8021744B2 (en) 2004-06-18 2011-09-20 Borgwarner Inc. Fully fibrous structure friction material
US7429418B2 (en) 2004-07-26 2008-09-30 Borgwarner, Inc. Porous friction material comprising nanoparticles of friction modifying material
US8603614B2 (en) 2004-07-26 2013-12-10 Borgwarner Inc. Porous friction material with nanoparticles of friction modifying material
WO2006116474A2 (en) 2005-04-26 2006-11-02 Borgwarner Inc. Friction material
JP5043024B2 (ja) * 2005-11-02 2012-10-10 ボーグワーナー インコーポレーテッド カーボン摩擦材料
DE102008013907B4 (de) 2008-03-12 2016-03-10 Borgwarner Inc. Reibschlüssig arbeitende Vorrichtung mit mindestens einer Reiblamelle
DE102009030506A1 (de) 2008-06-30 2009-12-31 Borgwarner Inc., Auburn Hills Reibungsmaterialien
DE102009025540A1 (de) * 2009-06-19 2010-12-23 Hoerbiger Antriebstechnik Gmbh Reibring und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102010003442A1 (de) * 2010-03-30 2011-10-06 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantriebsanordnung
KR20120013926A (ko) * 2010-05-10 2012-02-15 가부시키가이샤 아크로스 마찰 클러치
US20130186715A1 (en) * 2012-01-23 2013-07-25 Christopher A. MONROE Separator plate for brake assembly
DE102012020530A1 (de) * 2012-10-19 2014-04-24 Desch Antriebstechnik Gmbh & Co. Kg Haltebremse, Antriebseinrichtung für eine Presse und Presse
US10399711B1 (en) * 2014-03-26 2019-09-03 Lockheed Martin Corporation Graded carbon-carbon composites with an integral ablative layer and methods for production thereof
JP6212577B2 (ja) * 2016-02-10 2017-10-11 本田技研工業株式会社 連結シャフトおよび連結シャフトの製造方法
DE102016207104A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybridmodul und Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2508999B1 (fr) * 1981-07-01 1986-08-22 Lorraine Carbone Disque de frein en materiau composite carbone-carbone et modes de realisation
JP2571251B2 (ja) * 1988-01-22 1997-01-16 株式会社神戸製鋼所 摩擦材用炭素繊維強化炭素複合材料
EP0459916B1 (fr) * 1990-05-10 1995-04-12 Le Carbone Lorraine Eléments de friction en matériau composite carbone-carbone à texture différentielle, procédés et dispositifs pour les fabriquer
JPH0539478A (ja) 1991-12-03 1993-02-19 Ibiden Co Ltd 摩擦デイスク
JP3383993B2 (ja) 1992-06-17 2003-03-10 三菱化学株式会社 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法及びこれを用いた摺動材
DE69319284T2 (de) * 1992-07-23 1998-12-17 Lorraine Carbone Kohlenstoff/Kohlenstoff Verbundstoffreibungsmaterial mit aufgeteilter Porosität
US5382392A (en) * 1993-02-05 1995-01-17 Alliedsignal Inc. Process for fabrication of carbon fiber-reinforced carbon composite material
JP3404498B2 (ja) * 1993-04-16 2003-05-06 新日化テクノカーボン株式会社 短繊維強化ｃ／ｃコンポジットの製造方法
JPH06345533A (ja) * 1993-06-03 1994-12-20 Kobe Steel Ltd 低摩耗性炭素／炭素複合材料およびその製造方法
JPH09170629A (ja) 1995-10-19 1997-06-30 Honda Motor Co Ltd 炭素繊維強化炭素質焼結体クラッチ
FR2757153B1 (fr) * 1996-12-17 1999-03-05 Carbone Ind Procede de fabrication de pieces, notamment de disques de freins, en materiau composite carbone-carbone
JP4163270B2 (ja) * 1997-03-26 2008-10-08 本田技研工業株式会社 湿式摩擦クラッチ用ｃ／ｃコンポジット製クラッチディスクおよびその製造方法
JPH115850A (ja) 1997-06-19 1999-01-12 Aisin Chem Co Ltd 湿式摩擦材及びその製造方法
JP2000081062A (ja) * 1998-09-08 2000-03-21 Ngk Insulators Ltd ブレーキ用部材
JP2003240033A (ja) 2002-02-20 2003-08-27 Honda Motor Co Ltd 湿式摩擦係合装置
JP3894882B2 (ja) * 2002-02-20 2007-03-22 本田技研工業株式会社 湿式多板クラッチ用摩擦板の製造方法

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