JP2002195291A - 湿式クラッチ装置 - Google Patents

湿式クラッチ装置

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JP2002195291A
JP2002195291A JP2000394278A JP2000394278A JP2002195291A JP 2002195291 A JP2002195291 A JP 2002195291A JP 2000394278 A JP2000394278 A JP 2000394278A JP 2000394278 A JP2000394278 A JP 2000394278A JP 2002195291 A JP2002195291 A JP 2002195291A
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Japan
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friction
plate
carbon fiber
wet clutch
cloth
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JP2000394278A
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Toyomi Fujimori
豊美 藤森
Akihiko Kasai
昭彦 葛西
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スティック・スリップ現象による異音の発生
が抑制され、摩擦板および相手板の摩耗量が少ないため
耐久性に優れ、向上した摩擦係数(μ)をそなえ、高ト
ルク使用条件下でも十分なトルク伝達特性を発揮するこ
とを可能とする湿式クラッチ装置を提供する。 【解決手段】 摩擦板と該摩擦板が圧接する相手板とが
交互に配設されている湿式クラッチ装置において、摩擦
板の摩擦フェーシングが炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂
を含浸、加熱硬化してなる炭素繊維強化樹脂板で構成さ
れ、相手板は表面に油溝を設けた鋼板で構成されてい
る。炭素繊維クロスが炭素繊維平織クロスで、クロスピ
ッチ幅が0.7〜3.0mmであり、相手板の表面に設
けた油溝の幅は0.2mm以上でクロスピッチ幅以下で
あるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、湿式クラッチ装
置、詳しくは、相対する摩擦板と相手板との間に潤滑油
などの油液が介在する状態で使用される湿式クラッチ装
置における摩擦板および相手板の組合わせの改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】湿式クラッチにおいては、摩擦板とこの
摩擦板が圧接する相手板とが交互に重ね合わされて配列
され、摩擦板と相手板との摩擦力によりクラッチの接続
が行われるようになっている。摩擦板と相手板の両者に
鋼板を使用した場合には、摩擦面の摩擦係数が大きく、
そのバラツキも大きいためスティック・スリップ現象が
発生し、摩擦板と相手板が振動することに起因して異音
が生じるという問題があった。
【0003】この問題を解決するために、摩擦板をカー
ボン繊維強化炭素質複合材(C/Cコンポジット)で構
成し、強化材の炭素繊維を摩擦摺動方向と平行に配列
し、相手板を硬さHv400以上で表面粗さが1.0μ
RZ以下の鋼板で構成して、摩擦係数のバラツキを抑制
し、異音の発生を防止した湿式クラッチが提案されてい
る(実公平6−25713号公報)が、C/Cコンポジ
ットは密度の向上に限度があるため、使用条件によって
は摩耗量が大きくなり、製作にも長時間を要するという
難点がある。また、摩擦係数(μ)が0.10未満で必
ずしも大きくないため、近年の高トルク化エンジンの使
用条件下においては、十分なトルク伝達特性が得難いと
いう問題点もある。
【0004】また、湿式クラッチにおける摩擦板または
相手板の表面に油溝を設けることが提案され、油溝の作
動油が流れ込んで放熱するため冷却性が向上し、油切れ
による焼付きが防止できること(特開平4−30042
7号公報、特開昭61−17526号公報)、摩擦板と
相手板の接触面に対する潤滑油の供給力が増大して油膜
が形成するため面間接触により起こるスティック・スリ
ップ現象による振動の発生を防止できること(特公平4
−47186号公報)が開示されている。
【0005】しかしながら、摩擦板および相手板が鋼板
の場合、油溝を形成することによってスティック・スリ
ップ現象の発生を遅らせることはできるものの、圧接面
の摩耗が進行するとスティック・スリップ現象が生じ、
振動による異音の発生が避けられない。
【0006】発明者らは、湿式クラッチにおける上記の
問題点を解消し、スティック・スリップ現象による異音
の発生を防止し、高トルク使用条件下においても、摩耗
量が少なく、向上した摩擦係数(μ)を有するような摩
擦板と相手板の組合わせを得るために、上記の従来技術
に開示されている湿式クラッチをベースとしてさらに多
角的な実験、検討を行った結果、摩擦板として、発明者
らが先に開発した湿式摩擦材(特開平9−324055
号公報)、すなわち、炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂を
含浸し、加熱硬化してなる炭素繊維強化樹脂を適用し、
相手板として、表面に油溝を設けた鋼板を組合わせた場
合に、長期にわたってスティック・スリップ現象の発生
を抑え、湿式クラッチとして優れた性能が達成できるこ
とを知見した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の知見
に基づいてなされたものであり、その目的は、スティッ
ク・スリップ現象による異音の発生が抑制され、摩擦板
および相手板の摩耗量が少ないため耐久性に優れ、改善
された摩擦係数(μ)をそなえ、高トルク使用条件下で
も十分なトルク伝達特性を発揮することを可能とする湿
式クラッチ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項1による湿式クラッチ装置は、摩擦
板と該摩擦板が圧接する相手板とが交互に配設されてい
る湿式クラッチにおいて、摩擦板の摩擦フェーシングが
炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂を含浸、加熱硬化してな
る炭素繊維強化樹脂板で構成され、相手板は表面に油溝
を設けた鋼板で構成されていることを特徴とする。
【0009】請求項2による湿式クラッチ装置は、請求
項1において、前記油溝は相手板の表面に同心円状に形
成されていることを特徴とする。
【0010】また、請求項3による湿式クラッチ装置
は、請求項1または2において、前記炭素繊維クロスが
炭素繊維平織クロスで、クロスピッチ幅が0.7〜3.
0mmであり、相手板の表面に設けた油溝の幅は0.2
mm以上でクロスピッチ幅以下であることを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明においては、摩擦板の摩擦
フェーシングとして、炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂を
含浸、加熱硬化してなる炭素繊維強化樹脂(CFRP)
を適用する。炭素繊維基材としては、例えばピッチ系、
ポリアクリロニトリル系、レーヨン系などの原料から製
造されたものが用いられ、炭素繊維クロスとしては平織
クロス、多次元織クロスなどが使用される。
【0012】炭素繊維クロスに含浸する熱硬化性樹脂と
しては、例えばフェノール樹脂液、エポキシ樹脂液及び
エポキシ変性フェノール樹脂またはこれらの混合液など
が用いられ、これらの樹脂液をエタノールなどの有機溶
剤に溶解した溶液として炭素繊維クロスに含浸し、風乾
して有機溶剤を揮散除去してプリプレグシートを得たの
ち、プリプレグを金属板、セラミック板などに挟持して
加圧下で加熱炉内で加熱硬化し、炭素繊維強化樹脂(C
FRP)板とする。
【0013】得られた炭素繊維強化樹脂(CFRP)板
を所定のリング形状に成形し、例えばフェノール樹脂液
を塗布した鉄製の支持板に重ね合わせ、加圧下で加熱、
接着して摩擦板とする。摩擦フェーシングを構成する上
記CFRP板は、耐摩耗性を与えるために気孔率が10
%以下の緻密なものが好ましい。
【0014】摩擦板の摩擦フェーシングが圧接する相手
板の鋼板は、所定のリング形状に成形したのち、必要に
応じて、窒化、浸炭などの処理を行って表面硬度を調整
し、バレル研磨、バフ研磨などを行って表面粗さを調整
する。相手板の表面に形成される油溝は、幅0.2mm
以上、深さ0.1mm以上のものが好ましい。油溝の断
面形状はU字状、V字状のいずれでもよく、同心円状、
半径方向など任意の方向に形成することができる。
【0015】本発明において、摩擦フェーシングを構成
する炭素繊維強化樹脂(CFRP)の炭素繊維クロスと
して炭素繊維平織クロスを用い、クロスピッチ幅を0.
7〜3.0mmとし、相手板の表面に設ける油溝の幅を
0.2mm以上で且つクロスピッチ幅以下とすることに
より、耐摩耗性、高摩擦係数などの諸性能を維持しなが
ら、摩擦係数のバラツキ(変動幅)を低減し、スティッ
ク・スリップ現象による異音の発生をさらに効果的に防
止することができる。この場合、油溝間の間隔(油溝の
中心線間の距離)は、0.5mm以上で且つクロスピッ
チ幅以下とするのが好ましく、この限定により摩擦係数
の変動幅を確実に低減させることができる。
【0016】平織クロスは、縦糸と横糸が1本毎に上下
の関係が逆転している織り方であり、クロスピッチ幅と
は、炭素繊維フィラメントのトウを平織り編組した布地
における隣り合う縦糸同士または横糸同士の間隙をい
う。
【0017】
【実施例】本発明は、前記のように、摩擦板と該摩擦板
が圧接する相手板を交互に配設した湿式クラッチにおい
て、炭素繊維強化樹脂板からなる摩擦フェーシングと、
表面に油溝を形成した鋼板からなる相手板との組合わせ
により、摩擦係数のバラツキを低減してスティック・ス
リップ現象の発生を抑制し、優れた耐摩耗性、摩擦係数
の向上を達成するものであり、以下、本発明の実施例を
比較例と対比して説明し本発明の効果を実証する。な
お、これらの実施例は本発明の一実施態様を示すもので
あり、本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】実施例1 ポリアクリロニトリル系の炭素繊維を平織した炭素繊維
平織クロスを用い、常法によりフェノール樹脂液を塗
布、含浸させたのち、風乾し、炭素質平板に挟持して電
気炉内において加圧下で250℃に2時間保持して硬化
させ、炭素繊維強化樹脂板(CFRP板)を得る。この
場合、水銀ポロシメータを用いて測定したCFRP板の
気孔率は7.8%であった。
【0019】得られたCFRP板を外径80mm、内径
50mm、平均厚さ0.5mmのリング形状に成形し、
ショットブラスト処理しレジンコートした鉄製の支持板
に熱圧接合し、摩擦板を作製した。
【0020】相手板として、鋼板(SK5)を外径80
mm、内径50mmに成形し、同心円状に油溝(深さ
0.2mm)を形成し、窒化処理を施して表面硬度をH
v400に調整し、この相手板と上記摩擦板を組合わせ
て、圧接圧力:3.0MPa、回転数:30rpm、潤
滑油:ハイポイドギア油(75W−90)、油温:80
℃で、100時間連続的に摩擦する条件下で湿式摩擦試
験(試験No.1〜7)を行い、試験中1時間毎の摩擦
係数を測定し、試験後の摩擦板および相手板の摩耗状況
を観察した。
【0021】使用した前記炭素繊維平織クロスのクロス
ピッチ幅、油溝の幅、間隔、平均摩擦係数、摩擦係数の
変動幅(バラツキ)および摩耗状況を表1に示す。な
お、平均摩擦係数とは、試験中1時間毎に測定した摩擦
係数の平均値であり、摩擦係数の変動幅は、100時間
の連続摩擦後10時間における摩擦係数(μ)の変化を
測定し、その(最大μ−最小μ)の値を100時間の連
続摩擦中の平均摩擦係数で除し、%で表示({上記(最
大μ−最小μ)/平均摩擦係数}×100%)したもの
である。
【0022】
【表1】
【0023】表1にみられるように、本発明(請求項
3)に従う組合わせ(試験No.1〜6)は、いずれも
0.1を越える摩擦係数をそなえ、摩擦係数の変動幅が
小さく、また、優れた耐摩耗性が得られた。これを高ト
ルク使用条件下にある作動制限装置に組み込んで作動さ
せたところ、スティック・スリップ現象による異音の発
生は長期間にわたり全く認められなかった。
【0024】試験No.7は、相手板にクロスピッチ幅
より大きな幅を有する油溝を形成したもので、摩擦係数
の変動幅は試験No.1〜6に比べてやや大きくなって
いるが、上記の作動制限装置に組み込んで作動させた結
果、異音の発生については殆ど問題はなかった。試験終
了後、試験No.1〜7の相手板を定盤上に載置し、隙
間の大きさを測定したところ、いずれも0.1mm未満
であり、歪の発生は認められなかった。
【0025】比較例1 実施例1において、油溝を形成しない相手板を使用し、
実施例1と同様な条件で湿式摩擦試験(試験No.8)
を行った。結果を表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】表2に示すように、試験No.8において
は、相手板に油溝が設けられていないため、油膜切れが
生じて摩擦係数の変動が大きくなり、また、相手板に摺
動疵が生じた。試験終了後の相手板の歪を実施例1と同
様にして測定したところ、隙間の大きさは0.5mmで
あり、大きな歪みが生じていた。これは、摩擦板の摩擦
フェーシングを構成するCFRPの平面方向への熱伝導
が悪いことに起因して、摺動面で発生した摩擦熱が相手
板に蓄積されたことに起因するものである。試験No.
8の組合わせについて、高トルク使用条件下にある作動
制限装置に組み込んで作動させたところ、長期間使用で
相手板の摩耗が進み、スティック・スリップによる異音
が生じるようになった。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、スティック・スリップ
現象による異音の発生が抑制され、摩擦板および相手板
の摩耗量が少ないため耐久性に優れ、向上した摩擦係数
(μ)をそなえ、高トルク使用条件下でも十分なトルク
伝達特性を発揮することを可能とする湿式クラッチ装置
が提供される。
【0029】とくに、請求項3の発明によれば、耐摩耗
性、高摩擦係数などの諸性能を維持しながら、摩擦係数
のバラツキ(変動幅)を低減し、スティック・スリップ
現象による異音の発生をさらに効果的に防止することが
でき、LSD(作動制限装置)などに好適に使用するこ
とができる湿式クラッチ装置が提供される。
フロントページの続き Fターム(参考) 3J056 AA31 BA01 BC02 BE17 CA04 CA09 CA17 GA02 GA03 GA12 3J057 AA03 BB04 DB03 DB10 GA01 GA03 HH01 JJ01 JJ02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 摩擦板と該摩擦板が圧接する相手板とが
    交互に配設されている湿式クラッチにおいて、摩擦板の
    摩擦フェーシングが炭素繊維クロスに熱硬化性樹脂を含
    浸、加熱硬化してなる炭素繊維強化樹脂板で構成され、
    相手板は表面に油溝を設けた鋼板で構成されていること
    を特徴とする湿式クラッチ装置。
  2. 【請求項2】 前記油溝は相手板の表面に同心円状に形
    成されていることを特徴とする請求項1記載の湿式クラ
    ッチ装置。
  3. 【請求項3】 前記炭素繊維クロスが炭素繊維平織クロ
    スで、クロスピッチ幅が0.7〜3.0mmであり、相
    手板の表面に設けた油溝の幅は0.2mm以上でクロス
    ピッチ幅以下であることを特徴とする請求項1または2
    記載の湿式クラッチ装置。
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