JP2005042864A - 摩擦材 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦材において、上部と下部とで硬度を変化させることによって高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させること。
【解決手段】 摩擦材は、上部材と下部材を貼り合わせて一体としたもので、上部材は基材繊維と摩擦調整剤や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、油変性フェノール樹脂を約２０重量％含浸し加熱硬化して形成し、厚さは０．３７ｍｍである。下部材も同様にして得た抄紙体に通常のフェノール樹脂を約４０重量％含浸し加熱硬化して形成し、厚さは０．６３ｍｍである。この上部材と下部材とを、耐油性・耐熱性・耐圧性に優れた接着剤を用いて貼り合わせて、厚さ１ｍｍの一体の湿式摩擦材を製造し、面圧５００ｋＰａ、油温４０℃で、回転数１ｒｐｍ，５０ｒｐｍ，１５０ｒｐｍの３点について、摩擦試験を実施したところ、従来例に比較して摩擦係数μｓも高くなり、また良好なμ−Ｖ正勾配性が得られている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、湿式クラッチ，ブレーキ摩擦材，ロックアップ摩擦材等、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材を始めとして、乾式クラッチ摩擦材、ブレーキバンド摩擦材等、広い範囲に応用することができ、上部と下部とで硬度を変化させることによって、優れた摩擦特性を得ることができる摩擦材に関するものである。

潤滑油中で使用される多板形クラッチ等の湿式摩擦係合装置において、湿式摩擦プレートの湿式摩擦材としては、燒結合金系、カーボン系、あるいはコルク系等の湿式摩擦材も知られているが、「ペーパー摩擦材」とも呼ばれるペーパー系湿式摩擦材が一般的に用いられている。この湿式摩擦材は、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦調整剤や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、熱硬化性樹脂からなる樹脂結合剤を含浸し、加熱硬化して形成したものである。
特開平４−７８３３１号公報

かかる摩擦材において、高い摩擦係数μｓを得るとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させるためには、摩擦材と相手材との境界面にある油膜を減らすことで大きな効果が得られる。従来は、無機化した摩擦材表面と相手材を接触させることで大きな効果が得られるとして、本出願人の出願にかかる上記特許文献１に開示されているように、摩擦材表面を別部材と摺り合わせたり、特殊治具を用いて湿式摩擦材の極表層部の樹脂分を機械的に削り取り、配合されている無機分を相手材と接触し易くする方法等が用いられていた。

しかしながら、特殊治具を用いて極表層部を機械的に削り取る方法においては、製品サイズごとに特殊治具が必要となり、コスト高になってしまう。また、極表層部を焼いて無機化（カーボン化）させる方法も考えられるが、摩擦面の凹凸に影響するためカーボン化させるためには時間を要し、またムラが生じたりしていた。

そこで、本発明は、摩擦材の上部と下部（ベース部分）とで硬度を変化させることによって高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材を提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる摩擦材は、摩擦材の硬度が、ベースとなる前記摩擦材の下部は高く、相手材と接する側の前記摩擦材の上部は低くなっているものである。

請求項２の発明にかかる摩擦材は、請求項１の構成において、前記摩擦材の下部は、前記摩擦材の厚さの２０％〜８０％の範囲内であり、前記摩擦材の上部は、前記摩擦材の厚さの２０％〜８０％の範囲内であるものである。

請求項３の発明にかかる摩擦材は、請求項１または請求項２の構成において、前記摩擦材の下部の硬度はロックウェル硬度で８０〜１００の範囲内であり、前記摩擦材の上部の硬度はロックウェル硬度で１０〜７０の範囲内であるものである。

請求項４の発明にかかる摩擦材は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、ＪＩＳ「Ｓ−７７２６」に基づいて測定した前記摩擦材の下部の歪量は０〜８０μｍの範囲内であり、前記摩擦材の上部の歪量は８０μｍ〜２５０μｍの範囲内であるものである。

請求項５の発明にかかる摩擦材は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記摩擦材は相手材と接触する硬度の低い上部材と硬度の高い下部材とを貼り合わせたものである。

請求項６の発明にかかる摩擦材は、請求項５の構成において、前記上部材には樹脂を約１０重量％〜約３０重量％含浸させ、前記下部材には前記樹脂を約３０重量％〜約６０重量％含浸させたものである。

請求項７の発明にかかる摩擦材は、請求項５または請求項６の構成において、前記上部材には油変性フェノール樹脂を含浸させ、前記下部材には通常のフェノール樹脂を含浸させたものである。

請求項８の発明にかかる摩擦材は、請求項５乃至請求項７のいずれか１つの構成において、前記上部材の樹脂硬化温度よりも前記下部材の樹脂硬化温度を高くしたものである。

請求項１の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の硬度が、ベースとなる下部は高く、相手材と接する側の上部は低くなっているために、相手材と接する摩擦面は軟らかくて相手材と馴染みが良く、相手材との間の油膜を減らすことができて摩擦材に配合された種々の成分の特性が充分に発揮される。しかも、摩擦材全体としてはベースとなる下部が硬いため、軟らかくて逃げが生じることもなく摩擦材全体でしっかり押し付けて相手材との間の油膜を減らすことができる。これによって、摩擦材本来の特性が充分発揮されて、高い摩擦係数μｓが得られ、μ−Ｖ正勾配性も向上する。

このようにして、摩擦材の上部と下部（ベース部分）とで硬度を変化させることによって高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

請求項２の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の下部が摩擦材の厚さの２０％〜８０％の範囲内を占め、軟らかい摩擦材の上部は摩擦材の厚さの２０％〜８０％の範囲内であるため、摩擦材全体でしっかり押し付けて相手材との間の油膜を減らすことができる。これによって、摩擦材本来の特性が充分発揮されて、高い摩擦係数μｓが得られ、μ−Ｖ正勾配性も向上する。

請求項３の発明にかかる摩擦材においては、摩擦材の下部の硬度がロックウェル硬度で８０〜１００の範囲内であり、上部の硬度が１０〜７０の範囲内である。かかる硬度の範囲内であれば、摩擦面は相手材を傷付けることもなく軟らか過ぎて逃げが生じることもなく相手材と良く馴染み、下部は摩擦材全体をしっかり押し付けて相手材との間の油膜を減らすことができる。これによって、摩擦材本来の特性が充分発揮されて、高い摩擦係数μｓが得られ、μ−Ｖ正勾配性も向上する。

このようにして、摩擦材の上部と下部をそれぞれ適切な硬度とすることによって高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

請求項４の発明にかかる摩擦材においては、ＪＩＳ「Ｓ−７７２６」に基づいて測定した摩擦材の下部の歪量が０〜８０μｍの範囲内であり、上部の歪量が８０μｍ〜２５０μｍの範囲内である。かかる歪量の範囲内であれば、摩擦面は相手材を傷付けることもなく軟らか過ぎて逃げが生じることもなく相手材と良く馴染み、下部は摩擦材全体をしっかり押し付けて相手材との間の油膜を減らすことができる。これによって、摩擦材本来の特性が充分発揮されて、高い摩擦係数μｓが得られ、μ−Ｖ正勾配性も向上する。

このようにして、摩擦材の上部と下部をそれぞれ適切な歪量とすることによって高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

請求項５の発明にかかる摩擦材は、硬度の低い上部材と硬度の高い下部材とを貼り合わせたものであるので、硬度の制御も容易であり、硬度の低い上部と硬度の高い下部との厚さの割合を制御するのも容易である。しかも、耐油性・耐熱性・耐圧性に優れた接着剤が容易に入手でき使用できるので、１度貼り合わせた上部材と下部材とは決して剥がれることなく、一体の摩擦材として使用できる。

このようにして、それぞれ適切な硬度と厚さとした上部材と下部材とを貼り合わせて一体とすることによって、高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

請求項６の発明にかかる摩擦材においては、樹脂を約１０重量％〜約３０重量％含浸させた上部材と、樹脂を約３０重量％〜約６０重量％含浸させた下部材とを貼り合わせて一体とするので、かかる樹脂量の範囲内であれば、摩擦材の上部は適度な軟らかさとなり、下部は適度な硬さとなって、摩擦材本来の特性が充分発揮される。

このようにして、それぞれ適切な硬さとした上部材と下部材とを貼り合わせて一体とすることによって、高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

請求項７の発明にかかる摩擦材においては、上部材に油変性フェノール樹脂を含浸させ、下部材に通常のフェノール樹脂を含浸させて、熱硬化させてから貼り合わせているので、熱硬化しても通常のフェノール樹脂より軟らかい油変性フェノール樹脂を含浸させた上部材は適度な軟らかさとなり、下部材は適度な硬さとなって、摩擦材本来の特性が充分発揮される。

このようにして、それぞれ適切な硬さとした上部材と下部材とを貼り合わせて一体とすることによって、高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

請求項８の発明にかかる摩擦材においては、上部材の樹脂硬化温度よりも下部材の樹脂硬化温度を高くしたため、下部材の方が上部材よりも硬化後の硬度が高くなる。

このようにして、それぞれ適切な硬さとした上部材と下部材とを貼り合わせて一体とすることによって、高い摩擦係数μｓが得られるとともにμ−Ｖ正勾配性を向上させることができる摩擦材となる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は従来の硬度が一様な湿式摩擦材の摩擦試験の結果を示す図である。図２は本発明の実施の形態にかかる湿式摩擦材の摩擦試験の結果を示す図である。

図１に摩擦試験の結果が示される従来の硬度が一様な湿式摩擦材は、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦調整剤や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂（但し、油変性させたもの）を約２０％含浸し、加熱硬化して形成したものである。この湿式摩擦材の硬度は、ＪＩＳ（日本工業規格）の「Ｓ−７７２６」に基づいて測定したところロックウェル硬度で約５０であり、歪量は約１５０μｍ、湿式摩擦材の厚さは１ｍｍである。

この湿式摩擦材について、面圧５００ｋＰａ、油温４０℃で、回転数Ｖ＝１ｒｐｍ，５０ｒｐｍ，１５０ｒｐｍの３点について摩擦試験を実施した。結果は、図１に示されるように、摩擦係数μｓ≒０．１０と低く、μ−Ｖ正勾配性も示されていない。

これに対して、本実施の形態の湿式摩擦材は、上部材と下部材とを貼り合わせて一体の摩擦材としたものである。上部材は、上記硬度が一様な湿式摩擦材と同様に、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦調整剤や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、油変性させたフェノール樹脂を約２０重量％含浸し、加熱硬化して形成しており、この上部材の硬度は、ＪＩＳの「Ｓ−７７２６」に基づいて測定したところロックウェル硬度で約５０であり、歪量は約１５０μｍ、上部材の厚さは０．３７ｍｍである。

一方、下部材も上記硬度が一様な湿式摩擦材と同様に、パルプやアラミド繊維等の基材繊維と摩擦調整剤や体質顔料等の充填材とを抄造して得た抄紙体に、油変性させていない通常のフェノール樹脂を約４０重量％含浸し、加熱硬化して形成しており、この下部材の硬度は、ＪＩＳの「Ｓ−７７２６」に基づいて測定したところロックウェル硬度で約９０であり、歪量は約４０μｍ、下部材の厚さは０．６３ｍｍである。

こうして形成した上部材と下部材とを、耐油性・耐熱性・耐圧性に優れた接着剤を用いて貼り合わせて、厚さ１ｍｍの一体の湿式摩擦材を製造した。そして、図１と同一条件で、即ち面圧５００ｋＰａ、油温４０℃で、回転数Ｖ＝１ｒｐｍ，５０ｒｐｍ，１５０ｒｐｍの３点について、摩擦試験を実施した。結果を図２に示す。図２に示されるように、図１の従来例に比較して摩擦係数μｓも高くなり、また良好なμ−Ｖ正勾配性が得られている。

このようにして、本実施の形態の摩擦材は、摩擦材の硬度が、ベースとなる下部は高く、相手材と接する側の上部は低くなっているために、相手材と接する摩擦面は軟らかくて相手材と馴染みが良く、相手材との間の油膜を減らすことができて摩擦材に配合された種々の成分の特性が充分に発揮される。また、摩擦材の下部が摩擦材の厚さの６３％を占め、軟らかい摩擦材の上部は摩擦材の厚さの３７％であるため、摩擦材全体でしっかり押し付けて相手材との間の油膜を減らすことができる。

さらに、硬度の低い上部材と硬度の高い下部材とを別々に作製して貼り合わせたものであるので、上部と下部の硬度の制御も容易であり、硬度の低い上部と硬度の高い下部との厚さの割合を制御するのも容易である。そして、上部材に油変性フェノール樹脂を約２０重量％含浸させて熱硬化させ、下部材に通常のフェノール樹脂を約４０重量％含浸させて熱硬化させた後に接着剤で貼り合わせているので、熱硬化しても通常のフェノール樹脂より軟らかい油変性フェノール樹脂を約２０重量％しか含浸させていない上部材は適度な軟らかさとなり、通常のフェノール樹脂を約４０重量％含浸させた下部材は充分な硬さを有する。その結果、相手材との間の油膜を減らすことができて摩擦材本来の特性が充分発揮され、高い摩擦係数μｓが得られ、μ−Ｖ正勾配性も向上する。

本実施の形態においては、摩擦材の上部と下部の硬度を変化させるために、上部材と下部材の２枚の硬度の異なる摩擦材を作製して接着剤で貼り合わせて一体としているが、最初から１枚の摩擦材の上部と下部の硬度を変化させても良い。

また、本実施の形態においては、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いているが、他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。また、上部材には約２０重量％、下部材には約４０重量％のフェノール樹脂を含浸させているが、下部材の方が上部材よりも含浸量が多いという前提で、上部材には約１０重量％〜約３０重量％、下部材には約３０重量％〜約６０重量％の範囲内のフェノール樹脂を始めとする熱硬化性樹脂を含浸させても良い。

さらに、本実施の形態においては、下部材としてもペーパー摩擦材を用いているが、下部材には適切な硬度が要求されるだけで摩擦性能は要求されないので、他の安価な材料を使用することによって、摩擦材の低コスト化を図ることができる。例えば、使用済み摩擦材を微細に粉砕して固め、リサイクル品として使用しても良い。

本発明を実施するに際しては、摩擦材のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。

図１は従来の硬度が一様な湿式摩擦材の摩擦試験の結果を示す図である。 図２は本発明の実施の形態にかかる湿式摩擦材の摩擦試験の結果を示す図である。

Claims (8)

1. 摩擦材の硬度が、ベースとなる前記摩擦材の下部は高く、相手材と接する側の前記摩擦材の上部は低くなっていることを特徴とする摩擦材。
2. 前記摩擦材の下部は、前記摩擦材の厚さの２０％〜８０％の範囲内であり、前記摩擦材の上部は、前記摩擦材の厚さの２０％〜８０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦材。
3. 前記摩擦材の下部の硬度はロックウェル硬度で８０〜１００の範囲内であり、前記摩擦材の上部の硬度はロックウェル硬度で１０〜７０の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦材。
4. 前記摩擦材の下部の歪量は、０〜８０μｍ（ＪＩＳ「Ｓ−７７２６」に基づいて測定）の範囲内であり、前記摩擦材の上部の歪量は８０μｍ〜２５０μｍ（ＪＩＳ「Ｓ−７７２６」に基づいて測定）の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の摩擦材。
5. 前記摩擦材は相手材と接触する硬度の低い上部材と硬度の高い下部材とを貼り合わせたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の摩擦材。
6. 前記上部材には熱硬化性樹脂を約１０重量％〜約３０重量％含浸させ、前記下部材には前記熱硬化性樹脂を約３０重量％〜約６０重量％含浸させたことを特徴とする請求項５に記載の摩擦材。
7. 前記上部材には油変性フェノール樹脂を含浸させ、前記下部材には通常のフェノール樹脂を含浸させたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の摩擦材。
8. 前記上部材の樹脂硬化温度よりも前記下部材の樹脂硬化温度を高くしたことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１つに記載の摩擦材。

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