JP2006170298A

JP2006170298A - クラッチフェーシング

Info

Publication number: JP2006170298A
Application number: JP2004362235A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Katsukawa; 正博勝川
Original assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】クラッチフェーシングにおいて、配合材料として多孔性炭素の中でも耐熱性に優れた石炭コークスに限定して摩擦係数を確保しつつ耐摩耗性を著しく向上させること。
【解決手段】摩擦係数μは、最小μについても安定μについても、実施例１から実施例５と石炭コークスの配合量が増えるにしたがって低下していくが、実施例５においても目標値の０．２５はクリアしている。一方、摩耗量は、実施例１から実施例５と石炭コークスの配合量が増えるにしたがって減少しており、耐摩耗性が向上していることが分かる。これに対して、石炭コークスを配合していない比較例１においては、摩擦係数は大きい値を示しているが、摩耗量が実施例１〜実施例５に比べて著しく大きく、耐摩耗性に劣ることが分かる。さらに、石炭コークスは高い気孔率を有しており、摩擦材の軽量化の実現が可能で、また製造工程での樹脂、ゴムの硬化時に発生するガスがスムーズに抜ける。
【選択図】なし

Description

本発明は、乾式のクラッチフェーシング、例えば、自動車等の車両に用いられるクラッチのクラッチフェーシングに関し、特に、対向回転体と押圧板との間に配設され、前記対向回転体と押圧板との間で両者の押圧力に応じた回転力を伝達するクラッチディスクに使用されるクラッチフェーシングに関するものである。

近年、クラッチフェーシングを始めとする摩擦材を含むシステムは小型化・軽量化される傾向にあり、摩擦材を含むシステムにおいて摩擦材の耐摩耗性を向上させることは、摩擦材の小型化につながり、システムの小型化・軽量化に有効な手段の１つである。また、同じサイズとすれば、より高負荷なシステムへの搭載も可能となる。

クラッチフェーシングの製造方法としては、特許文献１に示されるように、基材となる長繊維を束ねた繊維束（ガラスロービング）に熱硬化性樹脂を含む含浸液を含浸させて樹脂含浸紐を形成する樹脂含浸工程と、樹脂含浸紐に配合ゴムを付着させるゴム付着工程とを有し、前記含浸液の媒体は水であり、熱硬化性樹脂はメラミン配合率が３０％以上８０％以下の水性メラミン変性フェノール樹脂であることを特徴とする方法が知られている。この特許文献１の技術によれば、樹脂含浸工程でもゴム付着工程でも有機溶媒を使用することなしに、最終製品の摩擦材（クラッチフェーシング等）の性能が低下しない摩擦材用素材を製造することができる。

また、特許文献２に示されるように、クラッチフェーシングを始めとする乾式摩擦材の製造方法として、基材、樹脂、及びゴム材を主成分とする乾式摩擦材において、多孔性炭素材料を含有することを特徴とする発明について、開示されている。このように、多孔性炭素材料を乾式摩擦材に配合することによって、高回転・高温の条件下においても耐摩耗性が良く、高摩擦係数を維持できるとしている。
特開２０００−０３７７９７号公報特開２０００−２５６６５２号公報

しかしながら、上記特許文献１にかかるクラッチフェーシングにおいては、高い摩擦係数を得ることができず、より高い摩擦係数を得られる配合剤が望まれていた。これに対して、上記特許文献２にかかるクラッチフェーシングを始めとする乾式摩擦材においては、多孔性炭素材料を乾式摩擦材に配合することによって高い摩擦係数が得られるとしているが、上記特許文献２の実施例に用いられている多孔性炭素材料に近似した多孔性炭素を本発明者が実際に配合してクラッチフェーシングを製造し、確認試験を行ったところ、摩擦係数の著しい低下が確認された。上記特許文献２の実施例に用いられている多孔性炭素材料は、３００℃〜５００℃で焼成されたものであり、一般的な石炭コークスの乾留温度１２５０℃前後に比べて大幅に低く、耐熱性が低いために摩擦係数が低下するものと推定される。

そこで、本発明は、配合材料として、多孔性炭素材料の中でも耐熱性に優れた石炭コークスに限定することによって、摩擦係数を確保しつつ耐摩耗性を著しく向上させることができるクラッチフェーシングを提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかるクラッチフェーシングは、無機繊維、有機繊維、金属繊維、炭素繊維のいずれかまたは２以上の長繊維または短繊維を基材として、前記基材に熱硬化性樹脂、ゴムを主成分とする添加剤を混合して成形してなるクラッチフェーシングにおいて、石炭コークス（高炉用コークス）を添加剤として配合したものである。

請求項２の発明にかかるクラッチフェーシングは、請求項１の構成において、前記石炭コークスの配合量は前記クラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約３０重量％であるものである。

請求項３の発明にかかるクラッチフェーシングは、請求項１の構成において、前記石炭コークスの配合量は前記クラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約２０重量％であるものである。

請求項１の発明にかかるクラッチフェーシングは、無機繊維、有機繊維、金属繊維、炭素繊維のいずれかまたは２以上の長繊維または短繊維を基材として、基材に熱硬化性樹脂、ゴムを主成分とする添加剤を混合して成形してなるクラッチフェーシングにおいて、石炭コークスを添加剤として配合したものである。

ここで、石炭コークス（高炉用コークス）とは、空気を遮断して石炭を加熱分解する石炭乾留によって、ガス、タールとともに得られる多孔性炭素材料の１種であり、石炭乾留には低温乾留（４５０℃〜７００℃）と高温乾留（１０００℃〜１２００℃）とがあるが、本発明における石炭コークス（高炉用コークス）としては高温乾留（１０００℃〜１２００℃）で得られる製鉄・鋳物用の石炭コークスが用いられる。本発明者は、かかる石炭コークスの高い耐熱性と炭素材料としての高い潤滑性に着目し、摩擦係数の確保と耐摩耗性の両立を実現して、本発明を完成させたものである。

このようにして、配合材料として、多孔性炭素材料の中でも耐熱性に優れた石炭コークスに限定することによって、摩擦係数を確保しつつ耐摩耗性を著しく向上させることができるクラッチフェーシングとなる。

請求項２の発明にかかるクラッチフェーシングは、石炭コークスの配合量はクラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約３０重量％であるものである。石炭コークスの配合量が約１重量％未満になると、耐摩耗性が充分でなくなり、一方、約３０重量％を超えると摩擦係数が低下してしまう。このように、本発明者は鋭意実験研究の結果、石炭コークスの配合量がクラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約３０重量％である場合に、耐摩耗性についても摩擦係数についても充分満足できる結果が得られることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

請求項３の発明にかかるクラッチフェーシングは、石炭コークスの配合量がクラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約２０重量％であるものである。このように、本発明者は鋭意実験研究の結果、石炭コークスの配合量がクラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約２０重量％である場合に、耐摩耗性についても摩擦係数についてもさらに優れた特性が得られることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

以下、本発明の実施の形態にかかるクラッチフェーシングについて説明する。

まず、本実施の形態にかかるクラッチフェーシングの製造方法について説明する。基材としてガラス繊維を３３重量％用い、金属繊維として銅線４重量％、水性フェノール３重量％、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン）ゴム１２重量％、カーボンブラック３重量％、加硫剤・加硫促進剤としての硫黄５重量％、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂粉末１０重量％、そしてレジンダスト、炭酸カルシウム、石炭コークスを合計３０重量％配合して、総計１００％となるようにした。

かかる配合からなる摩擦材材料を均一に混合した後、金型に入れて所定の加圧加熱条件で熱成形とアフターキュアを行って、外径φ２３６ｍｍ×内径φ１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍのクラッチフェーシングを製造した。上述したレジンダスト、炭酸カルシウム、石炭コークスの配合割合を変化させて、実施例１〜実施例５までのクラッチフェーシングを製造した。また、比較例１として石炭コークスを配合しないクラッチフェーシングをも製造した。これらの実施例１〜実施例５及び比較例１の原材料配合を表１にまとめて示す。

これらの配合からなる外径φ２３６ｍｍ×内径φ１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍのクラッチフェーシングについて、摩擦摩耗試験を行った。試験条件は、慣性３．９ｋｇｍ² 、回転数１５００ｒｐｍ、温度（プレッシャープレート温度）３００℃、係合回数２０００回で行った。試験結果を表２にまとめて示す。

表２に示されるように、摩擦係数μは、最小μについても安定μについても、実施例１から実施例５と石炭コークスの配合量が増えるにしたがって低下していくが、実施例５においても目標値の０．２５はクリアしている。一方、摩耗量は、実施例１から実施例５と石炭コークスの配合量が増えるにしたがって減少しており、耐摩耗性が向上していることが分かる。これに対して、石炭コークスを配合していない比較例１においては、摩擦係数は大きい値を示しているが、摩耗量が実施例１〜実施例５に比べて著しく大きく、耐摩耗性に劣ることが分かる。

さらに、上記特許文献２の実施例と比較するために、ガラス繊維、銅線、水性フェノール、ＮＢＲゴム、カーボンブラック、硫黄、フェノール樹脂粉末、レジンダスト、炭酸カルシウムの配合量は全く同一にして、石炭コークス１０重量％を配合した実施例６と、代わりに多孔性炭素１０重量％を配合した比較例２について、外径φ２３６ｍｍ×内径φ１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍのクラッチフェーシングを製造した。両者の配合について、表３に示す。

これらの配合からなる外径φ２３６ｍｍ×内径φ１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍのクラッチフェーシングについて、摩擦摩耗試験を行った。試験条件は、慣性３．９ｋｇｍ² 、回転数１５００ｒｐｍ、温度（プレッシャープレート温度）３００℃、係合回数２０００回で行った。試験結果を表４にまとめて示す。

表４に示されるように、摩擦係数μは、最小μについての比較例２の低下が顕著である。これは、上述したように、低温で製造された多孔性炭素が耐熱性に劣るのが原因ではないかと考えられる。また、摩耗量についても実施例１〜実施例６に比べて大きくなっている。

このようにして、本実施の形態のクラッチフェーシングにおいては、石炭コークスを１重量％〜３０重量％配合することによって、最小μを維持しつつ耐摩耗性の向上を図ることができ、耐摩耗性が向上することによって摩擦材の小型化につながり、ひいてはシステムの小型化・軽量化に有効な手段の１つとなる。また、同じサイズとすれば、より高負荷なシステムへの搭載も可能となる。

本実施の形態において用いた石炭コークスの性状は、気孔率３５％〜５５％、耐圧硬度１１ＭＰａ〜１４ＭＰａ、粒径１０μｍ〜３５μｍ、嵩密度０．５ｇ／ｃｍ³ 〜０．８ｇ／ｃｍ³、石炭乾留温度約１２５０℃、である。このように、石炭コークスは高い気孔率を有しており、クラッチフェーシングの軽量化の実現が可能で、また製造工程での樹脂、ゴムの硬化時に発生するガスがスムーズに抜けるため、内部のガス膨れを低減することができる。

本実施の形態においては、基材として無機繊維の一種であるガラス繊維及び金属繊維である銅線を用いているが、有機繊維、炭素繊維等を用いても良いし、長繊維のみでなく短繊維或いは長繊維と短繊維の混合物を用いても良い。

また、本実施の形態においては、ゴムとしてＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン）ゴムを使用しているが、他にもブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、を始めとして各種の合成ゴム及び天然ゴムを用いることができる。

クラッチフェーシングのその他の部分の組成、成分、配合量、材質、大きさ、製造方法等についても、本実施の形態に限定されるものではない。

Claims

無機繊維、有機繊維、金属繊維、炭素繊維のいずれかまたは２以上の長繊維または短繊維を基材として、前記基材に熱硬化性樹脂、ゴムを主成分とする添加剤を混合して成形してなるクラッチフェーシングにおいて、
石炭コークス（高炉用コークス）を添加剤として配合したことを特徴とするクラッチフェーシング。
前記石炭コークスの配合量は前記クラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約３０重量％であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチフェーシング。
前記石炭コークスの配合量は前記クラッチフェーシングの原料全体に対して約１重量％〜約２０重量％であることを特徴とする請求項１に記載のクラッチフェーシング。