JP2013210040A - セグメントタイプ摩擦材 - Google Patents

Abstract

【課題】セグメントピース形状の改良を行うことにより、ＡＴＦの充満した環境下での摩擦界面のＡＴＦの潤滑量を大幅に増やすことができること。
【解決手段】平板リング形状の芯金２に平板リング形状に沿ってセグメントピース３０に切断された摩擦材が全周両面若しくは全周片面に接着されて隣り合うセグメントピース３０相互の間隙によって複数の油溝４０が形成されてなるセグメントタイプ摩擦材１において、前記複数の油溝４０が形成されてなる中心線Ｌ−Ｇに対して、隣り合う前記セグメントピース３０相互を傾きαの角度１５°≦ α ≦４５°の範囲で傾斜させた傾向切断線３１及び傾向切断線３３で切断し、傾向切断線３１及び傾向切断線３３で切断してなる隣り合うセグメントピース３０相互の傾きαが一直線とならず、その間に仮想基準幅Ｗを形成した仮想基準面ＷＵ及び仮想基準面ＷＤからなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、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平板リング状の芯金に、セグメントピースに切断した湿式摩擦材を全周両面若しくは片面に接着してなるセグメントタイプ摩擦材に関するものである。

近年、湿式摩擦材として、材料の歩留まり向上による低コスト化、引き摺りトルク低減による車両での低燃費化を目指して、平板リング状の芯金に平板リング形状に沿ったセグメントピースに切断した摩擦材基材を油溝となる間隔をおいて接着剤で順次並べて全周に亘って接着し、裏面にも同様にセグメントピースに切断した摩擦材基材を接着してなるセグメントタイプ摩擦材が開発されている。このようなセグメントタイプ摩擦材は、自動車等の自動変速機（Automatic Transmission、以下「ＡＴ」とも略する。）やオートバイ等の変速機に用いられる複数または単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用として用いることができる。

一例として、自動車等の自動変速機には湿式油圧クラッチが用いられており、複数枚のセグメントタイプ摩擦材と複数枚のセパレータプレートとを交互に重ね合わせ、油圧で両プレートを圧接してトルク伝達を行うようになっており、非締結状態から締結状態に移行する際に生じる摩擦熱の吸収や摩擦材の摩耗防止等の理由から、両プレートの間に潤滑油（Automatic Transmission Fluid，自動変速機潤滑油、以下「ＡＴＦ」とも略する。）を供給している。（「ＡＴＦ」は出光興産株式会社の登録商標であるが、ここでは、当該登録商標とは無関係に自動変速機潤滑油のことを「ＡＴＦ」と略する。）

しかし、油圧クラッチの応答性を高めるためにセグメントタイプ摩擦材と相手材であるセパレータプレートとの距離は小さく設定されており、また油圧クラッチの締結時のトルク伝達容量を充分に確保するために、セグメントタイプ摩擦材上に占める油通路の総面積は制約を受ける。この結果、油圧クラッチの非締結時にセグメントタイプ摩擦材とセパレータプレートとの間に残留するＡＴＦが排出され難くなり、両プレートの相対回転によってＡＴＦによる引き摺りトルクが発生するという問題があった。

そこで、特許文献１においては、隣り合うセグメントピースの間に形成される油溝を区画形成し、油溝の間隔を内周側から外周側へ向かう途中で狭くすることを特徴とする湿式摩擦部材の発明について開示している。これによって、内周側から外周側へ流れるＡＴＦは、油溝の間隔が変化するポイントで堰き止められて、一部のＡＴＦがセグメントピースの表面に溢れ出てセグメントピースの表面を流れるため、ＡＴＦによる冷却効果が向上して耐熱性が向上するとともに、引き摺りトルクを低下させることができるとしている。

また、特許文献２に記載の発明においては、セグメントピースの芯金とは逆方向のＲが付けられた２辺が内周及び外周となるように接着されているため、内周に油溝方向に向かって上がるＲが付くとともに、油溝となる間隙の外周開口部の幅が内周開口部の幅よりも大きくなることによって、セグメントタイプ摩擦材の空転によるＡＴＦの排出性が大きく向上し、ＡＴＦによる引き摺りトルクが大幅に低減されるとしている。

更に、特許文献３に記載の発明においては、セグメントタイプ摩擦材においてセグメントピースの内周側の角を所定角度で切り落とすことによって、ＡＴに組み込まれた場合に非締結状態においてセグメントタイプ摩擦材が回転したとき、内周側から供給されるＡＴＦがセグメントピースの切り落とされた部分に当接することによって、ＡＴＦが積極的に摩擦材基材の摩擦面に供給されて、セパレータプレートと摩擦面との接触が抑制され、ＡＴＦによる引き摺りトルクが大幅に低減されるとしている。

また、特許文献４においては、セグメントタイプ摩擦材において、セグメントピースの側面（油溝を構成する面）に当接するＡＴＦの油圧が大きくなってセグメントピースが剥がれるのを防止するために、セグメントピースの４箇所のコーナーにＲを付け、またはセグメントピースの４箇所のコーナーを面取りする発明について開示している。これによって、耐剥離性が大きく向上するとともに、４箇所のコーナーの形状が適切な場合には、ＡＴＦによる引き摺りトルクが低減されるという効果も得られるものと考えられる。

更に、特許文献５においては、セグメントタイプ摩擦材において、当該セグメントタイプ摩擦材が回転することにより、前記セグメントタイプ摩擦材の外周に溜まる潤滑油の流通によって発生する引き摺りトルクを、前記複数の油溝に挟まれた前記セグメントピースの外周側を削除して前記潤滑油が前記セグメントタイプ摩擦材の外周に対し流通しやすくすることで低減させる技術を開示している。
特開２００１−２９５８５９号公報 特開２００５−０６９４１１号公報 特開２００５−２８２６４８号公報 特開２００４−１５０４４９号公報 特開２００９−０６８６８９号公報

しかしながら、上記特許文献１乃至特許文献３に記載の技術においては、ＡＴＦがセグメントタイプ摩擦材の芯金の内周側から供給されることを前提としており、実機においてハブ孔からのＡＴＦの供給がない仕様の場合や、外周に油溜まりを発生して攪拌トルクが大きくなる場合においては、引き摺りトルクを低減する効果がまだまだ小さく、車両における大幅な低燃費化を実現するのは困難であるという問題点があった。

また、上記特許文献４に記載の技術においては、セグメントピースが剥がれるのを防止することのみを目的としているために、実施の形態に示されているセグメントピースの４箇所のコーナーのＲや面取りが小さ過ぎて引き摺りトルクを低減する効果を得ることができず、引き摺りトルクを低減するための、セグメントピースの４箇所のコーナーのＲや面取りの大きさの、適切な範囲が示されていない。更に、引き摺りトルクを低減するためには必ずしも要求されない、セグメントピースの４箇所のコーナーの全てを、Ｒ加工または面取り加工しなければならないという問題点があった。

そして、上記特許文献５に記載の技術においては、セグメントピースの外周側が削除されることによって、潤滑油がセグメントタイプ摩擦材の外周に対し流通しやすくなっており、これによってセグメントタイプ摩擦材の回転時に外周に溜まる潤滑油との相互作用によって発生する引き摺りトルクを低減させるものである。しかし、上記特許文献５に記載の技術は、昨今、燃費向上、応答性向上の理由から多板湿式摩擦材での発進クラッチ（以下、単に『ＷＳＣ』という）の需要が大きくなってきているがその使用には対応できない。
即ち、ＷＳＣは従来のＡ／Ｔ用等の湿式多板摩擦材とは異なり、ロックアップ摩擦材の様なＡＴＦの充満した環境下で使用され、その要求特性もスリップ耐熱、μ−Ｖジャダー性、引き摺りトルク等が求められている。しかし、ＡＴＦの充満した環境下での要求特性確保においては、摩擦界面のＡＴＦの潤滑を大きくする必要があるが、それに対応できない。

そこで、本発明は、湿式摩擦材のセグメントピース形状の改良を行うことにより、ＡＴＦの充満した環境下での摩擦界面のＡＴＦの潤滑量を、特に、油溝を流通するＡＴＦの潤滑量を大幅に増やすことができるセグメントタイプ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の発明にかかるセグメントタイプ摩擦材は、平板リング形状の芯金に前記平板リング形状に沿ってセグメントピースに切断された摩擦材が全周両面若しくは全周片面に接着されて隣り合う前記セグメントピース相互間の間隙によって油溝が複数形成されてなるセグメントタイプ摩擦材において、前記油溝を平面としたとき、前記隣り合う前記セグメントピースの一つが前記油溝を形成する端部の外側が半径方向の途中から前記油溝の半径方向の中心線に対して反回転方向の傾きαを持った傾向切断線によって切断され、前記隣り合う前記セグメントピースの他の一つが前記油溝を形成する端部の内側が半径方向の途中から前記油溝の半径方向の中心線に対して反回転方向の傾きαを持った傾向切断線によって切断され、更に、前記傾向切断線の傾きαが、前記２つの傾向切断線が一直線とならないように切断されて、前記隣り合う前記セグメントピース相互間の外側と内側に仮想傾斜面が形成され、その間に所定の間隔の仮想基準幅Ｗを形成してなる仮想基準面とを具備するものである。
ここで、上記セグメントピース相互間の間隙とは、隣接するセグメントピース相互間の対向するセグメントピース端部の形状を意味するものである。

また、上記平板リング形状の芯金に前記平板リング形状に沿ってセグメントピースに切断された摩擦材が全周両面若しくは全周片面に接着されて隣り合う前記セグメントピース相互間の間隙によって半径方向に油溝が複数形成されてなるセグメントタイプ摩擦材とは、平板リング形状の芯金の全周両面若しくは全周片面に対して、前記平板リング形状に沿って接合されたセグメントピースを具備し、しかも、隣り合う前記セグメントピース相互間の間隙によって複数の油溝が形成されているものである。
更に、半径方向の油溝の中心線とは、セグメントタイプ摩擦材が形成する円の中心から放射方向の線であり、換言すれば、油溝の周方向幅の中心を通る直径方向の線である。そして、反回転方向とはセグメントタイプ摩擦材が回転する方向と反対の方向のことであり、中心線に対して、この反対方向にセグメントピースの油溝を形成する端部を半径方向の途中から傾きαだけ傾斜させた傾向切断線に沿って外側または内側を切断するものである。このように隣り合う前記セグメントピースの外側と内側が切断されることでセグメントピース相互間の外側と内側に仮想傾斜面が形成されることになる。

請求項２の発明にかかるセグメントタイプ摩擦材の前記仮想傾斜面を形成する傾向切断線の傾きαは、１５°以上、４５°以下の範囲である。

請求項３の発明にかかるセグメントタイプ摩擦材の前記傾向切断線の傾きαは、前記油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅内における位置で、中心線上を縦軸Ｙとし、縦軸Ｙに直交する円周方向を横軸Ｘの直角座標としたとき、Ｙ≧０でＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０でＹ＝αＸ＋Ｗ／２で≦切断したものである。
ここで、上記傾向切断線の傾きαは、油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅内における位置で、縦軸をＹ、横軸をＸ軸からなるＸ−Ｙ軸からなる直角座標としたとき、Ｙが正のときＹ＝αＸ−Ｗ／２で表され、Ｙが負のときＹ＝αＸ＋Ｗ／２で表わされる切断線を有するものであればよい。そして、Ｙが正のとき前記セグメントピースの外側が切断され、Ｙが負のとき前記セグメントピースの内側が切断される。

請求項４の発明にかかるセグメントタイプ摩擦材の前記傾向切断線の傾きαは、油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅の１／２の位置で、中心線上を縦軸Ｙ、縦軸Ｙに直交する円周方向を横軸をＸの直角座標としたとき、Ｙ≧０のときＹ＝αＸ−Ｗ／２とＹ≦０のときＹ＝αＸ＋Ｗ／２の切断としたものである。
ここで、上記傾向切断線の傾きαは、油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅の１／２の位置で、縦軸をＹ、横軸をＸのＸ軸、Ｙ軸からなる直角座標としたとき、Ｙが正のときＹ＝αＸ−Ｗ／２で表され、Ｙが負のときＹ＝αＸ＋Ｗ／２で表わされる切断線を有するものであればよい。そして、Ｙが正のとき前記セグメントピースの外側が切断され、Ｙが負のとき前記セグメントピースの内側が切断される。

請求項１の発明のセグメントタイプ摩擦材は、平板リング形状の芯金に前記平板リング形状に沿ってセグメントピースに切断された摩擦材が全周両面若しくは全周片面に接着されて隣り合う前記セグメントピース相互間の間隙によって油溝が複数形成されてなるセグメントタイプ摩擦材において、前記油溝を平面としたとき、前記隣り合う前記セグメントピースの一つが前記油溝を形成する端部の外側が半径方向の途中から前記油溝の半径方向の中心線に対して反回転方向の傾きαを持った傾向切断線によって切断され、前記隣り合う前記セグメントピースの他の一つが前記油溝を形成する端部の内側が半径方向の途中から前記油溝の半径方向の中心線に対して反回転方向の傾きαを持った傾向切断線によって切断され、更に、前記傾向切断線の傾きαが、前記２つの傾向切断線が一直線とならないように切断されて、前記隣り合う前記セグメントピース相互間の外側と内側に仮想傾斜面が形成され、その間に所定の間隔の仮想基準幅Ｗを形成してなる仮想基準面とを具備するものである。

したがって、ＡＴＦの流れをコントロールするのに、セグメントタイプ摩擦材にプレス溝を形成するものではなく、平板リング形状の芯金表面を油溝の底とする油路であるから、直接芯金を冷却し、そしてＡＴＦは内側の仮想傾斜面から外側の仮想傾斜面へと排出されるが仮想傾斜面が反回転方向の傾きαを持って切断されているために内側から外側へと抜けやすく高回転時のＡＴＦの排出性を向上させている。

請求項２の発明のセグメントタイプ摩擦材において、前記仮想傾斜面の傾きαを１５°≦ α ≦４５°としたものであり、この傾きαの角度は１５°未満であるとＡＴＦの排出能力が十分発揮できなくなり、耐熱性ＵＰの効果が得られず、逆に４５°を越えるとＡＴＦの剪断抵抗が大きくなり、引き摺りトルクに影響がでる。

請求項３の発明のセグメントタイプ摩擦材において傾向切断線の傾きαは、前記油溝の半径方向の中心線上の幅内の位置で、中心線上を縦軸Ｙとし、縦軸Ｙに直交する円周方向を横軸Ｘの直角座標としたとき、Ｙ≧０でＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０でＹ＝αＸ＋Ｗ／２の傾向切断線によって内側の仮想傾斜面と外側の仮想傾斜面が形成されていることから内側の仮想傾斜面からＡＴＦが滑らかに外側の仮想傾斜面を流通して排出される。

請求項４の発明のセグメントタイプ摩擦材において、傾向切断線の傾きαは、前記油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅の１／２の位置で、中心線上を縦軸Ｙとし、縦軸Ｙに直交する円周方向を横軸Ｘの直角座標としたとき、Ｙ≧０でＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０でＹ＝αＸ＋Ｗ／２で切断したものであるから、請求項３に記載の効果に加えて、セグメントタイプ摩擦材の内周側のＡＴＦ量と外周側のＡＴＦ量のバランスが取れ、μ−Ｖ特性及び引き摺りトルク特性を良好とした摩擦材が得られる。

図１は従来例として比較する基本的な従来例のセグメントタイプ摩擦材の全体を示す平面図である。 図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかるセグメントタイプ摩擦材の全体の平面図で、（ｂ）は要部拡大図である。 図３は本発明の実施の形態にかかるセグメントタイプ摩擦材の要部構成を示す説明図である。 図４は本発明の実施の形態にかかるセグメントタイプ摩擦材の要部構成の示す説明図である。 図５は本発明の実施例と従来例との温度上昇の測定結果を示す特性図である。 図６は本発明の実施例と従来例とのμ−Ｖ特性の測定結果を示す特性図である。 図７は本発明の実施例と従来例との芯金の引き摺りトルクの測定結果を示す特性図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同一の記号及び同一の符号は、実施の形態中の同一または相当する機能部分を意味し、実施の形態相互の同一の記号及び同一の符号は、それら実施の形態に共通する機能部分であるから、ここでは重複する詳細な説明を省略する。

図１に示されるように、従来例のセグメントタイプ摩擦材１は、平板リング形状の鋼板製の芯金２に、湿式摩擦材用の通常の摩擦材基材を切り出した複数のセグメントピース３を、接着剤（熱硬化性樹脂）を使用して均一幅の油溝４の間隔を空けて並べて貼り付け、仕様によっては、芯金２の裏面にも同様に接着剤で貼り付けている。ここで、セグメントピース３の左右外周角部には切欠きが設けられるもの、面取りされたものもある。

厳密に表現すれば、従来例のセグメントタイプ摩擦材１においては、複数の油溝４に挟まれたセグメントピース３の外周側角部の両方が切欠き加工または面取り加工され、複数の油溝４はその全てが左右対称の形状であって、複数の油溝４の全ての外周開口部が左右対称の形状で切欠きまたは面取りされ、複数の油溝４は、その最も細い部分の幅の２〜４倍以上の幅に拡がっている。仕様によっては、複数の油溝４の外周開口及び／または内周側開口で同様に、その最も細い部分の幅の２〜４倍以上の幅に拡がっているものもある。

本発明の比較対象としての従来例は、試験条件としては、相対回転数＝０〜１６００ｒｐｍ、ＡＴＦ油温＝４０℃、ＡＴＦ油量＝５００ｍＬ／ｍｉｎ（軸芯潤滑なし）、ディスクサイズが図１に示される外周φ₁＝１８５／２ｍｍ，内周φ₂＝１７５／２ｍｍにおいて試験し、ディスク枚数＝７枚（したがって、相手材の鋼板ディスクは８枚）、パッククリアランス＝０．２５ｍｍ／枚で行った。試験の結果を、図５乃至図７に示す。

本実施の形態にかかるセグメントタイプ摩擦材１においては、図２に示されるように、平板リング形状の鋼板製の芯金２に、湿式摩擦材用の摩擦材を切り出して形成した複数のセグメントピース３０を、熱硬化性樹脂等からなる接着剤を使用して油溝４０の等間隔を空けて並べて貼り付けたもので、仕様によっては芯金２の裏面にも同様に接着剤で貼り付けている。なお、本実施の形態のセグメントタイプ摩擦材１においては、複数の油溝４０に挟まれたセグメントピース３０の各角は面取り加工され、複数の全油溝４０は同一形状となっている。ここで、ディスクサイズは図１に示されている外周φ₁、内周φ₂と同じである。

湿式摩擦材用の摩擦材を切断してなる複数のセグメントピース３０は、芯金２の中心位置Ｇから半径方向、即ち、放射状に均一幅の油溝４０の特定の間隔Ｗである仮想基準幅Ｗが形成されている。この放射状の仮想基準幅Ｗは、芯金２の中心位置Ｇから半径方向に放射状に延びた中心線Ｌ−Ｇを中心に両側に同一幅の溝となっている。ここで、放射状に仮想基準幅Ｗという均一間隔を有する油溝４０は、仮想の形態であるから、実施の形態での説明では、平面的に捉えて、この均一間隔Ｗで形成される面積を仮想基準面ＷＵ、仮想基準面ＷＤと呼ぶこととし、後述する傾斜切断基準点Ｈよりも外周側の面積を仮想基準面ＷＵ、内周側の面積を仮想基準面ＷＤとする。
なお、本実施の形態では、芯金２の中心位置Ｇから半径方向に放射状に延びた中心線Ｌ−Ｇに仮想基準幅Ｗの中心を設定しているが、本発明を実施する場合には、図４に示すようにこの仮想基準幅Ｗを油溝４０の中心位置Ｇ、つまり、傾斜切断基準点Ｈを基点として半径方向の放射状の中心線Ｌ−Ｇに対して、所定の角度βだけ傾斜させることもできる。

このように所定の角度βだけその中心線を傾斜させた仮想基準幅Ｗは、締結状態の複数のセグメントピース３０の回転方向に対し、逆方向に傾斜させた方が好適である。芯金２の中心位置Ｇから半径方向の中心線Ｌ−Ｇを基準に仮想基準幅Ｗを形成した場合には、セグメントピース３０の外側の半径φ₁から内側の半径φ₂を差し引いた幅が、セグメントピース３０の半径方向の幅ｈ、即ち、セグメント幅ｈが油溝４０をＡＴＦが流通する際の最短距離となり、ＡＴＦの流速が角度βに無関係であると仮定すると、セグメントピース３０を冷却する時間が最短の時間の油路となる。

しかし、仮想基準幅Ｗを芯金２の中心位置Ｇを通る中心線Ｌ−Ｇに対して、所定の角度βだけ傾斜させて形成すると、それだけセグメントピース３０とＡＴＦとの接触距離が長くなり、また、芯金２を移動するＡＴＦの移動距離が長くなり、ＡＴＦの流速が角度βに無関係であると仮定すると、その距離が長くなる分だけセグメントピース３０を冷却する時間が長くなり、この角度βによってもセグメントピース３０の冷却能力を高めることができる。

なお、本実施の形態においては、複数のセグメントピース３０相互間に形成する仮想基準幅Ｗを、芯金２の中心位置Ｇを通る中心線Ｌ−Ｇに対して、所定の角度β＝０°の実施の形態として説明する。仮想基準幅Ｗは、中心線Ｌ−Ｇに対して両側が同じ幅Ｗ／２で、仮想基準幅Ｗは両者の和となっている。

この仮想基準幅Ｗを形成するセグメントピース３０相互間には、セグメントピース３０の反回転方向側の端部には、中心線Ｌ−Ｇに平行する辺であり仮想基準幅Ｗを形成する基準切断線３４が外周側に形成され、また、セグメントピース３０の回転方向側の端部には、中心線Ｌ−Ｇに平行する辺である仮想基準幅Ｗを形成する基準切断線３２が内周側に形成されている。即ち、基準切断線３２と基準切断線３４、及びそれら基準切断線３２と基準切断線３４との延長線が互いに平行し、その間が仮想基準幅Ｗとなっている。

また、全セグメントピース３０は、セグメント幅ｈに対する１／２の位置に傾斜切断基準位置ｈ／２を置いており、仮想基準幅Ｗの中心の中心線Ｌ−Ｇと傾斜切断基準位置ｈ／２の交点に傾斜切断基準点Ｈを設けている。したがって、基準切断線３４は傾斜切断基準位置ｈ／２からセグメントピース３０の外側の半径φ₁までとなり、基準切断線３２は傾斜切断基準位置ｈ／２からセグメントピース３０の内側の半径φ₂までとなっている。

また、基準切断線３４側の傾斜切断基準点Ｈの傾斜切断基準位置ｈ／２からセグメントピース３０の内周までは、反回転方向側に傾きαだけ傾けた傾向切断線３３となっている。同様に、基準切断線３２側の傾斜切断基準位置Ｈの傾斜切断基準位置ｈ／２からセグメントピース３０の外周までは、反回転方向側に傾きαだけ傾けた傾向切断線３１となっている。この傾きαは、Ｘ−Ｙ直角座標軸（平面上の直交座標系）においてΔｙ／Δｘで表されるものである。

この傾きαは角度で説明すると、１５°≦ α ≦４５°までが使用される。本発明者らの実験によると、傾きαの角度１５°未満であると、ＡＴＦの排出能力が十分発揮できなくなり、耐熱性向上の効果が得られず、逆に、４５°を越えるとＡＴＦの剪断抵抗が大きくなり、引き摺りトルクに悪い影響がでてくる。
ここにおいては、複数のセグメントピース３０相互間に形成する仮想基準幅Ｗは、３〜８ｍｍの間で大きな影響力の変化は確認できなかった。また、遠心力で排出されるＡＴＦの流速は、所定の角度β＝１５°以内であれば、単位面積当たりの冷却能力が確保され、また、セグメントピース表面の油膜が厚くなり、ジャダー性が悪くならないことが確認された。

また、本実施の形態では、セグメントピース３０の外径から内径を差し引いたセグメント幅ｈの１／２の点、つまり、セグメントピース３０の幅ｈの中央に傾斜切断基準点Ｈを置いている。したがって、そこに平面上の直交座標系のゼロ点を重ねると、傾向切断線３１はＹ＝αＸ−Ｗ／２で置き換えられ、また、傾向切断線３３はＹ＝αＸ＋Ｗ／２で置き換えられ、第一象限と第三象限を通る傾きとなる。この傾向切断線３１及び傾向切断線３３は、本来のセグメントピース３０から切り落とされる切断線となり、切断によって形成された外周側部分の仮想傾斜面ＺＵ及び外周側仮想基準面ＷＵによって外周側油路４１が形成され、また切断によって形成された内周側部分の仮想傾斜面ＺＤ及び内周側仮想基準面ＷＤによって内周側油路４２が形成されている。

更に説明すると、式Ｘ≧Ｗ／２の範囲で、式Ｙ＝αＸ−Ｗ／２が形成する面積は、図３で図示した網かけ部分の外周側の仮想傾斜面ＺＵとなる。同様に、式Ｘ≦−Ｗ／２の範囲で、式Ｙ＝αＸ＋Ｗ／２が形成する面積は、図３で図示した網かけ部分の内周側の仮想傾斜面ＺＤとなる。したがって、仮想基準幅Ｗを有する外周側仮想基準面ＷＵと外周側の仮想傾斜面ＺＵとの和が、外周側のＡＴＦの油路を形成し外周側油路４１となる。また、内周側仮想基準面ＷＤと内周側の仮想傾斜面ＺＤとの和が、内周側のＡＴＦの油路を形成し内周側油路４２となる。ここで、基本的に仮想傾斜面ＺＵと仮想傾斜面ＺＤは略等しくなるように傾向切断線３１及び傾向切断線３３は傾きαを同じに設定しているが、これに限定するものではなく傾きαを変えることも有り得る。

次にＡＴＦの流れについて説明する。セグメントピース３０と相手材が離れているときは、内周側のＡＴＦの油路を形成している内周側油路４２に供給されたＡＴＦは、仮想傾斜面ＺＤから傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗを通過し、仮想傾斜面ＺＵを介して排出される。しかし、内周側油路４２から供給されたＡＴＦの流れは、傾斜切断基準点Ｈ部分の幅が仮想基準幅Ｗと狭くなっているので、セグメントピース３０の表面に皮膜を形成するが如く、セグメントピース３０の表面にもＡＴＦが流れる。したがって、セグメントピース３０の表面と相手材との間には、ＡＴＦが流れ安定した良いジャダー性が得られる。

また、セグメントピース３０と相手材が軽く接触しているとき、或いは若干の圧力が加わってセグメントピース３０を軽く圧縮しているときは、内周側のＡＴＦの油路を形成している内周側油路４２に供給されたＡＴＦは、所定の圧力で仮想基準面ＷＤ及び仮想傾斜面ＺＤから傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗを通路として通過する。同時に、仮想傾斜面ＺＵの遠心力等の排出力によって、仮想基準面ＷＵ及び仮想傾斜面ＺＵのＡＴＦを傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗでの吸引力として作用する。このとき、回転方向に対して、ＡＴＦはその流体特性の慣性によって傾向切断線３１に沿って主流が流れる。ここで、ＡＴＦの一部は、セグメントピース３０と軽く接触している相手材との間にも侵入して流れ、セグメントピース３０の表面にＡＴＦの薄い均一層を形成する。このように、セグメントピース３０の表面と相手材との間には、薄い層のＡＴＦ流が生じ、これによって安定した良いジャダー性が得られる。

この状態では、ＡＴＦが傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗを通過するときに、ＡＴＦの流速が最大となる。しかし、その後、仮想傾斜面ＺＵの面積が外周方向になるに従って広がるから、その流速が遅くなる。このときにも、ＡＴＦの慣性によって傾向切断線３１側にＡＴＦの主流が形成される。したがって、ＡＴＦによるセグメントピース３０の冷却時間が十分に得られる。また、内周側油路４２に供給されたＡＴＦについては、仮想傾斜面ＺＤの面積が外周方向になるに従って狭くなるから、その流速が速くなるが、内周側油路４２にＡＴＦが順次供給され、仮想傾斜面ＺＤの内周側では、仮想傾斜面ＺＵと同程度のセグメントピース３０の冷却時間が得られるから、セグメントピース３０の冷却効果が期待できる。

セグメントピース３０と相手材が接触し、圧力が加わりつつあるときには、セグメントピース３０の圧縮により、セグメントピース３０が含浸しているＡＴＦを排出し、かつ、相手材との接合を可能とするから、セグメントピース３０が含浸しているＡＴＦは、傾向切断線３１及び基準切断線３２並びに傾向切断線３３及び基準切断線３４から排出され、排出されたＡＴＦは内周側油路４２から供給されたＡＴＦで冷却される。同時に、内周側油路４２に供給されたＡＴＦは、所定の圧力で仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤから傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗを通過し、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵの遠心力等の排出が、仮想傾斜面ＺＵのＡＴＦを傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗでの吸引として作用し、流れるＡＴＦによって、セグメントピース３０の傾向切断線３１及び基準切断線３２並びに傾向切断線３３及び基準切断線３４側から冷却される。
同時に、セグメントピース３０を貼着した芯金２及びその相手材の仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤ、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵの面がＡＴＦによって冷却され、芯金２及びその相手材によってセグメントピース３０が直接冷却される。また、セグメントピース３０の含浸するＡＴＦによって間接的に冷却される。

セグメントピース３０と相手材が接触し、所定の圧力が継続的に加わっているとき、セグメントピース３０の圧縮により、セグメントピース３０が含浸しているＡＴＦを排出し、相手材との接合をしたものであることから、排出されたセグメントピース３０からのＡＴＦは、傾向切断線３１及び基準切断線３２並びに傾向切断線３１及び基準切断線３４から排出される。同時に、内周側油路４２に供給されたＡＴＦは、所定の圧力で仮想傾斜面ＺＤから傾斜切断基準点Ｓの最小幅の仮想基準幅Ｗを通過し、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵと流れる。このとき、芯金２及び相手材を介してＡＴＦが冷却を行うものである。特に、冷却面積は、仮想基準幅Ｗとセグメント幅ｈとの積である仮想基準面ＷＵ及び仮想基準面ＷＤと、外周側の仮想傾斜面ＺＵ及び内周側の仮想傾斜面ＺＤとの和が、芯金２及び相手材がセグメントピース３０を冷却する面積となる。

ここで、セグメントピース３０と相手材との間に締結状態に近い圧力が加わり、セグメントピース３０の圧縮により、セグメントピース３０が含浸しているＡＴＦを排出し、相手材との接合を行うとする。このとき、内周側油路４２に供給されたＡＴＦは、所定の圧力で仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤから傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗを通過し、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵに加わる遠心力等の排出力により、仮想傾斜面ＺＵのＡＴＦを傾斜切断基準点Ｈの最小幅の仮想基準幅Ｗでの吸引として作用し、流れ出るＡＴＦによって、セグメントピース３０の傾向切断線３１及び基準切断線３２並びに傾向切断線３３及び基準切断線３４側から冷却される。同時に、セグメントピース３０を接着した芯金２及びその相手材の仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤ、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵの面がＡＴＦによって冷却され、芯金２及びその相手材によってセグメントピース３０が直接冷却される。また、セグメントピース３０の含浸するＡＴＦによって間接的に冷却される。

このように構成した本実施の形態のセグメントタイプ摩擦材は、試験条件としては、相対回転数＝０〜１６００ｒｐｍ、ＡＴＦ油温＝４０℃、ＡＴＦ油量＝５００ｍＬ／ｍｉｎ（軸芯潤滑なし）、ディスクサイズが図１に示される外側の半径φ₁＝１８５／２ｍｍ，内側の半径φ₂＝１７５／２ｍｍにおいて試験し、ディスク枚数＝７枚（したがって、相手材の鋼板ディスクは８枚）、パッククリアランス＝０．２５ｍｍ／枚で行った。試験の結果を、図５乃至図７に示す。

図５は本発明の実施例と従来例との温度測定結果であり、耐熱性の試験結果であり、セグメントピース３０の温度上昇はｔ＝１５０〜３００［sec］で定常状態となっており、本実施例が従来例のセグメントピース３０よりも２５°程度以上低い温度上昇に抑えることができた。
比較した従来例としては、平板リング形状の芯金２に、湿式摩擦材用の通常の摩擦材基材を切り出した複数のセグメントピース３を、接着剤を使用して均一幅の油溝４の間隔を空けて並べて貼り付けたものであるから、この温度上昇の低減は、本実施例による形態によって決定されたものと解釈される。また、無駄なスリップが生じ難いことがわかる。

図６（ａ）は従来例のμ−Ｖ特性であり、図６（ｂ）は本発明の実施例のμ−Ｖ特性である。この試験ではエンジン側フライホイル回転数とクラッチ板回転数の差をほぼ２秒間にＮ＝０〜１２００［ｒｐｍ］の変化を与えた。クラッチの結合する圧力、即ち、セグメントピース３０を貼着した芯金２と相手材の間の圧力は、Ｐ＝約１００［ＫＰａ］であり、伝達トルクとして従来例はＴ＝約９０［Ｎ・ｍ］、実施例ではＴ＝約８０［Ｎ・ｍ］と低下しているが、実用的範囲内の値であり、かつ、必要であれば、ディスク枚数の変更で伝達トルクを大きくできる。

更に、図７は、追加従来例して環状になっているリング状摩擦材と、従来例と本発明の実施例の引き摺りトルクの特性図である。本発明の実施例の引き摺りトルクは２０％程度、詳しくは、リング状の摩擦材に比較して１０〜２５％程度、従来例として挙げたセグメントタイプ摩擦材では１０〜２０％程度軽減されていることが分る。

このように、本発明の実施の形態のセグメントタイプ摩擦材は、平板リング形状の芯金２に平板リング形状に沿ってセグメントピース３０に切断された摩擦材が全周両面若しくは全周片面に接着されて隣り合うセグメントピース３０相互の間隙によって複数の油溝４０が形成されてなるセグメントタイプ摩擦材１において、前記複数の油溝４０が形成されてなる中心線Ｌ−Ｇに対して、隣り合う前記セグメントピース３０相互を基準切断線３２及び基準切断線３４の傾斜切断基準点Ｈの傾斜切断位置にて傾きαの角度１５°≦ α ≦４５°の範囲で傾斜させた傾向切断線３１及び傾向切断線３３で切断し、傾向切断線３１及び傾向切断線３３で切断してなる隣り合うセグメントピース３０相互の傾きαが一直線とならず、その間に仮想基準幅Ｗを形成した仮想基準面ＷＵ及び仮想基準面ＷＤからなるものである。

したがって、少なくとも、セグメントピース３０を貼着した芯金２及びその相手材は、仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤ、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵの面がＡＴＦによって冷却され、芯金２及びその相手材によってセグメントピース３０が直接冷却され、また、その状態によっては、セグメントピース３０の含浸するＡＴＦによって間接的に冷却される。

このように、本発明の実施の形態では、ＡＴＦの流れをコントロールするのに、セグメントタイプ摩擦材１にプレス溝を形成するものではなく、平板リング形状の芯金２の表面を油溝４０の底とするものであるから、直接芯金２を冷却し、高回転時のＡＴＦの排出性を向上させている。また、傾きαの角度を１５°≦ α ≦４５°とし、この傾きαの角度は１５°未満であるとＡＴＦの排出能力が十分発揮できなくなり、耐熱性向上の効果が得られず、逆に傾きαの角度が４５°を越えるとＡＴＦの剪断抵抗が大きくなり、引き摺りトルクに影響がでる。

また、基準切断線３２及び基準切断線３４の傾斜切断位置はセグメントピース３０の油溝４０を形成する端部に傾斜切断基準点Ｈを合わせて適宜決めることができるが、この位置がセグメントピース３０の内外周で大きくずれると内外周の油量バランスが崩れμ-Ｖ特性に影響が出る。通常、セグメントピース３０のセグメント幅ｈに対してｈ／２が最適であり、カット部の傾きαの位置は、セグメントピース３０の直径方向の外周部、その内周部を同一とするものである。

本発明のセグメントタイプ摩擦材１の耐熱性は、仮想傾斜面ＺＤ及び仮想傾斜面ＺＵの形成により、セグメントピース３０の面積が減ることから、同一条件では単位面積当たりの発熱量が上がることになる。しかし、ＡＴＦの流量は、セグメントピース３０相互によって作られる平行溝の仮想基準幅Ｗの断面積、外周側油路４１及び内周側油路４２の断面積で決まるが、本願発明のセグメントタイプ摩擦材１は発熱量増加分の冷却効果を、セグメントピース３０相互を傾きαに傾斜した直線で切断した面積変化に左右される流速変化によって行っている。また、セグメントピース３０相互の内径側からＡＴＦが流れ込む際に働くセグメントピース３０と相手材との引き離し方向の力は、セグメントピース３０の外周側の吸引効果により、セグメントピース３０表面の油膜が厚くなったり、不安定になったり、負勾配になってジャダー性が悪化することはない。

ＡＴＦで充満され、回転方向の決まっているＷＳＣの環境下において、セグメントピース３０相互を傾きαに傾斜した直線で切断した面積変化に左右される流速変化によってＡＴＦの流れを調整することにより耐熱性を上げ、また、セグメントピース３０の外周側から回転に伴いＡＴＦを効率良く排出できるから、μ−Ｖ特性及び引き摺りトルク特性を満足させることができる。特に、セグメントピース３０相互によって作られる平行溝の仮想基準幅Ｗの断面積によってＡＴＦの流量が制限されるとき、前記ＡＴＦはセグメントピース３０の表面を流れ、相手材との間に相当の接触圧が加わるまで、ＡＴＦはセグメントピース３０を流れることになる。

また、本実施の形態のセグメントタイプ摩擦材１は、傾向切断線３１及び傾向切断線３３で切断した隣り合うセグメントピース３０相互の傾きαが一直線とならず、その間に間隔Ｗを形成した仮想基準幅Ｗは、切断していないセグメントピース３０相互の端部、つまり、基準切断線３２、基準切断線３４とこれらの延長線が均一幅の特定の間隔として存在するものである。

したがって、隣り合うセグメントピース３０相互の間隙は、基準切断線３２及び基準切断線３４からなる切断していないセグメントピース３０相互の端部とこれらを延長させた両者の仮想基準幅Ｗの間隔と、傾きαの傾向切断線３１及び傾向切断線３３で切断した隣り合うセグメントピース３０相互の切断部分の和としたものであるからこのように傾向切断線３１で切断したセグメントピース３０と傾向切断線３３で切断したセグメントピース３０を相互に隣り合わせることで、ＡＴＦの移動速度を速くし、効率良く排出することが出来る。結果的に、セグメントピース３０相互の間隔Ｗが維持され、内径側で徐々に間隔が狭くなり、外径側で徐々に間隔が広くなるものであるから、内側の半径φ₂側でＡＴＦが加圧され、外側の半径φ₁側で吸引が行われるものであるから、μ−Ｖ特性及び引き摺り特性に影響され難くなる。

傾向切断線３１及び傾向切断線３３の切断部の切断した隣り合うセグメントピース３０相互の傾きαは、セグメントピース３０の一方の外側と他方の内側がそれぞれ基準切断線３２、３４の傾向切断基準点Ｈにおける傾向切断位置を基点として半径方向の油溝４０の中心線Ｌ−Ｇから反回転方向に傾きαだけ傾斜させて切断してなるものである。
したがって、前記切断した隣り合うセグメントピース３０相互間の傾きαは、油溝４０の半径方向の中心線Ｌ−Ｇから回転方向の反対方向にセグメントピース３０の外側が傾きαだけ傾斜させて切断したものであり、その切断で形成される油溝４０は、セグメントピース３０相互間には内周側から外周側に沿って仮想基準幅Ｗが維持され、傾きαの平行線での切断となり、ＡＴＦの移動速度を速くし、セグメントピース３０相互の発熱量増加に対する冷却効果を、面積変化に従う流速変化によって高効率に行うことができる。

本実施の形態のセグメントタイプ摩擦材は、傾向切断線３１及び傾向切断線３３の傾きαは、油溝４０の半径方向の中心線Ｌ−Ｇ上のセグメントピース３０の半径方向の幅ｈ内に収まる位置、つまり、傾斜切断基準点Ｈに原点を置き、半径方向に縦軸Ｙを、円周方向に横軸Ｘの直角座標としたとき、Ｙ≧０のときＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０のときＹ＝αＸ＋Ｗ／２の切断としたものである。
したがって、ＡＴＦの移動速度とその圧力の関係で冷却効果を上げ、同時に、μ−Ｖ特性及び引き摺り特性を良好とした摩擦材が得られる。

本実施の形態のセグメントタイプ摩擦材１は、傾向切断線３１及び傾向切断線３３による切断部の切断した隣り合うセグメントピース３０相互の傾きαは、油溝４０の半径方向の中心線Ｌ−Ｇの線上のセグメントピース３０の半径方向のセグメント幅ｈの１／２の位置、つまりセグメントの幅方向の中央の位置を原点としたとき、Ｙ≧０のときＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０のときＹ＝αＸ＋Ｗ／２の切断線で切り落としたものである。
したがって、内周側のＡＴＦ量と外周側のＡＴＦ量のバランスが良く、ＡＴＦの移動速度とその圧力の関係で冷却効果を上げ、同時に、μ−Ｖ特性及び引き摺りトルク特性を良好とした摩擦材が得られる。

本発明の実施の形態では、従来の湿式摩擦材に対するプレス加工を行う工法ではプレス端面の密度が高くなり、μ−Ｖ特性や、ジャダー性に悪影響がでてしまう。しかし、本発明の実施の形態では、湿式摩擦材からなるセグメントピース３０の形状の改良を行うことによりＡＴＦの充満した環境下で、摩擦界面のＡＴＦの潤滑油量を大幅に増やすことができる。
したがって、本発明の実施の形態では、特に、ＡＴＦで充満され、回転方向の決まっているＷＳＣ環境下で耐熱特性、μ−Ｖ特性、引き摺りトルク特性を満足させるには、回転に対してＡＴＦを効率良く排出する必要があり、本実施の形態ではそれを満たすことができるから、ＷＳＣの仕様環境においても、耐熱特性、μ−Ｖ特性、引き摺りトルク特性の要求特性を同時に満たすことができる。

本発明の実施の形態のセグメントタイプ摩擦材の耐熱性は、セグメントピース３０の面積が減ることから、同一条件であれば、単位面積あたりの発熱量が上がることになる。しかし、セグメントピース３０とセグメントピース３０を接着した芯金２及びその相手材は、仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤ、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵの面がＡＴＦの通り道となるから、直接セグメントピース３０並びに芯金２及びその相手材によってセグメントピース３０が冷却され、十分な冷却効果が得られる。
また、仮想傾斜面ＺＤ及び仮想基準面ＷＤが形成する体積に供給されるＡＴＦの油圧によって、セグメントピース３０に接合する相手材が近づくのを防止し、また、仮想傾斜面ＺＵ及び仮想基準面ＷＵの面が形成する体積から排出力が生じ、セグメントピース３０に接合する相手材が近づくように積極的に作用するから、摩擦材表面の油膜が薄く安定になり良好なジャダー性及び引き摺りトルクが得られる。

本発明の実施の形態では、仮想基準幅Ｗが角度β＝０とし、中心線Ｌ−Ｇを中心とするものであるが、本発明を実施する場合には中心線Ｌ−Ｇから所定の角度β≠０とすることもできる。
また、傾向切断線３１及び傾向切断線３３は、縦軸をＹ、横軸をＸの直角座標とし、Ｙ＞０のときＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ＜０のときＹ＝αＸ＋Ｗ／２としたものであるが、傾きα₁、傾きα₂を等しくない近似した値とし、Ｙ＞０のときＹ＝α₁Ｘ−Ｗ／２と、Ｙ＜０のときＹ＝α₂Ｘ＋Ｗ／２とすることもできる。
そして、傾向切断線３１及び傾向切断線３３の傾きαは、傾向切断線３１及び傾向切断線３３の全長の平均が傾きαであればよい。

１ セグメントタイプ摩擦材
２ 芯金
３０ セグメントピース
３１ 傾向切断線
３２ 基準切断線
３３ 傾向切断線
３４ 基準切断線
４０ 油溝
４１ 外周側油路
４２ 内周側油路
Ｈ 傾斜切断基準点
ＺＵ 仮想傾斜面
ＺＤ 仮想傾斜面
ＷＵ 仮想基準面
ＷＤ 仮想基準面
α 傾き
β 角度
Ｗ 仮想基準幅

Claims (4)

1. 平板リング形状の芯金に前記平板リング形状に沿ってセグメントピースに切断された摩擦材が全周両面若しくは全周片面に接着されて隣り合う前記セグメントピース相互間の間隙によって油溝が複数形成されてなるセグメントタイプ摩擦材において、
   前記油溝を平面としたとき、前記隣り合う前記セグメントピースの一つが前記油溝を形成する端部の外側が半径方向の途中から前記油溝の半径方向の中心線に対して反回転方向の傾きαを持った傾向切断線によって切断され、
   前記隣り合う前記セグメントピースの他の一つが前記油溝を形成する端部の内側が半径方向の途中から前記油溝の半径方向の中心線に対して反回転方向の傾きαを持った傾向切断線によって切断され、
   更に、前記傾向切断線の傾きαが、前記２つの傾向切断線が一直線とならないように切断されて、前記隣り合う前記セグメントピース相互間の外側と内側に仮想傾斜面が形成され、その間に所定の間隔の仮想基準幅Ｗを形成してなる仮想基準面とを具備することを特徴とするセグメントタイプ摩擦材。
2. 前記仮想傾斜面を形成する前記傾向切断線の傾きαは、１５°以上、４５°以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントタイプ摩擦材。
3. 前記仮想傾斜面を形成する前記傾向切断線の傾きαは、前記油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅内における位置に原点を置き、中心線上を縦軸Ｙ、縦軸Ｙに直交する円周方向を横軸Ｘの直角座標としたとき、Ｙ≧０でＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０でＹ＝αＸ＋Ｗ／２の切断線としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセグメントタイプ摩擦材。
4. 前記仮想傾斜面を形成する傾向切断線の傾きαは、前記油溝の半径方向の中心線上の前記セグメントピースの半径方向の幅の１／２の位置で、中心線上を縦軸Ｙ、縦軸Ｙに直交する円周方向を横軸Ｘの直角座標としたとき、Ｙ≧０でＹ＝αＸ−Ｗ／２と、Ｙ≦０でＹ＝αＸ＋Ｗ／２の切断線としたことを特徴とする請求項３に記載のセグメントタイプ摩擦材。

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