JP2016098361A - Wet friction material and wet friction plate including wet friction material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動変速機に用いられる湿式多板クラッチの湿式摩擦板に使用される湿式摩擦材及び湿式摩擦材を有する湿式摩擦板に関する。 The present invention relates to a wet friction material used for a wet friction plate of a wet multi-plate clutch used in an automatic transmission and a wet friction plate having a wet friction material.
一般に、湿式多板クラッチに使用される摩擦板用の湿式摩擦材は、ペーパー基材に樹脂を一定の割合で含浸、硬化させて作製される。 Generally, a wet friction material for a friction plate used in a wet multi-plate clutch is produced by impregnating and curing a resin on a paper base material at a certain ratio.
自動変速機における湿式多板クラッチの高面圧条件下の使用においては、その面圧で摩擦材の厚み方向全体が過度に圧縮されることにより、摩擦板の性能の一つであるμ―V特性の機能が維持できず、低下する。 When the wet multi-plate clutch is used in an automatic transmission under a high surface pressure condition, the entire frictional thickness of the friction material is excessively compressed by the surface pressure, which is one of the friction plate performances. Characteristic function cannot be maintained and deteriorates.
μ―V特性の機能を維持させるため、湿式摩擦材の材質として、多孔質のペーパー基材を用いたり、ペーパー基材に含浸する樹脂量を減らしたりといった圧縮負荷に対する気孔性を確保することが一般的な手法であった。 In order to maintain the function of the μ-V characteristic, it is necessary to ensure porosity against a compressive load such as using a porous paper base material as the material of the wet friction material or reducing the amount of resin impregnated in the paper base material. It was a general technique.
最近の圧縮負荷に効果のある報告としては、特許文献1に記載のように、ペーパー基材の成分を調整した例、また、特許文献2に記載のように樹脂の組成を調整した例がある。
Examples of reports effective for recent compression loads include an example in which the components of the paper base material are adjusted as described in
しかしながら、これらの対策にあっても、高面圧条件下でのμ―V特性の機能を維持することは、考察されていなかった。また、高面圧及び高温下での使用条件に適用することが少なかった。 However, even with these measures, maintaining the function of the μ-V characteristic under high surface pressure conditions has not been considered. In addition, it was rarely applied to use conditions under high surface pressure and high temperature.
近年、自動変速機用の湿式多板クラッチはトルク容量向上の観点から高面圧下での使用が増加している。高面圧下では湿式多板クラッチ用の湿式摩擦板の湿式摩擦材が圧接されることによって、μ―V特性が負勾配となり、自動変速機における変速時の振動、ショックなどを引き起こす問題がある。 In recent years, wet multi-plate clutches for automatic transmissions have been increasingly used under high surface pressure from the viewpoint of improving torque capacity. Under high surface pressure, the wet friction material of the wet friction plate for the wet multi-plate clutch is brought into pressure contact, so that the μ-V characteristic becomes a negative gradient, and there is a problem of causing vibration, shock, etc. during shifting in the automatic transmission.
従って、本発明の目的は、湿式多板クラッチ用の湿式摩擦板に使用される湿式摩擦材が、高面圧下で圧縮された場合でも、正勾配となるμ―V特性を有する湿式摩擦材を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wet friction material having a μ-V characteristic that has a positive gradient even when the wet friction material used in a wet friction plate for a wet multi-plate clutch is compressed under a high surface pressure. Is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の湿式摩擦材は、
ペーパー基材に樹脂を含浸させて作製される湿式摩擦材において、
前記湿式摩擦材の摩擦面の樹脂率は、前記湿式摩擦材全体の平均樹脂率より高く、前記湿式摩擦材の内部の少なくとも一部の樹脂率は前記平均樹脂率よりも低いことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the wet friction material of the present invention comprises:
In the wet friction material produced by impregnating the paper base material with resin,
The resin ratio of the friction surface of the wet friction material is higher than the average resin ratio of the entire wet friction material, and the resin ratio of at least a part of the inside of the wet friction material is lower than the average resin ratio. .
また、上記目的を達成するため、本発明の湿式摩擦板は、
上記湿式摩擦材を環状のコアプレートに固定して作製されたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the wet friction plate of the present invention is
The wet friction material is manufactured by being fixed to an annular core plate.
本発明によれば、以下の効果が得られる。
摩擦材の作製時においてペーパー基材へ樹脂を含浸する際に、摩擦材の厚み方向における摩擦材表面の樹脂率を内部より高くすることで、μ―V特性の機能維持ができる(正勾配性が確保できる)。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
When the paper base material is impregnated with resin during the production of the friction material, the function of the μ-V characteristic can be maintained by increasing the resin ratio of the friction material surface in the thickness direction of the friction material from the inside (positive gradient property). Can be secured).
特に、高面圧条件下で湿式摩擦材が圧縮された状態での使用環境下において、μ―V特性の性能維持に効果がある。 In particular, it is effective in maintaining the performance of the μ-V characteristic in a use environment in which the wet friction material is compressed under high surface pressure conditions.
以下説明する本発明において、μ―V特性の性能維持のメカニズム及びそれによる効果は以下の通りである。 In the present invention described below, the mechanism for maintaining the performance of the μ-V characteristics and the effects thereof are as follows.
(1)通常、湿式摩擦材が圧縮応力を受けると、樹脂率が均一であれば気孔性も均一に低下し、μ―V特性が負勾配となる。 (1) Normally, when the wet friction material is subjected to compressive stress, if the resin ratio is uniform, the porosity is also lowered uniformly, and the μ-V characteristic has a negative gradient.
(2)一方、表層の樹脂率を表層の下の層より高くすると、圧縮応力を受けたとき、表層は応力の影響を受けずに気孔性を確保した状態で圧縮され、表層下の内部は樹脂率が低いことから圧縮を受けた後でも気孔性が確保できる。 (2) On the other hand, if the resin ratio of the surface layer is made higher than the layer below the surface layer, when subjected to compressive stress, the surface layer is compressed in a state of maintaining porosity without being affected by the stress, and the interior under the surface layer is Since the resin ratio is low, the porosity can be secured even after being compressed.
(3)従って、圧縮応力を受けた後でも、湿式摩擦材の気孔性保持に効果があり、μ―V特性が正勾配性を維持できる。特に、高面圧下では、表層の硬さが圧縮応力を分散し、表層下の内部が圧縮状態を緩和することから、通常の樹脂率を有する湿式摩擦材と比較して、より気孔性を保持できることになり、μ―V特性の機能維持に効果がある。 (3) Therefore, even after being subjected to compressive stress, it is effective in maintaining the porosity of the wet friction material, and the μ-V characteristic can maintain a positive gradient. In particular, under high surface pressure, the hardness of the surface layer disperses the compressive stress, and the interior under the surface layer relaxes the compression state, so it retains more porosity than a wet friction material with a normal resin ratio. This is effective in maintaining the function of the μ-V characteristic.
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は、本発明を例示するものであり、本発明は実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the Example described below illustrates this invention, and it cannot be overemphasized that this invention is not limited to an Example.
図1は、本発明の湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を備えた湿式多板クラッチ10の軸方向部分断面図である。本発明に係る実施例の湿式摩擦板が適用可能である。
FIG. 1 is a partial sectional view in the axial direction of a wet
湿式多板クラッチ10は、軸方向の一端部で開放したほぼ円筒形のクラッチドラム1と、クラッチドラム1の内周に配置され、同軸上で相対回転するハブ4と、クラッチドラム1の内周に設けられたスプライン8に軸方向で移動自在に配置された環状のセパレータプレート2と、ハブ4の外周に設けられたスプライン5にセパレータプレート2と軸方向で交互に配置され、摩擦材セグメントが接着剤などで固定された摩擦面を有する環状の湿式摩擦板3とからなっている。セパレータプレート2はスプライン8に係合するスプライン部2aを、また湿式摩擦板3は、スプライン5に係合するスプライン部3aをそれぞれ備えている。湿式摩擦板3とセパレータプレート2はそれぞれ複数個設けられている。
The wet
湿式多板クラッチ10は、セパレータプレート2と湿式摩擦板3とを押圧し締結させるピストン6と、セパレータプレート2及び湿式摩擦板3を軸方向の一端で固定状態に保持するため、クラッチドラム1の内周に設けられたバッキングプレート7とそれを保持する止め輪17とを備えている。
The wet
図1に示すように、ピストン6は、クラッチドラム1の閉口端内で軸方向摺動自在に配置されている。ピストン6の外周面とクラッチドラム1の内面との間にはOリング9が介装されている。また、ピストン6の内周面とクラッチドラム1の内周円筒部(不図示)の外周面との間にもシール部材(不図示)が介装されている。従って、クラッチドラム1の閉口端の内面とピストン6との間に油密状態の油圧室11が画成される。
As shown in FIG. 1, the
ハブ4に軸方向摺動自在に保持された湿式摩擦板3は、その両面に所定の摩擦係数を有する摩擦材セグメント12及び13が固定されている。しかしながら、摩擦材セグメント12及び13は、湿式摩擦板3の片面のみに設けることもできる。また、ハブ4には径方向に貫通した潤滑油供給口15が設けられ、この潤滑油供給口15を介して湿式多板クラッチ10の内径側から外径側へと潤滑油が供給されている。
The
以上のように構成された湿式多板クラッチ10は、次のようにクラッチの係合(締結)及び解除をする。図1の状態は、クラッチ解除状態を示しておりセパレータプレート2と湿式摩擦板3とはそれぞれ離れている。解除状態では、不図示のリターンスプリングの付勢力により、ピストン6はクラッチドラム1の閉口端側に当接している。
The wet
この状態で湿式多板クラッチ10を係合させるには、ピストン6とクラッチドラム1との間に画成された油圧室11に油圧を供給する。油圧の上昇に伴い、リターンスプリング(不図示)の付勢力に抗して、ピストン6は、図1において軸方向右に移動し、セパレータプレート2と湿式摩擦板3とを密着させる。これにより湿式多板クラッチ10が係合される。
In order to engage the wet
湿式多板クラッチ10の係合後、湿式多板クラッチ10を再度解除するには、油圧室11の油圧を解除する。油圧が解除されると、ピストン6はリターンスプリング(不図示)の付勢力により、クラッチケース1の閉口端に当接する位置まで移動する。すなわち、湿式多板クラッチ10が解除される。
To release the wet
図2は、本発明の各実施例の摩擦材が適用できる摩擦板の正面図である。湿式摩擦板3は、金属製で環状のコアプレート30の軸方向の一面または両面に環状の湿式摩擦材12を接着などにより固定して作製される。コアプレート30の内周には、図1に示すハブ4のスプライン5に嵌合するスプライン部3aが設けられている。
FIG. 2 is a front view of a friction plate to which the friction material of each embodiment of the present invention can be applied. The
以下本発明の実施例に係る湿式摩擦材を詳細に説明する。 Hereinafter, wet friction materials according to examples of the present invention will be described in detail.
図3は、図2のA−A線に沿った、本発明の実施例を示す湿式摩擦材の断面図である。説明のため、各部は実際の縮尺を変更して描いている。湿式摩擦材12は、コアプレート30に接着されている。湿式摩擦材12は、天然パルプ繊維、アラミド繊維、珪藻土などからなる混合物から作製されたペーパー基材に樹脂を含浸、硬化させて作られる。含浸する樹脂としては、フェノール樹脂及び/またはシリコーン樹脂がある。これらは一例に過ぎず、その他の混合物、その他の樹脂を用いることも可能である。
FIG. 3 is a sectional view of the wet friction material showing an embodiment of the present invention along the line AA in FIG. For the sake of explanation, each part is drawn by changing the actual scale. The
湿式摩擦材12は、最も上部にセパレータプレート2(図1)と摺擦する摩擦面31を有する。湿式摩擦材12は、摩擦面31を含む表層が最も樹脂率(樹脂含有率)が高く、内部にいくほど(コアプレート30に近づくほど)、樹脂率が低減するように樹脂を含浸させる。
The
本実施例では、湿式摩擦材12の摩擦面31を含む表層の樹脂率を最も高くする。摩擦面31の樹脂率を、湿式摩擦材12の全体の平均樹脂率に対して、5%、10%、20%及び25%高くした4通りの樹脂率に設定する。このようにすることで、表層が硬く、内部に向かって柔軟になり、表層下の内部が圧縮状態を緩和できる。全体が通常の樹脂率を有する湿式摩擦材と比較して、より気孔性を保持できることになり、μ―V特性の機能維持に効果がある。
In the present embodiment, the resin ratio of the surface layer including the
図4は、本発明の実施例の湿式摩擦材の厚み方向の樹脂率を示すグラフである。作製された湿式摩擦材12の厚み方向(軸方向)での樹脂率を測定した結果を表している。比較例(従来例)は厚み方向のどの部分でもほぼ平均樹脂率を有する湿式摩擦材である。湿式摩擦材12を厚み方向にスライスして、摩擦面31を含む部分Aからコアプレート30に近い部分Eまでの樹脂率を測定した。部分B乃至部分Eが湿式摩擦材12の内部に相当する。湿式摩擦材12の各部分A乃至Eは、樹脂率を測定するため、便宜的にほぼ等間隔で5層に分けている。
FIG. 4 is a graph showing the resin ratio in the thickness direction of the wet friction material of the example of the present invention. The result of having measured the resin rate in the thickness direction (axial direction) of the produced
部分Aの樹脂率を平均樹脂率よりそれぞれ5%、10%、20%及び25%高くした場合、コアプレート30に近い、最も内方の部分Eは、平均樹脂率よりそれぞれ5%、10%、20%及び25%低くなっていることが分かる。また、表層に近い部分Bでは、平均樹脂率よりは高いが、部分Aよりは樹脂率が低い。厚み方向のほぼ中間である部分Cでは、ほぼ平均樹脂率に近い樹脂率である。更に、部分Dでは、部分Aの樹脂率の設定値にかかわらず平均樹脂率以下の樹脂率となっている。以上のように湿式摩擦材12の摩擦面31の樹脂率は、湿式摩擦材12全体の平均樹脂率より高く、湿式摩擦材12の内部の少なくとも一部の樹脂率は平均樹脂率よりも低い。
When the resin rate of the portion A is 5%, 10%, 20%, and 25% higher than the average resin rate, the innermost portion E close to the
湿式摩擦材12の摩擦面31と内部の各部分での樹脂率は、図4に示した組み合わせ以外の組み合わせも可能である。例えば、表層である部分Aの樹脂率を平均樹脂率より25%高くして、内部の部分Eの樹脂率を平均樹脂率より5%低くすることもできる。
Combinations other than the combinations shown in FIG. 4 are possible for the resin ratio at each of the
(評価試験)
本発明にかかる実施例(表層の樹脂率を平均樹脂率より5%、10%、20%及び25%高く設定)及び比較例に基づいて作製した湿式摩擦材12について、表1に示す試験条件で評価試験を行った。具体的には、すべり試験機を用い、以下の試験条件にてμ―V特性試験を行った。
Test conditions shown in Table 1 for the
(評価試験結果)
μ―V特性試験の結果によるΔμ値に基づく性能結果を図5に示す。図5は、実施例と比較例の湿式摩擦材12のμ−V特性を示すグラフである。
(Evaluation test results)
FIG. 5 shows the performance result based on the Δμ value obtained from the μ-V characteristic test result. FIG. 5 is a graph showing the μ-V characteristics of the
Δμはμ200−μ50(各回転時におけるμ値の差)である。図5によれば、本発明の実施例にかかる湿式摩擦材12におけるΔμ性能は、比較例(従来例)の湿式摩擦材と比較して面圧が高くなる条件下で正勾配を示していることが分かる。
Δμ is μ200−μ50 (μ value difference at each rotation). According to FIG. 5, the Δμ performance of the
ここで、湿式摩擦材の摩擦係数μと湿式摩擦材のすべり速度との関係は、以下の通りである。一般的に、μが正領域の場合は、正勾配を示すことから機能維持を表している。このことを正勾配性という。一方、μが負領域の場合は負勾配を示すことから機能低下を表している。このことを負勾配性という。 Here, the relationship between the friction coefficient μ of the wet friction material and the sliding speed of the wet friction material is as follows. In general, when μ is a positive region, function maintenance is indicated by showing a positive gradient. This is called positive gradient. On the other hand, when μ is in a negative region, a negative gradient is indicated, indicating a decline in function. This is called negative gradient.
(剥離耐久性の評価試験)
以下、本発明の実施例による摩擦材の強度を測定するため、表2に示す条件で圧縮疲労試験機を用いて剥離耐久性の評価試験を行った。
Hereinafter, in order to measure the strength of the friction material according to the example of the present invention, a peel durability evaluation test was performed using a compression fatigue tester under the conditions shown in Table 2.
(剥離耐久性の評価試験の結果)
図6は、本発明の実施例と比較例の湿式摩擦材の剥離耐久試験結果を示すグラフである。図6から、上記実施例で説明したように樹脂率を平均樹脂率よりそれぞれ5%、10%、20%及び25%高くした場合の湿式摩擦材と比較例の湿式摩擦材は、図6に破線で示す目標剥離耐久サイクルTCを超えており、十分な強度を確保していることが分かる。尚、グラフにおいて樹脂率25%までの実施例と比較例の剥離耐久サイクルが全て同じになっているのは、合格値で試験を停止したためである。
(Results of peel durability evaluation test)
FIG. 6 is a graph showing the peel durability test results of the wet friction materials of Examples and Comparative Examples of the present invention. As shown in FIG. 6, the wet friction material and the wet friction material of the comparative example when the resin ratio is 5%, 10%, 20%, and 25% higher than the average resin ratio, respectively, are described in FIG. It can be seen that the target peeling durability cycle TC indicated by the broken line is exceeded and sufficient strength is secured. In the graph, the reason that the peeling durability cycles of the examples up to 25% in the graph and the comparative example are all the same is because the test was stopped at the acceptable value.
一方、樹脂率を平均樹脂率より30%高く設定した湿式摩擦材は、図6に示すように目標剥離耐久サイクルTCに届いていない。このことから、μ―V特性の性能維持の効果を確保しつつ、十分な強度を確保するには、樹脂率を平均樹脂率より25%以下の高さに設定することが好ましい。 On the other hand, the wet friction material in which the resin rate is set 30% higher than the average resin rate does not reach the target peeling durability cycle TC as shown in FIG. For this reason, in order to ensure sufficient strength while ensuring the performance maintaining effect of the μ-V characteristic, it is preferable to set the resin rate to a height of 25% or less from the average resin rate.
また、湿式摩擦材12は環状でなく、セグメント状の摩擦材を環状に配置することも可能である。
Further, the
本発明の湿式摩擦材は、自動車、産業機械の自動変速機として利用可能である。 The wet friction material of the present invention can be used as an automatic transmission for automobiles and industrial machines.
2 セパレータプレート
3 摩擦板
12 摩擦材
30 コアプレート
31 摩擦面
2
Claims (3)
前記湿式摩擦材の摩擦面の樹脂率は、前記湿式摩擦材全体の平均樹脂率より高く、前記湿式摩擦材の内部の少なくとも一部の樹脂率は前記平均樹脂率よりも低いことを特徴とする湿式摩擦材。 In the wet friction material produced by impregnating the paper base material with resin,
The resin ratio of the friction surface of the wet friction material is higher than the average resin ratio of the entire wet friction material, and the resin ratio of at least a part of the inside of the wet friction material is lower than the average resin ratio. Wet friction material.
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