JP2022177665A - 湿式摩擦材、および湿式摩擦材を有する湿式摩擦板 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機内の湿式クラッチ或いは湿式ブレーキに用いられる湿式摩擦材であって、湿式摩擦材自体の耐久性の向上が図られると共に、相手側プレートの耐久性も向上させることが可能な湿式摩擦材、および当該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を提供すること。【解決手段】繊維基材と充填剤とを用いて形成された基材ペーパーと、基材ペーパーを硬化させるための結合材とを含む湿式摩擦材であって、繊維基材または充填剤は、無極性材料を含むことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の自動変速機に組み込まれる湿式クラッチ或いは湿式ブレーキに用いられる湿式摩擦材、および当該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板に関する。

自動車等の駆動装置のひとつである自動変速機の構成部品として、湿式クラッチ或いは湿式ブレーキで使用される湿式摩擦板がある。近年、自動車の動力の変化において電動化への適用要求がある。電動化の動力として、例えば電動モータを用いた場合、従来の動力と比較すると、高速回転の環境となる場合がある。このような高速回転の環境下においては、湿式クラッチ或いは湿式ブレーキの湿式摩擦板に関しては、湿式摩擦板に使用される湿式摩擦材の過大な蓄熱が懸念されると共に、相手プレートに関しては、湿式摩擦材の蓄熱による熱変形等の懸念がある。このように高速回転の環境下では、熱負荷によって湿式摩擦板および相手側プレートの耐久性が低下する懸念がある。

特許文献１には、耐久性（耐へたり性）を向上させることができる湿式摩擦材が開示されている。

特開２０１４－７７０３９号公報

しかしながら、特許文献１には湿式摩擦材自体の耐久性向上は示されているが、相手プレートおよび相手プレートを含めた周辺部品への耐久性についての言及はない。高速回転の環境下においては、相手プレートを含む摩擦係合装置の構成部品群全体の耐久性の向上が必要である。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、自動変速機内の湿式クラッチ或いは湿式ブレーキに用いられる湿式摩擦材であって、湿式摩擦材自体の耐久性の向上が図られると共に、相手側プレートの耐久性も向上させることが可能な湿式摩擦材、および当該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る湿式摩擦材は、
繊維基材と充填剤とを用いて形成された基材ペーパーと、
前記基材ペーパーを硬化させるための結合材とを含む湿式摩擦材であって、前記繊維基材または前記充填剤は、無極性材料を含むことを特徴とする。

本発明によれば、自動変速機内の湿式クラッチ或いは湿式ブレーキに用いられる湿式摩擦材であって、湿式摩擦材自体の耐久性の向上が図られると共に、相手側プレートの耐久性も向上させることが可能な湿式摩擦材、および当該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を提供することができる。

図１は本実施形態に係る湿式摩擦材および湿式摩擦板を用いた湿式摩擦係合装置の軸方向に沿った部分断面図である。 図２は本実施形態に係る湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板を模式的に示す正面図である。 図３は、相手側プレートの焼き付き状況を示す図であり、図３（ａ）は比較例に係る湿式摩擦板の相手側プレートの表面の部分を示し、図３（ｂ）は実施例に係る湿式摩擦板の相手側プレートの表面の部分を示している。

以下、本発明の実施形態に係る湿式摩擦材および当該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板について説明する。
本実施形態の湿式摩擦材および湿式摩擦板は、車両等の自動変速機内の湿式摩擦係合装置すなわち湿式多板クラッチ或いは湿式多板ブレーキに用いられるものである。以下の説明においては、湿式摩擦材および湿式摩擦板を、それぞれ「摩擦材」および「摩擦板」と略記する場合がある。また、本明細書において軸方向は湿式摩擦係合装置の軸方向とし、湿式摩擦係合装置の軸線と直交する方向を径方向とする。摩擦材および摩擦板に係る方向は、摩擦材および摩擦板が湿式摩擦係合装置に組み付けられた状態における軸方向、径方向、および周方向とする。

図１は、本実施形態に係る湿式摩擦材および湿式摩擦板を用いた湿式摩擦係合装置の例である湿式多板クラッチの軸方向に沿った部分断面図である。
湿式多板クラッチ１は、軸方向の一方の端部で開放した略円筒状のハウジング２と、ハウジング２の内周側にハウジング２と同心に配置され、ハウジング２と相対回転可能なハブ３とを備えている。ハウジング２の内周面に設けられたスプライン４には、環状のセパレータプレート５が軸方向に移動可能に複数嵌合されている。セパレータプレート５はスプライン４に嵌合するスプライン部８を備えている。ハブ３の外周面に設けられたスプライン６には、環状の湿式摩擦板７が軸方向に移動可能に複数嵌合されている。湿式摩擦板７はスプライン６に嵌合するスプライン部９を備えている。摩擦板７とセパレータプレート５とは軸方向に交互に配置されている。

摩擦板７は、その軸方向の両面に所定の摩擦係数を有する湿式摩擦材１９が接着剤により固定されている。なお、湿式摩擦材１９は、摩擦板７の片面のみに設けることもできる。セパレータプレート５は摩擦板７の摩擦係合相手部材である。また、実施形態の摩擦板７におけるスプライン部９はハウジング２の内径側に設けてあるが、ハブ３の外径側に設けることも可能である。この場合、組み合わせであるセパレータプレート５のスプライン部８は内径側に設けることになる。

湿式多板クラッチ１はさらに、セパレータプレート５と摩擦板７とを軸方向に押圧し締結させるピストン１０と、ハウジング２の内周側部分に設けられ、セパレータプレート５および摩擦板７を軸方向の一端で固定状態に保持するためのエンドプレート１１と、エンドプレート１１をハウジング２の内周側部分に保持するための止め輪１２とを備えている。また、ハブ３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１の内径側から外径側へと潤滑油が供給されている。

ピストン１０は、ハウジング２の閉口端側の内側面において、該内周面に対して軸方向摺動自在に配置されている。ピストン１０の外周面とハウジング２の内周面との間にはＯリング１３が介装されている。ピストン１０の内周面と、ハウジング２の内筒部（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、これによりハウジング２の閉口端側の内周面とピストン１０との間に油密状態の油圧室１４が画成される。

このように構成された湿式多板クラッチ１は、次のように係合すなわち締結および解除をする。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５と摩擦板７とはそれぞれ離れている。クラッチ解除状態では、不図示のリターンスプリングの付勢力により、ピストン１０はクラッチハウジング２の閉口端に当接している。

この状態で湿式多板クラッチ１を係合させるには、油圧室１４に油圧を供給する。油圧の上昇に伴い、図示しないリターンスプリングの付勢力に抗して、ピストン１０は、図１において右方に移動し、セパレータプレート５と摩擦板７とを密着させる。これにより湿式多板クラッチ１が係合される。

湿式多板クラッチ１の係合後、湿式多板クラッチ１を再度解除するには、油圧室１４の油圧を解除する。油圧が解除されると、ピストン１０は図示しないリターンスプリングの付勢力により、ハウジング２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１が解除される。

図２は本実施形態に係る湿式摩擦材１９を用いた湿式摩擦板７を模式的に示す正面図である。
本実施形態に係る湿式摩擦材１９および湿式摩擦板７の製法は次のとおりである。すなわち摩擦材１９は、繊維基材に充填剤や摩擦調整剤を配合したものを抄紙して基材ペーパーを作製し、得られた基材ペーパーに結合材として、例えば熱硬化性樹脂等を含浸させ、硬化させることにより造られる。摩擦板７は、上記製法によって造られた摩擦材１９を所定の形状に打ち抜き、芯金である金属製の円環状のコアプレート１７に接着することにより造られる。

繊維基材としては、天然パルプ繊維、有機合成繊維、無機化合物を含む繊維の一種又は複数を用いることができる。

充填剤、摩擦調整剤としては、例えば、珪藻土等の無機化合物、合成ゴム等の有機化合物の一種又は複数を用いることができる。

本実施形態の湿式摩擦材１９は、アラミド繊維、カーボン系材料であるカーボン繊維等を用いて繊維基材を構成し、該繊維基材を構成する繊維として更に、または繊維基材に配合される充填剤として、無極性材料であるオレフィンポリマーを配合している。ここで、本実施形態の湿式摩擦材１９に配合されるオレフィンポリマーは、融点が摂氏２００℃以上のものを用いている。

したがって本実施形態の湿式摩擦材１９は、アラミド繊維、カーボン繊維等を用いて作られた繊維基材に、繊維基材を構成する繊維として、または充填剤としてオレフィンポリマーを配合したものを抄紙して得られた基材ペーパーに、結合材として例えば熱硬化性樹脂等を含浸させ、硬化させることにより得られる。

また、本実施形態に係る湿式摩擦板７は、上記の製法によって造られた湿式摩擦材１９を所定の形状に打ち抜き、熱プレスによって、接着剤を塗布した基板であるコアプレート１７と一体化することにより造られる。

本実施形態の湿式摩擦材１９は、上述したように、繊維基材を構成する繊維として、または繊維基材に配合する充填剤として、融点が摂氏２００℃以上のオレフィンポリマーを配合している。これにより、本実施形態の湿式摩擦材１９は、耐熱性に優れ、耐久性の向上を図ることができる。したがって摩擦材１９が過剰に蓄熱することを防止でき、摩擦材１９の蓄熱による相手側プレートの焼き付き、熱変形等を防止することができる。このように、本実施形態の湿式摩擦材１９によれば、相手側プレートの耐久性を向上させることができ、相手側プレートを含む摩擦係合装置の構成部品群全体の耐久性の向上を図ることができる。なお、繊維基材または充填剤に配合するオレフィンポリマーの融点が摂氏２００℃未満である場合には、オレフィンポリマーが溶融してしまい、湿式摩擦材の耐熱性が低下してしまうため好ましくない。

（実施例）
以下、本実施形態に係る湿式摩擦材の実施例と、当該実施例および比較例を用いた評価について説明する。なお、以下の評価は、本実施形態に係る湿式摩擦材を湿式クラッチとして用いた場合の評価であるが、本実施形態に係る湿式摩擦材を湿式ブレーキとして用いても同様である。

上述した製法によって、実施例１および実施例２に係る湿式摩擦材と、従来の成分配合の比較例１および比較例２に係る湿式摩擦材を得た。表１に実施例１および比較例１に係る湿式摩擦材のそれぞれの成分の構成比を示し、表２に実施例２および比較例２に係る湿式摩擦材のそれぞれの成分の構成比を示す。なお、構成比は重量の割合を示している。表１に示すように、実施例１に係る湿式摩擦材は、充填剤としてオレフィンポリマー粒子を含み、且つ充填剤として従来より用いられている珪藻土を含んでいない。一方、比較例１に係る湿式摩擦材は、オレフィンポリマー粒子を含まず、従来と同様に珪藻土を含んでいる。なお、実施例１に係る湿式摩擦材に配合されているオレフィンポリマー粒子の融点は、摂氏２００℃以上である。また、表２に示すように、実施例２に係る湿式摩擦材は、繊維基材を構成する繊維としてオレフィンポリマー繊維を含む。実施例２に係る湿式摩擦材に配合されているオレフィンポリマー繊維の融点は、摂氏２００℃以上である。一方、比較例２に係る湿式摩擦材はオレフィンポリマー繊維を含まず、従来と同様にアラミド繊維を含んでいる。尚、比較例２、実施例２の充填剤成分(グラファイト)はあくまでも例であり限定するものではない。

次に、実施例および比較例に係る湿式摩擦材を用いたヒートスポット評価について説明する。なお、以下のヒートスポット評価の説明は、上記の実施例１および比較例１についてのものであるが、実施例２および比較例２についてのヒートスポット評価の結果は、実施例１および比較例１と同様の結果であったため、ここでの記載を省略する。
ヒートスポット評価は、実施例１に係る湿式摩擦材を接着した湿式摩擦板と相手側プレートとを交互に並べて多板結合とした状態で試験機に組み込み、表３に示す評価条件にて湿式摩擦板と相手側プレートとの係合、解放のサイクルを所定回数実施し、相手側プレートを冷却した後、目視にて相手側プレートの焼き付き状況すなわちヒートスポットの有無を確認した。湿式摩擦板と相手側プレートとの係合、解放のサイクルは、係合、解放を１サイクルとして、９サイクルまで実施した。比較例１に係る湿式摩擦材についても同様に実施した。

図３は、相手側プレートの焼き付き状況を示す図であり、図３（ａ）は比較例１に係る湿式摩擦材の相手側プレートの表面の部分を示し、図３（ｂ）は実施例１に係る湿式摩擦材の相手側プレートの表面の部分を示している。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示す相手側プレートは、全体の形状が環状の部材である。
図３（ａ）に示すように、比較例１に係る湿式摩擦材の相手側プレートの表面にはヒートスポット２０の発生が数点認められる。これに対し、図３（ｂ）に示す実施例１に係る湿式摩擦材の相手側プレートの表面には、ヒートスポット２０の発生が認められない。

ヒートスポットは、回転摺動によって、瞬間的に鋼材材料の変態点まで過大な熱負荷が掛かることにより発生する。図３（ｂ）に示すように、実施例１に係る湿式摩擦材の相手側プレートにヒートスポット２０の発生が認められないことは、実施例に係る湿式摩擦材は、回転摺動による湿式摩擦材自体の昇温および相手側プレートの昇温を抑制していることを示している。これより、実施例１に係る湿式摩擦材は、湿式摩擦材自体の耐久性の向上が図られると共に、相手側プレートとの係合、解放による蓄熱が抑制され、蓄熱による相手側プレートへの焼き付き、熱変形等の影響を抑制する効果が認められる。

以上説明したように、本実施形態によれば、自動変速機内の湿式クラッチ或いは湿式ブレーキに用いられる湿式摩擦材であって、湿式摩擦材自体の耐久性の向上が図られると共に、相手側プレートの耐久性も向上させることが可能な湿式摩擦材、および当該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を提供することができる。

１ 湿式多板クラッチ
２ ハウジング
３ ハブ
５ セパレータプレート
７ 湿式摩擦板
１０ ピストン
１４ 油圧室
１７ コアプレート
１９ 湿式摩擦材
２０ ヒートスポット

Claims (4)

1. 繊維基材と充填剤とを用いて形成された基材ペーパーと、
   前記基材ペーパーを硬化させるための結合材とを含む湿式摩擦材であって、
   前記繊維基材または前記充填剤は、無極性材料を含むことを特徴とする湿式摩擦材。
2. 前記無極性材料は、オレフィンポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦材。
3. 前記オレフィンポリマーの融点は、摂氏２００℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の湿式摩擦材。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の湿式摩擦材を有することを特徴とする湿式摩擦板。

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