JP4859940B2 - 乾式摩擦材 - Google Patents

Description

本発明は、乾式の摩擦材、例えば、自動車等に用いられるトルクリミッター等を構成する乾式摩擦材に関し、特に、金属製の摩擦相手材との間に錆付きを発生させることがない乾式摩擦材に関するものである。

クラッチフェーシング、ダンパー、トルクリミッター等を始めとする乾式摩擦材を含むシステムにおいて、乾式摩擦材の製造方法としては、特許文献１に示されるように、基材となるガラス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、最終製品の乾式摩擦材（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。

しかし、上記特許文献１に記載の技術においては、乾式摩擦材であることから、ケーシングが湿式摩擦材の場合のようには密閉されていないために、隙間から外部の泥水・雨水等が浸入して、表面研摩によって摩擦面に露出したガラス繊維に吸収され、摩擦相手材としての鋼板との間に錆付きが生じてしまうという問題点があった。そこで、対策として、乾式摩擦材の成形時に、予め摩擦面に外周及び内周には達しない凹部を設けておくことによって、かかる凹部は表面研摩時に研摩されないため、これによってガラス繊維の露出率を減少させるという手段が考えられる。

このように摩擦材の摩擦面に外周及び内周には達しない凹部を設ける技術としては、平板状の乾式摩擦材ではないが、特許文献２及び特許文献３に記載の技術がある。特許文献２においては、電磁クラッチ・電磁ブレーキの摩擦面に磁気を遮断するための長孔形状の凹部が複数個円周方向に配列されている。特許文献３においては、バンドブレーキのフェーシング材のドラム接触面に、長孔形状に凹んだ油溜め部が形成されている。

特開２０００−０３７７９７号公報 特開昭６１−１７５６３０号公報 特開平０３−０７８１４２号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術においても特許文献３に記載の技術においても、長孔形状の凹部が円周方向を長手方向として設けられており、同様に乾式摩擦材において凹部を円周方向に沿って設けると、ガラスロービングが円周方向に沿って巻かれていることから、ガラス繊維の露出率が大きくなって、外部から浸入した泥水等の水分がガラス繊維に吸収され易くなり、摩擦相手材としての鋼板との間に錆付きが生じ易くなるという問題点があった。

そこで、本発明は、乾式摩擦材の摩擦面に、成形時にガラス繊維の露出率を大きくすることなく、複数の凹部を設けることによって、表面研摩によるガラス繊維の露出率を低減させて、金属製の摩擦相手材との間の錆付きを確実に防止することができる乾式摩擦材の提供を課題とするものである。

請求項１の発明に係る乾式摩擦材は、円周方向に沿って巻かれたガラス繊維とガラス繊維含浸用合成樹脂と配合ゴムとを含有し、摩擦相手材が金属製である平板リング形状の乾式摩擦材であって、成形時にプレス加工によって前記平板リング形状の半径方向に伸び、前記摩擦面の外周及び内周には達しない複数の凹部を設けたものである。
ここで、「ガラス繊維含浸用合成樹脂」としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂を始めとする熱硬化性樹脂等を用いることができ、特に、メラミン変性フェノール樹脂を始めとする変性フェノール樹脂を用いることができる。また、「配合ゴム」とは、乾式摩擦材を構成する材料であって、合成ゴム・天然ゴム等のゴム、カーボンブラック等の顔料、硫黄、加硫促進剤、レジンダスト・炭酸カルシウム等の充填材を含有する、ゴムを主体とする混合物である。また、「合成ゴム」としては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ，二トリルゴムとも言う）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を単独で、または混合して用いることができる。

請求項２の発明に係る乾式摩擦材は、請求項１の構成において、前記複数の凹部の占める面積の合計は、前記摩擦面の総面積の３０％〜６０％の範囲内であるものである。

請求項３の発明に係る乾式摩擦材は、請求項１または請求項２の構成において、前記複数の凹部の長手方向の両端面と前記摩擦面の外周及び内周との間隔は、それぞれ１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内であるものである。

請求項１の発明に係る乾式摩擦材は、摩擦相手材との摩擦面において平板リング形状の半径方向に伸び、摩擦面の外周及び内周には達しない複数の凹部を設けたことから、プレス成形時において円周方向に沿って巻かれたガラス繊維の露出率を小さくすることができるとともに、表面研摩時に複数の凹部は研摩されないことから、ガラス繊維の露出率を大幅に低減することができるため、摩擦面内に水分が浸入してもガラス繊維に吸収されるのを確実に防止することができ、摩擦面において金属製の摩擦相手材との間に錆付きが発生するのを確実に防止することができる。

このようにして、乾式摩擦材の摩擦面に、成形時にガラス繊維の露出率を大きくすることなく、複数の凹部を設けることによって、表面研摩によるガラス繊維の露出率を低減させて、金属製の摩擦相手材との間の錆付きを確実に防止することができる乾式摩擦材となる。

請求項２の発明に係る乾式摩擦材は、複数の凹部の占める面積の合計が、摩擦面の総面積の３０％〜６０％の範囲内であることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、表面研摩時におけるガラス繊維の露出率をより一層小さくすることができ、摩擦面において金属製の摩擦相手材との間に錆付きが発生するのを確実に防止することができる。

請求項３の発明に係る乾式摩擦材は、複数の凹部の長手方向の両端面と摩擦面の外周及び内周との間隔がそれぞれ１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内であることから、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加えて、摩擦面の外周及び内周から凹部内に水分が浸入するのを確実に防止できるとともに、凹部の面積の合計を極力大きくすることができ、表面研摩によるガラス繊維の露出率を低減させる効果を確実に得ることができる。

図１は本発明の実施の形態に係る乾式摩擦材を用いたトルクリミッターの概略構成を示す断面図である。 図２は本発明の実施の形態に係る乾式摩擦材の製造工程を示すフローチャートである。 図３（ａ）は本発明の実施の形態の実施例１に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図４（ａ）は本発明の実施の形態の実施例２に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図５は本発明の実施の形態の実施例３に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図である。 図６（ａ）は本発明の実施の形態の参考例に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

次に、本発明の実施の形態に係る乾式摩擦材について、図１乃至図５を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態に係る乾式摩擦材が用いられるトルクリミッターについて、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る乾式摩擦材を用いたトルクリミッターの概略構成を示す断面図である。

図１に示されるように、本実施の形態に係る乾式摩擦材１は、外径φ２２０ｍｍ×内径φ１９０ｍｍ×厚さ２．５ｍｍのリング状の成形体で、同じ外径とやや小さい内径を有する平板リング状の芯金２の両面に貼り付けて用いられる。本実施の形態に係るトルクリミッター１０は、この乾式摩擦材１を芯金３の両面に貼り付けた乾式摩擦板４と、この乾式摩擦板４が押圧される摩擦相手材としての鋼板製のフライホイール５と、乾式摩擦板４と一体に回転する回転軸６を中心にして構成されている。

より詳しくは、図１に示されるように、カップリングケース７の中に、鋼板製のプレッシャープレート９と皿ばね８が収納されており、この皿ばね８の付勢力によって、プレッシャープレート９が乾式摩擦板４をフライホイール５に押し付けている。これによって、エンジンからの駆動力トルクがフライホイール５から乾式摩擦板４に伝達され、更に乾式摩擦板４と一体に回転する回転軸６によって、トランスミッション側に伝達される。

ここで、図１に示されるように、カップリングケース７とフライホイール５や回転軸６との間には隙間があるため、これらの隙間から泥水や雨水等がカップリングケース７内に浸入する。これらの浸入した水分が、露出したガラス繊維に吸収されることによって、摩擦相手材としての鋼板製のフライホイール５を錆びさせることになり、錆付きの原因となる。

次に、本実施の形態に係る乾式摩擦材１の製造方法について、図２を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態に係る乾式摩擦材の製造工程を示すフローチャートである。まず、樹脂含浸工程において、ガラス繊維にガラス繊維含浸用合成樹脂としてのフェノール樹脂（より詳しくはメラミン変性フェノール樹脂）を含む含浸液を含浸させて樹脂含浸紐が形成される（ステップＳ１０）。続いて、ゴム付着工程において、この樹脂含浸紐に配合ゴムを付着させ（ステップＳ１１）、巻取り工程において、配合ゴムが付着した樹脂含浸紐が所定の大きさに巻取られる（ステップＳ１２）。

ここで、「配合ゴム」としては、合成ゴム、カーボンブラック等の顔料、硫黄、加硫促進剤、レジンダスト・炭酸カルシウム等の充填材を含有するゴムを主体とする混合物を用いており、合成ゴムとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）とスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を混合して用いている。

そして、成形工程において、巻取り品が金型に押し込まれて加熱加圧成形されるが（ステップＳ１３）、成形工程においては、面圧１５ＭＰａ、温度１６５℃で、数回のガス抜きを行って、２分間加熱加圧成形して、摩擦面側に複数の凹部を同時に形成する。このとき、複数の凹部は半径方向に伸びて設けられるため、円周方向に沿って巻かれたガラス繊維が複数の凹部に露出することは、殆どない。この成形体を金型から取り出して、２４０℃で１０時間熱処理を行い（ステップＳ１４）、その後常温まで放冷してから、表裏両面を研摩して（ステップＳ１５）、本実施の形態に係る乾式摩擦材１が完成する。

次に、本発明の実施の形態の実施例１に係る乾式摩擦材の構造について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態の実施例１に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）に示されるように、本実施の形態の実施例１に係る乾式摩擦材１は、摩擦面１ａに複数の凹部２，２Ａ，２Ｂが設けられている。また、所定の角度ごとに、乾式摩擦材１を芯金３にリベット止めするためのリベット孔１１が穿設されている。

図３（ｂ）に示されるように、凹部２，２Ａ，２Ｂは摩擦面１ａの中央に位置しており、乾式摩擦材１の幅Ｗ１＝１４ｍｍ，凹部２，２Ａ，２Ｂの幅Ｗ２＝９．４ｍｍであり、凹部２，２Ａ，２Ｂの長手方向の両端面と摩擦面１ａの外周及び内周との間隔は、いずれも２．３ｍｍとなっている。このように、当該間隔を１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内とすることによって、摩擦面１ａの外周または内周からの水分の浸入を確実に防止できるとともに、凹部２，２Ａ，２Ｂの面積を極力広くすることができる。

なお、凹部２Ａ，２Ｂの特殊な形状は、凹部の面積をできるだけ大きくするとともに、リベット孔１１から十分な距離を取ることによって、乾式摩擦材１の欠けを防止するためのものである。

上述したように、これらの複数の凹部２，２Ａ，２Ｂは、研摩工程（図２のステップＳ１５）の前に設けられているため、表面研摩されておらず、したがってガラス繊維の露出率が極めて小さい。これに対して、乾式摩擦材１の表面の凹部２，２Ａ，２Ｂを除く部分は、当該研摩工程で表面研摩されているため、ガラス繊維の露出率が大きい。

本実施の形態の実施例１に係る乾式摩擦材１においては、凹部２，２Ａ，２Ｂの占める面積の合計が、摩擦面１ａの総面積の４０％となるようにしているため、ガラス繊維の露出率は１４％となり、凹部２，２Ａ，２Ｂを設けない従来の乾式摩擦材（ガラス繊維の露出率：３５％）と比較して、ガラス繊維の露出率が約６０％低減されている。これによって、浸入した水分の吸収を抑えることができ、乾式摩擦材１の摩擦面１ａと摩擦相手材であるフライホイール７との錆付きを防止することができる。

次に、本発明の実施の形態の実施例２に係る乾式摩擦材の構造について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態の実施例２に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４（ａ）に示されるように、本実施の形態の実施例２に係る乾式摩擦材１Ａには、複数の凹部２が設けられるとともに、所定の角度ごとに、凹部２Ａ，２Ｂと異なる形状の凹部２Ｃが設けられており、凹部２Ｃの内部に、乾式摩擦材１Ａを芯金３にリベット止めするためのリベット孔１１が穿設されている。

図４（ｂ）に示されるように、凹部２，２Ｃは摩擦面の中央に位置しており、乾式摩擦材１Ａの幅Ｗ１＝１４ｍｍ，凹部２，２Ｃの幅Ｗ２＝９．４ｍｍであり、凹部２，２Ｃの長手方向の両端面と摩擦面の外周及び内周との間隔は、いずれも２．３ｍｍとなっている。このように、当該間隔を１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内とすることによって、摩擦面の外周または内周からの水分の浸入を確実に防止できるとともに、凹部２，２Ｃの面積を極力広くすることができる。

上述したように、これらの複数の凹部２，２Ｃは、研摩工程（図２のステップＳ１５）の前に設けられているため、表面研摩されておらず、したがってガラス繊維の露出率が極めて小さい。これに対して、実施例２に係る乾式摩擦材１Ａの表面の凹部２，２Ｃを除く部分は、当該研摩工程で表面研摩されているため、ガラス繊維の露出率が大きい。

本実施の形態の実施例２に係る乾式摩擦材１Ａにおいては、凹部２，２Ｃの占める面積の合計が、摩擦面の総面積の５０％となるようにしているため、ガラス繊維の露出率は１０％となり、凹部２，２Ｃを設けない従来の乾式摩擦材（ガラス繊維の露出率：３５％）と比較して、ガラス繊維の露出率が約７１％低減されている。これによって、浸入した水分の吸収を抑えることができ、乾式摩擦材１Ａの摩擦面と摩擦相手材であるフライホイール７との錆付きを、より確実に防止することができる。

次に、本発明の実施の形態の実施例３に係る乾式摩擦材の構造について、図５を参照して説明する。図５は本発明の実施の形態の実施例３に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図である。図５に示されるように、本実施の形態の実施例３に係る乾式摩擦材１Ｂには、複数の凹部２が設けられるとともに、所定の角度ごとに、乾式摩擦材１Ｂを芯金３にリベット止めするためのリベット孔１１が穿設されている。

そして、図５に示されるように、凹部２は摩擦面の中央に位置しており、乾式摩擦材１Ｂの幅Ｗ１＝１４ｍｍ，凹部２の幅Ｗ２＝９．４ｍｍであり、凹部２の長手方向の両端面と摩擦面の外周及び内周との間隔は、いずれも２．３ｍｍとなっている。このように、当該間隔を１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内とすることによって、摩擦面の外周または内周からの水分の浸入を確実に防止できるとともに、凹部２の面積を極力広くすることができる。

上述したように、これらの複数の凹部２は、研摩工程（図２のステップＳ１５）の前に設けられているため、表面研摩されておらず、したがってガラス繊維の露出率が極めて小さい。これに対して、実施例３に係る乾式摩擦材１Ｂの表面の凹部２を除く部分は、当該研摩工程で表面研摩されているため、ガラス繊維の露出率が大きい。

本実施の形態の実施例３に係る乾式摩擦材１Ｂにおいては、凹部２の占める面積の合計が、摩擦面の総面積の４５％となるようにしているため、ガラス繊維の露出率は１１％となり、凹部２，２Ｃを設けない従来の乾式摩擦材（ガラス繊維の露出率：３５％）と比較して、ガラス繊維の露出率が約６９％低減されている。これによって、浸入した水分の吸収を抑えることができ、乾式摩擦材１Ｂの摩擦面と摩擦相手材であるフライホイール７との錆付きを、より確実に防止することができる。

このようにして、本実施の形態に係る乾式摩擦材１，１Ａ，１Ｂにおいては、成形時にガラス繊維の露出率を大きくすることなく、外周及び内周には達しない凹部を設けることによって、表面研摩によるガラス繊維の露出率を低減させて、金属製の摩擦相手材であるフライホイール７との間の錆付きを確実に防止することができる。

本実施の形態においては、ガラス繊維含浸用合成樹脂としてメラミン変性フェノール樹脂を用いた場合について説明したが、その他の変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂を始めとするその他の熱硬化性樹脂等を用いることもできる。特に、メラミン変性フェノール樹脂は容易に入手できるとともに耐熱性に優れているため、乾式摩擦材の材料としてのガラス繊維含浸用合成樹脂として好ましい。

また、本実施の形態においては、複数の凹部として、半径方向に沿って伸びる凹部２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃを設けた場合について説明したが、これに限られるものではなく、巻かれたガラス繊維が摩擦相手材との摩擦面とは反対方向に押し下げられたものであれば、円周方向に沿って伸びる複数の凹部を設けても良い。

具体的に、本発明の実施の形態の変形例の構造について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は本発明の実施の形態の変形例に係る乾式摩擦材の一部を示す部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図６に示されるように、本実施の形態の変形例に係る乾式摩擦材１Ｄには、円周方向に沿って複数の凹部２Ｄが設けられるとともに、所定の角度ごとに、乾式摩擦材１Ｄを芯金３にリベット止めするためのリベット孔１１が穿設されている。乾式摩擦材１Ｄにおいては、成形時に巻かれたガラス繊維が摩擦面とは反対方向に押し下げられているため、円周方向に沿って複数の凹部２Ｄを設けても、ガラス繊維の露出率を小さくすることができる。

本発明を実施するに際しては、乾式摩擦材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。なお、本発明の実施の形態で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｄ 乾式摩擦材
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 凹部

Claims (3)

1. 円周方向に沿って巻かれたガラス繊維とガラス繊維含浸用合成樹脂と配合ゴムとを含有し、摩擦相手材が金属製である平板リング形状の乾式摩擦材であって、
   成形時にプレス加工によって前記平板リング形状の半径方向に伸び、前記摩擦面の外周及び内周には達しない複数の凹部を設けたことを特徴とする乾式摩擦材。
2. 前記複数の凹部の占める面積の合計は、前記摩擦面の総面積の３０％〜６０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の乾式摩擦材。
3. 前記複数の凹部の長手方向の両端面と前記摩擦面の外周及び内周との間隔は、それぞれ１．５ｍｍ〜３．０ｍｍ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に記載の乾式摩擦材。

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