JP5351370B2 - クラッチ用湿式摩擦部材 - Google Patents

Description

本発明は、特に、自動車の自動変速機用の湿式クラッチに使用されるクラッチ用湿式摩擦部材に関する。

一般に、湿式摩擦部材は、湿式クラッチの動的摩擦性能を向上させるために高い気孔率のものが望ましい。そして、クラッチシステムとしてのトルク容量を向上させるために高い静的摩擦性能を発揮するものが望ましい。

従来、湿式摩擦部材の材料としては、炭素繊維を含む、いわゆる炭素繊維複合材料が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような炭素繊維複合材料は、例えば、乾式製造法や含浸製造法を使用して製造することができる。乾式製造法では、先ず、炭素繊維と樹脂の粉末との混合物が調製される。次いで、この混合物は、成形された後に加熱される。このとき、樹脂の粉末が溶融、固化して炭素繊維同士を接合すると共に炭素化してマトリックスとなることによって炭素繊維複合材料が得られる。一方、含浸製造法では、炭素繊維の織布又は不織布に樹脂の溶液が含浸される。次いで、炭素繊維の織布等は、乾燥された後に加熱される。そして、炭素繊維の織布等に含まれる樹脂が炭素化してマトリックスとなることによって炭素繊維複合材料が得られる。
特開平１１−５８５０号公報（段落００１９〜００２０）

ところで、炭素繊維複合材料からなる湿式摩擦部材において、動的摩擦性能と静的摩擦性能との両方を向上させるためには、炭素繊維の配合量を高めると共に気孔率を高めなければならない。言い換えれば、湿式摩擦部材は、少ない量のマトリックスでより多くの炭素繊維が接合された多孔質構造を有するものでなければならない。
しかしながら、炭素繊維が剛直で柔軟性に乏しく、さらには相互に絡みにくく屈折に対して脆弱であることから、従来のような乾式製造法や含浸製造法で湿式摩擦部材を製造すると、炭素繊維に対して過剰の樹脂が使用されなければならなかった。その結果、湿式摩擦部材における炭素繊維の体積分率（気孔を除く）が低いものとなっていた。
また、従来の乾式製造法や含浸製造法で得られた湿式摩擦部材は、炭素繊維、マトリックス及び気孔の分布が不均一になるという問題があった。その結果、従来の乾式製造法や含浸製造法では、炭素繊維を多く含むと共に気孔率が大きい湿式摩擦部材を得ることができなかった。つまり、従来の乾式製造法や含浸製造法では、静的摩擦性能及び動的摩擦性能の両方に優れた湿式摩擦部材を製造することが困難であった。

そこで、本発明の課題は、静的摩擦性能及び動的摩擦性能の両方に優れたクラッチ用湿式摩擦部材を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明は、炭素繊維と、前記炭素繊維同士を接合するマトリックスと、気孔とが含まれる炭素繊維複合材料からなるクラッチ用湿式摩擦部材であって、前記マトリックスが、前記炭素繊維に付着されたフェノール樹脂の粒子を３００℃乃至８００℃で焼成して得られたものであり、前記気孔を除いた前記炭素繊維の体積分率が、４５％以上、８０％以下であり、気孔率が、２０％以上、７０％以下の炭素繊維複合材料からなることを特徴とする。

この炭素繊維複合材料では、炭素繊維の体積分率（気孔を除く）が４５％以上となっている。つまり、この炭素繊維複合材料からなる湿式摩擦部材は、従来の炭素繊維複合材料からなる湿式摩擦部材と比較して炭素繊維の体積分率が増大している。その結果、この湿式摩擦部材は、従来の炭素繊維複合材料からなる湿式摩擦部材と比較して静的摩擦性能がより優れる。

また、この炭素繊維複合材料は、炭素繊維同士を接合するマトリックスを含んでいる。そして、この炭素繊維複合材料は、このマトリックスで結合され、あるいは架橋されることによって炭素繊維の体積分率（気孔を除く）が４５％以上、８０％以下という高い値になっている。つまり、炭素繊維同士は、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して少ない量のマトリックスで接合されている。その結果、本発明の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）では、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して、多くの気孔を均一に含んだものとなる。つまり、本発明の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）は、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して、気孔率が高いものとなる。したがって、本発明の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）は、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して動的摩擦性能がより優れる。
また、このような炭素繊維複合材料は、前記気孔を除いた前記炭素繊維の体積分率が、５０％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましい。

また、このような炭素繊維複合材料において、優れた動的摩擦性能を発揮するためには、気孔率が、２０％以上、７０％以下であることが望ましい。

このような炭素繊維複合材料の製造方法は、炭素繊維と樹脂の粒子とを液体に分散させて、分散した状態を維持しながら前記炭素繊維と前記樹脂の粒子を凝集させ、前記液体のみを除去して前記炭素繊維に前記樹脂の粒子が均一に付着した固形分を得る湿式抄造工程と、前記湿式抄造工程を経て得られた前記炭素繊維及び前記樹脂の粒子を含む固形分を加圧しながら加熱して成形する成形工程と、前記成形工程を経て得られた前記固形分を焼成する焼成工程とを備える。

この炭素繊維複合材料の製造方法では、湿式抄造工程を経ることによって、炭素繊維及び樹脂の粒子は、液体中で均一に混ざり合うと共に、炭素繊維に樹脂の粒子が均一に付着した固形分が得られる。そして、成形工程を経ることによって、固形分に含まれる炭素繊維同士が樹脂によって接合される。このようにして成形された固形分中の樹脂は、焼成工程を経ることによって炭素化される。つまり、この炭素繊維複合材料の製造方法では、マトリックスとなる樹脂の粒子を炭素繊維に均一に付着させることができるので、炭素繊維同士が、必要最小限の樹脂の使用量で効率良く接合される。その結果、この製造方法は、炭素繊維複合材料中の炭素繊維の体積分率（気孔を除く）を高めることができる。

また、この炭素繊維複合材料の製造方法では、炭素繊維複合材料の内部に均一に分散したマトリックスによって炭素繊維同士が接合されるので、炭素繊維複合材料に均一に分布する気孔が形成される。

したがって、この炭素繊維複合材料の製造方法によれば、前記した静的摩擦性能及び動的摩擦性能の両方に優れた湿式摩擦部材を得るための炭素繊維複合材料を製造することができる。

また、以上のような炭素繊維複合材料及びその製造方法によれば、この炭素繊維複合材料を使用した、本発明の湿式摩擦部材が提供される。

本発明によれば、静的摩擦性能及び動的摩擦性能の両方に優れたクラッチ用湿式摩擦部材を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係る湿式摩擦部材（カーボンディスク）が組み込まれた湿式多板クラッチの断面図、図２（ａ）は、実施形態に係る湿式摩擦部材（カーボンディスク）の斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ部を拡大した様子を模式的に示した図であり、湿式摩擦部材（カーボンディスク）を構成する炭素繊維複合材料の構造を説明するための説明図である。

本実施形態に係る湿式摩擦部材を説明するに先立って、まず、この湿式摩擦部材が組み込まれた湿式多板クラッチについて説明する。
図１に示すように、湿式多板クラッチ１は、公知の構造を有するものであり、作動油の流路３１が形成されたシャフト３０と、略円筒形のクラッチドラム２と、このクラッチドラム２内に嵌め込まれた略円筒形のハブ３と、クラッチドラム２に嵌め込まれてクラッチドラム２との間に作動油の前記流路３１と連通する油圧室９ｂを形成する円盤状のクラッチピストン９と、クラッチドラム２の中心軸に沿う方向に複数配置された環状のセパレートプレート４（ＳＰＣＣ（鋼板）製）と、セパレートプレート４と交互に配置されるようにハブ３に挿嵌された環状のカーボンディスク５とを備えている。このカーボンディスク５は、特許請求の範囲にいう「湿式摩擦部材」に相当する。
クラッチドラム２は、シャフト３０と一体になるように取り付けられており、シャフト３０と一体に回転するようになっている。ハブ３は、シャフト３０に挿嵌されており、シャフト３０と別個にシャフト３０周りに回転するようになっている。クラッチピストン９は、クラッチドラム２の中心軸に沿う方向に摺動可能になっており、このクラッチピストン９は、スプリング９ａによって油圧室９ｂ側に向かって付勢されている。
周知のとおり、セパレートプレート４は、その外周面に歯（外歯）が形成されており、クラッチドラム２の中心軸に沿う方向に摺動可能なように、クラッチドラム２の内周面にスプライン嵌合している。また、カーボンディスク５は、その内周面に歯（内歯）が形成されており、クラッチドラム２の中心軸に沿う方向に摺動可能なように、ハブ３の外周面にスプライン嵌合している。

そして、クラッチドラム２の内周面には、摺動したセパレートプレート４及びカーボンディスク５を受け止めるための受け止め部６が形成されている。また、クラッチドラム２の内周面には、受け止め部６とカーボンディスク５との間に環状のリテーニングプレート４ａ（ＳＰＣＣ（鋼板）製）が配置されている。このリテーニングプレート４ａは、その外周面に歯（外歯）が形成されており、クラッチドラム２の中心軸に沿う方向に摺動可能なように、クラッチドラム２の内周面にスプライン嵌合している。

このような湿式多板クラッチ１は、その使用態様、あるいはその取付け箇所に応じて、シャフト３０の回転力をハブ３側に伝達し、あるいはハブ３の回転力をシャフト３０側に伝達するものである。ここでは、シャフト３０の回転力がハブ３側に伝達される場合を例にとって説明する。シャフト３０が回転することによってクラッチドラム２が中心軸周りに回転すると、クラッチドラム２の内周面にスプライン嵌合しているセパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａが回転する。その一方で、シャフト３０に形成された流路３１を介して作動油が油圧室９ｂ内に輸送されると、その油圧によってクラッチピストン９は、スプリング９ａの付勢力に抗してハブ３側に向かって移動する。そして、クラッチピストン９が、クラッチドラム２の受け止め部６との間にセパレートプレート４、カーボンディスク５及びリテーニングプレート４ａを挟み込む。その結果、カーボンディスク５は、回転するセパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａと接触して、スプライン嵌合しているハブ３をクラッチドラム２の中心軸周りに回転させることとなる。

（湿式摩擦部材及び炭素繊維複合材料）
前記した湿式多板クラッチ１に組み込まれた本実施形態に係る湿式摩擦部材、つまりカーボンディスク５は、次に説明する炭素繊維複合材料が、図２（ａ）に示すように切削加工されたものであって、前記したように環状の形状を有していると共に、その内周面には、ハブ３（図１参照）とスプライン嵌合させるための内歯８が形成されている。

このようなカーボンディスク５を構成する炭素繊維複合材料１０は、図２（ｂ）に示すように、炭素繊維１１と、炭素繊維１１同士を接合するマトリックス１２と、気孔１３とで主に構成されている。

この炭素繊維複合材料１０は、気孔１３を除いた炭素繊維１１の体積分率、つまり炭素繊維１１の体積とマトリックス１２との体積の合計に対する炭素繊維１１の体積の割合が、４５％以上、８０％以下、好ましくは５５％以上、８０％以下になっている。ちなみに、このように体積分率を８０％以下にすることによって、炭素繊維複合材料１０の全体に亘って炭素繊維１１同士が確実に接合される。

そして、図２（ｂ）に示すように、気孔１３は、炭素繊維複合材料１０の全体に亘って均一に分布している。この炭素繊維複合材料中の気孔１３の体積分率（気孔率：炭素繊維１１の体積とマトリックス１２と気孔１３との体積の合計に対する気孔１３の体積の割合）は、２０％以上、７０％以下に設定されている。

次に、このような炭素繊維複合材料１０から得られたカーボンディスク５の作用効果について説明する。
図１に示すように、カーボンディスク５を備えた湿式多板クラッチ１において、このカーボンディスク５の気孔１３（図２（ｂ）参照）には、周知のとおり、ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）が入り込んでいる。そして、カーボンディスク５が、回転するセパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａに押し当てられていくと、カーボンディスク５は、セパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａに対して滑りながら接触する。
その一方で、カーボンディスク５（炭素繊維複合材料１０（図２（ｂ）参照））は、炭素繊維１１（図２（ｂ）参照）の体積分率（気孔１３を除く）が、４５％以上、８０％以下、好ましくは５５％以上という高い値になっている。つまり、炭素繊維１１同士は、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して少ない量のマトリックス１２（図２（ｂ）参照）で接合されている。その結果、このカーボンディスク５では、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して、多くの気孔１３を均一に含んだものとなる。したがって、このカーボンディスク５は、従来の湿式摩擦部材（炭素繊維複合材料）と比較して動的摩擦性能がより優れる。つまり、セパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａの回転力が、カーボンディスク５に効率良く伝達されるので、ジャダー振動が効果的に防止される。
また、このカーボンディスク５は、その気孔率が２０％以上、７０％以下となっているので、より確実に動的摩擦性能が向上する。

そして、セパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａの回転力が、カーボンディスク５に伝達されてセパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａの回転速度とカーボンディスク５の回転速度が一致するようになる。この際、カーボンディスク５における炭素繊維１１の体積分率（気孔１３を除く）は、４５％以上になっており、従来の湿式摩擦部材と比較して炭素繊維の体積分率が増大している。その結果、このカーボンディスク５は、従来の湿式摩擦部材と比較して静的摩擦性能が優れたものとなる。つまり、セパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａからカーボンディスク５に、比較的大きなトルクが掛かったとしても、カーボンディスク５は、セパレートプレート４及びリテーニングプレート４ａに対して滑ることなくより確実に繋ぎ止められる。

（炭素繊維複合材料の製造方法）
本実施形態に係る炭素繊維複合材料１０は、湿式抄造工程と、成形工程と、焼成工程とを経て製造される。

図３（ａ）に示すように、湿式抄造工程では、所定の容器１５ａに、前記した炭素繊維１１、樹脂の粒子１２ａ、水１４及びその他必要に応じて添加剤が投入される。なお、水１４は、特許請求の範囲にいう「液体」に相当する。次いで、撹拌機１６によって、水１４中に炭素繊維１１及び樹脂の粒子１２ａが分散される。
炭素繊維１１としては、例えば、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。なお、炭素繊維の繊維長さ及び繊維径は特に限定されるものではない。また、樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。樹脂の粒子径は、０．３μｍ乃至３００μｍ程度のものが使用されればよい。
添加剤としては、例えば、製紙や水処理に使用される粒子捕集剤が挙げられ、具体的には、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド等の高分子凝集剤や、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等の無機凝集剤、これら高分子凝集剤や無機凝集剤の混合物が挙げられる。
炭素繊維１１及び樹脂の粒子１２ａの配合量としては、製造する炭素繊維複合材料１０中の炭素繊維１１の前記した体積分率に応じて適宜に設定すればよい。

次に、この湿式抄造工程では、図３（ｂ）に示すように、水中に炭素繊維１１及び樹脂の粒子１２ａが分散した分散液１７（図３（ａ）参照）が底部にメッシュスクリーン１５ｃが設けられた容器１５ｂに移し入れられる。その結果、メッシュスクリーン１５ｃから分散液１７（図３（ａ）参照）中の水１４が除去されると共に、メッシュスクリーン１５ｃ上には、水１４で湿潤した炭素繊維１１及び樹脂の粒子１２ａを含む固形分１８が形成される。そして、この固形分１８は乾燥される。なお、このような湿式抄造工程では、分散液１７が容器１５ｂに移し入れられて水１４が除去される際に、撹拌機１６（図３（ａ）参照）で分散液１７が撹拌されつつ水１４が除去されてもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、成形工程では、固形分１８は、ホットプレス１９によって加圧されつつ加熱される。この成形工程を経ることによって、固形分１８は、次の焼成工程に供される形状、つまり板状となる。なお、この成形工程において、固形分１８に加えられる圧力は、１０ＭＰａ乃至２０ＭＰａが好ましく、加熱温度は、１８０℃程度でよい。

次に、焼成工程では、成形された固形分１８が焼成されることによって、図３（ｄ）に示すような板状の炭素繊維複合材料１０が形成される。なお、固形分１８の焼成温度は、３００℃乃至８００℃が望ましく、焼成時間は、３０分乃至２時間程度でよい。また、焼成は、大気中で行ってもよいが、アルゴン、窒素ガス等の非酸化性の雰囲気下で行うことが望ましい。

そして、本実施形態に係る湿式摩擦部材としてのカーボンディスク５は、このようにして得られた炭素繊維複合材料１０から、図２に示す形状に切削加工することによって製造される。

このような炭素繊維複合材料１０の製造方法では、湿式抄造工程を経ることによって、炭素繊維１１及び樹脂の粒子１２ａは、水中で均一に混ざり合う。そして、炭素繊維１１に樹脂の粒子１２ａが均一に付着した固形分１８が得られる。また、この際、炭素繊維１１は、水１４の凝集力によってその嵩が膨らむことが抑制される。つまり、本発明の製造方法によれば、従来の乾式製造法と比較して、より多くの炭素繊維１１を炭素繊維複合材料１０に配合することが可能となる。なお、この際、樹脂の粒子１２ａは、水を含む炭素繊維１１の隙間に保持されることとなる。

また、この炭素繊維複合材料１０の製造方法では、成形工程を経ることによって、固形分１８に含まれる炭素繊維１１同士が前記した樹脂によって接合される。このようにして成形された固形分１８中の樹脂は、焼成工程を経ることによって炭素化して炭素繊維１１同士を接合するマトリックス１２（図２（ｂ）参照））となる。

つまり、本発明の炭素繊維複合材料１０の製造方法では、マトリックス１２となる樹脂（樹脂の粒子１２ａ）を炭素繊維１１に均一に付着させることができるので、炭素繊維１１同士が、必要最小限の樹脂の使用量で効率良く接合される。その結果、この製造方法は、炭素繊維複合材料１０中の炭素繊維１１の体積分率（気孔１３を除く）を高めることができる。

また、この炭素繊維複合材料１０の製造方法では、炭素繊維複合材料１０に均一に分布したマトリックス１２によって炭素繊維１１同士が接合される。その結果、炭素繊維複合材料１０の全体に亘って均一に分布する気孔１３が形成される。したがって、この炭素繊維複合材料１０の製造方法によれば、前記した静的摩擦性能及び動的摩擦性能の両方に優れたカーボンディスク５（湿式摩擦部材）を得るための炭素繊維複合材料１０を製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態では、炭素繊維複合材料１０が自動変速機の湿式多板クラッチ１に適用される例を示したが、炭素繊維複合材料１０は、例えば、４ＷＤ車両のトランスファクラッチやブレーキに使用されてもよい。

また、前記実施形態では、炭素繊維複合材料１０を切削加工することによってカーボンディスク５が作製される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、基板となる芯金に炭素繊維複合材料１０が接合されたディスクプレート（湿式摩擦部材）であってもよい。

また、前記実施形態では、液体として水１４が使用される炭素繊維複合材料１０の製造方法を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、水１４以外の液体であって、樹脂の粒子１２ａを溶解しない液体を使用するものであってもよい。

また、前記実施形態では、乾燥させた固形分１８を加圧しつつ加熱して成形を行っているが、湿潤した固形分１８を加圧しつつ加熱して成形を行ってもよい。

また、本発明の炭素繊維複合材料１０の製造方法では、液体中に分散させる樹脂の粒子１２ａは、樹脂の粉末であってよいし、樹脂のエマルジョンやディスパージョンであってもよい。

次に、本発明の炭素繊維複合材料の効果を確認した実施例について説明する。
（実施例１）
＜炭素繊維複合材料の製造＞
水にポリアクリロニトリル系炭素繊維（単繊維）及びレゾール型フェノール樹脂（平均粒径：２４μｍ）の粉末を分散させ、粒子捕集剤（高分子凝集剤）としてのノニオン性ポリエチレンオキサイドを添加した。このときの炭素繊維及び樹脂の合計量に対する炭素繊維及び樹脂のそれぞれの配合比は、炭素繊維５０質量％及び樹脂５０質量％であった。

次にこの分散液を、図３（ｂ）に示すような容器１５ｂに移し入れることによって、この分散液から水を除去した。容器１５ｂの底部には、炭素繊維及び樹脂の粉末を含む固形分が得られた。

次に、乾燥させた固形分を、ホットプレスを使用して２０ＭＰａで加圧しながら１８０℃で加熱することによって成形した。そして、成形した固形分をアルゴン雰囲気下にて４００℃で２時間焼成することによって炭素繊維複合材料を製造した。製造した炭素繊維複合材料中の炭素繊維の体積分率（気孔を除く）は、４５％であった。また、炭素繊維複合材料の気孔率は４０％であった。

＜炭素繊維複合材料の摩擦性能評価試験＞
製造した炭素繊維複合材料を切削加工することによって、図２に示す形状のカーボンディスク５を作製すると共に、このカーボンディスク５について摩擦性能評価試験が行われた。

摩擦性能評価試験には、ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機が使用された。図４は、この試験機におけるトルク波形図である。
この摩擦性能評価試験では、まず、カーボンディスク５を、図１に示すセパレートプレート４と同様の２つのセパレートプレートで挟み、これらをＳＡＥ Ｎｏ．２試験機に組み込んだ。そして、面圧：０．９５ＭＰａ、回転速度：２９４０ｒｐｍ、イナーシャ：０．１２ｋｇ・ｍ²、試験油温：１００℃、試験サイクル数：５００サイクルの条件で摩擦性能評価試験を行うことによって、摩擦係数μ２００及びμ１２００を測定した。これらのμ２００及びμ１２００は、図４のＳＡＥ Ｎｏ．２試験機におけるトルク波形図に示されており、μ１２００は回転速度１２００ｒｐｍ時の摩擦係数、μ２００はトルクが急激に減少する直前の回転速度２００ｒｐｍ時の摩擦係数である。ここで、μはトルクを、クラッチが係合するときの面圧で除した値である。これらの摩擦係数は回転マスを止めるブレーキングテストによる。そして、測定したμ２００及びμ１２００から求めたμ２００／μ１２００の比（以下、単に「μ比」という）は、１．０４であった。
また、この摩擦性能評価試験では、ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機を使用してカーボンディスク５のμＳ（静摩擦係数）が測定された（面圧：０．９５ＭＰａ、回転速度：０．７ｒｐｍ、試験油温：１００℃）。カーボンディスク５のμＳは、０．１０１であった。これらの結果を表１に示す。

（実施例２〜実施例４）
実施例２〜実施例４では、炭素繊維及び樹脂の合計量に対する炭素繊維及び樹脂のそれぞれの配合比を、表１に示すように設定した以外は実施例１と同様にして炭素繊維複合材料が製造された。製造された各炭素繊維複合材料における炭素繊維の体積分率（気孔を除く）、気孔率を表１に示す。そして、製造した炭素繊維複合材料を切削加工することによって、図２に示す形状のカーボンディスク５を作製した。そして、このカーボンディスク５について実施例１と同様にして摩擦性能評価試験が行われた。その摩擦性能（μ比及びμＳ）の結果を表１に示す。

（実施例５〜実施例８）
実施例５〜実施例８では、炭素繊維及び樹脂の合計量に対する炭素繊維及び樹脂のそれぞれの配合比を、表２に示すように設定した以外は実施例１と同様にして炭素繊維複合材料が製造された。製造された各炭素繊維複合材料における炭素繊維の体積分率（気孔を除く）、気孔率を表２に示す。そして、製造した炭素繊維複合材料を切削加工することによって、図２に示す形状のカーボンディスク５を作製した。そして、このカーボンディスク５について実施例１と同様にして摩擦性能評価試験が行われた。その摩擦性能（μ比及びμＳ）の結果を表２に示す。

＜動的摩擦性能及び静的摩擦性能についての評価＞
図５は、実施例１〜実施例４で作製したカーボンディスク５における炭素繊維の体積分率と、μ比との関係を示すグラフ、図６は、実施例１〜実施例４で作製したカーボンディスク５における炭素繊維の体積分率と、μＳとの関係を示すグラフ、図７は、実施例２及び実施例５〜実施例８で作製したカーボンディスク５における気孔率と、μ比との関係を示すグラフである。
図５に示すように、実施例１〜実施例４で作製した各カーボンディスク５は、動的摩擦性能の指標となるμ比が１．０４以下になっており、ジャダー振動を防止する上で優れたものとなっている。そして、炭素繊維の体積分率（気孔を除く）が５５％以上では、μ比が一段と低く、０．９８５以下になっている。また、図６に示すように、実施例１〜実施例４で作製した各カーボンディスク５は、μＳが０．１０１以上となっている。したがって、実施例１〜実施例４で作製した各カーボンディスク５は、動的摩擦性能と静的摩擦性能との両方に優れている。
そして、図７に示すように、気孔率が上がる（オイル潤滑性が上がる）と、動的摩擦性能の指標としてのμ比が小さくなっており、気孔率が２０％以上でμ比が１．０４以下になっている。つまり、図５及び図７から明らかなように、炭素繊維の体積分率が４５％以上であって、気孔率が２０％以上のカーボンディスク５が最も好ましい。

実施形態に係る湿式摩擦部材（カーボンディスク）が組み込まれた湿式多板クラッチの断面図である。 図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡ部を拡大した様子を模式的に示した図であり、湿式摩擦部材（カーボンディスク）を構成する炭素繊維複合材料の構造を説明するための説明図である。 図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、実施形態に係る炭素繊維複合材料の製造工程を示す工程図である。 実施例で製造した湿式摩擦部材（カーボンディスク）の摩擦性能評価試験に使用した試験機におけるトルク波形図である。 実施例で製造した湿式摩擦部材（カーボンディスク）における炭素繊維の体積分率と、μ比との関係を示すグラフである。 実施例で作製した湿式摩擦部材（カーボンディスク）における炭素繊維の体積分率と、μＳとの関係を示すグラフである。 実施例で作製した湿式摩擦部材（カーボンディスク）における気孔率と、μ比との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 湿式多板クラッチ
５ カーボンディスク（湿式摩擦部材）
１０ 炭素繊維複合材料
１１ 炭素繊維
１２ マトリックス
１２ａ 樹脂の粒子
１３ 気孔
１４ 水（液体）

Claims (1)

1. 炭素繊維と、
   前記炭素繊維同士を接合するマトリックスと、
   気孔とが含まれる炭素繊維複合材料からなるクラッチ用湿式摩擦部材であって、
   前記マトリックスが、前記炭素繊維に付着されたフェノール樹脂の粒子を３００℃乃至８００℃で焼成して得られたものであり、
   前記気孔を除いた前記炭素繊維の体積分率が、４５％以上、８０％以下であり、
   気孔率が、２０％以上、７０％以下の炭素繊維複合材料からなることを特徴とするクラッチ用湿式摩擦部材。

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