JPH0721298B2 - 湿式摩擦材とその製造方法 - Google Patents

湿式摩擦材とその製造方法

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JPH0721298B2
JPH0721298B2 JP30056786A JP30056786A JPH0721298B2 JP H0721298 B2 JPH0721298 B2 JP H0721298B2 JP 30056786 A JP30056786 A JP 30056786A JP 30056786 A JP30056786 A JP 30056786A JP H0721298 B2 JPH0721298 B2 JP H0721298B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クラッチの摩擦材、特に油液中で使用するに
適した湿式摩擦材とその製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕 例えば自動車、建設機械、農業機械、モーターボートな
どで原動機からの駆動を変速機に伝達するクラッチは、
常時は充分に動力を伝達する一方、発進時などは適度な
滑りを与えると共に変速機の変速歯車の切り替え時には
動力を遮断する機能が要求される。かゝる機能を満たす
クラッチとして摩擦式のクラッチが広く採用されてい
る。そして摩擦式のクラッチには乾燥状態で使用される
乾式クラッチと油液中で使用される湿式クラッチとがあ
る。後者の湿式クラッチは遊星歯車式の自動変速機内の
構成要素として多板クラッチの形で多く使用されている
ものである。
摩擦式のクラッチでは摩擦熱が発生するため、前述の機
能が安定して果されるには、摩擦部分から熱が効率良く
放出されなければならない。湿式クラッチでは油が熱の
運搬媒体として重要な役割を負っている。摩擦面で発生
した熱は、油が媒体となって系全体に拡散放出される。
従って摩擦材自身の油の保有量並びに油の出入りが少な
いと過熱し、摩擦材の熱劣化及び油の酸化、分解が起
り、摩擦材としての機能が低下してしまう。
湿式摩擦材は、有機質繊維、無機質繊維、無機質粉末充
填剤およびカシューダストなどの摩擦調整剤とを湿式抄
造した紙質基材に、フェノール樹脂やメラミン樹脂など
の熱硬化性樹脂を含浸させたものである。この紙質基材
の気孔部分に油が保持され循環するものと考えられる。
従来の摩擦材は、例えば特開昭607−23774号公報に開示
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の湿式摩擦材では、素材原料の種類、組成比率に重
きが置かれて研究されており、気孔部分(油が保持され
る部分)についての研究が必ずしも充分になされていな
かった。そのため、抄紙された紙質基材の組織が凝集す
る一方で、一つずつの気孔は大きくなる傾向があった。
紙質基材の組織が凝集していると、それに熱硬化性樹脂
を含浸させた摩擦材は、凝集した部分では油を循環、保
持しないため、冷却が充分になされず、耐熱性が弱いも
のになってしまう。
また、かつては摩擦材の素材原料として優れているとさ
れ、頻繁に使われていたアスベストが健康に有害である
ということが解り、使用が困難になっているため、素材
原料の選択巾が狭まっている。そのため充分な性能を持
ちながら健康面で害のない摩擦材は得られていない。
本発明はこれらの点に鑑みなされたもので、耐熱性、摩
擦性能に優れ、有害物質を含まない摩擦材を安価に提供
しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、気孔部分に油が保持され循環することに
よって湿式摩擦材の性能が左右されることに着目し、そ
の研究を続けた結果、本発明を完成するに至った。すな
わち本発明の湿式摩擦材1は、第1図(断面図)に示す
ように、摩擦面側の層2と固定面側の層3との二層を有
している。摩擦面側の層2は骨格部分を構成する繊維成
分と無機質充填剤と摩擦調整剤とを湿式抄造した紙質基
材に熱硬化性樹脂を含浸してあり、その紙質基材の気孔
率が50〜65%で気孔径5ミクロンm以下の気孔が全気孔
中の80%以上を占めている。固定面側の層3は気孔率が
40〜70%で気孔径5ミクロンm以上の気孔が全気孔中の
60%以上を占めている。
摩擦面側の層2は、繊維成分の少なくとも一部として例
えばフィブリッド繊維10〜50重量%を含み、無機質充填
剤の粒径が5ミクロンm以下、摩擦調整剤の粒径が50ミ
クロンm以下が好ましい。また固定面側の層3は繊維成
分に、例えばガラス繊維またはパルプ、若しくはその両
方を含んでいる。
フィブリッド繊維は、例えばセルロース繊維、芳香族ポ
リアミド繊維などを0.2〜2ミクロンmの太さに微小化
した繊維で、湿式抄造によりフィブリル化する性質を有
しているものである。摩擦面側の層2には繊維成分とし
て、上記のフィブリッド繊維以外に、例えばノボロイド
繊維、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維、金
属繊維を一部に混入してもよい。
無機質充填剤は、例えば珪藻土、アルミナ粉、硫酸バリ
ウム、炭酸カルシウム、シリカである。摩擦調整剤は、
例えばグラファイト、カシューダストである。
上記本発明の湿式摩擦材1を製造する方法は、例えば第
2図に示すように、少なくとも一部にフィブリッド繊維
を含む繊維成分と無機質充填剤と摩擦調整剤を混合した
水溶分散液5を抄紙網6上に流して抄紙し、その抄紙を
した未乾燥の紙匹7上にガラス紙または(および)パル
プを含む水溶分散液8を流して抄紙した二層の紙質成分
10を基材にすることを特徴としている。
〔作用〕
本発明の湿式摩擦材は、摩擦面側の層2が上記の各原料
の働き、特にフィブリッド繊維の働きにより気孔が微小
になり分散する。気孔率が50%以下では少ないため油の
保持、循環が不充分であり、気孔率が65%では摩擦材そ
のものゝ機械強度が不充分である。それに対し本発明の
摩擦材は、気孔率が40〜75%で、しかも5ミクロンm以
下の気孔による気孔量が80%以上を占る。したがって分
散された微細な気孔部分を油が循環するので、冷却性が
向上する。
また固定面側の層3は気孔径が比較的大きくなっている
から、油の吸収、放散が良く、摩擦面の層2側からの油
を良く循環する。そのため、冷却性が一層向上する。
しかも摩擦面側の層2と固定面側の層3とは連続的に抄
紙されるので、両者が一体的になっており、機械的強度
が高い。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
下記の第1表(配合表)に示す各原料で抄紙し、紙質基
材を得る。なお実施例1〜5は本発明を適用した湿式摩
擦材の例、比較例6〜8は本発明を適用外の例である。
第2図に示すように、長網式抄紙機により抄紙する。先
ず摩擦面側の層2を構成する各原料の水溶分散液5が無
終端長網6上に流出し、紙匹7の繊維が分散しながら除
水されてゆく。除水の途中で、固定面側の層3を構成す
る各原料の水溶分散液8が紙匹7上に流出し二層の紙質
成分10が形勢される。二層の紙質成分10はプレストロー
ル16・16で圧窄され、乾燥ドラム17と18で乾燥されてか
ら、ロール19に巻取られる。なお12はダンディロール、
13はテーブルロール、14はサクションボックスである。
第3図に示すように、ロール状の紙質成分10はカッタ20
で裁断され、シート状になる。この紙質成分10にフェノ
ール樹脂を配合表に記載の重量比をスプレイ法により吹
付けて含浸させ、加熱硬化させると湿式摩擦材1が製造
される。この湿式摩擦材1を第4図に示すように円盤状
に裁断し、第5図に示すように芯金22の両面に接着して
湿式クラッチのフリクションプレートが完成する。なお
第5図の例では摩擦材1の表面には溝が設けられてい
る。すなわち断面は第6図に示すようになる。摩擦面側
の層2はディスクロータ23(鎖線示)に当接する。
各例の湿式摩擦材についてポロシメータ(気孔率測定計
島津製作所(株)製)により気孔率および気孔径の分
布を測定する。気孔径の分布は、試料(摩擦材)に圧力
をかけて粘性流体を充填させ測定する。加圧の始めは大
きい気孔が充填されてゆくが、圧力が上るに従って細か
い気孔が充填されてゆくから、圧力と充填量の関係が測
定できる。すなわち充填量は、圧力の変化に応じ径が大
きい気孔から充填されてゆくから、圧力と充填量の関係
を微分すると、気孔径とその気孔径における気孔量が求
まる。
第7図は摩擦面側の層2の気孔径に対する気孔量の分布
(気孔径分布)の曲線である。実線で示す〜の曲線
は、実施例1〜5および比較例6の摩擦材の気孔径分布
で、気孔率が55〜58%、気孔量がピークになるとき(図
示曲線の最大のとき)の気孔径が2.5ミクロンmであ
る。鎖線で示すの曲線は、比較例7の摩擦材の気孔径
分布で、気孔率が55%、気孔量がピークになるときの気
孔径が10ミクロンmである。点線で示すの曲線は、比
較例8の摩擦材の気孔径分布で、気孔率が56%、気孔量
がピークになるときの気孔径が7ミクロンmである。
第8図は固定面側の層3の気孔径分布の曲線である。実
線で示すの曲線は、実施例1および実施例2の摩擦
材の気孔径分布で、気孔率が60%である。鎖線で示す
の曲線は、実施例3および実施例4の摩擦材の気孔径
分布で、気孔率が63%である。点線で示すの曲線は、
実施例5の摩擦材の気孔径分布で、気孔率が56%であ
る。各例で気孔量がピークになるときの気孔径は、夫々
10ミクロンm程度以上である。なお比較例6は固定側の
層がない。また比較例7および比較例8の固定面側の層
は、実施例1および実施例2の固定面側の層と同一であ
るから、気孔径分布は実線で示すの曲線と同一にな
る。
また各例の湿式摩擦材について摩擦係数(μd)、耐久
性および耐熱性を測定する。試験片は上記各例の湿式摩
擦材を所定の大きさに裁断し、金属のセンタプレートを
挾んで貼り付けたものを使用する。
摩擦係数の測定は、SAE#2摩擦試験機により慣性回転
している摩擦材に荷重をかけ、そのトルクから摩擦係数
を算出する。
測定条件 摩擦面数:4、イナーシヤ:2.5Kg・cm・sec2、回転数:360
0rpm、面圧:7.2Kg/cm2、油液中、油温度:120℃、 各例の摩擦係数の測定の結果は、第9図に示してある。
同図に示す摩擦係数(μd)は100〜2000サイクルのと
きの値で、このサイクルの間摩擦係数は略安定してい
る。実施例1〜5の摩擦材と比較例6〜8の摩擦材とは
略同等の摩擦係数(μd)を示している。
摩擦面側の層2の気孔の径により耐久性にどの程度差異
ができるか、実施例2(ピーク気孔径2.5ミクロンm第
7図参照)、比較例7(ピーク気孔径10ミクロンm)お
よび比較例8(ピーク気孔径7ミクロンm)の耐久性を
測定する。耐久性の測定は、摩擦係数の測定と同じくSA
E#2摩擦試験機で測定をする(qS=25cal/cm2)。摩擦
係数(μd)が初期安定時より1割落ちるときまで、ま
たは剥離が10%発生するときまでの荷重サイクルが第10
図に示してある。同図に示されるように、摩擦面側の層
2のピーク気孔径が小さい方が耐久性に優れていること
が解る。
耐熱性の測定は、下記の測定条件により測定する。
測定条件 摩擦面数:6、イナーシヤ:2.0Kg・cm・sec2、 回転数:3000〜6200rpm、 荷重:制動時間が1Secになるように調整、 油液:流量2.5cc/cm2・minシャフト吹出し、(qS=10〜
45cal/cm2)、 油温度:80℃ 耐熱性の測定結果は下記第2表に示してある。耐熱性の
判定は、摩擦係数(μd)が初期安定時より1割落ちる
ときまでを、または剥離が発生するときまでを良好とす
る。
第2表に示すように、実施例1〜5の摩擦材は、比較例
6〜8の摩擦材に比べて、耐熱性が向上している。
なお、上記の例は長網式抄造機を使用して紙質成分10を
製造しているが、丸網式抄造機を使用して製造すること
も可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の湿式摩擦材は、冷却性が向
上するので、耐熱性、摩擦性能に優れている。従来の使
用部位に使用しても、摩擦係数レベルを変えることな
く、耐久性、耐熱性を向上させることができる。しかも
健康面で有害性のあるアスベストを含んでいない。
また摩擦面側の層と固定面側の層とは連続的に抄紙され
るので、両者が一体的になっており、機械的強度が高
い。製造工程も簡易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用する湿式摩擦材の断面図、第2図
は湿式摩擦材を製造する装置の実施例を示す概略構成
図、第3図・第4図は湿式摩擦材の製造工程を説明する
図、第5図フリクションプレートの分解斜視図、第6図
は湿式摩擦材とディスクロータとの関連を示す断面図、
第7図は摩擦面側の層の気孔径分布を示す図、第8図は
固定面側の層の気孔径分布を示す図、第9図は摩擦係数
を示す図、第10図は気孔径による耐久性の変化を示す図
である。 1……湿式摩擦材、2……摩擦面側の層 3……固定面側の層、6……無終端長網 7……紙匹、5・8……水溶分散液 10……紙質成分、19……ロール 20……カッタ、22……芯金 23……ディスクロータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿原 健治 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 厚 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−149630(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】摩擦面側の層と固定面側の層の2層を有
    し、 該摩擦面側の層は骨格部分を構成する繊維成分と無機質
    充填剤と摩擦調整剤とを湿式抄造した紙質基材に熱硬化
    性樹脂を含浸してあり、該紙質基材の気孔率が50〜65%
    で気孔径5ミクロンm以下の気孔が全気孔中の80%以上
    を占め、 固定面側の層は骨格部分を構成する繊維成分を湿式抄造
    した紙質基材に熱硬化性樹脂を含浸してあり、気孔率が
    40〜70%で気孔径5ミクロンm以上の気孔が全気孔中の
    60%以上を占めることを特徴とする湿式摩擦材。
  2. 【請求項2】前記摩擦面側の層は繊維成分の少なくとも
    一部としてフィブリッド繊維10〜50重量%を含み、かつ
    無機質充填剤の粒径が5ミクロンm以下および摩擦調整
    剤の粒径が50ミクロンm以下であり、前記固定面側の層
    は繊維成分にガラス繊維または/およびパルプを含むこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の湿式摩擦
    材。
  3. 【請求項3】少なくとも一部にフィブリッド繊維を含む
    繊維成分と無機質充填剤と摩擦調整剤を混合した水溶分
    散液を抄紙網上に流して抄紙し、その抄紙をした未乾燥
    の紙匹上にガラス繊維または/およびパルプを含む水溶
    分散液を流して抄紙した2層の紙質成分を基材にするこ
    とを特徴とする湿式摩擦材の製造方法。
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US20210341026A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for forming a double layer wet friction material with cellulose layer

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