JPH09170629A - Carbon fiber reinforced carbon type sintered body clutch - Google Patents

Carbon fiber reinforced carbon type sintered body clutch

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JPH09170629A
JPH09170629A JP27400796A JP27400796A JPH09170629A JP H09170629 A JPH09170629 A JP H09170629A JP 27400796 A JP27400796 A JP 27400796A JP 27400796 A JP27400796 A JP 27400796A JP H09170629 A JPH09170629 A JP H09170629A
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JP
Japan
Prior art keywords
carbon
composite
friction plate
carbon fiber
fiber reinforced
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP27400796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Tokune
敏生 徳根
Seiichi Koike
精一 小池
Hiroto Kobayashi
啓人 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Publication of JPH09170629A publication Critical patent/JPH09170629A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clutch which has a durability to bear a high load and a high temperature, by making a carbon crystal sedimentary layer at a specific thickness, and the strength ratio at a specific value of peak of the Raman spectrum within a specific scope. SOLUTION: The thickness of a carbon crystal sedimentary layer Lc indicates the lamination of a carbon layer in the layer structure in a C/C composite, and the Lc is made 2 to 70nm, favorably 10 to 40nm. On the other hand, by the Raman spectrum, the existing ratio of the carbon forming a layer structure, and the carbon forming no layer structure in the C/C composite, can be known. As a result, a Raman band near 1,360cm<-1> indicates the existence of an amorphous form carbon, while the Raman band near 1,600cm<-1> indicates the existence of a graphite crystal structure. The strength ratio of the peak of the Raman spectrum near 1,360cm<-1> , and the peak near 1.600cm<-1> , is specified as 0.4 to 0.9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に装備される
クラッチに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a clutch mounted on a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで、湿式の摩擦クラッチフェーシ
ング材としては、セルロースを主成分とするペーパー材
が用いられてきたが、高温に対する耐性が弱く、差動制
限力も充分ではないため、より高負荷、高温に耐え得る
フェーシング材が望まれていた。これを受けて、特開平
4−76085号公報には、炭素繊維強化炭素質複合体
を用いて高負荷、高温に耐えられるように摩擦板の摩擦
面を改良した差動制限装置が提案されている。しかし、
炭素繊維強化炭素質複合体は、一般に密度が高く気孔が
少ないことから、これを摩擦板に用いると、摩擦板と摩
擦板の密着時に潤滑油を排除し難く、動摩擦係数が低く
なるという問題がある。また、炭素繊維強化炭素質複合
体は、レース用ブレーキディスクなどの用途には実績が
あるが、湿式クラッチフェーシングとして用いると、低
温焼成のものは、炭素繊維強化炭素質複合体自体の硬さ
から、加工性が悪い上、長時間使用すると係合する相手
の摩擦板を摩耗してしまい耐久性に劣るという問題があ
る。逆に、高温焼成のものは、摩耗し易く、製造コスト
も高くなるという問題がある。
2. Description of the Related Art Up to now, a paper material containing cellulose as a main component has been used as a wet friction clutch facing material. However, a facing material that can withstand high temperatures has been desired. In response to this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-76085 proposes a differential limiting device in which a friction surface of a friction plate is improved by using a carbon fiber reinforced carbonaceous composite so as to withstand high load and high temperature. There is. But,
Since carbon fiber reinforced carbonaceous composites generally have high density and few pores, when this is used for the friction plates, it is difficult to remove the lubricating oil when the friction plates are in close contact with each other, and the dynamic friction coefficient becomes low. is there. Although carbon fiber reinforced carbonaceous composites have a proven track record in applications such as brake discs for races, when used as wet clutch facings, low-temperature fired ones are difficult to use because of their hardness. However, there is a problem in that the workability is poor, and the friction plate of the other party to be engaged wears down when used for a long time, resulting in poor durability. On the contrary, the high-temperature fired product has a problem that it is easily worn and the manufacturing cost becomes high.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の技術的課題を背景になされたものであり、高負
荷、高温に耐え得る耐久性を有し、かつ固体潤滑材とし
て機能する適度な柔らかさを有し、気孔が多くオイル中
での熱伝導性に優れる摩擦板を備えたクラッチを得るこ
とを目的としてなされたものである。
The present invention has been made against the background of the above-mentioned conventional technical problems and has a durability capable of withstanding a high load and a high temperature and functions as a solid lubricant. The object of the present invention is to obtain a clutch having a friction plate which has appropriate softness and has a large number of pores and is excellent in heat conductivity in oil.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1の摩擦板
と第2の摩擦板とが相互に重ね合わされて配設されると
ともに、第1の摩擦板と第2の摩擦板は相対回転可能な
2部材に回転方向に一体的に係合しており、かつ第1の
摩擦板と第2の摩擦板の両摩擦面の少なくとも一方の摩
擦面が、炭素繊維強化炭素質焼結体で構成されたクラッ
チにおいて、炭素繊維強化炭素質複合体は、炭素結晶堆
積層の厚さLcが2〜70nm、好ましくは10〜40
nmであり、かつラマンスペクトルの1,360cm-1
付近におけるピークと1,600cm-1付近におけるピ
ークの強度比R〔I1,360/I1,600〕が0.4〜0.9で
あり、かつ気孔率が22〜60%である炭素繊維強化炭
素質焼結体(以下、「C/Cコンポジット」という)で
構成されていることを特徴とする炭素繊維強化炭素質焼
結体クラッチを提供するものである。
According to the present invention, a first friction plate and a second friction plate are disposed so as to be superposed on each other, and the first friction plate and the second friction plate are opposed to each other. The carbon fiber reinforced carbonaceous sintered body is integrally engaged with two rotatable members in the rotational direction, and at least one of the friction surfaces of the first friction plate and the second friction plate has at least one friction surface. In the clutch constituted by, the carbon fiber reinforced carbonaceous composite has a carbon crystal deposition layer thickness Lc of 2 to 70 nm, preferably 10 to 40.
and Raman spectrum of 1,360 cm -1
Carbon fiber reinforced carbonaceous material having an intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ] of a peak in the vicinity of 1600 cm −1 of 0.4 to 0.9 and a porosity of 22 to 60% The present invention provides a carbon fiber reinforced carbonaceous sintered body clutch, which is characterized by being composed of a bonded body (hereinafter, referred to as "C / C composite").

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明のクラッチにおいて、第1
の摩擦板、第2の摩擦板の少なくとも一方の摩擦面は、
C/Cコンポジットで構成されている。本発明の特徴の
一つは、クラッチの摩擦板を構成するC/Cコンポジッ
トの黒鉛化度を制御するために、炭素結晶堆積層の厚さ
Lc、およびラマンスペクトルの1,360cm-1付近
におけるピークと1,600cm-1付近におけるピーク
の強度比R〔I1,360/I1,600 〕により規定したことであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the clutch of the present invention, the first
At least one of the friction plate and the second friction plate of
It is composed of C / C composite. One of the features of the present invention is to control the graphitization degree of the C / C composite that constitutes the friction plate of the clutch, in order to control the thickness Lc of the carbon crystal deposition layer and the Raman spectrum near 1,360 cm -1 . It is defined by the intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ] of the peak and the peak in the vicinity of 1,600 cm −1 .

【0006】炭素結晶堆積層の厚さLcは、C/Cコン
ポジット中の層構造における炭素層の積み重なりを示す
ものである。本発明においては、Lcは、2〜70nm
であり、好ましくは10〜40nmである。炭素結晶堆
積層の厚さLcが2nm未満であると、C/Cコンポジ
ットの、固体潤滑材としての柔らかさが充分でなく、相
手材への攻撃性が著しい。一方、70nmを超えると、
層間すべりにより、層と層の剥離が生じて耐摩耗性に劣
り、摩擦面の目詰まりが起きやすく、耐久性に劣る。な
お、Lcは、通常、X線回折精密測定から得られる半価
幅から求めることができる。
The thickness Lc of the carbon crystal deposition layer indicates the stacking of carbon layers in the layer structure in the C / C composite. In the present invention, Lc is 2 to 70 nm
And preferably 10 to 40 nm. When the thickness Lc of the carbon crystal deposition layer is less than 2 nm, the C / C composite does not have sufficient softness as a solid lubricant, and the aggressiveness to the mating material is remarkable. On the other hand, if it exceeds 70 nm,
Interlayer slippage causes peeling between layers, resulting in poor wear resistance, easy clogging of the friction surface, and poor durability. In addition, Lc can be usually obtained from the half width obtained from X-ray diffraction precision measurement.

【0007】一方、ラマンスペクトルでは、C/Cコン
ポジット中、層構造を作っている炭素と層構造を作って
いない炭素の存在比率が分かる。すなわち、1,360
cm-1付近におけるラマンバンドは、構造欠陥によって
六方格子の対称性が低下するか、あるいは失われること
によって、ラマン活性となったことにより表れると考え
られる。従って、1,360cm-1付近におけるラマン
バンドは、アモルファス状炭素の存在を示す。一方、
1,600cm-1付近におけるラマンバンドは、黒鉛層
平面を形成する二次元六方格子のもつ3個の振動モード
のうち、1個だけあるラマン活性な二重縮重振動によっ
て表れるものと考えられる。従って、1,600cm-1
付近におけるラマンバンドは、黒鉛結晶構造の存在を示
す。また、各ラマンバンドの強度は、その存在比を表す
ため、ラマンスペクトルの1,360cm-1付近におけ
るピークと1,600cm-1付近におけるピークの強度
比R〔I1,360/I1,600 〕は、乱層構造と黒鉛結晶構造の
比率を表すパラメータとして用いることができる。図1
に、各種炭素のラマンスペクトルのチャートおよびその
強度比Rを例示した。
On the other hand, the Raman spectrum shows the abundance ratio of carbon forming a layered structure and carbon not forming a layered structure in the C / C composite. That is, 1,360
The Raman band in the vicinity of cm −1 is considered to be due to Raman activation due to the decrease or loss of the symmetry of the hexagonal lattice due to structural defects. Therefore, the Raman band near 1,360 cm -1 indicates the presence of amorphous carbon. on the other hand,
It is considered that the Raman band near 1,600 cm -1 is due to Raman-active double degenerate vibration, which is only one of the three vibration modes of the two-dimensional hexagonal lattice forming the plane of the graphite layer. Therefore, 1,600 cm -1
Raman bands in the vicinity indicate the presence of the graphite crystal structure. Further, since the intensity of each Raman band represents its abundance ratio, the intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ] of the peak in the vicinity of 1,360 cm −1 and the peak in the vicinity of 1,600 cm −1 of the Raman spectrum is It can be used as a parameter indicating the ratio of the layer structure and the graphite crystal structure. FIG.
The Raman spectrum charts of various carbons and their intensity ratios R are illustrated in FIG.

【0008】本発明では、ラマンスペクトルの1,36
0cm-1付近におけるピークと1,600cm-1付近に
おけるピークの強度比R〔I1,360/I1,600 〕を0.4〜
0.9と規定している。強度比R〔I1,360/I1,600
が、0.4未満であると、C/Cコンポジットが柔らか
くなり過ぎ、摩擦によるディスク自体の摩耗が必要以上
に多くなり、一方、0.9を超えると、C/Cコンポジ
ット中の炭素粒が脱落し易くなり、相手材への攻撃性が
増大してしまう。さらに、強度比R〔I1,360/I1,600
は、0.5〜0.7であることがより好ましい。
In the present invention, the Raman spectrum of 1,36
0cm peak intensity ratio of the vicinity of the peak and 1,600Cm -1 near -1 0.4 The R [I 1,360 / I 1,600]
It is defined as 0.9. Intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ]
However, if it is less than 0.4, the C / C composite becomes too soft, and the abrasion of the disc itself due to friction increases more than necessary. On the other hand, if it exceeds 0.9, the carbon particles in the C / C composite become large. It becomes easy to fall off, and the aggression to the opponent material increases. Furthermore, the intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ]
Is more preferably 0.5 to 0.7.

【0009】本発明の特徴の一方は、クラッチの摩擦板
を構成するC/Cコンポジットの気孔率を規定し、湿式
クラッチの摩擦板としての熱伝導率を向上させて、潤滑
油の劣化を防ぐとともに、摩擦板と摩擦板の密着時の潤
滑油の逃げ口を確保することである。すなわち、黒鉛結
晶自体は非常に熱伝導率のよいものであるが、本発明の
C/Cコンポジットのように、黒鉛結晶構造に乱層構造
が入り込んで、黒鉛結晶構造を取り囲むと、熱伝導率が
低下し、摩擦板表面の温度を素早く下げることが困難と
なる。ところで、潤滑油は、摩擦板の気孔に出入りする
ことで、潤滑油自体が熱媒体の役割をすることにより、
摩擦板表面の温度を低下させる。従って、気孔率を増や
すことで、C/Cコンポジットのみかけの熱伝導率を向
上させることができる。
One of the features of the present invention is to define the porosity of the C / C composite constituting the friction plate of the clutch, improve the thermal conductivity of the friction plate of the wet clutch, and prevent the deterioration of the lubricating oil. At the same time, it is necessary to secure an escape port for the lubricating oil when the friction plates are in close contact with each other. That is, although the graphite crystal itself has very good thermal conductivity, when the graphite crystal structure has a disordered layer structure and surrounds the graphite crystal structure as in the C / C composite of the present invention, the thermal conductivity is high. Is lowered, and it becomes difficult to quickly lower the temperature of the friction plate surface. By the way, the lubricating oil moves in and out of the pores of the friction plate, so that the lubricating oil itself serves as a heat medium,
Lower the temperature of the friction plate surface. Therefore, the apparent thermal conductivity of the C / C composite can be improved by increasing the porosity.

【0010】また、気孔は、摩擦板どうしを密着させる
際の潤滑油の逃げ口となる。従って、気孔の存在は、摩
擦板と摩擦板の間に潤滑油が残存して、両者の密着を妨
げることを防止する。摩擦板どうしを密着させる際に潤
滑油が、摩擦板と摩擦板の間に残存すると、いわゆるμ
特性が悪くなる。
The pores serve as escape ports for the lubricating oil when the friction plates are brought into close contact with each other. Therefore, the presence of the pores prevents the lubricating oil from remaining between the friction plates and obstructing the close contact between them. If the lubricating oil remains between the friction plates when the friction plates are in close contact, the so-called μ
The characteristics deteriorate.

【0011】本発明では、C/Cコンポジットの気孔率
を22〜60%と規定している。気孔率が22%未満で
あると、摩擦板表面の温度を逃がすことができないため
潤滑油が劣化する上、潤滑油の逃げ口としての充分な容
量がないため、気孔の目詰まりが起こり易く、一方、6
0%を超えると、C/Cコンポジットの強度が低下する
ため、破損し易くなる。さらに好ましい気孔率として
は、31〜50%である。
In the present invention, the porosity of the C / C composite is specified as 22 to 60%. If the porosity is less than 22%, the temperature of the friction plate surface cannot escape, and the lubricating oil deteriorates. Moreover, since there is not enough capacity as an escape port for the lubricating oil, clogging of the pores easily occurs, On the other hand, 6
If it exceeds 0%, the strength of the C / C composite decreases, and it is easily damaged. A more preferable porosity is 31 to 50%.

【0012】気孔率の測定方法としては、特に限定され
ないが、例えば水銀圧入法で測定することができる。水
銀圧入法は、水銀に加えられた圧力と、その圧力によっ
て水銀が気孔に侵入した水銀の量により、気孔率を算出
するものである。ここで、水銀に加えられた圧力と、そ
の圧力によって水銀が気孔に侵入し得る最小の気孔直径
との関係は、次のWashburn式(I)で表され
る。 P・D∝−4σcosθ・・・・・(I) 〔式中、Pは印加圧力、Dは気孔直径、σは水銀の表面
張力、θは水銀の試料に対する接触角を表す。〕 すなわち、水銀に与えられた圧力は、水銀が侵入し得る
気孔直径と反比例の関係にあり、順次圧力を加えていけ
ば、より細かい気孔まで侵入することになり、その気孔
直径は、一義的に決定可能となるものである。一方、加
圧により気孔中に侵入した水銀の量、すなわち圧入量
は、気孔の総容積である。従って、気孔直径に対する気
孔容積の関係、すなわち気孔分布が明らかとなる。
The method for measuring the porosity is not particularly limited, but the porosity can be measured by, for example, the mercury penetration method. The mercury porosimetry method calculates the porosity by the pressure applied to mercury and the amount of mercury that has penetrated into the pores due to the pressure. Here, the relationship between the pressure applied to the mercury and the minimum pore diameter that allows the mercury to enter the pores is expressed by the following Washburn equation (I). P · D∝-4σ cos θ (I) [wherein, P is applied pressure, D is pore diameter, σ is surface tension of mercury, and θ is contact angle of mercury with respect to sample. ] That is, the pressure applied to mercury is in inverse proportion to the pore diameter that mercury can invade, and if pressure is successively applied, it will penetrate even finer pores, and the pore diameter is unique. Can be determined. On the other hand, the amount of mercury that has entered the pores by pressurization, that is, the amount of press-fitting, is the total volume of the pores. Therefore, the relationship between the pore diameter and the pore volume, that is, the pore distribution becomes clear.

【0013】以上のような黒鉛化度および気孔率を有す
るC/Cコンポジットの製造方法を、以下に説明する。
本発明におけるC/Cコンポジットは、炭素繊維強化炭
素質複合体の焼結体である。本発明において、炭素繊維
強化炭素質複合体は、炭素マトリックスを形成する炭素
質骨材、炭素質バインダーおよび炭素繊維からなるもの
である。
A method for producing a C / C composite having the above graphitization degree and porosity will be described below.
The C / C composite in the present invention is a sintered body of a carbon fiber reinforced carbonaceous composite. In the present invention, the carbon fiber reinforced carbonaceous composite is composed of a carbonaceous aggregate forming a carbon matrix, a carbonaceous binder and carbon fibers.

【0014】炭素マトリックスとしては、軟化点を有し
ておらず、しかも揮発分が20重量%以下のものが適用
される。特に、複合体としての強度を維持するために、
自己焼結性を有するものが好ましい。また、炭素マトリ
ックスは、石油系、石炭系のいずれでもよいが、炭化収
率の観点から、石炭ピッチ系が好適である。炭素マトリ
ックスの粒径としては、2〜150μmが好ましい。
A carbon matrix having no softening point and having a volatile content of 20% by weight or less is applied. In particular, in order to maintain the strength of the composite,
Those having self-sintering property are preferable. The carbon matrix may be either petroleum-based or coal-based, but coal pitch-based is preferable from the viewpoint of carbonization yield. The particle size of the carbon matrix is preferably 2 to 150 μm.

【0015】炭素繊維は、炭素繊維強化炭素質複合体の
焼結体であるC/Cコンポジットの強度を確保するため
のものである。
The carbon fiber is for ensuring the strength of the C / C composite which is a sintered body of the carbon fiber reinforced carbonaceous composite.

【0016】炭素繊維の繊維長は、特に限定されるもの
ではなく、短繊維であっても長繊維であってもよいが、
好ましくは0.03〜50mm、より好ましくは1〜3
0mmの短繊維がよい。繊維長が0.03mm未満であ
ると、C/Cコンポジットの強度を確保することができ
ず、一方、50mmを超えると、繊維どうしが絡み合っ
て分散性が低下する恐れがある。また、繊維径として
は、5〜25μm、特に7〜15μmが好ましい。繊維
径が5μm未満であると、所望の気孔率および気孔量が
得られなくなり、一方、25μmを超えると、強化繊維
としての機械的特性が不充分となる。
The fiber length of the carbon fibers is not particularly limited and may be short fibers or long fibers.
Preferably 0.03 to 50 mm, more preferably 1 to 3
Short fibers of 0 mm are good. If the fiber length is less than 0.03 mm, the strength of the C / C composite cannot be secured, while if it exceeds 50 mm, the fibers are entangled with each other and the dispersibility may be reduced. The fiber diameter is preferably 5 to 25 μm, particularly preferably 7 to 15 μm. If the fiber diameter is less than 5 μm, the desired porosity and porosity cannot be obtained. On the other hand, if the fiber diameter exceeds 25 μm, the mechanical properties of the reinforcing fiber become insufficient.

【0017】炭素繊維強化炭素質複合体に占める炭素繊
維の割合は、10〜70重量%が好ましく、さらに20
〜40重量%がより好ましい。炭素繊維の割合が、10
重量%未満であると、材料としての強度および摩擦摩耗
特性を維持できず、一方、70重量%を超えると、材料
としてもろくなり、所望の形状を維持することが困難と
なる恐れがある。
The proportion of carbon fibers in the carbon fiber reinforced carbonaceous composite is preferably 10 to 70% by weight, and further 20
-40% by weight is more preferable. The ratio of carbon fiber is 10
If it is less than wt%, the strength and friction and wear properties as a material cannot be maintained, while if it exceeds 70 wt%, it becomes brittle as a material and it may be difficult to maintain a desired shape.

【0018】炭素マトリックスおよび炭素繊維のバイン
ダーとしては、炭素粉末、フェノール樹脂粉末、石油系
または石炭系ピッチ系粉末が挙げられるが、特に炭素粉
末、石炭系ピッチ系粉末が好適である。フェノール樹脂
粉末は、炭素収率が特に低いため、浸漬工程を繰り返し
行う必要があり、しかも後の焼結時に急激に軟化するた
め、所望の形状のC/Cコンポジットが得られないこと
がある。
Examples of the binder of the carbon matrix and the carbon fiber include carbon powder, phenol resin powder, petroleum-based or coal-based pitch-based powder, and carbon powder and coal-based pitch-based powder are particularly preferable. Since the carbon yield of the phenol resin powder is particularly low, it is necessary to repeat the dipping step, and further, the phenol resin powder is abruptly softened during the subsequent sintering, so that the C / C composite having a desired shape may not be obtained.

【0019】炭素粉末は、自己焼結性を有し、かつ未炭
化または炭化が充分になされていない状態のものが好ま
しい。自己焼結性を有する炭素粉末をバインダーとして
用いることにより、一回の焼成でち密なマトリックスを
作成し得る。炭素粉末としては、石油系、石炭系のいず
れでもよく、例えば、メソカーボンマイクロビーズ、バ
ルクメソフェーズ粉砕品、低温か焼コークス粉砕品など
を挙げることができる。中でも、粒径、組成の均一性お
よび安定性の観点から、石油系および/または石炭系の
メソカーボンマイクロビーズが好ましく、炭化歩留りの
観点からは石炭系のものがより好ましい。
It is preferable that the carbon powder has self-sinterability and is not carbonized or is not carbonized sufficiently. By using the carbon powder having the self-sintering property as the binder, a dense matrix can be formed by firing once. The carbon powder may be petroleum-based or coal-based, and examples thereof include mesocarbon microbeads, bulk mesophase crushed products, and low temperature calcined coke crushed products. Among them, petroleum-based and / or coal-based mesocarbon microbeads are preferable from the viewpoint of particle size, composition uniformity, and stability, and coal-based mesocarbon microbeads are more preferable from the viewpoint of carbonization yield.

【0020】炭素粉末の粒径は、2〜150μmが好ま
しい。粒径が2μm未満であると、分散性が低下し、均
質なマトリックスが得られず、一方、150μmを超え
ると、ち密なマトリックスが得られない。
The particle size of the carbon powder is preferably 2 to 150 μm. If the particle size is less than 2 μm, the dispersibility is reduced and a homogeneous matrix cannot be obtained, while if it exceeds 150 μm, a dense matrix cannot be obtained.

【0021】バインダーの配合量は、炭素繊維強化炭素
質複合体に対して、30〜80重量%であることが好ま
しく、特に42〜75重量%であることがより好まし
い。配合量が30重量%未満であると、充分な気孔率が
得られず、一方、80重量%を超えると、マトリックス
の気孔率が多くなるとともに炭素繊維の含有比率が低下
するため、複合材としての充分な強度が得られない。
The content of the binder is preferably 30 to 80% by weight, and more preferably 42 to 75% by weight, based on the carbon fiber reinforced carbonaceous composite. When the content is less than 30% by weight, sufficient porosity cannot be obtained. On the other hand, when the content exceeds 80% by weight, the porosity of the matrix increases and the carbon fiber content decreases, so that a composite material is obtained. Cannot obtain sufficient strength.

【0022】本発明においてC/Cコンポジットは、上
記炭素マトリックス、炭素繊維およびバインダーを混合
し、これを成形して炭素繊維強化炭素質複合体となした
のち、焼成することにより製造する。混合方法は、特に
限定されるものではなく、例えば常法により行うことが
できる。成形方法も特に限定されないが、例えば、0.
05〜2t/cm2 の加圧成形が好適である。また、冷
間静水圧プレス法(CIP)、熱間静水圧プレス法(H
IP)、またはホットプレス法を用いることもできる。
成形温度は、大気中では600℃以下、不活性雰囲気下
では1,000℃以下の加熱下で行うことができる。
In the present invention, the C / C composite is produced by mixing the above-mentioned carbon matrix, carbon fiber and binder, molding this to form a carbon fiber reinforced carbonaceous composite, and then firing. The mixing method is not particularly limited, and can be performed by a conventional method, for example. The molding method is also not particularly limited, but, for example, 0.
Pressure molding of 05 to 2 t / cm 2 is suitable. In addition, cold isostatic pressing (CIP), hot isostatic pressing (H
IP) or hot pressing method can also be used.
The molding temperature can be 600 ° C. or lower in the air and 1,000 ° C. or lower in an inert atmosphere.

【0023】成形により得られた炭素繊維強化炭素質複
合体は、焼結されて、C/Cコンポジットとなる。焼結
により、炭素繊維強化炭素質複合体に含有される炭素繊
維および炭素粉末の未炭化部分は、炭化固結化を経て、
一部は黒鉛化する。焼結は、700〜2,800℃で、
0.5〜24時間行うことが好ましく、特に1,000
〜2,500℃で、2〜12時間行うことがより好まし
い。焼結温度が、700℃未満であると、所望の黒鉛化
度のC/Cコンポジットが得られず、一方、2,800
℃を超えると、マトリックスの硬さが低下し、摩耗量が
増大する。また、焼結は、チッ素ガス、アルゴンガスな
どの非酸化性雰囲気下で行うことが好ましい。
The carbon fiber reinforced carbonaceous composite obtained by molding is sintered into a C / C composite. By sintering, the uncarbonized portions of the carbon fibers and carbon powder contained in the carbon fiber reinforced carbonaceous composite undergo carbonization and solidification,
Part is graphitized. Sintering is 700-2,800 ° C,
It is preferable to carry out for 0.5 to 24 hours, especially 1,000
It is more preferable to carry out at 2,500 ° C. for 2 to 12 hours. If the sintering temperature is less than 700 ° C, a C / C composite having a desired degree of graphitization cannot be obtained, while 2,800
If the temperature exceeds ℃, the hardness of the matrix decreases and the amount of wear increases. Further, the sintering is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.

【0024】本発明のクラッチは、第1の摩擦板および
第2の摩擦板の両方を、前記したC/Cコンポジットで
構成しても、いずれか一方をC/Cコンポジットで構成
してもよい。また、第1の摩擦板および/または第2の
摩擦板の全体を前記したC/Cコンポジットで構成して
も、摺動面となる部分のみをC/Cコンポジットで構成
し、強度を受け持つ部分、例えば背板部を金属、樹脂あ
るいはセラミックスなどの構造材料で構成することがで
きる。第1の摩擦板および第2の摩擦板は、前記した方
法で直接所定の形状に成形し、焼結して作成しても、ブ
ロック状のC/Cコンポジットを作成し、その後、所定
形状に機械加工して作成してもよい。なお、本発明のク
ラッチにおいて、第1の摩擦板および第2の摩擦板以外
の他の部品は、従来のクラッチの部品と同様のものを用
いることができる。
In the clutch of the present invention, both the first friction plate and the second friction plate may be made of the above-mentioned C / C composite, or one of them may be made of the C / C composite. . Further, even if the first friction plate and / or the second friction plate is entirely composed of the above-mentioned C / C composite, only the part which becomes the sliding surface is composed of the C / C composite, and the part responsible for the strength. For example, the back plate portion can be made of a structural material such as metal, resin, or ceramics. Even if the first friction plate and the second friction plate are directly formed into a predetermined shape by the above-mentioned method and sintered to form a block-shaped C / C composite, and then formed into a predetermined shape. It may be created by machining. In the clutch of the present invention, the parts other than the first friction plate and the second friction plate may be the same as those of the conventional clutch.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。なお、特に断らないかぎり、以下にいう
部、%は、重量基準である。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, unless otherwise specified, the following parts and% are based on weight.

【0026】実施例1〜8、比較例1〜5 炭素マトリックスとして石炭コークス粉末〔三菱化学
(株)製、MPC−1〕、炭素繊維としてPAN系炭素
繊維〔φ10μm、東レ(株)製、T−300〕、バイ
ンダーとして自己焼結性石炭ピッチ系炭素粉〔φ10μ
m、三菱化学(株)製、TGP〕を用い、表1〜2の配
合処方で乾式混合し、これを大気中で500℃にてホッ
トプレス成形し、チッ素雰囲気中で焼結し、各種C/C
コンポジットを得た。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 Coal coke powder [MPC-1 manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.] as a carbon matrix, PAN-based carbon fiber [φ10 μm manufactured by Toray Industries, Inc. as a carbon fiber, T -300], as a binder, self-sintering coal pitch-based carbon powder [φ10μ
m, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., TGP], dry-blended according to the formulation shown in Tables 1-2, hot-press molded in the atmosphere at 500 ° C., sintered in a nitrogen atmosphere, and C / C
Got a composite.

【0027】得られたC/Cコンポジットについて、結
晶堆積層の厚さLc、ラマンスペクトルの1,360c
-1付近におけるピークと1,600cm-1付近におけ
るピークの強度比R〔I1,360/I1,600 〕および気孔率を
測定した。このとき、測定は、以下の方法で行った。結
晶堆積層の厚さLcは、粉砕したC/Cコンポジットの
X線回折の標準シリコン試料を用いた精密測定のチャー
トの半価幅から求めた。強度比Rは、ラマンスペクトル
の1,600cm-1付近におけるピークの強度に対する
1,360cm-1付近におけるピークの強度の比率であ
る。気孔率は、適当な大きさに切断したC/Cコンポジ
ットについて、水銀ポロシメータ(島津製作所(株)
製、ポアサイザー9320形)を用いて、水銀圧入法に
より求めた。
With respect to the obtained C / C composite, the thickness Lc of the crystal deposition layer and the Raman spectrum of 1,360 c
The intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ] and the porosity of the peak near m −1 and the peak near 1,600 cm −1 were measured. At this time, the measurement was performed by the following method. The thickness Lc of the crystal deposition layer was determined from the half width of the chart of the precise measurement using the standard silicon sample of the X-ray diffraction of the crushed C / C composite. The intensity ratio R is the ratio of the intensity of the peak in the vicinity of 1,360 cm -1 to the intensity of the peak in the vicinity of 1,600 cm -1 of the Raman spectrum. Regarding the porosity, a mercury porosimeter (Shimadzu Corporation) is used for C / C composites cut into appropriate sizes.
Manufactured by Poisizer 9320), and determined by mercury porosimetry.

【0028】次に、C/Cコンポジットを厚さ3mm、
外径127mm、内径108mmの摩擦板の形状に加工
した第1の摩擦板と、同様の形状に加工したSPC28
からなる第2の摩擦板とを用意した。そして、3,00
0rpmで回転する回転板上に、第1の摩擦板を固定
し、一方、回転しないスラスト盤に第2の摩擦板を固定
し、スラスト盤を押付力5kg/cm2 で押し付けて、
3000回転させた。このとき、ATFオイルの温度は
100℃とした。各摩擦板について、第1の摩擦板と第
2の摩擦板の間の静止摩擦係数(μs )、1200rp
mにおける動摩擦係数(μd )、および見掛けの滑り停
止時の摩擦係数μ0 を測定した。なお、静止摩擦係数
(μs )は、第2の摩擦板が0.7rpmのときの摩擦
係数とした。また、摩擦特性の指標として、見掛けの滑
り停止時の摩擦係数と動摩擦係数の比率(μ0 /μd
を算出した。μ0 /μd は、1以下であるときが、摩擦
特性が良好であると判断される。
Next, a C / C composite is formed to have a thickness of 3 mm,
A first friction plate processed into the shape of a friction plate having an outer diameter of 127 mm and an inner diameter of 108 mm, and an SPC28 processed into the same shape.
And a second friction plate consisting of And 3,000
The first friction plate was fixed on the rotating plate rotating at 0 rpm, the second friction plate was fixed on the non-rotating thrust plate, and the thrust plate was pressed with a pressing force of 5 kg / cm 2 ,
It was rotated 3000 times. At this time, the temperature of the ATF oil was 100 ° C. For each friction plate, the coefficient of static friction (μ s ) between the first friction plate and the second friction plate, 1200 rp
The coefficient of kinetic friction (μ d ) at m and the coefficient of friction μ 0 at the time of apparent slippage were measured. The static friction coefficient (μ s ) was the coefficient of friction when the second friction plate was 0.7 rpm. In addition, as an index of friction characteristics, the ratio of the friction coefficient at the time of apparent slippage and the dynamic friction coefficient (μ 0 / μ d )
Was calculated. When μ 0 / μ d is 1 or less, it is judged that the friction characteristics are good.

【0029】表3によると、実施例1〜8の第1の摩擦
板は、適度な柔らかさを持っているが耐久性に問題がな
いことが分かった。表4によると、比較例1の第1の摩
擦板はμ特性が悪く、比較例2の第1の摩擦板は摩耗量
が多すぎて、いずれもクラッチに用いる摩擦板としては
適さないことが分かった。また、比較例3と比較例4の
第1の摩擦板は、ATFオイルが劣化し、μ特性も悪化
した。比較例5の第1の摩擦板は、耐久試験の途中で破
損してしまった。
From Table 3, it was found that the first friction plates of Examples 1 to 8 had appropriate softness, but had no problem in durability. According to Table 4, the first friction plate of Comparative Example 1 has a poor μ characteristic, and the first friction plate of Comparative Example 2 has too much wear and is not suitable as a friction plate used for a clutch. Do you get it. Further, in the first friction plates of Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the ATF oil deteriorated and the μ characteristic deteriorated. The first friction plate of Comparative Example 5 was broken during the durability test.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】[0033]

【表4】 [Table 4]

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によると、摩擦板を構成するC/
Cコンポジットの黒鉛化度と気孔率を特定の値としたこ
とにより、摩擦板として好ましいμ特性および熱伝導
性、オイル排除性能を有するため、差動制限性に優れる
とともにオイルの劣化が抑えられ、耐久性が格段に向上
したクラッチが得られる。
According to the present invention, C / which constitutes the friction plate
By setting the graphitization degree and the porosity of the C composite to specific values, the frictional plate has favorable μ characteristics, thermal conductivity, and oil rejection performance, so that the differential limiting property is excellent and oil deterioration is suppressed, A clutch with significantly improved durability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】各種炭素のラマンスペクトルのチャートであ
る。
FIG. 1 is a chart of Raman spectra of various carbons.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の摩擦板と第2の摩擦板とが相互に
重ね合わされて配設されるとともに、第1の摩擦板と第
2の摩擦板は相対回転可能な2部材に回転方向に一体的
に係合しており、かつ第1の摩擦板と第2の摩擦板の両
摩擦面の少なくとも一方の摩擦面が、炭素繊維強化炭素
質焼結体で構成されたクラッチにおいて、炭素繊維強化
炭素質複合体は、炭素結晶堆積層の厚さLcが2〜70
nmであり、かつラマンスペクトルの1,360cm-1
付近におけるピークと1,600cm-1付近におけるピ
ークの強度比R〔I1,360/I1,600 〕が0.4〜0.9で
あり、かつ気孔率が22〜60%である炭素繊維強化炭
素質焼結体で構成されていることを特徴とする炭素繊維
強化炭素質焼結体クラッチ。
1. A first friction plate and a second friction plate are disposed so as to be superposed on each other, and the first friction plate and the second friction plate are formed into two members that can rotate relative to each other. In a clutch in which at least one of the friction surfaces of the first friction plate and the second friction plate is made of a carbon fiber reinforced carbonaceous sintered body. The fiber-reinforced carbonaceous composite has a carbon crystal deposition layer thickness Lc of 2 to 70.
and Raman spectrum of 1,360 cm -1
Carbon fiber reinforced carbonaceous material having an intensity ratio R [I 1,360 / I 1,600 ] of a peak in the vicinity of 1600 cm −1 of 0.4 to 0.9 and a porosity of 22 to 60% A carbon fiber reinforced carbonaceous material sintered body clutch characterized by being composed of a united body.
【請求項2】 炭素結晶堆積層の厚さLcが、10〜4
0nmである請求項1記載の炭素繊維強化炭素質焼結体
クラッチ。
2. The carbon crystal deposition layer has a thickness Lc of 10 to 4
The carbon fiber reinforced carbonaceous material sintered body clutch according to claim 1, which has a thickness of 0 nm.
【請求項3】 気孔率が31〜50%である請求項1記
載の炭素繊維強化炭素質焼結体クラッチ。
3. The carbon fiber reinforced carbonaceous material clutch according to claim 1, which has a porosity of 31 to 50%.
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