JP4593032B2

JP4593032B2 - 湿式摩擦部材

Info

Publication number: JP4593032B2
Application number: JP2001243548A
Authority: JP
Inventors: 満渡辺; 英雄小野
Original assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003056614A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式摩擦部材に関し、詳しくは表面に溝あるいは間隙を有する湿式摩擦部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湿式摩擦部材は自動車のクラッチディスク等に多く用いられる。この場合湿式摩擦部材は、一般にリング状の形状を持つ金属製のコアプレートと、このコアプレート上にリング状に貼付された摩擦材とからなる。この湿式摩擦部材が潤滑油を介して相手材に圧接され、摩擦材が貼付された湿式摩擦部材表面が摩擦面として相手材と係合することによって駆動側から従動側へ駆動力が伝達され、また摩擦面と相手材とが開放されることによって駆動力が遮断される。
【０００３】
このようなクラッチディスクに用いられる湿式摩擦部材は潤滑油中で使用される。この潤滑油は湿式摩擦部材と相手材との間に介在することにより回転トルクを伝達するとともに湿式摩擦材を冷却し、摩擦材の耐久性を保つ効果を持つ。
【０００４】
しかし潤滑油は粘性を持ち、摩擦部材と相手材との間に油膜を形成する。このため作動を解除してもこの油膜によって摩擦部材と相手材とが開放され難くなることがある。この場合、トルクの損失が起こるいわゆる引き摺りトルクが発生する。自動変速機を搭載した自動車においては特に湿式摩擦部材に起因する引き摺りトルクが大きく、この引き摺りトルクが増大するとクラッチの切れ不良の一因となることが知られている。
【０００５】
また、この引き摺りトルクは燃費の向上を妨げる一因ともなっている。近年環境問題に対応するために自動車の燃費の向上が求められており、引き摺りトルクを軽減することは燃費の向上をはかる上でも重要な課題となっている。
【０００６】
引き摺りトルクを軽減するために、従来から様々な手段が考案されている。例えば、湿式摩擦材の摩擦部材にウェーブ加工を施して相手材との接触面積を低減する方法や、摩擦材表面に種々の溝あるいは間隙を形成して潤滑油を排出させる方法は広く用いられている。
【０００７】
ウェーブ加工を施された湿式摩擦部材は、一般的には、コアプレートを容易に弾性変形する鋼板で形成し、周方向に波状の凹凸を付けたのち、このコアプレートに摩擦材を貼付することで得られる。ウェーブ加工を施された湿式摩擦部材をクラッチディスクとして用いる場合、湿式摩擦部材は相手材に圧接されると弾性的に変形され平板な状態となり、圧接が解除されると弾性により元の波状に復元する。このため、復元時には迅速に相手材から開放され、引き摺りトルクを軽減することができる。
【０００８】
溝あるいは間隙が形成された湿式摩擦部材は、コアプレートに摩擦材の小片（セグメント）を複数枚貼り付けて、隣接するセグメント間に間隙を形成する方法や、リング状の摩擦材をプレス成形してその表面に溝を形成する方法や、リング状に成形された摩擦材の表面を切削加工して溝を形成する方法などによって得られる。溝あるいは間隙が形成された湿式摩擦部材をクラッチディスクとして用いる場合、湿式摩擦部材は軸心を中心として回転するため、溝あるいは間隙を流れる潤滑油は、遠心力によってリング状の湿式摩擦部材の内周側から外周側に排出されるため、湿式摩擦部材と相手材との間の油膜が減少して引き摺りトルクが軽減される。
【０００９】
このような湿式摩擦部材に形成される溝あるいは間隙の形状については、従来種々の考案がなされており、例えば特開平１１−１４１５７０号公報には種々の形状の溝を持つ湿式摩擦部材が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、表面に溝あるいは間隙が形成された湿式摩擦部材であり、引き摺りトルクが従来より大幅に軽減される湿式摩擦部材を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の湿式摩擦部材は、コアプレートと該コアプレートの少なくとも一方の面に形成されたリング状の摩擦材とを有する湿式摩擦部材であって、前記摩擦材は、周方向の巾が狭い狭巾部が溝あるいは間隙を隔てて複数個周方向に配列した狭巾集合部と、該狭巾部より周方向の巾が広くかつ該狭巾集合部と該溝あるいは該間隙を隔てて周方向に配置された広巾部とから構成され、該狭巾集合部および該広巾部の個数は各々３または５個であり、該狭巾集合部および該広巾部は交互に均等に配置され、該溝あるいは該間隙は、一定巾であることを特徴とする。
【００１２】
この湿式摩擦部材を構成する狭巾集合部は、溝あるいは間隙が狭い間隔で形成され、主にこの狭巾集合部において潤滑油の排出が行われる。
【００１３】
また、狭巾集合部の総面積は、広巾部の総面積の等倍〜３倍であることが好ましい。
【００１４】
また、この湿式摩擦部材に形成される溝あるいは間隙は、放射状に延びかつ溝あるいは間隙の巾は１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。
【００１５】
さらに、狭巾集合部における溝あるいは間隙の総面積は、狭巾集合部における狭巾部の総面積以下であることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる湿式摩擦部材は、コアプレートと該コアプレートの少なくとも一方の面に形成されたリング状の摩擦材とを有する。
【００１７】
摩擦材は通常用いられる摩擦材から選択して用いることができる。例えば、ペーパーフェーシングのほか、レジンモールド、軟質ウーブン、特殊ウーブン、セミメタリック、セラミック等の摩擦材を用いることができる。このうち、ペーパーフェーシングは、耐久性に優れ軽量であり、また安価に製造できることから、より好ましく用いることができる。
【００１８】
摩擦材は１枚のリング状に成形され、あるいは複数のセグメント摩擦材がリング状に配置されてコアプレートに貼付される。摩擦材はコアプレートの両面に貼付することもできるし、片面にのみ貼付することもできる。摩擦材をコアプレートの両面に貼付する場合、コアプレートを挟んで両面に位置する各摩擦材の溝あるいは間隙の位置は、一致させてもよいし一致させなくてもよい。また、貼付は通常行われている方法で行うことができる。
【００１９】
本発明において摩擦材は、周方向の巾が狭い狭巾部が溝あるいは間隙を隔てて複数個周方向に配列した狭巾集合部と、狭巾部より周方向の巾が広くかつ狭巾集合部と溝あるいは間隙を隔てて周方向に配置された広巾部とから構成されている。
【００２０】
一般に湿式摩擦部材において、溝あるいは間隙が数多く形成されるほど潤滑油の流路となる面積が大きくなり、潤滑油の排出が良好に行われる。このため摩擦面の油膜が低減し、摩擦部材と相手材との係合が開放され易くなり、引き摺りトルクが低減される。しかしその反面、溝あるいは間隙が数多く形成されるほど摩擦面の面積が減少するために、十分な摩擦材の耐荷重性や耐熱性が得られなくなる。
【００２１】
本発明の湿式摩擦部材において摩擦材は、狭巾集合部と広巾部とから構成される。この構成により本発明の湿式摩擦部材では、溝あるいは間隙が狭い間隔で形成された狭巾集合部において潤滑油の排出が良好に行われる。このため狭巾集合部では油膜が低減し、摩擦部材と相手材との係合が開放され易くなる。その結果、湿式摩擦部材全体としては溝あるいは間隙の数を増やすことなく引き摺りトルクが軽減される。
【００２２】
ここで狭巾集合体の溝あるいは間隙の巾および数は、個々の湿式摩擦部材製品毎に最適な数に設定でき、狭巾部の巾は狭巾集合部の面積と溝あるいは間隙の数とによって決定される。溝あるいは間隙の深さは摩擦材の厚さに応じて最適な深さに設定されるが、０．１ｍｍ以上あるいは摩擦材の厚さの３０％以上であることが好ましい。
【００２３】
広巾部の巾は、狭巾集合部および広巾部の配置される個数と狭巾集合部の巾とによって決定される。
【００２４】
本発明の湿式摩擦部材において、狭巾集合部および広巾部は各々３個以上で、狭巾集合部および広巾部は交互に均等に配置されている。狭巾集合部および広巾部が交互に均等に配置されることで、油膜が形成される面と油膜が低減する面とがバランス良く配置されることになり、摩擦部材と相手材との係合が開放され易くなるため引き摺りトルクが低減される。また、各々３個未満の配置では広巾部の面積が大きくなるため、狭巾集合部と広巾部との配置のバランスが悪くなって引き摺りトルクが増大する。さらに狭巾集合部および広巾部は各々３個以上であればよいが、３〜５個の範囲でよりバランスよく配置されるため、各々３〜５個の範囲で配置されることがより好ましい。
【００２５】
本発明の湿式摩擦部材において、狭巾集合部の総面積は広巾部の総面積の等倍〜３倍であるのが好ましい。狭巾集合部の総面積が広巾部の総面積に満たないと広巾部の面積が大きくなるため広巾部での油膜が増大し、その結果引き摺りトルクが増大する。また３倍を超えると、狭巾集合部における溝あるいは間隙の間隔が広くなり、狭巾集合部の効果が少なくなって引き摺りトルクが増大する。
【００２６】
本発明の湿式摩擦部材において、溝あるいは間隙は放射状に延び、かつ溝あるいは間隙の巾は１ｍｍ〜３ｍｍであるのが好ましい。溝あるいは間隙が放射状に延びることで、この溝あるいは間隙の方向が湿式摩擦部材が回転する際に生じる遠心力の方向と一致することになり、このため潤滑油の排出が良好に行われる。また、溝あるいは間隙の巾が１ｍｍ未満であると潤滑油の流路としての十分な巾が得られず、潤滑油の排出が良好に行われ難い。また、３ｍｍを超えると狭巾部の巾が狭くなり狭巾部の面積が小さくなることから、摩擦材の耐熱性や摩擦耐性を保つことが難しくなる。
【００２７】
本発明の湿式摩擦部材において、狭巾集合部における溝あるいは間隙の総面積は、狭巾集合部における狭巾部の総面積以下であるのが好ましい。狭巾集合部における溝あるいは間隙の総面積が狭巾集合部における狭巾部の総面積を超えると、狭巾部の面積が小さくなり、摩擦材の耐熱性や摩擦耐性を保つことが難しくなる。
【００２８】
また本発明の湿式摩擦部材は、ウェーブ加工を施したコアプレートと摩擦材とからなる湿式摩擦材部材にこの様な溝あるいは間隙を形成して構成することもできる。この場合、ウェーブ加工によっても引き摺りトルクが低減されるため、より好ましく用いることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明する。
【００３０】
（実施例１）
本発明の実施例１の湿式摩擦部材の形状を図１に示す。本実施例１の湿式摩擦部材は、コアプレート１と、このコアプレート１の両面に貼付された、溝２がプレス加工によって形成されたリング状の摩擦材３とからなる。
【００３１】
コアプレート１は厚さ１．０ｍｍのスチール製のものを用いた。また、摩擦材３は外径１５３ｍｍ，内径１３８ｍｍ，片側厚さ０．４０ｍｍのリング状のペーパーフェーシングを用いた。このペーパーフェーシングは、パルプ、合成繊維および摩擦調整剤を湿式抄造した基材にフェノール樹脂等の熱硬化性バインダーを含浸し成型したものであり、多孔質で弾力に優れ油中で摩擦に使用することに適する。
【００３２】
この摩擦材３上にプレス加工によって形成された溝２は、巾２ｍｍ，深さ０．１５ｍｍであり、リング状の摩擦材３の内周側から外周側に放射方向に向かって延びるように形成されている。
【００３３】
また溝２は、リング状の摩擦材３の内周となる円および外周となる円の中心をその中心とし、１本の溝２を基準として放射状に６°間隔で８本配置され、次いで３０°間隔で１本配置され、さらに６°間隔で８本、３０°間隔で１本と交互に配置されたことによって、３６０°のリング状の摩擦材３の摩擦面全面に放射状に配置されている。
【００３４】
ここでこの溝２が配置された角度とは、リング状の摩擦材３の外周となる円および内周となる円の中心をその中心として、１本の溝２の巾方向の中心線から隣接する溝２の巾方向の中心線までの角度をいうものである。
【００３５】
また、摩擦材３上に６°間隔で配置された２本の溝２によって区画された部分を狭巾部４と呼ぶ。そして、溝２によって区画された７個の狭巾部４とそれを区画する６本の溝１とによって構成される部分を狭巾集合部５とする。さらに、狭巾集合部４に隣接し、３０°間隔で配置された２本の溝２によって区画された部分を広巾部６とする。これら狭巾部４、狭巾集合部５および広巾部６は、本発明の狭巾部、狭巾集合部および広巾部に相当する。
【００３６】
この構成により、狭巾集合部５と広巾部６とは交互にそれぞれ５個づつ形成されている。また、溝２は全部で４０本形成されている。以上の方法で実施例１の湿式摩擦部材が得られた。
【００３７】
（実施例２）
本発明の実施例２の湿式摩擦部材の形状を図２に示す。本実施例２の湿式摩擦部材は、実施例１と同じコアプレート７と、このコアプレート７の両面にリング状に貼付された、２種類の摩擦材のセグメントである狭巾セグメントおよび広巾セグメントとからなる。本実施例２の湿式摩擦部材では、隣り合う２個のセグメントの間に間隙８が形成されている。
【００３８】
また、この間隙８は、２種類のセグメントをコアプレート７に貼付することによって、実施例１における溝２と同じ配置となるように形成されている。
【００３９】
摩擦材のセグメントは実施例１と同じ帯状のペーパーフェーシングより扇面状に打ち抜かれて成形された。ここで狭巾セグメントをセグメント９とし、広巾セグメントをセグメント１０とする。セグメント９およびセグメント１０の厚さは０．４ｍｍである。セグメント９およびセグメント１０の形状は、これらのセグメントをコアプレート７にリング状に貼付した場合に、本実施例２の湿式摩擦部材が実施例１の湿式摩擦部材と同じ狭巾部、広巾部および溝の配置を持つような形状に成形されている。
【００４０】
また、間隙８は、巾２ｍｍ，深さ０．４ｍｍである。
【００４１】
本実施例２において、コアプレート７上に貼付された１個のセグメント９を狭巾部１１と呼ぶ。そして、７個の狭巾部１１とそれを区画する６本の間隙８とによって構成される部分を狭巾集合部１２とする。さらに、狭巾集合部１２に間隙８を隔てて貼付された１個のセグメント１０を広巾部１３とする。これら狭巾部１１、狭巾集合部１２および広巾部１３は本発明の狭巾部、狭巾集合部及び広巾部に相当する。
【００４２】
この構成により、狭巾集合部１２と広巾部１３とは交互にそれぞれ５個づつ形成されている。また、間隙８は全部で４０本形成されている。以上の方法で実施例２の湿式摩擦部材が得られた。
【００４３】
（実施例３）
本発明の実施例３の湿式摩擦部材の形状を図３に示す。本実施例３の湿式摩擦部材は、実施例１と同じコアプレート１４と、このコアプレート１４の両面に貼付された、溝１５がプレス加工によって形成されたリング状の摩擦材１６とからなる。本実施例３の湿式摩擦部材は、溝１５の配置以外は実施例１と同様に形成された。
【００４４】
本実施例３において溝１５は、摩擦材１６の内周となる円および外周となる円の中心をその中心とし、１本の溝１５を基準として放射状に６°間隔で１３本配置され、次いで４８°間隔で１本配置され、さらに６°間隔で１３本、４８°間隔で１本と交互に配置されたことによって、３６０°のリング状の摩擦材１６の摩擦面全面に放射状に配置されている。また、溝１５は全部で３９本形成されている。
【００４５】
また、摩擦材１６上に６°間隔で配置された２本の溝１５によって区画された部分を狭巾部１７と呼ぶ。そして、溝１５によって区画された１１個の狭巾部１７とそれを区画する１０本の溝１５とによって構成される部分を狭巾集合部１８とする。さらに、狭巾集合部１８に隣接した４８°間隔で配置された２本の溝１４によって区画された部分を広巾部１９とする。これら狭巾部１７、狭巾集合部１８および広巾部１９は本発明の狭巾部、狭巾集合部および広巾部に相当する。
【００４６】
この構成により、狭巾集合部１７と広巾部１８とは交互にそれぞれ３個づつ形成されている。また、溝１５は全部で３９本形成されている。以上の方法で実施例３の湿式摩擦部材が得られた。
【００４７】
（比較例１）
本発明の比較例１の湿式摩擦部材の形状を図４に示す。本比較例１の湿式摩擦部材は、コアプレート２０と、このコアプレート２０の両面に貼付された、溝２１がプレス加工によって形成されたリング状の摩擦材２２とからなる。本比較例１の湿式摩擦部材は、溝２１の配置以外は実施例１と同様に形成された。
【００４８】
本比較例１において溝２１は、リング状の摩擦材２２の内周となる円および外周となる円の中心をその中心とし、１本の溝２１を基準として放射状に９°間隔で４０本配置されたことによって、３６０°のリング状の摩擦材２２の摩擦面全面に放射状に配置されている。以上の方法で比較例１の湿式摩擦部材が得られた。
【００４９】
（比較例２）
本発明の比較例２の湿式摩擦部材の形状を図５に示す。本比較例２の湿式摩擦部材は、コアプレート２３と、このコアプレートの両面に貼付された、摩擦材のセグメントであるセグメント２４とからなる。本比較例２の湿式摩擦部材では、隣り合う２個のセグメント２４の間に間隙２５が形成される。また、本比較例２の湿式摩擦部材は、間隙２５の配置およびセグメント２４の形状以外は実施例２と同様に形成された。
【００５０】
セグメント２４の形状は、セグメント２４をコアプレート２３にリング状に貼付した場合に、本比較例２の湿式摩擦部材が比較例１の湿式摩擦部材と同じ狭巾部、広巾部および溝の配置を持つような形状に成形されている。本比較例２において間隙２４は、全部で４０本形成されている。以上の方法で比較例２の湿式摩擦部材が得られた。
【００５１】
（引き摺りトルク試験）
上記実施例１〜３および比較例１〜２の湿式摩擦部材について引き摺りトルク試験を行った。
【００５２】
引き摺りトルク測定機としてＳＡＥ＃２試験機を用い、この試験機に同一の４枚の湿式摩擦部材と５枚のクラッチプレートとを交互に装着して、湿式摩擦部材を回転させた状態での引き摺りトルクを計測した。
【００５３】
湿式摩擦部材の回転数は１０００ｒｐｍに設定した。また、隣り合うクラッチプレートの間隔から湿式摩擦部材の厚さをひいた差すなわちパッククリアランスが１つの湿式摩擦部材あたりで平均１．６ｍｍとなるように設定した。潤滑油はＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）を用い、潤滑油量６００ｃｃ／分，油温４０℃の条件で試験を行った。以上の試験方法にて行った引き摺りトルク試験の結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】

【００５５】
実施例１の湿式摩擦部材と比較例１の湿式摩擦部材とは溝の形状や数が等しいにもかかわらず、明らかに実施例１の湿式摩擦部材の方が引き摺りトルクが小さい。これは、実施例１の湿式摩擦部材が狭巾集合部と広巾部とを有する構成であり、狭巾集合部において潤滑油の排出が良好に行われたため、均等な間隔で溝が形成されている比較例１の湿式摩擦部材と比較して引き摺りトルクが軽減したものと考えられる。
【００５６】
また、同様に実施例２の湿式摩擦部材と比較例２の湿式摩擦部材とは、間隙の形状や数が等しいにもかかわらず、明らかに実施例２の湿式摩擦部材の方が引き摺りトルクが小さい。これもまた上記実施例１と同じ理由によって実施例２の引き摺りトルクが軽減したものと考えられる。
【００５７】
さらに、実施例３の湿式摩擦部材は、比較例１の湿式摩擦部材と溝の形状が等しく、溝の本数が少ないにもかかわらず、明らかに比較例１の湿式摩擦部材と比較して引き摺りトルクが小さい。これもまた、上記実施例１と同じ理由によって実施例３の引き摺りトルクが低減したものと考えられる。
【００５８】
【発明の効果】
従って本発明の湿式摩擦部材によれば、摩擦材が狭巾集合部と広巾部とから構成されることによって潤滑油の排出が良好に行われて、引き摺りトルクを軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の湿式摩擦部材の形状を表す図である。
【図２】実施例２の湿式摩擦部材の形状を表す図である。
【図３】実施例３の湿式摩擦部材の形状を表す図である。
【図４】比較例１の湿式摩擦部材の形状を表す図である。
【図５】比較例２の湿式摩擦部材の形状を表す図である。
【符号の説明】
１：コアプレート２：溝３：摩擦材４：狭巾部
５：狭巾集合部６：広巾部

Claims

コアプレートと該コアプレートの少なくとも一方の面に形成されたリング状の摩擦材とを有する湿式摩擦部材であって、
前記摩擦材は、周方向の巾が狭い狭巾部が溝あるいは間隙を隔てて複数個周方向に配列した狭巾集合部と、該狭巾部より周方向の巾が広くかつ該狭巾集合部と該溝あるいは該間隙を隔てて周方向に配置された広巾部とから構成され、
該狭巾集合部および該広巾部の個数は各々３または５個であり
該狭巾集合部および該広巾部は交互に均等に配置され、
該溝あるいは該間隙は、一定巾であることを特徴とする湿式摩擦部材。
前記狭巾集合部の総面積は、前記広巾部の総面積の等倍〜３倍である請求項１に記載の湿式摩擦部材。
前記溝あるいは前記間隙は、放射状に延びかつ該溝あるいは該間隙の巾は１ｍｍ〜３ｍｍである請求項１に記載の湿式摩擦部材。
前記狭巾集合部における前記溝あるいは前記間隙の総面積は、該狭巾集合部における前記狭巾部の総面積以下である請求項１に記載の湿式摩擦部材。