JPH0545806B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明はクラツチまたはブレーキ用の摩擦板の
ような摩擦部材に関するものであり、特に湿式ク
ラツチおよびブレーキ用の改善された摩耗フエー
シング材料に関するものである。 湿潤した環境すなわち循環油その他の潤滑油浴
中で連続的に運転する型式のトルク伝達要素に使
用される代表的な複合板又は摩擦部材は内張又は
摩耗フエーシングを有する剛性の金属円板より成
立つている。これらの材料が油を容易に吸収する
ようにこれらの摩耗フエーシングは比較的多孔質
の摩擦材料で造られていることが望ましい。潤滑
剤は加圧状態において多孔質の摩耗フエーシング
中に押しこまれ摩擦部材の係合をなめらかにし表
面油膜を消滅させて摩擦の度合を増加するように
機能する。 石綿は苛酷な温度・圧力条件下にあるクラツチ
やブレーキ組立品に使用される摩擦部材の主要部
品として永い間使われて来た。然し石綿が人間に
対して発癌作用があるという事実の蓄積のために
極めて高い温度においても摩擦性能と耐熱性を失
なわないで石綿に依存することがない別の摩擦材
料を開発する努力が払われて来た。石綿を基材と
する組成物の代替物として開発された近年の摩擦
材料は熱硬化性の有機バインダ中に埋蔵したガラ
ス繊維および不融性の有機繊維を使用するもので
あつた。機械的強度および遠心力による破壊に対
する抵抗性（破裂強度を増加するために、これら
の材料中には連続しているガラスおよび／又は不
融性有機繊維が混合されている。これらの材料特
にクラツチフエーシング用の材料の製造は例えば
米国特許第4244994号明細書に記載するように先
ず連続したテープ又は集束繊維（ストランド）を
造り、テープを巻回して円板状のプリフオームを
形成し、プリフオームを加熱加圧して成型熱処理
して、クラツチフエーシングを造る。このような
方法で石綿を含まない適当な摩擦要素を製造する
ことは可能であるが、その可能性は複雑な種々の
因子および価格的因子によつて若干制約される。
更にこれらの材料を苛酷な条件下で使用すること
および／又は乱用すると摩擦特性が低下し、摩耗
が増大する場合も多い。 苛酷な条件下で使用し得る摩擦材料として種々
の焼結金属およびセラミツクスの組成物が開発さ
れている。一般的にはこれらの材料は摩擦増進剤
および乾燥型潤滑剤を有する鉛青銅又は鉄粉であ
る。粉末金属と共に使用される添加物は石墨、石
英、コランダム、酸化アルミニウム、シリカ、ム
ライト等である。焼結した組成物又は複合物は一
般的に粉末金属と粉末又は粒状の非金属成分を配
合し、粉末を型中で700〜7000Kg／cm²（10000ない
し100000psi）の圧力で圧縮して圧縮したウエー
フアとする。次にウエーフアを高温高圧下で長時
間焼結して金属成分を溶融し非金属成分を封入す
る。焼結する前の圧縮ウエーフアはもろくて製造
中に誤つて扱うと破壊し易い。更に、この焼結複
合物より成る摩擦要素は一般に多孔質であつて機
械的強度はどちらかというと低い。そのためこの
ような本来の欠点を克服するために追加的な補強
手段が必要であつた。例えばこれらの摩擦要素に
これを焼結操作を行なうに先立つて圧縮ウエーフ
アのもろさに打ち勝ち焼結した摩擦要素に強度を
付加するために鋼の裏打ちを通常ろう付法によつ
て取り付ける。ウエーフアに生強度を持たせ焼結
操作中のもろいウエーフアの破壊を避けるために
コールタールピツチ等の種々のバインダを加える
こともある。また、摩擦要素を粉末より成る二つ
の層から形成して適度の摩擦性と摩耗性を持つ第
一の摩擦層と、適当な機械的強度の裏打ち板とし
てこれに結合する第二の層とより成る層状構造を
有する一体化した摩擦要素が造られる。 この焼結法によつて摩擦材料の多くの用途に使
用する極めて耐久性の大きい多種多様の金属複合
物の製造が可能になる。然しこのような複合物の
摩擦特性は稍不十分である。その上焼結操作によ
つて使用した裏打ち板は熱焼鈍され軟化する傾向
がある。その製造コストは高かつたので旅行者用
乗物等の大量用途に広く使用されることが手控え
られている。 従つて金属摩擦材料の簡単廉価な方法が得られ
れば石綿を使用しない摩擦要素の開発が前進する
であろう。 発明の内容 本発明は結節状にめつきした金属被覆より成る
摩耗フエーシングを有する剛性裏打ち部材を持つ
クラツチ用に使用されるトルク伝達要素等の金属
製湿式摩擦部材に関するものである。この結節状
にめつきした被覆は樹枝状結晶の銅を電着し、こ
の樹枝状結晶に更に電気めつきを行ない、次にめ
つき面を圧印加工して結節を緻密にして製造され
る。これによつて結節状にめつきした圧印加工し
た摩耗表面は空隙率が大きく湿潤環境中で摩擦要
素として使用する場合に必要な多孔度が与えられ
る。これらの摩耗表面の摩耗特性および摩擦特性
はフエノール樹脂の被覆、結節を更に青銅等の金
属でめつきすること、およびフエノール樹脂被覆
に摩耗粒子を添加することによつて更に改善され
て広範囲の種々のクラツチ用途に使用し得る湿式
摩擦材料が提供される。 この明細書において、「結節状」とは、電気メ
ツキ間に裏打ち部材上に形成された物質（小こ
ぶ）の丸味をもつたクラスター又は結晶を意味す
る。 本発明の実施に使用し得る結節状にめつきした
金属製摩耗フエーシングは先ず金属表面に比較的
大きい電流で樹枝状結晶銅を電気めつきし、樹枝
状結晶銅を前記よりは低い電流で銅を重ねめつき
して、次にめつきされた樹枝状結晶銅を圧印加工
して結節を緻密化し摩耗面を平滑にすることによ
つて製造される。銅の樹枝状結晶を生成するめつ
き技術および樹枝状結晶上に重ねめつきする技術
は公知であつて米国特許第3293109号明細書およ
び第4018264号明細書等に記載されている。本発
明を実施する場合に結節状にめつきした銅は一連
の遂次的めつき段階において金属基板又は表面上
に析出し、約0.01ないし0.05インチ（0.25mmない
し1.27mm）、好ましくは約0.02ないし約0.03インチ
（0.5mmないし0.76mm）の厚さを有する結節状にし
た銅の摩耗面を形成する。樹枝状結晶の銅を析出
する段階および銅の重ねめつきの各段階の後で14
〜700Kg／cm²（200ないし10000psi）、好ましくは
35〜211Kg／cm²（500ないし3000psi）の圧力でプ
レス中で圧印加工を行ない摩耗面を平滑化し結節
を緻密化する。 結節状にめつきした摩耗面の強度および摩耗特
性は青銅を銅結節の最終析出物の表面上に、最終
圧印加工段階に先立つて重ねめつきを行ない重ね
めつきの厚さを0.025〜0.127mm（0.001ないし
0.005インチ）とすることによつて更に改善され
る。また圧印加工を行なうに先立つ各めつき段階
において樹枝状銅結晶に重ねめつきするための銅
の代りに青銅を用いて、更に硬く摩耗抵抗性が更
に良好な摩耗面が得られる。 本発明の結節状にめつきした摩耗面の摩擦特性
は結節を更にフエノール樹脂で被覆し、またフエ
ノール樹脂を結節に塗被するに先立つてカシユー
ナツト殻樹脂から造つた摩擦樹脂粒のような粒状
摩擦材料を埋蔵させることによつて更に改善され
る。これらの材料は結節状にめつきした表面の摩
擦特性を改善し、結節状めつきを更に強化するに
役立つ。然し結節状にめつきした摩擦部材をそれ
以上処理することなく使用しても構わない。 摩耗面を附着した金属基板又は表面は想見され
る特定の用途に適した任意の金属又は金属の合
金、例えば鋼、銅、青銅、等で形成することが出
来る。摩耗面は例えばクラツチ板のような鋼製の
トルク伝達要素の表面、又はトルク伝達要素に取
付ける物として適している金属製摩耗要素の表面
上に直接形成することが出来る。 本発明の実施については後記実施例につき考察
することによつて更に良く理解することが出来る
であろう、これらの実施例は説明の目的で記載し
たものである。 実施例 １ 7.6cm×7.6cm×0.79cm（３インチ×３インチ×
0.31インチ）の銅試験片を液体洗剤で洗い、水で
すすいで、100グリツトの炭化珪素でサンドブラ
ストして161Kg／cm²（約2300psi）でプレスしてこ
れを平滑にした。次に試験片を17重量％の硝酸お
よび17重量％の硫酸を入れた71℃の酸水溶液の浴
中に15秒間浸漬してエツチングした。 この銅試験片をCuSO₄・5H₂O170ｇ／、
H₂SO₄60ｇ／、界面活性剤0.01重量％を入れた
浴中に浸漬した。この銅試験片を溶極としての銅
陽極によつて25℃において30アンペア（480アン
ペア／平方フイート）［0.52アンペア／cm²］の直
流で30秒間次に5.0アンペア（50アンペア／平方
フイート）〔0.054アンペア／cm²〕で45分間めつき
した。試験片を浴から取り出し先ず脱イオン水で
濯ぎ、次にアセトンで洗い風乾した。試験片の表
面を次に液圧プラトンプレス中で5000ポンド
〔2268Kg〕（約550ポンド／平方インチ）（38.7Kg／
cm²）の圧力で圧印加工した。 めつき工程は毎回めつきを行なう前に３秒間酸
エツチングを行なつた後３回反復して行ない、
0.76mm（約0.030インチ）の厚さを有する結節状
にめつきした摩耗面を得た。最終のめつきを行な
つた後圧印加工圧を20000ポンド〔907Kg〕（約
2200ポンド／平方インチ）〔154.7Kg／cm²〕まで増
加した。めつき層の空隙率は体積基準で58％であ
つた。 実施例 ２ 結節状にめつきした銅試験片を81ｇ／の
H₂SO₄を入れためつき浴を使用して毎回圧印加
工操作に対して圧印加工圧を20000ポンド（907
Kg）まで高めた以外はほとんど実施例１と同じ方
法で製造した。次に試験片を57.7ｇ／の青化ソ
ーダ、34.4ｇ／の青化銅、12.7ｇ／の苛性カ
リ、41.8ｇ／の錫酸カリ、および53.8ｇ／の
酒石酸カリソーダを入れた水溶液めつき浴中で青
銅めつきを施した。3.5アンペア（56アンペア／
平方フイート）〔0.060アンペア／cm²〕の電流を用
いて35分後に厚さ0.05mm（0.002インチ）70分後
に0.1mm（0.004インチ）の厚さの青銅めつき層を
生成した。 実施例 ３ 実施例１で得た結節状にめつきした試験片を試
験片として31.75mm（１ 1/4インチ）の円板に切
断形成した。結節状にめつきした表面にアルコー
ル可溶性フエノール樹脂を被覆加工した。円板は
市販のスケネクタデイ化学株式会社
〔Schenectady Chemical Co.〕製フエノール樹
脂の固形分35％アルコール溶液中に浸漬した。試
料を水切りし、過剰の液を除くために紙タオルで
拭い、乾燥炉中で52℃（120〓）で45分間乾燥し、
次に炉中で149℃（300〓）まで加熱して樹脂を熱
処理した。 実施例 ４ 実施例２で得た結節状にめつきした試験片を
31.72mm（１ 1/4インチ）の円板状試験片に切断
し実施例３のようにしてアルコール可溶性のフエ
ノール樹脂系摩擦材料を塗布した。塗被した円板
を拭つた後、3M社〔3M Company〕の“カード
ライトNC−108−40（商標名）”〔Cardolite NC−
108−40〕なるカシユーナツト殻液から造つた粒
状の十分に熱処理した高摩擦性フエノール樹脂を
振りかけた。次に試片を乾燥炉中で52℃（120〓）
において45分間乾燥し163℃（325〓）において30
分間熱処理した。記号4Aの円板は青銅めつきの
厚さが0.05mm（0.002インチ）で4Bは青銅めつき
の厚さが0.1mm（0.004インチ）であつた。 実施例 ５ 実施例１で得た結節状にめつきした試験片を円
板状に切断しフエノール樹脂と（Cardolite NC
−108−40）摩擦材粒子を塗被し実施例４のよう
にして乾燥した。 〔摩擦試験〕 結節状にめつきした材料に低速摩擦試験を行な
つた。 外径28.6mm（1.125インチ）、内径22.2mm（0.875
インチ）の、厚さ3.2mm（1/8インチ）の環状物よ
り成る各試験片を製造し、室温、94℃（200〓）
および149℃（300〓）において〔０〜30.5ｍ／
分〕（０ないし100フイート／分）の滑り速度でエ
クソン〔Exxon〕1933デクスロンオイル
〔Dexronoil〕中で84Kg／cm²（120psi）の圧力で
1035回転鋼（1035tumbled steel）に衝突させた。
試験の開始時期には表面を8.4Kg／cm²（120ポン
ド／平方インチ）、15.2〜18.3ｍ／分（50〜60フ
イート／分）で16時間運動させ次に1hr新しい液
中で運動させた。対照試料Ａとしてめつきしてい
ない試験片から銅試験片試料を切り取つて作成し
た。対照試料ＢおよびＣは市販の焼結青銅クラツ
チ板から切り取つて作成した。試験結果は第表
に示す通りであつた。

【表】

【表】 本発明の摩擦材料実施例１−５と対照例の摩擦
材料を比較した試験結果の考察から結節状にめつ
きした材料は極めて有用な静摩擦および動摩擦性
質を示すこと（実施例）、この性質が結節をフエ
ノール樹脂で被覆することによつて更に改善され
ること（実施例３）、および粒状の摩擦材樹脂を
フエノール系被覆材に添加することによつて改善
されること（実施例４および５）が明らかに認め
られるであろう。被覆されていない材料の摩耗性
は大きいか青銅めつきを旋すことによつて更に改
善される（実施例4Aおよび4B）。 実施例4Bの方法で作成したクラツチ板をクラ
ツチパツク中で動力試験計で試験した。本発明の
材料の摩擦性および摩耗性同じ試験を行なつた市
販の焼結青銅クラツチ板の摩擦性、摩耗性と同等
である。 以上のごとく本発明は結節状にめつきした金属
製被覆材料より成る摩耗材料を有する剛性の裏打
ち材料を包含するクラツチ用に適したトルク伝達
要素等の金属摩擦部材および摩耗フエーシングの
製造方法である。これらの摩耗フエーシングはフ
エノール系樹脂を被覆することおよび表面に粒状
の摩擦材料を添加することによつて更に改善され
る。その他の変更や改善も可能なことは当業者に
は明らかに理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 剛性の裏打ち部材と該裏打ち部材に固着した
   摩耗フエーシングとより成り、該摩耗フエーシン
   グが結節状にめつきした金属被覆より成るクラツ
   チの使用に適合した湿式摩擦材料。 ２ 該結節状にめつきした金属被覆が更にフエノ
   ール樹脂で被覆されていることより成る前記特許
   請求の範囲第１項に記載する材料。 ３ 該結節状にめつきした金属被覆が銅で形成さ
   れていることより成る前記特許請求の範囲第１項
   に記載する材料。 ４ 該結節状にめつきした金属被覆が銅で形成さ
   れ、更に青銅をめつきして被覆されている前記特
   許請求の範囲第１項に記載する材料。 ５ 該結節状にした金属被覆が該裏打ち部材の表
   面上にめつきされている前記特許請求の範囲第１
   項に記載する材料。 ６ 金属基板上に樹枝状結晶銅をめつきする工程
   と、該樹枝状結晶銅上に銅および青銅より成る群
   から選ばれた金属を重ねめつきする工程、めつき
   した樹枝状結晶銅を14Kg／cm²（200psi）ないし
   700Kg／cm²（10000psi）の圧力でプレスする工程、
   めつき工程と重ねめつき工程とプレス工程を反復
   して厚さ0.0254ないし0.127cm（0.01ないし0.05イ
   ンチ）の結節状金属被覆を設ける工程で形成され
   た結節状にめつきした金属被覆より成る湿式摩擦
   材料。 ７ 該結節状にめつきした金属被覆が更にフエノ
   ール樹脂で被覆されていることより成る前記特許
   請求の範囲第６項に記載する材料。