JPH1113801A - 摩擦材 - Google Patents

摩擦材

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JPH1113801A
JPH1113801A JP17249997A JP17249997A JPH1113801A JP H1113801 A JPH1113801 A JP H1113801A JP 17249997 A JP17249997 A JP 17249997A JP 17249997 A JP17249997 A JP 17249997A JP H1113801 A JPH1113801 A JP H1113801A
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JP
Japan
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particles
friction material
resin particles
metal particles
friction
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JP17249997A
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English (en)
Inventor
Takaaki Nakano
野 敬 章 中
Youichi Kaneyasu
康 洋 一 兼
Tadashi Higuchi
口 匡 樋
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原動機から駆動を変速機に伝達するクラッチ
あるいは駆動を止めるブレーキ等の摩擦材として好適な
摩擦材を提供。 【解決手段】金属粒子30〜80体積%と樹脂粒P10
〜60体積%を配合し、前記両粒子を熱源により溶融あ
るいは半溶融状態にさせて、前記金属粒子同士、前記樹
脂粒子同士、あるいは前記金属粒子と前記樹脂粒子を化
学的および機械的に結合させて、10〜40体積%の気
孔が形成されること特徴とする摩擦材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、摩擦材に関し、特に自
動車等の原動機から駆動を変速機に伝達するクラッチあ
るいは駆動を止めるブレーキの摩擦材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の湿式摩擦材はコットン、麻等の天
然パルプ繊維とケイ藻土、シリカ等の充填材やグラファ
イト、樹脂粒子等の摩擦調整材を配合し、抄紙薬品を添
加して湿式抄造した特殊ペーパにフェノール等の熱硬化
性樹脂を含浸して乾燥、硬化させたペーパ摩擦材が用い
られていた。ペーパ摩擦材は多孔質弾性体であることに
起因して高い摩擦係数を広範な摺動速度域で安定して維
持できることにより、優れた材料として広く一般に使用
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術は基材がパルプ等の有機繊維質であり、耐熱性が低
いことにより、摩擦熱による熱劣化が原因で摩擦係数の
低下や摩耗量が増大するという問題点があった。この問
題を解決するために、特開平9−104763号公報等
に示すように、充填材等を混入したりして、耐熱性の向
上を図っているが、基材が天然パルプでは十分な性能を
得ることができなかった。
【0004】また耐熱性が優れている摩擦材としては、
基材が金属からなる焼結摩擦材が一般に知られている
が、ペーパ摩擦材に比べて摩擦係数が低く、摺動速度が
増大すると摩擦係数が低下する等の問題があった。
【0005】本発明は上記課題を解決したものであり、
耐熱性に優れ、高い摩擦係数を広範な速度領域で安定し
て維持できる湿式摩擦材を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項1において講じた技術的手段
は以下のようである。
【0007】金属粒子30〜80体積%と樹脂粒子10
〜60体積%を配合し、前記両粒子を熱源により溶融あ
るいは半溶融状態にさせて、前記金属粒子同士、前記樹
脂粒子同士、あるいは前記金属粒子と前記樹脂粒子を化
学的および機械的に結合させて、10〜40体積%の気
孔が形成されること特徴とする摩擦材にある。
【0008】この構成により、基材を金属とすること
で、熱劣化がなく、また熱放散性が向上できるため、優
れた耐熱性が得られる。さらに粒子同士を結合させるこ
とにより、粒子同士に気孔を形成することができ、さら
に樹脂粒子を混入することで、摩擦材自体の弾性体化が
図れる。この結果、摩擦材と相手物との間の摺動面の油
膜を迅速に排除できるとともに、弾性変形により、摺動
面の接触面積拡大と均一接触が得られるため、高い摩擦
係数を広範な速度領域で安定して維持できる。
【0009】金属粒子が30%以下であると、熱伝導性
が低く、十分な耐熱性が得られない。また耐摩耗性も不
足する。金属粒子が80%以上であると、弾性変形がで
きないため、十分な摩擦係数を広範な速度領域で得られ
ない。
【0010】樹脂粒子が10%以下であると、弾性変形
ができないため、十分な摩擦係数をを広範な速度領域で
得られない。樹脂粒子が60%以上であると、熱伝導性
が低く、十分な耐熱性が得られない。また耐摩耗性も不
足する。
【0011】気孔は10体積%より少なすぎると、油膜
排除が不十分であり、特に高摺動速度領域で高い摩擦係
数が得られない。また、40体積%より多すぎると強度
が低下する。
【0012】また本発明の請求項2において講じた技術
的手段は以下のようである。
【0013】前記金属粒子あるいは樹脂粒子を溶融ある
いは半溶融させる熱源の手段として、溶射により行われ
る摩擦材にある。
【0014】この構成により、融点など大幅に特性に異
なる材料粒子の多くの気孔からなる摩擦材は、粒子を溶
融あるいは半溶融状態で吹き付けて、同種粒子同士は一
部の融合を伴いながら、その大部分を機械的な嵌合と原
子間力で固着させる溶射方法が用いられる。この溶射方
法はプラズマ溶射、フレーム溶射、高圧のフレーム溶
射:HVOF(High Velocity Oxyg
en fuel)が使用される。これにより金属と樹脂
の様な異材粒子同士も強固に固着されて積層された摩擦
材を得ることができる。また、粒子を吹き付けて積層体
を形成するため、金属粒子と樹脂粒子及び粒子間に形成
される気孔が均一に分散された積層体が得られる。
【0015】さらに本発明の請求項2において講じた技
術的手段は以下のようである。
【0016】前記金属粒子の粒径は2〜200μmであ
り、樹脂粒子との粒径は30〜300μmである摩擦材
にある。
【0017】この金属粒子の粒径は2〜200μmであ
り、樹脂粒子の粒径は30〜300μmであることによ
り、この範囲の粒子であれば均一に分散でき、摩擦材と
しての特性が安定しており、この範囲外であると、均一
に分散できず、安定した特性が得られない。
【0018】また、上記金属粒子としては、高力黄銅、
黄銅、銅、鋼、合金鋼、すず青銅、アルミ青銅、アルミ
合金、チタン、ニッケル、チタン合金、ニッケル合金等
が使用される。また樹脂粒子としては、ポリブチレンテ
レフタレート、ナイロン、ポリケトン、ポリアセター
ル、ポリフェニリンサルファイト、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポ
リイミド、フエノール等が使用される。またそれらの混
合体を用いてもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。
【0020】実施例 高力黄銅(銅60%、亜鉛20%、残り添加材)からな
る粉末状の金属粒子40〜106μmを30体積%、ポ
リブチレンテレフタレートからなる樹脂粒子30〜30
0μmを20体積%を混粉させた。
【0021】図1に示すように、この混粉された金属粒
子Mと樹脂粒子Pを図示しない供給装置に供給し、混粉
体を外径25.6mm、内径20mmの円筒2の端面に
プラズマ溶射装置の溶射ガン1により溶射させた。この
時のプラズマの溶射条件としては、作動ガスとしてはア
ルゴン、出力20KWで行われた。このプラズマ溶射に
より、金属53体積%、樹脂36体積%、気孔11体積
%の複合積層体層からなる多孔体を有する摩擦材が形成
された。
【0022】この摩擦材を電子顕微鏡で観察(×約20
0倍)すると、図2に示すように金属粒子Mと金属粒子
Pが融合により結合された結合部が形成されていること
がわかった。また融合による結合部とは別に機械的嵌
合、原子間力による結合部が形成されているのがわかっ
た。この複合積層体を厚さ0.5mmに研磨し試験片A
を作成した。
【0023】なおここで金属粒子として高力黄銅を使用
しているが、この材料は摩擦係数が大で、耐摩耗性が高
く、相手部材に対する攻撃性が低く、耐焼付性が良好な
金属材料であるため、本材料を使用した。
【0024】また、樹脂粒子としてポリブチレンテレフ
タレートを使用しているが、この材料は耐熱性がよく、
耐摩耗性が良好な材料であるため、本材料を使用した。
【0025】比較例 従来技術で説明したコットン、麻等の天然パルプ繊維と
ケイ藻土、シリカ等の充填材やグラファイト、樹脂粒子
等の摩擦調整材を配合し、抄紙薬品を添加して湿式抄造
した特殊ペーパにフェノール等の熱硬化性樹脂を含浸し
て乾燥、硬化させた湿式摩擦材使用した。このペーパ摩
擦材を外形25.6mm、内径20mmに切り出し、実
施例で使用した円筒と同形状の円筒端面に貼り付け試験
片Bを作成した。
【0026】評価条件 上記試験片Aおよび試験片Bを外径25.6mm、内径
20mmの鋼製円筒端面と図3に示す試験機を用いて6
0分経過した時点で周速を0.5m/sec、10秒間
保持して摩擦係数の変化を調査した後、再び周速を4m
/secに戻して評価した。なお面圧は784MpA
a、評価時間は180分で行なった。なおここでの試験
機の構造は、加圧用ネジ11、加圧力検出器12(加圧
ロードセル)、上部スプリング座13、500kg用加
圧スプリング14、10kg/100kg用加圧スプリ
ング15、下部スプリング座16、摩擦力検出器17、
トルクアーム18、トルク検出ガイド19、固定クロス
ヘッド20、トルク検出軸21、ニードルベアリング2
2、スラストベアリング23、トルク軸24、固定側飼
料25、駆動軸27、回転側資料26、駆動軸27から
なる。
【0027】評価結果 図4は摩擦係数と経過時間との関係を表わした摩擦係数
の経時変化を表わしたグラフである。このグラフから比
較例は経過時間とともに、摩擦係数が減少していくのに
対し、実施例は殆ど摩擦係数の減少がみられなく、摩擦
材として安定した結果を示している。図5は摩擦係数と
周速との関係を表わした周速による摩擦係数の変化を表
わしたグラフある。このグラフから比較例では周速が変
化しても摩擦係数が低いのに対し、実施例では周速が変
化しても摩擦係数が高いことがわかる。図6は実施例と
比較例の摩耗量を測定したグラフ、比較例に比べ、実施
例では摩耗量が少ないことがわかる。
【0028】以上のように本発明は摩擦係数が高く、摩
耗量が少ない摩擦材であり、原動機から駆動を変速機に
伝達するクラッチあるいは駆動を止めるブレーキ等の摩
擦材として好適な摩擦材である。
【0029】なお既に説明したように図1に示すように
金属粒子と樹脂粒子を予め混粉して溶射してもよいし、
図7に示したように複数の溶射ガンを用いてそれぞれ金
属粒子、樹脂粒子の材料毎に入熱量を制御し両材料を溶
融させて溶射させてもよい。なおこの溶射はプラズマ溶
射でもよいし、フレーム溶射等を用いていもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以下の如く効果を有する。
【0031】即ち、金属粒子30〜80体積%と樹脂粒
子10〜60体積%を配合し、前記両粒子を熱源により
溶融あるいは半溶融状態にさせて、前記金属粒子同士、
前記樹脂粒子同士、あるいは前記金属粒子と前記樹脂粒
子を化学的および機械的に結合させて、10〜40体積
%の気孔が形成されること特徴とする摩擦材であるた
め、基材を金属とすることで、熱劣化がなく、また熱放
散性が向上できるため、優れた耐熱性が得られる。さら
に粒子同士を結合させることにより、粒子同士に気孔を
形成することができ、さらに樹脂粒子を混入すること
で、摩擦材自体の弾性体が図れる。この結果、摩擦材と
相手物との間の摺動面の油膜を迅速に排除できるととも
に、弾性変形により、摺動面の接触面積拡大と均一接触
が得られるため、高い摩擦係数を広範な速度領域で安定
して維持できる。
【0032】また前記金属粒子あるいは樹脂粒子を溶融
あるいは半溶融させる熱源の手段として、溶射により行
われる摩擦材であることにより、融点など大幅に特性に
異なる材料粒子の多くの気孔からなる摩擦材は、粒子を
溶融あるいは半溶融状態で吹き付けて、同種粒子同士は
一部の融合を伴いながら、その大部分を機械的な嵌合と
原子間力で固着させる溶射方法が持ちいられ、金属と樹
脂の様な異材粒子同士も強固に固着された積層された摩
擦材を得ることができる。また、粒子を吹き付けて積層
体を形成するため、金属粒子と樹脂粒子及び粒子間に形
成される気孔が均一に分散された積層体が得られる。
【0033】さらに前記金属粒子の粒径は2〜200μ
mであり、樹脂粒子の粒径は30〜300μmである摩
擦材であることにより、この範囲の粒子であれば均一に
分散でき、摩擦材としての特性が安定する。
【0034】以上のように本発明は原動機から駆動を変
速機に伝達するクラッチあるいは駆動を止めるブレーキ
等の摩擦材として好適な摩擦材である。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属粒子と樹脂粒子を予め混粉してプラズマ溶
射により溶射している状態図。
【図2】金属粒子と樹脂粒子を別々のプラズマガンに入
れてプラズマ溶射している状態図。
【図3】試験機の概略図
【図4】経過時間と摩擦係数との関係を表わした摩擦係
数経時変化のグラフ。
【図5】周速と摩擦係数との関係を表わした周速による
摩擦係数の変化のグラフ。
【図6】実施例と比較例の摩耗量を表わしたグラフ。
【図7】複数のプラズマ溶射ガンを用いてそれぞれ金属
粒子、樹脂粒子をプラズマ溶射している状態図。
【符号の説明】
1・・・溶射ガン M・・・金属粒子 P・・・樹脂粒子 H・・・気孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属粒子30〜80体積%と樹脂粒子10
    〜60体積%を配合し、前記両粒子を熱源により溶融あ
    るいは半溶融状態にさせて、前記金属粒子同士、前記樹
    脂粒子同士、あるいは前記金属粒子と前記樹脂粒子を化
    学的および機械的に結合させて、10〜40体積%の気
    孔が形成されること特徴とする摩擦材。
  2. 【請求項2】前記金属粒子あるいは樹脂粒子を溶融ある
    いは半溶融させる熱源の手段として、溶射により行われ
    ることを特徴とする請求項1記載の摩擦材。
  3. 【請求項3】前記金属粒子の粒径は2〜200μmであ
    り、樹脂粒子の粒径は30〜300μmであることを特
    徴とする請求項1記載の摩擦材。
JP17249997A 1997-06-27 1997-06-27 摩擦材 Pending JPH1113801A (ja)

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FR9808371A FR2765244B1 (fr) 1997-06-27 1998-06-29 Materiau de frottement

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010091080A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Toyota Motor Corp 摩擦対
JP2018059487A (ja) * 2016-10-07 2018-04-12 日産自動車株式会社 遮熱膜を有する内燃機関用部材、および該部材の製造方法
CN115351966A (zh) * 2022-08-10 2022-11-18 长沙精达高分子材料有限公司 一种高导热自润滑金属高分子复合轴承材料及其制备方法

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