(57)【要約】【課題】  クラッチ・ダンパ−機構におけるヒステリシストルクの安定【解決手段】  クラッチ・デイスク組立体の摩擦板として、ヒステリシストルクを発生させる摺動部材５７２と発生するトルクを伝達するフレ−ム部材５７１に機能を分けた複合摩擦板５７０を使用する。摺動部材５７２は、出力部材５５５と摩擦する時、その摩擦係数が安定している事、耐摩耗性に優れる事、及び出力部材を攻撃しない事を満足する合成樹脂製であり、フレ−ム部材５７１は、そのトルク係合部５７１ａ及び摺動部材５７２の保持における強度機能上満足できる範囲の機械的強度を持ち、かつ前記の摺動部材とは別な種類の合成樹脂製である。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチディスク組立体に用いられる樹脂製摩擦板であって、前記摩擦板は、クラッチ入力側とのトルク係合部を含む構造体機能を持つ第１部材とクラッチ出力側との間に摩擦トルクを発生する摺動機能を持つ第２部材とで構成されている事を特徴とする複合摩擦板及びそれを用いたクラッチダンパ−機構。
【請求項２】
前記構造体の第１部材及び摺動部の第２部材が異なる材質の合成樹脂によりなる請求項１に記載の複合摩擦板。
【請求項３】
前記クラッチディスク組立体の複合摩擦板の第１部材は入力部材とトルク係合する部位を有しかつ第２部材を保持する役目を与えられつつ出力側とは、摩擦接触は起さず、第２部材だけが出力側と摩擦してヒステリシストルクを発生する事を特徴とする請求項１又は２に記載の複合摩擦板。
【請求項４】
前期第１部材は、トルク係合箇所の機械的強度保持に優れた樹脂材料である事を、そして前記第２部材は出力部材を相手材とする時の摩擦係数が経時的に安定しておりかつ耐摩耗性能に優れ、前記相手材を攻撃しない樹脂材料である事をそれぞれ特徴とする請求項１，２又は３に記載の複合摩擦板。
【請求項５】
前記第１部材及び第２部材の結合方法が圧入，超音波カシメ，熱カシメ，ネジ止メ，接着，又は射出成形のインサ−ト成形によるものである事を特徴とする請求項１，２，３又は４に記載の複合摩擦板。
【発明の詳細な説明】
【発明の利用分野】
【０００１】  本発明は車輌のクラッチに使われる摩擦材及びそれを用いたクラッチ・ディスク組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】  クラッチ・ディスク組立体は、入力側プレ−トと出力側ハブからなる。出力ハブの外周には、フランジが一体化されており、フランジ面と入力プレ−ト間にヒステリシストルク発生機構（捩じり振動を減衰できる摩擦抵抗によるヒステリシストルク発生機構）が配置されている。【０００３】  図６に示される自動車のクラッチに用いられるクラッチ・ディスク組立体のヒステリシストルクの役目を説明する。クラッチディスク６００は、入力プレ−ト６１０リテイニングプレ−ト６２０，クッショニングプレ−トとフリクションフェ−ジング等から構成されるエンジン側の入力と、出力軸側に連結されるスプラインハブ（フランジ付）６５０をコイルスプリング６６０により弾性的に相対回転自在に組付けられる。【０００４】  これらフランジ６５５と入力プレ−ト６１０及びリテイニングプレ−ト６２０との間には、リング状のフリクションワッシャ（摩擦板）６７０ａ，６７０ｂが介装されている。これは、フランジ６５５と入力部材６１０及び６２０が相対角度変位する時に、摩擦減衰力を生じさせ、クラッチ６００の断続時に発生するコイルスプリングの伸縮動作による捩じり振動を減衰する役目をする。従がってこの樹脂製の摩擦板は相手金属材に高負荷で摺動する様にコ−ンスプリングで付勢されている。この時、クラッチディスク組立体の入力側と出力側の間に単に介在するだけの摩擦板であると、どちらの面でスリップしてトルクを発生させるか安定しない。つまり摩擦板６７０の片面の入力部材側は摩擦板の爪状突起の入力部材の孔への係止の様に固定して、スリップは出力部材と摩擦板との間だけで起きる様にした方が安定している。【０００５】  樹脂製摩擦板には、次の様な物性が要求される。まず相手金属材と摺動する時の摩擦特性として▲１▼安定した所定のレベルの摩擦係数（μ）を保つ事▲２▼摩耗しにくい事及び▲３▼相手金属材を攻撃しない事等が必要であり、又発生するトルクを伝達する部材として、機械的強度、特に高温での繰返し打撃に対する▲４▼曲げ強度▲５▼衝撃強さにすぐれた性能を持つ事が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  前述の諸性能を１つの樹脂材料で十分に満足させる事は困難で、いくつかの項目を多少なりとも犠牲にした妥協の上で摩擦板に対する材料設計がなされてきた。機械的強度に優れる構造体用樹脂材料と摩擦特性に優れる摺動用樹脂材料の物性値を定性的に図示すると図３の様になる。この図の中心から外側の１０点に行く程、好ましい物性値であり、例えば合格点を５点として▲１▼，▲２▼，▲３▼の摩擦特性側で留意して材料設計を行なった摺動用樹脂では、図３にある様に▲４▼と▲５▼の機械的強度の面で不具合となる。一方機械的強度▲４▼と▲５▼を合格点にする構造体用樹脂では、▲１▼，▲２▼及び▲３▼の摩擦特性において不合格となる。本発明の目的は上記の従来技術の課題であった▲１▼〜▲５▼の特性を十分に満足する摩擦板を提供し、それを用いた優れたヒステリシストルク特性を持つクラッチディスク組立体を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  前記目的を達成するために本発明においては、請求項１に記載の様に、クラッチディスク組立体の摩擦板は第１部材（この後ではフレ−ム部材と呼ぶ）と第２部材（この後では摺動部材と呼ぶ）に分離され、請求項２に記載される様に異なる樹脂材料で構成される複合摩擦板である事を特徴としている。さらに、使用される樹脂は、請求項４に記載される様にそれぞれの部材に要求される機能を十分に発揮できる様に選択する事である。【０００８】  第１部材であるフレ−ム部材には、入力プレ−ト及びリテイニングプレ−トへ係止する機械的強度に優れた材料である事を主眼に材料選定を行なえば良い。但し機械的強度面だけの材料選択であれば、フレ−ム部材に金属材料を用いる事も可能であるが、入力プレ−トとフレ−ム部材の両者が金属であると、メタル同志の接触による異音の発生と、金属粉の発生の心配があり、フレ−ム部材は合成樹脂材料である事が好ましい。この時、フレ−ム部材が樹脂であれば、金属材料に比較して、その弾性波に対する内部損失が大きいので、振動吸収の面からも好ましい。樹脂材料の中でも高温での機械的強度の面から、ポリアセタ−ル（ＰＯＭ），ポリアミド（ＰＡ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），フェノ−ル樹脂，不飽和ポリエステル，液晶ポリマ−，ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエ−テルエ−テルケトン（ＰＥＥＫ），ポリイミド（ＰＩ）等が材料選択肢に上げられ、これらの樹脂同志のポリマ−アロイも使用可能である。クラッチ本体が高温にさらされる事を考慮すると、上記樹脂に、ガラス繊維，カ−ボン繊維，樹脂繊維，金属繊維等を配合した繊維補強タイプの樹脂材料がフレ−ム部材として好ましい。【０００９】  次に第２部材である摺動部材の材料の選択について述べる。出力側のフランジ板をはさんで２枚の摩擦板がセットされたクラッチディスク組立体において発生するヒステリシストルク値は、次の式で表される。【００１０】
【数１】
Ｔ＝２×（μ１×Ｐ×ｒ１＋μ２×Ｐ×ｒ２）
【００１１】  ここに係数２は正逆回転の和がヒステリシストルクとして考えられる事からであり、μ１及びｒ１は入力プレ−ト側の摩擦材とフランジ面の間の摩擦係数と摺動半径をそれぞれ表わす。μ２とｒ２はリテイニングプレ−ト側の摩擦材とフランジの間の摩擦係数と摺動半径をそれぞれ表わす。Ｐは、摩擦板をフランジに付勢しているコ−ンスプリングの押し付け圧である。構造上のバランス及び簡素化を考慮するとμ１＝μ２＝μ  及びｒ１＝ｒ２＝ｒが好ましく、
【数１】
式は次式の様に書き直せる。
【００１２】
【数２】
Ｔ＝２×２×μ×Ｐ×ｒ
【００１３】  安定したヒステリシストルクを得るためには、
【数２】
式中のどのパラメ−タ−も使用中に安定している事が望ましい。前述の様に摺動部材の摩擦特性として▲１▼μの安定性▲２▼耐摩耗性▲３▼相手材を攻撃しないの物性項目が上げられる。▲２▼と▲３▼は、使用中のＰ値の変化が少ない様にするため必要で、限度を越えた摩耗による摩擦部（摺動部材とフランジ）のト−タル厚みの減少はコ−ンスプリング設計でその変化を補えなくなり、Ｐの減少つまりトルク抜けに至る不具合となる。
【００１４】  次に▲１▼のμの安定性であるが、摺動部材とフランジ部材の摩擦部の材料の組合せが一定であっても、相対角速度、面圧、摩擦面の温度、及び表面粗さ等に影響される。これらの依存性を出来るだけ少なくするために、摺動部材の樹脂（キャリア−）の中へ、固体潤滑剤、摩擦調整剤、補強剤が配合される。摺動部材のキャリア−樹脂としては、ポリアセタ−ル（ＰＯＭ），ポリアミド（ＰＡ），ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ），フェノ−ル樹脂，不飽和ポリエステル，ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエ−テルエ−テルケトン（ＰＥＥＫ），ポリイミド（ＰＩ）等が選択肢として上げられ、これらの樹脂同志のポリマ−アロイも使用可能である。
【００１５】  摺動部材に用いられる固体潤滑剤としては、ボロン・ナイトライド（ＢＮ），二硫化モリブデン，グラファイト等の無機材料及び超高分子ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）等の有機材料から狙い目とする摩擦係数のレベルに応じて選択する事が出来る。摩擦調整剤としては、各種のミネラル粉又は繊維さらにゴム変性ポリマ−等の有機物質がμのレベル確保及び安定化のために選択配合できる。さらに摺動部材自身の耐摩耗性の向上と機械的強度の必要レベルの確保のため補強剤を加える事も出来る。この補強剤としては、各種ミネラル粉又は繊維，ポリマ−繊維さらに金属粉又は繊維等が選択肢として上げられる。この時、補強剤が相手フランジ金属面を出来るだけ攻撃しない様に配慮する事も必要で、前述の摺動部材の摩擦特性として上げた▲３▼の相手材を攻撃しないという項目要求に関連して表面粗さの変化によるμの変化が出ない様にする材料設計が好ましい。
【００１６】  次に摺動部材の形状及びフレ−ム部材への結合方法について述べる。摺動部材の形状としては、円柱や角柱といったピン形状を採用できる。フレ−ム部材との結合部分は、使用時に相対ズレを起こさない様に角柱の一部である事が好ましい。又摺動部材がリング状に連続している事は可能で、この時フレ−ム部材と結合部分は外周又は内周に一部がふくれた形状にしてトルク結合が十分な様にする。摺動部材とフレ−ム部材の結合方法は、請求項５にある様に両部材が樹脂である事から、単なる圧入結合，超音波カシメ結合，熱カシメ結合，ネジ止メ結合，接着結合，さらにインサ−ト成形結合と言った結合方法から選択できる。
【００１７】  請求項３で記載した様に、本発明に用いられる摩擦板においては、フレ−ム部材へ結合された摺動部材だけがクラッチディスク組立体の出力部材と接する様に摩擦板の形状を設計する事が肝要で、摩擦特性が劣っているフレ−ム部材の出力部材への接触でヒステリシストルクが乱されない様にする事が本発明の特徴の１つである。
【発明の効果】
【００１８】  以上説明した様に、トルク係合機能を分担するフレ−ム部材とトルク発生の機能を分担する摺動部材からなる複合摩擦板を用いた本発明のクラッチダンパ−機構では、そのヒステリシストルクは、長期使用中に安定していて、かつ設計値通りの結果を得るのに好都合であり、クラッチディスク組立体の性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  以下に本発明の実施の形態を、それぞれの実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】  図１はピン状摺動部材１７２をフレ−ム部材１７１に配置した本発明の複合摩擦板１７０の実施例である。リング状フレ−ム部材の中心から、各ピンの中心までの距離を等しくして
【数２】
式中のトルク半径ｒを安定化させる。ピンの総摺動面積は材料の限界ＰＶ値から決定し、ピンの本数及びフレ−ム部材との結合面積は、材料の発生摩擦力と機械的強度から決定される。図の点線部はフレ−ム部材と摺動部材との結合境界線を示す。図４は、実施例１の結合部の断面図である。請求項３で記載した様に摺動部材だけが出力側フランジと接触しフレ−ム部材は摩擦面から離れている。つまり摺動部材がフランジに接合する側でフレ−ム部材より突き出ている。このギャップΔｄは、クラッチ本体の寿命使用後の許容ト−タル摩耗量（コ−ンスプリングの設計から決まる）から決定される。この図のフレ−ム部材には入力プレ−ト側にトルク係合する爪状突起１７１ａが示されている。この爪部の断面積及び爪の本数は、発生するトルク値とフレ−ム部材の機械的強度によって決定される。
【実施例２】
【００２１】  図２は、リング状摺動部材をフレ−ム部材に組込んだ本発明の別の実施例の複合摩擦板２７０である。図の点線はフレ−ム部材２７１と摺動部材２７２との結合部分を示し、使用中に両部材でズレが生じない様に外周部で一部ふくれた形状になっている。この場合も、摺動部材２７２の摺動表面は、フレ−ム部材２７１の表面より突き出て、出力部材とは摺動部材だけが摩擦する断面構造を取っている。
【実施例３】
【００２２】  図５は、本発明の一実施形態を採用したクラッチディスク組立体の複合摩擦板が２枚組込まれたダンパ−機構の部分拡大図である。複合摩擦板５７０のフレ−ム部材５７１に一体成形された爪状突起５７１ａが入力部材５１０と５２０にもうけらた孔に係止されている。フレ−ム部材５７１に結合された摺動部材５７２は両側からフランジ５５５の摩擦面をはさみ込みコ−ンスプリング５８０により付勢された状態でフランジに対してヒステリシストルクを発生させる様に配置されている。つまり一定の摺動部材と一定のトルク半径を使う事から図５の複合摩擦板を組込んだクラッチ・ディスク組立体は
【数２】
式によって記述されるヒステリシストルクとして安定したレベルを提供できる事が期待できる。
【００２３】  本発明に係る複合摩擦板の形状は、前記実施例の形状に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本発明の一実施形態を取る複合摩擦板の平面図
【図２】  本発明の別の実施形態を取る複合摩擦板の平面図
【図３】  摩擦板に使われる合成樹脂材料の物性を説明する図
【図４】  図１の断面図
【図５】  本発明の複合摩擦板を用いたクラッチ・ダンパ−機構の部分拡大図
【図６】  従来の摩擦板を用いたクラッチディスク組立体の断面概略図
【符号の説明】
【００２５】    １７０，２７０，５７０    複合摩擦板
１７１，２７１，５７１    フレ−ム部材
１７２，２７２，５７２    摺動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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