(57)【要約】【課題】潤滑油が無くても正勾配のμ−Ｖ特性を実現できる摩擦クラッチを提供すること。【解決手段】摩擦クラッチは、板状のディスクとこのディスクの表面に対し略垂直に設けられた摩擦ブラシとを備える。摩擦ブラシは、複数の柱状の摩擦材３によって構成され、各摩擦材３の端部を相手部材に接触させたときに生じる摩擦力を利用してディスクと相手部材との間で力を伝達する。各摩擦材３は、複数の繊維３２を撚り合わせて構成される繊維束部３３と、繊維束部３３の周囲を覆い前記複数の繊維３２を結束する熱可塑性の樹脂部３４と、この樹脂部３４の周囲を覆う管状のゴム部３５と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基材と当該基材の表面に対し略垂直に設けられた複数の柱状の摩擦材とを備え、これら摩擦材の端部を相手部材に接触させたときに生じる摩擦力を利用して前記基材と前記相手部材との間で力を伝達する摩擦板であって、
前記摩擦材は、複数の繊維を撚り合わせて構成される繊維束部と、前記繊維束部の周囲を覆い前記複数の繊維を結束する熱可塑性の樹脂部と、を備えることを特徴とする摩擦板。
【請求項２】
前記摩擦材は、前記樹脂部の周囲を覆う管状のゴム部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の摩擦板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦板に関する。より詳しくは、板状の基材とこの基材の表面に立設された複数の柱状の摩擦材とを備え、これら摩擦材の端部を相手部材に接触させたときに生じる摩擦力を利用して力を伝達する摩擦板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載された駆動源であるエンジンと変速機との間には、これらの間で動力を伝達する装置としてクラッチ機構が設けられる。クラッチ機構は、エンジンからの駆動力が入力される入力部材と、変速機に接続される出力部材と、これら入力部材と出力部材との間の駆動力の伝達の有無を切り換えるクラッチと、を備える。またこのクラッチは、その表面に摩擦材が設けられた円盤状のプレートを、このプレートに対向して設けられた相手部材に対し押圧したり離間したりすることにより、入力部材と出力部材との間の駆動力の伝達の有無を切り換える。
【０００３】
ところで、摩擦材を車両のクラッチに用いる場合、動力伝達時における異音や振動であるジャダーが生じないようにするには、そのμ−Ｖ特性（摩擦係数対スリップ速度の関係）はスリップ速度の増加側への変化に対し正勾配となっていることが好ましい。例えば特許文献１には、繊維材料が摩擦面に偏在するようにし、これを熱硬化性の樹脂で加熱硬化させることにより、正勾配のμ−Ｖ特性を有する湿式の摩擦材が提案されている。また例えば特許文献２には、炭素繊維基材をフェノール樹脂等の結合剤で結合することによって構成された摩擦材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５２５５４号公報
【特許文献２】特表２００６−５１８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、正勾配のμ−Ｖ特性を実現する摩擦材は、湿式のものについては数多く提案されているものの、乾式のものについては十分に検討されていない。
【０００６】
本発明は、潤滑油が無くても正勾配のμ−Ｖ特性を実現できる摩擦板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）摩擦板（例えば、後述の摩擦クラッチ１）は、板状の基材（例えば、ディスク２）と当該基材の表面に対し略垂直に設けられた複数の柱状の摩擦材（例えば、後述の摩擦材３）とを備え、これら摩擦材の端部を相手部材に接触させたときに生じる摩擦力を利用して前記基材と前記相手部材との間で力を伝達するものであって、前記摩擦材は、複数の繊維（例えば、後述の繊維３２）を撚り合わせて構成される繊維束部（例えば、後述の繊維束部３３）と、前記繊維束部の周囲を覆い前記複数の繊維を結束する熱可塑性の樹脂部（例えば、後述の樹脂部３４）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
（２）前記摩擦材は、前記樹脂部の周囲を覆う管状のゴム部（例えば、後述のゴム部３５）をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
（１）本発明の摩擦板は、板状の基材とこの基材の表面に対し略垂直に設けられた複数の柱状の摩擦材と、を備える。またこれら柱状の摩擦材は、それぞれ複数の繊維を撚り合わせて構成される繊維束部と、この繊維束部の周囲を覆い複数の繊維を結束する熱可塑性の樹脂部と、を備える。これら摩擦材は、熱可塑性の樹脂部で結束することにより、その延在方向に対し略垂直な摺動方向に沿った力を加えると弾性変形する。このため、柱状の摩擦材の端部を相手部材に接触させた状態で摩擦板又は相手部材を摺動させると、各摩擦材の端部は相手部材の表面の凹凸に係止することによって摺動方向に沿って弾性変形し、さらに限界を超えるまで変位すると滑りが発生する。また例えばタイヤの例で知られているように、弾性体の摩擦係数は、弾性変形する領域ではスリップ速度に対して正勾配となり、滑りが発生する領域ではスリップ速度に対して負勾配となる。これは、２つの固体間の静止摩擦係数は常に動摩擦係数よりも大きいことによる。このため、各摩擦材のμ−Ｖ特性は、弾性変形によって正勾配となる部分と、滑りによって負勾配となる部分とが交互に繰り返す振動的なものになる。したがって、このようなμ−Ｖ特性を有する摩擦材が基材に複数設けられた摩擦板によれば、個々の摩擦材の特性の重ね合わせによって、低速域から高速域まで正勾配を維持した理想的なμ−Ｖ特性を実現できる。
【００１０】
（２）上述のように本発明では、複数の繊維を撚り合わせた繊維束部を熱可塑性の樹脂部で結束した柱状のものを摩擦材として用いる。このような摩擦材は、複数の繊維を撚り合わせた繊維束部を溶融した熱可塑性の樹脂に含浸することによって製造することが、一例として考えられる。しかしながらこのように製造した場合、熱可塑性の樹脂が冷却される過程で軸方向に収縮してしまい、繊維構造が崩れてしまう場合がある。これに対し本発明の摩擦板では、樹脂部の周囲をゴム部で覆うことにより、上述のように樹脂部を冷却する過程で軸方向に収縮するのを防止できる。換言すれば、樹脂部の周囲をゴム部で覆うことにより、摩擦材の繊維構造を適切なものにすることができる。また樹脂部の周囲をゴム部で覆うことにより、各摩擦材の摺動方向に沿った力に対す弾性を維持しながら、各摩擦材の耐久性を向上できる、という効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る摩擦クラッチの正面図である。
【図２】摩擦クラッチの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】摩擦材の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図４】摩擦材及び摩擦クラッチの製造手順を説明するための図である。
【図５】すべり摩擦試験装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】比較例１の摩擦クラッチのμ−Ｖ特性の測定結果を示す図である。
【図７】実施例１の摩擦クラッチのμ−Ｖ特性の測定結果を示す図である。
【図８】各摩擦材の挙動を模式的に示す図である。
【図９】各摩擦材のμ−Ｖ特性を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る摩擦板としての摩擦クラッチ１の正面図である。
摩擦クラッチ１は、円盤状のディスク２と、ディスク２の一方の面に設けられた円環状の接着面に設けられた摩擦ブラシ４と、を備える。この摩擦クラッチ１は、摩擦ブラシ４の端部を、図示しない円盤状の相手プレートの表面に接触させたときに生じる摩擦力を利用して摩擦クラッチ１と相手プレートとの間で力を伝達する。またこの摩擦クラッチ１は、摩擦ブラシ４とプレートとの間に潤滑油を必要としない乾式の摩擦クラッチとして好ましく用いられる。
【００１３】
図２は、摩擦クラッチ１の線Ａ−Ａ（図１参照）に沿った断面図である。
図２に示すように、摩擦ブラシ４は、ディスク２の表面においてそれぞれ同じ向きに配列して設けられた複数の柱状の摩擦材３によって構成されている。各摩擦材３は、それぞれディスク２の接着面２１に対し略垂直に設けられている。各摩擦材３の先端面３１は接着面２１に対し略平行である。また各摩擦材３の長さは略等しく、従って図２に示すように各々の先端面３１は略面一となっている。
【００１４】
図３は、摩擦材３の線Ｂ−Ｂ（図２参照）に沿った断面図である。
摩擦材３は、各々糸状である複数の繊維３２を撚り合わせて構成される繊維束部３３と、繊維束部３２の周囲を覆い複数の繊維３２を結束する樹脂部３４と、この樹脂部３４の周囲を覆う管状のゴム部３５と、を備える。
【００１５】
繊維３２には、例えば、セルロース繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、金属繊維、炭素繊維、又は無機繊維等が用いられる。なお、ここで列挙した材料の中では、好ましい弾力性、耐熱性、及び化学安定性を兼ね備えるものとして、特にアラミド繊維、炭素繊維、又は無機繊維を繊維３２として用いることが好ましい。また、ここで列挙した３つの材料を比較すると、炭素繊維又は無機繊維は、アラミド繊維よりも好ましい弾力性及び耐熱性を備える。このため、繊維３２には、特に炭素繊維又は無機繊維を用いることが好ましい。
【００１６】
樹脂部３４の材料には、熱可塑性樹脂が用いられる。より具体的には、樹脂部３４の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、及びポリ塩化ビニル等のビニル系ポリマーや、ポリエステル、及びポリアミド等の縮合系ポリマー等が用いられる。
【００１７】
摩擦クラッチ１は、例えば、以下の手順によって製造される。
（Ａ）複数本の繊維を撚り合わせることによって直線状の撚糸を製造し、さらにこれを所定の温度で加熱することによって形状を保持させ、繊維束部を製造する。
（Ｂ）加熱することによって軟化した熱可塑性樹脂に、（Ａ）で製造した繊維束部を含浸させることにより繊維束部の周囲に隙間なく熱可塑性樹脂を塗布した後、これを冷却することによって樹脂を固化させ、これにより複数本の繊維を結束させる。
（Ｃ）ゴム管の内部に、（Ｂ）によって熱可塑性樹脂で結束された繊維束部を挿入することにより、図４に示すような長尺状の摩擦材を製造する。なお、このゴム管は、熱可塑性樹脂が冷却する過程でその軸方向に沿った収縮を防止する機能があることから、この工程（Ｃ）は、（Ｂ）で繊維束部の周囲に含浸することで塗布した熱可塑性樹脂が冷え固まる前に行うことが好ましい。またこのようにゴム管は、主に、熱可塑性樹脂の軸方向に沿った収縮を防止するために設けることから、（Ｂ）で製造された長尺状の摩擦材の形状が安定して保持されているようであれば、ゴム管及びこの工程（Ｃ）は不要である。
（Ｄ）図４において破線で示すように、（Ｃ）によって得られた長尺状の摩擦材を、所定の間隔で輪切りにすることにより、複数の摩擦材を製造する。
（Ｅ）次に、（Ｄ）によって得られた複数の摩擦材を、図４に示すように、ディスク２の接着面２１に接着材で貼り付ける。
【００１８】
次に、以上のような本実施形態の摩擦クラッチの性能を評価するために行ったすべり摩擦試験について説明する。このすべり摩擦試験では、図５に示すようなすべり摩擦試験装置Ｓを用いることによって、下記表１に示す実施例１及び比較例１の摩擦クラッチのμ−Ｖ特性を測定した。またこの評価試験では、室温の下、評価対象である摩擦クラッチＳ１と相手部材であるプレートＳ２とのスリップ速度を０〜１．５［ｍ／ｓ］で変化させ、面圧を０．５［ＭＰａ］とした場合と１．０［ＭＰａ］とした場合とで各々のμ−Ｖ特性を測定した。なお比較例１の樹脂部の材料には熱硬化性樹脂を用いたため、繊維材の硬さは、実施例１よりも比較例１の方が硬くなっている。
【表１】
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【００１９】
図６は、比較例１の摩擦クラッチのμ−Ｖ特性の測定結果を示す図であり、図７は、実施例１の摩擦クラッチのμ−Ｖ特性の測定結果を示す図である。図６に示すように、比較例１の摩擦クラッチの摩擦係数は、何れの面圧でもスリップ速度が約１．０［ｍ／ｓ］以下の低速域では概ねフラットとなり、高速域では負勾配となった。これに対し実施例１の摩擦クラッチの摩擦係数は、図７に示すように、何れの面圧でも全速度域で概ね正勾配となった。
【００２０】
本実施形態の摩擦クラッチ１によれば、以下の効果を奏する。
（１）摩擦クラッチ１は、ディスク２と、このディスク２の表面に設けられた摩擦ブラシ４とを備える。摩擦ブラシ４は、ディスク２に対し略垂直に設けられた複数の柱状の摩擦材３によって構成される。またこれら柱状の摩擦材３は、それぞれ複数の繊維３２を撚り合わせて構成される繊維束部３３と、この繊維束部３３の周囲を覆い複数の繊維３２を結束する熱可塑性の樹脂部３４と、を備える。これら摩擦材３は、熱可塑性の樹脂部３４で結束することにより、その延在方向に対し略垂直な摺動方向に沿った力を加えると弾性変形する。このため、摩擦材３の端部を凹凸のある相手部材９に接触させた状態で相手部材９を摺動させると、図８において模式的に示すように、各摩擦材３の端部は相手部材９の表面の凹凸に係止することによって摺動方向に沿って弾性変形し（図８の左側参照）、さらに限界を超えるまで変位すると滑りが発生する（図８の右側参照）。また例えばタイヤの例で知られているように、弾性体の摩擦係数は、弾性変形する領域ではスリップ速度に対して正勾配となり、滑りが発生する領域ではスリップ速度に対して負勾配となる。これは、２つの固体間の静止摩擦係数は常に動摩擦係数よりも大きいことによる。このため、個々の摩擦材のμ−Ｖ特性は、図９の左側に示すように、スリップ速度が増加するに従って正勾配の部分と負勾配の部分とが交互に繰り返す振動的なものになる。従って、このようなμ−Ｖ特性を有する複数の摩擦材３によって構成される摩擦ブラシ４によれば、個々の摩擦材のμ−Ｖ特性の重ね合わせることによって、図９の右側に示すように、低速域から高速域まで正勾配を維持した理想的なμ−Ｖ特性を実現できる。
【００２１】
（２）摩擦クラッチ１によれば、各摩擦材３の樹脂部３４の周囲を管状のゴム部３５で覆うことにより、熱可塑性の樹脂部３４が冷却する過程で軸方向に沿って収縮し、繊維構造が崩れてしまうのを防止できる。また摩擦クラッチ１によれば、樹脂部３４の周囲をゴム部３５で覆うことにより、各摩擦材３の摺動方向に沿った力に対する弾性を維持しながら、各摩擦材３の耐久性を向上できる、という効果も奏する。
【００２２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。例えば上記実施形態では、本発明の摩擦板を、摩擦クラッチに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の摩擦板は、摩擦クラッチの他、摩擦ブレーキに適用してもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１…摩擦クラッチ（摩擦板）
２…ディスク（基材）
３…摩擦材
３２…繊維
３３…繊維束部
３４…樹脂部
３５…ゴム部
４…摩擦ブラシ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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