(57)【要約】【課題】高負荷条件の使用環境下においても、摩擦熱によるグレージングが減少し、摩擦係数の低下が少なく、摩耗量の増加、焼き付きを生じることがなく、長寿命化を可能とする湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキ用のフリクションプレートを提供する。【解決手段】リング状のコアプレートの両面に摩擦材層を設けてなり、セパレータプレートと交互に配置され、該セパレータプレートと摩擦係合を行うフリクションプレートにおいて、その両面が内周側端部から外周側端部に向かって連続的に厚さが薄くなるよう傾斜面に形成されていることを特徴とする。傾斜角は０．０３〜０．０８°が好ましい。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のコアプレートの両面に摩擦材層を設けてなり、セパレータプレートと交互に配置され、該セパレータプレートと摩擦係合を行うフリクションプレートにおいて、その両面が内周側端部から外周側端部に向かって連続的に厚さが薄くなるよう傾斜面に形成されていることを特徴とするフリクションプレート。
【請求項２】
前記傾斜面の傾斜角が０．０３〜０．０８°であることを特徴とする請求項１記載のフリクションプレート。
【請求項３】
前記傾斜面が曲面に形成され、内周側端部の厚さと外周側端部の厚さとの差が片面で０．０１〜０．０３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のフリクションプレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農業機械、産業機械、自動車などの自動変速機の湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキに使用されるフリクションプレートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキにおいては、入力軸側と一体に回転する鋼板製のセパレータプレートと、出力軸側と一体に回転するフリクションプレートとを交互に配置して、油圧、空気圧などで軸方向に移動するピストンにより両プレートを圧着して、入力軸側から出力軸側にトルクを伝達させるようになっている。
【０００３】
その構造を、図１に示す湿式多板クラッチを例として説明すると、入力軸側に接続される円筒状のクラッチドラム４、出力軸側に接続されるクラッチギア６、クラッチドラム４の端部に摺動自在に嵌挿されたピストン５をそなえ、クラッチドラム４とクラッチギア６との間の環状の空所には、リング状の複数のフリクションプレート２とセパレータプレート１とが交互に配置されている。
【０００４】
フリクションプレート２の両面にはペーパーライニングの接着などにより摩擦材層が形成され、鋼板製のセパレータプレート１の外周部はクラッチドラム４のに摺動自在に嵌合し、フリクションプレート１の内周部はクラッチギア６に摺動自在に嵌合して、両プレート１、２は軸方向に移動可能になっており、セパレータプレート１はクラッチドラム４と一体に回転でき、フリクションプレート２はクラッチギア６と一体に回転できるよう構成されている。フリクションプレート１の内周部には、クラッチギア６とスプライン嵌合するための溝が形成される。なお、図１において、３はピストン５の押圧力を支えるためのプレッシャープレート、８はプレッシャープレート５を支持するスナップリング（止め輪）、７はシャフトである。
【０００５】
湿式多板クラッチの作動時には、図２に示すように、ピストン５が左方（矢印方向）に移動してセパレータプレート１を左方へ押圧すると、交互に配置されたセパレータプレート１とフリクションプレート２とが互いに圧着し、セパレータプレート１がフリクションプレート２の摩擦材層と摩擦係合して、両プレート１、２は一体となって回転できるようになる。
【０００６】
この場合、ピストン５の押圧力はスナップリング８のみで支持されているため、クラッチドラム４に負荷される圧力が大きくなるとクラッチドラム４が矢印の方向に開き、結果としてプレッシャープレート３の内周部が矢印で示すように外側に開くこととなる。従って、フリクションプレート２にかかる圧力は、その外周側では強く、内周側では弱くなり、圧力分布の高い外周側で多くの摩擦エネルギーが消費されるため、摩擦材層の外周側の表面温度が高くなり、潤滑油の劣化物の堆積（以下、グレージング）により摩擦係数の低下が生じ、焼き付きによるトラブルが発生するという問題がある。
【０００７】
また、最近では、車両エンジンの出力アップ、車両重量の増加などに起因して、フリクションプレートの摩擦材層への負荷が増大しているとともに、運転時のフィーリング向上のためスリップさせながら使用するケースも多くなってきており、このような高負荷条件の下では、摩擦材層のグレージングによる熱劣化で、摩擦係数の低下、摩耗量の増加、焼き付きの発生など、摩擦性能低下の問題が無視できないようになってきている。
【０００８】
発明者は、図１に示すような構造の湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキにおける上記の問題点を解決するために、フリクションプレートの構造と摩擦特性との関係について種々の観点から試験、検討を行った結果、フリクションプレートの内周側が厚く外周側が薄くなるよう傾斜勾配を設けることによりフリクションプレートの摩擦性能が向上することを見出した。
【０００９】
フリクションプレートの外周部を他の部位に対して薄く形成したものは知られている（特許文献１参照）が、このものは、外周部のみ外周端に向けて徐々に薄くする構成または外周部に段差を付ける構成として、セパレータプレートとの摩擦係合時に、鋼板製のセパレータプレートの打ち抜き成形時に形成される突起部との接触によるヒートスポットの発生を防止し、係合終期に全体が接触することによりトルク容量が落ちないという効果を奏するものであり、上記の問題は解消できないことが確認された。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１２０７２４号公報（請求項、図４〜５、図８〜９）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の知見に基づいてさらに試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、高負荷条件の使用環境下においても、摩擦熱によるグレージングが減少し、摩擦係数の低下が少なく、摩耗量の増加、焼き付きを生じることがなく、長寿命化を可能とする湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキ用のフリクションプレートを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の請求項１によるフリクションプレートは、リング状のコアプレートの両面に摩擦材層を設けてなり、セパレータプレートと交互に配置され、該セパレータプレートと摩擦係合を行うフリクションプレートにおいて、その両面が内周側端部から外周側端部に向かって連続的に厚さが薄くなるよう傾斜面に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２によるフリクションプレートは、請求項１において、前記傾斜面の傾斜角が０．０３〜０．０８°であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３によるフリクションプレートは、請求項１において、前記傾斜面が曲面に形成され、内周側端部の厚さと外周側端部の厚さとの差が片面で０．０１〜０．０３ｍｍであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明においては、図３に示すように、リング状（円環状）の鋼板製コアプレート１１の両面に、同じくリング状のペーパーライニングを接着するなどの手法で摩擦材層１２を設けたフリクションプレート１０において、図４に示すように、フリクションプレート１０の両面を、内周側端部１３から外周側端部１４に向かって、連続的に厚さが薄くなるよう傾斜面１５に加工する。傾斜面への加工は溝加工後に行うのが好ましい。
【００１６】
この構造のフリクションプレートを使用することにより、ピストン５の押圧力により、クラッチドラム４に負荷される圧力が大きくなってクラッチドラム４が開き、結果としてプレッシャープレート３の内周部が外側に開くという現象が生じた場合、フリクションプレートの内周側が厚く形成されているため、フリクションプレートの外周側のみが強い圧力を受けて低い負荷で焼損することがなく、圧力分布が均等となり、摩擦による発熱が減少し、焼き付きの発生も防止され、摩擦特性が低下することもなくなる。
【００１７】
傾斜面１５の傾斜角αが０．０３〜０．０８°とするのが好ましく、傾斜角が０．０３°未満では、外周側のグレージング発生により焼き付きを生じ易くなり、０．０８°を越えると、内周側のグレージング発生により摩擦材層が摩耗し易くなる。
【００１８】
上記の効果は、図５に示すように、フリクションプレート１０の両面を、内周側端部１３から外周側端部１４に向かって、連続的に厚さが薄くなるよう曲面１６に形成することによっても達成することができる。この場合には、内周側端部１３の厚さと外周側端部１４の厚さとの差を片面で０．０１〜０．０３ｍｍとなるようにするのが望ましい。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し本発明の効果を実証する。なお、これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
実施例１
鋼板製のコアプレート（厚さ１．４ｍｍ）の両面に、ペーパーライニング（東海カーボン（株）製Ｎ４０１、寸法：外径１５６ｍｍ、内径１０８ｍｍ）を接着し、溝加工後に、両面に外周側端部から内周側端部に向かって傾斜角を０．０５°とする傾斜面を有するフリクションプレートを３枚作製し、試験材とした。
【００２１】
作製された試験材を、慣性型摩擦試験機にセットして間欠引きずり試験を行い、μｄ（動摩擦係数）、μｓ（静摩擦係数）を確認するとともに、摩擦性能の評価を行った。試験条件は、周速６．２ｍ／秒、面圧０．２４ＭＰａ、サイクル時間１６秒（ＯＮ：８秒＋ＯＦＦ：８秒）、サイクル数５万回とし、オイルとして、新日本石油（株）製ＡＴＦ−２（Ｎ）を使用し、油温８０℃、油量１．７Ｌ／分とした。
【００２２】
試験材はいずれも、図６〜７に示すように、μｄ（動摩擦係数）の低下率が少なく、μｓ／μｄ比も安定しており、焼き付きの発生も認められなかった。
【００２３】
実施例２
鋼板製のコアプレート（厚さ１．４ｍｍ）の両面に、ペーパーライニング（東海カーボン（株）製Ｎ４０１、寸法：外径１５６ｍｍ、内径１０８ｍｍ）を接着し、溝加工後に、両面に外周側端部から内周側端部に向かって連続的に厚さが減少するような曲面を有し、内周側端部の厚さと外周側端部の厚さとの差が片面で０．０２ｍｍとなるように成形したフリクションプレートを３枚作製し、試験材とした。
【００２４】
作製された試験材を、慣性型摩擦試験機にセットして間欠引きずり試験を行い、μｄ（動摩擦係数）、μｓ（静摩擦係数）を確認するとともに、摩擦性能の評価を行った。試験条件は、周速６．２ｍ／秒、面圧０．２４ＭＰａ、サイクル時間１６秒（ＯＮ：８秒＋ＯＦＦ：８秒）、サイクル数５万回とし、オイルとして、新日本石油（株）製ＡＴＦ−２（Ｎ）を使用し、油温８０℃、油量１．７Ｌ／分とした。
【００２５】
試験材はいずれも、実施例１の場合と同様、μｄ（動摩擦係数）の低下率が少なく、μｓ／μｄ比も安定しており、焼き付きの発生も認められなかった。
【００２６】
比較例１
鋼板製のコアプレート（厚さ１．４ｍｍ）の両面に、ペーパーライニング（東海カーボン（株）製Ｎ４０１、寸法：外径１５６ｍｍ、内径１０８ｍｍ）を接着し、溝加工後に、両面に外周側端部から内周側端部に向かって傾斜角を０．０２°とする傾斜面を有するフリクションプレートを３枚作製し、試験材とした。
【００２７】
作製された試験材を、実施例１と同じく慣性型摩擦試験機にセットして、実施例１と同一の条件で間欠引きずり試験を行ったところ、３枚の試験材のうち２枚は、外周側でグレージングの発生が著しく、μｄ（動摩擦係数）の低下率が大きくなり、途中で焼き付きを起こした。焼き付きを起こした試験片の間欠引きずり回数に対するμｄおよびμｓ／μｄ比の変化を図６および図７に示す。
【００２８】
比較例２
鋼板製のコアプレート（厚さ１．４ｍｍ）の両面に、ペーパーライニング（東海カーボン（株）製Ｎ４０１、寸法：外径１５６ｍｍ、内径１０８ｍｍ）を接着し、溝加工後に、両面に外周側端部から内周側端部に向かって傾斜角を０．０９°とする傾斜面を有するフリクションプレートを３枚作製し、試験材とした。
【００２９】
作製された試験材を、実施例１と同じく慣性型摩擦試験機にセットして、実施例１と同一の条件で間欠引きずり試験を行ったところ、３枚の試験材のうち２枚は、内周側でグレージングが発生し、μｄ（動摩擦係数）の低下および摩擦材層の急激な摩耗増加が生じ、途中で試験を中断した。焼き付きを起こした試験片の間欠引きずり回数に対するμｄおよびμｓ／μｄ比の変化を図６および図７に示す。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、高負荷条件の使用環境下においても、摩擦熱によるグレージングが減少し、摩擦係数の低下が少なく、摩耗量の増加、焼き付きを生じることがなく、長寿命化を可能とする湿式多板クラッチや湿式多板ブレーキ用のフリクションプレートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】湿式多板クラッチの要部の縦断面図である。
【図２】湿式多板クラッチの使用中における負荷状態を示す縦断面図である。
【図３】従来のフリクションプレートの要部縦断面図である。
【図４】本発明のフリクションプレートの実施例を示す要部縦断面図である。
【図５】本発明のフリクションプレートの他の実施例を示す要部縦断面図である。
【図６】本発明の実施例および比較例の試験材についての間欠ひきずり試験における間欠ひきずり回数とμｄ低下率の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例および比較例の試験材についての間欠ひきずり試験における間欠ひきずり回数とμｓ／μｄ比の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    セパレータプレート
２    フリクションプレート
３    プレッシャープレート
４    クラッチドラム
５    ピストン
６    クラッチギア
７    シャフト
８    スナップリング（止め輪）
１０  セパレータプレート
１１  コアプレート
１２  摩擦材層
１３  内周側端部
１４  外周側端部
１５  傾斜面
１６  曲面
α    傾斜角
【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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