(57)【要約】      （修正有）【課題】部品に単純化することによって、組立性を向上させると共に、重量を減少させる。【解決手段】クラッチディスクアッセンブリーは、クラッチフェーシング１０と、スプールラインハブ２０と、結合手段とを備え、前記クラッチフェーシングは、略中央に貫通孔が形成された本体部と、前記フライホイール側の摩擦パッド７１と対向する一方の面、および前記クラッチカバーの圧力板に対向する他方の面において、その対向する部分に炭素複合材とからなる接触部とを有し；前記スプールラインハブは、前記クラッチフェーシングの一面に重なって配置され、その内周面にスプールライン溝２１が形成されており；前記結合手段は、前記クラッチフェーシングと前記スプールラインハブとを結合させることを特徴とする。    【選択図】図１
2005155888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライホイール、クラッチカバー、および前記フライホイールと前記クラッチカバーとの間に位置するクラッチディスクアッセンブリーからなる動力伝達用クラッチであって、
前記クラッチディスクアッセンブリーは、クラッチフェーシングと、スプールラインハブと、結合手段とを備え、
前記クラッチフェーシングは、略中央に貫通孔が形成された本体部と、前記フライホイール側の摩擦パッドと対向する一方の面、および前記クラッチカバーの圧力板に対向する他方の面において、その対向する部分に炭素複合材からなる接触部とを有し；
前記スプールラインハブは、前記クラッチフェーシングの一面に重なって配置され、その内周面にスプールライン溝が形成されており；
前記結合手段は、前記クラッチフェーシングと前記スプールラインハブとを結合させることを特徴とする動力伝達用クラッチ。
【請求項２】
前記スプールラインハブは、前記クラッチフェーシングの前記貫通孔に挿入されるボスが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項３】
前記結合手段は、
前記クラッチフェーシングの他方の面に重なるリテーナリング；および
前記クラッチフェーシングと、前記スプールラインハブと、さらに前記リテーナリング(retainer ring)とを共に貫通して固着する結合部材
を有することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項４】
前記結合部材が、ボルト、またはリベット(rivet)であることを特徴とする請求項３に
記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項５】
前記接触部は、炭素繊維を２０〜５０重量％、ピッチを２５〜５０重量％の量で含んでなる炭素−炭素複合材から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項６】
前記接触部は、珪素成分を３〜２０重量％、炭化珪素成分を１０〜６０重量％、ピッチに含まれた炭素成分を２０〜８７重量％の量で含んでなる炭素−炭化珪素複合材から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項７】
前記炭素繊維は、単繊維であることを特徴とする請求項５または６記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項８】
前記炭素繊維は、連続的に製造された炭素織物が積層されてなることを特徴とする請求項５に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項９】
前記本体部は、前記接触部と同一な材質の炭素複合材を用いて前記接触部と一体に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項１０】
前記圧力板には、前記クラッチフェーシングと接する圧力パッドが設置され、前記圧力パッドと前記摩擦パッドは、前記接触部と同一な炭素複合材からなることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達用クラッチ。
【請求項１１】
炭素繊維を第１熱処理温度で熱処理して黒鉛化処理する第１熱処理段階；
樹脂を炭素繊維織物の上に撒布してプリプレグを製造するプリプレグの製造段階；
前記プリプレグに炭素繊維と前記樹脂とを積層してプリフォームを製造するプリフォー
ム製造段階；
前記プリフォームをプレスして成形体を製造する成形体の製造段階；
前記成形体を第２熱処理温度で熱処理する第２熱処理段階
とからなることを特徴とするクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１２】
前記第１熱処理段階と前記プリプレグの製造段階との間に、熱処理をした前記炭素繊維を繊維切断機で２００〜２,０００μｍに切断する段階が含まれることを特徴とする請求
項１１に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１３】
前記成形体製造段階と前記第２熱処理段階との間には、前記成形体を温度７５０〜１，４００℃、炭化圧力５０〜２，０００kg/cm2の条件で３〜５時間加圧して炭化/含
浸させて、前記成形体を所定密度に密度化する密度化段階が含まれることを特徴とする請求項１２に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１４】
前記所定密度は、１.３〜１.６g/cm3であることを特徴とする請求項１３に記載のクラ
ッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１５】
前記樹脂は、ピッチまたはレジンを含むことを特徴とする請求項１１に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１６】
前記第１熱処理段階における前記第１熱処理温度は、２，０００〜３，０００℃であることを特徴とする請求項１１に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１７】
前記成形体製造段階で前記成形体は、炭素繊維を２０〜５０重量％、前記樹脂を２５〜５０重量％の量で含んでなり、かつ２００〜３００℃でプレス加熱して成形されていることを特徴とする請求項１１に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１８】
前記第２熱処理段階は、第２熱処理温度１，７００〜２，５００℃、真空度３〜５mmHg、昇温速度２０〜１００℃/hr、実施時間３〜５時間で行うことを特徴とする請求項１１
に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項１９】
前記第２熱処理段階後、珪素粉末を前記成形体に添加する珪素粉末添加段階；
真空雰囲気下で１，４５０〜２，２００℃の温度に昇温して０.１〜５時間保持させる真
空加熱段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２０】
前記珪素粉末添加段階において、前記珪素粉末を、前記成形体の重量に対して０.２〜
５倍の量で添加することを特徴とする請求項１９に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２１】
前記真空加熱段階を経た前記成形体は、珪素成分３〜２５重量％、炭化珪素成分１０〜６５重量％、炭素成分１０〜８０重量％の量で含有してなることを特徴とする請求項１９に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２２】
前記成形体は、クラッチにおいて摩擦がおこるクラッチフェーシング、摩擦パッド、または圧力パッドのうちのいずれか一つで用いられることを特徴とする請求項１１に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２３】
３次元プリフォームに発熱体を装着して前記プリフォームの内部から外部間に熱勾配が発生するように加熱する熱勾配加熱段階；
前記反応炉内部に炭素原子１〜６個を有する化合物の反応ガスを注入する反応ガス注入段階；
所定条件下で反応を行い、成形体を製造する成形体製造段階；
前記成形体を熱処理する熱処理段階からなることを特徴とするクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２４】
前記所定条件は、昇温速度１０〜２０℃/min、反応温度７００〜１，２００℃、反応ガス濃度１０〜１００％、反応圧力２５０〜１，５００mbarであることを特徴とする請求項２３に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２５】
前記熱処理段階は、温度１，７００〜２，５００℃、真空度３〜５mmHg、昇温速度２０〜１００℃/hr、実施時間３〜５時間の条件で行うことを特徴とする請求項２３に記載の
クラッチ用摩擦材の製造方法。
【請求項２６】
前記成形体は、クラッチにおいて摩擦がおこるクラッチフェーシング、摩擦パッド、または圧力パッドのうちのいずれか一つで用いられることを特徴とする請求項２３に記載のクラッチ用摩擦材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達用クラッチおよびクラッチ用摩擦材の製造方法に関し、より詳しくはスプールラインハブの構成を一つの部品に単純化させ、耐久性と衝撃吸収および摩擦力が優れた炭素−炭素複合材を使用しているため動力伝達効率に優れ、かつスムースに出発できるように構成された動力伝達用クラッチおよびクラッチ用摩擦材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、クラッチは、機械装置の原動軸と従動軸とを連結して動力を伝達するため、その機械要素として、特性上、スムースなギア変速と迅速で高い動力伝達応答特性とが要求される。かかるクラッチは、自動車、オートバイ、産業用機械、プレス、船舶等の多様な産業分野で用いられる。
【０００３】
特に、自動車に用いられるクラッチは、車両のスムースな発進のために、半クラッチ操作による滑りが許容されるように設計されている。したがって、半クラッチ操作により、クラッチには２００〜６００℃の高温摩擦熱が発生する。
【０００４】
このように、クラッチでは摩擦によって高いトルクの動力が伝達されるので、フライホイール、クラッチディスク、圧力板等で摩擦による熱負荷および熱疲労、クラッチの断続的な接触トルクによる動的負荷、摩擦による高温でのクラッチカバーおよびディスクの劣化などの現象が発生する。
【０００５】
このような現象によってクラッチディスクでは、熱負荷および動的負荷による疲労現象や亀裂などが発生し、高温および高回転数（高ｒｐｍ）により摩擦係数が減少してフェーディング現象が発生する。これはクラッチの寿命を短縮させる主要な要因である。
【０００６】
現在、前述したような問題点を解決すべく、多くの研究がなされており、このような公知の問題の解決方法としては、衝撃吸収構造としてクラッチクッション板、コイルスプリング、ゴムダンパー、ウェーブスプリング等を利用する方法が挙げられる。そして、冷却システムとしては、クラッチディスクにベンチレーション(Ventilation)溝またはフライ
ホイールやプレスプレートに穴をあける方法等が開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１の目的は、クッション板、コイルスプリング、ゴムダンパー、ウェーブスプリングまたは冷却システムを使用せず、クラッチフェーシングの材質を炭素複合材で構成して、より簡単な構造で高温摩擦による寿命短縮が発生するのを最小化した動力伝達用クラッチの提供にある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、クラッチに用いられるクラッチフェーシング、圧力パッドそして摩擦パッドのようなクラッチに用いられる摩擦材を炭素複合材で製造できるようにしたクラッチ用摩擦材の製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の目的を達成するための動力伝達用クラッチは、フライホイール、クラッチカバー、および前記フライホイールと前記クラッチカバーとの間に位置するクラッチディスクアッセンブリーからなる動力伝達用クラッチであって、
前記クラッチディスクアッセンブリーは、クラッチフェーシングと、スプールラインハブと、結合手段とを備え、
前記クラッチフェーシングは、
略中央に貫通孔が形成された本体部と、
前記フライホイール側の摩擦パッドと対向する一方の面、および前記クラッチカバーの圧力板に対向する他方の面において、その対向する部分に炭素複合材とからなる接触部とを有し；
前記スプールラインハブは、前記クラッチフェーシングの一面に重なって配置され、その内周面にスプールライン溝が形成されており；
前記結合手段は、前記クラッチフェーシングと前記スプールラインハブとを結合させることを特徴とする
そして、前記スプールラインハブは、前記クラッチフェーシングの貫通孔に挿入されるボスが形成され、
前記結合手段は、
前記クラッチフェーシングの他方の面に重なるリテーナリング；および
前記クラッチフェーシングと、前記スプールラインハブと、さらに前記リテーナリング(retainer ring)を共に貫通して固着する結合部材を有する。ここで結合部材はボルトま
たはリベットから選択される。
【００１０】
一方、接触部は炭素繊維２０〜５０重量％、ピッチ２５〜５０重量％の量で含んでなる炭素−炭素複合材からなる。
【００１１】
また、接触部は、珪素成分３〜２０重量％、炭化珪素成分１０〜６０重量％、ピッチに含まれた炭素成分２０〜８７重量％の量で含んでなる炭素−炭化珪素複合材からなる。
【００１２】
そして、炭素繊維は単繊維、または連続的に製造された炭素織物を使用することができる。
【００１３】
また、本体部は、前記接触部と同一な材質の炭素複合材を用いて前記接触部と一体に形成することができる。
【００１４】
また、圧力板には、前記クラッチフェーシングと接する圧力パッドが設置され、該圧力パッドと前記摩擦パッドは、前記接触部と同一な炭素複合材から形成される。
【００１５】
前述した第２の目的を達成するため、本発明によるクラッチ用摩擦材の製造方法は二つに大別される。２次元プリフォームを用いて製造する方法と、３次元プリフォームで製造する方法である。
【００１６】
２次元プリフォームで製造する方法は、炭素繊維を第１熱処理温度で熱処理して黒鉛化処理する第１熱処理段階と、樹脂を炭素繊維織物上に撒布してプリプレグを製造するプリプレグ製造段階と、前記プリプレグに炭素繊維と樹脂（ピッチまたはレジン(resin)）と
を積層してプリフォームを製造するプリフォーム製造段階と、プリフォームをプレスして成形体を製造する成形体製造段階と、成形体を第２熱処理温度で熱処理する第２熱処理段階を有する。
【００１７】
そして、第１熱処理段階とプリプレグ製造段階との間には、熱処理した炭素繊維を繊維切断機で２００〜２，０００μｍで切断する切断段階が含まれる。
【００１８】
また、成形体製造段階と第２熱処理段階との間には、成形体を７５〜１，４００℃の温度で３〜５時間、炭化圧力５０〜２，０００kg/cm2で加圧して炭化/含浸させて、
成形体を所定密度に密度化させる密度化段階が含まれる。ここで所定密度は１.３〜１.６g/cm3である。
【００１９】
また、第１熱処理段階で前記第１熱処理温度は２，０００〜３，０００℃である。
【００２０】
そして、成形体の製造段階で成形体は、炭素繊維を２０〜５０重量％、前記樹脂を２５〜５０重量％の量で含んでなり、かつ２００〜３００℃でプレス加熱して成形される。
【００２１】
また、第２熱処理段階は、第２熱処理温度１，７００〜２，５００℃、真空度３〜５mmHg、昇温速度２０〜１００℃/hr、最高温度で３〜５時間行う。
【００２２】
また、第２熱処理段階後、珪素粉末を成形体に添加する珪素粉末添加段階と、真空雰囲気下で１，４５０〜２，２００℃の温度に昇温して０.１〜５時間保持させる真空加熱段
階を含み、
さらに、珪素粉末添加段階において、珪素粉末を成形体の重量に対して０.２〜５倍の
量で添加し、
またさらに、真空加熱段階を経た成形体は、珪素成分３〜２５重量％、炭化珪素成分１０〜６５重量％、炭素成分１０〜８０重量％の量で含有してなる。
【００２３】
３次元プリフォームで製造する方法は、３次元プリフォームに発熱体を装着して、前記プリフォームの内部から外部間に熱勾配が発生するように加熱する熱勾配過熱段階と、反応炉の内部に炭素原子１〜６個を有する化合物の反応ガスを注入する反応ガス注入段階と、所定条件下で反応を行い、成形体を製造する成形体製造段階と、成形体を熱処理する熱処理段階とからなる。
【００２４】
そして、所定条件は、昇温速度１０〜２０℃/min、反応温度７００〜１，２００℃、反応ガス濃度１０〜１００％、反応圧力２５０〜１，５００mbarであり、熱処理段階は温度１，７００〜２，５００℃、真空度３〜５mmHg、昇温速度２０〜１００℃/hr、最高温度
で３〜５時間行う。
【００２５】
そして、二つの製造方法で製造された摩擦材はクラッチで摩擦がなされるクラッチフェーシング、摩擦パッドまたは圧力パッドのうち、いずれか１つまたは２つ以上に適用できる。
【００２６】
本発明による動力伝達用クラッチは、単純化されたスプールラインハブと、衝撃吸収力が優れた炭素−炭素複合材からなるクラッチフェーシングとで構成される。スプールラインハブの構造を一つの部品に単純化することで、組立性を向上させ、重量を減少させ、かつエンジン動力伝達の効率性を向上させることができる。
【００２７】
また、炭素−炭素複合材からなったクラッチフェーシングは、従来のスプールラインハブに設置されたコイルスプリングなどのようなものが担っていた衝撃緩和の役割を担うことにより、自動車のスムースな発進を保障する。さらに、高温における摩擦特性および摩耗特性と、熱衝撃抵抗性とが卓越しているため、フェーディング現象を発生させずに動力伝達を充分行うことができ、商品性および耐久性の向上に寄与する。
【発明の効果】
【００２８】
以上、本発明に係る動力伝達用クラッチおよびクラッチ用摩擦材の製造方法は、クラッチディスクアッセンブリーにコイルスプリングなどのような衝撃緩和装置を使用せずに一つの部品に単純化することによって、組立性を向上させると共に、重量を減少させることができる。また、エンジン動力伝達の効率性を向上させ、衝撃吸収機能に優れた炭素−炭
素複合材、および炭素−炭化珪素複合材を用いることによって自動車がスムースに発進でき、急加速時にもスリップが発生しないようにする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の望ましい実施形態は、図面を参照してより詳しく説明する。
【００３０】
本発明に係る動力伝達用クラッチに用いられるクラッチディスクアッセンブリーは、図１と図２とに示すように略中央部に貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１の外縁を囲繞するように多数個の第１締結孔１２が形成され、その材質が炭素複合材からなるクラッチフェーシング１０を備える。
【００３１】
このクラッチフェーシング１０は、一体に形成された本体部１０ａと接触部１０ｂとを分けて説明する。本体部１０aは後述するスプールラインハブ２０と結合する部分であり
、接触部１０ｂは後述する摩擦パッド７１および圧力パッド６１と接触する部分である。したがって、必要に応じて本体部１０aと接触部１０ｂとを別途に製作して、これらを互
いに結合させて使用することもできる。
【００３２】
そして、このクラッチフェーシング１０の一方の面に重なって配置されるとともに、貫通孔１１に挿入されるボス２２が一面に形成され、さらに外縁に沿って第１締結孔１２と連通される第２締結孔２３が形成されたスプールラインハブ２０を備える。そして、スプールラインハブ２０の略中心部分に形成されたボアの内周面には、スプールラインハブ２０の垂直方向に多数個のスプールライニングルブ（スプールライン溝）２１が形成されている。
【００３３】
なお、クラッチフェーシング１０の他方の面には、第１締結孔１２の位置に重なるようにリテーナリング３０が配置される。このリテーナリング３０には、第１締結孔１２と連通する多数個の第３締結孔３１が形成されている。
【００３４】
したがって、第１締結孔１２、第２締結孔２３、そして第３締結孔３１は、全部お互いに連通され、結合部材によってクラッチフェーシング１０と、スプールラインハブ２０そしてリテーナリング３０を同時に相互に固着する。この結合部材は、図に示したようにボルト４０で構成され、必要に応じてリベットなどのような他の種類の結合部材を用いることができる。そして、それぞれの連通孔１２、２３、３１は、１０〜２０個程度形成される。
【００３５】
一方、炭素複合材からなったクラッチフェーシング１０は、炭素繊維２０〜５０重量％、ピッチ２５〜５０重量％の量で含んでなる炭素−炭素複合材から形成され、また、他の複合材として、珪素成分３〜２０重量％、炭化珪素成分１０〜６０重量％、ピッチに含まれた炭素成分２０〜８７重量％の量で含んでなる炭素−炭化珪素複合材で形成することもできる。そして炭素繊維は、単繊維または連続的に製造（連続織造）された炭素織物が積層されてなる。
【００３６】
本発明に用いられるクラッチディスクアッセンブリーは、図３に示したようにクラッチカバー５０の内部に設置される。そして、クラッチカバー５０の内部に設置されたクラッチフェーシング１０の右側には、圧力パッド６１を有する圧力板６０が位置し、左側には摩擦パッド７１を有するフライホイール７０が位置する。
【００３７】
この圧力パッド６１および摩擦パッド７１は、いずれも炭素複合材から製造することができるが、炭素複合材からなる摩擦パッド７１をフライホイール７０に設置するには、フライホイール７０の表面に各々５〜８mmの深さの溝７２を加工して形成し、この溝７２に
接着剤を０.２〜０.６mm程筆で塗布した後、塗布された接着剤を７０〜８０℃で２０〜３０分程乾燥させる。その後、摩擦パッド７１をそれぞれの溝７２に配置した後、３５０〜１，０００KN/m2の圧力で加圧し、１５０〜２３０℃温度で１５〜３０分保持させて硬化
させる。または、摩擦パッド７１をボルトで締結して設置してもよい。このような設置方法は、炭素複合材からなった圧力パッド６１を設置する場合にも適用可能であり、本実施形態で圧力パッド６１は圧力板６０に別途の溝を形成せずに付着した状態を例示している。
【００３８】
一方、他の実施形態(図示せず)として、従来のクラッチディスク構造と同様にスプールラインハブにクッション板を設置し、このクッション板に炭素複合材からなるクラッチフェーシングを接着して使用することもできる。この時のクラッチフェーシングは、円形または３〜６個程のパッドを作り、スプールラインハブのクッション板も円形または３〜６程度のパドル型(Paddle type)に分けて形成して炭素複合材からなったクラッチフェーシ
ングを接着剤で接合する。ここでクッション板には従来のような別途の衝撃吸収構造は不要である。
【００３９】
そして、接合方法は、クッション板と炭素複合材からなるクラッチフェーシングとをアルコールで洗浄し、８０℃程度で２０分間乾燥した後、接着剤をクッション板と炭素−炭素複合材とに０.２〜０.６mm程度の濡れ厚さ(wet thickness)となるように塗布する。そ
の後、７０〜８０℃で２０分〜３０分乾燥し、プレス圧力３５０〜１，０００KN/m2程度
で加圧した後、１５０〜２３０℃温度で加熱し、５〜３０分程度保持させ硬化(curing)させることによって接合がなされる。
【００４０】
以下、クラッチにおいてクラッチフェーシング、摩擦パッドまたは圧力パッドに用いられるクラッチ用摩擦材の製造方法に対する実施形態を説明する。
【００４１】
本発明によるクラッチ用摩擦材の製造方法は、ＰＡＮ（polyacrylonitrile）系炭素繊
維を使用する。製造方法は、以下のような製造段階で構成されるが、特にプリフォームを２次元または３次元状態に製造して摩擦材を製造することが好ましい。
【００４２】
まず、２次元プリフォームを使用したクラッチ用摩擦材の製造方法は、図４に示すように、熱伝導度をより一層向上させるために第１熱処理温度で熱処理して炭素繊維を黒鉛化処理する第１熱処理段階Ｓ１００と、樹脂を炭素繊維織物上に撒布してプリプレグを製造するプリプレグ製造段階Ｓ１１０と、プリプレグに炭素繊維と樹脂を積層してプリフォームを製造するプリフォーム製造段階Ｓ１２０と、前記プリフォームをプレスしてプリフォーム成形体を製造する成形体製造段階Ｓ１３０と、成形体を第２熱処理温度で熱処理する第２熱処理段階Ｓ１５０からなる。
【００４３】
そして、前記のような段階を経た後、さらに珪素粉末添加段階Ｓ２００と、真空加熱段階Ｓ２１０とを経て炭素−炭化珪素複合材が製造されるが、このように区分された段階を図４ではＳ１とＳ２とに分けて説明する。
【００４４】
まず、炭素−炭素複合材を製造するためのＳ１段階である第１熱処理段階Ｓ１００は、２,０００〜３，０００℃の第１熱処理温度でＰＡＮ系炭素繊維を高温熱処理して、炭素
繊維の熱伝導度をより一層向上させるために黒鉛化処理する工程である。そして炭素繊維は、単繊維または連続的に製造（連続織造）された炭素織物を積層して用いることができ、炭素繊維を単繊維で使用した場合には、熱処理された炭素繊維を繊維切断機で２００〜２，０００μｍに切断する切断段階が行われる。
【００４５】
プリプレグ製造段階Ｓ１１０は、粉砕機で０．５〜１０μｍの粒子サイズとなるように
粉砕したピッチやレジンのような樹脂を、炭素繊維上にまんべんなく撒布し、１８０〜２７０℃の温度範囲で加熱してプリプレグを製造する段階である。
【００４６】
プリフォーム製造段階Ｓ１２０は、切断された炭素繊維と粉砕された樹脂とをプリプレグに均一に積層してプリフォームを製造する段階である。
【００４７】
そして、成形体製造段階Ｓ１３０は、プリフォームを２００〜３００℃でプレス加熱して、必要な成形体を製造する段階であり、成形体製造段階Ｓ１３０の後には、別途に成形体を密度化させるための密度化段階Ｓ１４０を追加することができる。この密度化段階Ｓ１４０は、成形体を７５０〜１，４００℃温度で、３〜５時間炭化圧力５０〜２，０００kg/cm2で加圧して炭化/含浸して成形体を所定密度で密度化する段階である
。ここで所定密度は１.３〜１.６g/cm3程度となる。
【００４８】
次に、第２熱処理段階Ｓ１５０は、第２熱処理温度である１，７００〜２，５００℃、真空度３〜５mmHg、昇温速度２０〜１００℃/hr、最高温度で３〜５時間実施される。
【００４９】
一方、前述した方法で製造された低密度の炭素−炭素複合材に珪素粉末を添加して炭素−炭化珪素複合材を製造するＳ２段階を適用することができる。
【００５０】
このために、珪素粉末添加段階Ｓ２００と、真空加熱段階Ｓ２１０とがさらに行われる。珪素粉末添加段階Ｓ２００は、珪素粉末を成形体の重量に対して０.２〜５倍程度の量
で成形体表面に添加する段階であり、真空加熱段階Ｓ２１０は真空雰囲気で１，４５０〜２，２００℃の温度に昇温して０.１〜５時間保持させ、炭素と溶融珪素との反応を通じ
て炭素−炭化珪素複合材を製造する。
【００５１】
このようにして製造された炭素−炭化珪素複合材は、珪素成分が３〜２５重量％、炭化珪素成分が１０〜６５重量％、炭素成分が１０〜８０重量％の割合で含んでなる。
【００５２】
次に、３次元プリフォームで製造する場合を説明すると、図５に示したように炭素繊維で織って製造（織造）された３次元プリフォームの中心部に発熱体を装着してプリフォームの内部と外部間に熱勾配が生じるように加熱する熱勾配加熱段階Ｓ３００と、反応炉内部に炭素原子１〜６個を有する化合物の反応ガスを注入する反応ガス注入段階Ｓ３１０と、所定条件下で反応を行い、成形体を製造する成形体製造段階Ｓ３２０と、成形体を熱処理する熱処理段階Ｓ３３０とからなる。
【００５３】
ここで、３次元プリフォームは、引抜成形工程で作った直径１〜２mmの炭素糸を３次元に織って（織造して）製造したもので、米国のＡＳＮＣ(American Structure Needing Co．)のような会社で製造して販売されている。
【００５４】
そして、熱勾配加熱段階Ｓ３００と、反応ガス注入段階Ｓ３１０とは、熱勾配化学気相蒸着法(thermal gradient chemical vapor deposition)における段階である。この熱勾配化学気相蒸着法は、反応炉内部に、その中心部に発熱体が装着された炭素繊維プリフォームを配置して、この発熱体を通じて加熱することで、プリフォームの中心部から外部への熱伝導によりプリフォーム内部から外部間に温度勾配を発生させ、この状態で反応物質の化学気相蒸着を行う方法である。
【００５５】
このような熱勾配化学気相蒸着法は、相対的に先に反応温度に到達するプリフォームの中心部からガスが先に熱分解され蒸着がなされる。この蒸着によりプリフォーム中心部は密度が高まって熱伝導度が高まるようになり、この熱伝導度により反応温度範囲が中心部から表面側へ漸次拡大するにつれ、ガスの反応領域も表面側に移動しながら最終的にプリ
フォームの表面まで蒸着がなされるようになる。
【００５６】
そして、成形体製造段階Ｓ３２０は、昇温速度１０〜２０℃/min、反応温度７００〜１，２００℃、反応ガス濃度１０〜１００％、反応圧力２５０〜１，５００mbarでなされ、熱処理段階Ｓ３３０は温度１，７００〜２，５００℃、真空度３〜５mmHg、昇温速度２０〜１００℃/hrで、３〜５時間行う。熱処理段階Ｓ３３０が終了した後、珪素粉末を炭素
−炭素複合材に添加して炭素−炭化珪素複合材を製造する前記Ｓ２段階を、前述した方法と同一な条件で適用される。
【００５７】
以下、本発明による炭素複合材からなったクラッチフェーシングと従来のクラッチフェーシングとを比較説明する。以下のグラフは、それぞれの種類のクラッチフェーシングが装着されたクラッチを２回ずつテストして表したものである。
【００５８】
図６は、従来のオーガニック系クラッチフェーシングが装着されたクラッチをシャーシ動力試験機に設置して実験したもので、回転数（ＲＰＭ（図の横軸））による馬力（左側）とトルク（右側）との関係を表したグラフである。このクラッチは図６に示されたように発進時にはスムースであるが急加速または２，８００〜３，８００ＲＰＭでスリップが発生して駆動軸フライホイールの動力をギア軸に伝えられる効率が２０〜３０％落ちるようになるのが分かる。
【００５９】
一方、図７は、銅セラミック焼結フェーシングが装着されたクラッチの馬力−トルクグラフを示す。図７に示すように、このクラッチは、急加速時、出力の応答特性は良いが、発進時２，１００〜２，７００ＲＰＭで急激な摩擦衝撃が発生して自動車の円滑な発進が難しく、運転手がすぐ疲労を感じる短所を有している。
【００６０】
図８は、本発明による炭素複合材クラッチフェーシングが装着されたクラッチの馬力−トルクグラフを示す。図８に示すように、このクラッチは、４，５００〜６，０００ＲＰＭで最大トルクを試験したもので、４，８００ＲＰＭでトルク４４.４kg−Ｍ、馬力３３
１.２ＰＳになることがわかる。本発明によるクラッチディスクアッセンブリーが適用さ
れたクラッチを装着した自動車は、スムースな発進が可能で、急加速するときにもスリップが発生せず、駆動軸フライホイール側の動力をギア軸に伝達する特性に優れており、高トルク値においても適用できることを示している。
【００６１】
図９に、本発明によるクラッチディスクアッセンブリーが装着されたクラッチに対するギア変速における応答特性を示す。１段で発進して２段変速時の瞬間的な衝撃（impact position）の他にも動力伝達の低減（loss）や衝撃の発生無しに動力伝達がスムースで、
応答特性が優れることを表した。
【００６２】
以下の表に、これら各々のクラッチフェーシングの特性を示した。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
表１から分かるように、摩擦係数は、銅−セラミック焼結材と炭素−炭素複合材とがほぼ同じ傾向にあり、温度は炭素−炭素複合材が摩擦係数に比例して高くなった。そして、オーガニック系は圧力板加圧荷重(Pressure Plate)１，０００kgfで摩擦熱および摩耗に
よる破れが発生した。すなわち、本発明によるクラッチディスクアッセンブリーに使われる炭素複合材からなる摩擦材は、オーガニック系に比べて極めて向上した性能を発揮し、銅−セラミック焼結材質の摩擦材に比べて若干優れた性能を発揮していることが分かる。
【００６５】
前述した本発明による動力伝達用クラッチとクラッチ用摩擦材の製造方法に対する実施形態は、該分野の平均的な知識を有する技術者が実施形態の一部を変形して実施できるものを含む。また、変形した実施例が本発明の必須的な構成要素を含めば全て本発明の技術的範疇に含まれるものとみなされる。さらに、本発明の技術的思想は実施形態で言及した構成要素により限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本発明の動力伝達用クラッチのディスクアッセンブリーの分解斜視図である。
【図２】図２は、本発明の動力伝達用クラッチのディスクアッセンブリーを組立て切開した断面図である。
【図３】図３は、本発明のクラッチディスクアッセンブリーの動力伝達用クラッチを半分に切断した断面図である。
【図４】図４は、２次元プリフォームで、クラッチ用摩擦材を製造する方法を示す工程図である。
【図５】図５は、３次元プリフォームで、クラッチ用摩擦材を製造する方法を示す工程図である。
【図６】図６は、従来のオーガニック系フェーシングが適用されたクラッチの馬力−トルクグラフである。
【図７】図７は、従来の銅−セラミックフェーシングが適用されたクラッチの馬力−トルクグラフである。
【図８】図８は、本発明の炭素−炭素複合材フェーシングが適用されたクラッチの馬力−トルクグラフである。
【図９】図９は、本発明の炭素−炭素複合材フェーシングが適用されたクラッチのギア変速状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１０ … クラッチフェーシング
２０ … スプールラインハブ
３０ … リテーナリング
４０ … ボルト
５０ … クラッチカバー
【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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