(57)【要約】【課題】寸法安定性を確保しつつ、摩擦面の摩擦係数の低下を抑えることができる摩擦部材の製造方法を提供する。【解決手段】繊維を含有した熱可塑性樹脂からなる摩擦面を含む摩擦部材の製造方法であって、前記繊維と前記熱可塑性樹脂とから成形体を成形する成形工程Ｓ１２と、該成形体を摩擦部材の形状に削り込む削り込み工程Ｓ１３と、該削り込んだ摩擦部材の摩擦面を、前記熱可塑性樹脂の軟化点以上に加熱した押圧部材で押圧することにより、前記摩擦面を含む前記摩擦部材の表層の熱可塑性樹脂を軟化させて、前記摩擦面を平滑にする平滑化工程Ｓ１４と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を含有した熱可塑性樹脂からなる摩擦面を含む摩擦部材の製造方法であって、
前記繊維と前記熱可塑性樹脂とから成形体を成形する工程と、
該成形体を摩擦部材の形状に削り込む工程と、
該削り込んだ摩擦部材の摩擦面を、前記熱可塑性樹脂の軟化点以上に加熱した押圧部材で押圧することにより、前記摩擦面を含む前記摩擦部材の表層の熱可塑性樹脂を軟化させて、前記摩擦面を平滑にする工程と、を含むことを特徴とする摩擦部材の製造方法。
【請求項２】
前記摩擦面の前記繊維が、前記表層の前記熱可塑性樹脂内に入り込むように、前記摩擦面を平滑にする工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の摩擦部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維を含有した熱可塑性樹脂からなる摩擦面を含む摩擦部材の製造方法であって、摩擦部材に寸法精度を要する摩擦部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車において、エンジン、トランスミッション、クラッチなど様々な機器に摩擦部材（摺動部材）が用いられており、この摩擦部材の制動特性（例えばトルク伝達特性）を向上させることにより、機器の動作不良を防止し、信頼性を高めるための様々な開発がなされている。
【０００３】
例えば、図６（ａ），（ｂ）は、従来のクラッチ９０を示しており、クラッチのレリーズレバー９１は、レリーズフォーク９２を介してクラッチペダル９３に連結されている。このレリーズレバー９１は、クラッチハウジング９７に貫通状に回動可能に支持されたシリンダ９１ａのプッシュロッド９１ｂと、プッシュロッド９１ｂに一端で連結されたアーム９１ｃと、プッシュロッド９１ｂ他端で連結され、かつコイルスプリング９５で付勢されると共にクラッチレリーズベアリングハブ９４に係合するクラッチレリーズレバーヨーク９１ｄとを備えている。また、クラッチペダル９３の操作により、クラッチレリーズベアリングハブ９４を押圧するようになっている。
【０００４】
一方、クラッチの駆動側には、フライホイール８１に対して接離するクラッチディスク８２がクラッチプレート８３に貼り合わされており、これに対面するようにプレッシャプレート８４が配設されている。そして、これらの部材を覆う、クラッチシャフト８７を貫通するようにカバー８６が設けられている（特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、クラッチディスク８２のスラストワッシャ、クラッチレリーズベアリングハブ９４、シリンダのプッシュロッド９１ｂなど摩擦面を有した摩擦部材（機械部品）は、トルク伝達性を安定させるために、寸法精度を要する。したがって、従来から金属材料、金属材料等を切削、旋削などの機械加工により製作されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６３−６９８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、上述した機械部品等の摩擦部材の軽量化および高摩擦化を図るため、繊維を含有した樹脂材料が注目されている。このような繊維を含有した樹脂で、上述した摩擦部材を機械加工により製造する場合、機械加工面である摩擦面は、繊維により粗くなり、摩擦面に露呈した繊維が起因となって、摩擦部材の摩擦係数が低くなってしまう。
【０００８】
そこで、例えば、繊維を含有した樹脂を溶融し、これを成形型内に射出するなどのより摩擦部材を成形した場合、摩擦面の粗さは小さく、露呈した繊維に起因した摩擦係数の低下を抑制することができる。しかしながら、成形により摩擦部材を成形した場合には、樹脂のヒケ（熱収縮）により、機械加工に比べて、摩擦部材の寸法精度が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、寸法安定性を確保しつつ、摩擦面の摩擦係数の低下を抑えることができる摩擦部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る摩擦部材の製造方法は、繊維を含有した熱可塑性樹脂からなる摩擦面を含む摩擦部材の製造方法であって、前記繊維と前記熱可塑性樹脂とから成形体を成形する工程と、該成形体を摩擦部材の形状に削り込む工程と、該削り込んだ摩擦部材の摩擦面を、前記熱可塑性樹脂の軟化点以上に加熱した押圧部材で押圧することにより、前記摩擦面を含む前記摩擦部材の表層の熱可塑性樹脂を軟化させて、前記摩擦面を平滑にする工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、まず、繊維を含む熱可塑性樹脂を溶融させて、成形体を成形する。次に、成形体を摩擦部材の形状に削り込む。このように、摩擦部材の形状に削り込むことにより、摩擦部材を成形する場合に比べて、摩擦部材の寸法精度を高めることができる。この際、摩擦面に相当する成形体の表面も削り込まれるので、得られた摩擦部材の表面には、毛羽立った繊維が露呈することになる。
【００１２】
そこで、押圧部材を熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度まで加熱して、この押圧部材で摩擦面を押圧する。これにより、摩擦面を含む摩擦部材の表層の熱可塑性樹脂を軟化させて、摩擦面を平滑化する。すなわち、この工程では、摩擦部材の形状に削り込むことにより、摩擦面に毛羽立つように露呈した繊維を、表層の軟化した熱可塑性樹脂に密着またはその内部に入り込ませ、これにより摩擦面が平滑化される。この結果、摩擦面に露呈した繊維が起因として、摩擦部材の摩擦係数が低下することを抑えることができる。
【００１３】
ここで、本発明でいう「繊維」は、熱可塑性樹脂を補強すると共に、摩擦係数を確保するための繊維のことであり、短繊維、長繊維いずれの繊維であってもよい。また、繊維の材質としては、上述した機能を発揮することができるのであれば、特に限定されるものではない。例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維、有機繊維、又は高強度ポリエチレン繊維などの繊維を挙げることができる。
【００１４】
また、本発明でいう「熱可塑性樹脂」は、繊維同士を繋ぐための樹脂（マトリクス樹脂）のことをいう。熱可塑性樹脂の材質としては、軟化時に上述した繊維に損傷をあたえることなく、繊維同士を繋ぐことができるのであれば、特に限定されるものではない。たとえば、結晶性熱可塑性樹脂や非結晶性熱可塑性樹脂を使用でき、例えば、ナイロン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、またはＡＢＳ系樹脂などを挙げることができ、これらよりも、より融点の高い（軟化点の高い）熱可塑性樹脂であってもよい。
【００１５】
なお、本発明でいう摩擦部材とは、相手材と摩擦接触する面に、摩擦面を有し、この摩擦面により相手材との相対的な移動を制限する（制動する）ための部材である。したがって、摩擦面とは、相手材と摩擦接触する面である。また、本発明でいう「平滑」とは、削り込み工程における摩擦面（摩擦面に露呈した繊維を含む摩擦面）を平滑にすることをいう。
【００１６】
さらに、好ましい態様としては、前記摩擦面の前記繊維が、前記表層の前記熱可塑性樹脂内に入り込むように、前記摩擦面を平滑にする工程を行う。すなわち、この態様では、摩擦面のすべての繊維が、表層の熱可塑性樹脂内に埋設され、摩擦面が熱可塑性樹脂で被覆されるように、摩擦面の平滑化を行う。
【００１７】
この態様によれば、摩擦面の繊維が、熱可塑性樹脂で被覆されているので、摩擦部材の使用時において、繊維のみが摩擦面に露呈し難くなる。これにより、長時間使用した場合であっても、摩擦部材の摩擦係数の低下を抑えることができる。なお、このような平滑化は、押圧部材の加熱温度、加熱時間、および押圧力を調整することにより達成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱可塑性樹脂に繊維が含浸した場合であっても、寸法安定性を確保しつつ、摩擦面の摩擦係数の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る摩擦部材の製造方法の各工程を説明するためのフロー図。
【図２】図１に示す各工程を説明するための模式図であり、（ａ）は、混練工程を説明するための断面図、（ｂ）は、成形工程を説明するための断面図、（ｃ）は、削り込み工程を説明するための斜視図、（ｄ）は、平滑化工程を説明するための斜視図である。
【図３】平滑化工程前後の摩擦部材の摩擦面の模式的断面図であり、（ａ）は、平滑化工程前の摩擦面の断面図、（ｂ）は、平滑化工程後の摩擦部材の断面図。
【図４】実施例１および比較例１、２に係る摩擦部材の寸法精度と表面粗さの関係を示した図。
【図５】実施例１および比較例１、２に係る摩擦部材の摩擦係数と表面粗さの関係を示した図。
【図６】従来のクラッチを説明するための図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の本発明の摩擦部材の製造方法を実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る摩擦部材の製造方法の各工程を説明するためのフロー図である。図２は、図１に示す各工程を説明するための模式図であり、（ａ）は、混練工程を説明するための断面図、（ｂ）は、成形工程を説明するための断面図、（ｃ）は、削り込み工程を説明するための斜視図、（ｄ）は、平滑化工程を説明するための斜視図である。
【００２２】
図３は、平滑化工程前後の摩擦部材の摩擦面の模式的断面図であり、（ａ）は、平滑化工程前の摩擦面の断面図、（ｂ）は、平滑化工程後の摩擦部材の断面図である。
【００２３】
まず、図１及び図２（ａ）に示すように、混練工程Ｓ１１を行う。繊維２と、熱可塑性樹脂３（ペレット）を、２軸押出機２０の投入口２１に投入する。２軸押出機２０は、熱可塑性樹脂３が溶融するまで加熱し、溶融した熱可塑性樹脂３と繊維２とを均一に混練し、混練物となるバルク材を２軸押出機２０から押出す。ここでは、繊維と熱可塑性樹脂とを混練するために２軸押出機を用いたが、繊維２と熱可塑性樹脂３とを均一に混連することができるのであれば、特にこの装置に限定されるものではない。
【００２４】
ここでは、繊維２としては、例えば、無機繊維、有機繊維、および金属繊維のいずれであってもよく、より好ましくは、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維、又は高強度ポリエチレン繊維などの繊維が挙げられる。熱可塑性樹脂３としては、ナイロン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、またはＡＢＳ系樹脂などを挙げることができる。
【００２５】
次に、図１及び図２（ｂ）に示すように、成形工程Ｓ１２を行う。得られたバルク材４を射出成形装置３０のシリンダ３１内に投入し、バルク材４が軟化するまで加熱して、プランジャ３２で押し出す。射出成形装置３０の射出方向先端には、上下の型からなる成形型４０が連結されている。これにより、プランジャ３２によって押し出されたバルク材４は、成形型４０内で成形体に成形される。
【００２６】
なお、得られた成形体は、成形体から摩擦部材７を機械加工により削り出すことができるような大きさ及び形状を有しており、成形型４０内には、このような大きさおよび形状の成形体５を成形できるようなキャビティ４１が形成されている。ここでは、射出成形装置３０を用いて成形したが、上述した２軸押出機２０に成形型を連結して、成形体を製作してもよい。
【００２７】
続いて、図１及び図２（ｃ）に示すように、削り込み工程Ｓ１３を行う。ここでは、機械的加工（具体的には切削加工および旋削など）により、成形体５を後述する摩擦部材７の形状（具体的にはリング状）に削り込む。なお、図１（ｃ）は、バイト３４を用いて削り込みをおこなっている。このように、摩擦部材７の形状に削り込むことにより、摩擦部材を成形する場合に比べて、摩擦部材７の寸法精度を高めることができる。成形体５の削り込みは、所望の形状に削り込みをすることができるのであれば、その削り込み方法は、特に限定されるものではない。
【００２８】
次に、図１及び図２（ｄ）に示すように、平滑化工程Ｓ１４を行う。ここでは、削り込んだ摩擦部材７の摩擦面７ａを、この摩擦面７ａの形状に応じた押圧面５１を有した円盤状の押圧部材５０で押圧する。具体的には、押圧部材５０を、摩擦部材７を構成する熱可塑性樹脂３の軟化点以上に加熱して、加熱した押圧部材５０で摩擦面７ａを押圧することにより、摩擦面７ａを含む摩擦部材７の表層の熱可塑性樹脂３を軟化させて、摩擦面７ａを平滑にする。
【００２９】
これにより、図３（ａ）で示すように、削り込み工程後の摩擦部材７の摩擦面７ａは、切削面であるので、摩擦面７ａから繊維２の一部が毛羽立つように露呈しているが、図３（ｂ）に示すように、押圧部材５０で押圧することにより、一部が露呈した繊維２を表層の軟化した熱可塑性樹脂３に密着またはその内部に入り込ませ、これにより摩擦面７ａを平滑にすることができる。この結果、得られた摩擦部材７は、摩擦面７ａに露呈した繊維２が起因として、摩擦部材７の摩擦係数が低下することを抑えることができる。また摩擦部材の表層のみを軟化させるので、寸法精度をほぼ維持することができる。
【００３０】
ここで、平滑化工程において、例えば摩擦部材７と摩擦面で摩擦接触する部材が鉄などの金属材料である場合には、摩擦面７ａに繊維２が露呈しないように（すなわち、繊維２が摩擦部材の表層の熱可塑性樹脂３に潜り込むように）平滑化処理することがより好ましい。
【００３１】
例えば、熱可塑性樹脂であるナイロン樹脂にガラス繊維を含有させる場合、繊維長１０〜３０ｍｍ、繊維径１０〜５０μｍの繊維の含有量を１０〜４０質量％とし、押圧部材５０を１００℃以上に加熱し、押圧する圧力を１〜１０ＭＰａにし、押圧時間を１０秒〜１分にすることにより、摩擦面７ａに繊維２が露呈せず、摩擦面７ａの繊維２が表層のナイロン樹脂に入り込み、摩擦面７ａにナイロン樹脂のみが露呈した状態になる。
【００３２】
なお、ここでは、摩擦面７ａに接触する押圧部材５０の押圧面５１は、平面状であるが、摩擦面が曲面である場合には、この曲面に応じた押圧面（曲面）を有した押圧部材を用いればよい。
【００３３】
そして、このような摩擦部材は、例えば、上述した図６（ａ），（ｂ）に示すように、クラッチディスク８２のスラストワッシャ、クラッチレリーズベアリングハブ９４、シリンダのプッシュロッド９１ｂなど寸法精度を要し、他に比べて高い摩擦面が要求される部材に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３４】
以下に、本発明を実施例により説明する。
（実施例）
＜摩擦部材の作製＞
まず、出発材料として、熱可塑性樹脂としてナイロン樹脂を準備し、これに繊維として、直径２０μｍ、繊維長さ１５ｍｍガラス繊維（束）とを準備した。次に、ガラス繊維の質量が総質量体に対して３０重量％含有するように、ガラス繊維がナイロン樹脂に均一に分散するように、これらを混練して、その後成形体を作成した。さらに成形体を削り込んで、３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍの摩擦部材（ディスク試験）を製作した。
【００３５】
次に、削り込んだ摩擦面（摩擦面）に、ナイロン樹脂の軟化点温度（熱変形開始温度）以上である１５０℃に加熱した押圧部材を、押圧力２ＭＰａで押圧時間１分間の条件で押圧した。これにより、摩擦面を含む摩擦部材の表層の熱可塑性樹脂を軟化させて、摩擦面を平滑にした。また、この条件では、摩擦面の前記繊維が、熱可塑性樹脂で被覆されていた。
【００３６】
（比較例１）
実施例１と同じようにして、摩擦部材を作製した。実施例と相違する点は、成形体を削り込んだのみであり、押圧部材を用いて摩擦面の平滑化を行っていない点である。
【００３７】
（比較例２）
実施例１と同じようにして、摩擦部材を作製した。実施例１と相違する点は、成形型により、摩擦部材を製作した（削り込み工程および平滑化工程を行っていない）点である。
【００３８】
＜表面粗さの測定＞
実施例と比較例１、２に係る摩擦部材の摩擦面の表面粗さを接触式の表面粗さ計で測定した。この結果を図４および５以下に示す。
【００３９】
＜寸法変化の測定＞
実施例１及び比較例１、２の寸法精度を測定した。この結果を図４に示す。ここでいう寸法精度は、摩擦部材の厚さ５ｍｍの寸法と、目標値となる寸法との差である。
【００４０】
＜摩擦係数測定試験＞
以下の手順でリングオンディスク試験を行った。まず、上述した摩擦部材の相手材として、外径２５．６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１６ｍｍ、中心線平均粗さＲａ１μｍの熱間圧延鋼板（ＳＨＰ２８）からなるリング試験片を製作した。
【００４１】
次に、実施例、比較例１、２の摩擦部材（ディスク試験片）の３０ｍｍ×３０ｍｍの摩擦面と、リング試験片の円筒端面とを接触させ、無潤滑で、周速度１００ｍｍ／秒、面圧を１ＭＰａ、室温条件で、摩擦係数の経時変化を測定した。この結果を図５に示す。
【００４２】
＜結果＞
（１）図４に示すように、実施例に係る摩擦部材は、比較例２のよりも寸法精度が良かった。
（２）図４及び５に示すように、実施例に係る表面粗さは、比較例２のものと同程度であり、比較例１のものよりも小さかった。なお、実施例および比較例２の摩擦面は、繊維がみられず、比較例１の摩擦面には、繊維の毛羽立ちがあった。
（３）図５に示すように、実施例１に係る摩擦係数は、比較例１のものよりも摩擦係数が高く、比較例２のものと同程度であった。
【００４３】
＜考察＞
結果（１）に示すようになったのは、実施例に係る摩擦部材は、機械加工により削り込んで製作したためであり、比較例２の場合、成形型内において樹脂の熱収縮により寸法精度が安定しなかったと考えられる。
【００４４】
結果（２）に示すようになったのは、実施例および比較例２の摩擦面には、毛羽立った繊維が露呈していなかったからであると考えられる。
【００４５】
結果（３）の如く、実施例および比較例２の摩擦係数が、比較例１よりも高いのは、毛羽立った繊維が起因となる摩擦係数の低下が生じなかったからであると考えられる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
３：熱可塑性樹脂、２：繊維、４：バルク材、５：成形体、７：摩擦部材、７ａ：摩擦面、７ｂ：表層、２０：２軸押出機、２１投入口、３０：射出成形装置、３２：プランジャ、３４：バイト、４０：成形型、４１：キャビティ、５０：押圧部材、５１：押圧面、Ｓ１１：混練工程、Ｓ１２：成形工程、Ｓ１３：削り込み工程、Ｓ１４：平滑化工程
【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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