(57)【要約】【課題】自動車等の自動変速機等に組み込まれる湿式多板クラッチの湿式摩擦板に用いられる湿式摩擦材において、高い耐熱性および耐久性を備えた湿式摩擦材を提供すること。【解決手段】一種または複数種の繊維基材と、一種または複数種の充填剤とを用いて形成されたペーパーと、ペーパーを硬化させるための結合剤とを含む湿式摩擦材であって、ペーパーは、充填剤の少なくとも一種が所定の大きさの平均粒径とされたものを用いて形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種または複数種の繊維基材と、一種または複数種の充填剤とを用いて形成されたペーパーと、
前記ペーパーを硬化させるための結合剤とを含む湿式摩擦材であって、
前記ペーパーは、前記充填剤の少なくとも一種が所定の大きさの平均粒径とされたものを用いて形成されていることを特徴とする湿式摩擦材。
【請求項２】
前記充填剤の所定の大きさの平均粒径は、５０〜２００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦材。
【請求項３】
前記充填剤の所定の大きさの平均粒径は、凝集によって調整されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の湿式摩擦材。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の湿式摩擦材を用いて形成されたことを特徴とする湿式摩擦板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の自動変速機に組み込まれる湿式多板クラッチやブレーキに用いられる湿式摩擦材と、当該湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湿式多板クラッチやブレーキの湿式摩擦板に用いられる湿式摩擦材は、材質基材として紙を用いている（以下、当該材質基材を「基材ペーパー」という。）。
湿式摩擦材は、基材ペーパーを用いることで、ペーパーの特徴である多孔性により、湿式摩擦材が使用される油中において、非係合時は潤滑油を含んでおき、圧縮係合時は基材ペーパーの圧縮とともに内部から油を排出する。このことによって湿式摩擦材の蓄熱を低下させ、湿式摩擦材の冷却性を高めている。近年においては、自動車の走行性能の向上に伴い、前記基材ペーパーの特徴を維持しつつ、湿式摩擦材としての高温環境下における使用条件の進歩による耐熱性および高せん断荷重に対する耐久性を高めなくてはならないという問題がある。
【０００３】
湿式摩擦材の耐熱性および耐久性を向上させるための手法のひとつとして、基材ペーパーの気孔性を高めることが挙げられる。これによって、湿式摩擦材における油の排出性が向上し、湿式摩擦材の耐熱性および耐久性が向上する。特許文献１には、所定粒径の充填剤を用いて基材ペーパーを形成することにより、基材ペーパーの気孔性を高める記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３８１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基材ペーパーの気孔性を高めるために基材ペーパーの構成成分である充填剤の粒径を大きくすれば、湿式摩擦材としての耐熱性は向上するが、基材ペーパーの強度が低下するため、湿式摩擦材の耐久性が確保できなくなるという問題がある。
また、充填剤の種類によっては、成分粒径を大きくすることで湿式多板クラッチへの適用時に相手部材への攻撃性が強くなり、湿式多板クラッチとしての摩擦特性低下による変速ショックや異常振動等の発生が懸念される。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高い耐熱性および耐久性を備えた湿式摩擦材、およびこの湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る湿式摩擦材は、一種または複数種の繊維基材と、一種または複数種の充填剤とを用いて形成されたペーパーと、前記ペーパーを硬化させるための結合剤とを含む湿式摩擦材であって、前記ペーパーは、前記充填剤の少なくとも一種が所定の大きさの平均粒径とされたものを用いて形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る湿式摩擦材は、前記充填剤の平均粒径が５０〜２００μｍの範囲であることを特徴とする。
なお、充填剤の平均粒径の大きさ調整は、単一成分として前記平均粒径範囲内の大きさとしてもよいし、単一成分を凝集させて前記平均粒径範囲内の大きさとしてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る湿式摩擦板は、上記の湿式摩擦材を用いて形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、湿式摩擦材の基材ペーパーは、充填剤の成分粒径を所定の大きさに調整したもの、あるいは充填剤の成分粒径を凝集により所定の大きさに調整したものを用いて形成されていることより、基材ペーパー材質の気孔性を向上させることができる。これにより、高温環境下での耐熱性および耐久性を備えた湿式摩擦材と、この湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は本実施形態に係る湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ矢視拡大断面図であり、湿式摩擦材の材質断面を模式的に示している。
【図２】繰り返し圧縮疲労試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る湿式摩擦材およびその材質について説明する。以下の説明において「粒径」とは、粒度分布計を用いて、溶液分散させた充填剤の粒子に照射したレーザー光の散乱光強度と角度との関係から検出した粒子径の粒度分布を測定したときの平均粒径をいい、「気孔径」とは、水銀ポロシメータを用いて水銀圧入法により基材ペーパーまたは湿式摩擦材の気孔径分布を測定した時のモード径をいう。モード径とは、気孔径分布において最も出現比率が大きい気孔径、すなわち頻度分布曲線を表した場合に、分布の極大値における気孔径を意味する。
【００１３】
図１（ａ）は本実施形態に係る湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ矢視拡大断面図であり、湿式摩擦材の材質断面を模式的に示している。
【００１４】
本実施形態に係る湿式摩擦材１の材質は、自動車等の駆動を司る自動変速機等に組み込まれる湿式多板クラッチ（図示省略）の湿式摩擦板３に用いられるものである。湿式摩擦材１の材質は、天然パルプ繊維、有機合成繊維、または無機繊維等の繊維基材と、珪藻土等の無機化合物の充填剤および摩擦調整剤と、結合材である熱硬化性樹脂とから成るものである。また、湿式摩擦板３は、このような材質の湿式摩擦材１を所定の形状に打ち抜き、熱プレスによって、接着剤を塗布した基板であるコアプレート５と一体化することにより製造される。図１（ａ）、（ｂ）に示す湿式摩擦材１は、所定の形状に打ち抜きされたものである。湿式摩擦材１の材質は、内部に、図１（ｂ）に示すように、多数の気孔７を備えたものである。
【００１５】
湿式摩擦材１の材質を得るための繊維基材としては、例えば、セルロース繊維、木材パルプ等の天然繊維、炭素系繊維、アラミド系繊維などの合成繊維の一種又は複数種を用いることができる。
【００１６】
湿式摩擦材１の材質を得るための充填剤、摩擦調整剤としては、例えば、珪藻土、シリカ、アルミ、炭素系粒子等の一種又は複数種を用いることができる。
【００１７】
本実施形態に係る湿式摩擦材１の材質を得るための湿式摩擦材の製作工程は、以下に示す工程Ｓ１と工程Ｓ２とを含む。工程Ｓ１は、湿式摩擦材１の材質基材となるペーパー（以下、当該ペーパーを「基材ペーパー」という。）を製作する工程であり、工程Ｓ２は、工程Ｓ１で得られた基材ペーパーから湿式摩擦材１を製作する工程である。
工程Ｓ１：繊維基材、充填剤および摩擦調整剤を水などの液体に所定の割合で分散させ、繊維基材と充填剤と摩擦調整剤とが混合した混合液（スラリー状の液も含む）から、抄造機を用いて、水分を除く抄造工程によって基材ペーパーを製作する工程。
工程Ｓ２：工程Ｓ１で得られた基材ペーパーに熱硬化性樹脂を含浸させて基材ペーパーを硬化させ、複合材として湿式摩擦材１を製作する工程。
【００１８】
本実施形態において、工程Ｓ１で用いる充填剤は、充填剤として用いる材料、例えば充填剤用の珪藻土として市場で一般に流通している状態のものから、粒径を所定の大きさとなるように調整したものである。本実施形態で具体的な充填剤の粒径の大きさは、５０〜２００μｍの範囲となるように調整されている。  
【００１９】
このように、粒径をより大きく調整した充填剤を用いて製作された湿式摩擦材１の材質は、後述する実施例のように、充填剤用の材料として市場で一般に流通している状態での粒径のまま（以下、当該「市場で一般に流通している状態での粒径」を「元の粒径」という。）の充填剤を用いて製作された従来の湿式摩擦材の材質と比較して、得られる気孔径が大きく、多孔性が向上する。このような材質の湿式摩擦材１を用いた湿式多板クラッチは、使用状態における湿式多板クラッチの係合時および解放時、さらに、ロックアップクラッチの使用状態におけるすべり制御時、すなわちエンジンのトルクを駆動部に伝える際の、トルクコンバータを介した伝達振動を抑制する制御時での湿式摩擦材の油の含有性および排出性の向上につながる。したがって本実施形態によれば、液中使用時での油の吸収性および排出性が高く、高温環境下における耐熱性、および高せん断荷重に対する耐久性が向上した湿式摩擦材１の材質を得ることができる。
【００２０】
上述したように本実施形態では、粒径の大きさが５０〜２００μｍの範囲となるように調整された充填剤を用いているが、粒径の大きさが５０μｍよりも小さい充填剤を用いた場合は、得られる気孔径は充填剤の大きさを調整しないで用いた場合と同等であり、耐熱性および耐久性向上の効果は見られない。また、粒径の大きさが２００μｍよりも大きい充填剤を用いた場合は、得られる気孔径は大きくなるが、繊維強度が弱まることから耐久性が低下してしまい、好ましくない。
【００２１】
（実施例）
以下、本実施形態に係る湿式摩擦材１の材質を用いた湿式摩擦板の各実施例と、比較例に係る湿式摩擦材の材質を用いた湿式摩擦板の評価試験について説明する。上記実施形態の説明と同様に、以下の実施例および比較例の説明において「粒径」とは、粒度分布計を用いて、溶液分散させた充填剤の粒子に照射したレーザー光の散乱光強度と角度との関係から検出した粒子径の粒度分布を測定したときの平均の粒径をいい、「気孔径」とは、水銀ポロシメータを用いて水銀圧入法により基材ペーパーまたは湿式摩擦材の気孔径分布を測定した時のモード径をいう。
【００２２】
実施例および比較例は、湿式摩擦材の材質を得るための繊維基材としてセルロース繊維、木材パルプ等の天然繊維、炭素系繊維、アラミド系繊維などの合成繊維から一種または複数種を選択して使用し、充填剤として珪藻土、シリカ、アルミ、炭素系粒子等を一種または複数種選択して使用した。
【００２３】
（実施例１）
実施例１は、繊維基材はアラミド系繊維を主成分とし、充填剤は珪藻土を単一成分として用いて基材ペーパーを製作した。珪藻土の粒径の大きさは５０μｍに調整した。繊維基材、充填剤および摩擦調整剤を配合して水中で混合させ、上述した工程Ｓ１により基材ペーパーを製作した。このようにして得た基材ペーパーに熱硬化性樹脂を含浸させ、基材ペーパーを硬化させて、気孔径が９μｍの湿式摩擦材の材質を得た。この材質の湿式摩擦材を炭素鋼板に接着して実施例１に係る湿式摩擦板を製作した。
（実施例２）
実施例２は、充填剤として用いる珪藻土の粒径が実施例１と異なる他は、用いた材料および製作方法は実施例１と同様である。実施例２で用いた珪藻土の粒径の大きさは１１０μｍに調整した。実施例２は、工程Ｓ１により当該充填剤を用いて基材ペーパーを製作し気孔径が１０μｍの湿式摩擦材の材質を得た。この材質の湿式摩擦材を炭素鋼板に接着して実施例２に係る湿式摩擦板を製作した。
（実施例３）
実施例３は、充填剤として用いる珪藻土の粒径が実施例１と異なる他は、用いた材料および製作方法は実施例１と同様である。実施例３で用いた珪藻土の粒径の大きさは２００μｍに調整した。実施例３は、工程Ｓ１により当該充填剤を用いて基材ペーパーを製作し気孔径が１２μｍの湿式摩擦材の材質を得た。この材質の湿式摩擦材を炭素鋼板に接着して実施例３に係る湿式摩擦板を製作した。
【００２４】
（比較例１）
比較例１は、充填剤として用いる珪藻土の粒径が実施例１と異なる他は、用いた材料および製作方法は実施例１と同様である。比較例１で用いた珪藻土の粒径の大きさは５μｍに調整した。比較例１は、工程Ｓ１により当該充填剤を用いて基材ペーパーを製作し気孔径が４μｍの湿式摩擦材の材質を得た。この材質の湿式摩擦材を炭素鋼板に接着して比較例１に係る湿式摩擦板を製作した。
（比較例２）
比較例２は、充填剤として用いる珪藻土の粒径が実施例１と異なる他は、用いた材料および製作方法は実施例１と同様である。比較例２で用いた珪藻土の粒径の大きさは２０μｍに調整した。比較例２は、工程Ｓ１により当該充填剤を用いて基材ペーパーを製作し気孔径が７μｍの湿式摩擦材の材質を得た。この材質の湿式摩擦材を炭素鋼板に接着して比較例２に係る湿式摩擦板を製作した。
表１に各実施例および比較例に係る製作方法によって製作された湿式摩擦材の材質比較結果を示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１の実施例１および比較例１に示すように、充填剤の粒径を大きくしたものを用いて製作した実施例１の湿式摩擦材の材質は、比較例１の湿式摩擦材の材質と比較して、得られた気孔径の大きさが約２倍の大きさとなっている。実施例３と比較例２とにおいても同様に充填剤の粒径を大きくしたものを用いて製作した実施例３の湿式摩擦材の材質は、比較例２の湿式摩擦材の材質と比較して、得られた気孔径の大きさが約２倍の大きさとなっている。
【００２７】
このように、充填剤の粒径を大きく調整したものを用いて基材ペーパーを製作することにより、摩擦材の材質における気孔径を調整することができ、気孔性を向上させる効果が得られた。なお、充填剤を凝集させて粒径を大きく調整した場合でも、凝集後の粒径は５０〜２００μｍの範囲となるように調整する。
【００２８】
次に上記実施例および比較例に係る湿式摩擦材を用いて行った繰り返し圧縮疲労試験とその結果について説明する。繰り返し圧縮疲労試験は、繰り返し圧縮疲労試験機を用いて行い、試験条件は表２に示す。本試験の試験終了の目安は、試験中の湿式摩擦材の動摩擦係数（μ）が初期値から１０％低下した時点とし、試験開始から動摩擦係数が１０％低下した時点までの経過時間を当該湿式摩擦材の耐久時間として評価した。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
図２に繰り返し圧縮疲労試験の試験結果をグラフに示す。
グラフの縦軸は耐久時間を示し、各実施例および比較例について、試験開始後、試験中の湿式摩擦材の動摩擦係数（μ）が初期値から１０％低下した時までの経過時間をプロットした。グラフの横軸は抄造工程で用いる充填剤の粒径（表１参照）を示す。グラフより、何れの実施例に係る湿式摩擦材も、比較例１、２と比べて耐久時間が約２倍となることがわかる。
これは、各実施例とも、製作された湿式摩擦材の気孔径が大きくなり、多孔性が向上したこと、液中使用時での油の吸収性および排出性が高くなったことによるものである。これにより、湿式多板クラッチの係合時および開放時の蓄熱が低減し、湿式摩擦板の耐熱性および耐久性が向上する。
【００３１】
このように、基材ペーパーを製作する際、充填剤の粒径の大きさを５０〜２００μｍに調整したものを用いることにより、湿式摩擦材の多孔性を向上させることができ、その結果、湿式摩擦板の耐熱性および耐久性を飛躍的に向上させることができる。
なお、充填剤の粒径の大きさが５０μｍよりも小さいものを用いた場合は、耐久時間は比較例１、２と同レベルであり、耐久性向上の効果は見られない。また、粒径の大きさが２００μｍよりも大きい充填材を用いた場合は、気孔径が実施例３よりもさらに大きくなり、気孔性は向上するが、繊維強度が弱まることから湿式摩擦材の材質耐久性が低下してしまい、好ましくない。
【００３２】
上記各実施例および比較例に係る湿式摩擦材は、製作された湿式摩擦材の比較結果が明確になるように、同じ材料すなわち繊維基材としてアラミド系繊維を主成分として用い、充填剤として珪藻土を用いて製作しているが、アラミド系繊維に代えてセルロース繊維、木材パルプ等の天然繊維、炭素系繊維を主成分として用いても、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。また、充填剤を珪藻土に代えてシリカ、アルミとしても、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、各実施例における充填剤は粒径を大きくしたものの使用を挙げているが、これ以外の方法で充填剤の単一成分を凝集させて粒径を５０〜２００μｍに調整してもよい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、高い耐熱性および耐久性を備えた湿式摩擦材、および当該湿式摩擦材を用いた湿式摩擦板を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  湿式摩擦材
３  湿式摩擦板
５  コアプレート
７  気孔
【図１】
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【図２】
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