(57)【要約】      （修正有）【課題】高面圧下での使用でも総厚変化や剥離を抑制し、耐久性に優れた湿式摩擦材、および該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を提供すること。【解決手段】繊維基材と摩擦調整剤と結合材とを含む湿式摩擦材１であって、湿式摩擦材１の厚さ方向の気孔７の気孔率の分布範囲は、湿式摩擦材１全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して、前記厚さ方向の平均の気孔率からプラス側の範囲とマイナス側の範囲との合計の範囲が、絶対値で５％以内の範囲である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維基材と摩擦調整剤と結合材とを含む湿式摩擦材であって、
前記湿式摩擦材の厚さ方向の気孔率の分布範囲は、前記湿式摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して、前記厚さ方向の平均の気孔率からプラス側の範囲とマイナス側の範囲との合計の範囲が、絶対値で５％以内の範囲であることを特徴とする湿式摩擦材。
【請求項２】
請求項１に記載の湿式摩擦材を有する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、自動車等の車両の自動変速機等に組み込まれる湿式多板クラッチに用いられる湿式摩擦材および該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機等に組み込まれる湿式多板クラッチは、金属製基板であるコアプレートの表面に湿式摩擦材を接着した複数のフリクションプレートと、金属板等の一枚板からなる摩擦相手材としてのセパレータプレートとが交互に配置され、潤滑油の中でこれらのプレートを相互に圧接、解放することによって、駆動力を伝達または遮断する構成となっている。
【０００３】
このような湿式多板クラッチに用いられる湿式摩擦材は、繊維基材に充填材や摩擦調整剤を混合して抄造されたペーパー基材に、結合材である熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化させた複合材からなっている。
【０００４】
湿式摩擦材は、繊維基材を用いることにより、繊維間の気孔が液中使用時での油の吸収性および排出性を高め、湿式多板クラッチの係合時および開放時の蓄熱を低減させることができる。このため、このような繊維基材を構成材料とするペーパー基材を用いることは、湿式摩擦材の耐熱性と耐摩耗性の向上に効果があり、ペーパー基材は湿式摩擦材の主材として用いられることが一般的である。
【０００５】
湿式摩擦材の耐熱性および耐摩耗性を向上させるためには、油の吸収効果および排出効果を高めるために繊維基材の気孔性を高くする必要がある。しかし、繊維基材の気孔性を高くすると、湿式摩擦材の機械的強度が低下してしまう。そこで、機械的強度を考慮して、湿式摩擦材の厚み方向における気孔性を分散させて多孔性を確保した、耐熱耐久性および機械的強度を両立させた湿式摩擦材が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１８８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、自動車の自動変速機は、多段化により変速時における湿式多板クラッチの係合、開放特性の向上が求められている。また、車両のエンジンの高出力、高回転に対応するために自動変速機の湿式摩擦板のトルク容量を向上させた結果、湿式摩擦材への耐久性の向上要求も高まってきている。
【０００８】
また、湿式摩擦板のトルク容量の向上により、高面圧下での摩擦材の使用が増加している。特許文献１に記載の湿式摩擦材のように、厚み方向における気孔性に分散性があると、高面圧による圧縮負荷により、湿式摩擦材の気孔性の高い部分へ応力が集中してしまう。そうすると、湿式摩擦材は早期に厚みの減少や剥離が生じ、強度が低下してしまう虞がある。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高面圧下での使用でも総厚変化や剥離を抑制し、耐久性に優れた湿式摩擦材、および該湿式摩擦材を有する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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る湿式摩擦板は、繊維基材と摩擦調整剤と結合材とを含む湿式摩擦材であって、前記湿式摩擦材の厚さ方向の気孔率の分布範囲は、前記湿式摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して、前記厚さ方向の平均の気孔率からプラス側の範囲とマイナス側の範囲との合計の範囲が、絶対値で５％以内の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る湿式摩擦板は、上記湿式摩擦材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高面圧下での使用でも総厚変化や剥離を抑制し、耐久性に優れた湿式摩擦材、および該湿式摩擦材を有する湿式摩擦板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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。
【図３】繰り返し圧縮疲労試験による総厚変化を歪み率（％）として表したグラフである。
【図４】摩擦耐久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】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る湿式摩擦材および湿式摩擦板について説明する。なお、本明細書において気孔率とは、摩擦材の体積に対する気孔が占める空間の体積比率であり、気孔率を表す「％」は体積百分率である。
【００１５】
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、湿式摩擦材の断面を模式的に示している。
【００１６】
本実施形態に係る湿式摩擦材１（以下、「摩擦材１」と略記する。）は、自動車等の車両の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）に用いられるものである。本実施形態に係る摩擦材１は、天然パルプ繊維、有機合成繊維や無機繊維等の繊維基材と、珪藻土、カーボン等の無機化合物の充填剤や摩擦調整剤を配合したものを湿式抄紙して得られたペーパー基材に結合材である熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化させて製造される。また、実施形態に係る湿式摩擦板３は、上記の製造方法によって製造された摩擦材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。なお、湿式摩擦材１および湿式摩擦板３の製造方法は特に限定されるものではなく、他の方法でもよい。
【００１７】
繊維基材としては、例えば、ガラス、シリカ等の無機化合物を含む繊維や金属を含む繊維、アラミド繊維などの有機繊維の一種又は複数を用いることができる。
【００１８】
充填剤、摩擦調整剤としては、例えば、珪藻土、カーボン、炭酸カルシウム等の無機化合物、合成ゴム等の有機化合物の一種又は複数を用いることができる。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る摩擦材１の内部には多数の気孔７が形成されている。このように摩擦材１は多孔性であり、気孔７は厚さ方向に均一に分布するように形成されている。言い換えると、本実施形態に係る摩擦材１は、厚さ方向の気孔率の分布が所定範囲内となるように形成されている。具体的には、摩擦材１を厚さ方向に複数の層に区分けした場合に、各層における厚さ方向の気孔率が、これら複数の層の厚さ方向の平均の気孔率に対して所定の範囲内となるように形成されている。ここで複数の層の厚さ方向の平均の気孔率に対する所定の範囲内とは、複数の層の厚さ方向の平均の気孔率からプラス側の範囲とマイナス側の範囲との合計の範囲が、絶対値で５％以内の範囲である。なお、以降の説明においては、「複数の層の厚さ方向の平均の気孔率からプラス側の範囲とマイナス側の範囲との合計の範囲が、絶対値でｍ（ｍは整数）％以内の範囲」のことを、「摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して絶対値でｍ（ｍは整数）％以内の範囲」とする。
【００２０】
本実施形態に係る摩擦材１は、このように厚さ方向の気孔率の分布範囲が、摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して所定範囲内となるように形成されているので、高面圧下の使用における湿式多板クラッチの係合時および解放時の圧縮負荷による摩擦材への局部的な応力の集中がなくなる。その結果、摩擦材１の早期の厚み減少や剥離を抑制することができる。また、圧縮負荷による摩擦材１の厚み減少を伴った気孔７の閉口を抑えることができ、高面圧下における摩擦係数の低下を抑制することができる。したがって、本実施形態の摩擦材１は、優れた耐久性を発揮することができる。
【００２１】
（実施例）
以下、本実施形態に係る摩擦材の実施例と、該実施例および比較例を用いた評価試験について説明する。
実施例１に係る摩擦材は、上述した摩擦材の製造方法により、厚さ方向の気孔率の分布範囲が、実施例１に係る摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して絶対値で３％以内の範囲となるように製造した。また、実施例２に係る摩擦材は、上述した摩擦材の製造方法により、厚さ方向の気孔率の分布範囲が、実施例２に係る摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して絶対値で５％以内の範囲となるように製造した。実施例１も実施例２も、摩擦材を製造する材料として用いた繊維基材、充填材、摩擦調整剤、および熱硬化性樹脂は同一の規格であり、各材料の配合割合も同一である。
【００２２】
実施例１および実施例２と比較するために、比較例１および比較例２に係る摩擦材を製造した。比較例１に係る摩擦材は、上述した摩擦材の製造方法により、厚さ方向の気孔率の分布範囲が、比較例１に係る摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して絶対値で７％以内の範囲となるように製造した。また、比較例２に係る摩擦材は、上述した摩擦材の製造方法により、厚さ方向の気孔率の分布範囲が、比較例２に係る摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して絶対値で１０％以内の範囲となるように製造した。
【００２３】
このような構成なので、比較例１および比較例２に係る摩擦材は何れも、実施例１および実施例２と比較して、表層（表１における１層）から裏層（表１における５層）にかけて気孔率が大きく減少している。すなわち比較例１および比較例２に係る摩擦材は、実施例１および実施例２と比較して、厚さ方向における気孔性が分散している。なお、比較例１および比較例２は、摩擦材を製造する材料として用いた繊維基材、充填材、摩擦調整剤、および熱硬化性樹脂は実施例１および２と同一の規格であり、各材料の配合割合も実施例１および２と同一である。すなわち、各実施例および比較例は、同一の材料を用いて、厚み方向の気孔率の分布範囲がそれぞれ異なるように形成されている。
【００２４】
各実施例および比較例を厚み方向に１層〜５層に区分けし、各層における厚さ方向の気孔率をＸ線ＣＴを用いて測定した。表１に、測定結果と、該測定結果から求めた摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率を掲げる。各実施例および比較例において、１層から５層までの各層の厚さ方向の気孔率が、それぞれの摩擦材の気孔率分布である。
【００２５】
【表１】
2017015101.tif 000003
【００２６】
（評価試験）
次に、各実施例および比較例を対象に行った各種評価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）
各実施例および比較例に係る摩擦材を用いて湿式摩擦板の試験片を作製し、繰り返し圧縮疲労試験を行った。具体的には、繰り返し圧縮疲労試験機を用い、表２に示す試験条件にて圧縮疲労試験を行った。本試験の試験終了の目安は、摩擦材の剥離が見られた時点とした。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
図２に、繰り返し圧縮疲労試験の結果を示す。
図２に示すように、比較例１および２は、何れも、剥離に至るサイクルが２０万サイクル以下である。これに対し、実施例１および実施例２に係る摩擦材は、剥離に至るサイクルは２０万サイクルを上回っており、比較例２の２倍以上の耐久性を備えていることがわかる。これより、実施例１および実施例２に係る摩擦材は、高面圧下での繰り返し圧縮疲労に対して優れた効果を発揮することがわかる。
【００２９】
実施例１に係る摩擦材が、特に比較例２に係る摩擦材と比べて優れた効果を発揮するのは、次の理由であると考えられる。すなわち、比較例２は、摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対する厚さ方向の気孔率の分布範囲が、実施例１と比べて大きく、且つ気孔が厚み方向に分散状態となっていることから、高面圧下での繰り返し圧縮応力が気孔率の高い部分に集中することで強度低下が早期に進んだからと考えられる。それが実施例１と比較例２との寿命差になったと考えられる。さらに、実施例１は、厚さ方向の気孔率の分布範囲が、摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して狭く、且つ厚み方向に均一であることから、局部的な応力集中がなく均一に経時変化するため、比較例２と比べて剥離に至るサイクルに大きな差が出たと考えられる。
【００３０】
図３は、上記繰り返し圧縮疲労試験による総厚変化を歪み率（％）として表したグラフである。実施例１は、歪み率が同じ条件下（例えば３０％）で剥離に至ったサイクルが、比較例１、比較例２と比較して約３倍となっていることから、剥離寿命に優れた効果を発揮することがわかる。
【００３１】
（摩擦耐久試験）
次に、各実施例および比較例に係る摩擦材を用いた摩擦耐久試験と試験結果について説明する
各実施例および比較例に係る摩擦材を用いて湿式摩擦板の試験片を作製し、摩擦耐久試験を行った。具体的には、摩擦耐久試験機を用い、表３に示す試験条件にて摩擦耐久試験を行った。本試験の試験終了は既定サイクル到達時とし、終了時点における摩擦係数の経時変化を評価した。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
図４に、摩擦耐久試験の結果を示す。
図４に示すように、実施例１および実施例２に係る摩擦材の摩擦係数は、初期安定後から既定サイクル終了まで経時変化が少なく、一定である。実施例１および実施例２は、厚さ方向の気孔率の分布範囲が、摩擦材全体における厚さ方向の平均の気孔率に対して狭く、且つ厚み方向に均一であり、図３の歪み率のグラフに示すように、局部的な応力集中がなく、総厚減少が一定変化レベルであることから、摩擦係数低下の抑制に優れた効果を発揮することがわかる。
【００３４】
これに対し、比較例１および比較例２に係る摩擦材の摩擦係数は、１０００サイクル付近を境に、摩擦係数の落ち込みが見られる。各比較例は、厚み方向において気孔率の高い部分が応力集中によって圧縮されて総厚が減少し、材質内の気孔が閉じられ、摩擦材が根詰まりを起こすことによって、摩擦係数が低下していくと考えられる。
【００３５】
このように、繰り返し圧縮疲労試験および摩擦耐久試験の結果から、実施例１および２に係る摩擦材は、剥離に至るまでの寿命および摩擦係数の低下の抑制に関して優れた効果を発揮する。したがって、本実施形態によれば、高面圧下での使用でも総厚変化や剥離を抑制し、耐久性に優れた湿式摩擦材を実現することができる。
【符号の説明】
【００３６】
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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【図３】
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【図４】
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