JP6085579B2 - 湿式摩擦材 - Google Patents
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Description
引き摺りトルクを低減する技術としては、下記特許文献1が知られている。
しかしながら、更なる引き摺りトルクの低減が求められるなか、円周方向のウェーブを有するコアプレートを利用する場合に、特に高回転域における引き摺りトルクの更なる低減が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、円周方向のウェーブを有するコアプレートを用いた湿式摩擦材において、更なる引き摺りトルクの低減を達することができる湿式摩擦材を提供することを目的とする。
請求項1に記載の湿式摩擦材は、円周方向にウェーブを有する平板リング形状のコアプレートと、
前記コアプレートの主面に、略等間隔の複数の油溝を形成して略リング状となるように配設された摩擦部材と、を備えた湿式摩擦材であって、
下記(1)又は下記(2)の形態を備えており、
前記コアプレートは、7ヶ所以上15ヶ所以下の偏極部位を備えた前記ウェーブを有し、
前記油溝は、溝幅が前記コアプレートの内周側から外周側へ向かって狭窄された形状であり、狭窄開始部における溝幅をW1とし、狭窄終了部における溝幅をW2とした場合に、溝幅の比W2/W1が0.2以上0.4以下であり、溝幅W2は1mm以上2.5mm以下であり、前記狭窄は、前記狭窄開始部から前記狭窄終了部までなだらかに連続された狭幅化であることを要旨とする。
(1)前記コアプレートの前記主面に配設された前記摩擦部材は、複数のセグメントピースからなり、前記セグメントピース同士がこれらの間に前記油溝を形成するように配置された形態。
(2)前記コアプレートの前記主面に配設された前記摩擦部材の摩擦面が、プレス加工された複数の凹部を前記油溝として備えた形態。
請求項2に記載の湿式摩擦材は、請求項1に記載の湿式摩擦材において、前記(1)の形態を備え、
前記セグメントピースの数が30ピース以上60ピース以下であることを要旨とする。
加えて、本湿式摩擦材の油溝は、その溝幅がコアプレートの内周側から外周側へ向かって狭窄された形状とされている。これにより、特に高回転時に本湿式摩擦材とセパレータプレート間の潤滑油の欠乏に起因する引き摺りトルクを低減することができる。これは、高回転時に内周側から外周側へ向かった潤滑油が摩擦部材の表面に滞在しやすくできるからである。それにより、高回転時に、本湿式摩擦材とセパレータプレートとを引き剥がして両者間の潤滑を促がし、これらの固体接触を抑制することによって、本湿式摩擦材とセパレータプレートとの間の引き摺りトルクを低減できる。
即ち、円周方向にウェーブによって低回転時の引き摺りトルクを低減するとともに、油溝の溝幅の狭窄によって高回転時の引き摺りトルクを低減して、低回転から高回転に至る幅広い回転域で効果的に引き摺りトルクを低減できる。
更に、コアプレートが3ヶ所以上20ヶ所以下の偏極部位を備えることによって、特に低回転時の潤滑油の粘性抵抗によって生じる引き摺りトルクを効果的に低減できる。
また、油溝の溝幅W2が0mm以上2mm以下であることによって、特に高回転時の潤滑油が確実に摩擦部材の表面に供給されるため、本湿式摩擦材とセパレータプレートとの間の引き摺りトルクを効果的に低減できる。
また、油溝4は、溝幅がコアプレート2の内周側2Aから外周側2Bへ向かって狭窄された形状である(図1−図4参照)。
具体的には、図2のコアプレート2は、位置P1、P3、P5及びP7の四カ所においてコアプレート2の表側の主面21Aへの突出が極大となるように、また、位置P2、P4、P6及びP8の四カ所においてコアプレート2の裏側の主面21Bへの突出が極大となるように、なだらかにコアプレート2の主面21が連続されており、全体としてコアプレート2は円周方向のウェーブを有している。このコアプレート2は、例えば、X1を回転中心として、X2の方向へ回転させることができる。
即ち、例えば、湿式摩擦材1は、図5に例示されるように、セパレータプレート5と交互に配置されて利用される。図5(a)に示すように、コアプレート2がウェーブを有さない場合には、セパレータプレート5との間隙はその全周でほぼ均一に保たれ、湿式摩擦材1とセパレータプレート5との間の近接領域S(湿式摩擦材1とセパレータプレート5と間に潤滑油が無いとした場合に互いに接触する領域)は、湿式摩擦材1の主面の全域(実際にはセグメントピースの表面の全域)にわたる。
これに対して、図5(b)に示すように、コアプレート2が円周方向にウェーブを有する場合には、セパレータプレート5との間隙は、近接した部位と、離間された部位とが混在される。その結果、湿式摩擦材1とセパレータプレート5との間の近接領域Sは(湿式摩擦材1とセパレータプレート5と間に潤滑油が無いとした場合に互いに接触する面積)は、図5(b)において点線で囲んだ領域に限られることとなり、図5(a)に示す形態の場合に比べて近接領域の面積(即ち「近接面積」である)が小さくなる。即ち、上述のように、円周方向にウェーブを有することによって、近接面積が大幅に小さくなる。その結果、湿式摩擦材1とセパレータプレート5と間の潤滑油の粘性抵抗によって引き起こされる引き摺りトルクを効果的に低減できる。
また、コアプレート2は、主面21を有する。主面21は、摩擦部材3が配設される面である。主面21は、コアプレート2の表面及び/又は裏面に備えられている。
また、上述の波形を有した上下の金型に代えて、偏極部位に対応した箇所に突起又は凸条を有した上下の金型を利用することもできる。このような突起又は凸条を有した金型を用いた場合には、突起又は凸条がコアプレート表面に打刻され、それによってコアプレート表面の局所圧縮による塑性流動を生じさせてウェーブを形成できる。
摩擦部材3は、コアプレート2の一面側にのみ配設してもよく、表裏両面に配設してもよい(図2は、表側の主面21A及び裏側の主面21Bの表面に摩擦部材3を配設した形態を示している)。
また、摩擦部材3は、どのようにコアプレート2に固定してもよいが、通常、コアプレート2に摩擦部材3は接合される。接合方法は限定されず、熱融着や、接着剤等を介した貼着等の方法が挙げられる。これらの接合方法は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
(1)の形態は、コアプレート2の主面21に配設された摩擦部材3は、複数のセグメントピース31からなり、セグメントピース31同士がこれらの間に油溝4を形成するように配置された形態(図1−図3参照)である。
セグメントピース31の形状は特に限定されず、後述するように、油溝4の溝幅がコアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって狭窄された形状となるように、配置することができればよい。通常、このような油溝4を得るために、セグメントピース31は、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって広がる形状をなしている。
また、摩擦部材3を構成するセグメントピース31の数は特に限定されないが、通常、20ピース以上を有する。セグメントピース31の数は、20ピース以上60ピース以下であることが好ましく、30ピース以上50ピース以下であることがより好ましい。
このようにして、湿式摩擦材1とセパレータプレートとの間への潤滑油の介在を促がすことで、両者間を潤滑油によって引き剥がし、両者間の固体接触を抑制することできる。
また、狭窄終了部42の溝幅W2は0mm以上2.5mm以下とすることが好ましい。特に溝幅W2が0mmを超える場合、即ち、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ油溝4が連通された形態とする場合には、1mm以上2.5mm以下とすることがより好ましいが、本発明では、1mm以上2.5mm以下である。
一方、溝幅W1は、2mm以上5mm以下が好ましく、2mm以上4mm以下がより好ましい。
更に、油溝4は、狭窄開始部41から狭窄終了部42までの溝長をW3とした場合に、W3は、摩擦部材3の幅の1/2以上であることが好ましい。尚、摩擦部材3の幅とは、摩擦部材3の径方向の距離であり、外周側の最大径と内周側の最少径の間隔を意味する。
基材繊維としては、セルロース繊維(パルプ)、アクリル繊維、アラミド繊維等を利用できる他、各種の合成繊維、再生繊維、無機繊維、天然繊維等を利用できる。通常、この基材繊維は、平均長さ0.5〜5mm、平均径0.1〜6μmのものが用いられる。
充填材としては、摩擦調整剤としてのカシューダスト、固体潤滑剤としてのグラファイト及び/又は二硫化モリブデン、体質顔料としてのケイソウ土等を用いることができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。更に、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂及び/又はその変性樹脂を用いることができる。
以下では、本発明を実施の形態によって説明する。尚、各実施の形態に共通する説明は省略する。
[実施の形態1]
実施の形態1の湿式摩擦材1(図1−図2参照)は、円周方向にウェーブを有するコアプレート2と、コアプレート2の主面21(表側の主面21A及び裏側の主面21Bの両面)に配設された摩擦部材3と、を備える。
更に、ウェーブの各偏極部位の偏極量D(コアプレート2の厚さ中心から、コアプレート2表面の各偏極部位までの距離)は、0.05mm以上0.2mm以下の範囲とされている。
各セグメントピース31は、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって広がる概略弧状の形状をなしている。そして、複数枚のセグメントピース31は、所定の間隔を隔てて、コアプレート2上に全体として環状になるように配列されている。また、セグメントピース31同士の間に形成された間隙は、油溝4とされている。
また、油溝4は、各セグメントピース31が、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって広がる概略弧状の形状をなしているために、溝幅がコアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって狭窄された形状となっている。具体的には、油溝4は、狭窄開始部41の溝幅W1は、2mm以上5mm以下の範囲とされ、狭窄終了部42の溝幅W2は、1.0mm以上2.5mm以下の範囲とされており、溝幅の比W2/W1は0.5以下の範囲とされている。
ここで、湿式摩擦材1とセパレータプレートとの相対回転数が、例えば、2000rpm以上の高回転になると、遠心力が大きく働くために湿式摩擦材1とセパレータプレート間の潤滑油が欠乏しやすい状態になり引き摺りトルクは増加する傾向にある。この際、実施の形態1の湿式摩擦材1では、溝幅がコアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって狭窄された油溝4を有することにより、潤滑油が摩擦部材3の表面に滞在しやすくできる。それにより、高回転時に、湿式摩擦材1とセパレータプレートとを引き剥がして両者間の潤滑を促がし、これらの固体接触を抑制することによって、湿式摩擦材1とセパレータプレートとの間の引き摺りトルクを低減できる。
このようにして、円周方向にウェーブによって低回転時の引き摺りトルクを低減するとともに、狭窄された油溝4によって高回転時の引き摺りトルクを低減して、低回転から高回転に至る幅広い回転域で効果的に引き摺りトルクを低減できる。
参考例である実施の形態2の湿式摩擦材1(図3参照)は、狭窄終了部42の溝幅W2が0mmとされている点で、実施の形態1の湿式摩擦材1と異なる。
この実施の形態2の湿式摩擦材1(図3参照)は、円周方向にウェーブを有するコアプレート2と、コアプレート2の主面21(表側の主面21A及び裏側の主面21Bの両面)に配設された摩擦部材3と、を備える。
各セグメントピース31は、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって広がる概略弧状の形状をなしている。そして、複数枚のセグメントピース31は、略三角形の油溝4となる部分を残して、隣接されたセグメントピース31同士は、その側面を密着して配設され、コアプレート2上に全体として環状になるように配列されている。
油溝4は、各セグメントピース31が、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって広がる概略弧状の形状をなしているために、溝幅がコアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって狭窄された形状となっている。具体的には、油溝4は、狭窄開始部41の溝幅W1は、2mm以上5mm以下の範囲とされ、狭窄終了部42の溝幅W2は0mmとされている。
即ち、実施の形態2の湿式摩擦材1も、結果として実施の形態1の湿式摩擦材1と同様の構成を有することから、前述のように、低回転から高回転に至る幅広い回転域で効果的に引き摺りトルクを低減して、優れた効果を発揮することができる。
実施の形態3の湿式摩擦材1(図4参照)は、コアプレート2の表裏の両主面21に配設された摩擦部材3の摩擦面が、プレス加工されることで形成された複数の凹部を油溝4として備えている。即ち、実施の形態1及び2の湿式摩擦材1が、隣接されたセグメントピース31同士の間隙として油溝4を備える点において異なる。
この実施の形態3の湿式摩擦材1(図4参照)は、円周方向にウェーブを有するコアプレート2と、コアプレート2の主面21(表側の主面21A及び裏側の主面21Bの両面)に配設された摩擦部材3と、を備える。
摩擦部材3は、略等間隔で、その摩擦面がプレス加工されて形成された複数の凹部を有しており、この凹部が油溝4とされている(図4の拡大図F2参照)。一方、摩擦部材3のうちの摩擦面がプレス加工されていない部位は、凸部として残存され、島状部分31’とされている。島状部分31’は、コアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって広がる概略弧状の形状をなしている。
上記油溝4は、溝幅がコアプレート2の内周2A側から外周2B側へ向かって狭窄された形状となっている。具体的には、油溝4は、狭窄開始部41の溝幅W1は、2mm以上5mm以下の範囲とされ、狭窄終了部42の溝幅W2は、0mm以上2.5mm以下の範囲とされており、溝幅の比W2/W1は0.5以下の範囲とされている。
即ち、実施の形態3の湿式摩擦材1も、結果として実施の形態1の湿式摩擦材1と同様の構成を有することから、前述のように、低回転から高回転に至る幅広い回転域で効果的に引き摺りトルクを低減して、優れた効果を発揮することができる。
以下では、本発明を試験例によって説明する。
[1]湿式摩擦材
表1に示す各構成を備えた実施例1、比較例1乃至3の各湿式摩擦材を調製した。
(1)コアプレート
前述の実施の形態1の形状を有し、NCH780製、板厚0.96mm、外径T1158mm、内径T2144mmの平板リング状のコアプレート2を用意した。
このうち、実施例1及び比較例2のコアプレートは、下記表1に示すように、「円周方向のウェーブ」を有する。この「円周方向のウェーブ」は、コアプレート2を11等分した位置の各々が交互に表側又は裏側へ突出するように賦形されて、11ヶ所の偏極部位を有する形態である。その偏極量Dは0.13mmである。
各セグメントピース31は、コアプレート2の表裏の主面21A及び21Bに、加圧加熱により接合されて、表1に示すように、各湿式摩擦材の概略平面形状は、各々図6又は図7とされている。各セグメントピース31は、その径方向の幅(外周側凸部端を通る最大径と内周側の凸部端を通る最少径の間隔)は6mmである。
更に、実施例1及び比較例3のセグメントピース31はその形状及び配置により「狭窄された油溝」を有する。この「狭窄された油溝」は、片方の主面21に40ピース(両面で80ピース)のセグメントピース31の各々の隣接された間隔として形成されている。油溝4の狭窄開始部41の溝幅W1が4mm、狭窄終了部42の溝幅W2が1mm、比W2/W1が0.25である。また、狭窄開始部41から狭窄終了部42までの溝長W3が4mmであり、比W3/W1は1である。更に、狭窄部位の長さ(油溝4の一定幅部分の長さ、つまりW2の径方向長さ)は1mmである。
尚、各セグメントピース31は、パルプ及びアラミド繊維等の繊維基材と、カシューダスト等の摩擦調整剤と、珪藻土等の充填剤と、を抄造して得られた抄紙体に、熱可硬化性樹脂(樹脂結合剤)を含浸させて加熱硬化したものである。
また、図6及び図7における矢印X2は、回転方向を表す。更に、図7における矢印X3は、この形態において湿式摩擦材が矢印X2方向に回転された場合に潤滑油が抜けやすい方向を示している。
上記[1]で得られた実施例1及び比較例1乃至3の湿式摩擦材1を、各々3枚用いて、下記条件下でSAE摩擦試験機により、その回転数500−3000rpmの間で測定した。得られた結果を図8(図8は縦軸上側程、引き摺りトルクが大きいことを示す)にグラフにして示した。
自動変速機潤滑油(Automatic Transmission Fluid、「ATF」は出光興産株式会社の登録商標であるが、ここでは当該登録商標とは無関係に以下「ATF」と略す。)油温:40℃、ATF油量:1000mL/分(軸芯潤滑無し)、パッククリアランス:0.20mm/枚の環境下で、試験体の湿式摩擦材1を3枚セットし、回転速度を500〜3000rpmまで変化させ、500rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpmの6点において引き摺りトルク(N・m)を測定した。また、測定時間は15秒/各回転、繰返し回数は5回とした。
表1及び図8の結果から、比較例1は、円周方向のウェーブ及び狭窄された油溝の両方の構成を有さない形態である。この比較例1は、低回転域から中回転域(特に500〜2000rpm)の範囲において特に高い引き摺りトルクを生じていることが分かる。そして、高回転になるに従い、引き摺りトルクは低減されることが分かる。
とりわけ、円周方向のウェーブのみを有する比較例2に比べると、高回転域における引き摺りトルクの低減効果が極めて顕著である。しかもその効果の程度は、円周方向のウェーブのみを有した比較例2と、狭窄された油溝のみを備えた比較例3から想定される値を明らかに超える顕著な低減である。
つまり、500〜1800rpmまでの低回転域は比較例2のウェーブの効果により、1800〜3000rpmまでの高回転域は狭窄された油溝の効果によって引き摺りトルクの値が決まると考えられるが、本発明の実施例1は低回転域から高回転域の全ての範囲で比較例2及び比較例3の値より小さな値を示している。即ち、円周方向のウェーブと狭窄された油溝との両方の構成を備えることで、これらを単独で備える場合には予測不可能な相乗的な引き摺りトルクの低減効果が発揮されていることが分かる。
2;コアプレート、21;主面、21A;表側の主面、21B;裏側の主面、2A;コアプレートの内周側、2B;コアプレートの外周側、25;スプライン内歯、
3;摩擦部材、31;セグメントピース、31’;島状部分、
4;油溝、41;狭窄開始部、42;狭窄終了部、
5;セパレータプレート、
D;偏極量、W1;狭窄開始部の溝幅、W2;狭窄終了部の溝幅、W3;狭窄開始部から狭窄終了部までの溝長。
Claims (2)
- 円周方向にウェーブを有する平板リング形状のコアプレートと、
前記コアプレートの主面に、略等間隔の複数の油溝を形成して略リング状となるように配設された摩擦部材と、を備えた湿式摩擦材であって、
下記(1)又は下記(2)の形態を備えており、
前記コアプレートは、7ヶ所以上15ヶ所以下の偏極部位を備えた前記ウェーブを有し、
前記油溝は、溝幅が前記コアプレートの内周側から外周側へ向かって狭窄された形状であり、狭窄開始部における溝幅をW1とし、狭窄終了部における溝幅をW2とした場合に、溝幅の比W2/W1が0.2以上0.4以下であり、溝幅W2は1mm以上2.5mm以下であり、前記狭窄は、前記狭窄開始部から前記狭窄終了部までなだらかに連続された狭幅化であることを特徴とする湿式摩擦材。
(1)前記コアプレートの前記主面に配設された前記摩擦部材は、複数のセグメントピースからなり、前記セグメントピース同士がこれらの間に前記油溝を形成するように配置された形態。
(2)前記コアプレートの前記主面に配設された前記摩擦部材の摩擦面が、プレス加工された複数の凹部を前記油溝として備えた形態。 - 前記(1)の形態を備え、
前記セグメントピースの数が30ピース以上60ピース以下である請求項1に記載の湿式摩擦材。
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