JPH0718092A - 湿式摩擦材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性を有し、また、十分な気孔率と強度と
を有する湿式摩擦材を得る。 【構成】 セラミック繊維と、無機質粉と、有機質バイ
ンダーとの混練物から薄板状の成形体を形成し、この成
形体を焼成して、有機質バインダーを焼失させると共
に、無機質粉を溶融または焼結させてセラミックス繊維
を結合するマトリックスを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の流体式自動変
速機等、油中で使用される湿式摩擦係合装置に用いる湿
式摩擦材に関するもので、特に、無機質の多孔体からな
る湿式摩擦材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車の自動変速機等におい
ては、通常金属製である基板の表面に湿式摩擦材を接着
した複数のディスクプレートと、金属板などの一枚板か
らなる摩擦相手材としての複数のセパレートプレートと
を交互に配し、潤滑油として使用されるＡＴＦ（オート
マチックトランスミッションフルード）の中で、回転す
る相手材に対して停止している湿式摩擦材を押圧して回
転を停止させる、あるいは、停止している相手材に対し
て回転している湿式摩擦材を押圧して相手材と湿式摩擦
材とを同一回転させることにより、原動機の駆動力を伝
達あるいは遮断している。また、湿式摩擦材と相手材と
の間に差回転を発生させ、これにより、ちょうど半クラ
ッチと同様の状態で原動機の駆動力を伝達するようにも
している。

【０００３】このような油中で使用する湿式摩擦材は、
油が十分に含浸される必要があることから多孔質体とし
て形成され、従来より、軽量で、安価である等の点で、
繊維基材の抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化し
たものが一般的である。そして、この繊維基材としては
木材パルプが一般に用いられ、またこの抄紙体には摩擦
調整剤、固体潤滑剤等の充填材が適宜添加される。この
種の湿式摩擦材に関しては、例えば、特開平１−１６９
１３４号公報、特開平１−２８８６３９号公報、特公平
２−６１６６１号公報等に、その種々の改良技術が掲載
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
湿式摩擦材に関しても、近年の自動車エンジンの出力の
増大、変速機の小型化等により、その性能に対する要求
はますます厳しくなっている。特にその一つは耐熱性で
あり、例えば、車の加速性能向上のため自動変速機の変
速点を向上させると、摩擦剤材の係合回転数が上昇し、
摩擦係合面が瞬間的に４００℃にも達することもあり、
そのために、木材パルプを繊維基材とする従来の湿式摩
擦材では、熱劣化によって、安定した摩擦係数を得るこ
とができず、また、耐摩耗性、耐久性を十分に満足する
ことができなくなっている。

【０００５】他方、湿式摩擦材を耐熱性のある焼結合金
等の無機質多孔体から構成することは古くから知られて
いる。また、例えば特開昭５９−８３９８０号公報に
は、セラミックス粉を焼結してシート状に形成した湿式
摩擦材が提案されている。

【０００６】しかし、これらの金属またはセラミックの
粉体を焼結したものは、耐熱性は有するものの、摩擦表
面に油膜を形成するに必要な充分な気孔率を確保するこ
とが困難であり、また、一般に靭性に乏しく、衝撃に脆
い点などに問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、耐熱性を有し、また、
十分な気孔率と優れた耐衝撃性とを有する湿式摩擦材を
提供することをその課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる湿式摩擦
材は、セラミック繊維と、無機質粉と、有機質バインダ
ーとの混練物からなる薄板状の成形体を焼成し、有機質
バインダーを焼失させると共に、無機質粉を溶融または
焼結させてセラミックス繊維を結合するマトリックスを
形成してなるものである。

【０００９】

【作用】本発明にかかる湿式摩擦材は、有機質成分が焼
成によって全て焼失した無機質の多孔体からなるため
に、耐熱性を有する。また、有機質バインダーの熱分解
による焼失によって解放気孔が形成されるため、十分な
気孔率を確保することができる。更に、セラミック繊維
で強化された構造であるため、靭性も高く、耐衝撃性に
優れる。

【００１０】ここで、セラミック繊維としては、強化繊
維として知られる任意のセラミック繊維を使用すること
ができ、例えば、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ
−シリカ繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素等の
炭化物繊維、窒化ケイ素等の窒化物繊維などを使用する
ことができる。また、セラミック繊維はウイスカである
こともでき、本発明では、セラミック繊維はウイスカを
包含する。そして、これらのセラミック繊維は、それぞ
れ単独で、あるいは２種以上組み合わせて使用すること
ができる。また、その繊維長さは、一般に０．０１〜３
mm程度が好ましく、繊維径は、一般に０．０１〜１０μ
ｍ程度が好ましい。

【００１１】また、無機質粉は、焼成によって溶融また
は焼結してマトリックスを形成する無機質の粉体であ
り、ガラス粉、あるいは常圧下で焼結するセラミック粉
などを使用することができる。また、焼成が非酸化性雰
囲気でなされる場合には、コークス粉、バルクメソフュ
ーズピッチ粉などの焼結して黒鉛化するような炭素粉も
使用することができる。そして、これらの無機質粉は、
一般に０．１〜５０μｍ程度の粒径が好ましい。なお、
本発明の湿式摩擦材は充填材を含むことができるが、そ
の充填材は、焼成によって焼結してマトリックスを形成
する無機質粉であることもできる。

【００１２】有機質バインダーは、前述のセラミック繊
維及び無機質粉を含む可塑状の混練物を形成すると共
に、焼成時には熱分解して焼失するものである。このよ
うな有機質バインダーとしては、合成樹脂液を一般に使
用することができる。

【００１３】そして、これらのセラミック繊維、無機質
粉、有機質バインダーは、相互に混合し、混練すること
によって、可塑状の混練物に形成される。この際の各材
料の配合割合は、それらの材料の具体的種類によっても
異なり一概に特定することはできないが、最終的に得ら
れる湿式摩擦材の気孔率が好ましくは３０〜５０％にな
るように調整される。一般には、セラミック繊維は２０
〜８０重量％の割合で、無機質粉は１０〜５０重量％の
割合で、また有機質バインダーは１０〜６０重量％の割
合で、配合される。なお、本発明の湿式摩擦材を形成す
るこの混練物は、前述の無機質粉とは別の無機質粉であ
る充填材を更に含むことができる。また、この混練物は
酸化マグネシウム等の焼結助剤などを含むこともでき
る。

【００１４】この可塑状の混練物は、得ようとする湿式
摩擦材の形状を有する薄板状の成形体に成形される。こ
の成形は、例えばプレス成形によって行うことができ
る。また、ドクターブレードを用いたブレード成形によ
ってシート状に成形した後、これを所定の形状に打ち抜
くことによっても行うことができる。このように可塑状
の混練物から所定形状の成形体を形成することは、原料
歩留まりを向上させる。

【００１５】得られた成形体は、予め脱脂乾燥等の適宜
の前処理を施した後、加熱炉で焼成される。この焼成
は、無機質粉が溶融または焼結してマトリックスを形成
する温度においてなされる。この焼成時に、セラミック
繊維が同時に焼結されることもでき、これによってセラ
ミック繊維のより高い結合強度をうることができる。そ
してこの焼成時に、有機質バインダーは熱分解して焼失
する。こうして、セラミック繊維で強化された複合構造
の無機質多孔体からなる湿式摩擦材が形成される。 こ
のようにして得られた本発明の湿式摩擦材は、３０〜５
０％の気孔率を有することが好ましい。しかし、この範
囲外の気孔率であることも任意に可能である。そして、
この湿式摩擦材は、通常の湿式摩擦材と同様に、自動変
速機のディスクプレート等の基板に接着して、油中で使
用される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１７】〈実施例１〉平均繊維長０．２mm，繊維径
３μｍのシリカ繊維５０重量％、平均粒径５μｍのシリ
カ粉４０重量％、及び平均粒径１μｍのガラス粉１０重
量％からなる混合物１００重量部に対して、可塑剤及び
分散剤を含むポリビニルブチラールの樹脂液をバインダ
ーとして７０重量部添加し、混練して練土を形成した。
この練土をブレード成形により厚さ０．６mmのシート状
に成形し、次いでこのシートを、湿式摩擦材形状となる
よう、外径１３０mm，内径１００mmの中空円板状に打ち
抜いた。そして、この中空円板状の成形体を、３００℃
のオーブンで十分に脱脂乾燥して可塑剤及び分散剤を除
去した後、電気炉で８５０℃の焼成を行った。

【００１８】これによって、低融点のガラス成分が軟化
し、シリカ繊維、シリカ粉とを強固に結合するマトリッ
クスを形成した無機質多孔体からなる湿式摩擦材を得
た。その気孔率は３５体積％であった。

【００１９】この得られた湿式摩擦材について、これを
芯金に接着して湿式摩擦プレートを作成し、以下の条件
でＳＡＥNo. ２試験を実施し、その性能評価を行った。
耐久サイクルは４５０００サイクル、その時の摩耗量は
２４μｍであった。

【００２０】（ＳＡＥNo. ２試験の試験条件） 枚数：２ 回転数：３０００rpm 荷重：１０kg／cm² 慣性量：３kg・cm・sec ² 温度：１００℃ 油量：１０００ｍｌ 〈実施例２〉平均繊維長０．１ｍｍ，繊維径２μｍのア
ルミナ−シリカ繊維５５重量％、平均粒径３μｍのアル
ミナ粉４０重量％、及び平均粒径０．３μｍの酸化マグ
ネシウム粉５重量％に、実施例１で用いたバインダーを
加えて混練した。次いで、この混練物をプレス成形し
て、外径１３０mm，内径１００mm，厚さ０．６mmの中空
円板状の成形体を形成した。そして、この成形体を、実
施例１と同様に脱脂乾燥した後、１４５０℃の焼成を行
った。

【００２１】これによって、アルミナ粉が焼結しマトリ
ックスを形成した無機質多孔体からなる湿式摩擦材を得
た。その気孔率は３２体積％であった。

【００２２】この湿式摩擦材について実施例１と同様に
ＳＡＥNo. ２試験を実施したところ、耐久サイクルは５
００００サイクル、その時の摩耗量は２４μｍであっ
た。

【００２３】〈実施例３〉平均繊維長０．１mm，繊維径
０．０７μｍの炭化ケイ素ウィスカー６０重量％、平均
粒径０．３μｍの炭化ケイ素粉末４０重量％に、実施例
１で用いたバインダーを加えて混練した。次いで、この
混練物をプレス成形して、外径１３０mm，内径１００m
m，厚さ０．６mmの中空円板状の成形体を形成した。そ
して、この成形体を、脱脂乾燥を行った後、アルゴン雰
囲気中の電気炉で１６００℃の焼成を行った。

【００２４】これによって、炭化ケイ素粉末が焼結しマ
トリックスを形成した多孔体からなる湿式摩擦材を得
た。その気孔率は２１体積％であった。

【００２５】この湿式摩擦材について実施例１と同様に
ＳＡＥNo. ２試験を実施したところ、耐久サイクルは７
００００サイクル、その時の摩耗量は２４μｍであっ
た。

【００２６】〈比較例１〉なお、比較のために、木材パ
ルプ繊維、珪藻土、無機及び有機の摩擦調整剤などから
なる湿抄紙に、熱硬化性樹脂を含浸し加熱硬化した従来
の湿式摩擦材について、上記実施例と同様にＳＡＥNo.
２試験を行った。それによれば、この従来の湿式摩擦材
は、５０００〜１００００サイクルで耐久限界に達し、
その時の摩耗量は８０〜１２０μｍであった。

【００２７】これによれば、本発明の実施例の湿式摩擦
材は、従来のものに比べて、耐久性及び耐摩耗性が格段
に優れていることがわかる。

【００２８】〈比較例２〉また、比較のために、実施例
３で用いた炭化ケイ素粉末にバインダーを加えて混練
し、その混練物から実施例３と同じ条件で湿式摩擦材を
製造した。

【００２９】得られた湿式摩擦材は、炭化ケイ素粉末の
焼結体からなるが、その気孔率は６体積％であった。そ
して、同様にＳＡＥNo. ２試験を行ったところ、正常な
摩擦係合特性を得ることができなかった。これは、気孔
率が低く、摩擦面に十分な油膜が形成されないためであ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の湿式摩擦材は、
セラミック繊維と、無機質粉と、有機質バインダーとの
混練物からなる薄板状の成形体を焼成し、前記有機質バ
インダーを焼失させると共に、前記無機質粉を溶融また
は焼結させて前記セラミックス繊維を結合するマトリッ
クスを形成してなるものである。したがって、無機質の
多孔体からなるために、その耐熱性は高く、そのため、
熱劣化することがなく、優れた耐摩耗性と耐久性を有す
る。また、十分な気孔率を確保することができるため、
摩擦表面に安定した油膜を形成することができ、これに
よって摩擦面の焼き付き等を生じることなく、安定した
トルク伝達を行うことができる。更に、セラミック繊維
で強化された複合構造を有するものであるために、強度
が高く、また靭性を有することにより耐衝撃性に優れ
る。そしてこれらにより、過酷な条件での使用が可能と
なり、自動変速機等において好適に使用することができ
る。また、摩擦板の枚数を減らすことも可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 3/14 Ｅ 9049−4Ｈ Ｆ 9049−4Ｈ Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック繊維と、無機質粉と、有機質
   バインダーとの混練物からなる薄板状の成形体を焼成
   し、前記有機質バインダーを焼失させると共に、前記無
   機質粉を溶融または焼結させて前記セラミックス繊維を
   結合するマトリックスを形成してなることを特徴とする
   湿式摩擦材。