湿式多板摩擦材構造
【課題】潤滑油供給口から供給される潤滑油の供給位置及び供給量に左右されることなく、吸排出特性の良好な摩擦材の耐熱性を劣化させることがなく、引き摺りトルク低減が可能なこと。
【解決手段】回転軸となるハブ４の周囲に配設された芯金１とクラッチケース７等のケース体側に配設されたセパレータプレート３間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した摩擦材２Ｂ及び摩擦材２Ａを交互に複数回繰り返して組み付けられ、複数の前記摩擦材２Ｂと摩擦材２Ａは、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な摩擦材２Ｂを配設し、また、前記潤滑油の供給の多い個所に接触トルク低減特性の良好な摩擦材２Ｂに比して吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを配設したものである。
【解決手段】回転軸となるハブ４の周囲に配設された芯金１とクラッチケース７等のケース体側に配設されたセパレータプレート３間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した摩擦材２Ｂ及び摩擦材２Ａを交互に複数回繰り返して組み付けられ、複数の前記摩擦材２Ｂと摩擦材２Ａは、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な摩擦材２Ｂを配設し、また、前記潤滑油の供給の多い個所に接触トルク低減特性の良好な摩擦材２Ｂに比して吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを配設したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、車両の自動変速機（ＡＴ）のクラッチやブレーキ等に用いられる変速用クラッチ、トルクコンバータ用のロックアップクラッチ、発進クラッチの湿式多板クラッチ等に使用される湿式多板摩擦材構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、湿式多板クラッチは、クラッチまたはブレーキのドラムケースとハブ間に湿式摩擦板と、セパレータプレートとが交互に配置されており、クラッチピストンの押圧と解除によりクラッチの係合または非係合が行われる。
しかし、自動変速機が内蔵する湿式多板クラッチ等の湿式多板摩擦材構造においては、クラッチの非係合時における動力損失を軽減するために、摩擦板とセパレータプレート間の引き摺りトルクの低減が要望されている。
【０００３】
前述の自動変速機に用いられる湿式多板摩擦材構造には、動力損失を軽減させるため、摩擦板の内周側から外周へと潤滑油、即ち、自動変速機潤滑油（Automatic Transmission Fluid、以下『ＡＴＦ』と略す。なお、出光興業（株）の登録商標『ＡＴＦ』の商品とは直接関係がない。）が抜けやすいような構造とし、引き摺りトルクの低減をしている。このような引き摺りトルク低減の手法としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示のものが知られている。特許文献１及び特許文献２に開示のクラッチでは、非係合時の摩擦板とセパレータプレートの離間のために内周側で端面の閉じた油溝と、係合時における摩擦面へのＡＴＦの供給による焼付き防止のために油供給用の内外径方向に貫通した油通路が摩擦板に設けられて、ＡＴＦによる油膜をでき難くしている。
【０００４】
しかし、近年の燃費向上と同時に変速応答性向上のため、摩擦板とセパレータプレートの間のクリアランスは従来に比較して、狭くなっており、空転時において、介在する油膜による引き摺りトルクも大きくなる傾向にある。また、近年の燃費の改良により自動変速機は、小型化、多段化、オイルポンプの小型化やスベリ要素のドラグトルクの低減等による効率化により、自動変速機に使用される摩擦材は、より高回転及び少ないＡＴＦ量で使用されるようになり、少ないＡＴＦ量及び高回転で使用される場合において耐熱性のある湿式摩擦板が要求されている。内外径に貫通して設けられた油溝を通過する油は、摩擦面への油の供給と、油排出のためのものとして使用されていたが、これらの油溝の形状等により油溝から摩擦面への油の流れは大きく影響され、ドラグトルクや、係合時の摩擦特性に影響し、品質のバラツキの原因となっていた。
【０００５】
そこで、特許文献３は、それらの前提に立って、摩擦材を複数枚に分割し、それを所定の幅の溝を形成、配置し、しかも、摩擦面の内径部及び外径部より中間部に向かい円弧状に幅広になっている溝形状にすることにより、回転数が高くなるに従い、溝に負圧が発生し、内径部または外径部より溝部にＡＴＦを取り込み、取り込まれたＡＴＦは、溝からより摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出する技術を開示している。また、潤滑経路に合せ、内径部からのＡＴＦの取り込みを多くしたい場合には、内径側の開口部の巾を外径部より広くし、外径部からのＡＴＦの取り込みを多くしたい場合においては、外径側の開口部の巾を内径部より広くすると、より効果的に摩擦面の潤滑ができる。そして、湿式摩擦板の回転方向に対して傾斜するように溝を形成することにより、より内径部からのＡＴＦの取り込みを多くしている。
これによって、少ない供給油量に対しても、有効に摩擦係合面を潤滑できると共に耐熱性に優れた湿式摩擦板を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４１５７０号公報
【特許文献２】特開２００５−７６７５９号公報
【特許文献３】特開２００８−２３２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や及び特許文献２に示された従来の直線の溝形状においては、溝による負圧効果が十分発生しておらず、ＡＴＦの取り込み力が弱かった。更に溝部のＡＴＦが効率よく摩擦面に供給されにくく、摩擦面を通らず、溝部より直接外部に排出される量が多かった。また、特許文献３は、少ない供給油量に対しても、有効に摩擦係合面を潤滑できると共に耐熱性を考慮するものであるが、現今の小型化、多段化、オイルポンプの小型化等により、引き摺りトルク低減が望まれてきている。
そして、近年のＡＴでは、コンパクト化、部品構成の複雑化により摩擦材に対して均一な潤滑バランスが得られない状況にある。特に、潤滑状態は空転時のドラグトルクの低減に対し最も重要な環境要素となっており、この影響を受けにくい摩擦材は必要不可欠である。
【０００８】
そこで、本発明は、潤滑油供給口から供給される潤滑油の供給位置及び供給量に左右されることなく、引き摺りトルク低減が可能な湿式多板摩擦材構造の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明にかかる回転軸となるハブの周囲に配設された芯金とケース体側に配設されたセパレータプレート間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した摩擦材、即ち、湿式摩擦材を前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回繰り返してなる湿式多板摩擦材構造は、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦ（潤滑油）の供給位置及び供給量に応じて、前記ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を配設し、また前記ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な湿式摩擦材を夫々配設したものである。
ここで、上記回転軸となる前記ハブの周囲に配設された前記芯金と前記ケース体側に配設された前記セパレータプレート間に配設とは、前記湿式摩擦材が前記芯金または前記セパレータプレートの片面に接合される場合、または前記芯金または前記セパレータプレートの両面に接合される場合を含めて、前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側を特定するものである。そして、前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回とは、セパレータプレート、湿式摩擦材、芯金、または芯金、湿式摩擦材、セパレータプレートの並びが複数回繰り返して続くことである。
また、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じてとは、前記ハブに配設された前記潤滑油供給口は前記湿式摩擦材に対抗する位置となっているが、前記湿式摩擦材が移動すること、前記ハブに配設された前記潤滑油供給口の位置によって均一に前記摩擦材の外周方向に噴射されるＡＴＦの量が一定ではないことを特定したものである。
そして、前記ＡＴＦの供給の少ない個所に配設する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材とは、本実施の形態で示す引き摺りトルクの低減ができるものであればよい。
更に、前記ＡＴＦの供給の多い個所に配設する吸排出特性の良好な湿式摩擦材とは、湿式摩擦材中へＡＴＦが滞ることなく吸収されて排出される吸排出特性の良好な摩擦材であればよい。
【００１０】
請求項２の発明にかかる湿式多板摩擦材構造の前記ＡＴＦの供給の少ない個所に配設する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記湿式摩擦材の前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記湿式摩擦材の前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くしたものである。
ここで、摩擦面側の表面の１０μｍ以下とは、摩擦面側の表面の１０μｍより薄く形成することを意味する。
また、柔軟性を硬くしたものとは、前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、それに続く内部の同一体積に比較して柔軟性を硬くしたものであり、更に言えば、剛性を上げてつぶれ難くしたものである。
【００１１】
請求項３の発明にかかる湿式多板摩擦材構造に配設される前記接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に含有する熱硬化性樹脂の含有量を前記摩擦面側の表面から１０μｍ以下に続く内部の同一体積当りの含有量より増加することによって、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたものである。
特に、ここで使用する熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂を始めとするその他の熱硬化性樹脂の粉末または粉末状でない熱硬化性樹脂を用いることができる。特に、これらのフェノール樹脂、変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂は容易に入手できるとともに耐熱性に優れているため、湿式摩擦材の材料としての熱硬化性樹脂として好ましい。
【００１２】
請求項４の発明にかかる湿式多板摩擦材構造の前記湿式摩擦材全体の気孔率は、前記湿式摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下を、それに続く内部の柔軟性よりも硬くしたとき、その変化率が５パーセント以下の減少としたことである。ここで、変化率とは、湿式摩擦材の表面の１０μｍ以下を硬くする前と、硬くした後の湿式摩擦材全体の気孔率の変化割合を示す。また、５％以下の減少とは、前記湿式摩擦材の摩擦面の表面から１０μｍ以下を、それより内部に比べて柔軟性を硬くしたときの前記湿式摩擦材全体の気孔率が、柔軟性を硬くする前の湿式摩擦材全体の気孔率に対して、その変化が５％以下の減少を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明の湿式多板摩擦材構造は、回転軸となるハブの周囲に配設された芯金とケース体側に配設されたセパレータプレート間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した摩擦材、即ち、湿式摩擦材を前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回繰り返して組み付けられており、複数の前記湿式摩擦材は、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、前記ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を配設し、また、前記ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な湿式摩擦材を配設したものである。
したがって、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じた最良な特性の湿式摩擦材を設定できるから、湿式多板摩擦材構造を有する装置全体の引き摺りトルク低減が可能な湿式多板摩擦材構造とすることができる。
また、使用環境に応じて最良な特性の湿式摩擦材を組み付けておくだけで、その使用環境に適した最もよい引き摺りトルク低減、耐久性の向上等を改善できる。
【００１４】
請求項２の発明の湿式多板摩擦材構造で使用する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記湿式摩擦材の前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くしたものである。
したがって、本発明によれば、請求項１に効果に加えて、従来の湿式摩擦材の表面に樹脂を添加し、硬化することで湿式摩擦材表面に存在する熱硬化性樹脂をこれまでよりも多くなるようにしたものに相当し、成形時及びセパレータプレート等の相手材との係合時の表層のつぶれを抑制することで内部の気孔率を同等にしたまま表層のＡＴＦの吸収性を上げることができるため、つぶれ分を補うために必要以上に柔軟性が高くなることを防ぎ、湿式摩擦材が微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくでき、引き摺りトルクの低減ができる。
また、湿式摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下を熱硬化性樹脂によってそれに続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたものであるから、内部の気孔率に影響を与えずに表面でのＡＴＦの吸収性を向上させている。
したがって、ＡＴＦの取り込みが容易となり、取り込まれたＡＴＦは、摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できる。そして、前記摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下をそれに続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしており、かつ、湿式摩擦材全体の気孔率が必要以上に低下していないから、表面の１０μｍ以下の柔軟性を硬くする前と同等以上の潤滑状態が確保でき、所望のトルク伝達が行える。
【００１５】
請求項３の湿式多板摩擦材構造において、接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下の柔軟性を硬くするのは、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に含有する熱硬化性樹脂の含有量を前記摩擦面側の表面から１０μｍ以下に続く内部の同一体積当りの含有量より増加することとしたものであるから、請求項１または請求項２の効果に加えて、例えば、前記摩擦材の表面温度と裏面温度の調節によって簡単に片面、即ち、摩擦面の表面の１０μｍ以下についての柔軟性を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状の柔軟性より硬くすることができ、作業性がよい。
【００１６】
請求項４の湿式多板摩擦材構造において、前記摩擦材全体の気孔率が前記摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下を、前記湿式摩擦材の前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたとき、その変化率が５パーセント以下の減少であるから、前記請求項２または請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、殆どの部分で気孔率の低下が生じないので、前記湿式摩擦材の基本的な特性が変化するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造の原理説明する要部断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材の要部断面構造を示す説明図で、（ａ）は吸排出特性の摩擦材、（ｂ）は接触トルク低減特性の摩擦材の説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する２種類の湿式摩擦材の気孔率比較を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する２種類の湿式摩擦材の油吸収時間を示す説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する２種類の湿式摩擦材における面圧と柔軟性との関係を示す特性図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する各種の湿式摩擦材における回転数と引き摺りトルクの関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。なお、実施の形態において、同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
【００１９】
図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図示のように、本実施の形態の湿式摩擦材を複数枚設けてなる湿式多板摩擦材構造は、試験装置としてテスターＳＡＥ＃２を使用したものである。
【００２０】
図１に示すように、回転軸となるハブ４には径方向に貫通した潤滑油供給口５が設けられ、湿式多板クラッチを構成する湿式多板摩擦材構造１０の内径側から外径側へと所定の間隔でＡＴＦを供給している。そして、ハブ４の周囲にはハブ４によって軸方向に摺動自在に保持された芯金１が５枚配設され、この５枚の芯金１の内、ピストン８側（図中左側）からの２枚にはハブ４に設けられた潤滑油供給口５からＡＴＦが充分供給され、ピストン８側から３枚目以降には潤滑油供給口５からのＡＴＦが前の２枚ほど供給されない構造になっている。図１の太線矢印は潤滑油量の多いものを、細線矢印は潤滑油量の少ないを示すものである。
【００２１】
そして、ハブ４からＡＴＦが充分供給されるピストン８側からの２枚の芯金１とハブ４からのＡＴＦの供給量の少ない残りの３枚の芯金１の両面に所定の摩擦係数を有する湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂが固着されている。ここで図１に図示したように、ＡＴＦが充分供給される部位の芯金1の２枚には吸排出特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ａを固着し、ＡＴＦの供給量が少ない部位の芯金１の３枚には接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ｂを固着している。更に、芯金１の両面に固着された湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂのそれぞれに対し、湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂに対向してクラッチケース７に設けられたセパレータプレート３が６枚配設されている。なお、湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂは、芯金１及びセパレータプレート３の片面のみに設けることもできる。
【００２２】
このように構成された湿式多板摩擦材構造１０は、次のようにクラッチの係合または非係合を行う。
図１の状態はクラッチ解放状態を示しておりセパレータプレート３と湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂとはそれぞれ離れている。解放状態では図示しないリターンスプリングの付勢力により、ピストン４はクラッチケース７の閉口端側に当接している。
この状態でクラッチを締結するには、ピストン８とクラッチケース７との間に画成された油圧室６にＡＴＦを供給する。ＡＴＦの油圧の上昇に伴い、図示しないリターンスプリングの付勢力に抗してピストン８は、図１において軸方向右に移動し、セパレータプレート３と湿式摩擦板２とを密着させる。これによりクラッチが締結される。
【００２３】
このように、本実施の形態の湿式多板摩擦材構造１０は、その構造内にＡＴＦが充分行き渡る部位とＡＴＦが不足する部位を設けて実際の装置内で起こるであろうＡＴＦの供給量の偏りを模した構造となっている。なお、本実施の形態の湿式多板摩擦材構造１０では、ＡＴＦが充分供給される部位の芯金1の２枚には吸排出特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ａを固着し、ＡＴＦの供給量が少ない部位の芯金１の３枚には接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ｂを固着しているが、本発明を実施する場合には、ＡＴＦが充分行き渡る部位とＡＴＦが不足する部位が存在しておれば適用でき、その構造が特定されるものではない。
【００２４】
このような湿式多板摩擦材構造１０を使用して各部位へ特性の異なる湿式摩擦材を配したときの引き摺りトルクの測定を行った。
具体的には、上述した配置の実施の形態（湿式摩擦材２Ａを２対及び湿式摩擦材２Ｂを３対、以下摩擦材２Ｂ＋２Ａと呼ぶ）と、比較例として全て湿式摩擦材２Ａのみ配置した構成、全て湿式摩擦材２Ｂのみ配置した構成、及び実施の形態とは逆にＡＴＦが充分供給される部位の芯金1の２枚に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを、ＡＴＦの供給量が少ない部位の芯金１の３枚に吸排出特性の良好な配置した構成（湿式摩擦材２Ｂを２対及び湿式摩擦材２Ａを３対、以下前述の摩擦材２Ｂ＋２Ａに対し摩擦材２Ａ＋２Ｂと呼ぶ）を各１０枚組みとして実験を行った。
【００２５】
摩擦材２Ａのみ、摩擦材２Ｂのみ、摩擦材２Ａ＋２Ｂ、摩擦材２Ｂ＋２Ａに使用する湿式摩擦材としては、セグメントタイプ摩擦材のセグメントピース枚数を片面４０枚で溝幅２ｍｍ、１枚の湿式摩擦材２の寸法が外径１７６ｍｍ，内径１５４ｍｍとし、実験条件は湿式摩擦材２とセパレータプレート３との間のクリアランスが１．４ｍｍ、ＡＴＦ量３０００ｍｌ／ｍｉｎ、油温１００℃、摩擦回転数０〜５０００ｒｐｍで引き摺りトルクの測定を行った。なお、セパレータプレート１についての温度測定は、湿式摩擦材２の全枚数について行った。
【００２６】
本実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材２Ａとしては、図２（ａ）に示すように、繊維成分とフィラー成分とを含有する抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸させて加熱硬化させてなる摩擦材本体２ａを、平板リング状の芯金１の片面または両面に接合するものであり、摩擦材本体２ａはＡＴＦが滑らかに吸収されて排出され、途中で滞留することがない気孔率を有する。また、湿式摩擦材２Ｂとしては、図２（ｂ）に示すように、湿式摩擦材２Ａの芯金１またはセパレータプレート３と係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、同等の同一体積形状の摩擦材本体２ａに比較して柔軟性を硬くして硬化部２ｂとしてなる摩擦材本体２ａ及び硬化部２ｂとしたものである。したがって、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの気孔率を比べると、湿式摩擦材２Ａは湿式摩擦材２Ｂ以上の気孔率を有することとなる。
ここで、湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂとしては、平板リング状の芯金１にセグメントピースに切断した摩擦材基材を接着してなるセグメントタイプ摩擦材を使用しているが、平板リング形状の芯金１にリング状の摩擦材基材を接着してなるリング状摩擦材とすることもできる。
【００２７】
また、湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂに使用する無機フィラーとしては、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化チタン等が使用できる。この無機フィラーの添加理由は、粒径の小さい無機フィラーを添加することで繊維と繊維との間に無機フィラーが付着し、含浸された樹脂が硬化する際に繊維間を結合し、湿式摩擦材２の強度を向上させる効果が得られ、また、無機フィラーの真比重を確保することで配合される容量が小さくなり、無機フィラーによって湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの気孔が埋められることがなく、湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの気孔径を確保することができる。これによって、摩擦面からのＡＴＦの吸収が速くなるため、クラッチの解放特性が向上するものである。
【００２８】
ここで、無機フィラーの粒子径が０．３μｍ未満の中位径の場合には、抄紙の際に繊維と絡み難く、また抄紙網から水と一緒に流れてしまい安定して配合できず、一方、中位径が１０μｍを超えると、繊維間の気孔が無機フィラーで埋められて気孔径が小さくなり、また無機フィラーの粒子数が減少することによって、繊維間を結合して摩擦材基材の強度を向上させる効果が小さくなってしまう。無機フィラーの粒子径の中位径（メディアン径）とは、積算％の分布曲線において、１０％の横軸と交差する点の粒子径を１０％径、３０％の横軸と交差する点の粒子径を３０％径、８０％の横軸と交差する点の粒子径を８０％径といい、これを「任意％粒子径」と呼び、特に、５０％粒子径は、メディアン径（中位径）と呼んでいる。この粒子径はレーザー光散乱方式で測定したものである。
【００２９】
そして、真比重が４未満であると、配合する容量や粒子数が増加するため気孔が埋められてしまい、気孔径や気孔率が小さくなって良好な解放特性が得られず、また、真比重が６を超えると、配合する容量や粒子数が減少するため繊維間を結合して湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの強度を向上させる効果が小さくなるとともに、抄紙時の分散性が悪化して湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂ中に均一に分散できなくなる。
【００３０】
このように、無機フィラーの粒径、真比重、更に言えば、抄紙中に含まれる無機フィラーの占有率を制御することで所望の気孔率を得ることができる。そして気孔率を制御することで湿式摩擦材２が有するＡＴＦの吸排出特性が決定する。
本発明の実施の形態では、湿式摩擦材２Ａの気孔率をＡＴＦが充分供給される部位に用いたときＡＴＦが湿式摩擦材２Ａの内周側から外周側へ円滑に流動することができるような気孔率に設定され、良好な吸排出特性を有する湿式摩擦材２となっている。つまり、吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａとは、ＡＴＦの供給流量に対応した吸収性能及び排出性能を有し、ＡＴＦの滞留を起こし難いものを示す。
【００３１】
これに対し、湿式摩擦材２ＢはＡＴＦの供給量が少ない部位に配されるため、湿式摩擦材２Ａと同じ気孔に設定し良好な吸排出特性を有するようにしても、それだけでは潤滑油量が少ないために接触トルクが増大してしまう。そのため湿式摩擦材２Ｂは接触トルクが増大しないような方法が採られた湿式摩擦材２となっている。ここで、接触トルクとは摩擦面とセパレータプレートの摩擦面と係合する面（係合面）とが接触したときのトルクのみではなく、巨視的には接触している状態と同じであるが、微視的に見れば摩擦面とセパレータプレートの係合面の間にＡＴＦが薄く入り込んでいるときのトルクを含むものである。そして、接触トルクは引き摺りトルクと密接な関係にあり、接触トルクの増大に伴って引き摺りトルクは増大する。
次に接触トルクを低減させる方法について説明する。
【００３２】
図２において、繊維成分とフィラー成分とを含有する抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸させて加熱硬化させてなる摩擦材本体２ａは、図２（ｂ）に示すように湿式摩擦材２Ｂにあっては、図２（ａ）に示したように湿式摩擦材２Ａの摩擦材本体２ａの芯金１またはセパレータプレート３と係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、それに続く内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くする硬化部２ｂを形成したものであり、具体的特性が相違することになる。特に、湿式摩擦材２Ｂは、繊維成分５５ｗｔ％とフィラー成分４５ｗｔ％とを含有する抄紙体に熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させて摩擦材本体２ａを加熱硬化させるとき、前記摩擦材本体２ａの摩擦面側と反摩擦面側とに温度差を設け、摩擦面側を下側にした場合、上側の面より１〜５℃程度高くし、その摩擦面の表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の流動性を高くし硬化させたものである。
【００３３】
したがって、流動性を高くした下側の熱硬化性樹脂が摩擦面側へ流れて、その結果摩擦面側の表面の１０μｍ以下に存在する熱硬化性樹脂の含有量が多くなり柔軟性が硬くなる。つまり、剛性が上がりつぶれ難くなる。勿論、一旦、摩擦材本体２ａを加熱半硬化させた後、レーザー等によって再加熱し、摩擦面側の表面の１０μｍ以下の柔軟性を樹脂によって硬くし、硬化部２ｂを形成してもよい。
【００３４】
図３は本実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの気孔率の比較を示す説明図で、湿式摩擦材２Ａは繊維成分５５ｗｔ％とフィラー成分４５ｗｔ％とを含有する抄紙体（１００ｗｔ％）に、更に、熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させて摩擦材本体２ａを加熱硬化させたものである。また、湿式摩擦材２Ｂは、同様に、繊維成分５５ｗｔ％とフィラー成分４５ｗｔ％とを含有する抄紙体（１００ｗｔ％）に、熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させた摩擦材本体２ａの摩擦面側の温度を反摩擦面側の面より３℃程度高くし、その摩擦面の表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の流動性を高くし硬化させ、硬化部２ｂを形成したものである。
【００３５】
ここでは、湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの気孔率の比較値は、５枚の湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの全枚数の算術平均（相加平均）値とした。図３から、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材全体としての気孔率は、湿式摩擦材２Ａが湿式摩擦材２Ｂよりわずかに大きな値を示しているが、その差は約５％程度の差であり略同じと見ることができる。
【００３６】
また、図４の潤滑油吸収時間の特性から湿式摩擦材２Ａは吸排出特性の良好な特性を有することが分かる。潤滑油吸収時間の測定方法は、湿式摩擦材の表面から所定量のＡＴＦを滴下した後、表面からＡＴＦがなくなるまでの時間を測定することで行い、湿式摩擦材２Ａは湿式摩擦材２Ｂよりも吸排出特性の良好な摩擦材であることが分かる。
【００３７】
また、図５の湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの面圧と柔軟性との関係を示す特性図に示すように、湿式摩擦材２Ｂの柔軟性が硬いことが分かる。ここでは、湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの柔軟性の比較は、その結果を顕著にするために７枚の湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの全枚数の加算値とした。
【００３８】
この測定は、湿式摩擦材２Ａまたは湿式摩擦材２Ｂを７枚重ね合わせた試料を各々準備し、７枚重ね合わせたこれら試料の厚み方向に圧力（面圧）を加えて圧縮したときの面圧に対する厚み方向の変位量を測定したものである。特に、湿式摩擦材２Ｂは、熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させた摩擦材本体２ａの摩擦面側の温度を反摩擦面側の面より３℃程度高くし、その摩擦面の表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の流動性を高くし硬化させたものである。
【００３９】
したがって、湿式摩擦材２Ｂの表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の樹脂量が多くなったことから剛性が高くなり、変位量が少なくでたものである。この柔軟性の結果から、湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａの特性を、柔軟性の変化量が少ないものと大きいものとに区分することができる。この柔軟性の違いは湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂがセパレータプレート３と係合したときに顕著に現れる。つまり、湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂは油圧によって所定の圧力を受けてセパレータプレート３に押し付けられて係合する。このとき柔軟性の大きい（柔らかい）湿式摩擦材２Ａでは係合面となる摩擦面の表層がつぶれて気孔率の低下が起こる。
【００４０】
これに対し柔軟性が少ない（硬い）湿式摩擦材２Ｂでは、摩擦面の表層（表面から１０μｍ以下の硬化部２ｂ）の剛性が高くなっていることからつぶれ難く気孔率の低下が抑えられている。このように、セパレータプレート３との係合時に、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂでは摩擦面の表層、更に言えば硬化部２ｂの気孔率に差が生じてくる。ＡＴＦが充分供給される状態ではセパレータプレート３との係合時に摩擦面の表層の気孔率が低下したとしてもＡＴＦが充分存在しているためその影響は少ないが、ＡＴＦの供給が少ないときでは摩擦面の表層の気孔率が低下することで摩擦面の潤滑油量が少なくなり潤滑効果が低下するため接触トルク、更には引き摺りトルクが大きくなる。湿式摩擦材２Ｂはこのような場合に対応させたものである。
【００４１】
このように、本実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材２Ｂによれば、湿式摩擦材２Ａの表層に熱硬化性樹脂を添加し、硬化することで摩擦材表層に存在する樹脂をこれまでよりも多くなるように硬化部２ｂを形成したものであるから、成形時及び係合時の表層のつぶれを抑制することで係合時のＡＴＦの吸収性を向上させ、内部の気孔率は同等に維持したまま、必要以上に柔軟性が柔らかくなることを防ぎ、湿式摩擦材２が微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくでき、引き摺りトルクの低減ができる。
【００４２】
また、湿式摩擦材２Ｂは、摩擦面の表面の１０μｍ以下を熱硬化性樹脂によって柔軟性を硬くしてなる硬化部２ｂを設けてＡＴＦの吸収性をあげているが、内部の気孔率に殆ど影響を与えていない。したがって、ＡＴＦを取り込み、取り込まれたＡＴＦは摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できる。
即ち、非係合時にはＡＴＦの吸収性は湿式摩擦材２Ａの湿式摩擦材と同等の吸収性能を有してＡＴＦが取り込まれるが、セパレータプレート３等の相手材と係合したとき表層はつぶれ難いため、表層の気孔率の減少は少なくなり、その結果、ＡＴＦをより多く表層に保持することが可能となってＡＴＦが摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できることになる。つまり、湿式摩擦材２ＢはＡＴＦの供給量が少ないときでも接触トルクを低く維持できるため接触トルクの低減が可能となるだけでなく、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できるため耐熱性も向上する。
【００４３】
このように特性を変えた湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂを試験機に組み込んで引き摺りトルクを測定した結果について以下に説明する。
前述したように、ハブ４には径方向に貫通した潤滑油供給口５が５箇所設けられ、湿式多板クラッチを構成する湿式多板摩擦材構造１０の内径側から外径側へと所定の間隔でＡＴＦを供給しており、ハブ４には所定の油圧でＡＴＦが供給されてくる。ここで、図１に示したように、左側の２箇所の潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦは湿式摩擦材２へ多くＡＴＦが供給され、右側３箇所の潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦは左側の２箇所に比べて少なくなるように設定されている。
【００４４】
図１に図示した湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂからなる湿式多板摩擦材構造に対して、湿式摩擦材２Ａのみを５対とし、また、湿式摩擦材２Ｂのみを５対とした場合、図６の回転数と引き摺りトルクの関係を示す特性図に示すように、引き摺りトルクは１７００ｒｐｍ以上の回転数で湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材２Ａ以上に低下している。
このことは、湿式摩擦材２ＡはＡＴＦの供給が多い部位では充分引き摺りトルクの低減効果が見込まれるが、ＡＴＦの供給が少ない部位では湿式摩擦材２Ａは摩擦面表層の気孔率の低下に伴って、摩擦面とセパレータプレートの摩擦面と係合する面との間のＡＴＦが少なくなり、その結果、ＡＴＦによる潤滑効果が低下し、摩擦面とセパレータプレートの係合面との接触による接触トルクが大きくなったものと考えられる。
【００４５】
これに対し湿式摩擦材２Ｂは摩擦面の表面から１０μｍ以下の表層の気孔率が確保されてＡＴＦが表層に保持されているため、ＡＴＦの供給が少ない部位においても摩擦面でのＡＴＦによる潤滑効果の低減が抑えられたためと考えられる。つまり湿式摩擦材２Ｂは摩擦面でのＡＴＦによる潤滑効果を維持し接触トルクを低く維持する特性、つまり接触トルクを低減させる特性を有する湿式摩擦材であると言える。
【００４６】
次に、ＡＴＦの供給が多い部位に対応して吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａを２対、ＡＴＦの供給が少ない部位対応しては接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを３対配設した。これが図１に示した本発明の実施形態であり、図６に示した摩擦材２Ｂ＋２Ａである。図６に示すように、摩擦材２Ｂ＋２Ａはその回転数と引き摺りトルクの関係を示す特性図に示すように、引き摺りトルクは摩擦材２Ｂのみよりも顕著に低下している。このことから、ＡＴＦの供給が多い部位にセパレータプレート３と係合することで摩擦面の表層の気孔率は減少するが湿式摩擦材全体として吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａを配置することで、更に湿式摩擦材構造全体の引き摺りトルクを低減させることが可能となる。ここで、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの配置位置を本発明の実施形態とは逆にした摩擦材２Ａ＋２Ｂでは殆ど引き摺りトルクの低減が確認されない。
【００４７】
以上の結果から、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じた最良な特性の湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａ、例えば、接触トルク低減特性の良好な摩擦材２Ｂ、吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを設定することで湿式摩擦材構造全体の引き摺りトルクの低減が可能となる。
【００４８】
つまり、装置内の使用環境に応じてその環境に適した湿式摩擦材を組み付けておくだけで、最もよい引き摺りトルク低減、更には耐久性の向上等を改善が期待できる。
【００４９】
本発明を実施する場合の湿式多板摩擦材構造１０は、回転軸となるハブ４の周囲に配設された芯金１とクラッチケース７等のケース体側に配設されたセパレータプレート３間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した湿式摩擦材２Ｂ及び湿式摩擦材２Ａを交互に複数回繰り返して組み付けられ、複数の前記質式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａは、ハブ４に配設した潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを配設し、また、ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを配設したものである。
【００５０】
したがって、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、その部位に最良な特性となる吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａや接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを設定できるから、湿式多板摩擦材構造１０全体の引き摺りトルク低減が可能になる。
また、吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａ、接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを使用環境に応じて組み付けておくだけで、その使用環境に適した最もよい引き摺りトルク低減、耐久性の向上等を改善できる。
【００５１】
本実施の形態で使用した湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂは、摩擦材２Ｂ＋２Ａのパターンで実施したが、本発明を実施する場合には、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを、また、ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを夫々必要枚数配設した構成とすることができる。勿論、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂとは、任意の枚数任意の位置に配置することができる。
【００５２】
また、本実施の形態で使用している湿式摩擦材２Ｂは、湿式摩擦材２Ａの表面のみに熱硬化性樹脂を多く添加し、硬化することで摩擦材表面に存在する熱硬化性樹脂をこれまでよりも多くなるようにしたものに相当する。したがって、成形時やセパレータプレート３等との係合時に、表層のつぶれを抑制することで内部の気孔率を同等にしたままＡＴＦの吸収性を上げることが可能となるため、表層のつぶれの影響による気孔率低下を補完するために必要以上に柔軟性が高くなることを防ぎ、湿式摩擦材２Ｂが微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくし、引き摺りトルクの低減を図ることができる。
【００５３】
そして、湿式摩擦材２Ｂの摩擦面の表面の１０μｍ以下を熱硬化性樹脂によって表面から１０μｍ以下に続く内部の同一体積の柔軟性よりも硬くし、剛性を上げたものであるが、剛性をあげてつぶれ難くした表層ではＡＴＦの吸収性が向上し、しかも内部の気孔率に影響を与えないから、ＡＴＦを取り込み、取り込まれたＡＴＦは、表層にも多く保持することが可能となるため摩擦面に有効に供給され、接触トルクを低減することができるとともに係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できる。
【００５４】
殊に、湿式摩擦材２Ｂの摩擦面の１０μｍ以下をそれに続く内部の柔軟性よりも硬くするのに、熱硬化性樹脂の含有量によって制御したものであるから、摩擦材本体２ａの表面温度と裏面温度の調節によって簡単に片面、即ち、摩擦面の表面の１０μｍ以下について、表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積の柔軟性よりも硬くすることができ、作業性がよい。
【００５５】
また、湿式摩擦材２Ｂにおいて、摩擦面の表面の１０μｍ以下を表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積の柔軟性よりも硬くしても、硬くする前の湿式摩擦材２Ｂ全体の気孔率（湿式摩擦材２Ａ全体の気孔率と同じ）と比べてその変化が５パーセント以下の減少であるから、殆どの部分で気孔率の低下が生じないので、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの基本的な特性が大きく変化するものではない。
【００５６】
湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの特性の大きな違いは、係合時の表層のつぶれ具合にある。湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材２Ａに比べ表層がつぶれ難いため前述したように摩擦面に効率よくＡＴＦを供給することができる。この効果はＡＴＦの供給量が少ないときに顕著に現れ、供給量が充分のときは効果が薄れる。
【００５７】
このように、本発明の実施の形態では、湿式摩擦材２Ｂの摩擦面の表面の１０μｍ以下を、これに続く内部の柔軟性よりも硬くするだけで、高気孔率を維持したまま、摩擦表面の柔軟性を抑え、湿式摩擦材２Ｂが微小の力で接触する場合の接触トルク（μ）を低減することができる。
したがって、本発明の実施の形態では、湿式摩擦材２Ａの表面に熱硬化性樹脂を余分に添加し、硬化することで摩擦表面に存在する熱硬化性樹脂をこれまでよりも多くなるようにするだけで、成形時や係合時の表層のつぶれを抑制でき、内部の気孔率を略同等にしたままＡＴＦの吸収性を向上させ、必要以上に柔軟性が高くなることを防ぎ、湿式摩擦材２Ｂが微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくできる。
【００５８】
以上説明してきたように、湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材２Ａを素に表層を湿式摩擦材２Ａに比べてつぶれ難くしたものである。このことから、湿式摩擦材２Ｂは良好な吸排出特性に加えて良好な接触トルク低減特性を有する湿式摩擦材２である。なお、本発明はＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を、また、ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な摩擦材を夫々配設することにあるため、良好な接触トルク低減特性を有する湿式摩擦材２として本実施の形態である湿式摩擦材２Ｂのように良好な吸排出特性を兼ね備える必要はなく、吸排出特性をＡＴＦの供給量に合わせて設定したものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上記実施の形態では、自動車等の自動変速機やオートバイ等の変速機に用いられる複数の湿式摩擦材を使用した湿式多板摩擦材構造としたものを前提に説明したが、本発明を実施する場合には、ＡＴＦの潤滑により耐熱性を劣化させることがなく、引き摺りトルク低減が可能な単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用の湿式摩擦材であればよい。
また、摩擦材の接触トルクを低減するために摩擦表面にμの低い添加材を配置しても同様の効果が得られるものと推定される。
【符号の説明】
【００６０】
１ 芯金
２ａ 摩擦材本体
２ｂ 硬化部
２Ａ 湿式摩擦材（吸排出特性の良好な湿式摩擦材）
２Ｂ 湿式摩擦材（接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材）
３ セパレータプレート
４ ハブ
５ 潤滑油供給口
６ 油圧室
７ クラッチケース
８ ピストン
１０ 湿式多板摩擦材構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、車両の自動変速機（ＡＴ）のクラッチやブレーキ等に用いられる変速用クラッチ、トルクコンバータ用のロックアップクラッチ、発進クラッチの湿式多板クラッチ等に使用される湿式多板摩擦材構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、湿式多板クラッチは、クラッチまたはブレーキのドラムケースとハブ間に湿式摩擦板と、セパレータプレートとが交互に配置されており、クラッチピストンの押圧と解除によりクラッチの係合または非係合が行われる。
しかし、自動変速機が内蔵する湿式多板クラッチ等の湿式多板摩擦材構造においては、クラッチの非係合時における動力損失を軽減するために、摩擦板とセパレータプレート間の引き摺りトルクの低減が要望されている。
【０００３】
前述の自動変速機に用いられる湿式多板摩擦材構造には、動力損失を軽減させるため、摩擦板の内周側から外周へと潤滑油、即ち、自動変速機潤滑油（Automatic Transmission Fluid、以下『ＡＴＦ』と略す。なお、出光興業（株）の登録商標『ＡＴＦ』の商品とは直接関係がない。）が抜けやすいような構造とし、引き摺りトルクの低減をしている。このような引き摺りトルク低減の手法としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示のものが知られている。特許文献１及び特許文献２に開示のクラッチでは、非係合時の摩擦板とセパレータプレートの離間のために内周側で端面の閉じた油溝と、係合時における摩擦面へのＡＴＦの供給による焼付き防止のために油供給用の内外径方向に貫通した油通路が摩擦板に設けられて、ＡＴＦによる油膜をでき難くしている。
【０００４】
しかし、近年の燃費向上と同時に変速応答性向上のため、摩擦板とセパレータプレートの間のクリアランスは従来に比較して、狭くなっており、空転時において、介在する油膜による引き摺りトルクも大きくなる傾向にある。また、近年の燃費の改良により自動変速機は、小型化、多段化、オイルポンプの小型化やスベリ要素のドラグトルクの低減等による効率化により、自動変速機に使用される摩擦材は、より高回転及び少ないＡＴＦ量で使用されるようになり、少ないＡＴＦ量及び高回転で使用される場合において耐熱性のある湿式摩擦板が要求されている。内外径に貫通して設けられた油溝を通過する油は、摩擦面への油の供給と、油排出のためのものとして使用されていたが、これらの油溝の形状等により油溝から摩擦面への油の流れは大きく影響され、ドラグトルクや、係合時の摩擦特性に影響し、品質のバラツキの原因となっていた。
【０００５】
そこで、特許文献３は、それらの前提に立って、摩擦材を複数枚に分割し、それを所定の幅の溝を形成、配置し、しかも、摩擦面の内径部及び外径部より中間部に向かい円弧状に幅広になっている溝形状にすることにより、回転数が高くなるに従い、溝に負圧が発生し、内径部または外径部より溝部にＡＴＦを取り込み、取り込まれたＡＴＦは、溝からより摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出する技術を開示している。また、潤滑経路に合せ、内径部からのＡＴＦの取り込みを多くしたい場合には、内径側の開口部の巾を外径部より広くし、外径部からのＡＴＦの取り込みを多くしたい場合においては、外径側の開口部の巾を内径部より広くすると、より効果的に摩擦面の潤滑ができる。そして、湿式摩擦板の回転方向に対して傾斜するように溝を形成することにより、より内径部からのＡＴＦの取り込みを多くしている。
これによって、少ない供給油量に対しても、有効に摩擦係合面を潤滑できると共に耐熱性に優れた湿式摩擦板を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４１５７０号公報
【特許文献２】特開２００５−７６７５９号公報
【特許文献３】特開２００８−２３２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や及び特許文献２に示された従来の直線の溝形状においては、溝による負圧効果が十分発生しておらず、ＡＴＦの取り込み力が弱かった。更に溝部のＡＴＦが効率よく摩擦面に供給されにくく、摩擦面を通らず、溝部より直接外部に排出される量が多かった。また、特許文献３は、少ない供給油量に対しても、有効に摩擦係合面を潤滑できると共に耐熱性を考慮するものであるが、現今の小型化、多段化、オイルポンプの小型化等により、引き摺りトルク低減が望まれてきている。
そして、近年のＡＴでは、コンパクト化、部品構成の複雑化により摩擦材に対して均一な潤滑バランスが得られない状況にある。特に、潤滑状態は空転時のドラグトルクの低減に対し最も重要な環境要素となっており、この影響を受けにくい摩擦材は必要不可欠である。
【０００８】
そこで、本発明は、潤滑油供給口から供給される潤滑油の供給位置及び供給量に左右されることなく、引き摺りトルク低減が可能な湿式多板摩擦材構造の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明にかかる回転軸となるハブの周囲に配設された芯金とケース体側に配設されたセパレータプレート間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した摩擦材、即ち、湿式摩擦材を前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回繰り返してなる湿式多板摩擦材構造は、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦ（潤滑油）の供給位置及び供給量に応じて、前記ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を配設し、また前記ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な湿式摩擦材を夫々配設したものである。
ここで、上記回転軸となる前記ハブの周囲に配設された前記芯金と前記ケース体側に配設された前記セパレータプレート間に配設とは、前記湿式摩擦材が前記芯金または前記セパレータプレートの片面に接合される場合、または前記芯金または前記セパレータプレートの両面に接合される場合を含めて、前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側を特定するものである。そして、前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回とは、セパレータプレート、湿式摩擦材、芯金、または芯金、湿式摩擦材、セパレータプレートの並びが複数回繰り返して続くことである。
また、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じてとは、前記ハブに配設された前記潤滑油供給口は前記湿式摩擦材に対抗する位置となっているが、前記湿式摩擦材が移動すること、前記ハブに配設された前記潤滑油供給口の位置によって均一に前記摩擦材の外周方向に噴射されるＡＴＦの量が一定ではないことを特定したものである。
そして、前記ＡＴＦの供給の少ない個所に配設する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材とは、本実施の形態で示す引き摺りトルクの低減ができるものであればよい。
更に、前記ＡＴＦの供給の多い個所に配設する吸排出特性の良好な湿式摩擦材とは、湿式摩擦材中へＡＴＦが滞ることなく吸収されて排出される吸排出特性の良好な摩擦材であればよい。
【００１０】
請求項２の発明にかかる湿式多板摩擦材構造の前記ＡＴＦの供給の少ない個所に配設する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記湿式摩擦材の前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記湿式摩擦材の前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くしたものである。
ここで、摩擦面側の表面の１０μｍ以下とは、摩擦面側の表面の１０μｍより薄く形成することを意味する。
また、柔軟性を硬くしたものとは、前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、それに続く内部の同一体積に比較して柔軟性を硬くしたものであり、更に言えば、剛性を上げてつぶれ難くしたものである。
【００１１】
請求項３の発明にかかる湿式多板摩擦材構造に配設される前記接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に含有する熱硬化性樹脂の含有量を前記摩擦面側の表面から１０μｍ以下に続く内部の同一体積当りの含有量より増加することによって、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたものである。
特に、ここで使用する熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂を始めとするその他の熱硬化性樹脂の粉末または粉末状でない熱硬化性樹脂を用いることができる。特に、これらのフェノール樹脂、変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂は容易に入手できるとともに耐熱性に優れているため、湿式摩擦材の材料としての熱硬化性樹脂として好ましい。
【００１２】
請求項４の発明にかかる湿式多板摩擦材構造の前記湿式摩擦材全体の気孔率は、前記湿式摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下を、それに続く内部の柔軟性よりも硬くしたとき、その変化率が５パーセント以下の減少としたことである。ここで、変化率とは、湿式摩擦材の表面の１０μｍ以下を硬くする前と、硬くした後の湿式摩擦材全体の気孔率の変化割合を示す。また、５％以下の減少とは、前記湿式摩擦材の摩擦面の表面から１０μｍ以下を、それより内部に比べて柔軟性を硬くしたときの前記湿式摩擦材全体の気孔率が、柔軟性を硬くする前の湿式摩擦材全体の気孔率に対して、その変化が５％以下の減少を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明の湿式多板摩擦材構造は、回転軸となるハブの周囲に配設された芯金とケース体側に配設されたセパレータプレート間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した摩擦材、即ち、湿式摩擦材を前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回繰り返して組み付けられており、複数の前記湿式摩擦材は、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、前記ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を配設し、また、前記ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な湿式摩擦材を配設したものである。
したがって、前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じた最良な特性の湿式摩擦材を設定できるから、湿式多板摩擦材構造を有する装置全体の引き摺りトルク低減が可能な湿式多板摩擦材構造とすることができる。
また、使用環境に応じて最良な特性の湿式摩擦材を組み付けておくだけで、その使用環境に適した最もよい引き摺りトルク低減、耐久性の向上等を改善できる。
【００１４】
請求項２の発明の湿式多板摩擦材構造で使用する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記湿式摩擦材の前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くしたものである。
したがって、本発明によれば、請求項１に効果に加えて、従来の湿式摩擦材の表面に樹脂を添加し、硬化することで湿式摩擦材表面に存在する熱硬化性樹脂をこれまでよりも多くなるようにしたものに相当し、成形時及びセパレータプレート等の相手材との係合時の表層のつぶれを抑制することで内部の気孔率を同等にしたまま表層のＡＴＦの吸収性を上げることができるため、つぶれ分を補うために必要以上に柔軟性が高くなることを防ぎ、湿式摩擦材が微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくでき、引き摺りトルクの低減ができる。
また、湿式摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下を熱硬化性樹脂によってそれに続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたものであるから、内部の気孔率に影響を与えずに表面でのＡＴＦの吸収性を向上させている。
したがって、ＡＴＦの取り込みが容易となり、取り込まれたＡＴＦは、摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できる。そして、前記摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下をそれに続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしており、かつ、湿式摩擦材全体の気孔率が必要以上に低下していないから、表面の１０μｍ以下の柔軟性を硬くする前と同等以上の潤滑状態が確保でき、所望のトルク伝達が行える。
【００１５】
請求項３の湿式多板摩擦材構造において、接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下の柔軟性を硬くするのは、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に含有する熱硬化性樹脂の含有量を前記摩擦面側の表面から１０μｍ以下に続く内部の同一体積当りの含有量より増加することとしたものであるから、請求項１または請求項２の効果に加えて、例えば、前記摩擦材の表面温度と裏面温度の調節によって簡単に片面、即ち、摩擦面の表面の１０μｍ以下についての柔軟性を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状の柔軟性より硬くすることができ、作業性がよい。
【００１６】
請求項４の湿式多板摩擦材構造において、前記摩擦材全体の気孔率が前記摩擦材の摩擦面の表面の１０μｍ以下を、前記湿式摩擦材の前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたとき、その変化率が５パーセント以下の減少であるから、前記請求項２または請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、殆どの部分で気孔率の低下が生じないので、前記湿式摩擦材の基本的な特性が変化するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造の原理説明する要部断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材の要部断面構造を示す説明図で、（ａ）は吸排出特性の摩擦材、（ｂ）は接触トルク低減特性の摩擦材の説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する２種類の湿式摩擦材の気孔率比較を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する２種類の湿式摩擦材の油吸収時間を示す説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する２種類の湿式摩擦材における面圧と柔軟性との関係を示す特性図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する各種の湿式摩擦材における回転数と引き摺りトルクの関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。なお、実施の形態において、同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
【００１９】
図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図示のように、本実施の形態の湿式摩擦材を複数枚設けてなる湿式多板摩擦材構造は、試験装置としてテスターＳＡＥ＃２を使用したものである。
【００２０】
図１に示すように、回転軸となるハブ４には径方向に貫通した潤滑油供給口５が設けられ、湿式多板クラッチを構成する湿式多板摩擦材構造１０の内径側から外径側へと所定の間隔でＡＴＦを供給している。そして、ハブ４の周囲にはハブ４によって軸方向に摺動自在に保持された芯金１が５枚配設され、この５枚の芯金１の内、ピストン８側（図中左側）からの２枚にはハブ４に設けられた潤滑油供給口５からＡＴＦが充分供給され、ピストン８側から３枚目以降には潤滑油供給口５からのＡＴＦが前の２枚ほど供給されない構造になっている。図１の太線矢印は潤滑油量の多いものを、細線矢印は潤滑油量の少ないを示すものである。
【００２１】
そして、ハブ４からＡＴＦが充分供給されるピストン８側からの２枚の芯金１とハブ４からのＡＴＦの供給量の少ない残りの３枚の芯金１の両面に所定の摩擦係数を有する湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂが固着されている。ここで図１に図示したように、ＡＴＦが充分供給される部位の芯金1の２枚には吸排出特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ａを固着し、ＡＴＦの供給量が少ない部位の芯金１の３枚には接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ｂを固着している。更に、芯金１の両面に固着された湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂのそれぞれに対し、湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂに対向してクラッチケース７に設けられたセパレータプレート３が６枚配設されている。なお、湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂは、芯金１及びセパレータプレート３の片面のみに設けることもできる。
【００２２】
このように構成された湿式多板摩擦材構造１０は、次のようにクラッチの係合または非係合を行う。
図１の状態はクラッチ解放状態を示しておりセパレータプレート３と湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂとはそれぞれ離れている。解放状態では図示しないリターンスプリングの付勢力により、ピストン４はクラッチケース７の閉口端側に当接している。
この状態でクラッチを締結するには、ピストン８とクラッチケース７との間に画成された油圧室６にＡＴＦを供給する。ＡＴＦの油圧の上昇に伴い、図示しないリターンスプリングの付勢力に抗してピストン８は、図１において軸方向右に移動し、セパレータプレート３と湿式摩擦板２とを密着させる。これによりクラッチが締結される。
【００２３】
このように、本実施の形態の湿式多板摩擦材構造１０は、その構造内にＡＴＦが充分行き渡る部位とＡＴＦが不足する部位を設けて実際の装置内で起こるであろうＡＴＦの供給量の偏りを模した構造となっている。なお、本実施の形態の湿式多板摩擦材構造１０では、ＡＴＦが充分供給される部位の芯金1の２枚には吸排出特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ａを固着し、ＡＴＦの供給量が少ない部位の芯金１の３枚には接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材となる湿式摩擦材２Ｂを固着しているが、本発明を実施する場合には、ＡＴＦが充分行き渡る部位とＡＴＦが不足する部位が存在しておれば適用でき、その構造が特定されるものではない。
【００２４】
このような湿式多板摩擦材構造１０を使用して各部位へ特性の異なる湿式摩擦材を配したときの引き摺りトルクの測定を行った。
具体的には、上述した配置の実施の形態（湿式摩擦材２Ａを２対及び湿式摩擦材２Ｂを３対、以下摩擦材２Ｂ＋２Ａと呼ぶ）と、比較例として全て湿式摩擦材２Ａのみ配置した構成、全て湿式摩擦材２Ｂのみ配置した構成、及び実施の形態とは逆にＡＴＦが充分供給される部位の芯金1の２枚に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを、ＡＴＦの供給量が少ない部位の芯金１の３枚に吸排出特性の良好な配置した構成（湿式摩擦材２Ｂを２対及び湿式摩擦材２Ａを３対、以下前述の摩擦材２Ｂ＋２Ａに対し摩擦材２Ａ＋２Ｂと呼ぶ）を各１０枚組みとして実験を行った。
【００２５】
摩擦材２Ａのみ、摩擦材２Ｂのみ、摩擦材２Ａ＋２Ｂ、摩擦材２Ｂ＋２Ａに使用する湿式摩擦材としては、セグメントタイプ摩擦材のセグメントピース枚数を片面４０枚で溝幅２ｍｍ、１枚の湿式摩擦材２の寸法が外径１７６ｍｍ，内径１５４ｍｍとし、実験条件は湿式摩擦材２とセパレータプレート３との間のクリアランスが１．４ｍｍ、ＡＴＦ量３０００ｍｌ／ｍｉｎ、油温１００℃、摩擦回転数０〜５０００ｒｐｍで引き摺りトルクの測定を行った。なお、セパレータプレート１についての温度測定は、湿式摩擦材２の全枚数について行った。
【００２６】
本実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材２Ａとしては、図２（ａ）に示すように、繊維成分とフィラー成分とを含有する抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸させて加熱硬化させてなる摩擦材本体２ａを、平板リング状の芯金１の片面または両面に接合するものであり、摩擦材本体２ａはＡＴＦが滑らかに吸収されて排出され、途中で滞留することがない気孔率を有する。また、湿式摩擦材２Ｂとしては、図２（ｂ）に示すように、湿式摩擦材２Ａの芯金１またはセパレータプレート３と係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、同等の同一体積形状の摩擦材本体２ａに比較して柔軟性を硬くして硬化部２ｂとしてなる摩擦材本体２ａ及び硬化部２ｂとしたものである。したがって、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの気孔率を比べると、湿式摩擦材２Ａは湿式摩擦材２Ｂ以上の気孔率を有することとなる。
ここで、湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂとしては、平板リング状の芯金１にセグメントピースに切断した摩擦材基材を接着してなるセグメントタイプ摩擦材を使用しているが、平板リング形状の芯金１にリング状の摩擦材基材を接着してなるリング状摩擦材とすることもできる。
【００２７】
また、湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂに使用する無機フィラーとしては、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化チタン等が使用できる。この無機フィラーの添加理由は、粒径の小さい無機フィラーを添加することで繊維と繊維との間に無機フィラーが付着し、含浸された樹脂が硬化する際に繊維間を結合し、湿式摩擦材２の強度を向上させる効果が得られ、また、無機フィラーの真比重を確保することで配合される容量が小さくなり、無機フィラーによって湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの気孔が埋められることがなく、湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの気孔径を確保することができる。これによって、摩擦面からのＡＴＦの吸収が速くなるため、クラッチの解放特性が向上するものである。
【００２８】
ここで、無機フィラーの粒子径が０．３μｍ未満の中位径の場合には、抄紙の際に繊維と絡み難く、また抄紙網から水と一緒に流れてしまい安定して配合できず、一方、中位径が１０μｍを超えると、繊維間の気孔が無機フィラーで埋められて気孔径が小さくなり、また無機フィラーの粒子数が減少することによって、繊維間を結合して摩擦材基材の強度を向上させる効果が小さくなってしまう。無機フィラーの粒子径の中位径（メディアン径）とは、積算％の分布曲線において、１０％の横軸と交差する点の粒子径を１０％径、３０％の横軸と交差する点の粒子径を３０％径、８０％の横軸と交差する点の粒子径を８０％径といい、これを「任意％粒子径」と呼び、特に、５０％粒子径は、メディアン径（中位径）と呼んでいる。この粒子径はレーザー光散乱方式で測定したものである。
【００２９】
そして、真比重が４未満であると、配合する容量や粒子数が増加するため気孔が埋められてしまい、気孔径や気孔率が小さくなって良好な解放特性が得られず、また、真比重が６を超えると、配合する容量や粒子数が減少するため繊維間を結合して湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの強度を向上させる効果が小さくなるとともに、抄紙時の分散性が悪化して湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂ中に均一に分散できなくなる。
【００３０】
このように、無機フィラーの粒径、真比重、更に言えば、抄紙中に含まれる無機フィラーの占有率を制御することで所望の気孔率を得ることができる。そして気孔率を制御することで湿式摩擦材２が有するＡＴＦの吸排出特性が決定する。
本発明の実施の形態では、湿式摩擦材２Ａの気孔率をＡＴＦが充分供給される部位に用いたときＡＴＦが湿式摩擦材２Ａの内周側から外周側へ円滑に流動することができるような気孔率に設定され、良好な吸排出特性を有する湿式摩擦材２となっている。つまり、吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａとは、ＡＴＦの供給流量に対応した吸収性能及び排出性能を有し、ＡＴＦの滞留を起こし難いものを示す。
【００３１】
これに対し、湿式摩擦材２ＢはＡＴＦの供給量が少ない部位に配されるため、湿式摩擦材２Ａと同じ気孔に設定し良好な吸排出特性を有するようにしても、それだけでは潤滑油量が少ないために接触トルクが増大してしまう。そのため湿式摩擦材２Ｂは接触トルクが増大しないような方法が採られた湿式摩擦材２となっている。ここで、接触トルクとは摩擦面とセパレータプレートの摩擦面と係合する面（係合面）とが接触したときのトルクのみではなく、巨視的には接触している状態と同じであるが、微視的に見れば摩擦面とセパレータプレートの係合面の間にＡＴＦが薄く入り込んでいるときのトルクを含むものである。そして、接触トルクは引き摺りトルクと密接な関係にあり、接触トルクの増大に伴って引き摺りトルクは増大する。
次に接触トルクを低減させる方法について説明する。
【００３２】
図２において、繊維成分とフィラー成分とを含有する抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸させて加熱硬化させてなる摩擦材本体２ａは、図２（ｂ）に示すように湿式摩擦材２Ｂにあっては、図２（ａ）に示したように湿式摩擦材２Ａの摩擦材本体２ａの芯金１またはセパレータプレート３と係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、それに続く内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くする硬化部２ｂを形成したものであり、具体的特性が相違することになる。特に、湿式摩擦材２Ｂは、繊維成分５５ｗｔ％とフィラー成分４５ｗｔ％とを含有する抄紙体に熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させて摩擦材本体２ａを加熱硬化させるとき、前記摩擦材本体２ａの摩擦面側と反摩擦面側とに温度差を設け、摩擦面側を下側にした場合、上側の面より１〜５℃程度高くし、その摩擦面の表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の流動性を高くし硬化させたものである。
【００３３】
したがって、流動性を高くした下側の熱硬化性樹脂が摩擦面側へ流れて、その結果摩擦面側の表面の１０μｍ以下に存在する熱硬化性樹脂の含有量が多くなり柔軟性が硬くなる。つまり、剛性が上がりつぶれ難くなる。勿論、一旦、摩擦材本体２ａを加熱半硬化させた後、レーザー等によって再加熱し、摩擦面側の表面の１０μｍ以下の柔軟性を樹脂によって硬くし、硬化部２ｂを形成してもよい。
【００３４】
図３は本実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの気孔率の比較を示す説明図で、湿式摩擦材２Ａは繊維成分５５ｗｔ％とフィラー成分４５ｗｔ％とを含有する抄紙体（１００ｗｔ％）に、更に、熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させて摩擦材本体２ａを加熱硬化させたものである。また、湿式摩擦材２Ｂは、同様に、繊維成分５５ｗｔ％とフィラー成分４５ｗｔ％とを含有する抄紙体（１００ｗｔ％）に、熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させた摩擦材本体２ａの摩擦面側の温度を反摩擦面側の面より３℃程度高くし、その摩擦面の表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の流動性を高くし硬化させ、硬化部２ｂを形成したものである。
【００３５】
ここでは、湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの気孔率の比較値は、５枚の湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの全枚数の算術平均（相加平均）値とした。図３から、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材全体としての気孔率は、湿式摩擦材２Ａが湿式摩擦材２Ｂよりわずかに大きな値を示しているが、その差は約５％程度の差であり略同じと見ることができる。
【００３６】
また、図４の潤滑油吸収時間の特性から湿式摩擦材２Ａは吸排出特性の良好な特性を有することが分かる。潤滑油吸収時間の測定方法は、湿式摩擦材の表面から所定量のＡＴＦを滴下した後、表面からＡＴＦがなくなるまでの時間を測定することで行い、湿式摩擦材２Ａは湿式摩擦材２Ｂよりも吸排出特性の良好な摩擦材であることが分かる。
【００３７】
また、図５の湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの面圧と柔軟性との関係を示す特性図に示すように、湿式摩擦材２Ｂの柔軟性が硬いことが分かる。ここでは、湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａとの柔軟性の比較は、その結果を顕著にするために７枚の湿式摩擦材２Ａ及び湿式摩擦材２Ｂの全枚数の加算値とした。
【００３８】
この測定は、湿式摩擦材２Ａまたは湿式摩擦材２Ｂを７枚重ね合わせた試料を各々準備し、７枚重ね合わせたこれら試料の厚み方向に圧力（面圧）を加えて圧縮したときの面圧に対する厚み方向の変位量を測定したものである。特に、湿式摩擦材２Ｂは、熱硬化性樹脂３５ｗｔ％を含浸させた摩擦材本体２ａの摩擦面側の温度を反摩擦面側の面より３℃程度高くし、その摩擦面の表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の流動性を高くし硬化させたものである。
【００３９】
したがって、湿式摩擦材２Ｂの表層の摩擦面側の表面の１０μｍ以下の樹脂量が多くなったことから剛性が高くなり、変位量が少なくでたものである。この柔軟性の結果から、湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａの特性を、柔軟性の変化量が少ないものと大きいものとに区分することができる。この柔軟性の違いは湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂがセパレータプレート３と係合したときに顕著に現れる。つまり、湿式摩擦材２Ａ、湿式摩擦材２Ｂは油圧によって所定の圧力を受けてセパレータプレート３に押し付けられて係合する。このとき柔軟性の大きい（柔らかい）湿式摩擦材２Ａでは係合面となる摩擦面の表層がつぶれて気孔率の低下が起こる。
【００４０】
これに対し柔軟性が少ない（硬い）湿式摩擦材２Ｂでは、摩擦面の表層（表面から１０μｍ以下の硬化部２ｂ）の剛性が高くなっていることからつぶれ難く気孔率の低下が抑えられている。このように、セパレータプレート３との係合時に、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂでは摩擦面の表層、更に言えば硬化部２ｂの気孔率に差が生じてくる。ＡＴＦが充分供給される状態ではセパレータプレート３との係合時に摩擦面の表層の気孔率が低下したとしてもＡＴＦが充分存在しているためその影響は少ないが、ＡＴＦの供給が少ないときでは摩擦面の表層の気孔率が低下することで摩擦面の潤滑油量が少なくなり潤滑効果が低下するため接触トルク、更には引き摺りトルクが大きくなる。湿式摩擦材２Ｂはこのような場合に対応させたものである。
【００４１】
このように、本実施の形態の湿式多板摩擦材構造で使用する湿式摩擦材２Ｂによれば、湿式摩擦材２Ａの表層に熱硬化性樹脂を添加し、硬化することで摩擦材表層に存在する樹脂をこれまでよりも多くなるように硬化部２ｂを形成したものであるから、成形時及び係合時の表層のつぶれを抑制することで係合時のＡＴＦの吸収性を向上させ、内部の気孔率は同等に維持したまま、必要以上に柔軟性が柔らかくなることを防ぎ、湿式摩擦材２が微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくでき、引き摺りトルクの低減ができる。
【００４２】
また、湿式摩擦材２Ｂは、摩擦面の表面の１０μｍ以下を熱硬化性樹脂によって柔軟性を硬くしてなる硬化部２ｂを設けてＡＴＦの吸収性をあげているが、内部の気孔率に殆ど影響を与えていない。したがって、ＡＴＦを取り込み、取り込まれたＡＴＦは摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できる。
即ち、非係合時にはＡＴＦの吸収性は湿式摩擦材２Ａの湿式摩擦材と同等の吸収性能を有してＡＴＦが取り込まれるが、セパレータプレート３等の相手材と係合したとき表層はつぶれ難いため、表層の気孔率の減少は少なくなり、その結果、ＡＴＦをより多く表層に保持することが可能となってＡＴＦが摩擦面に有効に供給され、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できることになる。つまり、湿式摩擦材２ＢはＡＴＦの供給量が少ないときでも接触トルクを低く維持できるため接触トルクの低減が可能となるだけでなく、係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できるため耐熱性も向上する。
【００４３】
このように特性を変えた湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂを試験機に組み込んで引き摺りトルクを測定した結果について以下に説明する。
前述したように、ハブ４には径方向に貫通した潤滑油供給口５が５箇所設けられ、湿式多板クラッチを構成する湿式多板摩擦材構造１０の内径側から外径側へと所定の間隔でＡＴＦを供給しており、ハブ４には所定の油圧でＡＴＦが供給されてくる。ここで、図１に示したように、左側の２箇所の潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦは湿式摩擦材２へ多くＡＴＦが供給され、右側３箇所の潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦは左側の２箇所に比べて少なくなるように設定されている。
【００４４】
図１に図示した湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂからなる湿式多板摩擦材構造に対して、湿式摩擦材２Ａのみを５対とし、また、湿式摩擦材２Ｂのみを５対とした場合、図６の回転数と引き摺りトルクの関係を示す特性図に示すように、引き摺りトルクは１７００ｒｐｍ以上の回転数で湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材２Ａ以上に低下している。
このことは、湿式摩擦材２ＡはＡＴＦの供給が多い部位では充分引き摺りトルクの低減効果が見込まれるが、ＡＴＦの供給が少ない部位では湿式摩擦材２Ａは摩擦面表層の気孔率の低下に伴って、摩擦面とセパレータプレートの摩擦面と係合する面との間のＡＴＦが少なくなり、その結果、ＡＴＦによる潤滑効果が低下し、摩擦面とセパレータプレートの係合面との接触による接触トルクが大きくなったものと考えられる。
【００４５】
これに対し湿式摩擦材２Ｂは摩擦面の表面から１０μｍ以下の表層の気孔率が確保されてＡＴＦが表層に保持されているため、ＡＴＦの供給が少ない部位においても摩擦面でのＡＴＦによる潤滑効果の低減が抑えられたためと考えられる。つまり湿式摩擦材２Ｂは摩擦面でのＡＴＦによる潤滑効果を維持し接触トルクを低く維持する特性、つまり接触トルクを低減させる特性を有する湿式摩擦材であると言える。
【００４６】
次に、ＡＴＦの供給が多い部位に対応して吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａを２対、ＡＴＦの供給が少ない部位対応しては接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを３対配設した。これが図１に示した本発明の実施形態であり、図６に示した摩擦材２Ｂ＋２Ａである。図６に示すように、摩擦材２Ｂ＋２Ａはその回転数と引き摺りトルクの関係を示す特性図に示すように、引き摺りトルクは摩擦材２Ｂのみよりも顕著に低下している。このことから、ＡＴＦの供給が多い部位にセパレータプレート３と係合することで摩擦面の表層の気孔率は減少するが湿式摩擦材全体として吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａを配置することで、更に湿式摩擦材構造全体の引き摺りトルクを低減させることが可能となる。ここで、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの配置位置を本発明の実施形態とは逆にした摩擦材２Ａ＋２Ｂでは殆ど引き摺りトルクの低減が確認されない。
【００４７】
以上の結果から、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じた最良な特性の湿式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａ、例えば、接触トルク低減特性の良好な摩擦材２Ｂ、吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを設定することで湿式摩擦材構造全体の引き摺りトルクの低減が可能となる。
【００４８】
つまり、装置内の使用環境に応じてその環境に適した湿式摩擦材を組み付けておくだけで、最もよい引き摺りトルク低減、更には耐久性の向上等を改善が期待できる。
【００４９】
本発明を実施する場合の湿式多板摩擦材構造１０は、回転軸となるハブ４の周囲に配設された芯金１とクラッチケース７等のケース体側に配設されたセパレータプレート３間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した湿式摩擦材２Ｂ及び湿式摩擦材２Ａを交互に複数回繰り返して組み付けられ、複数の前記質式摩擦材２Ｂと湿式摩擦材２Ａは、ハブ４に配設した潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを配設し、また、ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを配設したものである。
【００５０】
したがって、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、その部位に最良な特性となる吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａや接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを設定できるから、湿式多板摩擦材構造１０全体の引き摺りトルク低減が可能になる。
また、吸排出特性の良好な湿式摩擦材２Ａ、接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを使用環境に応じて組み付けておくだけで、その使用環境に適した最もよい引き摺りトルク低減、耐久性の向上等を改善できる。
【００５１】
本実施の形態で使用した湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂは、摩擦材２Ｂ＋２Ａのパターンで実施したが、本発明を実施する場合には、ハブ４に配設された潤滑油供給口５から供給されるＡＴＦの供給位置及び供給量に応じて、ＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材２Ｂを、また、ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な摩擦材２Ａを夫々必要枚数配設した構成とすることができる。勿論、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂとは、任意の枚数任意の位置に配置することができる。
【００５２】
また、本実施の形態で使用している湿式摩擦材２Ｂは、湿式摩擦材２Ａの表面のみに熱硬化性樹脂を多く添加し、硬化することで摩擦材表面に存在する熱硬化性樹脂をこれまでよりも多くなるようにしたものに相当する。したがって、成形時やセパレータプレート３等との係合時に、表層のつぶれを抑制することで内部の気孔率を同等にしたままＡＴＦの吸収性を上げることが可能となるため、表層のつぶれの影響による気孔率低下を補完するために必要以上に柔軟性が高くなることを防ぎ、湿式摩擦材２Ｂが微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくし、引き摺りトルクの低減を図ることができる。
【００５３】
そして、湿式摩擦材２Ｂの摩擦面の表面の１０μｍ以下を熱硬化性樹脂によって表面から１０μｍ以下に続く内部の同一体積の柔軟性よりも硬くし、剛性を上げたものであるが、剛性をあげてつぶれ難くした表層ではＡＴＦの吸収性が向上し、しかも内部の気孔率に影響を与えないから、ＡＴＦを取り込み、取り込まれたＡＴＦは、表層にも多く保持することが可能となるため摩擦面に有効に供給され、接触トルクを低減することができるとともに係合時に生ずる摩擦熱を効率よく排出できる。
【００５４】
殊に、湿式摩擦材２Ｂの摩擦面の１０μｍ以下をそれに続く内部の柔軟性よりも硬くするのに、熱硬化性樹脂の含有量によって制御したものであるから、摩擦材本体２ａの表面温度と裏面温度の調節によって簡単に片面、即ち、摩擦面の表面の１０μｍ以下について、表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積の柔軟性よりも硬くすることができ、作業性がよい。
【００５５】
また、湿式摩擦材２Ｂにおいて、摩擦面の表面の１０μｍ以下を表面の１０μｍ以下に続く内部の同一体積の柔軟性よりも硬くしても、硬くする前の湿式摩擦材２Ｂ全体の気孔率（湿式摩擦材２Ａ全体の気孔率と同じ）と比べてその変化が５パーセント以下の減少であるから、殆どの部分で気孔率の低下が生じないので、湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの基本的な特性が大きく変化するものではない。
【００５６】
湿式摩擦材２Ａと湿式摩擦材２Ｂの特性の大きな違いは、係合時の表層のつぶれ具合にある。湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材２Ａに比べ表層がつぶれ難いため前述したように摩擦面に効率よくＡＴＦを供給することができる。この効果はＡＴＦの供給量が少ないときに顕著に現れ、供給量が充分のときは効果が薄れる。
【００５７】
このように、本発明の実施の形態では、湿式摩擦材２Ｂの摩擦面の表面の１０μｍ以下を、これに続く内部の柔軟性よりも硬くするだけで、高気孔率を維持したまま、摩擦表面の柔軟性を抑え、湿式摩擦材２Ｂが微小の力で接触する場合の接触トルク（μ）を低減することができる。
したがって、本発明の実施の形態では、湿式摩擦材２Ａの表面に熱硬化性樹脂を余分に添加し、硬化することで摩擦表面に存在する熱硬化性樹脂をこれまでよりも多くなるようにするだけで、成形時や係合時の表層のつぶれを抑制でき、内部の気孔率を略同等にしたままＡＴＦの吸収性を向上させ、必要以上に柔軟性が高くなることを防ぎ、湿式摩擦材２Ｂが微小の力で接触する場合の発生トルクを小さくできる。
【００５８】
以上説明してきたように、湿式摩擦材２Ｂは湿式摩擦材２Ａを素に表層を湿式摩擦材２Ａに比べてつぶれ難くしたものである。このことから、湿式摩擦材２Ｂは良好な吸排出特性に加えて良好な接触トルク低減特性を有する湿式摩擦材２である。なお、本発明はＡＴＦの供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を、また、ＡＴＦの供給の多い個所に吸排出特性の良好な摩擦材を夫々配設することにあるため、良好な接触トルク低減特性を有する湿式摩擦材２として本実施の形態である湿式摩擦材２Ｂのように良好な吸排出特性を兼ね備える必要はなく、吸排出特性をＡＴＦの供給量に合わせて設定したものとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上記実施の形態では、自動車等の自動変速機やオートバイ等の変速機に用いられる複数の湿式摩擦材を使用した湿式多板摩擦材構造としたものを前提に説明したが、本発明を実施する場合には、ＡＴＦの潤滑により耐熱性を劣化させることがなく、引き摺りトルク低減が可能な単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用の湿式摩擦材であればよい。
また、摩擦材の接触トルクを低減するために摩擦表面にμの低い添加材を配置しても同様の効果が得られるものと推定される。
【符号の説明】
【００６０】
１ 芯金
２ａ 摩擦材本体
２ｂ 硬化部
２Ａ 湿式摩擦材（吸排出特性の良好な湿式摩擦材）
２Ｂ 湿式摩擦材（接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材）
３ セパレータプレート
４ ハブ
５ 潤滑油供給口
６ 油圧室
７ クラッチケース
８ ピストン
１０ 湿式多板摩擦材構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸となるハブの周囲に配設された芯金とケース体側に配設されたセパレータプレート間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した湿式摩擦材を前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回繰り返してなる湿式多板摩擦材構造において、
前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給される潤滑油の供給位置及び供給量に応じて、前記潤滑油の供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を、また、前記潤滑油の供給の多い個所に吸排出特性の良好な湿式摩擦材を夫々配設したことを特徴とする湿式多板摩擦材構造。
【請求項２】
前記潤滑油の供給の少ない個所に配設する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記湿式摩擦材の前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下より内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くしたことを特徴とする請求項１に記載の湿式多板摩擦材構造。
【請求項３】
前記接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に含有する熱硬化性樹脂の含有量を前記摩擦面側の表面から１０μｍ以下より内部の同一体積当りの含有量より増加することによって、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下より内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたことを特徴とする請求項２に記載の湿式多板摩擦材構造。
【請求項４】
前記湿式摩擦材全体の気孔率は、前記湿式摩擦材の摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記湿式摩擦材の前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下より内部の柔軟性よりも硬くしたとき、その変化率が５パーセント以下の減少であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の湿式多板摩擦材構造。
【請求項１】
回転軸となるハブの周囲に配設された芯金とケース体側に配設されたセパレータプレート間に配設され、単数枚または複数枚を環状に配置した湿式摩擦材を前記芯金または前記セパレータプレートと交互に複数回繰り返してなる湿式多板摩擦材構造において、
前記ハブに配設された潤滑油供給口から供給される潤滑油の供給位置及び供給量に応じて、前記潤滑油の供給の少ない個所に接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材を、また、前記潤滑油の供給の多い個所に吸排出特性の良好な湿式摩擦材を夫々配設したことを特徴とする湿式多板摩擦材構造。
【請求項２】
前記潤滑油の供給の少ない個所に配設する接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記湿式摩擦材の前記芯金またはセパレータプレートと係合または非係合する摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下より内部の同一体積形状に比較して柔軟性を硬くしたことを特徴とする請求項１に記載の湿式多板摩擦材構造。
【請求項３】
前記接触トルク低減特性の良好な湿式摩擦材は、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下に含有する熱硬化性樹脂の含有量を前記摩擦面側の表面から１０μｍ以下より内部の同一体積当りの含有量より増加することによって、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下より内部の同一体積形状の柔軟性よりも硬くしたことを特徴とする請求項２に記載の湿式多板摩擦材構造。
【請求項４】
前記湿式摩擦材全体の気孔率は、前記湿式摩擦材の摩擦面側の表面の１０μｍ以下を、前記湿式摩擦材の前記摩擦面側の表面の１０μｍ以下より内部の柔軟性よりも硬くしたとき、その変化率が５パーセント以下の減少であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の湿式多板摩擦材構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２９７４６（Ｐ２０１２−２２９７４６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８１２３（Ｐ２０１１−９８１２３）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
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