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JP2745686B2 - レジンモールドクラッチフェーシング - Google Patents

レジンモールドクラッチフェーシング

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JP2745686B2
JP2745686B2 JP14877789A JP14877789A JP2745686B2 JP 2745686 B2 JP2745686 B2 JP 2745686B2 JP 14877789 A JP14877789 A JP 14877789A JP 14877789 A JP14877789 A JP 14877789A JP 2745686 B2 JP2745686 B2 JP 2745686B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車などに用いられる動力伝達の断続を
行うクラッチディスクのクラッチフェーシングの改良に
関し、特に低比重で強度に優れかつ高温時の摩擦摩耗特
性に優れたレジンモールドクラッチフェーシングに関す
る。
［従来の技術］ 自動車などでは、エンジンと変速機との間の動力の断
続を行うクラッチディスクの部品として、クラッチフェ
ーシングが使用されている。
このクラッチフェーシングの材料系として、従来か
ら、（イ）紐にレジンを付着後、巻きとり成形したウー
ブン系のもの、（ロ）紐にレジンとゴムを付着後、巻き
とり成形したセミモールド系のもの、（ハ）基材となる
短繊維にレジン、各種添加剤を乾式混合して成形したレ
ジンモールド系のものが知られている。
しかし、上記（イ）ウーブン系及び（ロ）セミモール
ド系のものは、紐の中に各種添加剤を包括させる必要が
あり、添加剤の種類及び量には限界がある。また、上記
（ロ）セミモールド系のものは、ゴムの中に添加剤を混
ぜて紐に付着させることにより、上記（イ）ウーブン系
のものより添加剤の含有量を大きくして耐摩耗性の向上
を図っているが、現状が限界に近くこれ以上の性能向上
も期待できない。
一方、上記（ハ）レジンモールド系のものは、組成物
を乾式混合して成形するため、各種添加剤を添加しやす
く摩擦性能の向上を図りやすい。このため、レジンモー
ルド系のクラッチフェーシングを改良することが、現在
主流になっている。
ところが、上記（ハ）レジンモールド系のものは、組
成がどの部分もほとんど均一であるので、常に一定の摩
擦特性が得やすい反面、繊維は一定の配向性を有してい
ないので、剪断強度が低いという不都合があり、バース
ト回転数が低くなるという欠点を有している。なお、バ
ースト回転数とは、回転数を徐々に増加させながらクラ
ッチフェーシングを破壊に至るまで高速回転させ、その
ときの回転数で与えられるものであり、値が大きい程強
度に優れていると判定される。
［発明が解決しようとする課題］ 本願発明者は、上記欠点を解消するため、摺接面を形
成するレジンモールド母材とバックアップ材との一体熱
成形体であるクラッチフェーシングであって、該レジン
モールド母材は、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維か
らなる基材と、無機充填剤と、固体潤滑剤と、樹脂結合
剤とを主要組成成分とし、該バックアップ材は、ガラス
繊維とレーヨン、芳香族ポリアミド繊維の少なくとも一
種とから構成される基質に付着させたバインダをスパイ
ラル状に巻きとった形状をもつレジンモールドクラッチ
フェーシングを先に発明している（特開昭63−203936号
公報）。このレジンモールドクラッチフェーシングは、
ガラス繊維の一部を低比重で高強度を有する芳香族ポリ
アミド繊維、レーヨン繊維で代替使用することにより高
強度、軽量化を図り、かつバックアップ材をスパイラル
状に巻きとった形状とすることによりさらに高強度化を
図っている。
ところが、上記レジンモールド母材の基材を構成する
ガラス繊維は、その軟化点が700〜850℃であり、使用中
の温度がこの軟化点に近づくと、ガラス繊維強度が著し
く弱くなり、このためレジンモールド母材の摩耗が増大
するという問題がある。
本発明は、レジンモールドクラッチフェーシングの高
温時における摩擦、摩耗特性を向上させることを解決す
べき技術課題とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明のレジンモールドクラッチフェーシングは、摺
接面を形成するレジンモールド母材とバックアップ材と
の一体熱成形体であって、該レジンモールド母材は、該
レジンモールド母材全体を100体積％としたとき、ガラ
ス繊維10〜20体積％、並びにポリイミド繊維、ポリアミ
ド繊維、芳香族ポリアミド繊維及びポリベンゾイミダゾ
ール繊維等の耐熱有機繊維５〜30体積％、並びにチタン
酸カリ繊維よりなる耐熱無機繊維５〜25体積％からなる
基材と、無機充填剤と、固体潤滑剤と、樹脂結合剤とを
主要組成成分とすることを特徴とする。
本発明のレジンモールドクラッチフェーシングは、レ
ジンモールド母材とバックアップ材とからなる。
上記レジンモールド母材を構成する基材は、ガラス繊
維と耐熱有機繊維と耐熱無機繊維とからなる。基材に用
いる繊維形状は、成形性を考慮して短繊維状とすること
が好ましい。
上記ガラス繊維の含有量は、レジンモールド母材全体
を100体積％としたとき、10〜20体積％である。このガ
ラス繊維は、軟化点が約700〜850℃であり、約700℃以
上で軟化して、摩擦面に耐熱保護膜を形成する。
上記耐熱有機繊維は、ポリイミド繊維、ポリアミド繊
維、芳香族ポリアミド繊維及びポリベンゾイミダゾール
繊維等である。この耐熱有機繊維の含有量は、レジンモ
ールド母材全体を100体積％としたとき、５〜30体積％
である。耐熱有機繊維は、低温時におけるガラス繊維の
硬くて摩擦係数（μ）が変動しやすい性質を抑える働き
をする。
上記耐熱無機繊維は、チタン酸カリ繊維である。上述
したガラス繊維が軟化して耐熱保護膜が形成される条件
は限られており、高回転、高面圧下ではガラス繊維の軟
化が著しく、塑性流動摩耗が急増する。耐熱無機繊維
は、この塑性流動を抑え、摩耗の急増を防ぐ働きをす
る。上記耐熱無機繊維としては、それ自身はあまり硬く
なく、繊維状で耐熱性があり、低温側よりも高温側でよ
り効果を発揮するチタン酸カリ繊維が用いられる。この
耐熱無機繊維の含有量は、レジンモールド母材全体を10
0体積％としたとき、５〜25体積％である。５体積％以
下ではガラス繊維の軟化を防ぐことができず、25体積％
以上では上記耐熱保護膜の形成が困難となる。
上記レジンモールド母材を構成する無機充填剤は、摩
擦係数の確保することと相反する相手面を攻撃すること
をうまく両立させることを考慮して、炭酸カルシウム等
の軟かい充填剤と、ケイ酸ジルコニウム等の硬い充填剤
の２種類を用いることが好ましい。また、硬い充填剤の
粒径は、摩擦係数の確保と高速回転時の耐摩耗性向上を
考慮して、50〜500μｍとすることが好ましい。さら
に、防錆性を向上する水酸化カルシウム、その他調整剤
として珪藻土、クレイ、アルミナ等を添加することもで
きる。これら無機充填剤の含有量は、レジンモールド母
材全体を100体積％としたとき、５〜15体積％とするこ
とが好ましい。
上記レジンモールド母材を構成する固体湿潤剤として
は、グラファイト、二硫化モリブデン、硫化鉛、三硫化
アンチモンなどが挙げられるが、なかでも粒状グラファ
イトの使用が特に好ましい。この固体湿潤剤の含有量
は、レジンモールド母材全体を100体積％としたとき、
５〜20体積％とすることが好ましい。
上記レジンモールド母材を構成する樹脂結合剤として
は、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を使用する
ことができる。中でも、フェノール樹脂を用いるのが好
ましい。この樹脂結合剤の含有量は、レジンモールド母
材全体を100体積％としたとき、15〜30体積％とするこ
とが好ましい。
上記レジンモールド母材の他の成分として、レジンモ
ールド母材全体を100体積％としたとき、１〜８体積％
のカシューダスト、ゴムダスト、エラストマー等の有機
粉末、アルミニウム、鉄、亜鉛等の金属粉末等の摩擦調
整剤を使用することもできる。
上記レジンモールド母材は、上記の基材、無機充填
剤、固体湿潤剤及び樹脂結合剤等を混合して予備成形を
した後、成形型内でバックアップ材と一体的に加熱成形
するか、又はバックアップ材を成形型内の所定の位置に
配置し、レジンモールド母材を型内に充填した後、一体
的に加熱成形することにより形成することができる。
上記バックアップ材は、ガラス繊維と耐熱有機繊維と
からなる基質と、該基質に付着させた樹脂及びゴムから
なるバインダとからなり、スパイラル状に巻きとった形
状とすることができる。例えば、ガラス繊維及び耐熱有
機繊維からなる紐に、フェノール樹脂及びゴムの混合物
などからなるバインダを含浸して付着させる。このバイ
ンダは紐の結合力を増すと共にバックアップ材に柔軟性
を与える。バインダを付着した紐をスパイラル状に巻取
った形状とし所定の形状にしてバックアップ材とするこ
とができる。
このバックアップ材は、バックアップ材全体を100体
積％としたとき、ガラス繊維が20〜60体積％、耐熱有機
繊維が20〜80体積％、樹脂が10〜25体積％、ゴムが５〜
25体積％の構成とすることができる。
上記バックアップ材に使用する耐熱有機繊維として
は、レジンモールド母材に使用したものと同様のものを
使用することができる。バックアップ材の基質をレジン
モールド母材の基材と同種の組合せとすることにより、
熱収縮率の違いに基因して起こる材料の反りを防ぐこと
ができる。
上記バックアップ材は、例えばレジンモールド母材と
一体的に成形型内で加圧加熱下に保持されてレジンモー
ルドクラッチフェーシングを形成する。この成形体を必
要に応じ研磨、熱処理してレジンモールドクラッチフェ
ーシングとする。
［発明の作用］ 本発明のレジンモールドクラッチフェーシングは、摺
接面を形成するレジンモールド母材とバックアップ材と
の一体熱成形体であるクラッチフェーシングであって、
該レジンモールド母材は、該レジンモールド母材全体を
100体積％としたとき、ガラス繊維10〜20体積％、耐熱
有機繊維５〜30体積％、及び耐熱無機繊維５〜25体積％
からなる基材と、無機充填剤と、固体潤滑剤と、樹脂結
合剤とを主要組成成分とするものである。
このレジンモールドクラッチフェーシングは、温度が
上昇するに伴いガラス繊維、耐熱有機繊維、及び耐熱無
機繊維が以下のように働く。
すなわち、温度が約400℃までは、耐熱有機繊維がガ
ラス繊維の硬くて摩擦係数（μ）が変動しやすい性質を
抑える。それ以上の温度では、ガラス繊維が効果を発揮
し、特に約700℃以上では、ガラス繊維が軟化すること
により摩擦面に耐熱保護膜が形成され、レジンモールド
クラッチフェーシングの寿命向上につながる。
しかし、上記耐熱保護膜が形成される条件は限られ、
高回転、高面圧下ではガラス繊維の軟化が著しく塑性流
動摩耗が急増する。耐熱無機繊維は、この塑性流動を抑
え、摩耗の急増を防ぐ。
［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。なお以下に記載
する％は特に述べない限り体積％を意味する。
（レジンモールド母材の調整） レジンモールド母材全体を100％としたとき、表に示
すように、径が10μｍ、長さ3mmのガラス繊維15％、耐
熱有機繊維としての芳香族ポリアミド繊維（商標名：＃
29ケブラ）20％、及び耐熱無機繊維としてのチタン酸カ
リ繊維５％からなる基材と、硬い無機充填剤としての粒
径50〜500μｍのケイ酸シルコニウム及び軟かい無機充
填材としての炭酸カルシウム15％と、固体潤滑剤として
の粒状グラファイト15％と、樹脂結合剤としてのフェノ
ール樹脂25％と、有機添加剤としてのカシューダスト５
％とを乾式混合し、100〜300kg/cm2の圧力で常温加圧し
てレジンモールド母材の予備成形品１を得た。
（バックアップ材の調整） バックアップ材全体を100％としたとき、径10μｍの
ガラス繊維ロービング40％と芳香族ポリアミド繊維35％
とからなる基質に、バインダとしてのフェノール樹脂15
％とSBRゴム10％との混合物を含浸させた後、集束して
撚りをかけてスパイラル状に巻き取りバックアップ材２
とした。
（成形） レジンモールド母材の予備成形品１とバックアップ材
２とを一体的に成形型内に配置し、温度140〜170℃、圧
力100〜300kg/cm2で加熱加圧して、一体成形品とした。
そして、温度200〜280℃、時間３〜６時間の熱処理を施
し、研磨して本実施例１のレジンモールドクラッチフェ
ーシング３とした。なお、このレジンモールドクラッチ
フェーシング１のサイズは、236φ×150φ×3.5であ
る。
また、原材料として上記実施例１と同様のものを用
い、表に示す組成で上記実施例１と同様の方法により実
施例２〜３、及び比較例１〜２のレジンモールドクラッ
チフェーシングを製造した。
（評価１） 上記本実施例１〜３、及び比較例１〜２に係るレジン
モールドクラッチフェーシングについて、レジンモール
ド母材中の耐熱無機繊維の含有量が最低摩擦係数（μ）
及び体積摩耗率に及ぼす影響をクラッチダイナモ試験機
により調べた。その結果を第２図に示す。なお、この試
験条件は、回転数2500rpm、イナーシャ0.18kgms2、温度
250℃、継合回数1000回である。また第２図中、黒丸
（●）は最低摩擦係数（μ）を示し、白丸（○）は体積
摩耗率を示す。
第２図から明らかなように、レジンモールド母材100
％に対し、耐熱無機繊維の含有量が５〜25％の範囲内で
あれば、最低摩擦係数（μ）が0.25より大きく、かつ体
積摩耗率が12×10-4mm3/kgmより小さく好適であること
がわかる。
（評価２） また、上記実施例２、及び比較例２に係るレジンモー
ルドクラッチフェーシングについて、以下の性能評価試
験をクラッチダイナモ試験機により行った。
（体積摩耗率） 温度200℃、回転数4000rpm、イナーシャ0.07kgms2と
し、クラッチカバー荷重が400kg、600kgのときの体積摩
耗率をクラッチダイナモメータにより求めた。その結果
を第３図に示す。
第３図から明らかなように、クラッチカバー荷重が40
0kgのとき、本実施例２に係るレジンモールドクラッチ
フェーシングの体積摩耗率は、比較例２に係るレジンモ
ールドクラッチフェーシングの体積摩耗率の約半分であ
る。とくに、クラッチカバー荷重が600kgのとき、本実
施例２に係るレジンモールドクラッチフェーシングの耐
摩耗性は、比較例２のものに比べて６倍以上に向上して
いるのがわかる。
（最低摩擦係数） 回転数4000rpm、クラッチカバー荷重400kg、イナーシ
ャ0.07kgms2とし、温度が100℃、300℃のときの最低摩
擦係数（μ）をクラッチダイナモメータにより求めた。
その結果を第４図に示す。
第４図から明らかなように、温度300℃のとき、比較
例２に係るレジンモールドクラッチフェーシングの最低
摩擦係数（μ）が0.22であったのに対し、本実施例２に
係るレジンモールドクラッチフェーシングの最低摩擦係
数（μ）は0.29以上あり、高温においても安定している
ことがわかる。
（バースト回転数） 上記実施例３、及び比較例１に係るレジンモールドク
ラッチフェーシングについて、温度200℃におけるバー
スト回転数を測定した。その結果を第５図に示す。
第５図から明らかなように、比較例１に係るレジンモ
ールドクラッチフェーシングは11300rpm程度で破壊した
のに対し、本実施例３に係るレジンモールドクラッチフ
ェーシングは16000rpmでも破壊しなかった。
（評価３） さらに、上記実施例１〜３、及び比較例１〜２に係る
レジンモールドクラッチフェーシングのバックアップ材
について、バースト回転数、成形性、変形、及びコスト
の評価結果を表に併せて示す。なお、表中バースト回転
数の評価結果で◎はバースト回転数が14000r.p.m.以
上、○は12000〜14000r.p.m.、×は12000r.p.m.以下で
あったことを示し、変形の評価結果で○は変形量が0.50
mm以下であったことを示す。
本実施例１〜３に係るバックアップ材は、耐熱有機繊
維の含有量が比較的多い実施例３に係るバックアップ材
の成形性、変形、及びコストがやや劣るものの、いずれ
の評価結果も良好であった。
一方、耐熱有機繊維の含有量が実施例のものと比べて
少ない比較例１に係るバックアップ材は、バースト回転
数が低く、かつ成形性が悪かった。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のレジンモールドクラッ
チフェーシングは、摺接面を形成するレジンモールド母
材とバックアップ材との一体熱成形体であるクラッチフ
ェーシングであって、該レジンモールド母材は、該レジ
ンモールド母材全体を100体積％としたとき、ガラス繊
維10〜20体積％、耐熱有機繊維５〜30体積％、及び耐熱
無機繊維５〜25体積％からなる基材と、無機充填剤と、
固体潤滑剤と、樹脂結合剤とを主要組成成分とするもの
である。
したがって、本発明のレジンモールドクラッチフェー
シングは、耐熱無機繊維の働きにより、高回転、高面圧
下でのガラス繊維の軟化による塑性流動を抑えて、耐摩
耗性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本実施例に係るレジンモールドクラッチフェー
シングを示す斜視図、第２図は本実施例及び比較例に係
るレジンモールド母材中の耐熱無機繊維の含有量と最低
摩擦係数及び体積摩耗率との関係を示すグラフ、第３図
は本実施例及び比較例に係るレジンモールドクラッチフ
ェーシングについて、クラッチダイナモ試験機により体
積摩耗率を測定した結果を示すグラフ、第４図は本実施
例及び比較例に係るレジンモールドクラッチフェーシン
グについて、クラッチダイナモ試験機により最低摩擦係
数を測定した結果を示すグラフ、第５図は本実施例及び
比較例に係るレジンモールドクラッチフェーシングにつ
いて、バースト回転数を測定した結果を示すグラフであ
る。 １……レジンモールド母材、２……バックアップ材 ３……レジンモールドクラッチフェーシング

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】摺接面を形成するレジンモールド母材とバ
    ックアップ材との一体熱成形体であるクラッチフェーシ
    ングにおいて、 該レジンモールド母材は、該レジンモールド母材全体を
    100体積％としたとき、ガラス繊維10〜20体積％、並び
    にポリイミド繊維、ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド
    繊維及びポリベンゾイミダゾール繊維等の耐熱有機繊維
    ５〜30体積％、並びにチタン酸カリ繊維よりなる耐熱無
    機繊維５〜25体積％からなる基材と、無機充填剤と、固
    体潤滑剤と、樹脂結合剤とを主要組成成分とすることを
    特徴とするレジンモールドクラッチフェーシング。
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