リング状摩擦材の製造方法
【課題】 弾性体であり非圧縮体のゴムやプラスチックを加圧媒体として用い、圧力を上下や円周方向に、擬等方向的にかけて円筒状金属内面に摩擦材料を固着させる。
【解決手段】 下記の工程を備えたリング状摩擦材の製造方法であり、金型（１）内に金属リング（４）をセットし、前記金属リング（４）の内側には加圧媒体（６）をセットし、前記金属リング（４）と前記加圧媒体（６）の隙間に熱硬化性樹脂を含む摩擦材原料（５）を充填し、前記金属リング（４）と前記摩擦材原料(５)を押さえリング（３）で押さえ、加圧パンチ（７）で前記加圧媒体（６）を加圧して、圧力を等方的に発生させることにより前記摩擦材原料（５）を圧縮成形して前記金属リング（４）に固着させて一体とし、一体とした前記摩擦材原料（５）及び前記金属リング（４）を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【解決手段】 下記の工程を備えたリング状摩擦材の製造方法であり、金型（１）内に金属リング（４）をセットし、前記金属リング（４）の内側には加圧媒体（６）をセットし、前記金属リング（４）と前記加圧媒体（６）の隙間に熱硬化性樹脂を含む摩擦材原料（５）を充填し、前記金属リング（４）と前記摩擦材原料(５)を押さえリング（３）で押さえ、加圧パンチ（７）で前記加圧媒体（６）を加圧して、圧力を等方的に発生させることにより前記摩擦材原料（５）を圧縮成形して前記金属リング（４）に固着させて一体とし、一体とした前記摩擦材原料（５）及び前記金属リング（４）を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リング状金属の機械部品の内面に、摩擦材を形成するリング状摩擦材の製造方法に関する。詳細には、自動車トランスミッションのシンクロナイザーリングの内面に、摩擦材料を均一に固着して形成するリング状摩擦材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車トランスミッション用シンクロナイザーリングの回転部品の摩擦材としては、銅合金などを利用した金属材料単体のリング状摩擦材が一般的であった。しかし、近年の自動車等のトルク力増加や耐熱性向上のために、銅合金製リングの内面にリング状摩擦材を形成する技術が提案され、上記自動車トランスミッション用シンクロナイザーリングの製造に用いられている。
【０００３】シンクロナイザーリングの金属リングの内面に、摩擦材を形成する技術について、第1の従来例を以下に示す。まず、摩擦材原料を用いて必要な形状よりもかなり大きいリング状摩擦材を成形する。次に、金属リング内面の張付面とほぼ同一形状になるように成形した摩擦材を加工する。金属リング内面の張付面に液状接着剤を塗布し、摩擦材を圧入して張付面に接着させてリング状摩擦材を得る。
【０００４】第2の従来例は、1軸プレスを用いて摩擦材原料を金属リングの内側に押しつけて成形し、同時に張り付ける方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の第1の例は、別に成形した摩擦材を円筒金属内面に接着して張り付ける方法である。製品のリング状摩擦材は、寸法のばらつきが小さくて品質が優れている。しかしながら、以下に示す問題点がある。
【０００６】まず、接着面に合わせて成形した摩擦材の形状を、更に加工する必要がある。また、加工寸法が合わない場合には、所定位置までの圧入ができなかったり、所定の位置を超えたり、接着後の摩擦材の厚みにばらつきが生じたりする。更に、成形した摩擦材は、必要寸法に比べてかなり大きく、不要部分を加工して切削する必要がある。また、薄い摩擦材の作製が難しいという問題もある。
【０００７】前記従来技術の第２の例の概要を図1に示した。金型1の凹部の底に金属リング4を挿入する。次に、円錐台状加圧パンチ2を押し下げる。金属リング4と円錐台状加圧パンチ2との間に、摩擦材原料5を充填する。次に、押えリング3を挿入する。円錐台状加圧パンチ2は、金型1を貫通させて更に下げる。
【０００８】すると、摩擦材原料5は、円錐台状加圧パンチ2とともに下降したリング3によって縦方向に圧縮される。また、円錐台状加圧パンチ2の断面直径は次第に大きくなり、円周方向へ広がって、摩擦材原料5を圧縮する。この円周方向への圧縮力を強めることで、摩擦材原料5は金属リング4に固着する。
【０００９】この方法では、接着面に対して加圧方向がほぼ平行の圧力を利用して成形するので、上下方向の加圧力を横方向に変更するために、円錐台状パンチ2を使用する。円錐台状パンチ2を垂直に下降させると、摩擦材原料5との接触部における円錐台状パンチ2の断面直径が変化する。そのため、押えリング3の内径及び金型1の底面の内径は、円錐台状パンチ2の断面直径の寸法変化に追従して変更する必要がある。
【００１０】それには機械的に金型等の寸法を変える方法があるが、制御が非常に難しく設備も高価となる。従って、押えリング3及び金型1には、ゴムなどの弾性体を用いることもできるが、逆に円錐台状パンチ2の動きを精度良く制御できなくなる。このため、摩擦材原料5への圧力が不均一となって、成形した摩擦材の品質特性にばらつきが生じる。また、成形した摩擦材の厚みもばらつくので、あらかじめ厚みを大きとっておく必要もある。
【００１１】本発明者はこの問題へ対処するため鋭意検討を重ねた。そして、成形時の加圧媒体として、ゴムやプラスチックなどを用いれば良いことがわかった。つまり、ゴムやプラスチックは、常圧では固体であるが29.4MPa以上の圧力下では、擬似流体となって自由に変形する。しかしながら圧縮による体積変化は、非常に小さい。すなわち、本発明のように加圧パンチに39.2MPa以上の圧力をかけて圧縮する場合には、ゴムやプラスチックは擬似流体となって、アイソスタティック（等方的）圧縮が可能となる。
【００１２】従って、このような加圧媒体を用いれば、圧力を全ての方向に均一に伝達可能となる。この性質を利用して比重、硬度等の物理特性、及び摩耗特性が良好で品質の安定した、リング状摩擦材が製造できる。さらに、原料の成形から張り付けまで、一貫した製造方法とすることができる。
【００１３】すなわち、本発明は弾性体であり非圧縮体であるゴムやプラスチックを加圧媒体として用い、圧力を上下や円周方向に、疑等方的にかけて、金属リング内面に摩擦材料を固着することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述課題を解決するために、本発明の第１の態様は、下記の工程を備えたことを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
(a) 金型（１）内に金属リング（４）をセットし、(b) 前記金属リング（４）の内側には加圧媒体（６）をセットし、(c) 前記金属リング（４）と前記加圧媒体（６）の間に熱硬化性樹脂を含む摩擦材原料（５）を充填し、(d) 前記金属リング（４）と前記摩擦材原料(５)を押えリング（３）で押え、(e) 加圧パンチ（７）で前記加圧媒体（６）を加圧して、圧力を等方的に発生させることにより前記摩擦材原料（５）を圧縮成形して前記金属リング（４）に固着させて一体とし、(f) 一体とした前記摩擦材原料（５）及び前記金属リング（４）を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００１５】本発明の第２の態様は、前記加圧媒体（６）の材料は、ネオプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムのうちのいずれか１種以上のゴムであることを特徴とするリング状摩擦材料の製造方法である。
【００１６】本発明の第３の態様は、前記加圧媒体（６）の材料は、ナイロン又はテフロンのいずれか１種以上のプラスチックであることを特徴とするリング状摩擦材料の製造方法である。
【００１７】本発明の第４の態様は、前記加圧媒体（６）の少なくとも側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状に相似であることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
【００１８】本発明の第５の態様は、前記加圧媒体（６）の側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状の反転形状であることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
【００１９】本発明の第６の態様は、前記摩擦材原料（５）は、無機繊維、有機繊維、無機粒子、無機繊維、及び金属粒子から選択した１種以上と前記熱硬化性樹脂とを、所定量配合して混合したものであることを特徴とするリング状摩擦材料の製造方法。
【００２０】本発明の第７の態様は、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、及びエポキシ樹脂から選択される１種以上であることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法。
【００２１】本発明の第８の態様は、前記リング状摩擦材が自動車トランスミッションのシンクロナイザーリングであることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図2を用いて説明する。金型1はリング状摩擦材の設計条件に合わせて作製した金型である。金型1の材質は、通常用いる金属材料、例えば炭素鋼を用いて作製する。リング状摩擦材は、通常嵌合が容易なようにテーパ付き円筒状である。
【００２３】金型1に金属リング4をセットする。金属リング4は通常銅合金を用いて作成する。例えば、銅合金としては真鍮を用いることが望ましい。金属リング4はリング状摩擦材を内側に備え、トランスミッション用の部品として使用する。金属リング4の内側形状及び外側形状は、利用する個所の形状及び摺動する相手材の形状によって決まるものである。ここでは、例として形状をリング状と示したが、パイプ状、円盤状等の多種の形状を示すものであり、内面形状も種々の形状を選択できる。
【００２４】金属リング4の内側には、加圧媒体6をセットする。通常、ゴムを加圧媒体として用いるが、プラスチックを用いても良い。ゴムは天然ゴム又は合成ゴムのいずれでも良い。ゴムを用いる場合には、変形のし易さ、復元性、及び寿命の長短面から、ネオプレン系ゴムを用いるのが望ましい。しかし、単純な形状の成形に用いる場合には、どのようなゴムでも使用できる。
【００２５】次に、加圧パンチ7を加圧して圧縮力を加える。加圧力が低い場合には、ゴムの変形し易さは硬度に影響されるので、使用ゴムの選定に配慮が必要となる。使用するゴムの外径及び寸法は、所定重量の成形用原料が充填できる空隙を設けるように設計する。
【００２６】金属リング4と加圧媒体6の間に摩擦材原料5を充填する。摩擦材原料5は無機繊維、有機繊維、無機粒子、有機粒子、金属粒子、熱硬化樹脂等から選定し、所定の割合で配合し、V型コーンミキサー等の混合設備を用いて混合したものである。
【００２７】無機繊維は、例えばアルミナ、シリカ、炭素等のセラミックス繊維や鉄、銅等の金属繊維から選択する。有機繊維は、綿、麻、木質繊維、アラミド繊維及びナイロン繊維等の人造繊維等から選択する。無機粒子は、例えばアルミナ、ジルコニア、シリカ等から選択する。有機粒子は、ゴム粉末、カシュー粉末等から選択する。
【００２８】金属粒子は、例えば銅、鉄、ニッケル等の粒子から選択する。熱硬化樹脂は、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂から選択する。摩擦材原料は、化学特性、物理特性等の必要な特性に応じて原料組成、配合条件、混合条件、充填量を選定することはいうまでもない。
【００２９】配合量の1例を以下に示す。無機繊維はカーボン繊維、及びガラス繊維が各25重量部である。無機粒子は珪藻土、及び硫酸バリウムの2種を合わせて10重量部である。金属粒子は銅粉が15重量部である。熱硬化性樹脂はフェノール樹脂が25重量部である。
【００３０】次に、金属製の押えリング3の下端面を金属リング4の上端面に合わせ、金属製の加圧パンチ7を下げて加圧媒体6を加圧する。加圧媒体としては、常温で弾性体であり、例えば29.4MPa以上の高圧下で変形可能な非圧縮体であるゴムやプラスチックを用いる。そして、39.2MPa以上の圧力を上下方向や円周方向に、疑等方的にかけて、あらかじめ接着剤を塗布してある金属リング内面に、摩擦材料を均一に固着させる。
【００３１】ゴムやプラスチックは常圧下では固体であるが、29.4MPa以上の高圧下では擬似流体となって自由に変形し、金型底面、摩擦材原料5、押えリング3、及び加圧パンチ7で囲んだ空隙内で広がる。しかし、圧縮による体積変化が非常に小さいため、圧力を均一に伝達することができる。その結果、均一に圧縮成形された摩擦材が成形される。
【００３２】図3に加圧媒体9の別な形状の例を示した。金属リング4に星型の加圧媒体9を挿入し、その間に摩擦材原料8を充填する。加圧媒体9を下方向に加圧して摩擦材原料8を、星型に金属リング4の内面に固着させる。図3は加圧媒体9への加圧を緩めて、加圧媒体9と金属リング4に固着した摩擦材料8との間に、隙間ができたときの横断面図である。
【００３３】この例のように、最終製品形状に相似の、いわゆる反転形状の加圧媒体を用いて成形することで、最終製品の形状に近い（ニアネットシェイプ）成形が簡単にできるので、成形後に必要な加工手間が省ける。図4には、加圧媒体の更に別の形状例10の横断面を示した。中心部は円板型形状であり、円板の周囲には、断面が長方形状の突起が形成されている。
【００３４】加圧終了後に加圧パンチ7、及び押えリング3を取り外す。次に、成形した摩擦材原料と一体となった金属リング4を取り外し、加圧媒体6を外す。成形した摩擦材原料と一体となった金属リング4は、所定温度で所定時間加熱炉中で保持する。この理由は、摩擦材原料に混ぜたバインダーの熱硬化性樹脂を加熱して十分に硬化させるとともに、金属リングとリング状摩擦材料を接着するためである。
【００３５】フェノール樹脂を用いた場合には、使用するフェノール樹脂の種類により異なるが、150℃で5時間程度加熱する。加熱後のリング状摩擦材は、円周方向に油溝を付加して製品とする。
【００３６】
【実施例】（実施例）図2を参照して説明する。無機繊維としてガラス繊維及びカーボン繊維を、無機粒子としてBaSO4及びCaCO3を、金属粒子としてFe及びCuをそれぞれ配合した。これらにフェノール樹脂を添加し、V型コーンミキサーで混合して摩擦材原料を調製した。
【００３７】内径80mmの金型1に真鍮製リング4をセットした。中心には、硬度が70度のネオプレンゴム製で、図4に示した凸部付き形状の円板6をセットした。ネオプレンゴム製の凸部付き円板6と真鍮製リング4の間に、調製した摩擦材原料5を充填した。加圧パンチ７に100Mpaの圧力を加えて成形した。成形摩擦材原料5と一体となった真鍮製リング4を、150〜250℃で8時間加熱して熱硬化させた。最後に真鍮製リングの円周方向に、油溝を付加して製品を得た。
【００３８】（比較例）図1に示すような装置を用い、実施例と同様の摩擦材原料を用いて同様な形状のリング状の摩擦材を作成した。所定の加熱処理を実施し、リング状の摩擦材料を得た。この摩擦材料を、真鍮製リング内面に接着剤を用いて張り付けた。真鍮製リングの縦方向及び円周方向に油溝を加工した。
【００３９】実施例品及び比較例品について、慣性吸収式摩擦試験機を用いて摩擦係数(μ)及び摩擦材の厚み方向の摩耗量(mm)を測定した。試験は、押し付け荷重を2000Nとし、相手材料(金属：材質SCM21H)を2400rpmで回転させて、制動を2000回実施する。オイルギア油の中に1/3縦方向に浸漬させて制動時の発生トルクより摩擦係数(μ)を算出し、2000回摺動後の摩擦量(mm)を測定する。
【００４０】実施例品及び比較例品について、測定結果及び製造コストを評価した。その結果を図5としての表1に示した。本発明品では、摩擦係数(μ)のばらつきが小さくなった。摩擦材の摩耗量も少なくなった。また、仕上げ切削の工程を省略できたので、製造工程を短縮、及び製造時間の短縮が図れ、製造コストを約60％に低減できた。
【００４１】
【発明の効果】ゴム又はプラスチックを加圧媒体として用いることで、摩擦材原料を３次元方向に圧縮して成形できる。その結果、摩擦係数(μ)のばらつきが小さく、摩耗量が少ないリング状摩擦材料が得られる。また、製造工程の簡略化及び製造時間の短縮が図れ、製造コストを格段に低減できる。そのため、品質が安定して製造コストが低いリング状摩擦材料を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術におけるリング状摩擦材の製造工程を示す図である。
【図２】本発明におけるリング状摩擦材の製造工程を示す図である。
【図３】本発明における異なる形状のリング状摩擦材の製造工程を示す図である。
【図４】外周に凸部のある加圧媒体の形状を示す図である。
【図５】本発明と比較例におけるリング状摩擦材の特性を表１として示す図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ 円錐台状加圧パンチ
３ 押えリング
４ 金属リング
５ 摩擦材原料
６ 加圧媒体
７ 加圧パンチ
８ 星型形状の成形用原料
９ 星型形状の加圧媒体
１０ 外周に凸部がある円板型加圧媒体
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リング状金属の機械部品の内面に、摩擦材を形成するリング状摩擦材の製造方法に関する。詳細には、自動車トランスミッションのシンクロナイザーリングの内面に、摩擦材料を均一に固着して形成するリング状摩擦材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車トランスミッション用シンクロナイザーリングの回転部品の摩擦材としては、銅合金などを利用した金属材料単体のリング状摩擦材が一般的であった。しかし、近年の自動車等のトルク力増加や耐熱性向上のために、銅合金製リングの内面にリング状摩擦材を形成する技術が提案され、上記自動車トランスミッション用シンクロナイザーリングの製造に用いられている。
【０００３】シンクロナイザーリングの金属リングの内面に、摩擦材を形成する技術について、第1の従来例を以下に示す。まず、摩擦材原料を用いて必要な形状よりもかなり大きいリング状摩擦材を成形する。次に、金属リング内面の張付面とほぼ同一形状になるように成形した摩擦材を加工する。金属リング内面の張付面に液状接着剤を塗布し、摩擦材を圧入して張付面に接着させてリング状摩擦材を得る。
【０００４】第2の従来例は、1軸プレスを用いて摩擦材原料を金属リングの内側に押しつけて成形し、同時に張り付ける方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の第1の例は、別に成形した摩擦材を円筒金属内面に接着して張り付ける方法である。製品のリング状摩擦材は、寸法のばらつきが小さくて品質が優れている。しかしながら、以下に示す問題点がある。
【０００６】まず、接着面に合わせて成形した摩擦材の形状を、更に加工する必要がある。また、加工寸法が合わない場合には、所定位置までの圧入ができなかったり、所定の位置を超えたり、接着後の摩擦材の厚みにばらつきが生じたりする。更に、成形した摩擦材は、必要寸法に比べてかなり大きく、不要部分を加工して切削する必要がある。また、薄い摩擦材の作製が難しいという問題もある。
【０００７】前記従来技術の第２の例の概要を図1に示した。金型1の凹部の底に金属リング4を挿入する。次に、円錐台状加圧パンチ2を押し下げる。金属リング4と円錐台状加圧パンチ2との間に、摩擦材原料5を充填する。次に、押えリング3を挿入する。円錐台状加圧パンチ2は、金型1を貫通させて更に下げる。
【０００８】すると、摩擦材原料5は、円錐台状加圧パンチ2とともに下降したリング3によって縦方向に圧縮される。また、円錐台状加圧パンチ2の断面直径は次第に大きくなり、円周方向へ広がって、摩擦材原料5を圧縮する。この円周方向への圧縮力を強めることで、摩擦材原料5は金属リング4に固着する。
【０００９】この方法では、接着面に対して加圧方向がほぼ平行の圧力を利用して成形するので、上下方向の加圧力を横方向に変更するために、円錐台状パンチ2を使用する。円錐台状パンチ2を垂直に下降させると、摩擦材原料5との接触部における円錐台状パンチ2の断面直径が変化する。そのため、押えリング3の内径及び金型1の底面の内径は、円錐台状パンチ2の断面直径の寸法変化に追従して変更する必要がある。
【００１０】それには機械的に金型等の寸法を変える方法があるが、制御が非常に難しく設備も高価となる。従って、押えリング3及び金型1には、ゴムなどの弾性体を用いることもできるが、逆に円錐台状パンチ2の動きを精度良く制御できなくなる。このため、摩擦材原料5への圧力が不均一となって、成形した摩擦材の品質特性にばらつきが生じる。また、成形した摩擦材の厚みもばらつくので、あらかじめ厚みを大きとっておく必要もある。
【００１１】本発明者はこの問題へ対処するため鋭意検討を重ねた。そして、成形時の加圧媒体として、ゴムやプラスチックなどを用いれば良いことがわかった。つまり、ゴムやプラスチックは、常圧では固体であるが29.4MPa以上の圧力下では、擬似流体となって自由に変形する。しかしながら圧縮による体積変化は、非常に小さい。すなわち、本発明のように加圧パンチに39.2MPa以上の圧力をかけて圧縮する場合には、ゴムやプラスチックは擬似流体となって、アイソスタティック（等方的）圧縮が可能となる。
【００１２】従って、このような加圧媒体を用いれば、圧力を全ての方向に均一に伝達可能となる。この性質を利用して比重、硬度等の物理特性、及び摩耗特性が良好で品質の安定した、リング状摩擦材が製造できる。さらに、原料の成形から張り付けまで、一貫した製造方法とすることができる。
【００１３】すなわち、本発明は弾性体であり非圧縮体であるゴムやプラスチックを加圧媒体として用い、圧力を上下や円周方向に、疑等方的にかけて、金属リング内面に摩擦材料を固着することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述課題を解決するために、本発明の第１の態様は、下記の工程を備えたことを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
(a) 金型（１）内に金属リング（４）をセットし、(b) 前記金属リング（４）の内側には加圧媒体（６）をセットし、(c) 前記金属リング（４）と前記加圧媒体（６）の間に熱硬化性樹脂を含む摩擦材原料（５）を充填し、(d) 前記金属リング（４）と前記摩擦材原料(５)を押えリング（３）で押え、(e) 加圧パンチ（７）で前記加圧媒体（６）を加圧して、圧力を等方的に発生させることにより前記摩擦材原料（５）を圧縮成形して前記金属リング（４）に固着させて一体とし、(f) 一体とした前記摩擦材原料（５）及び前記金属リング（４）を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００１５】本発明の第２の態様は、前記加圧媒体（６）の材料は、ネオプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムのうちのいずれか１種以上のゴムであることを特徴とするリング状摩擦材料の製造方法である。
【００１６】本発明の第３の態様は、前記加圧媒体（６）の材料は、ナイロン又はテフロンのいずれか１種以上のプラスチックであることを特徴とするリング状摩擦材料の製造方法である。
【００１７】本発明の第４の態様は、前記加圧媒体（６）の少なくとも側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状に相似であることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
【００１８】本発明の第５の態様は、前記加圧媒体（６）の側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状の反転形状であることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
【００１９】本発明の第６の態様は、前記摩擦材原料（５）は、無機繊維、有機繊維、無機粒子、無機繊維、及び金属粒子から選択した１種以上と前記熱硬化性樹脂とを、所定量配合して混合したものであることを特徴とするリング状摩擦材料の製造方法。
【００２０】本発明の第７の態様は、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、及びエポキシ樹脂から選択される１種以上であることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法。
【００２１】本発明の第８の態様は、前記リング状摩擦材が自動車トランスミッションのシンクロナイザーリングであることを特徴とするリング状摩擦材の製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図2を用いて説明する。金型1はリング状摩擦材の設計条件に合わせて作製した金型である。金型1の材質は、通常用いる金属材料、例えば炭素鋼を用いて作製する。リング状摩擦材は、通常嵌合が容易なようにテーパ付き円筒状である。
【００２３】金型1に金属リング4をセットする。金属リング4は通常銅合金を用いて作成する。例えば、銅合金としては真鍮を用いることが望ましい。金属リング4はリング状摩擦材を内側に備え、トランスミッション用の部品として使用する。金属リング4の内側形状及び外側形状は、利用する個所の形状及び摺動する相手材の形状によって決まるものである。ここでは、例として形状をリング状と示したが、パイプ状、円盤状等の多種の形状を示すものであり、内面形状も種々の形状を選択できる。
【００２４】金属リング4の内側には、加圧媒体6をセットする。通常、ゴムを加圧媒体として用いるが、プラスチックを用いても良い。ゴムは天然ゴム又は合成ゴムのいずれでも良い。ゴムを用いる場合には、変形のし易さ、復元性、及び寿命の長短面から、ネオプレン系ゴムを用いるのが望ましい。しかし、単純な形状の成形に用いる場合には、どのようなゴムでも使用できる。
【００２５】次に、加圧パンチ7を加圧して圧縮力を加える。加圧力が低い場合には、ゴムの変形し易さは硬度に影響されるので、使用ゴムの選定に配慮が必要となる。使用するゴムの外径及び寸法は、所定重量の成形用原料が充填できる空隙を設けるように設計する。
【００２６】金属リング4と加圧媒体6の間に摩擦材原料5を充填する。摩擦材原料5は無機繊維、有機繊維、無機粒子、有機粒子、金属粒子、熱硬化樹脂等から選定し、所定の割合で配合し、V型コーンミキサー等の混合設備を用いて混合したものである。
【００２７】無機繊維は、例えばアルミナ、シリカ、炭素等のセラミックス繊維や鉄、銅等の金属繊維から選択する。有機繊維は、綿、麻、木質繊維、アラミド繊維及びナイロン繊維等の人造繊維等から選択する。無機粒子は、例えばアルミナ、ジルコニア、シリカ等から選択する。有機粒子は、ゴム粉末、カシュー粉末等から選択する。
【００２８】金属粒子は、例えば銅、鉄、ニッケル等の粒子から選択する。熱硬化樹脂は、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂から選択する。摩擦材原料は、化学特性、物理特性等の必要な特性に応じて原料組成、配合条件、混合条件、充填量を選定することはいうまでもない。
【００２９】配合量の1例を以下に示す。無機繊維はカーボン繊維、及びガラス繊維が各25重量部である。無機粒子は珪藻土、及び硫酸バリウムの2種を合わせて10重量部である。金属粒子は銅粉が15重量部である。熱硬化性樹脂はフェノール樹脂が25重量部である。
【００３０】次に、金属製の押えリング3の下端面を金属リング4の上端面に合わせ、金属製の加圧パンチ7を下げて加圧媒体6を加圧する。加圧媒体としては、常温で弾性体であり、例えば29.4MPa以上の高圧下で変形可能な非圧縮体であるゴムやプラスチックを用いる。そして、39.2MPa以上の圧力を上下方向や円周方向に、疑等方的にかけて、あらかじめ接着剤を塗布してある金属リング内面に、摩擦材料を均一に固着させる。
【００３１】ゴムやプラスチックは常圧下では固体であるが、29.4MPa以上の高圧下では擬似流体となって自由に変形し、金型底面、摩擦材原料5、押えリング3、及び加圧パンチ7で囲んだ空隙内で広がる。しかし、圧縮による体積変化が非常に小さいため、圧力を均一に伝達することができる。その結果、均一に圧縮成形された摩擦材が成形される。
【００３２】図3に加圧媒体9の別な形状の例を示した。金属リング4に星型の加圧媒体9を挿入し、その間に摩擦材原料8を充填する。加圧媒体9を下方向に加圧して摩擦材原料8を、星型に金属リング4の内面に固着させる。図3は加圧媒体9への加圧を緩めて、加圧媒体9と金属リング4に固着した摩擦材料8との間に、隙間ができたときの横断面図である。
【００３３】この例のように、最終製品形状に相似の、いわゆる反転形状の加圧媒体を用いて成形することで、最終製品の形状に近い（ニアネットシェイプ）成形が簡単にできるので、成形後に必要な加工手間が省ける。図4には、加圧媒体の更に別の形状例10の横断面を示した。中心部は円板型形状であり、円板の周囲には、断面が長方形状の突起が形成されている。
【００３４】加圧終了後に加圧パンチ7、及び押えリング3を取り外す。次に、成形した摩擦材原料と一体となった金属リング4を取り外し、加圧媒体6を外す。成形した摩擦材原料と一体となった金属リング4は、所定温度で所定時間加熱炉中で保持する。この理由は、摩擦材原料に混ぜたバインダーの熱硬化性樹脂を加熱して十分に硬化させるとともに、金属リングとリング状摩擦材料を接着するためである。
【００３５】フェノール樹脂を用いた場合には、使用するフェノール樹脂の種類により異なるが、150℃で5時間程度加熱する。加熱後のリング状摩擦材は、円周方向に油溝を付加して製品とする。
【００３６】
【実施例】（実施例）図2を参照して説明する。無機繊維としてガラス繊維及びカーボン繊維を、無機粒子としてBaSO4及びCaCO3を、金属粒子としてFe及びCuをそれぞれ配合した。これらにフェノール樹脂を添加し、V型コーンミキサーで混合して摩擦材原料を調製した。
【００３７】内径80mmの金型1に真鍮製リング4をセットした。中心には、硬度が70度のネオプレンゴム製で、図4に示した凸部付き形状の円板6をセットした。ネオプレンゴム製の凸部付き円板6と真鍮製リング4の間に、調製した摩擦材原料5を充填した。加圧パンチ７に100Mpaの圧力を加えて成形した。成形摩擦材原料5と一体となった真鍮製リング4を、150〜250℃で8時間加熱して熱硬化させた。最後に真鍮製リングの円周方向に、油溝を付加して製品を得た。
【００３８】（比較例）図1に示すような装置を用い、実施例と同様の摩擦材原料を用いて同様な形状のリング状の摩擦材を作成した。所定の加熱処理を実施し、リング状の摩擦材料を得た。この摩擦材料を、真鍮製リング内面に接着剤を用いて張り付けた。真鍮製リングの縦方向及び円周方向に油溝を加工した。
【００３９】実施例品及び比較例品について、慣性吸収式摩擦試験機を用いて摩擦係数(μ)及び摩擦材の厚み方向の摩耗量(mm)を測定した。試験は、押し付け荷重を2000Nとし、相手材料(金属：材質SCM21H)を2400rpmで回転させて、制動を2000回実施する。オイルギア油の中に1/3縦方向に浸漬させて制動時の発生トルクより摩擦係数(μ)を算出し、2000回摺動後の摩擦量(mm)を測定する。
【００４０】実施例品及び比較例品について、測定結果及び製造コストを評価した。その結果を図5としての表1に示した。本発明品では、摩擦係数(μ)のばらつきが小さくなった。摩擦材の摩耗量も少なくなった。また、仕上げ切削の工程を省略できたので、製造工程を短縮、及び製造時間の短縮が図れ、製造コストを約60％に低減できた。
【００４１】
【発明の効果】ゴム又はプラスチックを加圧媒体として用いることで、摩擦材原料を３次元方向に圧縮して成形できる。その結果、摩擦係数(μ)のばらつきが小さく、摩耗量が少ないリング状摩擦材料が得られる。また、製造工程の簡略化及び製造時間の短縮が図れ、製造コストを格段に低減できる。そのため、品質が安定して製造コストが低いリング状摩擦材料を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術におけるリング状摩擦材の製造工程を示す図である。
【図２】本発明におけるリング状摩擦材の製造工程を示す図である。
【図３】本発明における異なる形状のリング状摩擦材の製造工程を示す図である。
【図４】外周に凸部のある加圧媒体の形状を示す図である。
【図５】本発明と比較例におけるリング状摩擦材の特性を表１として示す図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ 円錐台状加圧パンチ
３ 押えリング
４ 金属リング
５ 摩擦材原料
６ 加圧媒体
７ 加圧パンチ
８ 星型形状の成形用原料
９ 星型形状の加圧媒体
１０ 外周に凸部がある円板型加圧媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】 下記の工程を備えたことを特徴とするリング状摩擦材の製造方法。
(a) 金型（１）内に金属リング（４）をセットし、(b) 前記金属リング（４）の内側には加圧媒体（６）をセットし、(c) 前記金属リング（４）と前記加圧媒体（６）の間に熱硬化性樹脂を含む摩擦材原料（５）を充填し、(d) 前記金属リング（４）と前記摩擦材原料(５)を押えリング（３）で押え、(e) 加圧パンチ（７）で前記加圧媒体（６）を加圧して、圧力を等方的に発生させることにより前記摩擦材原料（５）を圧縮成形して前記金属リング（４）に固着させて一体とし、(f) 一体とした前記摩擦材原料（５）及び前記金属リング（４）を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【請求項２】 前記加圧媒体（６）の材料は、ネオプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムのうちのいずれか１種以上のゴムであることを特徴とする請求項１に記載のリング状摩擦材料の製造方法。
【請求項３】 前記加圧媒体（６）の材料は、ナイロン又はテフロン（登録商標）のいずれか１種以上のプラスチックであることを特徴とする請求項１に記載のリング状摩擦材料の製造方法。
【請求項４】 前記加圧媒体（６）の側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状に相似であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項５】 前記加圧媒体（６）の側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状の反転形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項６】 前記摩擦材原料（５）は、無機繊維、有機繊維、無機粒子、無機繊維、及び金属粒子から選択した１種以上と前記熱硬化性樹脂とを、所定量配合して混合したものであることを特徴とする請求項１に記載のリング状摩擦材料の製造方法。
【請求項７】 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１又は６のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項８】 前記リング状摩擦材が自動車トランスミッションのシンクロナイザーリングであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項１】 下記の工程を備えたことを特徴とするリング状摩擦材の製造方法。
(a) 金型（１）内に金属リング（４）をセットし、(b) 前記金属リング（４）の内側には加圧媒体（６）をセットし、(c) 前記金属リング（４）と前記加圧媒体（６）の間に熱硬化性樹脂を含む摩擦材原料（５）を充填し、(d) 前記金属リング（４）と前記摩擦材原料(５)を押えリング（３）で押え、(e) 加圧パンチ（７）で前記加圧媒体（６）を加圧して、圧力を等方的に発生させることにより前記摩擦材原料（５）を圧縮成形して前記金属リング（４）に固着させて一体とし、(f) 一体とした前記摩擦材原料（５）及び前記金属リング（４）を加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる。
【請求項２】 前記加圧媒体（６）の材料は、ネオプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムのうちのいずれか１種以上のゴムであることを特徴とする請求項１に記載のリング状摩擦材料の製造方法。
【請求項３】 前記加圧媒体（６）の材料は、ナイロン又はテフロン（登録商標）のいずれか１種以上のプラスチックであることを特徴とする請求項１に記載のリング状摩擦材料の製造方法。
【請求項４】 前記加圧媒体（６）の側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状に相似であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項５】 前記加圧媒体（６）の側面の形状が、製品リング状摩擦材の内面の摩擦材の形状の反転形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項６】 前記摩擦材原料（５）は、無機繊維、有機繊維、無機粒子、無機繊維、及び金属粒子から選択した１種以上と前記熱硬化性樹脂とを、所定量配合して混合したものであることを特徴とする請求項１に記載のリング状摩擦材料の製造方法。
【請求項７】 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１又は６のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【請求項８】 前記リング状摩擦材が自動車トランスミッションのシンクロナイザーリングであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリング状摩擦材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００２−１８１０７４（Ｐ２００２−１８１０７４Ａ）
【公開日】平成１４年６月２６日（２００２．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−３８３０９７（Ｐ２０００−３８３０９７）
【出願日】平成１２年１２月１８日（２０００．１２．１８）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【出願人】（０００２２０７６７）東京窯業株式会社 (211)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年６月２６日（２００２．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年１２月１８日（２０００．１２．１８）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【出願人】（０００２２０７６７）東京窯業株式会社 (211)
【Ｆターム（参考）】
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