湿式摩擦材
【課題】湿式摩擦材において、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減できること。
【解決手段】湿式摩擦材１は、芯金２の両面にリング形状の摩擦材基材３を接着してなり、摩擦材基材３は摩擦面層４及びベース層５の二層から構成され、摩擦面層４はアラミド繊維に充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、フェノール樹脂を含浸して加熱硬化させてなる。一方、ベース層５は、セルロース繊維及びアラミド繊維にコルク粒子６を混合して抄紙し、フェノール樹脂を含浸して加熱硬化させてなる。ベース層５のコルク粒子６が弾性変形して、相手材の表面のうねり等の影響を吸収することによって、摩擦面層４の表面（摩擦面）を相手材の表面に追従させることができる。
【解決手段】湿式摩擦材１は、芯金２の両面にリング形状の摩擦材基材３を接着してなり、摩擦材基材３は摩擦面層４及びベース層５の二層から構成され、摩擦面層４はアラミド繊維に充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、フェノール樹脂を含浸して加熱硬化させてなる。一方、ベース層５は、セルロース繊維及びアラミド繊維にコルク粒子６を混合して抄紙し、フェノール樹脂を含浸して加熱硬化させてなる。ベース層５のコルク粒子６が弾性変形して、相手材の表面のうねり等の影響を吸収することによって、摩擦面層４の表面（摩擦面）を相手材の表面に追従させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、リング形状の芯金の表面に少なくともベース層及び摩擦面層の二層を設けた湿式摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、湿式摩擦材として、材料の歩留まり向上による低コスト化、引き摺りトルク低減による車両での低燃費化を目指して、平板リング状の芯金に平板リング形状に沿ったセグメントピースに切断した摩擦材基材を油溝となる間隔をおいて接着剤で順次並べて全周に亘って接着し、裏面にも同様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が開発されている。
このようなセグメントタイプ摩擦材は、自動車等の自動変速機（Automatic Transmission、以下「ＡＴ」とも略する。）やオートバイ等の変速機に用いられる複数または単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用として用いることができる。
【０００３】
一例として、自動車等の自動変速機には湿式油圧クラッチが用いられており、複数枚のセグメントタイプ摩擦材と複数枚のセパレータプレートとを交互に重ね合わせ、油圧で両プレートを圧接してトルク伝達を行うようになっており、非締結状態から締結状態に移行する際に生じる摩擦熱の吸収や摩擦材の摩耗防止等の理由から、両プレートの間に潤滑油（Automatic Transmission Fluid，自動変速機潤滑油、以下「ＡＴＦ」とも略する。）を供給している。（なお、「ＡＴＦ」は出光興産株式会社の登録商標である。）
【０００４】
しかし、このような湿式油圧クラッチにおいて締結時に発生することがあるジャダー現象、即ち摩擦によって動力を伝達するクラッチやブレーキにおいてスムースに力が作用せず異常振動を起こす現象の低減については、従来の抄紙タイプの摩擦材基材を用いた湿式摩擦材の改良では十分に対応することができなかった。
かかるジャダー現象の発生は、相手材であるセパレータプレート等の表面のうねり等に起因することが分かっている。
このような相手材の表面のうねりを吸収するためには、抄紙タイプの摩擦材基材の厚さを厚くして弾性を増加することが考えられるが、摩擦材基材の厚さの変更は設計変更となるため、摩擦材基材の厚さを変えることなくジャダー現象を低減することが要請されていた。
【０００５】
そこで、特許文献１においては、相手材の表面のうねりを吸収して係合時の相手面との偏当りを生じにくくすること等を目的として、摩擦面層の下にゴム組成物層を配置した湿式摩擦材の発明について開示している。
これによって、ゴム組成物層が弾性変形して相手面のうねりを吸収するため、相手面との当りが改善されるとともに、摩擦摺動面側への作動オイルのリークを低減することができるとしている。
【０００６】
また、特許文献２においては、二層構造の湿式摩擦材において、固定面側の層を摩擦係数の向上に寄与させることを目的として、摩擦面層の下に弾性変形可能なベース層を、特に発泡ゴムよりなる弾性体を含むベース層を設けたことを特徴とする湿式摩擦材の発明について開示している。
これによって、ベース層が弾性変形することで摩擦面層が相手材の表面形状に追従しながら摩擦摺動するため、相手材との接触面積が増大し摩擦係数を向上させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１００９３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、ベース層に比重の大きいゴム組成物を用いるため、湿式摩擦材の重量が増大してしまい、摩擦材係合装置の軽量化の要請に反することになるという問題点があった。
また、上記特許文献２に記載の技術においては、発泡ゴムよりなる弾性体をベース層に用いているため重量は低減されるが、反発力が弱くなるため、締結時の加圧が弱く締結力が小さくなる、相手面との当りの改善性が低下する等の不具合が生じやすいという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係る湿式摩擦材は、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、リング形状の芯金と、該芯金の最表面に設けられた摩擦面層と、該摩擦面層と前記芯金との間に設けられたベース層とを具備し、前記ベース層は、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体を含有するものである。
ここで、「リング形状の芯金」は必ずしも平板リング形状でなくても良く、波打ちを有するリング形状の芯金を用いる場合もある。また、「芯金」の材質は金属製に限られるものではない。
更に、「摩擦面層」及び「ベース層」は、隣接する層との境界面が必ずしも明確になっていなくても良い。例えば、「摩擦面層」または「ベース層」に合成樹脂を含有させて、これらの層を隣接する層と合成樹脂で接着した場合には、境界面が不明瞭になる。したがって、「摩擦面層」は摩擦面を有し湿式摩擦材の最表面に位置する部分であれば良く、「ベース層」は摩擦面層と芯金との間に位置する弾力性を有する部分であれば良い。
また、「柔軟性を有する多面マイクロセル構造体」とは、多面体または正多面体で中空の構造体であって、柔軟性を有し、高い弾性力を持つもので、具体的にはコルク粒子等が該当する。
【００１１】
請求項２の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１の構成において、前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、コルク粒子であり、該コルク粒子の含有量は前記ベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内、より好ましくは３０重量％〜４０重量％の範囲内であるものである。
ここで、「コルク（cork）」とは、コルクガシの樹皮のコルク組織を剥離、加工した弾力性に富む素材であり、またコルクに似せて作った合成素材は合成コルクと呼ばれる。本明細書及び特許請求の範囲においては、合成コルクの粒子をも「コルク粒子」に含めるものとする。
【００１２】
請求項３の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１または請求項２の構成において、前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内、より好ましくは３０μｍ〜５０μｍの範囲内であるものである。
【００１３】
請求項４の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１乃至請求項３の何れか１つの構成において、前記ベース層の厚さは、前記摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内、より好ましくは１．５倍〜２．５倍の範囲内であるものである。
【００１４】
請求項５の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１乃至請求項４の何れか１つの構成において、前記ベース層の前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体以外の構成が、セルロース繊維及び／またはアラミド繊維と、熱硬化性樹脂とを含有するものである。
ここで、「セルロース繊維及び／またはアラミド繊維」とは、セルロース繊維のみを含有していても良く、アラミド繊維のみを含有していても良く、セルロース繊維とアラミド繊維の両方を含有していても良いという意味である。
【００１５】
また、「セルロース（cellulose）」とは、分子式（Ｃ6 Ｈ10Ｏ5 ）n で表される炭水化物（多糖類）であって、植物細胞の細胞壁及び繊維の主成分で、天然の植物質の３分の１を占め、地球上で最も多く存在する炭水化物である。
更に、「アラミド（aramid）」とは、ポリアミド（アミド結合によって多数のモノマーが結合してできたポリマー）の一種であり、ジアミンとカルボン酸の共重合反応で合成される。アラミドにはパラ系アラミドとメタ系アラミドがあり、パラ系アラミドは高い強度と弾性率を持ち、メタ系アラミドは優れた耐熱性を有する。
組織的な命名法ではなく、商標名で呼ばれることが多い。例えば、パラ系アラミドとしては、「ケブラー（Kevlar）」（デュポン社の登録商標）、「トワロン（Twaron）」（帝人アラミド社の登録商標）、「テクノーラ（Technora）（ＨＭ−５０）」（帝人テクノプロダクツ(株) の登録商標）等があり、メタ系アラミドとしては、「ノーメックス（Nomex）」（デュポン社の登録商標）、「コーネックス」（帝人テクノプロダクツ(株) の登録商標）等がある。
また、「熱硬化性樹脂」としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等がある。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明に係る湿式摩擦材は、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、リング形状の芯金と、芯金の最表面に設けられた摩擦面層と、摩擦面層と芯金との間に設けられたベース層とを具備し、ベース層は柔軟性を有する多面マイクロセル構造体を含有することから、中空で軽量である柔軟性を有する多面マイクロセル構造体が弾性変形して、相手材の表面のうねり等の影響を吸収することによって、摩擦面層の表面（摩擦面）を相手材の表面に追従させることができる。
したがって、湿式摩擦材と相手材との締結時におけるジャダーを大幅に低減できるとともに摩擦係数が向上し、湿式摩擦材の重量が増大することもなく、逆に軽量化される。
【００１７】
このようにして、摩擦材基材の厚さを変えることなく、重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減することができる湿式摩擦材となる。
【００１８】
請求項２の発明に係る湿式摩擦材においては、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体がコルク粒子であり、コルク粒子の含有量はベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内である。
本発明者は、湿式摩擦材におけるジャダー現象を低減するために最適な柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の材質とその配合量について、鋭意実験研究を重ねた結果、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてコルク粒子を用いて、その含有量はベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内とすることによって、請求項１に係る発明の効果に加えて、より摩擦係数が大きくジャダーの少ない湿式摩擦材が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００１９】
即ち、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてコルク粒子を用いることによって、より確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ、コルク粒子の含有量がベース層を１００重量％とした場合に２０重量％未満であると、コルク粒子による弾性変形の効果が小さくなって摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ難くなり、一方、ベース層を１００重量％とした場合にコルク粒子の含有量が５０重量％を超えると、ベース層の強度が低下して相手材との締結時において湿式摩擦材が破損してしまう恐れがある。
したがって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてコルク粒子を用い、その含有量はベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内とすることが好ましい。
【００２０】
なお、コルク粒子の含有量を、ベース層を１００重量％とした場合に３０重量％〜４０重量％の範囲内とすることによって、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られることから、より好ましい。
【００２１】
請求項３の発明に係る湿式摩擦材においては、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内である。
本発明者は、湿式摩擦材におけるジャダー現象を低減するために最適な、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径について、鋭意実験研究を重ねた結果、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径を、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内とすることによって、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加えて、より摩擦係数が大きくジャダーの少ない湿式摩擦材が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００２２】
即ち、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体のレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ未満であると、弾性変形の効果が小さくなって摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ難くなり、一方、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が６０μｍを超えると、ベース層の強度が低下して相手材との締結時において湿式摩擦材が破損してしまう恐れがある。
したがって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２３】
なお、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径を、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が３０μｍ〜５０μｍの範囲内とすることによって、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られることから、より好ましい。
【００２４】
請求項４の発明に係る湿式摩擦材においては、ベース層の厚さが摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内である。
本発明者は、湿式摩擦材におけるジャダー現象を低減するために最適な、ベース層の厚さと摩擦面層の厚さの比率について、鋭意実験研究を重ねた結果、ベース層の厚さを摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内とすることによって、請求項１乃至請求項３に係る発明の効果に加えて、より摩擦係数が大きくジャダーの少ない湿式摩擦材が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００２５】
即ち、ベース層の厚さが摩擦面層の厚さの１倍未満であると、弾性変形の効果が小さくなって摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ難くなり、一方、ベース層の厚さが摩擦面層の厚さの３倍を超えると、湿式摩擦材全体の強度が低下して相手材との締結時において湿式摩擦材が破損してしまう恐れがある。
したがって、ベース層の厚さを摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
なお、ベース層の厚さを摩擦面層の厚さの１．５倍〜２．５倍の範囲内とすることによって、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られることから、より好ましい。
【００２７】
請求項５の発明に係る湿式摩擦材においては、ベース層が、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体以外に、セルロース繊維及び／またはアラミド繊維と、熱硬化性樹脂とを含有することから、請求項１乃至請求項４に係る発明の効果に加えて、弾性変形力と強度とを併せ持つベース層となり、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係る湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材の全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面の一部を示す部分断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材の摩擦材基材の弾性歪み量の測定結果を比較例１の摩擦材基材と比較して示す棒グラフである。
【図３】図３は本発明の実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材の摩擦性能の測定結果を比較例１の湿式摩擦材と比較して示す棒グラフである。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施の形態２に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材の全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態においては、芯金は金属製に限られるものではなく、強度と耐油性と耐熱性を有するものであれば、例えばポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ガラス繊維強化ＰＥＴ、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等のエンジニアリング・プラスチックや、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等のスーパー・エンジニアリング・プラスチックからなるものでも良い。
【００３０】
製造し易さという点では、芯金の材料としては、やはり鉄、鋼、合金鋼、ステンレス、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン合金等の金属が好ましく、特にコスト面等から、鉄、鋼、合金鋼、銅合金が好ましい。
【００３１】
リング形状の芯金の上には、少なくとも摩擦面層とベース層が設けられるが、「摩擦面層」としては、従来の湿式摩擦材の摩擦材基材として用いられているような、セルロース繊維等の繊維に必要に応じて充填剤や摩擦調整剤等の添加物を混合して抄紙し、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸して加熱硬化させてなる摩擦材基材から切り出したもの等を用いることができる。
また、「ベース層」としては、セルロース繊維等の繊維に柔軟性を有する多面マイクロセル構造体及び必要に応じて充填剤等の添加物を混合して抄紙し、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸して加熱硬化させてなる摩擦材基材から切り出したもの等を用いることができる。
【００３２】
ここで、「柔軟性を有する多面マイクロセル構造体」としては、合成コルクの粒子を含む概念としてのコルク粒子が好ましい。
また、コルク粒子の含有量は、ベース層が強度と弾性変形性を兼ね備える必要があることから、ベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内とすることが好ましく、３０重量％〜４０重量％の範囲内とすることがより好ましい。
更に、コルク粒子の粒子径は、ベース層が強度と弾性変形性を兼ね備える必要があることから、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内であることが好ましく、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が３０μｍ〜５０μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００３３】
また、ベース層は、多面マイクロセル構造体以外に、セルロース繊維及びアラミド繊維を含有することが好ましく、その含有量は、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内とすることが好ましく、１５重量％〜２０重量％の範囲内とすることがより好ましい。
【００３４】
更に、ベース層の厚さは、摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内であることが好ましく、摩擦面層の厚さの１．５倍〜２．５倍の範囲内であることがより好ましい。
また、ベース層と摩擦面層とを互いに貼り合わせて摩擦材基材としてからセグメントピース形状またはリング形状に切り出しても良いし、ベース層と摩擦面層とをそれぞれ別個にセグメントピース形状またはリング形状に切り出してから、まず芯金の表面に切り出したベース層を接着剤で貼り付け、その上に切り出した摩擦面層を接着剤で貼り付けることもできる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態に係る湿式摩擦材について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３６】
［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１に係る湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材の全体構成について、図１を参照して説明する。
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態１に係る湿式摩擦材１は、平板リング形状の鋼板製の芯金２の両面に、リング形状の摩擦材基材３を接着してなるリングタイプ摩擦材である。
リング形状の摩擦材基材３の外径φ１及び内径φ２の大きさは、相手材の大きさ及び湿式摩擦材１に要求される特性に基づいて、任意に設定することができる。
【００３７】
図１（ｂ）に示されるように、この摩擦材基材３は、摩擦面層４及びベース層５の二層から構成されており、相手材と接触する摩擦面を有する摩擦面層４は、繊維に充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
一方、ベース層５は、繊維に柔軟性のある多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
【００３８】
そして、外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出したベース層５を、鋼板製の芯金２の表面に接着剤としてのフェノール樹脂で接着し、更にベース層５の上に同じく外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出した摩擦面層４を接着剤としてのフェノール樹脂で接着して、これらの摩擦面層４及びベース層５から摩擦材基材３を構成することによって、湿式摩擦材１が得られる。
【００３９】
なお、図示しない芯金２の裏面にも、同様にして外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出されたベース層５が接着され、ベース層５の上に外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出された摩擦面層４が接着されることによって、摩擦材基材３が構成され、このようにして両面に摩擦面を有するリングタイプ摩擦材としての湿式摩擦材１が製造されている。
【００４０】
より具体的には、ベース層５は、繊維としてセルロース繊維及びアラミド繊維を用いて、これらにコルク粒子６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
セルロース繊維としては叩解してパルプ化したものを使用し、アラミド繊維としてもパルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有しており、高い強度と弾性率を有するパラ系アラミドである。
【００４１】
ここで、「叩解」とは、『叩解はパルプスラリーを、リファイナー、ビーターなどの回転する向かい合った凹凸の刃の間を通過させることにより、パルプに連続的な圧縮・開放を繰り返して作用させて、パルプ繊維に膨潤、フィブリル化、切断を起こさせることである。』（社団法人日本化学会・編『化学便覧 応用化学編（第６版）』２５０頁，平成１５年１月３０日，丸善株式会社発行）である。
また、「フィブリル（fibril）」とは小繊維を意味し、「フィブリル化」とは、繊維内部のフィブリルが摩擦作用で表面に現れて毛羽立ち、ささくれる現象をいう。
【００４２】
更に、コルク粒子６としては、合成コルクではない天然のコルクガシの樹皮のコルク組織を剥離、加工したコルクの粒子を用いて、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が４１．４μｍで、粒度分布が１０μｍ〜１００μｍのものを使用した。
よって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子６は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内に入っており、３０μｍ〜５０μｍの範囲内にも入っている。
【００４３】
一方、摩擦面層４は、繊維としてアラミド繊維を用いて、これに充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
アラミド繊維としては、ベース層５と同じく、パルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有しており、高い強度と弾性率を有するパラ系アラミドである。
【００４４】
そして、摩擦面層４の厚さ：ｔ１＝０．３５ｍｍ、ベース層５の厚さ：ｔ２＝０．６５ｍｍ、摩擦材基材３の全体の厚さ：ｔ＝１ｍｍとしている。
したがって、ベース層５の厚さｔ２は、摩擦面層４の厚さｔ１の１．８６倍である。よって、ベース層５の厚さは、摩擦面層４の厚さの１倍〜３倍の範囲内に入っており、１．５倍〜２．５倍の範囲内にも入っている。
【００４５】
本実施の形態１においては、ベース層５を形成するセルロース繊維、アラミド繊維及びコルク粒子の配合率を変化させて、実施例１乃至実施例３の三種類の摩擦材基材３からなる湿式摩擦材１を作製して、その特性を検証した。
また、比較のために、ベース層５を有せず、摩擦材基材が摩擦面層４のみで構成された比較例１の湿式摩擦材をも作製して、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１との特性の違いを評価した。
実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３及び比較例１の摩擦材基材の配合を、表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示されるように、実施例１に係る摩擦材基材３は摩擦面層４及びベース層５の二層から構成されており、ベース層５は、２７．７８重量％のセルロース繊維と、同じく２７．７８重量％のアラミド繊維と、４４．４４重量％のコルク粒子とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、ベース層５が構成されている。
【００４８】
したがって、実施例１に係る摩擦材基材３のベース層５を１００重量％とした場合に、セルロース繊維とアラミド繊維はそれぞれ１９．８４重量％、コルク粒子は３１．７４重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。なお、小数点２桁未満四捨五入した。
よって、コルク粒子の含有量は、ベース層５を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内に入っており、また３０重量％〜４０重量％の範囲内にも入っている。
また、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層５を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内に入っており、更に１５重量％〜２０重量％の範囲内にも入っている。
【００４９】
一方、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４は、４４．０重量％のアラミド繊維と、５６．０重量％の充填材及び摩擦調整剤とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、２０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、摩擦面層４が構成されている。
したがって、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４を１００重量％とした場合に、アラミド繊維は３６．６７重量％、充填材及び摩擦調整剤は４６．６７重量％、フェノール樹脂は１６．６７重量％が含有されている。
【００５０】
また、表１に示されるように、実施例２に係る摩擦材基材３のベース層５においては、２５．０重量％のセルロース繊維と、同じく２５．０重量％のアラミド繊維と、５０．０重量％のコルク粒子とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、ベース層５が構成されている。
【００５１】
したがって、実施例２に係る摩擦材基材３のベース層５を１００重量％とした場合に、セルロース繊維とアラミド繊維はそれぞれ１７．８６重量％、コルク粒子は３５．７１重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。
よって、コルク粒子の含有量は、ベース層５を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内に入っており、また３０重量％〜４０重量％の範囲内にも入っている。
また、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層５を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内に入っており、更に、１５重量％〜２０重量％の範囲内にも入っている。
なお、実施例２に係る摩擦材基材３の摩擦面層４の構成は、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４と同様である。
【００５２】
また、表１に示されるように、実施例３に係る摩擦材基材３のベース層５においては、２２．７３重量％のセルロース繊維と、同じく２２．７３重量％のアラミド繊維と、５４．５５重量％のコルク粒子とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、ベース層５が構成されている。
【００５３】
したがって、実施例３に係る摩擦材基材３のベース層５を１００重量％とした場合に、セルロース繊維とアラミド繊維はそれぞれ１６．２４重量％、コルク粒子は３８．９６重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。
よって、コルク粒子の含有量は、ベース層５を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内に入っており、また３０重量％〜４０重量％の範囲内にも入っている。
また、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層５を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内に入っており、更に１５重量％〜２０重量％の範囲内にも入っている。
なお、実施例３に係る摩擦材基材３の摩擦面層４の構成も、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４と同様である。
【００５４】
これに対して、比較例１の摩擦材基材はベース層を有しておらず、厚さ１ｍｍの摩擦材基材全体が摩擦面層によって構成されている。
即ち、比較例１の摩擦材基材の摩擦面層においては、４４．０重量％のアラミド繊維と、５６．０重量％の充填材及び摩擦調整剤とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、摩擦面層が構成されている。
したがって、比較例１の摩擦材基材の摩擦面層を１００重量％とした場合に、アラミド繊維は３１．４２重量％、充填材及び摩擦調整剤は４０．０重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。
【００５５】
以上説明したような構成を有する実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３及び比較例１の摩擦材基材について、まず、その弾性を評価するために、ロックウェル硬度計を用いて弾性歪み量を測定した。
測定方法としては、加圧部形状がフラットな直径１０ｍｍの円筒状の圧子で摩擦材基材を挟み、荷重１５０ｋｇを１５秒かけた後の変位量Ａ（μｍ）を測定し、その後除圧して１５秒後の回復量Ｂ（μｍ）を測定した。なお、摩擦材基材を挟まずに荷重１５０ｋｇを１５秒かけてブランクＣ（μｍ）を測定し、そのＣの値によって、Ａ，Ｂの値を補正した。
そして、（Ｂ−Ａ）×２の値（μｍ）を弾性歪み量とした。
実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３及び比較例１の摩擦材基材の弾性歪み量を図２に示す。
【００５６】
図２に示されるように、実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３は、弾性歪み量が７９．０μｍ，８３．１μｍ，８３．３μｍといずれも大きく、弾性歪み量が５７．３μｍである比較例１よりも弾性変形力及び弾性回復力が優れていることが分かる。また、実施例１，実施例２，実施例３と、ベース層におけるコルク粒子の含有量が増加するにしたがって、弾性歪み量が大きくなっている。
これによって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体であるコルク粒子を混合したベース層５を配することによって、優れた弾性変形力及び弾性回復力を有する摩擦材基材３が得られることが明らかになった。
【００５７】
次に、本実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３を用いた湿式摩擦材１、及び比較例１の摩擦材基材を用いた湿式摩擦材について、低回転領域における摩擦特性を評価した。
測定方法としては、試験機として低速滑り摩擦試験機を用いて、三角波μ（摩擦係数）−Ｖ（回転数）試験を実施した。
試験条件としては、摩擦両面、ディスクサイズが図１に示される外径φ１＝１３０ｍｍ，内径φ２＝１０８ｍｍ、油温８０℃、面圧１．９６ＭＰａ、回転数（Ｖ）：０〜４００ｒｐｍの範囲内で行った。
実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１、及び比較例１の湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を、図３に示す。
【００５８】
図３に示されるように、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１は、０〜４００ｒｐｍの低回転数の領域における摩擦係数μが比較例１の湿式摩擦材よりも大きく、特に、弾性歪み量の大きさと同じく、実施例１，実施例２，実施例３の順に大きくなっていることが分かる。
また、比較例１の湿式摩擦材が、回転数１００ｒｐｍの近傍から回転数３００ｒｐｍにかけて摩擦係数μが減少して、ジャダー現象を示しているのに対して、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１は、回転数１００ｒｐｍから回転数３００ｒｐｍにかけて摩擦係数μが殆ど変化しておらず、ジャダー現象が大きく低減されていることが明らかとなった。
【００５９】
このように、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１は、ベース層５のコルク粒子６の含有量が増加するにしたがって０〜４００ｒｐｍの低回転数の領域における摩擦係数μが大きくなっていることから、ベース層５のコルク粒子６の弾性変形力によって、湿式摩擦材１の摩擦面層４の摩擦面が相手材の表面のうねり等に追従してものと考えることができる。
【００６０】
このようにして、本実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材１は、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減することができる湿式摩擦材となる。
【００６１】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る湿式摩擦材について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態２に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材の全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００６２】
図４（ａ）に示されるように、本実施の形態２に係る湿式摩擦材１１は、実施の形態１（リングタイプ摩擦材）と異なり、平板リング形状の鋼板製の芯金２の両面全面に、摩擦材基材から切り出したセグメントピース１３を、接着剤（フェノール樹脂）を使用して片面２０枚ずつ接着して、複数（片面２０本）の油溝１７を形成してなるセグメントタイプ摩擦材である。
セグメントピース１３の形状は略矩形であり、外周側の左右の角部が面取り加工された形状を有している。
リング形状の芯金２に沿って配置されたセグメントピース１３の外径φ３及び内径φ４の大きさは、相手材の大きさ及び湿式摩擦材１１に要求される特性に基づいて、任意に設定することができる。
【００６３】
図４（ｂ）に示されるように、このセグメントピース１３は、摩擦面層１４及びベース層１５の二層から構成されており、相手材と接触する摩擦面を有する摩擦面層１４は、繊維に充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
一方、ベース層１５は、繊維に柔軟性のある多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子１６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
【００６４】
そして、所定のサイズで作製した摩擦面層１４とベース層１５を接着剤としてのフェノール樹脂で接着して摩擦材基材とし、この摩擦材基材から所定形状のセグメントピース１３を切り出して、外径φ３及び内径φ４のリング形状に沿って鋼板製の芯金２の表面に接着剤としてのフェノール樹脂で接着して、これらの摩擦面層１４及びベース層１５からセグメントピース１３を構成することによって、湿式摩擦材１１が得られる。
【００６５】
なお、図示しない芯金２の裏面にも、同様にして外径φ３及び内径φ４のリング形状に沿って、摩擦材基材から切り出された所定形状のセグメントピース１３が接着されることによって、両面に摩擦面を有するセグメントタイプ摩擦材としての湿式摩擦材１１が製造されている。
【００６６】
より具体的には、ベース層１５は、繊維としてセルロース繊維及びアラミド繊維を用いて、これらにコルク粒子１６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
セルロース繊維としては叩解してパルプ化したものを使用し、アラミド繊維としてもパルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有しており、高い強度と弾性率を有するパラ系アラミドである。
【００６７】
また、コルク粒子１６としては、実施の形態１と同様に天然のコルクガシの樹皮のコルク組織を剥離、加工したコルクの粒子を用いて、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が４１．４μｍで、粒度分布が１０μｍ〜１００μｍのものを使用した。
よって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子１６は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内に入っており、３０μｍ〜５０μｍの範囲内にも入っている。
【００６８】
一方、摩擦面層１４は、繊維としてアラミド繊維を用いて、これに充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
アラミド繊維としては、ベース層１５と同じく、パルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有している。
【００６９】
そして、摩擦面層１４の厚さ：Ｔ１＝０．３５ｍｍ、ベース層５の厚さ：Ｔ２＝０．６５ｍｍ、セグメントピース１３の全体の厚さ：Ｔ＝１ｍｍとしている。
したがって、ベース層１５の厚さＴ２は、摩擦面層１４の厚さＴ１の１．８６倍である。よって、ベース層１５の厚さは、摩擦面層１４の厚さの１倍〜３倍の範囲内に入っており、１．５倍〜２．５倍の範囲内にも入っている。
【００７０】
本実施の形態２においては、表１の実施例３に示される配合と同一の配合を用いて、実施例４の湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材１１を作製して、その特性を検証した。
また、比較のために、表１の比較例１に示される配合と同様に、ベース層１５を有せず、セグメントピースが摩擦面層１４のみで構成された比較例２の湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材をも作製して、実施例４に係る湿式摩擦材１１との摩擦特性の違いを評価した。
【００７１】
測定方法としては、試験機として低速滑り摩擦試験機を用いて、三角波μ（摩擦係数）−Ｖ（回転数）試験を実施した。
試験条件としては、摩擦両面、ディスクサイズが図４に示される外径φ３＝１３０ｍｍ，内径φ４＝１０８ｍｍ、油温８０℃、面圧１．９６ＭＰａ、回転数（Ｖ）：０〜４００ｒｐｍの範囲内で行った。
【００７２】
このように、本実施の形態２の実施例４に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材１１について、上述した実施の形態１の場合と同様な条件で、μ−Ｖ特性を評価したところ、比較例２のベース層のないセグメントタイプ摩擦材に比較して、低い回転数（Ｖ）：０〜４００ｒｐｍの範囲に亘って、摩擦係数μが大きく、かつ、ジャダー現象の低減効果が大きいことが実証された。
【００７３】
このようにして、本実施の形態２の実施例４に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材１１は、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減することができる湿式摩擦材となる。
【００７４】
本実施の形態２においては、芯金２の片面当たりにセグメントピースを２０枚ずつ貼り付けた場合のみについて説明したが、芯金２の片面当たりのセグメントピースの枚数は２０枚に限られるものではなく、何枚でも自由に設定することができる。したがって、芯金２の片面当たりの油溝１７の数も２０本に限られるものではなく、何本でも自由に設定することができる。
【００７５】
上記各実施の形態においては、芯金２の両面にリング形状の摩擦材基材またはセグメントピースを貼り付けた場合について説明したが、仕様によっては、芯金２の片面のみにリング形状の摩擦材基材またはセグメントピースを貼り付けても良い。
【００７６】
また、上記各実施の形態においては、リング形状の摩擦材基材またはセグメントピースが摩擦面層とベース層の二層からなる場合のみについて説明したが、リング形状の摩擦材基材またはセグメントピースの全体の厚さを変えなければ、摩擦面層とベース層との間、ベース層と芯金２との間にその他の層を形成した三層以上からなるリング形状の摩擦材基材またはセグメントピースとすることもできる。
【００７７】
更に、上記各実施の形態においては、ベース層がセルロース繊維及びアラミド繊維と、コルク粒子とからなる場合のみについて説明したが、必要に応じて、その他の材料を配合することもできる。
【００７８】
本発明を実施するに際しては、湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材及びセグメントタイプ摩擦材のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係、製造方法等については、上記各実施の形態及び各実施例に限定されるものではない。
なお、本発明の実施の形態で挙げている数値は、臨界値を示すものではなく、実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１，１１ 湿式摩擦材
２ 芯金
４，１４ 摩擦面層
５，１５ ベース層
６，１６ 柔軟性を有する多面マイクロセル構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、リング形状の芯金の表面に少なくともベース層及び摩擦面層の二層を設けた湿式摩擦材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、湿式摩擦材として、材料の歩留まり向上による低コスト化、引き摺りトルク低減による車両での低燃費化を目指して、平板リング状の芯金に平板リング形状に沿ったセグメントピースに切断した摩擦材基材を油溝となる間隔をおいて接着剤で順次並べて全周に亘って接着し、裏面にも同様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が開発されている。
このようなセグメントタイプ摩擦材は、自動車等の自動変速機（Automatic Transmission、以下「ＡＴ」とも略する。）やオートバイ等の変速機に用いられる複数または単数の摩擦板を設けた摩擦材係合装置用として用いることができる。
【０００３】
一例として、自動車等の自動変速機には湿式油圧クラッチが用いられており、複数枚のセグメントタイプ摩擦材と複数枚のセパレータプレートとを交互に重ね合わせ、油圧で両プレートを圧接してトルク伝達を行うようになっており、非締結状態から締結状態に移行する際に生じる摩擦熱の吸収や摩擦材の摩耗防止等の理由から、両プレートの間に潤滑油（Automatic Transmission Fluid，自動変速機潤滑油、以下「ＡＴＦ」とも略する。）を供給している。（なお、「ＡＴＦ」は出光興産株式会社の登録商標である。）
【０００４】
しかし、このような湿式油圧クラッチにおいて締結時に発生することがあるジャダー現象、即ち摩擦によって動力を伝達するクラッチやブレーキにおいてスムースに力が作用せず異常振動を起こす現象の低減については、従来の抄紙タイプの摩擦材基材を用いた湿式摩擦材の改良では十分に対応することができなかった。
かかるジャダー現象の発生は、相手材であるセパレータプレート等の表面のうねり等に起因することが分かっている。
このような相手材の表面のうねりを吸収するためには、抄紙タイプの摩擦材基材の厚さを厚くして弾性を増加することが考えられるが、摩擦材基材の厚さの変更は設計変更となるため、摩擦材基材の厚さを変えることなくジャダー現象を低減することが要請されていた。
【０００５】
そこで、特許文献１においては、相手材の表面のうねりを吸収して係合時の相手面との偏当りを生じにくくすること等を目的として、摩擦面層の下にゴム組成物層を配置した湿式摩擦材の発明について開示している。
これによって、ゴム組成物層が弾性変形して相手面のうねりを吸収するため、相手面との当りが改善されるとともに、摩擦摺動面側への作動オイルのリークを低減することができるとしている。
【０００６】
また、特許文献２においては、二層構造の湿式摩擦材において、固定面側の層を摩擦係数の向上に寄与させることを目的として、摩擦面層の下に弾性変形可能なベース層を、特に発泡ゴムよりなる弾性体を含むベース層を設けたことを特徴とする湿式摩擦材の発明について開示している。
これによって、ベース層が弾性変形することで摩擦面層が相手材の表面形状に追従しながら摩擦摺動するため、相手材との接触面積が増大し摩擦係数を向上させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１００９３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、ベース層に比重の大きいゴム組成物を用いるため、湿式摩擦材の重量が増大してしまい、摩擦材係合装置の軽量化の要請に反することになるという問題点があった。
また、上記特許文献２に記載の技術においては、発泡ゴムよりなる弾性体をベース層に用いているため重量は低減されるが、反発力が弱くなるため、締結時の加圧が弱く締結力が小さくなる、相手面との当りの改善性が低下する等の不具合が生じやすいという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係る湿式摩擦材は、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、リング形状の芯金と、該芯金の最表面に設けられた摩擦面層と、該摩擦面層と前記芯金との間に設けられたベース層とを具備し、前記ベース層は、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体を含有するものである。
ここで、「リング形状の芯金」は必ずしも平板リング形状でなくても良く、波打ちを有するリング形状の芯金を用いる場合もある。また、「芯金」の材質は金属製に限られるものではない。
更に、「摩擦面層」及び「ベース層」は、隣接する層との境界面が必ずしも明確になっていなくても良い。例えば、「摩擦面層」または「ベース層」に合成樹脂を含有させて、これらの層を隣接する層と合成樹脂で接着した場合には、境界面が不明瞭になる。したがって、「摩擦面層」は摩擦面を有し湿式摩擦材の最表面に位置する部分であれば良く、「ベース層」は摩擦面層と芯金との間に位置する弾力性を有する部分であれば良い。
また、「柔軟性を有する多面マイクロセル構造体」とは、多面体または正多面体で中空の構造体であって、柔軟性を有し、高い弾性力を持つもので、具体的にはコルク粒子等が該当する。
【００１１】
請求項２の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１の構成において、前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、コルク粒子であり、該コルク粒子の含有量は前記ベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内、より好ましくは３０重量％〜４０重量％の範囲内であるものである。
ここで、「コルク（cork）」とは、コルクガシの樹皮のコルク組織を剥離、加工した弾力性に富む素材であり、またコルクに似せて作った合成素材は合成コルクと呼ばれる。本明細書及び特許請求の範囲においては、合成コルクの粒子をも「コルク粒子」に含めるものとする。
【００１２】
請求項３の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１または請求項２の構成において、前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内、より好ましくは３０μｍ〜５０μｍの範囲内であるものである。
【００１３】
請求項４の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１乃至請求項３の何れか１つの構成において、前記ベース層の厚さは、前記摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内、より好ましくは１．５倍〜２．５倍の範囲内であるものである。
【００１４】
請求項５の発明に係る湿式摩擦材は、請求項１乃至請求項４の何れか１つの構成において、前記ベース層の前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体以外の構成が、セルロース繊維及び／またはアラミド繊維と、熱硬化性樹脂とを含有するものである。
ここで、「セルロース繊維及び／またはアラミド繊維」とは、セルロース繊維のみを含有していても良く、アラミド繊維のみを含有していても良く、セルロース繊維とアラミド繊維の両方を含有していても良いという意味である。
【００１５】
また、「セルロース（cellulose）」とは、分子式（Ｃ6 Ｈ10Ｏ5 ）n で表される炭水化物（多糖類）であって、植物細胞の細胞壁及び繊維の主成分で、天然の植物質の３分の１を占め、地球上で最も多く存在する炭水化物である。
更に、「アラミド（aramid）」とは、ポリアミド（アミド結合によって多数のモノマーが結合してできたポリマー）の一種であり、ジアミンとカルボン酸の共重合反応で合成される。アラミドにはパラ系アラミドとメタ系アラミドがあり、パラ系アラミドは高い強度と弾性率を持ち、メタ系アラミドは優れた耐熱性を有する。
組織的な命名法ではなく、商標名で呼ばれることが多い。例えば、パラ系アラミドとしては、「ケブラー（Kevlar）」（デュポン社の登録商標）、「トワロン（Twaron）」（帝人アラミド社の登録商標）、「テクノーラ（Technora）（ＨＭ−５０）」（帝人テクノプロダクツ(株) の登録商標）等があり、メタ系アラミドとしては、「ノーメックス（Nomex）」（デュポン社の登録商標）、「コーネックス」（帝人テクノプロダクツ(株) の登録商標）等がある。
また、「熱硬化性樹脂」としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等がある。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明に係る湿式摩擦材は、油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、リング形状の芯金と、芯金の最表面に設けられた摩擦面層と、摩擦面層と芯金との間に設けられたベース層とを具備し、ベース層は柔軟性を有する多面マイクロセル構造体を含有することから、中空で軽量である柔軟性を有する多面マイクロセル構造体が弾性変形して、相手材の表面のうねり等の影響を吸収することによって、摩擦面層の表面（摩擦面）を相手材の表面に追従させることができる。
したがって、湿式摩擦材と相手材との締結時におけるジャダーを大幅に低減できるとともに摩擦係数が向上し、湿式摩擦材の重量が増大することもなく、逆に軽量化される。
【００１７】
このようにして、摩擦材基材の厚さを変えることなく、重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減することができる湿式摩擦材となる。
【００１８】
請求項２の発明に係る湿式摩擦材においては、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体がコルク粒子であり、コルク粒子の含有量はベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内である。
本発明者は、湿式摩擦材におけるジャダー現象を低減するために最適な柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の材質とその配合量について、鋭意実験研究を重ねた結果、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてコルク粒子を用いて、その含有量はベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内とすることによって、請求項１に係る発明の効果に加えて、より摩擦係数が大きくジャダーの少ない湿式摩擦材が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００１９】
即ち、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてコルク粒子を用いることによって、より確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ、コルク粒子の含有量がベース層を１００重量％とした場合に２０重量％未満であると、コルク粒子による弾性変形の効果が小さくなって摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ難くなり、一方、ベース層を１００重量％とした場合にコルク粒子の含有量が５０重量％を超えると、ベース層の強度が低下して相手材との締結時において湿式摩擦材が破損してしまう恐れがある。
したがって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてコルク粒子を用い、その含有量はベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内とすることが好ましい。
【００２０】
なお、コルク粒子の含有量を、ベース層を１００重量％とした場合に３０重量％〜４０重量％の範囲内とすることによって、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られることから、より好ましい。
【００２１】
請求項３の発明に係る湿式摩擦材においては、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内である。
本発明者は、湿式摩擦材におけるジャダー現象を低減するために最適な、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径について、鋭意実験研究を重ねた結果、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径を、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内とすることによって、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加えて、より摩擦係数が大きくジャダーの少ない湿式摩擦材が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００２２】
即ち、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体のレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ未満であると、弾性変形の効果が小さくなって摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ難くなり、一方、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が６０μｍを超えると、ベース層の強度が低下して相手材との締結時において湿式摩擦材が破損してしまう恐れがある。
したがって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２３】
なお、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体の粒子径を、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が３０μｍ〜５０μｍの範囲内とすることによって、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られることから、より好ましい。
【００２４】
請求項４の発明に係る湿式摩擦材においては、ベース層の厚さが摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内である。
本発明者は、湿式摩擦材におけるジャダー現象を低減するために最適な、ベース層の厚さと摩擦面層の厚さの比率について、鋭意実験研究を重ねた結果、ベース層の厚さを摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内とすることによって、請求項１乃至請求項３に係る発明の効果に加えて、より摩擦係数が大きくジャダーの少ない湿式摩擦材が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００２５】
即ち、ベース層の厚さが摩擦面層の厚さの１倍未満であると、弾性変形の効果が小さくなって摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られ難くなり、一方、ベース層の厚さが摩擦面層の厚さの３倍を超えると、湿式摩擦材全体の強度が低下して相手材との締結時において湿式摩擦材が破損してしまう恐れがある。
したがって、ベース層の厚さを摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
なお、ベース層の厚さを摩擦面層の厚さの１．５倍〜２．５倍の範囲内とすることによって、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られることから、より好ましい。
【００２７】
請求項５の発明に係る湿式摩擦材においては、ベース層が、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体以外に、セルロース繊維及び／またはアラミド繊維と、熱硬化性樹脂とを含有することから、請求項１乃至請求項４に係る発明の効果に加えて、弾性変形力と強度とを併せ持つベース層となり、より一層確実に摩擦係数を向上させジャダー現象を低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係る湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材の全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面の一部を示す部分断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材の摩擦材基材の弾性歪み量の測定結果を比較例１の摩擦材基材と比較して示す棒グラフである。
【図３】図３は本発明の実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材の摩擦性能の測定結果を比較例１の湿式摩擦材と比較して示す棒グラフである。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施の形態２に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材の全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態においては、芯金は金属製に限られるものではなく、強度と耐油性と耐熱性を有するものであれば、例えばポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ガラス繊維強化ＰＥＴ、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等のエンジニアリング・プラスチックや、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等のスーパー・エンジニアリング・プラスチックからなるものでも良い。
【００３０】
製造し易さという点では、芯金の材料としては、やはり鉄、鋼、合金鋼、ステンレス、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン合金等の金属が好ましく、特にコスト面等から、鉄、鋼、合金鋼、銅合金が好ましい。
【００３１】
リング形状の芯金の上には、少なくとも摩擦面層とベース層が設けられるが、「摩擦面層」としては、従来の湿式摩擦材の摩擦材基材として用いられているような、セルロース繊維等の繊維に必要に応じて充填剤や摩擦調整剤等の添加物を混合して抄紙し、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸して加熱硬化させてなる摩擦材基材から切り出したもの等を用いることができる。
また、「ベース層」としては、セルロース繊維等の繊維に柔軟性を有する多面マイクロセル構造体及び必要に応じて充填剤等の添加物を混合して抄紙し、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸して加熱硬化させてなる摩擦材基材から切り出したもの等を用いることができる。
【００３２】
ここで、「柔軟性を有する多面マイクロセル構造体」としては、合成コルクの粒子を含む概念としてのコルク粒子が好ましい。
また、コルク粒子の含有量は、ベース層が強度と弾性変形性を兼ね備える必要があることから、ベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内とすることが好ましく、３０重量％〜４０重量％の範囲内とすることがより好ましい。
更に、コルク粒子の粒子径は、ベース層が強度と弾性変形性を兼ね備える必要があることから、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内であることが好ましく、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が３０μｍ〜５０μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００３３】
また、ベース層は、多面マイクロセル構造体以外に、セルロース繊維及びアラミド繊維を含有することが好ましく、その含有量は、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内とすることが好ましく、１５重量％〜２０重量％の範囲内とすることがより好ましい。
【００３４】
更に、ベース層の厚さは、摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内であることが好ましく、摩擦面層の厚さの１．５倍〜２．５倍の範囲内であることがより好ましい。
また、ベース層と摩擦面層とを互いに貼り合わせて摩擦材基材としてからセグメントピース形状またはリング形状に切り出しても良いし、ベース層と摩擦面層とをそれぞれ別個にセグメントピース形状またはリング形状に切り出してから、まず芯金の表面に切り出したベース層を接着剤で貼り付け、その上に切り出した摩擦面層を接着剤で貼り付けることもできる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態に係る湿式摩擦材について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３６】
［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１に係る湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材の全体構成について、図１を参照して説明する。
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態１に係る湿式摩擦材１は、平板リング形状の鋼板製の芯金２の両面に、リング形状の摩擦材基材３を接着してなるリングタイプ摩擦材である。
リング形状の摩擦材基材３の外径φ１及び内径φ２の大きさは、相手材の大きさ及び湿式摩擦材１に要求される特性に基づいて、任意に設定することができる。
【００３７】
図１（ｂ）に示されるように、この摩擦材基材３は、摩擦面層４及びベース層５の二層から構成されており、相手材と接触する摩擦面を有する摩擦面層４は、繊維に充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
一方、ベース層５は、繊維に柔軟性のある多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
【００３８】
そして、外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出したベース層５を、鋼板製の芯金２の表面に接着剤としてのフェノール樹脂で接着し、更にベース層５の上に同じく外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出した摩擦面層４を接着剤としてのフェノール樹脂で接着して、これらの摩擦面層４及びベース層５から摩擦材基材３を構成することによって、湿式摩擦材１が得られる。
【００３９】
なお、図示しない芯金２の裏面にも、同様にして外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出されたベース層５が接着され、ベース層５の上に外径φ１及び内径φ２のリング形状に切り出された摩擦面層４が接着されることによって、摩擦材基材３が構成され、このようにして両面に摩擦面を有するリングタイプ摩擦材としての湿式摩擦材１が製造されている。
【００４０】
より具体的には、ベース層５は、繊維としてセルロース繊維及びアラミド繊維を用いて、これらにコルク粒子６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
セルロース繊維としては叩解してパルプ化したものを使用し、アラミド繊維としてもパルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有しており、高い強度と弾性率を有するパラ系アラミドである。
【００４１】
ここで、「叩解」とは、『叩解はパルプスラリーを、リファイナー、ビーターなどの回転する向かい合った凹凸の刃の間を通過させることにより、パルプに連続的な圧縮・開放を繰り返して作用させて、パルプ繊維に膨潤、フィブリル化、切断を起こさせることである。』（社団法人日本化学会・編『化学便覧 応用化学編（第６版）』２５０頁，平成１５年１月３０日，丸善株式会社発行）である。
また、「フィブリル（fibril）」とは小繊維を意味し、「フィブリル化」とは、繊維内部のフィブリルが摩擦作用で表面に現れて毛羽立ち、ささくれる現象をいう。
【００４２】
更に、コルク粒子６としては、合成コルクではない天然のコルクガシの樹皮のコルク組織を剥離、加工したコルクの粒子を用いて、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が４１．４μｍで、粒度分布が１０μｍ〜１００μｍのものを使用した。
よって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子６は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内に入っており、３０μｍ〜５０μｍの範囲内にも入っている。
【００４３】
一方、摩擦面層４は、繊維としてアラミド繊維を用いて、これに充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
アラミド繊維としては、ベース層５と同じく、パルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有しており、高い強度と弾性率を有するパラ系アラミドである。
【００４４】
そして、摩擦面層４の厚さ：ｔ１＝０．３５ｍｍ、ベース層５の厚さ：ｔ２＝０．６５ｍｍ、摩擦材基材３の全体の厚さ：ｔ＝１ｍｍとしている。
したがって、ベース層５の厚さｔ２は、摩擦面層４の厚さｔ１の１．８６倍である。よって、ベース層５の厚さは、摩擦面層４の厚さの１倍〜３倍の範囲内に入っており、１．５倍〜２．５倍の範囲内にも入っている。
【００４５】
本実施の形態１においては、ベース層５を形成するセルロース繊維、アラミド繊維及びコルク粒子の配合率を変化させて、実施例１乃至実施例３の三種類の摩擦材基材３からなる湿式摩擦材１を作製して、その特性を検証した。
また、比較のために、ベース層５を有せず、摩擦材基材が摩擦面層４のみで構成された比較例１の湿式摩擦材をも作製して、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１との特性の違いを評価した。
実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３及び比較例１の摩擦材基材の配合を、表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示されるように、実施例１に係る摩擦材基材３は摩擦面層４及びベース層５の二層から構成されており、ベース層５は、２７．７８重量％のセルロース繊維と、同じく２７．７８重量％のアラミド繊維と、４４．４４重量％のコルク粒子とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、ベース層５が構成されている。
【００４８】
したがって、実施例１に係る摩擦材基材３のベース層５を１００重量％とした場合に、セルロース繊維とアラミド繊維はそれぞれ１９．８４重量％、コルク粒子は３１．７４重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。なお、小数点２桁未満四捨五入した。
よって、コルク粒子の含有量は、ベース層５を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内に入っており、また３０重量％〜４０重量％の範囲内にも入っている。
また、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層５を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内に入っており、更に１５重量％〜２０重量％の範囲内にも入っている。
【００４９】
一方、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４は、４４．０重量％のアラミド繊維と、５６．０重量％の充填材及び摩擦調整剤とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、２０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、摩擦面層４が構成されている。
したがって、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４を１００重量％とした場合に、アラミド繊維は３６．６７重量％、充填材及び摩擦調整剤は４６．６７重量％、フェノール樹脂は１６．６７重量％が含有されている。
【００５０】
また、表１に示されるように、実施例２に係る摩擦材基材３のベース層５においては、２５．０重量％のセルロース繊維と、同じく２５．０重量％のアラミド繊維と、５０．０重量％のコルク粒子とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、ベース層５が構成されている。
【００５１】
したがって、実施例２に係る摩擦材基材３のベース層５を１００重量％とした場合に、セルロース繊維とアラミド繊維はそれぞれ１７．８６重量％、コルク粒子は３５．７１重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。
よって、コルク粒子の含有量は、ベース層５を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内に入っており、また３０重量％〜４０重量％の範囲内にも入っている。
また、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層５を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内に入っており、更に、１５重量％〜２０重量％の範囲内にも入っている。
なお、実施例２に係る摩擦材基材３の摩擦面層４の構成は、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４と同様である。
【００５２】
また、表１に示されるように、実施例３に係る摩擦材基材３のベース層５においては、２２．７３重量％のセルロース繊維と、同じく２２．７３重量％のアラミド繊維と、５４．５５重量％のコルク粒子とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、ベース層５が構成されている。
【００５３】
したがって、実施例３に係る摩擦材基材３のベース層５を１００重量％とした場合に、セルロース繊維とアラミド繊維はそれぞれ１６．２４重量％、コルク粒子は３８．９６重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。
よって、コルク粒子の含有量は、ベース層５を１００重量％とした場合に２０重量％〜５０重量％の範囲内に入っており、また３０重量％〜４０重量％の範囲内にも入っている。
また、セルロース繊維及びアラミド繊維ともに、ベース層５を１００重量％とした場合に１０重量％〜２５重量％の範囲内に入っており、更に１５重量％〜２０重量％の範囲内にも入っている。
なお、実施例３に係る摩擦材基材３の摩擦面層４の構成も、実施例１に係る摩擦材基材３の摩擦面層４と同様である。
【００５４】
これに対して、比較例１の摩擦材基材はベース層を有しておらず、厚さ１ｍｍの摩擦材基材全体が摩擦面層によって構成されている。
即ち、比較例１の摩擦材基材の摩擦面層においては、４４．０重量％のアラミド繊維と、５６．０重量％の充填材及び摩擦調整剤とを混合して湿式抄造することによって、紙質基材が形成されている。
この紙質基材１００重量％に対して、４０．０重量％のフェノール樹脂を含浸して加熱成形することによって、摩擦面層が構成されている。
したがって、比較例１の摩擦材基材の摩擦面層を１００重量％とした場合に、アラミド繊維は３１．４２重量％、充填材及び摩擦調整剤は４０．０重量％、フェノール樹脂は２８．５７重量％が含有されている。
【００５５】
以上説明したような構成を有する実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３及び比較例１の摩擦材基材について、まず、その弾性を評価するために、ロックウェル硬度計を用いて弾性歪み量を測定した。
測定方法としては、加圧部形状がフラットな直径１０ｍｍの円筒状の圧子で摩擦材基材を挟み、荷重１５０ｋｇを１５秒かけた後の変位量Ａ（μｍ）を測定し、その後除圧して１５秒後の回復量Ｂ（μｍ）を測定した。なお、摩擦材基材を挟まずに荷重１５０ｋｇを１５秒かけてブランクＣ（μｍ）を測定し、そのＣの値によって、Ａ，Ｂの値を補正した。
そして、（Ｂ−Ａ）×２の値（μｍ）を弾性歪み量とした。
実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３及び比較例１の摩擦材基材の弾性歪み量を図２に示す。
【００５６】
図２に示されるように、実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３は、弾性歪み量が７９．０μｍ，８３．１μｍ，８３．３μｍといずれも大きく、弾性歪み量が５７．３μｍである比較例１よりも弾性変形力及び弾性回復力が優れていることが分かる。また、実施例１，実施例２，実施例３と、ベース層におけるコルク粒子の含有量が増加するにしたがって、弾性歪み量が大きくなっている。
これによって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体であるコルク粒子を混合したベース層５を配することによって、優れた弾性変形力及び弾性回復力を有する摩擦材基材３が得られることが明らかになった。
【００５７】
次に、本実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る摩擦材基材３を用いた湿式摩擦材１、及び比較例１の摩擦材基材を用いた湿式摩擦材について、低回転領域における摩擦特性を評価した。
測定方法としては、試験機として低速滑り摩擦試験機を用いて、三角波μ（摩擦係数）−Ｖ（回転数）試験を実施した。
試験条件としては、摩擦両面、ディスクサイズが図１に示される外径φ１＝１３０ｍｍ，内径φ２＝１０８ｍｍ、油温８０℃、面圧１．９６ＭＰａ、回転数（Ｖ）：０〜４００ｒｐｍの範囲内で行った。
実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１、及び比較例１の湿式摩擦材のμ−Ｖ特性を、図３に示す。
【００５８】
図３に示されるように、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１は、０〜４００ｒｐｍの低回転数の領域における摩擦係数μが比較例１の湿式摩擦材よりも大きく、特に、弾性歪み量の大きさと同じく、実施例１，実施例２，実施例３の順に大きくなっていることが分かる。
また、比較例１の湿式摩擦材が、回転数１００ｒｐｍの近傍から回転数３００ｒｐｍにかけて摩擦係数μが減少して、ジャダー現象を示しているのに対して、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１は、回転数１００ｒｐｍから回転数３００ｒｐｍにかけて摩擦係数μが殆ど変化しておらず、ジャダー現象が大きく低減されていることが明らかとなった。
【００５９】
このように、実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材１は、ベース層５のコルク粒子６の含有量が増加するにしたがって０〜４００ｒｐｍの低回転数の領域における摩擦係数μが大きくなっていることから、ベース層５のコルク粒子６の弾性変形力によって、湿式摩擦材１の摩擦面層４の摩擦面が相手材の表面のうねり等に追従してものと考えることができる。
【００６０】
このようにして、本実施の形態１の実施例１乃至実施例３に係る湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材１は、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減することができる湿式摩擦材となる。
【００６１】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る湿式摩擦材について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態２に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材の全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００６２】
図４（ａ）に示されるように、本実施の形態２に係る湿式摩擦材１１は、実施の形態１（リングタイプ摩擦材）と異なり、平板リング形状の鋼板製の芯金２の両面全面に、摩擦材基材から切り出したセグメントピース１３を、接着剤（フェノール樹脂）を使用して片面２０枚ずつ接着して、複数（片面２０本）の油溝１７を形成してなるセグメントタイプ摩擦材である。
セグメントピース１３の形状は略矩形であり、外周側の左右の角部が面取り加工された形状を有している。
リング形状の芯金２に沿って配置されたセグメントピース１３の外径φ３及び内径φ４の大きさは、相手材の大きさ及び湿式摩擦材１１に要求される特性に基づいて、任意に設定することができる。
【００６３】
図４（ｂ）に示されるように、このセグメントピース１３は、摩擦面層１４及びベース層１５の二層から構成されており、相手材と接触する摩擦面を有する摩擦面層１４は、繊維に充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
一方、ベース層１５は、繊維に柔軟性のある多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子１６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなるものである。
【００６４】
そして、所定のサイズで作製した摩擦面層１４とベース層１５を接着剤としてのフェノール樹脂で接着して摩擦材基材とし、この摩擦材基材から所定形状のセグメントピース１３を切り出して、外径φ３及び内径φ４のリング形状に沿って鋼板製の芯金２の表面に接着剤としてのフェノール樹脂で接着して、これらの摩擦面層１４及びベース層１５からセグメントピース１３を構成することによって、湿式摩擦材１１が得られる。
【００６５】
なお、図示しない芯金２の裏面にも、同様にして外径φ３及び内径φ４のリング形状に沿って、摩擦材基材から切り出された所定形状のセグメントピース１３が接着されることによって、両面に摩擦面を有するセグメントタイプ摩擦材としての湿式摩擦材１１が製造されている。
【００６６】
より具体的には、ベース層１５は、繊維としてセルロース繊維及びアラミド繊維を用いて、これらにコルク粒子１６を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
セルロース繊維としては叩解してパルプ化したものを使用し、アラミド繊維としてもパルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有しており、高い強度と弾性率を有するパラ系アラミドである。
【００６７】
また、コルク粒子１６としては、実施の形態１と同様に天然のコルクガシの樹皮のコルク組織を剥離、加工したコルクの粒子を用いて、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置を用いたレーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が４１．４μｍで、粒度分布が１０μｍ〜１００μｍのものを使用した。
よって、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体としてのコルク粒子１６は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内に入っており、３０μｍ〜５０μｍの範囲内にも入っている。
【００６８】
一方、摩擦面層１４は、繊維としてアラミド繊維を用いて、これに充填材及び摩擦調整剤を混合して抄紙し、熱硬化性樹脂としてのフェノール樹脂を含浸して、加熱硬化させてなる。
アラミド繊維としては、ベース層１５と同じく、パルプタイプのものを使用している。なお、このアラミド繊維は、繊維長さが短く、フィブリル化度が高いという特徴を有している。
【００６９】
そして、摩擦面層１４の厚さ：Ｔ１＝０．３５ｍｍ、ベース層５の厚さ：Ｔ２＝０．６５ｍｍ、セグメントピース１３の全体の厚さ：Ｔ＝１ｍｍとしている。
したがって、ベース層１５の厚さＴ２は、摩擦面層１４の厚さＴ１の１．８６倍である。よって、ベース層１５の厚さは、摩擦面層１４の厚さの１倍〜３倍の範囲内に入っており、１．５倍〜２．５倍の範囲内にも入っている。
【００７０】
本実施の形態２においては、表１の実施例３に示される配合と同一の配合を用いて、実施例４の湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材１１を作製して、その特性を検証した。
また、比較のために、表１の比較例１に示される配合と同様に、ベース層１５を有せず、セグメントピースが摩擦面層１４のみで構成された比較例２の湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材をも作製して、実施例４に係る湿式摩擦材１１との摩擦特性の違いを評価した。
【００７１】
測定方法としては、試験機として低速滑り摩擦試験機を用いて、三角波μ（摩擦係数）−Ｖ（回転数）試験を実施した。
試験条件としては、摩擦両面、ディスクサイズが図４に示される外径φ３＝１３０ｍｍ，内径φ４＝１０８ｍｍ、油温８０℃、面圧１．９６ＭＰａ、回転数（Ｖ）：０〜４００ｒｐｍの範囲内で行った。
【００７２】
このように、本実施の形態２の実施例４に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材１１について、上述した実施の形態１の場合と同様な条件で、μ−Ｖ特性を評価したところ、比較例２のベース層のないセグメントタイプ摩擦材に比較して、低い回転数（Ｖ）：０〜４００ｒｐｍの範囲に亘って、摩擦係数μが大きく、かつ、ジャダー現象の低減効果が大きいことが実証された。
【００７３】
このようにして、本実施の形態２の実施例４に係る湿式摩擦材としてのセグメントタイプ摩擦材１１は、摩擦材基材の厚さを変えることなく、湿式摩擦材の重量を増加させることもなく、摩擦面を相手材の表面形状に追従させることによって、摩擦係数が大きくジャダー現象を低減することができる湿式摩擦材となる。
【００７４】
本実施の形態２においては、芯金２の片面当たりにセグメントピースを２０枚ずつ貼り付けた場合のみについて説明したが、芯金２の片面当たりのセグメントピースの枚数は２０枚に限られるものではなく、何枚でも自由に設定することができる。したがって、芯金２の片面当たりの油溝１７の数も２０本に限られるものではなく、何本でも自由に設定することができる。
【００７５】
上記各実施の形態においては、芯金２の両面にリング形状の摩擦材基材またはセグメントピースを貼り付けた場合について説明したが、仕様によっては、芯金２の片面のみにリング形状の摩擦材基材またはセグメントピースを貼り付けても良い。
【００７６】
また、上記各実施の形態においては、リング形状の摩擦材基材またはセグメントピースが摩擦面層とベース層の二層からなる場合のみについて説明したが、リング形状の摩擦材基材またはセグメントピースの全体の厚さを変えなければ、摩擦面層とベース層との間、ベース層と芯金２との間にその他の層を形成した三層以上からなるリング形状の摩擦材基材またはセグメントピースとすることもできる。
【００７７】
更に、上記各実施の形態においては、ベース層がセルロース繊維及びアラミド繊維と、コルク粒子とからなる場合のみについて説明したが、必要に応じて、その他の材料を配合することもできる。
【００７８】
本発明を実施するに際しては、湿式摩擦材としてのリングタイプ摩擦材及びセグメントタイプ摩擦材のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係、製造方法等については、上記各実施の形態及び各実施例に限定されるものではない。
なお、本発明の実施の形態で挙げている数値は、臨界値を示すものではなく、実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【００７９】
１，１１ 湿式摩擦材
２ 芯金
４，１４ 摩擦面層
５，１５ ベース層
６，１６ 柔軟性を有する多面マイクロセル構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、
リング形状の芯金と、該芯金の最表面に設けられた摩擦面層と、該摩擦面層と前記芯金との間に設けられたベース層とを具備し、
前記ベース層は、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体を含有することを特徴とする湿式摩擦材。
【請求項２】
前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、コルク粒子であり、該コルク粒子の含有量は前記ベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜４０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦材。
【請求項３】
前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿式摩擦材。
【請求項４】
前記ベース層の厚さは、前記摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の湿式摩擦材。
【請求項５】
前記ベース層は、前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体以外に、セルロース繊維及び／またはアラミド繊維と、熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の湿式摩擦材。
【請求項１】
油中に浸した状態で対向面に高圧力をかけることによってトルクを得る湿式摩擦材であって、
リング形状の芯金と、該芯金の最表面に設けられた摩擦面層と、該摩擦面層と前記芯金との間に設けられたベース層とを具備し、
前記ベース層は、柔軟性を有する多面マイクロセル構造体を含有することを特徴とする湿式摩擦材。
【請求項２】
前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、コルク粒子であり、該コルク粒子の含有量は前記ベース層を１００重量％とした場合に２０重量％〜４０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦材。
【請求項３】
前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体は、レーザ回折・散乱法によって測定した平均粒子径が２０μｍ〜６０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湿式摩擦材。
【請求項４】
前記ベース層の厚さは、前記摩擦面層の厚さの１倍〜３倍の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の湿式摩擦材。
【請求項５】
前記ベース層は、前記柔軟性を有する多面マイクロセル構造体以外に、セルロース繊維及び／またはアラミド繊維と、熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の湿式摩擦材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２５２８（Ｐ２０１２−１２５２８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１３５６（Ｐ２０１０−１５１３５６）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
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