(57)【要約】【課題】経時的な摩擦特性の変化を抑制することを可能とする。【解決手段】相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面７に、起伏９を設けて粗度を調整する摩擦板１の製造方法であって、プレス型材１１Ａの表面１３に、ショット・ピーニングにより起伏２１を形成する起伏形成工程３と、起伏２１を備えたプレス型１１を摩擦板１に押しつけ摩擦面７の起伏９を反転成形する起伏反転工程５とを備え、プレス型１１の凸部１９の頂部１９ａは、プレス型１１の凹部１７の底部１７ａよりも急峻な形状となり、このプレス型１１の表面の押し付けにより摩擦面７に反転成形された起伏９の凸部２５の頂部２５ａは、摩擦面７の凹部２３の底部２３ａよりも緩慢形状にすることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面に、起伏を設けて粗度を調整する摩擦板の製造方法であって、
前記摩擦面をプレスするプレス型材の表面に、粒状のショット材のショットにより複数の凹部及び凸部からなる起伏を形成する起伏形成工程と、
前記起伏形成工程で形成された起伏を備えたプレス型材の表面を前記摩擦板に押しつけ前記摩擦面の起伏を反転成形する起伏反転工程と、
を備えたことを特徴とする摩擦板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の摩擦板の製造方法により表面に複数の凹部及び凸部からなる起伏が反転成形された摩擦板。
【請求項３】
相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面に、粗度を設定する複数の凹部及び凸部からなる起伏を備えた摩擦板であって、
前記凸部の頂部は、前記凹部の底部よりも緩慢形状である、
ことを特徴とする摩擦板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の摩擦板の製造方法及び摩擦板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摩擦板の摩擦面に油膜を形成し易くするために研磨、ショット・ピーニングなどの手段により適切な粗度に調節するもの、切削やプレス形成により周回状の突条を設けるもの等がある。
【０００３】
しかし、何れも、摩擦面に鋭利な凸状が形成されるため初期の摩擦係数が極端に高く、経時的な摩耗による摩擦特性の変化が大きいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１４５４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、摩擦面に鋭利な凸状が形成されるため初期の摩擦係数が高く、経時的な摩耗による摩擦特性の変化が大きい点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、経時的な摩擦特性の変化を抑制するために、相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面に、起伏を設けて粗度を調整する摩擦板の製造方法であって、プレス型材の表面に、粒状のショット材のショットにより起伏を形成する起伏形成工程と、前記起伏形成工程で形成された起伏を備えたプレス型を前記摩擦板に押しつけ前記摩擦面の起伏を反転成形する起伏反転工程とを備えたことを摩擦板の製造方法の特徴とする。
【０００７】
相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面に、粗度を設定する複数の凹部及び凸部からなる起伏を備えた摩擦板であって、前記凸部の頂部は、前記凹部の底部よりも緩慢形状であることを摩擦板の特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面に、起伏を設けて粗度を調整する摩擦板の製造方法であって、プレス型材の表面に、粒状のショット材のショットにより起伏を形成する起伏形成工程と、前記起伏形成工程で形成された起伏を備えたプレス型を前記摩擦板に押しつけ前記摩擦面の起伏を反転成形する起伏反転工程とを備えた。
【０００９】
このため、プレス型の凸部の頂部は、プレス型の凹部の底部よりも急峻な形状となり、このプレス型の表面の押し付けにより摩擦面に反転成形された起伏の凸部の頂部は、摩擦面の凹部の底部よりも緩慢形状にすることができる。
【００１０】
相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面に、粗度を設定する複数の凹部及び凸部からなる起伏を備えた摩擦板であって、前記凸部の頂部は、前記凹部の底部よりも緩慢形状である。
【００１１】
このため、研磨、摩擦面へのショット・ピーニングなどに比較して摩擦面の初期の摩擦係数が極端に高くなる特性を抑え、経時的な摩耗による摩擦特性の変化も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】摩擦板の製造方法を示し、（ａ）は、起伏形成工程、（ｂ）は、起伏反転工程、（ｃ）は、反転成形後の摩擦板の断面を示す概念図である。（実施例）
【図２】凹凸部のイメージを示し、（ａ）は、プレス型の表面の起伏を示す斜視図、（ｂ）は、摩擦板の摩擦面の起伏を示す斜視図である。（実施例）
【図３】摩擦板の摩擦面を示し、ショット・ピーニング工程を経たプレス型材により摩擦面へ起伏を反転成形した後窒化処理した３Ｄスキャン図である。（実施例）
【図４】摩擦板の摩擦面を示し、摩擦面を研磨した３Ｄスキャン図である。（比較例）
【図５】摩擦板の摩擦面を示し、摩擦面をショット・ピーニング後窒化処理した３Ｄスキャン図である。（比較例）
【図６】経時的な摩擦係数の変化を示すグラフである。（実施例、比較例）
【図７】電磁摩擦クラッチの断面図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
経時的な摩擦特性の変化を抑制するという目的を、粒状のショット材のショットによるプレス型の起伏を、摩擦板の摩擦面へ押し付けて起伏を反転成形することにより実現した。
【実施例】
【００１４】
図１のように、摩擦板１の製造方法は、起伏形成工程３と、起伏反転工程５とを備え、相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面７に、起伏９を設けて粗度を調整する。
【００１５】
図１（ａ）の起伏形成工程３では、図１（ｂ）の摩擦板材の表面７Ａをプレスするプレス型材１１Ａの表面１３に、粒状のショット材としての球状のショット材のショットとしてショット・ピーニングを行う。
【００１６】
なお、「ショット・ピーニング」は、ショット材をプレス型材１１Ａに衝突させ、プレス型材１１Ａ表面の加工を行う手法の一例を示すものである。したがって、粒状のショット材のショットとしては、「ショット・ブラスト」、「エアー・ブラスト」、「ウェット・ブラスト」などの手法も採用することができる。これらの手法の選択は、摩擦板の形状や用途に対するそれぞれの手法の利点を生かして決定される。
【００１７】
また、球状のショット材１５を用いるのは、粒状のショット材の中でも粒子形状が安定し、且つ方向性を持たないのでプレス型材１１Ａに対して均一な表面を形成し易いからであり、例え粒子形状が一定で無くても平均した粒子形状をそろえ易く、又は異なる粒子径のショット材を混合、混在させても、プレス型材１１Ａの表面が安定して形成されるからである。しかしながら、本発明の技術思想としては、球状のショット材に限られるものではない。
【００１８】
前記ショット・ピーニングにより球状のショット材１５がプレス型材１１Ａの表面１３に衝突し、図１（ｂ）のように複数の凹部１７及び凸部１９からなる起伏２１をプレス型１１に形成する。
【００１９】
プレス型材１１Ａの材質は、例えばハイスピード鋼が用いられている。ショット材１５のショット粒径は、直径２ｍｍ以下程度にする必要があり、好ましくは１０μｍ〜５００μｍが適切である。ショット材１５のショット材料は、セラミック、金属、硬質ガラス、樹脂、硬質ゴム等が用いられる。
【００２０】
プレス型材１１Ａの材質とショット材料とショット条件との関係をさらに説明する。
【００２１】
プレス型材１１Ａの材質として、例えば、ハイス鋼、ダイス鋼を用いるならば、これ相当、或いはそれ以上の硬さを持つショット材料を用い、凹部１７及び凸部１９を備えた起伏２１を適切に形成することが望ましい。
【００２２】
摩擦板１の摩擦面７における凹部２３及び凸部２５の底部２３ａから頂部２５ａまでの寸法を考慮し、かつ凸部２５の基部寸法が中間部より狭くなる（すなわち、中間部が膨出形状を成す）ことを防止する必要がある。
【００２３】
このため、ショット材１５の粒径がプレス型材１１Ａの表面１３に対し静的にみて1/2以上（プレス型材の衝撃変形を考慮して動的にみて2/3以上）埋め込まれないようにショット材の粒子径を考慮しショットの投射速度が設定される。
【００２４】
これにはショット材１５とプレス型材１１Ａの相対的な硬さも影響されるし、ショット材１５の投射時間や投射量などの諸条件にも影響されることなので、単にショットの投射速度のみに依存するものではない。
【００２５】
ショットの投射角については、摩擦板１が摩擦面７の向きに対して直交方向に摺動する場合に、プレス型材１１Ａの表面に直交する投射角に設定される。
【００２６】
なお、摩擦板１が平面を成さない場合や、平面を成しても摩擦板の回転や移動に方向性を持つ場合などには、摩擦板１の機能上の特性に合わせて、プレス型材１１Ａの表面に対するショットの投射角を適宜設定しても良い。
【００２７】
図１（ｂ）の起伏反転工程５では、前記起伏形成工程３により表面に起伏２１を備えたプレス型１１を摩擦板材１Ａの前記表面７Ａに押し付けて図１（ｃ）のように起伏９を反転成形して摩擦板１とする。
【００２８】
摩擦板１の材質としては、工具鋼材に相当するＳＫ５１、ＳＡＥ１０６０などが用いられる。
【００２９】
かかる反転成形により図１（ｃ）のように、前記摩擦板１の摩擦面７に前記複数の凹部２３及び凸部２５からなる起伏９が形成される。
【００３０】
この図１（ｃ）の摩擦板１には、プレス加工後に、酸窒化や塩浴窒化などの窒化処理、窒化クロム皮膜形成処理、無電解ニッケルメッキ処理、DLC皮膜形成処理などの表面硬化処理を行い、摩擦面７に形成された凹部２３及び凸部２５の表面形状を保護し、耐久性を向上させているが、表面硬化処理を行わずに母材表面をそのまま用いてもよい。
【００３１】
摩擦板１の表面に摺動時の適度なオイルフィルムを確保するには、凸部２５の基部直径寸法は、1μm〜500μm以下程度に設定すべきである。好ましくは、凸部２５の基部直径寸法を5μm〜100μmにするのが適切である。この摩擦板１を電磁クラッチに用いた場合にも、凸部２５を磁束透過部分として有効に機能させることができる。その結果、磁力線の透過断面積を十分に確保し、摩擦力を強化させることができる。
【００３２】
図２（ａ）（ｂ）は、凹凸部のイメージを示し、（ａ）は、プレス型材の表面の起伏を示す斜視図、（ｂ）は、摩擦板の摩擦面の起伏を示す斜視図である。
【００３３】
図２（ａ）のように、前記図１（ａ）の起伏形成工程３において、プレス型材１１に形成された起伏２１の凸部１９の頂部１９ａは、前記ショット材１５の外面曲率に習う凹部１７の底部１７ａよりも急峻な形状となる。
【００３４】
前記図１（ｂ）の起伏反転工程５において、凹部２３は、プレス型材１１の急峻な形状の頂部１９ａを有した凸部１９により反転成形されるから図２（ｂ）のように底部２３ａが急峻な形状となり、逆に凸部２５は、プレス型材１１の丸みを帯びた緩慢な形状の底部１７ａを有した凹部１７により反転成形されるから頂部２５ａが丸みを帯びた緩慢な山形の形状となる。
【００３５】
図３〜図５は、摩擦板の摩擦面を示し、図３は、ショット・ピーニング工程を経たプレス型材により摩擦面へ起伏を反転成形した後窒化処理した３Ｄスキャン図（実施例）、図４は、摩擦面を研磨した３Ｄスキャン図（比較例）、図５は、摩擦面をショット・ピーニング後窒化処理した３Ｄスキャン図（比較例）である。
【００３６】
この３Ｄスキャン図は、レーザ顕微鏡を用いて測定した。具体的には、レーザで摩擦面の座標を読み取り3D形状に表現する。使用した測定機器は、オリンハ゜ス製のOLS-1200である。
【００３７】
図３〜図５の比較のように、起伏形成工程３を経たプレス型材１１により起伏９を反転成形した後の摩擦板１の摩擦面７（図３）は、研磨した摩擦板１Ａの摩擦面７Ａ（図４）、ショット・ピーニング後の摩擦板１Ｂの摩擦面７Ｂに比較して、全体的に緩慢な丸みを帯びた形状の摩擦面となる。
【００３８】
図６は、経時的な摩擦係数の変化を示すグラフであり、○は、本発明実施例の摩擦板、●は、研磨による摩擦板である。横軸は時間（Ｔ）、縦軸は摩擦係数（μ）を表す。
【００３９】
図６のデータを得た実験条件は以下の通りである。
【００４０】
供試品：各表面形状を形成した摩擦板
試験方法：各供試品に対して、所定表面形状を備えた相手側の摩擦板を押圧及び回転接触させ、摩擦係数の経時変化を測定する。試験環境：潤滑油中
押し付け力：2400Nm
差動回転数：75rpm（供試品と相手側の摩擦板との相対回転数）
図６のように、本発明実施例の摩擦板１は、研磨による摩擦板等に比較して初期の摩擦係数の落ち込みが大幅に抑制され経時的な摩擦係数の変化が少なく、初期の摩擦係数に近い状況の摩擦係数を維持できるという結果が得られた。
【００４１】
図７は、前記摩擦板１が適用される装置の一例として、電磁摩擦クラッチの断面図を示す。
【００４２】
この電磁摩擦クラッチ３１は、例えば四輪駆動車のファイナル・ドライブ側に配置され、プロペラ・シャフトとドライブ・ピニオン・シャフトとの間に取り付けられる。
【００４３】
図７のように、前記電磁摩擦クラッチ１は、クラッチ・ハウジング３３とシャフト３５とを備えている。
【００４４】
前記クラッチ・ハウジング３３及びシャフト３５間に、メイン・クラッチ３７、パイロット・クラッチ３９、カム・プレート４１、押圧プレート４３、アーマチュア４５が配置されている。
【００４５】
前記メイン・クラッチ３７は、複数枚のインナー・プレート４７とアウター・プレート４９とを備え、両プレート４７，４９が交互に配置されている。
【００４６】
前記図１，図２に示す本発明実施例の起伏９を備えた摩擦板１の構造は、メイン・クラッチ３７，パイロット・クラッチ３９の何れか又は双方に適用している。メイン・クラッチ３７のインナー・プレート４７には、摩擦面にペーパー材を貼り付けているが、この場合にも摩擦板１の構造を適用することができ、ペーパー材は、インナー・プレート４７の丸みを帯びた凸部２５により表面の摩擦特性の安定性と貼り付き状態を安定させることができる。
【００４７】
インナー・プレート４７は、前記シャフト３５にスプライン係合している。アウター・プレート４９は、前記クラッチ・ハウジング３３にスプライン係合している。メイン・クラッチ３７は、押圧プレート４３の押圧によって締結され、クラッチ・ハウジング３３とシャフト３５との間のトルク伝達を行う。前記押圧プレート４３は、前記シャフト３５にスプライン係合している。
【００４８】
前記パイロット・クラッチ３９は、前記アーマチュア４５とロータ５１との間に介在され、複数枚のインナー・プレート４０とアウター・プレート４２とを備え、両プレートが交互に配置されている。両プレートの一方又は双方は、前記摩擦板１の構造が適用され、図１の方法により同図（ｃ）の起伏９が形成されている。
【００４９】
インナー・プレート４０は、前記カム・プレート４１の外周面にスプライン係合し、アウター・プレート４２は、前記クラッチ・ハウジング３３にスプライン係合している。
【００５０】
前記アーマチュア４５は、前記クラッチ・ハウジング３３にスプライン係合している。このアーマチュア４５は、後述する電磁石の磁力によって引き付けられ、パイロット・クラッチ３９を締結するようにロータ５１側へ移動可能である。
【００５１】
前記カム・プレート４１の背面側は、ニードル・ベアリング５３を介して、前記ロータ５１側に当接する構成となっている。カム・プレート４１と押圧プレート４３との間には、ボール５５を備えたカム機構５７が設けられている。
【００５２】
前記ロータ５１の収容空間部には、電磁石５９が配置されている。電磁石５９は、電流制御に応じた電磁力を発生するもので、支持体６１に固定されている。支持体６１は、ベアリング６３を介して、前記ロータ５１のボス部外周に相対回転自在に支持されている。支持体６１は、車体側のブラケット６５に回転不能に係合している。電磁石５９は、車体側の電源及びコントローラに対してハーネス６７を介し電気的に接続されている。
【００５３】
そして、電磁石５９への通電制御によって、ロータ５１、支持体６１、アーマチュア４５間に磁路が形成される。この場合、パイロット・クラッチ３９のインナー・プレート４０には複数の深溝のオイル流通溝が形成され、両クラッチ・プレート４０，４２の表面のオイルの流通及びオイルの排出を行っている。アウター・プレート４２には、図１，図２で示す頂部２５ａが丸みを帯びた緩慢な山形の凸部２５（図１）が形成されており、インナー・プレート４０の表面と接するからインナー・プレート４０とアウター・プレート４２との間に初期から空隙ができにくく、磁路を的確に形成することができる。
【００５４】
前記磁路の形成によって、アーマチュア４５がロータ５１側へ引き付けられ、パイロット・クラッチ３９が締結されと、カム・プレート４１がクラッチ・ハウジング３３側に回転方向に係合する。シャフト３５側に係合する押圧プレート４３がカム・プレート４１に対して相対回転し、カム機構５７が働いて推力を発生する。
【００５５】
この推力は、ニードル・ベアリング５３を介して、ロータ５１側へ伝達され、その反力として押圧プレート４３に作用する。この反力の作用によって、押圧プレート４３が移動し、メイン・クラッチ３７を締結する。メイン・クラッチ３７は、締結力に応じてクラッチ・ハウジング３３からシャフト３５へトルク伝達を行う。
【００５６】
従って、例えばエンジンからのトルクを後輪側へメイン・クラッチ３７の締結力に応じて伝達することができる。
【００５７】
［実施例の効果］
本発明実施例では、相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面７に、起伏９を設けて粗度を調整する摩擦板１の製造方法であって、プレス型材１１Ａの表面１３に、ショット・ピーニングにより起伏２１を形成する起伏形成工程３と、前記起伏２１を備えたプレス型１１を前記摩擦面７に押しつけ前記摩擦面７の起伏９を反転成形する起伏反転工程５とを備えた。
【００５８】
このため、プレス型１１にショット・ピーニングにより形成された起伏２１の凸部１９の頂部１９ａは、前記凹部１７の底部１７ａよりも急峻な形状となり、このプレス型１１により摩擦面７に反転成形された起伏９の凸部２５の頂部２５ａは、凹部２３の底部２３ａよりも丸みを帯びた緩慢形状にすることができる。
【００５９】
相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面７に、粗度を設定する複数の凹部２３及び凸部２５からなる起伏９を備えた摩擦板１であって、前記凸部２５の頂部２５ａは、前記凹部２３の底部２３ａよりも緩慢形状である。
【００６０】
このため、研磨、摩擦面へのショット・ピーニングなどに比較して摩擦面７の高い摩擦係数を維持しながら、経時的な摩耗による摩擦特性の変化も抑制することができる。
【００６１】
また、摩擦面７は、摺動時に局部摩耗が防止され、摺動特性が安定する。
【００６２】
さらに、電磁クラッチに用いた場合には、摩擦面７表面は、隣接して摺動する摩擦板との間で対向面積を増大させることができるので、透過磁束の伝達効率を向上させることができ、吸引力すなわちクラッチの締結力を増大させる（逆に言えば、締結力の減少を抑制させる）ことができる。
【００６３】
一方、摩擦板１に表面硬化処理を行う場合、凸部２５表面を持つ起伏９は、従来のように鋭利な柱状部ではないので、柱状部の欠け，割れなどの破損、或いは熱変形が防止され、所望の形状を安定して維持することができる。
【００６４】
また、プレス型材１１に摩擦板１の表面形状の基となる形状をショット形成することにより、プレス型材１１表面に硬化層が形成されるので、プレスの型持ち（すなわち耐久性）が向上し、摩擦板１の生産性が向上する。
［その他］
本発明の摩擦板１は、相手摩擦面に接触して摩擦係合を行う摩擦面７に、粗度を設定する複数の凹部２３及び凸部２５からなる起伏９を備えた摩擦板１であって、前記凸部２５の頂部２５ａは、前記凹部２３の底部２３ａよりも緩慢形状であればよく、必ずしも、前記製造方法によるものには限られない。
【００６５】
例えば、ショット・ピーニングで形成されるプレス型材１１は、平置きの上下移動型、或いはロール形状の回転型を用いることができる。成形は圧力のみに頼ることなく、プレス及び放電による摩擦板表面組織の微小流動を用いて製造することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  摩擦板
１Ａ  摩擦板材
３  起伏形成工程
５  起伏反転工程
７  摩擦面
７Ａ  表面
９  摩擦板の起伏
１１  プレス型
１１Ａ  プレス型材
１３  プレス型材の表面
１５  ショット材
１７  プレス型材の凹部
１７ａ  凹部の底部
１９  プレス型材の凸部
１９ａ  凸部の頂部
２１  プレス型材の起伏
２３  摩擦板の凹部
２３ａ  凹部の底部
２５  摩擦板の凸部
２５ａ  凸部の頂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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