(57)【要約】【課題】μ−ｖ特性をより向上させることができると共に、耐久性にも優れた摩擦クラッチ体の提供を可能とする。【解決手段】摩擦クラッチプレート６２の鉄製の基材６３の表面側に窒素拡散層６５を形成し、窒素拡散層６５の表面側に、窒素化合物多孔質層６７を形成し、窒素化合物多孔質層６７の表面側に、リチウムを含む酸化被膜６９を形成した。これにより、耐腐食性、耐摩耗性、耐疲労性の他、窒素拡散層６５及び窒素化合物多孔質層６７の相乗的な働きにより長期に渡って表面の鏡面化を確実に抑制し、初期及び耐久後の何れにおいても、差回転速度が大きくなるにしたがって摩擦係数も高くなり、μ−ｖ特性を向上させることができると共に、耐久性を飛躍的に増大することができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄製の基材の表面側に窒素拡散層を形成し、
前記窒素拡散層の表面側に、窒素化合物多孔質層を形成したことを特徴とする摩擦クラッチ体。
【請求項２】
請求項１記載の摩擦クラッチ体であって、
前記窒素化合物多孔質層の表面側に、リチウムを含む酸化被膜を形成したことを特徴とする摩擦クラッチ体。
【請求項３】
鉄製の基材の表面に窒素拡散層を形成し、
前記窒素拡散層の表面側に、窒素化合物及び硫化物を主体とする化合物多孔質層を形成したことを特徴とする摩擦クラッチ体。
【請求項４】
請求項１〜３記載の摩擦クラッチ体は、摩擦クラッチプレートであることを特徴とする摩擦クラッチ体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部材相互のトルク伝達を摩擦摺動面の摩擦係合によって行う摩擦クラッチ体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の摩擦クラッチ体として、鉄製の基材の表面に窒素拡散層、窒素拡散層の表面に窒素化合物層、窒素化合物層の表面に酸化被膜を有する複層構造のクラッチプレートがある。
【０００３】
このクラッチプレートによれば、耐腐食性、耐摩耗性、及び耐疲労性の相乗的効果により、クラッチプレートの摩擦係合面の鏡面化を抑制して、トルク伝達特性の低下を防止する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２８７２５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のクラッチプレートでは、摺動回転時における摩擦係合面の摩擦係数μと差回転速度ｖ（ｒｐｍ）との特性、いわゆるμ−ｖ特性に優れ、且つ耐久後もμ変化の少ない耐久性とが要求されている。μ−ｖ特性として、摺動による差回転速度ｖの上昇に伴い摩擦係数μが増大する勾配特性を「μ−ｖ正勾配」、同摩擦係数μが減少する勾配特性を「μ−ｖ負勾配」と一般に呼んでいる。μ−ｖ負勾配になると、自励振動の発生を招き、伝達トルクの不安定やジャダー音の発生を招くことが知られている。
【０００６】
本願出願人が、上記クラッチプレートのμ−ｖ特性を実験値により求めたところ、図８のようになった。図８（ａ）は、未使用のクラッチプレートの実験初期におけるμ−ｖ特性を示すグラフ、図８（ｂ）は、実験を開始してから時間を経た耐久後のμ−ｖ特性を示すグラフである。図８において示されているそれぞれ３本のグラフは、異なる温度条件による結果であり、下から比較的高温度、同中温度、同低温度の温度条件で得たものである。
【０００７】
図８を見て明らかなように、実験初期、耐久後の何れの結果においても差回転速度Ｖ＝５０（ｒｐｍ）付近から摩擦係数μの低下が表れ、μ−ｖ負勾配の特性を示した。特に耐久後のμ−ｖ負勾配は大きなものがあった。
【０００８】
このことより、上記従来のクラッチプレートは、差回転速度Ｖ＝５０（ｒｐｍ）付近から自励振動の発生を招き、伝達トルクの不安定やジャダー音の発生を招く恐れがあった。すなわち、上記従来のクラッチプレートは、μ−ｖ特性の向上に限界があると共に、耐久性にも問題があった。
【０００９】
本発明は、μ−ｖ特性をより向上させることができると共に、耐久性にも優れた摩擦クラッチ体の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鉄製の基材の表面側に窒素拡散層を形成し、前記窒素拡散層の表面側に、窒素化合物多孔質層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の摩擦クラッチ体であって、前記窒素化合物多孔質層の表面側に、リチウムを含む酸化被膜を形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、鉄製の基材の表面側に窒素拡散層を形成し、前記窒素拡散層の表面側に、窒素化合物及び硫化物を主体とする化合物多孔質層を形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３記載の摩擦クラッチ体は、摩擦クラッチプレートであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の発明では、鉄製の基材の表面側に窒素拡散層を形成し、前記窒素拡散層の表面側に、窒素化合物多孔質層を形成したため、耐腐食性、耐摩耗性、耐疲労性が向上する。しかも、窒素拡散層及び窒素化合物多孔質層の相乗的な働きにより長期に渡って表面の鏡面化を確実に抑制し、初期及び耐久後の何れにおいても、差回転速度が大きくなるにしたがって摩擦係数も高くなり、μ−ｖ特性を向上させることができると共に、耐久性を飛躍的に増大することができる。
【００１５】
請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、前記窒素化合物多孔質層の表面側に、リチウムを含む酸化被膜を形成したため、耐摩耗性、耐焼き付き性、耐疲労性が向上すると共に、高耐食性を得ることができる。しかも、窒素拡散層及び窒素化合物多孔質層、酸化被膜の相乗的な働きにより長期に渡って表面の鏡面化を確実に抑制し、初期及び耐久後の何れにおいても、差回転速度が大きくなるにしたがって摩擦係数も高くなり、μ−ｖ特性を確実に向上させることができる。
【００１６】
請求項３の発明は、鉄製の基材の表面に窒素拡散層を形成し、前記窒素拡散層の表面側に、窒素化合物及び硫化物を主体とする化合物多孔質層を形成したため、耐腐食性、耐摩耗性、耐疲労性が向上する。しかも、窒素拡散層及び化合物多孔質層の相乗的な働きにより長期に渡って表面の鏡面化を確実に抑制し、初期及び耐久後の何れにおいても、差回転速度が大きくなるにしたがって摩擦係数も高くなり、μ−ｖ特性を確実に向上させることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明の効果に加え、摩擦クラッチ体は、摩擦クラッチプレートであるため、耐腐食性、耐摩耗性、耐疲労性を向上させることができる。しかも、μ−ｖ特性及び耐久性に優れた摩擦クラッチプレートを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態を適用した動力伝達装置を車体側へ取り付けた状態を示す四輪駆動車のスケルトン平面図、図２は、一実施形態の摩擦クラッチプレートを用いた動力伝達装置の断面図である。
【００１９】
図１のように、動力伝達装置１は、四輪駆動車３の入力側回転部材であるフロントプロペラシャフト５と、出力側回転部材であるリヤプロペラシャフト７との間に介在され、両プロペラシャフト５，７にそれぞれ結合されている。また動力伝達装置１は、フロアパネル９の下面側にマウント部材１１，１３を介して弾性的に支持されている。
【００２０】
そして、エンジン１５からトランスミッション１７を介した出力は、一方ではフロントデフ１９、アクスルシャフト２１，２３を介して前輪２５，２７へ伝達される。また他方では、フロントデフ１９のデフケース２９からトランスファ３１を介して、フロントプロペラシャフト５へ伝達される。このフロントプロペラシャフト５へ伝達されたトルクは、動力伝達装置１を介して、リヤプロペラシャフト７へ伝達され、さらにリヤデファレンシャル３３、アクスルシャフト３５，３７を介して後輪３９，４１へ伝達される。
【００２１】
前記動力伝達装置１の詳細は図２のようになっている。この図２のように、動力伝達装置１は、クラッチハウジング４３と、シャフト４５とを備え、同軸上に相対回転可能に配置されている。クラッチハウジング４３は、前記フロントプロペラシャフト５側に結合され、前記シャフト４５は前記リヤプロペラシャフト７側に結合される。
【００２２】
前記クラッチハウジング４３及びシャフト４５間にメインクラッチ４７、パイロットクラッチ４９、カムプレート５１、押圧プレート５３、アーマチュア５５が配置されている。また、クラッチハウジング４３の端板部材５７外部には、車体側に固定支持された電磁石５９が備えられている。
【００２３】
前記メインクラッチ４７は、内外一対のクラッチプレートで構成され、押圧プレート５３の押圧によって締結され、クラッチハウジング４３とシャフト４５との間のトルク伝達を行う。
【００２４】
前記パイロットクラッチ４９は、前記クラッチハウジング４３とカムプレート５１との間に設けられ、内外クラッチプレートで構成されている。パイロットクラッチ４９は、前記アーマチュア５５と端板部材５７との間で締結される。アーマチュア５５は、電磁石５９への通電制御による磁力によって移動する。
【００２５】
前記カムプレート５１と押圧プレート５３とのカム面相互には、ボール６１が配設されている。従って、前記パイロットクラッチ４９の締結制御によって、カムプレート５１がクラッチハウジング４３側に係合されると、カムプレート５１と押圧プレート５３との間に周方向への位置ずれを生じ、ボール６１に対するカム面の乗り上げによって押圧プレート５３が回転軸芯方向へ移動する。
【００２６】
前記押圧プレート５３の移動によって、前記メインクラッチ４７が締結され、前記のようにクラッチハウジング４３からシャフト４５側へトルク伝達が行われる。このトルク伝達によって、動力伝達装置１を介しフロントプロペラシャフト５からリヤプロペラシャフト７側へトルク伝達が行われる。
【００２７】
本発明の一実施形態に係る摩擦クラッチ体としては、例えば電磁クラッチとして構成された前記パイロットクラッチ４９の内外の摩擦クラッチプレートを構成している。但し、内外の摩擦クラッチプレートの何れか一方のみを本発明実施形態の摩擦クラッチ体とすることもできる。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る摩擦クラッチプレートは、図３のようになっている。図３は、一実施形態に係る摩擦クラッチプレートの要部の断面を拡大して概念的に示した要部拡大断面図である。
【００２９】
図３のように、摩擦クラッチプレート６２は、鉄製の基材６３の表面側に窒素拡散層６５を形成し、前記窒素拡散層６５の表面側に、窒素化合物多孔質層６７を形成している。前記窒素化合物多孔質層６７の表面側には、リチウムを含む鉄の酸化被膜６９を形成している。かかる断面構造の摩擦クラッチプレート６２には、表面に多数の不規則な孔７１が形成されている。
【００３０】
前記構造は、イソナイト−ＬＳ（登録商標）として知られている表面処理技術で得ることができる。イソナイト−ＬＳ（登録商標）では、軟窒化処理と酸化処理とを同時に行う。すなわち、前記イソナイト−ＬＳ（登録商標））によれば、前記基材６３を、塩浴中にて５００℃前後に加熱保持し、表面にリチウムを含む酸化皮膜を形成し、さらにその内部に窒素の拡散層を形成させる。
【００３１】
なお、図３では基材６３の片面にのみ窒素拡散層６５、窒素化合物多孔質層６７が形成されている状態を示しているが、実際には両面に形成されている。但し、片面にのみ形成することも可能である。
【００３２】
前記摩擦クラッチプレート６２では、窒素拡散層６５の働きにより、基材６３の硬度を高めることができる。また、窒素化合物多孔質層６７の表面側に、リチウムを含む酸化被膜６９を形成したため、耐摩耗性、耐焼き付き性、耐疲労性が向上すると共に、高耐食性を得ることができる。しかも、窒素拡散層６５及び窒素化合物多孔質層６７、酸化被膜６９の相乗的な働きにより長期に渡って表面の鏡面化を確実に抑制し、初期及び耐久後の何れにおいても、差回転速度が大きくなるにしたがって摩擦係数も高くなり、μ−ｖ特性を確実に向上させることができる。
【００３３】
前記摩擦クラッチプレート６２のμ−ｖ特性を実験により求めたところ、図４のようになった。図４（ａ）は、未使用の摩擦クラッチプレート６２の実験初期におけるμ−ｖ特性を示すグラフ、図４（ｂ）は、実験を開始してから時間を経た耐久後のμ−ｖ特性を示すグラフである。図４において示されているそれぞれ３本のグラフは、異なる温度条件による結果であり、図８に対応している。
【００３４】
図４を見て明らかなように、実験初期、耐久後の何れの結果においても差回転速度Ｖ＝５０（ｒｐｍ）付近を過ぎても摩擦係数μの低下は見られず、μ−ｖ正勾配の特性を示した。特に耐久後においても全ての温度条件においてμ−ｖ正勾配となる結果を得ることができた。この結果は、図８の従来の結果とは明らかに異なっている。すなわち、本実施形態の摩擦クラッチプレート６２は、μ−ｖ特性をさらに向上すると共に、耐久性も大幅に向上したと言えるものである。
【００３５】
このことより、前記摩擦クラッチプレート６２は、差回転速度Ｖ＝５０（ｒｐｍ）付近を過ぎても自励振動の発生を抑制することができ、ジャダー音の発生が抑制され、安定した伝達トルクを得ることができる。
【００３６】
図５は、他の実施形態に係る摩擦クラッチプレートの要部の断面を拡大して概念的に示した要部拡大断面図である。なお、図３と対応する構成部分には同符号を付して説明する。
【００３７】
図５のように、摩擦クラッチプレート６２Ａは、鉄製の基材６３の表面側に窒素拡散層６５を形成し、前記窒素拡散層６５の表面側に、窒素化合物及び硫化物を主体とする化合物多孔質層７３を形成したものである。
【００３８】
前記構造は、スル・スルフ（登録商標）法として知られている表面処理技術で得ることができる。スル・スルフ（登録商標）法は、塩浴法による低硫黄系の浸硫窒化処理であり、特に耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性、耐触性などの改善を目的としたものである。すなわち、硫黄を含むアルカリ金属塩を５６５℃±５℃の温度に加熱保持し、溶融塩浴中に前記基材６３を浸漬して、その表面に硫化物と窒化物を主体とした化合物多孔質層７３、さらに窒素拡散層６５を生成させる表面処理である。
【００３９】
前記摩擦クラッチプレート６２Ａのμ−ｖ特性を実験値により求めたところ、図６のようになった。図６（ａ）は、未使用の摩擦クラッチプレート６２Ａの実験初期におけるμ−ｖ特性を示すグラフ、図６（ｂ）は、実験を開始してから時間を経た耐久後のμ−ｖ特性を示すグラフである。図６において示されているそれぞれ３本のグラフは、異なる温度条件による結果である。
【００４０】
図６を見て明らかなように、実験初期、耐久後の何れの結果においても差回転速度Ｖ＝５０（ｒｐｍ）付近を過ぎても摩擦係数μの低下は見られず、μ−ｖ正勾配の特性を示した。
【００４１】
但し、高い温度条件の時、実験初期では差回転速度Ｖ＝１００（ｒｐｍ）付近を過ぎると若干μ−ｖ負勾配となる傾向が現れたが、耐久後においては高い温度で差回転速度Ｖ＝１００（ｒｐｍ）付近を過ぎてもμ−ｖ正勾配となる結果を得ることができた。この結果は、図８の従来の結果とは明らかに異なっている。すなわち、高い温度条件で差回転速度Ｖ＝１００（ｒｐｍ）付近を過ぎた時の若干のμ−ｖ負勾配は、摩擦クラッチプレート６２Ａの使用を継続する内にμ−ｖ正勾配となることを示している。従って、本実施形態の摩擦クラッチプレート６２Ａでも、μ−ｖ特性を向上することができると共に、耐久性も向上した。
【００４２】
このことより、前記摩擦クラッチプレート６２Ａは、差回転速度Ｖ＝５０（ｒｐｍ）付近を過ぎても自励振動の発生を抑制することができ、ジャダー音の発生が抑制され、安定した伝達トルクを得ることができる。
【００４３】
図７は、さらに他の実施形態に係る摩擦クラッチプレートの要部の断面を拡大して概念的に示した要部拡大断面図である。なお、図３と対応する構成部分には同符号を付して説明する。
【００４４】
図７のように、摩擦クラッチプレート６２Ｂは、鉄製の基材６３の表面側に窒素拡散層６５を形成し、前記窒素拡散層６５の表面側に、窒素化合物多孔質層６９を形成したものである。
【００４５】
本実施形態では、図３の第１実施形態のような酸化被膜は存在しないが、窒素拡散層６５及び窒素化合物多孔質層６９の相乗的な働きにより、耐摩耗性、耐焼付性、耐疲労性、耐触性を有し、且つμ−ｖ特性を向上すると共に、耐久性も大幅に向上することができる。
【００４６】
なお、摩擦クラッチ体としては、パイロットクラッチ９の摩擦クラッチプレートに限らず、メインクラッチ４７の摩擦クラッチプレートとして適用することもできる。また、摩擦クラッチプレートに限らず、コーンクラッチなど他の摩擦クラッチ体にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を適用した動力伝達装置を車体側へ取り付けた状態を示す四輪駆動車のスケルトン平面図である。
【図２】一実施形態の摩擦クラッチプレートを用いた動力伝達装置の断面図である。
【図３】一実施形態に係る摩擦クラッチプレートの要部の断面を拡大して概念的に示した要部拡大断面図である。
【図４】一実施形態に係り、（ａ）は、未使用の摩擦クラッチプレート６２の実験初期におけるμ−ｖ特性を示すグラフ、（ｂ）は、実験を開始してから時間を経た耐久後のμ−ｖ特性を示すグラフである。
【図５】他の実施形態に係る摩擦クラッチプレートの要部の断面を拡大して概念的に示した要部拡大断面図である。
【図６】他の実施形態に係り、（ａ）は、未使用の摩擦クラッチプレート６２Ａの実験初期におけるμ−ｖ特性を示すグラフ、（ｂ）は、実験を開始してから時間を経た耐久後のμ−ｖ特性を示すグラフである。
【図７】さらに他の実施形態に係る摩擦クラッチプレートの要部の断面を拡大して概念的に示した要部拡大断面図である。
【図８】従来例に係り、（ａ）は、未使用の摩擦クラッチプレートの実験初期におけるμ−ｖ特性を示すグラフ、（ｂ）は、実験を開始してから時間を経た耐久後のμ−ｖ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
６２，６２Ａ，６２Ｂ  摩擦クラッチプレート（摩擦クラッチ体）
６３  基材
６５  窒素拡散層
６７  窒素化合物多孔質層
６９  酸化被膜
７１  孔
７３  化合物多孔質層
【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】
2004245365.tif 000008
【図７】
2004245365.tif 000009
【図８】
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