JP2010112459A - クラッチ・プレートの加工方法、溝加工装置、クラッチ・プレート、及び動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚のばらつきを抑制することを可能とする。
【解決手段】クラッチ・プレート半製品８１に溝形成用のレーザー光を照射するレーザー照射装置６５と、クラッチ・プレート半製品８１を支持させレーザー光に対してクラッチ・プレート半製品８１に回転及び径方向の直線移動を行わせる治具台６９とにより、クラッチ・プレートの摩擦面に、レーザー光により溝を形成する。クラッチ・プレートの板厚の寸法ばらつきを抑制することができ、摩擦半径を安定させ、安定したトルク伝達を行わせることができることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、車両等に用いられるクラッチ・プレートの加工方法、溝加工装置、クラッチ・プレート、及び動力伝達装置に関する。

従来のクラッチ・プレートとしては、例えば特許文献１に記載のものがあり、このクラッチ・プレートの溝は、プレスにより形成されるものであった。

このため、クラッチ・プレートの部位により板厚がばらつき、摩擦半径が製品毎に異なるおそれがあり、伝達トルクの安定性を欠く恐れがあった。

このため、このようなプレスにより溝を形成するクラッチ・プレートをクラッチとして用いると、伝達トルクが安定しないという問題がある。

特開２０００−２３４６３４号公報

解決しようとする問題点は、プレスにより溝を形成するクラッチ・プレートでは、板厚がばらつく点である。

本発明は、板厚のばらつきを抑制するため、クラッチ・プレートの摩擦面に、レーザー光により溝を形成することをクラッチ・プレートの加工方法の最も主要な特徴とする。

クラッチ・プレート半製品に溝形成用のレーザー光を照射するレーザー照射装置と、前記クラッチ・プレート半製品を支持させ前記レーザー光に対して前記クラッチ・プレート半製品に回転又は直線移動の少なくとも一方を行わせる治具台とよりなることをクラッチ・プレートの溝加工装置の最も主要な特徴とする。

前記クラッチ・プレートの加工方法により、前記摩擦面に、溝を形成したことをクラッチ・プレートの最も主要な特徴とする。

前記クラッチ・プレートを動力伝達用の一対の回転部材間に押圧締結可能に配置したことを動力伝達装置の最も主要な特徴とする。

本発明は、クラッチ・プレートの摩擦面に、レーザー光により溝を形成する。

このため、クラッチ・プレートの板厚の寸法ばらつきを抑制することができる。

クラッチ・プレート半製品に溝形成用のレーザー光を照射するレーザー照射装置と、前記クラッチ・プレート半製品を支持させ前記レーザー光に対して前記クラッチ・プレート半製品に回転又は直線移動の少なくとも一方を行わせる治具台とよりなる。

このため、クラッチ・プレートの摩擦面に、レーザー光により溝を形成することができる。

前記クラッチ・プレートの加工方法により、前記摩擦面に、溝を形成した。

このため、板厚の寸法ばらつきを抑制したクラッチ・プレートにすることができる。

前記クラッチ・プレートを動力伝達用の一対の回転部材間に押圧締結可能に配置した。

このため、動力伝達装置の伝達トルクを安定させることができる。

板厚のばらつきを抑制するという目的を、レーザー光により溝を形成することにより実現した。

図１は、本発明の実施例１を適用した電磁摩擦クラッチを備えるファイナル・ドライブの一部断面図である。

図１のように、動力伝達装置としての電磁摩擦クラッチ１は、クラッチ・ハウジング３とシャフト５とを備えている。

一対の回転部材の一方の回転部材であるクラッチ・ハウジング３には、インナー・スプライン７が設けられ、端部内周に雌ねじ部９が形成されている。クラッチ・ハウジング３の雌ねじ部９には、ロータ１１が螺合により結合され、ナット１３により緩み止めが行われている。ロータ１１の外周には、Ｏリング等のシール１５が支持され、クラッチ・ハウジング３の内周面に密接している。ロータ１１には、非磁性部１７が一体に周回状に設けられている。

一対の回転部材の他方の回転部材であるシャフト５は、中空に形成され、中間部に隔壁１９が設けられている。シャフト５には、隔壁１９を挟んで、クラッチ・ハウジング３側にスプライン２１が設けられている。シャフト５には、内周側からスプライン２１へ貫通する油孔２２が設けられている。シャフト５には、隔壁１９を挟んでロータ１１側に、インナー・スプライン２３が設けられている。シャフト５は、ベアリング２５によってクラッチ・ハウジング３側に回転自在に支持され、ニードル・ベアリング２７によってロータ１１側に回転自在に支持されている。このシャフト５の外周面に、ロータ１１側に支持されたシール２９が密接している。

クラッチ・ハウジング３及びシャフト５間に、メイン・クラッチ３１、パイロット・クラッチ３３、カム・プレート３５、押圧プレート３７、アーマチャ３９が配置されている。

メイン・クラッチ３１は、複数枚のインナー・プレートとアウター・プレートとを備え、両プレートが交互に配置されている。インナー・プレートは、シャフト５のスプライン２１にスプライン係合している。アウター・プレートは、クラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン７にスプライン係合している。メイン・クラッチ３１は、押圧プレート３７の押圧によって締結され、クラッチ・ハウジング３とシャフト５との間のトルク伝達を行う。押圧プレート３７は、シャフト５のスプライン２１にスプライン係合している。

パイロット・クラッチ３３は、アーマチャ３９及びロータ１１の間に介在され、クラッチ・プレートとして複数枚のインナー・プレートとアウター・プレートを備え、両プレートが交互に配置されている。インナー・プレートは、内回転部材であるカム・プレート３５の外周面にスプライン係合し、アウター・プレートは、クラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン７にスプライン係合している。

アーマチャ３９は、クラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン７にスプライン係合している。アーマチャ３９は、電磁石４１の磁力によって引き付けられ、パイロット・クラッチ３３を締結するようにロータ１１側へ移動する。

カム・プレート３５の背面側は、ニードル・ベアリング４３を介して、ロータ１１側に当接する構成となっている。カム・プレート３５と押圧プレート３７との間には、ボール４５を備えたカム機構４７が設けられている。

ロータ１１の背後に、前記電磁石４１が配置されている。電磁石４１は、電流制御に応じた電磁力を発生するもので、支持体４９に固定されている。支持体４９は、ベアリング５１を介してロータ１１側外周に相対回転自在に支持されている。支持体４９は、後述するキャリヤ・ケースにピン５３を介して係合し、回転不能となっている。電磁石４１は、車体側の電源及びコントローラに対してハーネスを介し電気的に接続されている。

かかる電磁摩擦クラッチ１は、ファイナル・ドライブのキャリヤ・ケース５５に回転自在に支持され、クラッチ・ハウジング３には、結合フランジ５７がスプライン結合され、シャフト５には、ドライブ・ピニオン・シャフト５９がスプライン結合されている。

図２（ａ）（ｂ）は、パイロット・クラッチの２種のアウター・プレートの正面図、図３（ａ）（ｂ）は、２種の溝の断面形状を示す要部断面図、図４（ａ）は、同アウター・プレートの要部断面図、図４（ｂ）〜（ｄ）は、比較例に係るアウター・プレートの要部断面図である。

図２（ａ）のアウター・プレート６１の摩擦面には、後述する方法及び装置により溝幅５〜１０μｍ程度の同心円の微細な溝６３がレーザー光により径方向一定間隔で複数形成されている。アウター・プレート６１には、その他非磁性部を形成する長孔６１ａがブリッジ部６１ｂを挟んで周方向に所定間隔で形成されている。アウター・プレート６１の外周にはスプライン６１ｃが形成され、内周は円孔６１ｄとなっている。

図２（ｂ）のアウター・プレート６１Ａの摩擦面には、所定方向として同心円の微細な溝６３Ａが形成され、この溝６３Ａは、周方向に間欠的に形成され、摩擦面に、溝６３Ａのない磁路構成部６１Ａｅを形成している。なお、微細な溝６３Ａの所定方向は、同心円に限らず、螺旋状、格子状等種種選択することができる。

磁路構成部６１Ａｅを備えることで、磁路効率を向上させ、確実で応答性の良い締結制御を行わせることが可能となる。また、磁路構成部６１Ａｅは、アウター・プレート６１Ａ表面からのオイル排出機能の向上に寄与する。

ブリッジ部６１Ａｂを挟んだ長孔６１Ａａを備え、スプライン６１Ａｃ、円孔６１Ａｄを備えていることは、図２（ａ）のアウター・プレート６１と同様である。

なお、溝６３，６３Ａとしては、同心円のものに限らず、クラッチの締結特性や引き摺りトルク抑制効果を考慮し、複数形成されるＶ型溝、螺旋溝、サンバースト溝、格子溝、放射状溝など種種採用することができる。

また、溝６３，６３Ａは、摺動表面となるカーボンフェーシングやペーパーフェーシングの表面に施すこともできる。

さらに、図２では、ブリッジ部６１ｂ，６１Ａｂにも溝６３，６３Ａを形成しているが、ブリッジ部６１ｂ，６１Ａｂに溝を形成しないことによりブリッジ部６１ｂ，６１Ａｂの板厚を確保して強度向上を図ることもでき、加工工数も減らすことができる。

前記溝６３，６３Ａの断面形状は、図３（ａ）の三角形溝、（ｂ）の矩形溝を採用することができる。レーザー光で形成された溝６３，６３Ａは、プレスによる溝とは異なり、角部にダレを生じていない。このダレのない溝６３，６３Ａにより磁路効率を向上させ、確実で応答性の良い締結制御を行わせることが可能となる。

アウター・プレート６１，６１Ａの板厚は、図４（ａ）のように径方向で均一になっている。プレスで溝を形成すると図４の（ｂ）〜（ｄ）のようにクラッチ・プレート６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄの板厚が径方向で変化し、摩擦半径がばらつく。これに対し、アウター・プレート６１，６１Ａに、摩擦半径のばらつきがない。
［溝加工装置］
図５は、クラッチ・プレートの溝加工装置の構成図である。

溝加工装置６５は、レーザー照射装置６７と治具台６９とからなっている。

レーザー照射装置６７は、ＹＡＧレーザー加工機であり、励起ランプ７１の光をＹＡＧロッド７３に照射し、中で反射分布状態が生じることで、波長１．０６μｍの光の誘導放出が起きる。これが全反射鏡７５、部分反射鏡７７間を往復し、往復しながら次々誘導放出を繰り返す。その後エネルギー状態に達した光が部分反射鏡７７を通過し、光ファイバ７９を通りレーザー光として治具台６９上のクラッチ・プレート半製品８１表面に照射され、前記溝６３，６３Ａが形成される。

治具台６５は、クラッチ・プレート半製品８１を支持し、クラッチ・プレート半製品８１に回転及び径方向の直線移動を行わせる。この回転及び直線移動と前記レーザー光照射とにより前記同心円状の複数の溝６３，６３Ａを形成し、クラッチ・プレート６１，６１Ａを完成させることができる。

なお、レーザー光の搬送に光ファイバ７９を用いず、ダイクロイックミラーを用いて直交波を集光レンズに搬送することもできる。

また、レーザー照射装置６７としては、ルビーレーザー加工機、ガラスレーザー加工機、ＣＯ_２レーザー加工機で構成することもできる。
［加工方法］
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、３種の加工方法を示すブロック図である。

図６（ａ）は、板材の送りＳ１、プレート形打ち抜きＳ２、レーザー溝加工Ｓ３、プレート熱処理Ｓ４、完成の手順を経る。プレート形打ち抜きＳ２では、溝６３，６３Ａ加工前のクラッチ・プレート半製品８１が板材の送りで送られた板材から打ち抜かれる。レーザー溝加工Ｓ３では、前記溝加工装置６５によりクラッチ・プレート半製品８１に対して溝６３（６３Ａ）が形成される。

レーザー光により溝６３（６３Ａ）を形成する場合、各工程の順序は比較的自由であり、（ｂ）の板材の送りＳ１、レーザー溝加工Ｓ３、プレート形打ち抜きＳ２、プレート熱処理Ｓ４、完成の手順、（ｃ）の板材の送りＳ１、プレート形打ち抜きＳ２、プレート熱処理Ｓ４、レーザー溝加工Ｓ３、完成の手順を採ることもできる。

図６（ａ）（ｃ）の場合、クラッチ・プレート半製品８１は、図２の外形形状をしたものとなり、同（ｂ）では、順次送られる板材がクラッチ・プレート半製品８１となる。
［締結制御］
電磁石４１への通電制御によって、ロータ１１、支持体４９、アーマチャ３９間に磁路が形成される。この場合、前記非磁性部１７，貫通孔６１ａ（６１Ａａ）によってロータ１１側とアーマチャ３９側との間に磁束の漏れがなく、正確に磁路を形成することができる。

また、レーザー光による溝６３，６３Ａでは、プレート表面にバリ等の発生がなく、インナー・プレート及びアウター・プレートを密着させることができ、より正確に磁路を形成することができる。

さらに、アウター・プレート６１Ａの場合は、溝のない磁路構成部６１Ａｅにより磁路効率を向上させている。

磁路の形成によって、アーマチャ３９がロータ１１側へ引き付けられ、パイロット・クラッチ３３が締結される。

この場合、正確に磁路を形成し、かつ磁路効率を向上させることで、所期の吸引力による安定した締結力を得ることができる。

しかも、アウター・プレート６１，６１Ａの板厚は、図４（ａ）のように径方向で均一になっており、アウター・プレート６１，６１Ａに、摩擦半径のばらつきがなく、かかる点からも安定した締結力を得ることができる。

この締結によって、カム・プレート３５がクラッチ・ハウジング３側に回転方向に係合する。シャフト５側に係合する押圧プレート３７がカム・プレート３５に対して相対回転し、カム機構４７が働いて推力を発生する。この推力は、ニードル・ベアリング４３を介して、ロータ１１側へ伝達され、その反力として押圧プレート３７に作用する。この反力の作用によって、押圧プレート３７が移動し、メイン・クラッチ３１を締結する。メイン・クラッチ３１は、締結力に応じてクラッチ・ハウジング３からシャフト５へトルク伝達を行う。
［実施例の効果］
本発明の実施例は、クラッチ・プレート６１，６１Ａの摩擦面に、レーザー光により溝６３，６３Ａを形成する。

このため、クラッチ・プレート６１，６１Ａの板厚の寸法ばらつきを抑制することができ、摩擦半径を安定させ、安定したトルク伝達を行わせることができる。

また、クラッチ・プレート６１，６１Ａの板厚の寸法ばらつきを抑制するため、プレート相互を正確に密着させることができ、磁路形成を正確に行わせることができる。

さらに、摩擦面にバリ等が生ずるのを抑制することができ、摩擦面を密着させ、パイロット・クラッチ３３での磁路を効率よく確実に形成することができ、所期の吸引力による安定した締結力を得ることができる。

前記溝６３，６３Ａの形成を、熱処理後に行わせることもでき、加工方法の自由度を広げることができる。

クラッチ・プレート半製品８１に溝形成用のレーザー光を照射するレーザー照射装置６５と、前記クラッチ・プレート半製品８１を支持させ前記レーザー光に対して前記クラッチ・プレート半製品８１に回転又は直線移動の少なくとも一方を行わせる治具台６９とよりなる。

このため、クラッチ・プレート６１，６１Ａの摩擦面に、レーザー光により溝６３，６３Ａを形成することができる。

前記クラッチ・プレート６１，６１Ａの加工方法により、前記摩擦面に、溝６３，６３Ａを形成した。

このため、板厚の寸法ばらつきを抑制したクラッチ・プレート６１，６１Ａにすることができる。
［その他］
クラッチ・プレートとしては、パイロット・クラッチ３３のアウター・プレートに限らず、インナー・プレートでも良く、またトルク伝達を行うメイン・クラッチ３１のアウター・プレート、インナー・プレートにも採用することができる。

電磁摩擦クラッチを備えるファイナル・ドライブの一部断面図である。（実施例１） （ａ）（ｂ）は、パイロット・クラッチの２種のアウター・プレートの正面図である。（実施例１） （ａ）（ｂ）は、２種の溝の断面形状を示す要部断面図である。（実施例１） （ａ）は、同アウター・プレートの要部断面図、（ｂ）〜（ｄ）は、比較例に係るアウター・プレートの要部断面図である。（実施例１） クラッチ・プレートの溝加工装置の構成図である。（実施例１） （ａ）（ｂ）（ｃ）は、３種の加工方法を示すブロック図である。（実施例１）

符号の説明

１ 電磁摩擦クラッチ（動力伝達装置）
３３ パイロット・クラッチ
６１，６１Ａ クラッチ・プレート
６３，６３Ａ 溝
６５ レーザー照射装置
６９ 治具台
８１ クラッチ・プレート半製品

Claims (7)

1. 摩擦面に、レーザー光により溝を形成する、
   ことを特徴とするクラッチ・プレートの加工方法。
2. 請求項１記載のクラッチ・プレートの加工方法であって、
   前記溝の形成を、熱処理後に行わせる、
   ことを特徴とするクラッチ・プレートの加工方法。
3. クラッチ・プレート半製品に溝形成用のレーザー光を照射するレーザー照射装置と、
   前記クラッチ・プレート半製品を支持させ前記レーザー光に対して前記クラッチ・プレート半製品に回転又は直線移動の少なくとも一方を行わせる治具台とよりなる、
   ことを特徴とするクラッチ・プレートの溝加工装置。
4. 請求項１又は２記載のクラッチ・プレートの加工方法により、
   前記摩擦面に、溝を形成した、
   ことを特徴とするクラッチ・プレート。
5. 請求項４記載のクラッチ・プレートであって、
   前記溝は、所定方向に間欠的に形成され、
   前記摩擦面に、溝のない磁路構成部を形成した、
   ことを特徴とするクラッチ・プレート。
6. 請求項４又は５記載のクラッチ・プレートであって、
   電磁クラッチのパイロット・クラッチに用いられた、
   ことを特徴とするクラッチ・プレート。
7. 請求項４〜６の何れかに記載のクラッチ・プレートを動力伝達用の一対の回転部材間に押圧締結可能に配置した、
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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