JP2017083007A - 摩擦継手のための鋼製摩擦層板を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦継手に用いられる鋼製層板本体の一番上の表面は、焼結コーティング又はモリブデンコーティングされている。これらは、全体的に多層構造で製造されているため製造工程を複雑にし、製造コストを高くする。本発明の目的は、良心的な価格／優れた性能比によって区別される摩擦層板を提供することである。
【解決手段】摩擦層板（１０）を製造する方法に関し、その方法は、少なくとも１つの面上にマクロ構造（２０）を備えた鋼板を供給するステップ、及び摩擦層板ブランクを前記鋼板から分離して、環状層板本体（１４）に加工処理するステップを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、摩擦継手のための鋼製摩擦層板を製造する方法に関する。

摩擦層板と、これらの摩擦層板を含む摩擦継手は、少なくとも２つのシャフトの間の摩擦接続又は非確動接続を確立するのに使用されている。例えば、自動車の変速機において使用されるような交換可能な継手、又は自動車のディファレンシャル変速機のディファレンシャルロックとして使用されるような交換不可能な継手がある。

従来、この種の摩擦系統では、鋼製層板本体が使用されている。その鋼製層板本体の一番上の表面（言い換えると正面及び背面）は、焼結コーティング又はモリブデンコーティングされている。これらは、全体的に多層構造で製造されている。これは全体的に、製造工程を複雑にし、製造コストを高くする。

本発明の目的は、良心的な価格／優れた性能比によって区別される摩擦層板を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、摩擦層板を製造する方法を提案する。その方法では、少なくとも片側にマクロ構造を備えた鋼板が供給される。摩擦層板ブランクが、その鋼板から分離されて、それから環状層板本体に加工処理される。

本発明の方法によって製造された少なくとも１つの摩擦層板を含む摩擦継手は、純鋼製／鋼製摩擦のペアを使用する。本発明によれば、以前は常に必要であると考えられていたコーティングを省くことができることが分かった。本発明の方法は、所望のマクロ構造を既に備えた鋼板コイルの形状で、摩擦層板のための出発物質を提供できるため、特に、製造コストに関して有利である。それ故、マクロ構造を提供するために各摩擦層板を個別に加工処理する必要がない。

「マクロ構造」の用語は、この明細書では、寸法（言い換えると構造の深さ又は幅）が顕微鏡的構造（例えば、避けられない表面粗さが原因の表面構造）の寸法よりもはるかに大きい構造のことを指す。マクロ構造は、特に、肉眼で見える点で区別される。マクロ構造の利点は、摩擦領域の潤滑を改良することである。

好ましい態様では、摩擦層板ブランクは焼鈍される。これにより、耐用年数が延びる。

好ましくは、マクロ構造は鋼板の両側に回転により生成される。これにより、マクロ構造を摩擦継手の層板の一つおきに使用するだけでよくなり、間に位置する層板は平滑表面を備えるように構成されうる。これにより、全体的に製造コストを低減することができる。

好ましい態様では、片側のマクロ構造は、反対側のマクロ構造からオフセットを設けて回転により生成される。これにより、マクロ構造のくぼみが「互いに重なり合う」場所で生じる小さい壁厚により、摩擦層板が弱化することを防ぐ。

マクロ構造のオフセットは、例えば、一方の面と他方の面とで、分割を異ならせることによって実現されても良い。ローラーを用意し、円周方向において相互にオフセットを設けてマクロ構造を回転により生成するのにそのローラーを使用することもできる。そのような方法で、回転生成パターンが相互のオフセットとなっても良い。

マクロ構造を簡単な方法で回転により生成することができ、且つ、層板本体を鋼板から分離するときにマクロ構造の向きを考慮する必要がないため、ハニカムパターンはマクロ構造にとって特に適したパターンであることが分かった。さらに、潤滑油が一定間隔で形成されるポケット内に保持されうる。

本発明の好ましい態様では、摩擦領域は層板本体の外面である。言い換えると、層板本体は、鋼製摩擦要素を使用して製造されない。その代わりに、層板本体は、摩擦層板が後で持つような厚みに製造される。

マクロ構造の構造深さは、０．０５〜０．９ｍｍの範囲、特に、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であっても良い。これらの値は、優れた妥協であることが分かった。

構造要素の幅は、０．１〜４ｍｍの範囲であっても良い。これらの値も有利である。

好ましくは、層板本体に、少なくとも１つの隙間、言い換えると、一方の摩擦領域から他方の摩擦領域まで連続的に伸びる開口が設けられる。この種類の隙間は、摩擦領域への潤滑油の提供を改善する。

使用状況に応じて、一つの隙間の使用で十分であっても良い。比較的多数、例えば、４０の隙間が使用されても良い。多数の応用において、隙間の数は３〜１１の範囲内である。

隙間はスリットとして構成されても良い。これにより、この目的のために摩擦領域の大部分を犠牲にすることなく、摩擦領域の比較的広い範囲に潤滑油を提供することが可能になる。スリットのさらなる利点は、摩擦層板が熱応力及び／又は熱膨張により変形することを防ぐことである。

使用状況に応じて、スリットは完全に摩擦層板の内側に配置されても良い。言い換えると、スリットは摩擦層板の円周エッジから離れて開始し及び終了しても良い。又はスリットは、円周エッジから摩擦領域へと伸び、円周エッジから離れて終了しても良い。又は、スリットは、完全に摩擦領域を通って、言い換えると一方の円周エッジから他方の円周エッジへと、伸びても良い

好ましくは、スリットの幅は、０．１〜５ｍｍの範囲内、特に１．３〜３ｍｍの範囲内である。これらの値は、摩擦領域に潤滑油を提供することと摩擦領域の最小損失との間の良好な妥協を示す。

本発明の一態様では、スリットの角度は、摩擦層板の半径に対して、０°〜７０°である。この向きにおいて、摩擦層板間に潤滑油を十分に分配するために遠心効果を利用することができる。

原則として、スリットは、直線状、曲線状、又は波状に伸びる。

好ましくは、隙間は、円周エッジから層板本体の幅の１０％より大きい距離だけ離れて、層板本体の範囲内の少なくとも一部に配置される。これにより、摩擦層板の円周エッジだけでなく、摩擦領域の中心にも確実に、潤滑油が分配される。

好ましくは、層板本体は、平らな平面ディスクを形成する。代替の態様では、摩擦層板がわずかに錐台のような形状を持つことを可能にする。

一態様では、層板本体は複数のセグメントで構成される。これらは、溶接されても良いし、接着されても良いし、又は確実に共に係合されるだけであっても良い。

摩擦層板ブランクは、例えば、レーザ切断、ウォータージェット切断、ファインブランキング、又はパンチングによって、単一のブランクとして、鋼板から分離されても良い。

摩擦層板の摩擦領域上の摩耗を低減し、局所的な摩耗を防ぐために、好ましくは、摩擦層板ブランクは焼鈍される。これは、特に、窒化又は浸炭窒化（nitrocarburisation）により行われる。また、プラズマ窒化、塩浴アニーリング、又は他の適当な方法によって、所望の硬度を持つ摩擦層板ブランクを提供することも可能である。

本発明の一態様では、マイクロ構造がマクロ構造に重畳される。その結果、摩擦特性が所望の方法において改良されうる。

マイクロ構造は、例えば、ベルトサンダを使用した研磨加工によって導入されても良い。この方法は、低複雑度及び低価格によって区別される。

以下、本発明は、様々な実施形態によって開示される。様々な実施形態は、添付の図面に示されている。

本発明の方法によって製造される摩擦層板を含む摩擦継手の概略断面図である。 第１の実施形態の摩擦層板の正面図、背面図、側面図、及び拡大詳細図を示す。 図２の各図に対応した第２の実施形態の摩擦層板を示す。 図２の各図に対応した第３の実施形態の摩擦層板を示す。 図２の各図に対応した第４の実施形態の摩擦層板を示す。 本発明の方法のステップを概略的に示す。

図１は、摩擦継手２を概略的に示している。摩擦継手２は、摩擦嵌合において、第１のシャフト３を第２のシャフト４に連結するのに役立つ。

シャフト３は、その外周に、複数のグルーブ５を含む同調形状を備える。シャフト４は、ケージのような又はカップのような凹部６を備える。さらに、シャフト４は、その内面に、複数のグルーブ７を含む同調形状を備える。グルーブ５を備えるシャフト３とグルーブ７を備えるシャフト４の一部の間に、摩擦層板パケット８がある。摩擦層板パケット８は、第１の種類と第２の種類の複数の層板からなる。

シャフト３，４の同調形状は凹凸形であっても良い。

各層板の基底形状は円環である。第１の種類の層板はシャフト３に連結される。第１の種類の層板は、回転係合されるが、軸方向に動かすことは可能である。それ故、第１の種類の層板は、その内周エッジに同調形状を持つ。第２の種類の層板はシャフト４に連結される。第２の種類の層板は、回転係合されるが、軸方向に動かすことは可能である。それ故、第１の種類の層板は、その外周エッジに同調形状を持つ。

摩擦層板パケット８は、摩擦層板が互いにバイアスをかけられて位置付けられるように、軸方向に押し付けられる、このバイアスは、様々な方法で生成されうる。一例として、このケースでは、ばね９が図示されている。

図２は、第１の実施形態の摩擦層板１０を示している。この摩擦層板１０は、図１の摩擦層板パケット８の第２の種類の層板であり、その外周に同調形状１２を備える。このケースでは、同調形状１２は、半径方向に突出した複数の歯（及び歯と歯の間の隙間）により形成される。同調形状１２の歯は、隙間６のグルーブ７内で係合する。

摩擦層板１０は、鋼製の層板本体１４を含む。

層板本体１４は、正面１６と背面１８とを含む。これらは、摩擦層板１０の摩擦領域を形成する。それ故、層板本体１４はコーティングを含まない。また、層板本体１４は、複数の層で形成される複合部品として構成されない。

図示されている実施形態において、正面１６は（顕微鏡的表面粗さは別として）滑らかに構成され、背面１８はマクロ構造２０を備える。

このケースでは、マクロ構造２０は、ハニカムパターンとして形成される。マクロ構造２０の深さは、０．０５〜０．９ｍｍの範囲、特に、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲である。構造要素の幅（言い換えると、ハニカムパターンの隣接する突出領域間の距離、又はハニカムパターンの隣接するくぼみの中心点間の距離）は、０．１〜４ｍｍの範囲である。

特に図２（ｂ）に見られるように、マクロ構造は、摩擦層板の背面１８の摩擦領域全体に、言い換えると同調形状１２の範囲内へと広がる。

摩擦層板１０は、複数の隙間３０を備える。このケースでは、複数の隙間３０のそれぞれは、スリット形状である。各スリット３０は、層板本体１４の内周エッジから直線上に伸びる。各スリット３０の幅ｂは、０．１〜５ｍｍの範囲内、好ましくは１．３〜３ｍｍの範囲内である。各スリット３０は、層板本体の半径ｒに対して斜めに伸びる。図示されている実施形態において、その角度は約３０°である。

このケースでは、各スリット３０は内周エッジから外周エッジまで伸び、外周エッジから離れて終了する。離れる距離は、層板本体の幅の約２５％である。

各スリット３０の半径方向の外端は、半円形状に丸められる。

スリットとマクロ構造の組み合わせは、摩擦層板の振動特性に関して有利な効果を持つことが分かった。

図３は、第２の実施形態の摩擦層板を示している。第１の実施形態から分かる特徴については、同一の参照符号が使用されていて、これに関しては上述した説明が参照される。

第１の実施形態と第２の実施形態の差異は、第２の実施形態では摩擦層板の正面１６にもマクロ構造２０が備えられていることである。

図示されている実施形態において、同一のマクロ構造が正面１６と背面１８に使用されている。

このケースについても、摩擦層板の振動特性に関して、スリットの好ましい効果が見つかった。

図４は、第３の実施形態の摩擦層板１０を示している。先の実施形態から分かる特徴については、同一の参照符号が使用されていて、これに関しては上述した説明が参照される。

第１の実施形態と第３の実施形態の差異は、第３の実施形態では単一の隙間３０が使用されていることである。このケースでは、隙間３０は、連続的なスリットとして、層板本体１４の内周エッジから外周エッジまで伸びる。半径に対する向きは、第１の実施形態のスリット３０の向きに一致する。

摩擦層板１０の凹部６で摩擦層板１０を支持できるため、スリット３０は、摩擦層板１０の強度について不利ではない。

図５は、第４の実施形態を示している。先の実施形態から分かる特徴については、同一の参照符号が使用されていて、これに関しては上述した説明が参照される。

第１の実施形態と第４の実施形態の差異は、第４の実施形態では複数の隙間３０が使用されていることである。複数の隙間３０は、層板本体１４内で開始及び終了する。言い換えると、内周エッジ又は外周エッジを遮断しない。このケースでは、例として、摩擦層板の半径に対して角度３０°の向きの直線のスリットと、２つの円形の開口と、９０°よりもいくらか小さい円周範囲に伸びる波状のスリットとが、複数の隙間として図示されている。

図２〜図５に示す実施形態の種々の特徴を応用によって決まる方法で互いに組み合わせても良い。例えば、第１，第３，第４の実施形態における摩擦層板の片面にだけ設けられたマクロ構造は他方の面でも使用されても良い。

当然、図２〜図５に示される摩擦層板の特徴の全てが、第１の種類の摩擦層板、言い換えると同調形状１２を内周エッジに持つ摩擦層板に使用されても良い。

以下、摩擦層板の製造方法について、図６により開示する。

鋼板１が出発物質として使用されて、所望のマクロ構造が鋼板１上に回転により生成される。この目的のために、概略的に示されている２つのローラー２が提供される。ローラー２の表面には、複数の構造的要素３が配置されている。

マクロ構造が回転により生成されるとき、鋼板の上面のマクロ構造は、下面のマクロ構造からオフセットを設けられることが考慮される。ハニカムパターンは、層板ブランクとさらにその後の摩擦層板の望まれない弱化を引き起こす可能性があるため、ハニカムパターンの例において、上面と下面のポケットは互いに同時に向かい合わないように位置付けられることが考慮される。

２つのマクロ構造の所望のオフセットは、上面と下面で、段のサイズが異なるため、言い換えると、ポケットからポケットまでの距離が異なるために、又は、ローラー２上の構造的要素３が相互にオフセットを設けて配向され、このオフセットが回転中維持されるために、達成されうる。

その次に、マクロ構造を備えた鋼板は巻き上げられ、次の処理ステップのためのコイルとして供給される。

その後で、層板ブランク４は鋼板１から分離される。図６において、これは、２つのパンチング道具５によって示されている。しかし、層板ブランクは、レーザ切断、ウォータージェット切断、ファインブランキング、又は他の適当な方法によって、鋼板から分離されても良い。

マイクロ構造が、層板ブランク４に提供されるマクロ構造に重畳される。マイクロ構造は、特に、ベルトサンダを使用した研磨加工によって導入されても良い。これは、コンベヤーベルト７上で前方に運ばれる層板ブランク４の表面を研磨するベルトサンダ６によって示されている。この場合、層板ブランクは、第１及び第２の研磨工程の間に、回転される。これは、方法のステップ８として示されている。

マイクロ構造が導入された後、層板ブランク４は、さらに焼鈍される、又はさらに別の方法で処理される。これらのさらなる処理ステップは、参照符号９によって示されている。

この方法の格別な効果は、層板ブランクにコーティング又はカバーを施す必要がないことであり、これにより、全体的に非常に低い製造価格を実現できる。

Claims (21)

1. 摩擦層板（１０）を製造する方法であって、
   少なくとも１つの面上にマクロ構造（２０）を備えた鋼板を供給するステップ、及び
   摩擦層板ブランクを前記鋼板から分離して、環状層板本体（１４）に加工処理するステップ、
   を含む、方法。
2. 前記摩擦層板ブランクは焼鈍されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記マクロ構造（２０）は前記鋼板の両面に回転により生成されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 一方の面の前記マクロ構造（２０）は、他方の面の前記マクロ構造（２０）に対してオフセットを設けて回転により生成される、請求項３に記載の方法。
5. 前記マクロ構造（２０）は、ハニカムパターンであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記マクロ構造（２０）の構造の深さは、０．０５〜０．９ｍｍの範囲、特に、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 構造要素の幅は、０．１〜４ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
8. 前記層板本体（１４）は、少なくとも１つの隙間（３０）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
9. 前記隙間（３０）の数は、１〜４０の範囲内、特に３〜１１の範囲内であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記隙間はスリット（３０）であることを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の方法。
11. 前記スリット（３０）は、前記摩擦層板（１０）の円周エッジから離れて開始し及び終了することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記スリット（３０）は、円周エッジで開始し、円周エッジから離れて終了することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
13. 前記スリット（３０）は、一方の円周エッジから他方の円周エッジへと伸びることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
14. 前記スリット（３０）の幅は、０．１〜５ｍｍの範囲内、特に１．３〜３ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記スリット（３０）の角度は、摩擦層板（１０）の半径に対して、０°〜７０°であることを特徴とする、請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の方法。
16. 前記スリット（３０）は、直線状、曲線状、又は波状に伸びることを特徴とする、請求項１０から請求項１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記隙間（３０）は、円周エッジから前記層板本体（１４）の幅の１０％より大きい距離だけ離れて、前記層板本体（１４）の範囲内の少なくとも一部に配置されることを特徴とする、請求項８から請求項１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記層板本体（１４）は、平らな平面ディスクを形成することを特徴とする、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記層板本体（１４）は、複数のセグメントからなることを特徴とする、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の方法。
20. マイクロ構造が前記マクロ構造に重畳されることを特徴とする、請求項１から請求項１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記マイクロ構造は、研磨加工によって導入されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。

Images