JP2916484B2 - Mating plate for wet friction engagement device - Google Patents
Mating plate for wet friction engagement deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、オートマチックトランスミッション等の湿
式摩擦係合装置における、クラッチ、バンドブレーキ及
びトルクコンバータロックアップ機構等に装着される摩
擦材の相手面として使用されるメィティングプレートに
関する。メィティングプレートとは、例えばクラッチに
おいては、摩擦材が固着された摩擦プレートと対にな
り、両プレート間でトルクを伝達するためのプレートの
ことである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a mating surface of a friction material mounted on a clutch, a band brake, a torque converter lock-up mechanism, and the like in a wet friction engagement device such as an automatic transmission. Related to the mating plate. The mating plate is, for example, in a clutch, a plate that is paired with a friction plate to which a friction material is fixed, and that transmits torque between the two plates.
従来技術及びその課題 湿式摩擦係合装置は、摩擦プレートと、この摩擦プレ
ートに対向、或いは摩擦プレートと交互に配置されたメ
ィティングプレートを有してなる。2. Description of the Related Art A wet friction engagement device includes a friction plate and a mating plate arranged opposite to the friction plate or alternately arranged with the friction plate.
湿式摩擦係合装置は主として摩擦プレートの性能、特
に摩擦材の性能に支配され、単なる一枚板の鋼板から成
形されるメィティングプレートは、機械的な機能として
は摩擦プレートのトルクを受け取るためだけのものであ
った。The wet friction engagement device is mainly governed by the performance of the friction plate, especially the performance of the friction material, and the mating plate formed from a single sheet of steel only has the mechanical function of receiving the torque of the friction plate. It was.
このような従来のメィティングプレートは、長期使用
における係合の繰り返しによってヒートスポットを発生
したり、熱によって変形したりして摩擦プレート、メィ
ティングプレート及び湿式摩擦係合装置の性能を低下さ
せてしまうという問題を抱えていた。また、長期使用に
よって摩擦係数は大幅に低下し、これにより大きな安全
率を設定する必要があり、そのため装置全体を大きくし
てしまうという問題がある。Such a conventional mating plate reduces the performance of the friction plate, the mating plate and the wet friction engagement device by generating a heat spot by repeated engagement in long-term use or deforming by heat. Had the problem of getting lost. In addition, the coefficient of friction is greatly reduced by long-term use, and accordingly, it is necessary to set a large safety factor. Therefore, there is a problem that the entire device becomes large.
これらの問題に対処すべく、メィティングプレート
に、溝加工や高い熱伝導率を具えた物質の被膜処理を施
したものがある。しかし、これらの案は冷却効果による
寿命向上を目的とするもので、例えば、動摩擦係数
μＤ、静摩擦係数μＳ及びμ−ν特性（動摩擦係数μD/
相対回転０時の摩擦係数μ０）等の、湿式摩擦係合装置
としての根本的な摩擦性能の向上を意図するものではな
かった。To address these problems, some mating plates have been subjected to groove processing or coating treatment with a substance having high thermal conductivity. However, these proposals are intended for the purpose of life improvement by the cooling effect, for example, the dynamic friction coefficient mu D, static friction coefficient mu S and mu-[nu characteristics (dynamic friction coefficient mu D /
It was not intended to improve the fundamental friction performance of the wet friction engagement device, such as the friction coefficient μ 0 ) at 0 relative rotation.
本発明の目的は、前述の性能を向上させるとともに、
長期使用における摩擦係数の変化を抑え、焼け変形を防
止するメィティングプレートを提供することにある。The object of the present invention is to improve the above-mentioned performance,
An object of the present invention is to provide a mating plate that suppresses a change in a coefficient of friction during long-term use and prevents burning deformation.
課題を解決するための手段 本発明は、湿式摩擦係合装置のメィティングプレート
において、鋼板の芯金に、溶射によらない窒化チタン
（TiN）被膜（請求項１）、炭化チタン（TiC）被膜（請
求項２）、又は酸化アルミニウム（Al2O3）被膜（請求
項３）を施すことにより前記課題を解決したものであ
る。Means for Solving the Problems The present invention relates to a mating plate for a wet friction engagement device, wherein a titanium nitride (TiN) coating (claim 1) and a titanium carbide (TiC) coating are applied to a metal core of a steel plate without spraying. This problem has been solved by applying (claim 2) or an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) coating (claim 3).
作用 窒化チタン、炭化チタン、又は酸化アルミニウムの耐
摩耗性被膜を溶射によらないで施したメィティングプレ
ートでは、第１に、長期使用における摩擦係数の変化が
防止され、第２に、動摩擦係数が向上するため係合装置
の相対回転０時直前直後における伝達トルクの変動が防
止され、第３に、焼け熱劣化によるメィティングプレー
トの焼け変形が防止される。In a mating plate coated with a wear-resistant coating of titanium nitride, titanium carbide, or aluminum oxide without spraying, firstly, a change in the coefficient of friction during long-term use is prevented, and secondly, a dynamic coefficient of friction is reduced. In order to improve, the fluctuation of the transmission torque immediately before and immediately after the relative rotation of the engagement device is prevented, and thirdly, the burning deformation of the mating plate due to the heat deterioration due to burning is prevented.
実施例 第１図及び第２図は、本発明による実施例のメィティ
ングプレート10の断面図及び正面図である。芯金11及び
窒化チタン、炭化チタン又は酸化アルミニウムの耐摩耗
性被膜部分12の厚みは、理解を助けるために誇張して示
してある。芯金11は、従来品と同じ鋼製である。Embodiment FIGS. 1 and 2 are a sectional view and a front view of a mating plate 10 according to an embodiment of the present invention. The thickness of the core metal 11 and the wear-resistant coating portion 12 of titanium nitride, titanium carbide or aluminum oxide are exaggerated to aid understanding. The core 11 is made of the same steel as the conventional product.
窒化チタン、炭化チタン又は酸化アルミニウムの耐摩
耗性被膜（コーティング）の形成は、一般的に、化学蒸
着法（CVD）、真空蒸着法、スパッタリングイオンプレ
ーティングによる物理蒸着法（PVD）によって行うこと
ができる。また、酸化アルミニウム被膜の形成は、アル
ミナイジング等による化成処理によっても可能である。
なお、このような被膜の厚みは、0.5〜10ミクロンで充
分であるが、使用条件に応じてその厚みを変更すること
ができる。The formation of a wear-resistant coating of titanium nitride, titanium carbide or aluminum oxide can generally be performed by chemical vapor deposition (CVD), vacuum deposition, or physical vapor deposition (PVD) by sputtering ion plating. it can. Further, the formation of the aluminum oxide film is also possible by a chemical conversion treatment such as aluminizing.
In addition, the thickness of such a coating is sufficient to be 0.5 to 10 microns, but the thickness can be changed according to use conditions.
しかし、溶射による被膜の形成は気孔を内在させるこ
とになり、且つ、被膜表面が比較的粗いので、本発明で
は採用しない。However, the formation of the coating by thermal spraying causes pores to be present inside, and the coating surface is relatively rough, so that it is not adopted in the present invention.
第３図及び第４図は、メィティングプレート10と対に
なる摩擦プレート14を示し、芯金16に摩擦材18が固着さ
れている。第１図と同様に芯金16と摩擦材18は厚みは誇
張して示されている。FIGS. 3 and 4 show a friction plate 14 paired with the mating plate 10, and a friction material 18 is fixed to a metal core 16. As in FIG. 1, the core 16 and the friction material 18 are exaggerated in thickness.
実験例 本発明によるメィティングプレートによれば実際にど
の程度性能が向上するかを知るため、その確認実験を行
った。Experimental Example In order to know how much the performance is actually improved by using the mating plate according to the present invention, an experiment for confirming the performance was performed.
第５図はSAE No.2摩擦試験機を示す。メィティングプ
レート10はケース22内に、摩擦プレート14は軸24上スプ
ライン嵌合されている。軸24には、イナーシャ26を介し
てモーター28が設けられている。試験条件は次表Ｉのと
おりである。FIG. 5 shows a SAE No. 2 friction tester. The mating plate 10 is fitted in a case 22 and the friction plate 14 is spline-fitted on a shaft 24. The shaft 24 is provided with a motor 28 via an inertia 26. The test conditions are as shown in Table I below.
表 １ 摩擦プレート枚数 １ メィティングプレート枚数 ２ 摩擦プレート厚み 1.6mm メィティングプレート厚み 1.7mm オイル マチックＤ ピストン面積 151.1cm2 慣性量 0.0150Kgms2 運転方式 慣性吸収 試料油温度 120℃ 面圧 8kg/cm2 試験品は、（ａ）従来品、（ｂ）従来品に窒化チタン
被膜を施したもの、（ｃ）従来品に炭化チタン被膜を施
したもの、（ｄ）従来品に酸化アルミニウム被膜を施し
たものである。なお、従来品とは鋼製の一枚板のメィテ
ィングプレートである。Table 1 Friction plate number 1 Mei computing plate number 2 friction plate thickness 1.6mm Mei computing plate thickness 1.7mm oil matic D piston area 151.1Cm 2 inertia weight 0.0150Kgms 2 operating system inertia absorbing the sample oil temperature of 120 ° C. surface pressure 8 kg / cm 2 The test products were (a) a conventional product, (b) a conventional product provided with a titanium nitride coating, (c) a conventional product provided with a titanium carbide coating, and (d) a conventional product provided with an aluminum oxide coating. Things. The conventional product is a single-piece steel mating plate.
その結果、メィティングプレートと摩擦プレートとの
相対回転数の伝達トルクの関係（トルク波形）を得た。As a result, the relationship (torque waveform) of the transmission torque of the relative rotation speed between the mating plate and the friction plate was obtained.
第6a図は従来品、第6b図は窒化チタン被膜品、第6c図
は炭化チタン被膜品、そして、第6d図は酸化アルミニウ
ム被膜品についての試験結果である。Fig. 6a shows the test results for the conventional product, Fig. 6b shows the test results for the titanium nitride coated product, Fig. 6c shows the test results for the titanium carbide coated product, and Fig. 6d shows the test results for the aluminum oxide coated product.
また、次の表IIに示されるように、相対回転数が1800
rpm（μD1800）と相対回転数０時（μ０）の摩擦係数、
静止摩擦係数（μＳ）及びその比率を得た。Also, as shown in the following Table II, the relative rotation speed is 1800
rpm (μ D1800 ) and friction coefficient at relative rotation speed 0 (μ 0 ),
The coefficient of static friction (μ S ) and its ratio were obtained.
さらに、同じ装置を使用し、試験品（ａ）、試験品
（ｂ）、試験品（ｃ）及び試験品（ｄ）につき耐久試験
を行った。第７図に、その結果得られた動摩擦係数の変
化を示す。 Further, using the same apparatus, a durability test was performed on the test product (a), the test product (b), the test product (c), and the test product (d). FIG. 7 shows the resulting change in the coefficient of dynamic friction.
これらの実験結果から、次に示す摩擦性能の向上が認
められた。From these experimental results, the following improvements in friction performance were observed.
すなわち、窒化チタン被膜（ｂ）、炭化チタン被膜
（ｃ）、酸化アルミニウム被膜（ｄ）が施されたメィテ
ィングプレートはともに； （１）第6a図乃至第6b図及び表IIに示されるように、従
来品（ａ）に比べ動摩擦係数（μD1800）が約５〜20％
向上した。That is, the mating plate provided with the titanium nitride film (b), the titanium carbide film (c), and the aluminum oxide film (d) are: (1) As shown in FIGS. 6a to 6b and Table II. , The coefficient of kinetic friction (μ D1800 ) is about 5 to 20% compared to the conventional product (a)
Improved.
相対回転時においては同じ押圧力で伝達できるトルク
が向上して両プレートの係合完了時間を短縮するととも
に、係合を行うための油圧を低く設定でき、油圧機構の
設計に余裕を与えて、湿式摩擦係合装置全体をコンパク
トにすることができる。At the time of relative rotation, the torque that can be transmitted with the same pressing force is improved and the engagement completion time of both plates is shortened, and the hydraulic pressure for performing the engagement can be set low, giving a margin to the design of the hydraulic mechanism, The whole wet friction engagement device can be made compact.
動摩擦係数の向上に伴い、μ−ν特性が0.1〜0.2小さ
くなり（表II参照）、湿式摩擦係合装置の係合完了直前
直後における摩擦係数の変化が抑えられる。このこと
は、オートマチックトランスミッションにおける変速時
のショック緩和に寄与する。As the dynamic friction coefficient increases, the μ-ν characteristic decreases by 0.1 to 0.2 (see Table II), and the change in the friction coefficient immediately before and immediately after the engagement of the wet friction engagement device is suppressed. This contributes to shock reduction during shifting in the automatic transmission.
（２）第７図に示されるように、長期使用中における動
摩擦係数の変化が小さいことを確認した。(2) As shown in FIG. 7, it was confirmed that the change in the dynamic friction coefficient during long-term use was small.
このことは、設計時の安全率を低く、そしてその精度
を高く設定できることを意味する。すなわち、必要な耐
久寿命が満足できるものであるとした上で、摩耗量や摩
擦係数の変化等を想定して安全率が決められるわけであ
るから、これらの変化幅が小さくなることにより安全率
の上限を低く設定でき、過大な安全率を設定をする必要
がなくなる。これによって、湿式摩擦係合装置及び関連
部品の縮小軽量化が図られる。This means that the safety factor at the time of design can be set low and the accuracy can be set high. In other words, the safety factor is determined by assuming that the required durability life is satisfactory, and changes in the amount of wear and the coefficient of friction are assumed. Can be set low, eliminating the need to set an excessive safety factor. Thereby, reduction and weight reduction of the wet friction engagement device and related components can be achieved.
（３）図面等には示されていないが、焼け熱劣化による
変形は認められなかった。(3) Although not shown in the drawings and the like, no deformation due to burning heat deterioration was observed.
従って、摩擦プレートにおけるヒートスポットの発生
は防止されたものと考えられる。これによって、偏当た
りによる偏摩耗が防止され、摩擦材の耐久寿命の向上、
ひいては湿式摩擦係合装置の耐久寿命の向上に寄与す
る。Therefore, it is considered that the generation of the heat spot on the friction plate was prevented. This prevents uneven wear due to uneven contact, improves the durability life of the friction material,
As a result, the durable life of the wet friction engagement device is improved.
発明の効果 本発明は以上の構成であるから、従来では摩擦プレー
トからのトルクを受け取るためだけのメィティングプレ
ートに溶射によらないで窒化チタン、炭化チタン又は酸
化アルミニウムの耐摩耗性被膜を施すことにより、動摩
擦係数を向上させるとともに、耐久使用中の動摩擦係数
の経時的変化を少なくすることができ、従来より低い安
全率の設定を可能にするとともに、湿式摩擦係合装置を
よりコンパクトにすることができる効果がある。そし
て、相手摩擦材の耐久性も向上する。Effects of the Invention Since the present invention has the above configuration, conventionally, a wear-resistant coating of titanium nitride, titanium carbide or aluminum oxide is applied to a mating plate only for receiving torque from a friction plate without spraying. As a result, the dynamic friction coefficient can be improved, and the change over time of the dynamic friction coefficient during the durable use can be reduced, so that a lower safety factor can be set than before, and the wet friction engagement device can be made more compact. There is an effect that can be. And the durability of the mating friction material is also improved.
第１図及び第２図は本発明のメィティングプレートの断
面図及び正面図、第３図及び第４図は摩擦プレートの断
面図及び正面図、第５図はSAE No2摩擦試験機の一部断
面図、第6a図乃至第6d図は各試験品のメィティングプレ
ートと摩擦プレートの間の相対回転数とトルクの関係を
示すグラフ、第７図は耐久試験の結果を示すグラフであ
る。 10……メィティングプレート、12……被膜 14……摩擦プレート1 and 2 are a sectional view and a front view of a mating plate of the present invention, FIGS. 3 and 4 are sectional views and a front view of a friction plate, and FIG. 5 is a part of a SAE No2 friction tester. 6a to 6d are graphs showing the relationship between the relative rotation speed and the torque between the mating plate and the friction plate of each test sample, and FIG. 7 is a graph showing the results of the durability test. 10 ... Mating plate, 12 ... Coating 14 ... Friction plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−205031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−83981（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−116326（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−115537（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−122782（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16D 65/12 F16D 69/00 F16D 13/62 C23C 30/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-205031 (JP, A) JP-A-59-83981 (JP, A) JP-A-1-116326 (JP, A) Jpn. 115537 (JP, U) Japanese Utility Model 50-122782 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F16D 65/12 F16D 69/00 F16D 13/62 C23C 30/00
Claims (3)
膜を施したことを特徴とする、湿式摩擦係合装置のメイ
ティングプレート。1. A mating plate for a wet friction engagement device, characterized in that a steel core is coated with a titanium nitride coating not by thermal spraying.
膜を施したことを特徴とする、湿式摩擦係合装置のメイ
ンティングプレート。2. A maining plate for a wet friction engagement device, wherein a titanium carbide coating not applied by thermal spraying is applied to a steel cored bar.
ウム被膜を施したことを特徴とする、湿式摩擦係合装置
のメインティングプレート。3. A maining plate for a wet friction engagement device, characterized in that a steel core is coated with an aluminum oxide film which is not sprayed.
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|---|---|---|---|
| JP2117653A JP2916484B2 (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Mating plate for wet friction engagement device |
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