JP3265566B2

JP3265566B2 - 摩擦クラッチ

Info

Publication number: JP3265566B2
Application number: JP05292295A
Authority: JP
Inventors: 川俊彦相; 葉啓貴千
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 2002-03-11
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JPH08247190A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の自動変速機な
どに用いられる摩擦クラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、変速操作を容易にす
るために自動変速機が採用されている。この自動変速機
は、エンジンからの入力軸と自動変速機の出力軸の間に
遊星歯車機構を配設し、入力軸の回転を遊星歯車機構の
所定回転要素に複数のクラッチを介して伝達させてあ
り、この際、複数のクラッチにおいて油圧制御装置の制
御により係合・解放を行い、その組み合わせにより多段
変速を行うようになっている。

【０００３】このような自動変速機に用いられるクラッ
チは、一般に湿式の摩擦クラッチによって構成されてお
り、この摩擦クラッチは、駆動側および被駆動側の一方
に設けた複数の摩擦板と、駆動側および被駆動側の他方
に設けた複数のメーティングプレートとを交互に配設
し、メーティングプレートで摩擦板を挟圧することによ
り駆動側から被駆動側に動力を伝達する。メーティング
プレートは、摩擦板との間に介装されるセパレータプレ
ートと、摩擦板およびセパレータプレートに作用する油
圧アクチュエータのピストンの力を受けるバックアップ
プレートを備えている。

【０００４】従来のメーティングプレートは、プレス打
ち抜きされた炭素鋼板にばり取りおよび面粗さを安定さ
せるためのバレル処理を施したものがそのまま使用され
るほか、プレート表面にルブライト処理（例えば燐酸マ
ンガンによる化成処理）を施して耐摩耗性を向上させた
ものや、研磨処理を施して表面粗さを良好にしたものが
使用されている。

【０００５】しかし、ルブライト処理を施したものは、
摩擦係数がばらつきやすく、また、研磨処理を施したも
のは、耐久性に劣るという性質を有している。そこで、
メーティングプレートの表面にクロムめっき処理を施す
ことにより、摩擦係数のばらつきの防止や耐久性の向上
を図ったものがあった。このような技術は、例えば、特
開平４−６４７３７号公報に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の自動
車においては、エンジンの最高回転を高くすることや、
エンジン高速回転で高出力トルクを維持することなどの
高性能化がめざましい。一方、運転操作が容易なことか
ら自動変速機のニーズは高く、生産される自動車の自動
変速機搭載比率は年々上昇している。そのため、高性能
エンジンと自動変速機を組み合わせた自動車が益々多く
市場に出回ってきているのに伴って、耐久性のみなら
ず、変速ショックや振動および異音等の品質に対する要
望も高くなっている。

【０００７】しかしながら、高速回転で変速を行うよう
にすると、自動変速機における摩擦クラッチの摩擦板の
吸収エネルギーがきわめて大きくなる。そのために、摩
擦板およびメーティングプレートの耐久性を一層向上さ
せる必要があると同時に、良好な摩擦特性を厳しい条件
下で維持しなければならず、とくに、摩擦係数の微小変
動などにより発生するスティックスリップ現象は振動お
よび異音を引き起こし、自動車の品質低下につながる。

【０００８】そこで、従来において、クロムめっき処理
を施したメーティングプレートが提案されたが、クロム
めっき処理だけでは耐久性には優れるものの上述のステ
ィックスリップ現象を効果的に防止することが困難であ
って、これにともなって起こる振動および異音をなくす
という前述の要求に充分に且つ確実に応えることができ
ないという問題があり、このような問題を解決すること
が課題であった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、メーティングプレートさらには摩擦板
の耐久性を向上させると共に、摩擦係数のばらつきや微
小変動に起因すると思われるスティックスリップ現象を
防止することができる摩擦クラッチを提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる摩擦クラ
ッチは、請求項１として、駆動側および被駆動側の一方
に設けられた摩擦板と、駆動側および被駆動側の他方に
設けたメーティングプレートを備え、摩擦板とメーティ
ングプレートとを圧接することにより駆動側から被駆動
側に動力を伝達する摩擦クラッチにおいて、クロムめっ
き処理が施されたメーティングプレートの摩擦板との係
合面をシロキサン結合を持つ有機ケイ素化合物で被覆し
た構成とし、請求項２として、有機ケイ素化合物の層の
厚さが０．０２〜１μｍである構成としており、上記の
構成を課題を解決するための手段としている。

【００１１】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる摩擦クラッチ
では、クロムめっき処理が施されたメーティングプレー
トの摩擦板との係合面にシロキサン結合を持つ有機ケイ
素化合物が被覆処理されているので、メーティングプレ
ートと摩擦板とは、有機ケイ素化合物の層を介して摩擦
係合をするようになる。クロムめっきは、一般に硬質で
あって、自身の摩耗等に対する耐久性は向上させるが、
相対的に軟らかい相手材料を摩耗させる可能性がある。
一方、シロキサン結合を持つ有機ケイ素化合物は、軟質
であって、油中で擦り合わせた場合に摩擦係数の微小変
動を低減し、相手材料の摩耗を防止する。このため、当
該摩擦クラッチは、メーティングプレートさらには摩擦
板の耐久性がきわめて良好なものとなり、摩擦係数のば
らつきも少ないだけでなく、油中で擦り合わせた場合に
摩擦係数の微小変動がきわめて少なく、スティックスリ
ップ現象を防止し得ることとなる。

【００１２】また、本発明の請求項２に係わる摩擦クラ
ッチでは、有機ケイ素化合物の層を０．０２〜１μｍと
することにより、摩擦特性がより一層高められることと
なる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わる摩擦
クラッチの一実施例を説明する。

【００１４】図１は、本発明の摩擦クラッチを備えた自
動変速機の要部を示す断面図である。摩擦クラッチは、
駆動側であるクラッチドラム１の内側に設けてあって、
複数枚（図では６枚）のメーティングプレート８と、隣
接するメーティングプレート８，８間に介装される複数
枚（５枚）の摩擦板９を備えている。メーティングプレ
ート８は、その外周に形成した嵌合歯８ａをクラッチド
ラム１の内側に形成したスプライン５に係合させてい
る。他方、摩擦板９は、その内周に形成した嵌合歯７ａ
を被駆動側である出力軸のリブ６の外側に形成したスプ
ライン７に係合させている。

【００１５】また、クラッチドラム１内には、同ドラム
との間にシールリング４を介装したピストン２が設けて
あると共に、このピストン２側のメーティングプレート
８に隣接する状態でディッシュプレート１３が設けてあ
り、さらに、ピストン２と反対側のメーティングプレー
ト８に当接するスナップリング１２が設けてある。

【００１６】エンジンの駆動力は、トルクコンバーター
やロックアップクラッチ等を介してクラッチドラム１に
伝達され、さらに、クラッチドラム１のスプライン５お
よび嵌合歯８ａを介してメーティングプレート８に伝達
される。そして、この駆動力を被駆動側のリブ６に伝達
するためにピストン２でディッシュプレート１３を押圧
し、各摩擦板９およびメーティングプレート８をスナッ
プリング１２との間で挟圧する。このとき、互いに隣接
するメーティングプレート８と摩擦板９とが係合し、リ
ブ６に駆動力を伝達係合する。

【００１７】上記の摩擦クラッチにおける摩擦板９は、
例えば、鉄板の両側面にペーパー系の摩擦材１０，１０
を貼付した構成になっている。他方、メーティングプレ
ート８は、例えば、炭素鋼等の素材をプレスで打ち抜い
て形成され、それぞれの側面にクロムめっき処理を施し
たのち、さらにその表面にシロキサン結合を持つ有機ケ
イ素化合物の被覆処理が施されている。

【００１８】メーティングプレート８におけるクロムめ
っき処理としては、例えば、サージェント浴と呼ばれる
クロム酸ー硫酸めっき浴による方法が使用される。この
サージェント浴の標準的浴組成およびめっき条件は次の
通りである。（表面処理ハンドブック，田島栄編，産業
図書，１９４ページ参照）クロム酸２５０ｇ／ｌ硫酸２．５ｇ／ｌ浴温度４５〜５５°Ｃ電流密度２０〜６０Ａ／ｄｍ^２電圧６〜１５Ｖなお、めっき作業の工程は、研磨、前処理、めっき、後
処理および乾燥の５工程からなるが、ここではその説明
は省略する。

【００１９】成形したクロムめっき層は、厚さ０．５〜
５０μｍの範囲内とし、より望ましくは、２〜１０μｍ
の範囲とする。これは層の厚さが０．５μｍ以下になる
とクロムの被覆効果が充分ではなく、摩耗によりメーテ
ィングプレート８の下地基材が露出することがあるとい
う不具合が生じ、層の厚さを５０μｍ以上にすると下地
基材とクロムめっき層の密着性に問題が生じることがあ
り、熱膨脹差等によりクロムめっき層が剥離するという
不具合が生じるからである。

【００２０】このようにして得られたメーティングプレ
ート８のクロムめっき層は、下地基材の表面粗さをある
程度反映したり、めっき層形成過程での形成速度のばら
つきによる凹凸等のために表面粗さが非常に粗くなった
りすることがある。このようなあれた表面は、相手材料
および自身の摩耗という観点からあまり好ましくはな
い。そこで、クロムめっきの表面が粗い場合（Ｒａで１
μｍ以上）には、有機ケイ素化合物の層を付着する工程
の前に研磨を行い、表面を滑らか（Ｒａで１μｍ以下）
にする。

【００２１】次に、このように調整されたメーティング
プレート８の表面を洗浄して乾燥させたのち、シロキサ
ン結合を持つ有機ケイ素化合物を付着させる工程に入
る。この工程では、シロキサン結合を持つ有機ケイ素化
合物の層を０．０２μｍ以上の厚さ、より望ましくは
０．１〜１μｍの厚さに付着させる。なお、有機ケイ素
化合物の層の厚さが０．０２μｍ以下では、膜の耐久性
が不十分であって、所望の効果を得ることが困難であ
る。

【００２２】膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着
やスパッタリング等のようないわゆる気相からの有機ケ
イ素化合物の積層方法、有機ケイ素化合物を含む塗料を
クロムめっきを施したメーティングプレート８の表面に
塗り、乾燥し、焼き付ける方法、さらに、粉末状の有機
物およびケイ素の混合物中に上述のクロムめっきを施し
たメーティングプレート８を入れ、少量の酸素を含む雰
囲気下で加熱焼き付け（固相反応）する方法などがあ
る。

【００２３】まず、一例として、膜圧制御が容易である
とともに膜の品質が比較的均質な気相からの積層方法に
より有機ケイ化合物の層を形成する場合を説明する。

【００２４】油回転ポンプや油拡散ポンプ等の真空ポン
プに接続され且つグロー放電などのプラズマ発生が可能
な真空チャンバー中に、上述の滑らかな表面を有するク
ロムめっき処理済のメーティングプレート８を設置す
る。そして、同チャンバー内にシロキサン結合を含む有
機ケイ素化合物の原料となるメチルクロルシランを導入
し、全圧で１０^１〜１０^−４Ｐａになるように調整され
たアルゴンと少量の酸素で作ったプラズマ内を通過させ
る。すると、同プラズマの近傍に保持したクロムめっき
処理済のメーティングプレート８の表面にシロキサン結
合を持つ有機ケイ素化合物の膜が形成される。

【００２５】この加工物の生成は、ＦＴＩＲによる官能
基の特定（具体的には１１００ｃｍ^−１付近のＳｉ−Ｏ
による吸収）および光電子分光スペクトル分析（ＸＰ
Ｓ）による元素分析や化学シフト解析から確認できる。
また膜厚は、スパッタを併用したＸＰＳ，ＳＩＭＳ等に
より測定可能であり、もしくはマスキング部との段差を
測定することにより確認できる。このとき、上記クロム
めっき処理済のメーティングプレート８は約３００°Ｃ
程度に加熱した方がシロキサン結合を持つ有機ケイ素化
合物の積層速度が促進され、密着強度も向上するといっ
た利点がある。

【００２６】また、他の膜厚制御としては、ＳｉＯ_２お
よびＳｉ粉末を混入させて硬化させた樹脂（例えばフェ
ノール樹脂）を用いて前述のメーティングプレートを研
磨する方法がある。この場合、例えば鉱油中でメーティ
ングプレートに面圧１００ｋｇ／ｃｍ^２で樹脂を押し付
け、メーティングプレートを１０００ｒｐｍ（周速で約
５ｍ／ｓｅｃ）で約２時間回転させる。このとき、メー
ティングプレートの表面温度が２００°Ｃ、より望まし
くは３００°Ｃを超えていることが重要である。これ
は、メーティングプレートの表面でシロキサン結合を作
る反応を起こさせる必要があるからであり、その密着強
度を向上させるためである。さらに、混入する粉末の粒
径は０．１〜２０μｍ、より望ましくは１〜５μｍとす
る。これは、粒径が小さすぎる粉末は本被膜を製造しに
くく、粒径が大きすぎるとメーティングプレートの表面
を粗くしてしまうからである。なお、その膜質および膜
厚については前述と同様の方法で調べることができる。

【００２７】このようにして、上述のシロキサン結合を
持つ有機ケイ素化合物を約１（０．５〜１）μｍの厚さ
で被覆したメーティングプレートを摩擦板と組み合わせ
て図１に示す装置に取付け、自動変速機用油（ＡＴＦ）
潤滑下で摩擦クラッチの係合実験を行なった。

【００２８】このとき、図２（ｃ）に示すようにトルク
を係合時より測定し、そのときのトルクの微小変動をチ
ャートから読み取る。すなわち、図２（ａ）に示す従来
のジャダー特性が良好ではない場合では、摩擦係数の微
小変動に起因すると思われるスティックスリップ等のた
め、係合する直前のところでトルクは微小変動する。こ
のトルクには、トルクメーターの電気ノイズ等による変
動も入っているが、図２（ｂ）に示す本実施例のジャダ
ー特性が良好な場合と比較すると明らかに異なっている
ことが分かる。

【００２９】また、摩擦クラッチの係合時に生じる振動
や異音の有無をチェックした。このときの異音はやや高
いきしみ音で、自動車の静粛性の面での品質を低下させ
る。なお、通常の係合条件では、異音のしない場合に平
均の摩擦係数は約０．１５程度であり、その微小変動巾
は標準偏差で０．００２程度であるが、異音がする場合
は、平均の摩擦係数は同程度で、その変動による標準偏
差約０．００２〜０．０１の３倍以上のピークが見られ
る。

【００３０】上記の係合実験の結果を表１にまとめた。
なお、ここでは、諸条件を変えた１〜７の実施例と、ク
ロムめっき処理のみを行った１〜３の比較例を示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】このように、本発明の実施例における摩擦
クラッチは、クロムめっき処理のみの比較例に比べると
きわめて優れていることがわかる。

【００３３】図３は摩擦板の摩擦材（主に植物繊維と充
填剤を樹脂で固めた複合材）の摩耗量を示すグラフであ
る。先の表１および図３のグラフから、他の条件が同一
ならば、表面粗さが細かいほうが摩耗量は少ないことが
わかる。これは、硬いメーティングプレートがより柔ら
かい摩擦材を削るためと考えられ、表面はより滑らかな
方が、あるいは角張った突起を丸くした方が摩耗量が少
なくなるためと考えられる。しかしながら、粗さが同一
のあるいは粗い本発明の実施例に対しても、従来の比較
例の方が摩耗量は多い。つまり、有機ケイ素化合物を被
覆することにより、メーティングプレートの表面粗さが
多少大きくても、相手の摩擦板の摩擦材の摩耗量を少な
くし得ることとなる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の請求
項１に係わる摩擦クラッチによれば、メーティングプレ
ートの耐久性および摩擦特性を向上させることができる
と共に、スティックスリップ現象を防止することがで
き、これに伴って係合時の振動や異音を著しく低減させ
ることができる。また、高速回転・高トルク化および静
粛性の向上に確実に対応することができると共に、摩擦
板の摩耗量が少なくなって摩擦板の耐久性も向上させる
ことができ、ひいては自動車の静粛性や耐久性を大きく
向上させ、変速ショックの低減や燃費の向上などにも貢
献することができるという効果を奏する。さらに、本発
明の請求項２に係わる摩擦クラッチによれば、有機ケイ
素化合物の層を０．０２〜０．１μｍとすることによ
り、摩擦特性ならびに耐久性などをより一層高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる摩擦クラッチの一実施例を示す
自動変速機の要部の断面図である。

【図２】良好ではないジャダー特性を示す波形図
（ａ）、良好なジャダー特性を示す波形図（ｂ）および
摩擦トルクの測定例を示すグラフ（ｃ）である。

【図３】摩擦板の摩擦材の摩耗量を比較したグラフであ
る。

【符号の説明】

８メーティングプレート９摩擦板

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−142925（ＪＰ，Ａ) 特開平２−142926（ＪＰ，Ａ) 特開平５−43867（ＪＰ，Ａ) 特開平７−19270（ＪＰ，Ａ) 特開平７−190115（ＪＰ，Ａ) 特開平７−253122（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−28484（ＪＰ，Ａ) 特開平２−15320（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−163719（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 11/00 - 23/14 C09K 3/14 F16D 49/00 - 71/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動側および被駆動側の一方に設けられ
た摩擦板と、駆動側および被駆動側の他方に設けたメー
ティングプレートを備え、摩擦板とメーティングプレー
トとを圧接することにより駆動側から被駆動側に動力を
伝達する摩擦クラッチにおいて、クロムめっき処理が施
されたメーティングプレートの摩擦板との係合面をシロ
キサン結合を持つ有機ケイ素化合物で被覆したことを特
徴とする摩擦クラッチ。
【請求項２】有機ケイ素化合物の層の厚さが０．０２
〜１μｍであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦
クラッチ。