JP3961879B2 - 摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩耗が起こりにくいクラッチプレートを備えた摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、駆動側クラッチプレートと、従動側クラッチプレートとを摩擦係合させることによって、動力伝達を行う摩擦クラッチが知られている。
【０００３】
前記摩擦クラッチにおける両クラッチプレートの摺動面には、摩擦係合による摩耗を抑制するために表面処理を施している。その表面処理の一例としては、両クラッチプレートの摺動面の組成を、窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理により変化させたものがある。このようにして、両クラッチプレートの摺動面を強化することにより、摩耗を減らすようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記処理を施した摩擦クラッチであっても、乾性摩擦係合を行ったり、潤滑油中の摩擦係合であっても大きな力で摩擦係合を行ったりすると耐久性に乏しかった。
【０００５】
従って、本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は摩耗が起こりにくく、耐久性のあるクラッチプレートを備えた摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに摩擦係合することによりトルクを伝達する少なくとも二枚のクラッチプレートを備えた摩擦クラッチであって、前記互いに摩擦係合する一方のクラッチプレートは、基材の表面にシリコンをダイヤモンド状炭素に対して１０重量％〜８０重量％の割合で含むダイヤモンド状炭素薄膜を施してなり、前記互いに摩擦係合する他方のクラッチプレートの摺動面には窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理が施され、前記両クラッチプレートは潤滑油中で摩擦係合することを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の摩擦クラッチにおいて、前記互いに摩擦係合する一方のクラッチプレートは、基材の表面に窒化処理を施して窒化層を形成した後、その表面にシリコンをダイヤモンド状炭素に対して１０重量％〜８０重量％の割合で含むダイヤモンド状炭素薄膜を施してなることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の摩擦クラッチにおいて、前記両クラッチプレートは磁性材料から形成され、その一側に位置するアーマチャと同両クラッチプレートを挟んで他側に位置する電磁石とによって摩擦係合することを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、互いに相対回転可能に位置する内側回転部材と外側回転部材との間に潤滑油が充填された収納室を設け、同収納室内に電磁式の駆動手段によって断接駆動されるパイロットクラッチ機構の摩擦クラッチと、摩擦係合により前記内外両回転部材間で車両の駆動力の伝達を行うメインクラッチとを設け、前記パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記メインクラッチに伝達して同メインクラッチを摩擦係合するカム機構を備えた車両の駆動力伝達装置であって、前記摩擦クラッチは、磁性材料から形成され互いに摩擦係合することによりトルクを伝達する少なくとも二枚のクラッチプレートを備え、前記互いに摩擦係合する一方のクラッチプレートは、基材の表面にシリコンをダイヤモンド状炭素に対して１０重量％〜８０重量％の割合で含むダイヤモンド状炭素薄膜を施してなり、前記互いに摩擦係合する他方のクラッチプレートの摺動面には窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理が施され、前記両クラッチプレートは前記潤滑油中で摩擦係合することを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図９に従って説明する。
【００１２】
図１には、本発明を具体化した第１実施形態の駆動力伝達装置を示している。この駆動力伝達装置１１は、図２に示すように、四輪駆動車１２における後輪側への駆動力伝達経路に配設されている。
【００１３】
前記四輪駆動車１２は、駆動力伝達装置１１、トランスアクスル１３、エンジン１４、一対の前輪１５、及び一対の後輪１６を備えている。
前記エンジン１４の駆動力はトランスアクスル１３を介してアクスルシャフト１７に出力し、前輪１５を駆動する。
【００１４】
また、トランスアクスル１３にはプロペラシャフト１８を介して駆動力伝達装置１１が連結され、同駆動力伝達装置１１にはドライブピニオンシャフト１９を介してリヤデファレンシャル２０が連結されている。リヤデファレンシャル２０には、アクスルシャフト２１を介して後輪１６が連結されている。前記プロペラシャフト１８とドライブピニオンシャフト１９が駆動力伝達装置１１にてトルク伝達可能に連結された場合には、エンジン１４の駆動力は後輪１６に伝達される。
【００１５】
駆動力伝達装置１１はリヤデファレンシャル２０とともにディファレンシャルキャリヤ２２内に収容され、且つディファレンシャルキャリヤ２２に支持され、同ディファレンシャルキャリヤ２２を介して車体に支持されている。
【００１６】
次に駆動力伝達装置１１について説明する。
図１に示すように、駆動力伝達装置１１は外側回転部材としてのアウタケース３０ａ、内側回転部材としてのインナシャフト３０ｂ、メインクラッチ機構３０ｃ、パイロットクラッチ機構３０ｄ、及びカム機構３０ｅを備えている。
【００１７】
前記メインクラッチ機構３０ｃは、本発明のクラッチ部及びメインクラッチに相当する。
前記アウタケース３０ａは、有底筒状のフロントハウジング３１ａと、フロントハウジング３１ａの後端開口部に螺着され、且つその開口部を覆蓋するリヤハウジング３１ｂとから構成されている。前記フロントハウジング３１ａの前端部には入力軸５０が突出形成され、同入力軸５０は前記プロペラシャフト１８に連結されている。
【００１８】
前記入力軸５０が一体に形成されたフロントハウジング３１ａ、及びリヤハウジング３１ｂは、磁性材料である鉄にて形成されている。リヤハウジング３１ｂの径方向の中間部には、非磁性体材料あるステンレス製の筒体５１が埋設され、同筒体５１は環状の非磁性部位を形成している。
【００１９】
前記フロントハウジング３１ａ、リヤハウジング３１ｂ、インナシャフト３０ｂ、及び筒体５１にて収納室Ｋが形成されている。
前記アウタケース３０ａはフロントハウジング３１ａの前端部外周において、ディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に対して図示しないベアリング等を介して回転可能に支持されている。また、アウタケース３０ａは、リヤハウジング３１ｂの外周において、ディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に対して支持されたヨーク３６にベアリング等（図示しない）を介して支持されている。
【００２０】
前記インナシャフト３０ｂは、リヤハウジング３１ｂの中央部を液密的に貫通してフロントハウジング３１ａ内に挿入され、軸方向への移動を規制された状態でフロントハウジング３１ａとリヤハウジング３１ｂに対して相対回転可能に支持されている。インナシャフト３０ｂには、ドライブピニオンシャフト１９（図２参照）の先端部が挿入されている。なお、図１においてはドライブピニオンシャフト１９は図示していない。
【００２１】
図１に示すように、メインクラッチ機構３０ｃは湿式多板式のクラッチ機構であって、鉄からなりその摺動面にペーパ摩擦材が貼付されたインナクラッチプレート３２ａ及び鉄からなるアウタクラッチプレート３２ｂを多数備えている。前記インナクラッチプレート３２ａ，アウタクラッチプレート３２ｂは、フロントハウジング３１ａの奥壁側に配設されている。前記メインクラッチ機構３０ｃは、本発明のメインクラッチに相当する。
【００２２】
クラッチ機構を構成する各インナクラッチプレート３２ａは、インナシャフト３０ｂの外周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。一方、各アウタクラッチプレート３２ｂは、フロントハウジング３１ａの内周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。各インナクラッチプレート３２ａと各アウタクラッチプレート３２ｂは交互に位置されて互いに当接して摩擦係合するとともに、互いに離間して非係合の自由状態になる。
【００２３】
パイロットクラッチ機構３０ｄは、電磁石３３、クラッチ部としての摩擦クラッチ３４、及びアーマチャ３５を備えている。前記電磁石３３とアーマチャ３５にて電磁式の駆動手段が構成されている。
【００２４】
図１に示すように、ヨーク３６はディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に対してインローにて支承され、かつリヤハウジング３１ｂの後端部の外周に対して相対回転可能に支持されている。前記ヨーク３６には環状をなす電磁石３３が嵌着され、同電磁石３３はリヤハウジング３１ｂの環状凹所５３に嵌合されている。
【００２５】
前記摩擦クラッチ３４は、鉄製（磁性材料）の１枚のインナクラッチプレート３４ａ及び鉄製の２枚のアウタクラッチプレート３４ｂからなる多板式の摩擦クラッチとして構成されている。前記アウタクラッチプレート３４ｂは基材に相当する。
【００２６】
前記インナクラッチプレート３４ａは「一方のクラッチプレート」に相当する。
前記インナクラッチプレート３４ａは、後述するカム機構３０ｅを構成する第１カム部材３７の外周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。一方、各アウタクラッチプレート３４ｂは、フロントハウジング３１ａの内周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。
【００２７】
前記インナクラッチプレート３４ａと各アウタクラッチプレート３４ｂとは交互に位置して、互いに当接して摩擦係合するとともに、互いに離間して非係合の自由状態になる。
【００２８】
ところで、図１に示すように、アーマチャ３５は環状をなしており、フロントハウジング３１ａの内周にスプライン嵌合されて軸方向への移動可能に組み付けられている。前記アーマチャ３５は摩擦クラッチ３４に対して一側に位置し、摩擦クラッチ３４に対向している。
【００２９】
前記電磁石３３の電磁コイルへの通電により、ヨーク３６、リヤハウジング３１ｂ、摩擦クラッチ３４、アーマチャ３５、摩擦クラッチ３４、リヤハウジング３１ｂ、及びヨーク３６間を循環する磁路Ｌ１が形成される。
【００３０】
図１に示すように、カム機構３０ｅは、第１カム部材３７、第２カム部材３８、及びカムフォロア３９にて構成されている。
第１カム部材３７及び第２カム部材３８には、対向面に互いに対向する図示しないカム溝が周方向に所定間隔を保持して複数形成されている。第１カム部材３７はインナシャフト３０ｂの外周に回転可能に嵌合されるとともに、リヤハウジング３１ｂに回転可能に支承されている。第１カム部材３７の外周には、前記インナクラッチプレート３４ａが軸方向へ移動自在にスプライン嵌合されている。
【００３１】
前記第２カム部材３８はインナシャフト３０ｂの外周に軸方向へ移動自在にスプライン嵌合されており、インナシャフト３０ｂに対して一体回転可能に組み付けられている。同第２カム部材３８はメインクラッチ機構３０ｃのインナクラッチプレート３２ａに対向して位置されている。前記第２カム部材３８と第１カム部材３７の互いに対向するカム溝には、ボール状のカムフォロア３９が介在されている。
【００３２】
この結果、アーマチャ３５がフロントハウジング３１ａの内側にて摩擦クラッチ３４の一側に位置し、且つ電磁石３３がフロントハウジング３１ａの開口側にてリヤハウジング３１ｂを挟んで摩擦クラッチ３４の他側に位置し、リヤハウジング３１ｂは磁路形成部材として機能する。
【００３３】
リヤハウジング３１ｂはインナシャフト３０ｂの外周に液密的かつ回転可能に嵌合された状態で、その前側壁部の周縁部にてフロントハウジング３１ａに螺着されている。また、リヤハウジング３１ｂは、その後側筒部の後端部の外周にて図示しないオイルシールを介して、ディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に液密的かつ回転可能に支持されている。
【００３４】
前記アウタケース３０ａ、インナシャフト３０ｂ、及びリヤハウジング３１ｂにて囲まれて形成された室内には潤滑油が充填されている。前記潤滑油は両クラッチプレート３２ａ，３２ｂの潤滑、及び両クラッチプレート３４ａ，３４ｂの潤滑を行うようにされている。
【００３５】
上記のような駆動力伝達装置１１においては、パイロットクラッチ機構３０ｄを構成する電磁石３３の電磁コイルへの通電がなされていない場合には磁路Ｌ１は形成されず、摩擦クラッチ３４は非係合状態にある。このため、パイロットクラッチ機構３０ｄは非作動の状態にあって、カム機構３０ｅを構成する第１カム部材３７は、カムフォロア３９を介して第２カム部材３８と一体回転可能であり、メインクラッチ機構３０ｃは非作動状態にある。このため、四輪駆動車１２は二輪駆動の駆動モードを構成する。
【００３６】
一方、電磁石３３の電磁コイルへ通電されると、パイロットクラッチ機構３０ｄには磁路Ｌ１が形成され、電磁石３３はアーマチャ３５を吸引する。このため、アーマチャ３５は摩擦クラッチ３４を押圧して摩擦係合させ、カム機構３０ｅの第１カム部材３７をフロントハウジング３１ａ側と連結させ、第２カム部材３８との間に相対回転を生じさせる。この結果、カム機構３０ｅではカムフォロア３９が両カム部材３７，３８を互いに離間する方向へ押圧する。
【００３７】
この結果、第２カム部材３８はメインクラッチ機構３０ｃ側へ押圧され、メインクラッチ機構３０ｃを摩擦クラッチ３４の摩擦係合力に応じて摩擦係合させ、アウタケース３０ａとインナシャフト３０ｂとの間のトルク伝達を行う。このため、四輪駆動車１２はプロペラシャフト１８とドライブピニオンシャフト１９が非直結状態の四輪駆動の駆動モードを構成する。
【００３８】
また、電磁石３３の電磁コイルへの印加電流を所定の値に高めると、電磁石３３のアーマチャ３５に対する吸引力が増大する。そして、アーマチャ３５は強く電磁石３３側へ吸引作動され、摩擦クラッチ３４の摩擦係合力を増大させ、両カム部材３７，３８間の相対回転を増大させる。この結果、カムフォロア３９は第２カム部材３８に対する押圧力を高めて、メインクラッチ機構３０ｃを結合状態とする。このため、四輪駆動車１２はプロペラシャフト１８とドライブピニオンシャフト１９が直結した四輪駆動の駆動モードを構成する。
【００３９】
次に、前記インナクラッチプレート３４ａ、及び前記アウタクラッチプレート３４ｂについて詳しく説明する。
図３に示すように、前記インナクラッチプレート３４ａ、アウタクラッチプレート３４ｂには互いに接触する摺動面Ｓ１，Ｓ２が形成されている。
【００４０】
前記摺動面Ｓ２は本発明の表面に相当する。
図３及び図４に示すように、前記インナクラッチプレート３４ａの摺動面Ｓ１全面には、プレス加工により微細な幅の溝部４０が微少な間隔を保持して多数並列して設けられている。前記インナクラッチプレート３４ａの摺動面Ｓ１全面には公知の窒化処理、または公知の焼き入れ焼き戻し処理が施されている。
【００４１】
なお、溝部４０はわかりやすいように誇張して示してあるが、溝のピッチ、高さともにμｍ単位で形成されていれば十分である。
図３及び図５に示すように、前記アウタクラッチプレート３４ｂにおけるインナクラッチプレート３４ａ側の摺動面Ｓ２には、プレス加工により約溝幅約０．３mmの潤滑油溝Ｍａがメッシュ状（網目状）に形成されている。前記アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２全面には窒化層Ｔが形成されている。本実施形態では、前記窒化層Ｔの厚さは２００μｍとされている。
【００４２】
前記窒化層Ｔの層厚（拡散層を含む）は、１０μｍ〜６００μｍの範囲において設定可能であるが、より望ましい範囲は５０μｍ〜４００μｍであり、最も好適な範囲は１００μｍ〜３００μｍである。窒化層Ｔの膜厚を１０μｍ〜６００μｍに設定することにより、イオン衝撃による凹凸形成を好適に行うことができる。
【００４３】
また、その窒化層Ｔの表面には機械的なアンカー効果を有する図示しない凹凸部が形成されている。前記窒化層Ｔの表面にはシリコンを含んだダイヤモンド状炭素薄膜（以下、ＤＬＣ−Ｓｉ膜という）Ｄが被覆されている。このＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄは約２０００Ｈｖの硬さを備えている。
【００４４】
なお、ダイヤモンド状炭素薄膜は非晶質硬質炭素膜ともいう。従って、ダイヤモンド状炭素薄膜は非晶質（アモルファス）の炭素膜である。
本実施形態では、前記ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄの厚さは３μｍとされている。このＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄの膜厚を０．１〜１０μｍの範囲にすることにより、摺動面Ｓ２の保護を実現可能であるが、望ましくは１〜５μｍの膜厚の範囲である。この厚みが０．１μｍ未満では摩耗に対する耐久寿命が短く、実用に向かない。逆に１０μｍを越えると被膜が脆くなる。
【００４５】
また、ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄは、ダイヤモンド状炭素に対するシリコンの割合が１重量％〜８０重量％の範囲で設定可能であるが、より望ましい範囲は５重量％〜５０重量％であり、最も好適な範囲は１０重量％〜４０重量％である。ダイヤモンド状炭素に対するシリコンの割合が１重量％未満の場合には、良好なＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被膜形成することができない。ダイヤモンド状炭素に対するシリコンの割合が１０重量％未満となると煤が発生しやすくなり、被膜自体が脆くなる。また、ダイヤモンド状炭素に対するシリコンの割合が８０重量％を超えると炭素の比率が少なくなり、摺動面Ｓ２に対して摩擦係合する摺動面Ｓ１（インナクラッチプレート３４ａ）を摩耗させやすくしてしまう。
【００４６】
前記ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄにおける前記潤滑油溝Ｍａと対応した部分には、「網の目状の溝部」としての潤滑油溝Ｍｂが形成されている。前記潤滑油溝Ｍｂは両クラッチプレート３４ａ，３４ｂ間に介在する余分な潤滑油を受け入れるように構成されている。
【００４７】
ここで、アウタクラッチプレート３４ｂの表面加工方法について説明する。
なお、この表面加工方法については、特開平１０−１３０８１７公報及び特開平１１−３１０８６８号公報に開示されている。
【００４８】
即ち、まず始めに前記アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に対して、公知の窒化処理を施す。
次に、窒化層Ｔが形成された摺動面Ｓ２に対して、ヘリウム、アルゴン等の希ガス或いは水素ガス等のクリーニングガスによるイオン衝撃（スパッタリング）を行う。そして、このイオン衝撃を窒化層Ｔに対して行うことにより、この窒化層Ｔには機械的なアンカー効果を有する図示しない凹凸部が形成される。
【００４９】
次に、前記凹凸部が形成された窒化層Ｔに対して、イオンプレティーング（アーク、ホロカソード方式など）、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）等により、ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被覆形成する。
【００５０】
この結果、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２の表面には、ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄが形成される。
以下に、駆動力伝達装置１１と比較例１，２としての駆動力伝達装置Ａ，Ｂとを試験した結果を説明する。
【００５１】
なお、駆動力伝達装置Ａは、比較例１としての従来構成のもので、前記駆動力伝達装置１１におけるアウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に対して窒化処理のみが施されて窒化層Ｔが形成され、ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄ及びイオン衝撃は施されていないものである。
【００５２】
また、駆動力伝達装置Ｂは、比較例２として前記駆動力伝達装置１１におけるアウタクラッチプレート３４ｂのＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄの代わりにシリコンを含まないダイヤモンド状炭素薄膜に変更したものである。
【００５３】
なお、比較のために、駆動力伝達装置Ａ、及び駆動力伝達装置Ｂのトルク伝達能力は、本実施形態の駆動力伝達装置１１と同じものにしている。
図６は、駆動力伝達装置１１，Ａ，Ｂにおける耐久サイクル数と「μ１００／μ５０」との関係を示したものである。図６では、縦軸に「μ１００／μ５０」をとり、横軸に「耐久サイクル数」をとっている。
【００５４】
なお、この図で示す「μ１００／μ５０」とは１００ｍｉｎ-1のときの摩擦係数μを５０ｍｉｎ-1のときの摩擦係数μで除算した値である。
これを式で表すと、
μ１００／μ５０ ＝ （１００ｍｉｎ-1のときの摩擦係数μ）／（５０ｍｉｎ-1のときの摩擦係数μ）
となる。
【００５５】
「μ１００／μ５０」の値が１以上であればμ−ｖ勾配は正の速度依存性を有する。そして、μ−ｖ勾配が正の速度依存性を有した場合にはジャダー防止性に優れることが公知とされている。
【００５６】
なお、ジャダーとは例えば以下に示すことをいう。インナクラッチプレート３４ａとアウタクラッチプレート３４ｂとの摺動面部、又はインナクラッチプレート３２ａ、アウタクラッチプレート３２ｂのスティック・スリップが原因となって生じる駆動系の自励振動が、駆動力伝達装置１１を搭載する車両全体にまで及ぶ現象のことをいう。
【００５７】
次に、μ−ｖ特性（μ−ｖ勾配）について説明する。
前記摺動面でのスティック・スリップ抑制には、摩擦係数μの速度ｖに対する依存性（μ−ｖ特性）に正勾配性があること（ｄμ／ｄｖ≧０）とすることが有効である。前記摺動面に発生する摩擦は、流体摩擦（油膜のせん断抵抗）と境界摩擦（摺動面同士の固体間摩擦）の和からなる。それらの単位面積あたりの大きさは、流体摩擦＜＜境界摩擦の関係にある。ｖが大きくなると、定性的には油膜の形成が促進され、流体摩擦成分が増大し、境界摩擦成分は減少する。ここで、接触面粗さが大きいと、ｖが増大しても粗さの凸部で固体接触が維持され、境界摩擦成分の減少を抑制（同時に、流体摩擦成分の増大を抑制）し、それによってμ−ｖ特性正勾配化の方向に作用する。
【００５８】
即ち、クラッチプレート３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂの表面粗さ低下によって、スティック・スリップが発生する。また、スティック・スリップが発生する他の原因としては、クラッチプレート３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂの摩耗粉による潤滑油の劣化がある。
【００５９】
そして、この図で示す「耐久サイクル数」とは、両クラッチプレート３４ａ，３４ｂにおける１回の摩擦係合を、「耐久サイクル数」の値「１」としている。従って、図６において、駆動力伝達装置Ａ（比較例１）では「耐久サイクル数」の値がａ１のときに、「μ１００／μ５０」の値が１以下となり、ジャダーが発生する。このジャダーの原因は、摩擦クラッチの両クラッチプレートにおける摺動面の摩耗である。従って、このとき駆動力伝達装置Ａの寿命となる。また、駆動力伝達装置Ｂ、及び駆動力伝達装置１１は、「耐久サイクル数」の値がそれぞれａ２，ａ３のときに、「μ１００／μ５０」の値が１以下となり、ジャダーが発生する。そして、ジャダーが発生したとき駆動力伝達装置Ｂ、及び駆動力伝達装置１１はそれぞれ寿命となる。
【００６０】
上記図６から分かるように、駆動力伝達装置１１は、駆動力伝達装置Ａ（比較例１）の約８．５倍、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）の約２．５倍の耐ジャダー寿命となった。
【００６１】
また、図７は駆動力伝達装置１１，Ａ，Ｂのアウタクラッチプレート３４ｂにおける摺動面Ｓ２の耐久サイクル数に対する面粗度Ｒｚの低下を示したものである。図７では、縦軸に「面粗度Ｒｚ」をとり、横軸に「耐久サイクル数」をとっている。
【００６２】
駆動力伝達装置１１のアウタクラッチプレート３４ｂは耐久サイクル数に対する面粗度Ｒｚの低下が、駆動力伝達装置Ａのアウタクラッチプレート３４ｂと比べて約１／５倍、駆動力伝達装置Ｂのアウタクラッチプレート３４ｂと比べて約２／５倍となった。即ち、駆動力伝達装置１１のアウタクラッチプレート３４ｂは、比較例である駆動力伝達装置Ａ，Ｂのアウタクラッチプレート３４ｂと比べて摩耗しにくいことが分かる。
【００６３】
さらに、図８は駆動力伝達装置１１，Ａ，Ｂのインナクラッチプレート３４ａにおける摺動面Ｓ１の耐久サイクル数に対する面粗度Ｒｚの低下を示したものである。図８においても図７と同じく、縦軸に「面粗度Ｒｚ」をとり、横軸に「耐久サイクル数」をとっている。
【００６４】
駆動力伝達装置１１のインナクラッチプレート３４ａは耐久サイクル数に対する面粗度Ｒｚの低下が、駆動力伝達装置Ａのインナクラッチプレート３４ａと比べて約１／７倍、駆動力伝達装置Ｂのインナクラッチプレート３４ａと比べて約１／１０倍となった。即ち、駆動力伝達装置１１のインナクラッチプレート３４ａは、比較例である駆動力伝達装置Ａ，Ｂのインナクラッチプレート３４ａと比べて摩耗しにくいことが分かる。
【００６５】
このように、駆動力伝達装置１１のアウタクラッチプレート３４ｂは、駆動力伝達装置Ａ，Ｂのアウタクラッチプレート３４ｂと比べて摩耗しにくいばかりでなく、相手側のインナクラッチプレート３４ａにおける摺動面Ｓ１の摩耗を抑制する固体潤滑剤としての役割も果たしている。従って、本実施形態の駆動力伝達装置１１によれば、クラッチプレート３４ａ，３４ｂの寿命が格段に向上し、駆動力伝達装置１１全体の寿命を格段に向上する。
【００６６】
加えて、図９は駆動力伝達装置１１，ＢにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄ又はダイヤモンド状炭素薄膜のアウタクラッチプレート３４ｂに対する密着度を示したものである。この図９から分かるように、駆動力伝達装置１１のアウタクラッチプレート３４ｂにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄの密着度は、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）におけるダイヤモンド状炭素薄膜の約６倍となった。即ち、駆動力伝達装置１１のアウタクラッチプレート３４ｂにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄは、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）のダイヤモンド状炭素薄膜と比べて剥離しにくいことが分かる。
【００６７】
従って、本実施形態の駆動力伝達装置１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被覆した。そのため、そのＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄがアウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２の摩耗を保護するばかりでなく、インナクラッチプレート３４ａの摺動面Ｓ１の摩耗も防ぐ働きをする。従って、両クラッチプレート３４ａ，３４ｂは摩耗が起こりにくく、耐久性がよくなる。
【００６８】
（２）本実施形態の摩擦クラッチ３４は、インナクラッチプレート３４ａと、摺動面Ｓ２にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被覆したアウタクラッチプレート３４ｂと摩擦係合するように構成した。従って、耐久性が高い摩擦クラッチ３４を得ることができる。
【００６９】
（３）本実施形態の駆動力伝達装置１１は、インナクラッチプレート３４ａと、摺動面Ｓ２にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被覆したアウタクラッチプレート３４ｂとを摩擦係合（接続）することにより、アウタケース３０ａとインナシャフト３０ｂとのトルク伝達を可能とした。従って、耐久性が高い駆動力伝達装置１１を得ることができる。
【００７０】
（４）本実施形態の駆動力伝達装置１１は、電磁石３３の電磁コイルへの通電により、アーマチャ３５を吸引して摩擦クラッチ３４を摩擦係合するようにした。そして、摩擦クラッチ３４の摩擦係合力をカム機構３０ｅを介してパイロットクラッチ機構３０ｄに伝達し、そのパイロットクラッチ機構３０ｄの摩擦係合によりアウタケース３０ａとインナシャフト３０ｂとのトルク伝達を可能とした。従って、電磁的に摩擦係合力を制御する駆動力伝達装置１１において、クラッチプレート３４ａ，３４ｂの寿命が格段に向上させることができ、引いては駆動力伝達装置１１全体の寿命を格段に向上させることができる。
【００７１】
（５）本実施形態では、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に対して、網目状の潤滑油溝Ｍｂを設けた。従って、インナクラッチプレート３４ａとアウタクラッチプレート３４ｂとの接触面積を任意の面積にできる。また、両クラッチプレート３４ａ，３４ｂ間に介在する余分な潤滑油を摺動面Ｓ２の潤滑油溝Ｍｂに受け入れることにより、油膜の形成を阻止し、クラッチプレート３４ａ，３４ｂの摺動特性を改善（引きずりトルク低減、耐久性向上）できる。
【００７２】
（６）本実施形態では、摩擦クラッチ３４を潤滑油中で摩擦係合するようにした。従って、摩擦クラッチ３４を乾性摩擦係合させ場合と比べ、本実施形態の摩擦クラッチ３４は耐久性を上げることができる。
【００７３】
（７）本実施形態の駆動力伝達装置１１は、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に窒化層Ｔを形成し、その窒化層Ｔの表面にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被膜形成した。従って、駆動力伝達装置１１は、駆動力伝達装置Ａ（比較例１）の約８．５倍、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）の約２．５倍の耐ジャダー寿命を得ることができる。また、駆動力伝達装置１１のアウタクラッチプレート３４ｂにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄは、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）のダイヤモンド状炭素薄膜と比べて剥離しにくい。
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図６及び図９に従って説明する。
【００７４】
なお、第２実施形態の駆動力伝達装置６１は、前記第１実施形態の駆動力伝達装置１１におけるアウタクラッチプレート３４ｂを一部変更したものである。
即ち、駆動力伝達装置６１は、前記駆動力伝達装置１１におけるアウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に対して窒化処理を施さない状態で前記イオン衝撃を行い、その後、ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被覆形成したものである。
【００７５】
以下に、駆動力伝達装置６１と比較例１，２としての駆動力伝達装置Ａ，Ｂとを試験した結果を説明する。
なお、駆動力伝達装置Ａ及び駆動力伝達装置Ｂのトルク伝達能力は、本実施形態の駆動力伝達装置６１と同じものにしている。
【００７６】
図６において、駆動力伝達装置６１では「耐久サイクル数」の値がａ４のときに、「μ１００／μ５０」の値が１以下となり、ジャダーが発生する。従って、駆動力伝達装置６１は、駆動力伝達装置Ａ（比較例１）の約５倍、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）の約１．５倍の耐ジャダー寿命となった。
【００７７】
また、図９は駆動力伝達装置６１，ＢにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄ又はダイヤモンド状炭素薄膜のアウタクラッチプレート３４ｂに対する密着度を示している。この図９から分かるように、駆動力伝達装置６１のアウタクラッチプレート３４ｂにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄの密着度は、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）におけるダイヤモンド状炭素薄膜の約１．５倍となった。即ち、駆動力伝達装置６１のアウタクラッチプレート３４ｂにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄは、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）のダイヤモンド状炭素薄膜と比べて剥離しにくいことが分かる。
【００７８】
従って、駆動力伝達装置６１によれば前記第１実施形態の（１）〜（６）と同様の効果を奏すると共に、以下に示す効果を奏する。
（１）本実施形態の駆動力伝達装置６１は、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被膜形成した。従って、駆動力伝達装置６１は、駆動力伝達装置Ａ（比較例１）の約５倍、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）の約１．５倍の耐ジャダー寿命を得ることができる。また、駆動力伝達装置６１のアウタクラッチプレート３４ｂにおけるＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄは、駆動力伝達装置Ｂ（比較例２）のダイヤモンド状炭素薄膜と比べて剥離しにくい。
（他の実施形態）
なお、上記実施形態は以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよい。
【００８０】
・前記各実施形態のアウタクラッチプレート３４ｂでは潤滑油溝Ｍａ，Ｍｂを形成していたが、この潤滑油溝Ｍａ，Ｍｂを形成しなくてもよい。
・前記各実施形態の駆動力伝達装置１１，６１では、摩擦クラッチ３４の摩擦係合力をカム機構３０ｅを介してパイロットクラッチ機構３０ｄへ伝達し、そのパイロットクラッチ機構３０ｄが摩擦係合することにより、アウタケース３０ａとインナシャフト３０ｂとのトルク伝達が可能となるように構成した。これに限らず、前記カム機構３０ｅ及び前記パイロットクラッチ機構３０ｄを省略し、摩擦クラッチ３４が摩擦係合することにより、アウタケース３０ａとインナシャフト３０ｂとのトルク伝達を直接的に行うように駆動力伝達装置１１，６１を構成してもよい。
【００８１】
・前記各実施形態では、摩擦クラッチ３４にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを施したアウタクラッチプレート３４ｂを採用していた。これに限らず、メインクラッチ機構３０ｃのクラッチプレート３２ａ，３２ｂのうち少なくとも１つにＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを施すように構成してもよい。
【００８２】
・前記各実施形態では、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２にＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを施した。これに限らず、インナクラッチプレート３４ａの摺動面Ｓ１にもＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを施してもよい。この場合、摺動面Ｓ１は本発明の表面に相当する。
【００８３】
・前記各実施形態では、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に窒化処理及びＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを施し、インナクラッチプレート３４ａの摺動面Ｓ１に公知の窒化処理、又は公知の焼き入れ焼き戻し処理を施していた。これに限らず、アウタクラッチプレート３４ｂの摺動面Ｓ２に公知の窒化処理、又は公知の焼き入れ焼き戻し処理を施し、インナクラッチプレート３４ａの摺動面Ｓ１に窒化処理及びＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを施してもよい。この場合、前記インナクラッチプレート３４ａが「一方のクラッチプレート」に相当し、摺動面Ｓ２の代わり摺動面Ｓ１が本発明の表面に相当する。
【００８４】
・前記各実施形態では、摩擦クラッチ３４を駆動力伝達装置１１，６１に採用していたが、この摩擦クラッチ３４を他の駆動力伝達装置に採用してもよい。
・前記各実施形態では、鉄製のアウタクラッチプレート３４ｂにＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被膜していた。しかしながら、ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜Ｄを被膜するクラッチプレートの材質は、鉄以外の金属や、セラミックスや、合成ゴム、合成樹脂などでもよい。
【００８５】
次に、上記実施形態及び他の実施形態から把握できる技術的思想について以下に追記する。
前記一方のクラッチプレートの摺動面には、網目状の溝部を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の摩擦クラッチ。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置は摩耗が起こりにくく、耐久性がよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態における駆動力伝達装置の部分断面図。
【図２】 第１実施形態における駆動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の説明図。
【図３】 第１実施形態における両クラッチプレートの断面を示す説明図。
【図４】 第１実施形態におけるインナクラッチプレートを示す正面図。
【図５】 第１実施形態におけるアウタクラッチプレートを示す正面図。
【図６】 第１及び第２実施形態における「耐久サイクル数」と「μ１００／μ５０」との関係を示した特性図。
【図７】 第１実施形態におけるアウタクラッチプレートの「耐久サイクル数」と「面粗度Ｒｚ」との関係を示した特性図。
【図８】 第１実施形態におけるインナクラッチプレートの「耐久サイクル数」と「面粗度Ｒｚ」との関係を示した特性図。
【図９】 第１及び第２駆動力伝達装置のアウタクラッチプレートにおけるダイヤモンド状炭素薄膜又はＤＬＣ−Ｓｉ薄膜の密着力を比較した特性図。
【符号の説明】
１１，６１…駆動力伝達装置、
３０ａ…外側回転部材としてのアウタケース、
３０ｂ…内側回転部材としてのインナシャフト、
３０ｃ…クラッチ部及びメインクラッチとしてのメインクラッチ機構、
３０ｄ…パイロットクラッチ機構、３０ｅ…カム機構、
３３…電磁式の駆動手段を構成する電磁石
３４…クラッチ部としての摩擦クラッチ、
３４ｂ…一方のクラッチプレート及び基材としてのアウタクラッチプレート、
３５…電磁式の駆動手段を構成するアーマチャ、
Ｄ…シリコンを含んだダイヤモンド状炭素薄膜（ＤＬＣ−Ｓｉ薄膜）、
Ｋ…収納室、Ｍｂ…「網の目状の溝部」としての潤滑油溝Ｍｂ、
Ｓ２…表面としての摺動面。

Claims (4)

1. 互いに摩擦係合することによりトルクを伝達する少なくとも二枚のクラッチプレートを備えた摩擦クラッチであって、
   前記互いに摩擦係合する一方のクラッチプレートは、基材の表面にシリコンをダイヤモンド状炭素に対して１０重量％〜８０重量％の割合で含むダイヤモンド状炭素薄膜を施してなり、
   前記互いに摩擦係合する他方のクラッチプレートの摺動面には窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理が施され、
   前記両クラッチプレートは潤滑油中で摩擦係合することを特徴とする摩擦クラッチ。
2. 前記互いに摩擦係合する一方のクラッチプレートは、基材の表面に窒化処理を施して窒化層を形成した後、その表面にシリコンをダイヤモンド状炭素に対して１０重量％〜８０重量％の割合で含むダイヤモンド状炭素薄膜を施してなることを特徴とする請求項１に記載の摩擦クラッチ。
3. 前記両クラッチプレートは磁性材料から形成され、その一側に位置するアーマチャと同両クラッチプレートを挟んで他側に位置する電磁石とによって摩擦係合することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摩擦クラッチ。
4. 互いに相対回転可能に位置する内側回転部材と外側回転部材との間に潤滑油が充填された収納室を設け、同収納室内に電磁式の駆動手段によって断接駆動されるパイロットクラッチ機構の摩擦クラッチと、摩擦係合により前記内外両回転部材間で車両の駆動力の伝達を行うメインクラッチとを設け、前記パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記メインクラッチに伝達して同メインクラッチを摩擦係合するカム機構を備えた車両の駆動力伝達装置であって、
   前記摩擦クラッチは、磁性材料から形成され互いに摩擦係合することによりトルクを伝達する少なくとも二枚のクラッチプレートを備え、
   前記互いに摩擦係合する一方のクラッチプレートは、基材の表面にシリコンをダイヤモンド状炭素に対して１０重量％〜８０重量％の割合で含むダイヤモンド状炭素薄膜を施してなり、
   前記互いに摩擦係合する他方のクラッチプレートの摺動面には窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理が施され、
   前記両クラッチプレートは前記潤滑油中で摩擦係合することを特徴とする車両の駆動力伝達装置。

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