JP6236930B2 - 摩擦クラッチ板、摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦クラッチ板、摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置に関する。

従来の駆動力伝達装置には、接触面（摺動面）の摩耗を抑制して耐久性を高めるために、摺動面側に開口する複数の微細溝を有する摩擦クラッチ板を備えたものがある（例えば特許文献１）。

このような駆動力伝達装置においては、上記した摩擦クラッチ板と、これに相対回転可能な摩擦クラッチ板との間に介在する潤滑油の油膜厚が適切な寸法に維持される。これにより、両摩擦クラッチ板間における摩擦係数μの滑り速度ｖに対する依存性（μ−ｖ特性）を正勾配性（δμ／δｖ≧０）とし、ジャダー防止性に優れる良好な駆動力伝達特性を確保することができる。

特開２００５−３６８６３号公報

ところで、上記した駆動力伝達装置において、摩擦クラッチ板の摺動面は、装置の寿命として想定される使用時間を経過した時点でも良好な駆動力伝達特性を維持することが望ましい。このため、長時間にわたる使用によって摺動面が摩耗しても適切な微細溝が維持され、摺動面における油膜の状態が良好に保たれる必要がある。

しかし、従来の駆動力伝達装置においては、摩擦クラッチ板の微細溝がその開口部から底部に向かって漸次狭くなる溝幅をもつ断面略三角形状となるため、特に使用初期（市場の流通過程に最初に置かれた時点）において摺動面が狭く、面圧が高くなることから、摺動面の摩耗による微細溝の溝幅の減少が顕著となり、使用初期と長期使用後とでは駆動力伝達特性が大きく変動してしまう場合がある。

一方、駆動力伝達装置においては、両摩擦クラッチ板間に介在する潤滑油に温度変化があっても、両摩擦クラッチ板間で伝達されるトルク（伝達トルク）が潤滑油の温度にできるだけ依存されないことも重要である。一般に、伝達トルクは、図９に示すように、固体接触によるトルク（イ）と流体（潤滑油）剪断によるトルク（ロ）との和（イ）＋（ロ）からなることが知られている。図９より、固体接触による伝達トルク（Ｎｍ）は潤滑油の温度（℃）に殆ど依存されずに略一定の値を示し、これに対して流体剪断による伝達トルクは潤滑油の低温時に大きく変化することが分かる。これは、潤滑油の粘度が低温時に高温時と比べて高くなることによるものと考えられる。

このため、駆動力伝達装置には、温度変化によって潤滑油の粘度が高くなったり、低くなったりしても、伝達トルクの変化が小さいこと、すなわち温度依存性に優れることが要望される。

従って、本発明の目的は、温度依存性に優れ、長期間にわたって良好な駆動力伝達特性を維持することができる摩擦クラッチ板、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。

本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（６）の摩擦クラッチ板、摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置を提供する。

（１）接触対象に相対回転可能かつ相対移動可能に対向して配置され、前記接触対象に潤滑油を介在させて接触可能な接触面、及び前記接触面側に開口して所定の溝間ピッチをもつ複数の溝部からなる微細溝を有する摩擦クラッチ板であって、前記接触面の接触面積に前記微細溝の開口面積を加算した面積に対する前記接触面の接触面積の割合が初期状態で９０〜９６％であり、前記微細溝は、前記複数の溝部の延伸方向が周方向であり、かつ前記複数の溝部の溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍに設定されている摩擦クラッチ板。

（２）上記（１）に記載の摩擦クラッチ板において、前記接触面は、前記接触対象に設けられたダイヤモンド状炭素被膜に対向する。

（３）上記（１）又は（２）のいずれかに記載の摩擦クラッチ板において、前記溝部は、その延伸方向に対して直交する断面における面積Ｓが２００μｍ^２≦Ｓ≦７００μｍ^２に設定されている。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の摩擦クラッチ板において、前記微細溝は、前記複数の溝部が互いに独立し、かつ円環状の凹溝として同心状に配置されている。

（５）互いに隣り合う２つのクラッチプレートが摩擦係合可能な複数のクラッチプレートを備えた摩擦クラッチにおいて、前記複数のクラッチプレートは、前記２つのクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートが上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の摩擦クラッチ板である摩擦クラッチ。

（６）駆動源の駆動トルクによって回転する第１の回転部材と、前記第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置された第２の回転部材と、前記第２の回転部材と前記第１の回転部材とを断続可能に連結する第１の摩擦クラッチと、前記第１の摩擦クラッチに前記回転軸線上で並列して配置された電磁クラッチと、前記電磁クラッチのクラッチ動作によって作動する第２の摩擦クラッチと、前記第２の摩擦クラッチのクラッチ動作によって前記第１の回転部材からの回転力を受け、前記回転力を前記第１の摩擦クラッチのクラッチ動作力となるカム推力に変換するカム機構とを備えた駆動力伝達装置において、前記第１の摩擦クラッチ及び前記第２の摩擦クラッチは、少なくとも一方の摩擦クラッチが上記（５）に記載の摩擦クラッチである駆動力伝達装置。

本発明によると、温度依存性に優れ、長期間にわたって良好な駆動力伝達特性を維持することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置が搭載された車両の概略を説明するために示す平面図。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置を説明するために示す断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置における摩擦クラッチを説明するために模式化して示す斜視図。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の摩擦クラッチにおいて、微細溝をもつ摩擦クラッチ板を説明するために模式化して示す局部断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の摩擦クラッチ板において、摺動面の面積に微細溝の開口面積を加算した面積に対する摺動面の面積の割合（摺動面の面積率）を説明するために模式化して示す斜視図。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の摩擦クラッチ板において、摺動面の面積率とμ−ｖ勾配（摩擦係数μの滑り速度ｖに対する依存性）との関係を示すグラフ。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の摩擦クラッチ板において、微細溝の溝間ピッチとμ−ｖ勾配との関係を示すグラフ。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の摩擦クラッチ板において、微細溝の溝間ピッチとトルク比との関係を示すグラフ。 本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の摩擦クラッチ板において、潤滑油の温度と伝達トルクとの関係を示すグラフ。 本発明の第２の実施の形態に係るアウタクラッチプレートの径方向断面における溝部を示す拡大断面図。

[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態に係る摩擦クラッチ板、摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は四輪駆動車の概略を示す。図１に示すように、四輪駆動車１０１は、駆動力伝達装置１，エンジン（駆動源）１０２，トランスアクスル１０３，一対の前輪１０４及び一対の後輪１０５を備えている。

駆動力伝達装置１は、四輪駆動車１０１における前輪側から後輪側に至る駆動力伝達経路に配置され、かつ四輪駆動車１０１の車体（図示せず）にディファレンシャルキャリア１０６を介して搭載されている。

そして、駆動力伝達装置１は、プロペラシャフト１０７とドライブピニオンシャフト１０８とをトルク伝達可能に連結し、この連結状態においてエンジン１０２の駆動力を後輪１０５に伝達する。駆動力伝達装置１の詳細については後述する。

エンジン１０２は、その駆動力をトランスアクスル１０３を介してフロントアクスルシャフト１０９に出力することにより、一対の前輪１０４を駆動する。

また、エンジン１０２は、その駆動力をトランスアクスル１０３を介してプロペラシャフト１０７，駆動力伝達装置１，ドライブピニオンシャフト１０８，リヤディファレンシャル１１０及びリヤアクスルシャフト１１１に出力することにより、一対の後輪１０５を駆動する。

（駆動力伝達装置１の全体構成）
図２は駆動力伝達装置の全体を示す。図２に示すように、駆動力伝達装置１は、ディファレンシャルキャリア１０６（図１に示す）のカップリングケース（図示せず）に相対回転可能な第１の回転部材としてのハウジング２と、ハウジング２に相対回転可能な第２の回転部材としてのインナシャフト３と、インナシャフト３とハウジング２とを断続可能に連結する第１の摩擦クラッチとしてのメインクラッチ４と、メインクラッチ４にハウジング２及びインナシャフト３の回転軸線Ｏ上で並列する電磁クラッチ５と、電磁クラッチ５のクラッチ動作によって作動する第２の摩擦クラッチとしてのパイロットクラッチ６と、パイロットクラッチ６のクラッチ動作によってハウジング２から受ける回転力をメインクラッチ４のクラッチ動作力となるカム推力に変換するカム機構７とから大略構成されている。

（ハウジング２の構成）
ハウジング２は、フロントハウジング２１及びリヤハウジング２２からなり、カップリングケース内に回転可能に収容されている。そして、ハウジング２は、エンジン１０２（図１に示す）の駆動トルクによって回転軸線Ｏの回りに回転する。

フロントハウジング２１は、リヤハウジング側に開口する収容空間２１ａ、及び収容空間２１ａに露出するストレートスプライン嵌合部２１ｂを有し、エンジン１０２（図１に示す）にトランスアクスル１０３（図１に示す）及びプロペラシャフト１０７（図１に示す）等を介して連結され、かつカップリングケース内に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持され、全体が有底円筒部材によって形成されている。そして、フロントハウジング２１は、エンジン１０２の駆動力をプロペラシャフト１０７から受けてリヤハウジング２２と共に回転軸線Ｏの回りに回転する。

リヤハウジング２２は、第１〜第３のハウジングエレメント２２１〜２２３からなり、フロントハウジング２１の開口内周面に螺着され、かつカップリングケース内のコイルホルダ８に軸受９を介して回転可能に支持されている。リヤハウジング２２には、メインクラッチ４側とは反対側に開口する円環状の収容空間２２ａが設けられている。

（インナシャフト３の構成）
インナシャフト３は、各外径が互いに異なる大小２つの円筒部３ａ，３ｂ、及びこれら両円筒部３ａ，３ｂ間に介在する段差面３ｃ等を有し、ハウジング２の回転軸線Ｏ上に配置され、かつハウジング２に軸受１０，１１を介して相対回転可能に支持され、全体が円筒部材によって形成されている。そして、インナシャフト３は、そのリヤハウジング側開口部内にドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）の先端部を挿入させて収容する。ドライブピニオンシャフト１０８は、インナシャフト３におけるリヤハウジング側開口部内にスプライン嵌合によって相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。

（メインクラッチ４の構成）
メインクラッチ４は、複数のインナクラッチプレート４１及び複数のアウタクラッチプレート４２を有し、フロントハウジング２１（ハウジング２）とインナシャフト３との間に配置され、かつ収容空間２１ａに収容されている。そして、メインクラッチ４は、複数のインナクラッチプレート４１及び複数のアウタクラッチプレート４２のうち互いに隣り合うクラッチプレート同士を摩擦係合させ、またその摩擦係合を解除してハウジング２とインナシャフト３とを断続（トルク伝達）可能に連結する。

インナクラッチプレート４１及びアウタクラッチプレート４２は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置され、全体がインナシャフト３を挿通させる円環部材によって形成されている。

インナクラッチプレート４１は、その内周部にストレートスプライン嵌合部４１ａを有し、ストレートスプライン嵌合部４１ａを円筒部３ａ（インナシャフト３）のストレートスプライン嵌合部３０ａに嵌合させてインナシャフト３に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。

インナクラッチプレート４１には、その円周方向に沿って並列し、かつ回転軸線Ｏ方向に開口する油孔４１ｂが設けられている。

アウタクラッチプレート４２は、その外周部にストレートスプライン嵌合部４２ａを有し、ストレートスプライン嵌合部４２ａをフロントハウジング２１（ハウジング２）のストレートスプライン嵌合部２１ｂに嵌合させてハウジング２に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。

（電磁クラッチ５の構成）
電磁クラッチ５は、電磁コイル５１及びアーマチャ５２を有し、ハウジング２の回転軸線Ｏ上に配置されている。そして、電磁クラッチ５は、ハウジング２の回転時に電磁力の発生によるアーマチャ５２の電磁コイル５１側への移動によってパイロットクラッチ６を作動させ、パイロットクラッチ６のインナクラッチプレート６１とアウタクラッチプレート６２（共に後述）とを互いに摩擦係合させる。

電磁コイル５１は、リヤハウジング２２の収容空間２２ａに収容され、かつカップリングケース内にコイルホルダ８を介して取り付けられている。そして、電磁コイル５１は、通電によってリヤハウジング２２及びアーマチャ５２等に跨って磁気回路Ｍを形成し、アーマチャ５２にリヤハウジング２２側への移動力を付与するための電磁力を発生させる。

アーマチャ５２は、メインカム７２（後述）とリヤハウジング２２との間に配置され、かつインナシャフト３を挿通させてフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容され、全体が鉄等の磁性材料からなる円環部材によって形成されている。そして、アーマチャ５２は、電磁コイル５１の電磁力を受け、リヤハウジング２２側にハウジング２の回転軸線Ｏに沿って移動する。

アーマチャ５２には、フロントハウジング２１のストレートスプライン嵌合部２１ｂにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部５２ａが設けられている。

（パイロットクラッチ６の構成）
パイロットクラッチ６は、複数のインナクラッチプレート６１及び複数のアウタクラッチプレート６２を有し、フロントハウジング２１（ハウジング２）とカム機構７のパイロットカム７１（後述）との間に配置され、かつフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容されている。そして、パイロットクラッチ６は、複数のインナクラッチプレート６１及び複数のアウタクラッチプレート６２のうち互いに隣り合うクラッチプレート同士を摩擦係合させ、またその摩擦係合を解除してハウジング２とパイロットカム７１とを断続（トルク伝達）可能に連結する。

インナクラッチプレート６１及びアウタクラッチプレート６２は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置され、全体がインナシャフト３を挿通させる円環部材によって形成されている。

インナクラッチプレート６１は、その内周部にストレートスプライン嵌合部６１ａを有し、ストレートスプライン嵌合部６１ａをパイロットカム７１のストレートスプライン嵌合部７１ｂに嵌合させてパイロットカム７１に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。

アウタクラッチプレート６２は、その外周部にストレートスプライン嵌合部６２ａを有し、ストレートスプライン嵌合部６２ａをフロントハウジング２１（ハウジング２）のストレートスプライン嵌合部２１ｂに嵌合させてハウジング２に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。

（カム機構７の構成）
カム機構７は、ハウジング２からの回転力を受けて回転するパイロットカム７１、パイロットカム７１にハウジング２の回転軸線Ｏに沿って並列するメインカム７２、及びメインカム７２とパイロットカム７１との間に介在する複数（実施の形態では６個）のカムフォロア７３を有し、メインクラッチ４とリヤハウジング２２との間に配置され、かつフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容されている。そして、カム機構７は、前述したように、パイロットクラッチ６のクラッチ動作によってハウジング２からの回転力を受け、この回転力をメインクラッチ４のクラッチ動作力となるカム推力に変換する。

パイロットカム７１は、カム機構７のリヤハウジング２２側で円筒部３ｂ（インナシャフト３）の外周囲に配置され、かつリヤハウジング２２に軸受１３を介して回転可能に支持され、全体がインナシャフト３を挿通させる円環部材によって形成されている。

パイロットカム７１には、その円周方向に並列し、かつカムフォロア７３側に開口する複数（実施の形態では６個）のカム溝７１ａが設けられている。パイロットカム７１の外周部には、パイロットクラッチ６におけるインナクラッチプレート６１のストレートスプライン嵌合部６１ａにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部７１ｂが設けられている。

メインカム７２は、パイロットカム７１の回転によって発生するカム推力をカムフォロア７３から受けてメインクラッチ４の入力側のインナクラッチプレート４１を押し付けるクラッチプレート押付部７２ａを有し、カム機構７のメインクラッチ４側でインナシャフト３に相対回転不能かつ相対移動可能に連結され、全体がインナシャフト３を挿通させる円環部材によって形成されている。

メインカム７２には、その円周方向に並列し、かつカムフォロア７３側に開口する複数（実施の形態では６個）のカム溝７２ｂが設けられている。また、メインカム７２には、メインクラッチ４から離間する方向のばね力がメインカム復帰用のスプリング１２によって常時付与されている。メインカム７２の内周部には、インナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３０ａにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部７２ｃが設けられている。

複数のカムフォロア７３は、メインカム７２のカム溝７２ｂとパイロットカム７１のカム溝７１ａとの間に介在して配置され、球状部材によって形成されている。

（駆動力伝達装置１の動作）
次に、本実施の形態に示す駆動力伝達装置の動作につき、図１及び図２を用いて説明する。

図１及び図２において、四輪駆動車１０１のエンジン１０２を始動すると、エンジン１０２の回転駆動力がトランスアクスル１０３及びプロペラシャフト１０７等を介してハウジング２に伝達され、ハウジング２が回転駆動される。

通常、四輪駆動車１０１の停止時や定常走行時には電磁クラッチ５の電磁コイル５１が非通電状態にあるため、電磁コイル５１を基点とした磁気回路Ｍが形成されず、アーマチャ５２が電磁コイル５１側に移動することはない。

このため、パイロットクラッチ６及びカム機構７が作動せず、メインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とが互いに摩擦係合せず、エンジン１０２の回転駆動力はハウジング２からインナシャフト３に伝達されない。

これに対して例えば四輪駆動車１０１の発進時（ハウジング２の回転時）に電磁コイル５１が通電されると、磁気回路Ｍが形成され、アーマチャ５２が電磁コイル５１側に移動する。

このため、アーマチャ５２がハウジング２に連結され、パイロットクラッチ６が作動（インナクラッチプレート６１とアウタクラッチプレート６２とが摩擦係合）し、ハウジング２の回転力がパイロットクラッチ６を介してカム機構７に伝達される。

これに伴い、カム機構７のパイロットカム７１が回転し、この回転力がカム機構７において発生するカム作用によってメインクラッチ４のクラッチ動作力となるカム推力に変換され、このカム推力によってメインクラッチ４のクラッチプレート同士を摩擦係合させる方向にメインカム７２が移動する。

これにより、メインカム７２がクラッチプレート同士を摩擦係合させる方向にメインクラッチ４を押し付け、メインクラッチ４のクラッチプレート同士が摩擦係合し、エンジン１０２の回転駆動力がハウジング２からインナシャフト３に伝達され、さらにインナシャフト３からドライブピニオンシャフト１０８を介してリヤディファレンシャル１１０に伝達される。そして、リヤディファレンシャル１１０に伝達された回転駆動力がリヤアクスルシャフト１１１を介して後輪１０５に伝達され、後輪１０５が回転駆動される。

次に、上記パイロットクラッチ６のインナクラッチプレート６１及びアウタクラッチプレート６２につき、図３〜図５を用いて詳細に説明する。

図３及び図４に示すように、インナクラッチプレート６１及びアウタクラッチプレート６２は、例えば磁性材料（鉄系金属）からなる円環状の摩擦クラッチ板によって形成されている。

インナクラッチプレート６１は、接触面（摺動面）６１ｂを有し、アウタクラッチプレート６２に相対回転可能かつ相対移動可能に対向して配置されている。そして、インナクラッチプレート６１は、アウタクラッチプレート６２の接触対象として機能する。

インナクラッチプレート６１には、摺動面６１ｂ側に開口し、かつ摩擦係合時に互いに隣り合う２つのクラッチプレート（インナクラッチプレート６１とアウタクラッチプレート６２との）間に介在する潤滑油を排出するための例えば平面略格子状の油溝６１ｃが設けられている。インナクラッチプレート６１の形成は、そのプレート形成用素材に油溝６１ｃとなる凹溝等を加工して鉄系金属からなる基材６１０を形成した後、この基材６１０の表面に硬質薄膜を形成する成膜処理を施すことにより行われる。本実施の形態では、この硬質薄膜として、高硬度であり、かつ表面平滑性に優れるダイヤモンド状炭素（Diamond-like Carbon：ＤＬＣ）被膜６１１を、基材６１０の表面全体にわたって形成する。つまり、インナクラッチプレート６１の摺動面６１ｂは、ダイヤモンド状炭素被膜６１１によって形成されている。

このダイヤモンド状炭素被膜６１１は、より具体的にはシリコン（Ｓｉ）を含有するＤＬＣ−Ｓｉ被膜である。ＤＬＣ−Ｓｉ被膜は、例えばＳｉ濃度が８質量％〜４０質量％が適切であり、硬度が１０００Ｈｖ以上であることが望ましい。インナクラッチプレート６１の径方向略中間部には、その円周方向に沿って並列し、かつ磁束の短絡を防ぐエアギャップとして機能する複数の貫通孔６１ｄが設けられている。

アウタクラッチプレート６２は、インナクラッチプレート６１の摺動面６１ｂに潤滑油を介在させて接触可能な接触面（摺動面）６２ｂ、及び摺動面６２ｂ側に開口する微細溝６２ｃを有し、インナクラッチプレート６１に相対回転可能かつ相対移動可能に対向して配置されている。つまり、アウタクラッチプレート６２の摺動面６２ｂは、回転軸線Ｏに沿って、インナクラッチプレート６１のダイヤモンド状炭素被膜６１１に対向する。

アウタクラッチプレート６２の形成は、そのプレート形成用の素材に微細溝６２ｃとなる凹溝等を加工した後、薄膜（図示せず）による成膜処理を施すことにより行われる。アウタクラッチプレート６２上の薄膜は、例えば酸窒化膜でプレート面全体にわたって形成される。アウタクラッチプレート６２の径方向略中間部には、その円周方向に沿って並列し、かつ磁束の短絡を防ぐエアギャップとして機能する複数の貫通孔６２ｄが設けられている。

図４に示すように、微細溝６２ｃは、所定の溝間ピッチＰをもち、かつ各環径（内径及び外径）を互いに異にする円環状の凹溝からなる複数の溝部６２０ｃによって構成されている。複数の溝部６２０ｃは、互いに独立して形成され、アウタクラッチプレート６２の軸心すなわちインナクラッチプレート６１との間の相対回転の軸心を中心として同心状に配置されている。複数の溝部６２０ｃは、アウタクラッチプレート６２の径方向における断面の形状が、開口部から奥側に向かって溝幅が徐々に狭くなる三角形状である。また、複数の溝部６２０ｃは、その延伸方向（周方向）に対して直交する断面における面積αが、２００μｍ^２≦α≦７００μｍ^２に設定されている。

より具体的には、本実施の形態において、複数の溝部６２０ｃは、例えば溝深さＤがＤ＝１５μｍの寸法に、開口における溝幅ＷがＷ＝４０μｍの寸法に、また溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍにそれぞれ設定されている。複数の溝部６２０ｃにおいて、摺動面６２ｂからの溝深さＤがＤ＝１．５μｍである部位で溝幅Ｗの平均値がＷ＝２０〜５０μｍに、また溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍにそれぞれ設定されている。複数の溝部６２０ｃの形成は、例えば金型を用いたプレス加工によって行われる。

図５に示すように、摺動面６２ｂの面積率Ｓは、その接触面積をＡとするとともに、アウタクラッチプレート６２のプレート面全体の面積（摺動面６２ｂの接触面積Ａに微細溝６２ｃの開口面積Ｂを加算した面積）をＡ＋Ｂとすると、Ｓ＝{Ａ／（Ａ＋Ｂ）}×１００％で表すことができる。本実施の形態において、摺動面６２ｂの面積率Ｓは、初期状態で、すなわち使用初期において、９０％≦Ｓ≦９６％に設定されている。

このように構成されたアウタクラッチプレート６２においては、摺動面６２ｂの面積率Ｓが初期状態で従来よりも高い９０％≦Ｓ≦９６％に設定されているため、摺動面６２ｂの摩耗による微細溝６２ｃの溝幅や溝深さの変化を抑制して使用初期と長期使用後とでの駆動力伝達特性が従来のようには変動せず、長期間にわたって良好な駆動力伝達特性を維持することができる。

また、本実施の形態に示すアウタクラッチプレート６２においては、複数の溝部６２０ｃの溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍに設定されているため、温度依存性に優れた駆動力伝達特性を得ることもできる。

次に、長期間にわたって良好な駆動力伝達特性が維持されるという効果（１）、及び温度依存性に優れた駆動力伝達特性が得られるという効果（２）についての考察をする。

「効果（１）についての考察」
本考察は、駆動力伝達装置１において、摺動面６２ｂの面積率ＳをＳ＝６０％，８０％，９０％，９６％，９８％とし、微細溝６２ｃの溝深さＤをＤ＝１５μｍとするとともに、溝間ピッチＰをＰ＝５００μｍ（従来品ではＰ＝１００μｍ）とするアウタクラッチプレート６２を用意し、ハウジング２を回転して電磁クラッチ５（カム機構７）を作動させ、摺動面６２ｂの面積率Ｓに対するμ−ｖ勾配を測定することにより試みた。

この結果、μ−ｖ勾配は、６０％≦Ｓ≦９６％において正勾配（δμ／δｖ＞０）であり、また８０％≦Ｐ≦９６％において比較的緩やかな正勾配（好適範囲）であり、ジャダー防止性に優れる良好な駆動力伝達特性が得られることが確認された。特に、９０％≦Ｓ≦９６％において一定の正勾配（δμ／δｖ＝０：最適範囲）が得られ、使用初期と長期使用後とも駆動力伝達特性が従来のようには大きく変動せず、すなわち長期間にわたって良好な駆動力伝達特性が維持されることが確認された。これは、インナクラッチプレート６１とアウタクラッチプレート６２との間の伝達トルクの制御性に優れ、低温時の伝達トルクの上昇が抑制されることに繋がる。

このことは、図６に示す通りである、図６は摺動面の面積率とμ−ｖ勾配との関係について考察した結果を示す。図６において、実線はＰ＝５００μｍのアウタクラッチプレートを用いて摺動面の面積率を変えた場合のμ−ｖ勾配を、また二点鎖線はＰ＝１００μｍのアウタクラッチプレートを用いて摺動面の面積率を変えた場合のμ−ｖ勾配をそれぞれ示す。なお、図６において、縦軸はμ−ｖ勾配を、また横軸は摺動面６２ｂの面積率Ｓをそれぞれ示す。

「効果（２）についての考察」
本考察（Ｉ）は、駆動力伝達装置１において、溝間ピッチＰをＰ＝１００μｍ，３００μｍ，４００μｍ，５００μｍ，６００μｍ，８００μｍとするとともに、溝深さＤをＤ＝１５μｍとし、かつ溝幅ＷをＷ＝４０μｍとする微細溝６２ｃを有するアウタクラッチプレート６２を用意し、ハウジング２を回転して電磁クラッチ５（カム機構７）を作動させ、微細溝６２ｃの溝間ピッチＰに対するμ−ｖ勾配を測定することにより試みた。

この結果、μ−ｖ勾配は、１００μｍ≦Ｐ≦６００μｍにおいて正勾配であり、ジャダー防止性に優れる良好な駆動力伝達特性が得られることが確認された。

このことは、図７に示す通りである。図７は微細溝６２ｃの溝間ピッチＰとμ−ｖ勾配との関係について考察した結果を示す。なお、図７において、縦軸はμ−ｖ勾配を、また横軸は微細溝６２ｃの溝間ピッチＰをそれぞれ示す。

また、本考察（ＩＩ）は、駆動力伝達装置１において、溝間ピッチＰをＰ＝１００μｍ，３００μｍ，４００μｍ，５００μｍ，８００μｍとするとともに、溝深さＤをＤ＝１５μｍとし、かつ溝幅ＷをＷ＝４０μｍとする微細溝６２ｃを有するアウタクラッチプレート６２を用意し、潤滑油の温度（０℃，−１０℃，−２０℃）を変化させ、ハウジング２を回転して電磁クラッチ５（カム機構７）を作動させ、微細溝６２ｃの溝間ピッチＰに対するトルク比（潤滑油が温度２５℃であるときの伝達トルクＴをＴ＝１とした場合の伝達トルク）を測定することにより試みた。

この結果、溝間ピッチＰが大きくなる程、トルク比（両クラッチプレート６１，６２間の伝達トルクの変化）が小さく抑えられること（低温時の伝達トルクの上昇が抑制されること）が確認された。特に、４００μｍ≦Ｐ≦８００μｍにおいて、いずれの潤滑油の温度においてもトルク比が小さく抑えられることが確認された。

このことは、図８に示す通りである。図８は微細溝の溝間ピッチとトルク比との関係について考察した結果を示す。図８において、二点鎖線は潤滑油の温度を−２０℃に、一点鎖線は潤滑油の温度を−１０℃に、また実線は潤滑油の温度を０℃にそれぞれ設定した場合を示す。なお、図８において、縦軸はトルク比を、また横軸は微細溝６２ｃの溝間ピッチＰをそれぞれ示す。

上記した効果（２）についての考察（Ｉ）及び（ＩＩ）より、微細溝６２ｃの溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍである場合にジャダー防止性及び温度依存性に優れた駆動力伝達特性を得ることができる。

[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

駆動力伝達装置１において、摺動面６２ｂの面積率Ｓが初期状態で９０％≦Ｓ≦９６％に、また複数の溝部６２０ｃの溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍにそれぞれ設定されているため、温度依存性に優れ、長期間にわたって良好な駆動力伝達特性を維持することができる。

また、本実施の形態では、溝部６２０ｃの径方向断面における面積αが２００μｍ^２以上であるので、この溝部６２０ｃに潤滑油を収容することで油圧反力を抑制することができ、μ−ｖ特性が低下（負勾配化）することを抑制することができる。またさらに、本実施の形態では、溝部６２０ｃの径方向断面における面積αが７００μｍ^２以下であるので、摺動面６２ｂの面積率Ｓを確保しながら、低温時（例えば０℃以下）において溝部６２０ｃに保持された潤滑油の粘性の増大によって伝達トルクが過度に大きくなってしまうことを抑制することができる。

［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るアウタクラッチプレート６２Ａの径方向断面における溝部６２０ｃを示す拡大断面図である。

本実施の形態におけるアウタクラッチプレート６２Ａは、微細溝６２の複数の溝部６２０ｃにおける断面形状が異なる他は、第１の実施の形態に係るアウタクラッチプレート６２と同様に形成されている。すなわち、複数の溝部６２０ｃの溝間ピッチＰは４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍに設定され、摺動面６２ｂの面積率Ｓは、初期状態で９０％≦Ｓ≦９６％に設定されている。このアウタクラッチプレート６２Ａは、ダイヤモンド状炭素被膜６１１が形成されたインナクラッチプレート６１と共にパイロットクラッチ６を構成し、カム機構７のパイロットカム７１にハウジング２からの回転力を伝達する。

アウタクラッチプレート６２Ａにおける溝部６２０ｃは、アウタクラッチプレート６２Ａの径方向における断面の形状が台形状であり、摺動面６２ｂに形成された開口側から奥側に向かって徐々に溝幅が細くなっている。この溝部６２０ｃは、その延伸方向に対して直交する径方向断面における面積αが、初期状態で２００μｍ^２≦α≦７００μｍ^２に設定されている。

より具体的には、本実施の形態に係る溝部６２０ｃは、図１０に示すように、開口における溝幅Ｗ_１が例えば３４μｍであり、底部における溝幅Ｗ_２が例えば７μｍであり、溝深さＤ_１が例えば１５μｍである。ここで、底部における溝幅Ｗ_２は、溝部６２０ｃにおいてアウタクラッチプレート６２Ａの径方向に対向する一対の側面６２０ｃ_１，６２０ｃ_２における深さ方向中央部の延長線６２０ｄ_１，６２０ｄ_２と、溝部６２０ｃの最深部６２０ｃ_３を含み、かつ摺動面６２ｂに平行な仮想面６２０ｅとの交点６２０ｅ_１，６２０ｅ_２間の距離で表すものとする。また、開口における溝幅Ｗ_１は、延長線６２０ｄ_１，６２０ｄ_２と、摺動面６２ｂを含む仮想面６２０ｆとの交点６２０ｆ_１，６２０ｆ_２間の距離で表すものとする。溝深さＤ_１は、仮想面６２０ｅ，６２０ｆ間の距離である。

また、一方の側面６２０ｃ_１の延長線６２０ｄ_１と、他方の側面６２０ｃ_２の延長線６２０ｄ_２とがなす角度θは、例えば７０〜１００°であることが望ましい。本実施の形態では、角度θが約８４°である。

[第２の実施の形態の効果]
本実施の形態によっても、第１の実施の形態について説明した効果と同様の効果が得られる。また、溝部６２０ｃは、アウタクラッチプレート６２Ａの径方向における断面の形状が台形状であるので、この形状が三角形状である場合に比較して、インナクラッチプレート６１との摩擦摺動によって摺動面６２ｂが摩耗しても、溝幅の変化を抑制することができ、より長期間にわたって良好な駆動力伝達特性を維持することが可能となる。

以上、本発明の摩擦クラッチ板、摩擦クラッチ及び駆動力伝達装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）上記実施の形態では、複数の溝部６２０ｃを互いに独立させて同心状に配置してなる微細溝６２ｃである場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数の溝部を結合してなる螺旋状の微細溝であってもよい。すなわち要するに、本発明は、所定の溝間ピッチをもつ複数の溝部からなる微細溝であればよい。

（２）上記実施の形態における微細溝６２ｃの溝間ピッチや、溝部６２０ｃの溝幅及び溝深さ等の寸法は、上記例示したものに限定されず、他の寸法に設定された溝間ピッチ、溝深さ、及び溝幅をもつ微細溝であっても勿論よい。

（３）上記実施の形態では、溝部６２０ｃの断面形状が三角形状及び台形状である場合について説明したが、これに限らず、溝部６２０ｃの断面形状が例えば円弧状や矩形状であってもよい。

（４）上記実施の形態では、インナクラッチプレート６１上の薄膜がシリコン（Ｓｉ）を含有するＤＬＣ−Ｓｉ被膜である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｓｉを含有しないＤＬＣ被膜であってもよい。

（５）上記実施の形態では、接触対象としてインナクラッチプレート６１である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、アウタクラッチプレートを接触対象としてもよい。この場合、インナクラッチプレートは、所定の溝間ピッチをもつ複数の溝部からなる微細溝を有し、摺動面の面積率が９０〜９６％に設定される。

（６）上記実施の形態では、パイロットクラッチ６に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、パイロットクラッチのみならずメインクラッチに適用してもよく、またメインクラッチのみに適用してもよい。すなわち要するに、本発明は、第１の摩擦クラッチ及び第２の摩擦クラッチのうち少なくとも一方の摩擦クラッチに適用することができる。また、本発明における摩擦クラッチ板としては、所定の溝間ピッチをもつ複数の溝部からなる微細溝を有するクラッチプレートであれば、他のクラッチプレートにも適用可能である。

１…駆動力伝達装置、２…ハウジング、３…インナシャフト、３ａ，３ｂ…円筒部、３ｃ…段差面、３０ａ…ストレートスプライン嵌合部、４…メインクラッチ、４１…インナクラッチプレート、４１ａ…ストレートスプライン嵌合部、４１ｂ…油孔、４２…アウタクラッチプレート、４２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５…電磁クラッチ、５１…電磁コイル、５２…アーマチャ、５２ａ…ストレートスプライン嵌合部、６…パイロットクラッチ、６１…インナクラッチプレート、６１ａ…ストレートスプライン嵌合部、６１ｂ…接触面（摺動面）、６１ｃ…油溝、６１ｄ…貫通孔、６２，６２Ａ…アウタクラッチプレート、６２ａ…ストレートスプライン嵌合部、６２ｂ…接触面（摺動面）、６２ｃ…微細溝、６２０ｃ…溝部、６２ｄ…貫通孔、７…カム機構、７１…パイロットカム、７１ａ…カム溝、７１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、７２…メインカム、７２ａ…クラッチプレート押圧部、７２ｂ…カム溝、７２ｃ…ストレートスプライン嵌合部、７３…カムフォロア、８…コイルホルダ、９，１０，１１…軸受、１２…メインカム復帰用スプリング、１３…軸受、２１…フロントハウジング、２１ａ…収容空間、２１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、２２…リヤハウジング、２２ａ…収容空間、２２１〜２２３…第１〜第３のハウジングエレメント、１０１…四輪駆動車、１０２…エンジン、１０３…トランスアクスル、１０４…前輪、１０５…後輪、１０６…ディファレンシャルキャリア、１０７…プロペラシャフト、１０８…ドライブピニオンシャフト、１０９…フロントアクスルシャフト、１１０…リヤディファレンシャル、１１１…リヤアクスルシャフト、６１０…基材、６１１…ダイヤモンド状炭素被膜、６２０ｃ_１，６２０ｃ_２…側面、６２０ｄ_１，６２０ｄ_２…延長線、６２０ｃ_３…最深部、６２０ｅ…仮想面、６２０ｅ_１，６２０ｅ_２…交点、６２０ｆ…仮想面、６２０ｆ_１，６２０ｆ_２…交点、Ｄ，Ｄ_１…溝深さ、Ｍ…磁気回路、Ｏ…回転軸線、Ｗ，Ｗ_１，Ｗ_２…溝幅

Claims (6)

1. 接触対象に相対回転可能かつ相対移動可能に対向して配置され、前記接触対象に潤滑油を介在させて接触可能な接触面、及び前記接触面側に開口して所定の溝間ピッチをもつ複数の溝部からなる微細溝を有する摩擦クラッチ板であって、
   前記接触面の接触面積に前記微細溝の開口面積を加算した面積に対する前記接触面の接触面積の割合が初期状態で９０〜９６％であり、
   前記微細溝は、前記複数の溝部の延伸方向が周方向であり、かつ前記複数の溝部の溝間ピッチＰが４００μｍ≦Ｐ≦６００μｍに設定されている摩擦クラッチ板。
2. 前記接触面は、前記接触対象に設けられたダイヤモンド状炭素被膜に対向する請求項１に記載の摩擦クラッチ板。
3. 前記溝部は、その延伸方向に対して直交する断面における面積αが２００μｍ^２≦α≦７００μｍ^２に設定されている請求項１又は２に記載の摩擦クラッチ板。
4. 前記微細溝は、前記複数の溝部が互いに独立し、かつ円環状の凹溝として同心状に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の摩擦クラッチ板。
5. 互いに隣り合う２つのクラッチプレートが摩擦係合可能な複数のクラッチプレートを備えた摩擦クラッチにおいて、
   前記複数のクラッチプレートは、前記２つのクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートが請求項１乃至４のいずれか１項に記載の摩擦クラッチ板である
   摩擦クラッチ。
6. 駆動源の駆動トルクによって回転する第１の回転部材と、
   前記第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置された第２の回転部材と、
   前記第２の回転部材と前記第１の回転部材とを断続可能に連結する第１の摩擦クラッチと、
   前記第１の摩擦クラッチに前記回転軸線上で並列して配置された電磁クラッチと、
   前記電磁クラッチのクラッチ動作によって作動する第２の摩擦クラッチと、
   前記第２の摩擦クラッチのクラッチ動作によって前記第１の回転部材からの回転力を受け、前記回転力を前記第１の摩擦クラッチのクラッチ動作力となるカム推力に変換するカム機構とを備えた駆動力伝達装置において、
   前記第１の摩擦クラッチ及び前記第２の摩擦クラッチは、少なくとも一方の摩擦クラッチが請求項５に記載の摩擦クラッチである
   駆動力伝達装置。

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