JP6308041B2 - 摩擦板、摩擦板の製造方法及び検査方法 - Google Patents
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Description
ここで、図1及び図2を参照して、駆動力伝達装置91について説明する。まず、四輪駆動車90は、図1に示すように、主に、駆動力伝達装置91と、トランスアクスル92と、エンジン93と、一対の前輪94と、一対の後輪95と、を備える。エンジン93の駆動力は、トランスアクスル92を介してアクスルシャフト81に出力され、前輪94を駆動する。
次に、本実施形態において摩擦板に相当するインナクラッチプレート72aの詳細について、図2〜図15を参照して説明する。図2〜図4に示すように、メインクラッチ機構70cを構成する複数のインナクラッチプレート72aは、それぞれ鉄系材料で形成されたコアプレート72fと、コアプレート72fの摺動面両面に接着された湿式のペーパ摩擦材72g,72gと、を有する。なお、図3は、メインクラッチ機構70cからインナクラッチプレート72aを抜き出した図であり、インナクラッチプレート72aの正面図である。
ここで、シャダーの発生のメカニズムについて、図5に示すストライベック曲線に基づき説明しておく。なお、シャダーとは、湿式摩擦クラッチにおいて、対向し当接する摩擦板同士がすべりを伴って相対回転する際に発生する振動に起因する異音のことである。また、ストライベック曲線は、通常、シャダーの発生メカニズムを説明する際に用いられる、湿式摩擦クラッチにおける摩擦板間の((粘度×速度)/荷重)と摩擦係数との関係を示す公知のグラフである。
境界潤滑領域BAは、ペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1とアウタクラッチプレート72bの摩擦摺動面72b1との間の相対移動速度が低い領域である。このような領域では、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間の油膜厚さが薄い。これにより、摩擦摺動面72g1及び摩擦摺動面72b1の接触面積が増加し、摩擦係数も増加する。しかし、このときのストライベック曲線における摩擦係数の変動は正勾配(A部参照)となるので、スティック・スリップは発生しにくく、シャダーは発生しない。境界潤滑領域BAにおける相対移動速度より、相対移動速度が増加すると混合潤滑領域MAに移行する。
混合潤滑領域MAでは、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間の相対移動速度は、高い領域とはいえず比較的低い領域である。このため、油膜によって摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1とを離間させる油圧反力は低い。このような状態の混合潤滑領域MAで、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間の相対移動速度が増加していくと、相対移動速度に応じて油圧反力が増加し摩擦係数が低下する。つまり、ストライベック曲線における特性は負勾配(図5中、B部参照)となる。この状態(B部)を含む領域を混合潤滑領域MAという。ストライベック曲線において、B部のような負勾配の特性部分では、摩擦摺動面72g1及び摩擦摺動面72b1の相対移動時に、両者の間で公知のスティック・スリップが引き起こされシャダーが発生し易い。
流体潤滑領域FAでは、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間の相対移動速度がさらに増加する。これにより、ペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1とアウタクラッチプレート72bの摩擦摺動面72b1との間が、油によって完全に分離される。摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1とは物理的に接触していないためシャダーは発生しない。
図6は、境界潤滑領域BAにおける摩擦摺動面72g1及び摩擦摺動面72b1の関係(状態)を模式的に示した図である。図6においては、摩擦摺動面72g1の表面凹凸の山Tが所定量摩耗しているが、谷深さは十分残存している。このため、摩擦摺動面72g1の山Tが所定量摩耗することによって、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間の接触面積が増加し、摩擦係数が増加した状態で安定する。また、十分な谷深さの残存によって、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間に介在する油が良好に排出される。これらによって、境界潤滑領域BAにおいては,摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間の摩擦係数は大きいが、その特性は緩やかな正勾配を有している。このため、摩擦摺動面72g1と摩擦摺動面72b1との間でスティック・スリップは発生しにくく、延いてはシャダーも発生しにくい。
図7、及び図8は、混合潤滑領域MAにおいて、シャダーが発生する摩擦摺動面72g1及び摩擦摺動面72b1の別パターンの関係をそれぞれ模式的に示したものである。図7は、摩擦摺動面72g1があまり摩耗しておらず表面凹凸の山T、谷Vともに十分残存している状態、つまり、初期状態を示している。図7における場合には、摩擦摺動面72g1及び摩擦摺動面72b1は一部が物理的に接触しているが、油も両者の間に多く介在している。このような場合にも、ストライベック曲線においては負勾配の特性となる。
まず、確率密度関数について説明する。確率密度関数は、累積分布関数を微分して求めた関数である。累積分布関数(負荷曲線)は、ペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1における基準範囲BRにおいて、摩擦摺動面72g1から所定の深さで切断した切断断面における摩擦摺動面72g1の表面凹凸の凹部(谷V)の断面積(大きさに相当)の基準範囲BRの面積(大きさに相当)に対する割合(断面積率)と、深さとの関数である。具体的には、累積分布関数は、図9に示すグラフで表せる。なお、図9に示す累積分布関数(負荷曲線L1)は、図7に示すペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1の累積分布関数(負荷曲線)である。
発明者は、確率密度関数に基づく指標(最大値Pmax)とシャダーの発生との間に相関関係が本当にあるのか否かの確認試験を行った。発明者は、未使用(初期状態)のインナクラッチプレート72aから実際に作動中であるインナクラッチプレート72aまでランダムに集め、それぞれのペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1の確率密度関数の最大値Pmaxとシャダーの発生との関係を調査した。供試品は全部で14個(TP1〜TP14)である。また、結果は図13に示すとおりである。
上記より、製品初期時における確率密度関数の最大値Pmaxは20%/μm以上であればよいことが判った。しかし、試験結果でわかったように本実施形態においては、最大値Pmaxが87%/μm以下であればシャダーは発生しない。しかし最大値Pmaxが87%/μmのペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1の表面状態は、山T(凸部)は大きく摩耗し、谷V(凹部)にも多くのスラッジSが堆積した、いわゆる寿命間近であると考えられる。
次に、確率密度関数の最大値Pmaxを管理指標とするインナクラッチプレート72aの製造方法について図14のフローチャートに基づき説明する。特に、インナクラッチプレート72aのペーパ摩擦材72gの製造方法は、計測工程S1と、確率密度演算工程S2と、準備工程S3と、調整工程S4と、を備える。
計測工程S1では、コアプレート72fに接着されるペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1における所定の深さで切断したときに現れる摩擦摺動面72g1の表面凹凸の凹部(谷V)の断面積を複数個所で計測し累積分布関数(負荷曲線)を求める。本実施形態では、摩擦摺動面72g1の円中心に対し、同心円上で周方向に90degずつ位相のずれた位置で測定する(図3参照)。また、裏のペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1においても同様に表面凹凸の凹部(谷V)の断面積を計測する。つまり、1枚のインナクラッチプレート72aの裏表のペーパ摩擦材72gで、8箇所の凹部(谷V)の断面積データを測定する。なお、この態様に限らず測定箇所及び測定数は、任意に設定可能である。
確率密度演算工程S2では、計測された凹部(谷V)の断面積に基づく累積分布関数(負荷曲線)(図9、図11参照)をそれぞれ微分してペーパ摩擦材72gの確率密度関数を演算する。その演算結果の一例を図10のグラフに示す。確率密度演算工程S2では、他の測定点データの確率密度関数の最大値Pmaxの平均値を演算する。
準備工程S3では、最大値Pmaxの平均値が20〜40%/μmの範囲内であるか否かの判定を行なう。そして、最大値Pmaxの平均値が20〜40%/μmであれば、合格とし、プログラムを終了し製品として出荷準備を行なう。しかし、図10のグラフに示すように、最大値Pmaxの平均値が20%/μm未満であれば、シャダーの発生の虞があるので調整工程S4に移動する。
調整工程S4は、準備されたインナクラッチプレート72a(摩擦板)のペーパ摩擦材72gに対して、確率密度関数の最大値が20〜40%/μmとなるようペーパ摩擦材72gの表面状態を調整する。具体的には、ペーパ摩擦材72gの摩擦摺動面72g1を調整用金属板(調整用部材)の表面に所定の圧力で圧接させるとともに調整用金属板と摺動(相対移動)させて表面状態を調整する。そして、調整後、再び準備工程S3にて確認を行なう。ここで、摩擦摺動面72g1の確率密度関数の最大値Pmaxの平均値が20〜40%/μmとなれば合格としプログラムを終了する。最大値Pmaxの平均値が20〜40%/μmの範囲内でないときには、範囲内に入るまで調整工程S4→準備工程S3を繰り返し実施する。
次に、インナクラッチプレート72aの検査方法について説明する。検査としては、例えば上記で説明した製品出荷時における検査と、市場回収品に対する検査がある。いずれの場合においても、確率密度関数に基づきインナクラッチプレート72a(摩擦板)の良否が判定される。具体的には、製品出荷時における検査では、前述のとおり、インナクラッチプレート72aが備えるペーパ摩擦材72gにおいて、摩擦摺動面72g1の確率密度関数の複数の最大値Pmaxの平均値が20〜40%/μmの範囲にあれば合格とする。なお、確率密度関数の最大値Pmaxは、複数に限らず1箇所のみ演算し判定してもよい。
Claims (11)
- コアプレートと、前記コアプレートに接着されるペーパ摩擦材と、を備える摩擦板であって、
前記ペーパ摩擦材の摩擦摺動面における基準範囲において、前記摩擦摺動面から所定の深さで切断した切断断面における前記摩擦摺動面の表面凹凸の凹部の大きさの前記基準範囲の大きさに対する割合と前記深さとの関数を累積分布関数と定義し、前記累積分布関数を微分した関数を確率密度関数と定義し、
前記確率密度関数に基づき前記摩擦板の製品初期時における前記ペーパ摩擦材の表面状態が調整される摩擦板。 - 前記表面状態は、前記確率密度関数の最大値が20〜40%/μmとなるよう調整される、請求項1に記載の摩擦板。
- 前記基準範囲は、複数であり、前記基準範囲毎に演算した前記確率密度関数の複数の最大値の平均値が20〜40%/μmとなるよう前記表面状態が調整される、請求項2に記載の摩擦板。
- 前記表面凹凸の凹部の断面積は、非接触式の計測器によって計測される、請求項1〜3の何れか1項に記載の摩擦板。
- コアプレートと、前記コアプレートに接着されるペーパ摩擦材と、を備える摩擦板の製造方法であって、
前記ペーパ摩擦材の摩擦摺動面における基準範囲において、前記摩擦摺動面から所定の深さで切断した切断断面における前記摩擦摺動面の表面凹凸の凹部の大きさの前記基準範囲の大きさに対する割合と前記深さとの関数を累積分布関数と定義し、前記累積分布関数を微分した関数を確率密度関数と定義し、
前記演算された確率密度関数に基づいて前記ペーパ摩擦材の表面状態を調整する調整工程を備える摩擦板の製造方法。 - 前記表面状態は、前記確率密度関数の最大値が20〜40%/μmとなるよう調整される、請求項5に記載の摩擦板の製造方法。
- 前記基準範囲は、複数であり、前記基準範囲毎に演算した前記確率密度関数の複数の最大値の平均値が20〜40%/μmとなるよう前記表面状態が調整される、請求項6に記載の摩擦板の製造方法。
- 前記確率密度関数の最大値が20%/μm未満となる前記ペーパ摩擦材を準備する準備工程をさらに備え、
前記調整工程は、前記準備したペーパ摩擦材に対して、前記確率密度関数の最大値が20〜40%/μmとなるよう前記表面状態を調整する、請求項6又は7に記載の摩擦板の製造方法。 - 前記調整工程は、前記摩擦摺動面を調整用部材に圧接し相対移動させて前記表面状態を調整する、請求項5〜8の何れか1項に記載の摩擦板の製造方法。
- コアプレートと、前記コアプレートに接着されるペーパ摩擦材と、を備える摩擦板の検査方法であって、
前記ペーパ摩擦材の摩擦摺動面における基準範囲において、前記摩擦摺動面から所定の深さで切断した切断断面における前記摩擦摺動面の表面凹凸の凹部の大きさの前記基準範囲の大きさに対する割合と前記深さとの関数を累積分布関数と定義し、前記累積分布関数を微分した関数を確率密度関数と定義し、
前記確率密度関数に基づき前記摩擦板の良否が判定される摩擦板の検査方法。 - 前記確率密度関数の最大値が20〜87%/μmである場合に、前記摩擦板が、良品と判定される、請求項10に記載の摩擦板の検査方法。
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