JPH02212633A - 摩擦多板式差動制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は摩擦多板式差動制限装置（リミテッドスリップ
デファレンシャル。以下ｒＬｓＤＪと略称する。）に係
り、特に、摩擦板の摩擦性能が大幅に改善された摩擦多
板式ＬＳＤに関する。

［従来の技術］ Ｌ　Ｓ　Ｄは、車両の駆動車軸に駆動力を分配伝達する
ための装置であフて、例えば、旋回時や悪路走行時等に
おいて、左右駆動車輪の回転数差を制御しながら駆動力
を左右駆動車輪に分配伝達するものである。第１図に摩
擦多板式ＬＳＤの断面図を示す。第１図において、１は
デファレンシャルケース（デフケース）であり、最終減
速ギヤと体回転する。２はピニオンシャフトであり、デ
フケース】内にデフケース１の回転軸と直交するように
固設されている。３，４は相対向する一対のピニオンギ
ヤであり、デフケース１内に収納されピニオンシャフト
２に回転自在に軸支されている。５．６は相対向する一
対のサイドギヤであり、デフケース１の回転軸と同し回
転軸を有し、ピニオンギヤ３．４に噛合し、左右駆動車
輪に連結した左右の駆動車軸７．８にそれぞれ連結して
いる。デフケース１とサイドギヤ５，６の間には、デフ
ケース側に設けられた摩擦板、即ちスラストワッシャ１
０とこれらの間に挟まれてザイトギヤ５．６に回転自在
に軸支されたクラッチ板９が設けられている。これらの
スラストワッシャ（摩擦板）１０とクラッチ板９を摺動
させることによりデフケース１とサイトギヤ５，６との
回転数差を制御している。なお、このデフケース１の内
部には潤滑剤として鉱物油が入れである。

このような摩擦多板式ＬＳＤにおいて、摩擦板１０の材
料としては、従来、鉄製摩擦摺動面に研摩等の機械加工
を施しその後塩酸処理をして表面を多孔質にした後、マ
ンガン系リン酸被膜を形成したものや、当り面に自己潤
滑性のある材料を塗布したもの、又はなじみ性のある表
面処理を施こしたものなどがある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の摩擦板材料よりなる摩擦板を
備えるＬＳＤでは次のような欠点があった。

■　摩擦板の摩擦係数が低いため、近年の高出力、高性
能車両に適応した摩擦トルクが得られず、十分なＬＳＤ
性能が得られない。

■　要求特性に対応するトルクを得るには、摩擦板の枚
数を多くしなければならず、この場合にはＬＳＤのデフ
ケースが大きくなり、エンジン機構の小型化に適さない
。

■　摩擦板と相手側クラッチ板との摺動において、ステ
ィックスリップ現象により低速旋回時等に異音が発生ず
る。

■　摩擦板の耐摩耗性が十分でないため、長期使用によ
り摩滅してしまう。このため、ＬＳＤの耐久性が十分で
ない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、摩擦性能に優れ、
かつ耐摩耗性にも優れた摩擦板を備える摩擦多板式ＬＳ
Ｄを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の摩擦多
板式ＬＳＤは、固体潤滑剤として、二硫化モリブデン（
以下ｒＭｏｓ２Ｊと略記する。）及び四弗化エチレン樹
脂（以下ｒＰＴＦＥＪと略記する。）を４０〜５５重量
％、並びに、摩擦調整剤としてカーボン繊維を５〜１５
重量％含み、残部が実質的にエポキシ樹脂及び／又はア
ミノ系樹脂よりなる乾性皮膜か形成されてなる摩擦板を
備えることを特徴とする。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第２図は本発明の摩擦多板式ＬＳＤの摩擦板の一実施例
を示す正面図である。

本発明のＬＳＤは、摩擦板に特定組成の乾性皮膜が形成
されていること以外は、第１図に示す一般的な摩擦多板
式ＬＳＤと同様の構成とされている。

本実施例に係る摩擦板１０は、格子状の油溝１０ａが形
成されたスチール製プレートの摩擦板本体表面に、必要
に応してリン酸マンガン等の下地層を介して下記組成の
乾性皮ｌ１Ｕ１１が形成されてなるものである。

乾性皮膜組成 固体潤滑剤＋　Ｍ　ｏ　Ｓ　２及びＰＴＦＥ＝４０〜５
５重量％ 摩擦調整剤　カーボン繊維＝５〜１５重量％バインダー
　エポキシ樹脂及び／又はアミノ系樹脂＝残部 本発明において、ＭＯ３２及びＰＴＦＥの固体潤滑剤が
４０重量％未満ては、スティックスリップ現象を防止し
得る良好な摩擦性能が得られず、耐摩耗性も不足する。

一方、固体潤滑剤が５５重量％を超えても摩擦性能が低
下すると共に、耐摩耗性は大幅に低下する。

固体潤滑剤中のＭ　ｏ　Ｓ　２とＰＴＦＥとの割合には
特に制限はないか、通常の場合ＭＯＳ２１００重量部に
対して、ＰＴＦＥを５０〜１５０重量部程度とするのが
好ましい。

方、カーボン繊維が５重量％未満ては、十分に高い摩擦
係数か得られず、１５重量％を超えると耐摩耗性が低下
する。十分な耐摩耗性を得るためには、カーボン繊維の
割合は５〜１０重量％とすることが好ましい。

また、用いるカーボン繊維の繊維径か５μｍより小さい
と摩擦調整剤としての役割を十分に発揮できず、摩擦係
数の向上、耐摩耗性の向上に有効でない場合がある。一
方、同繊維径が３０μｍより大きいとバインダーとの十
分な結合が得られず、摺動により繊維が脱落するため、
逆に耐摩耗性が悪くなる。従って、カーボン繊維の繊維
径は５〜３０μｍとするのが好ましく、特に１０〜２０
μｍとするのが好ましい。カーボン繊維の繊維の長さと
しては、アスペクト比が約１０のもの、即ち、繊維長さ
が５０〜３００μｍのもの、特に１００〜２００μｍの
ものが製造上好適である。

バインダーとして用いるエポキシ樹脂及び／又はアミノ
樹脂の配合割合は任意に選定することができる。

このような成分組成よりなる乾性皮膜の厚さは、長時間
使用に十分に耐え得る耐摩耗性を確保するため、１５μ
ｍ以上とすることが好ましい。

この乾性皮膜の厚さが３５μｍを超えると熱伝導性が悪
くなり、耐摩耗性が低下する。また皮膜が剥離しやすく
なり、皮膜強度が低下する上にコス］・的にも高価とな
る。従って、形成する乾性皮膜の厚さは１５〜３５μｍ
とするのが好ましい。

また、乾性皮膜の表面粗さが、５μｍより小さいと摩擦
係数のレベルが低く（例えば動摩擦係数μｄ＝０．０５
〜Ｏ，Ｏａ）なり、逆に３０μｍより粗いと初期のμｄ
は高いが経時の変化（μｄ低下）が大きく安定した摩擦
係数が得られない。従って、乾性皮膜の表面粗さは５〜
３０μｍとするのが好ましく、特に１０〜２０μｍとす
るのが好ましい。

このような乾性皮膜は１３例えば、バインダーｉ、　ｏ
　ｏ重量部に対して、１００〜２００重量部の溶剤（キ
シレン等）で溶解したものに、固体潤滑剤を加え、ボー
ルミルにて３時間粉砕を行ない、更にそれに対し、所定
量の摩擦調整剤を加え攪拌を行なったものを試料とし、
これを下地処理としてリン酸マンガン処理を施こしたス
チール製のプレート（油溝付）上にエアースプレー等に
より吹きつけ、その後２００℃程度で約３０分間加熱硬
化させることにより、容易に形成することかできる。

なお、本発明において、摩擦板の相手材となるクラッチ
板の表面粗さが０．８μｍより粗いと摩擦板の摩耗が大
きくなり耐久性及び摩擦係数の安定性が損なわれること
から、クラッチ板の表面粗さは０８μｍ以下、特に０．
５μｍ以下とするのが好ましい。

［実施例］ 以下に実施例、比較例及び参考例を挙げて、本発明をよ
り具体的に説明する。

実施例１〜３ 第２図に示す本発明に係る摩擦板を製造した。

即ち、まず、表面に格子状の油溝を形成したスヂール製
プレートの表面に、下地処理としてリン酸マンガン処理
を施した。別に、第１表に示す配合割合にて、樹脂組成
物を調製した。具体的には、バインダー１００重量部に
対して、１００〜２００重士部の溶剤（Ｍ　−Ｅ　−Ｋ
、キシレン）で溶解したものに固体潤滑剤を加え、ボー
ルミルにて３時間粉砕を行ない、更にそれに対し、所定
量の摩擦調整剤を加え攪拌を行なう。このようにして得
られた樹脂組成物をエアースプレーによりスヂール製プ
レートの表面に吹き付け、その後２００℃で３０分間加
熱硬化させて、厚さ約２５μｍの乾性皮膜を形成した。

得られた摩擦板について、下記方法により、摩擦試験及
び摩耗試験を行なった。結果を第１表に示す。

■　摩擦試験 上記乾性皮膜を形成した摩擦板Ａと、鋼製（材質：ＪＩ
Ｓ規格５Ｋ５）で焼入れ焼戻しを施した鋼板（ＨＶ４５
０）よりなりその表面粗さが０．５μＲｚの摩擦板Ｂ（
外径１２０ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚さ１．８ｍｍ）を
組み合わせて、スラスト試験機により摩擦試験を行なっ
た。試験は、ＬＳＤＳゼオイル中擦板Ｂに対し摩擦板Ａ
を荷重４００ｋｇｆで押しつけた状態て摩擦板Ｂを約５
　ｒ、ｐ、ｍ、にて回転させ、その時に発生する摩擦ｌ
・ルクから摩擦係数（静摩擦係数（以下「μＳ」と略記
する。）と動摩擦係数（以下「μｄ」と略記する。））
を調べた。

■　摩耗試験 ■と同様に、ＬＳＤＳゼオイル中５０　ｒ、ｐ、ｍにて
回転している摩擦板已に対し摩擦板Ａを荷重５００ｋｇ
ｆで押しつけ２００時間後の摩耗量（摩耗深さ）を調へ
た。

比較例１〜６ 第１表に示す原料配合にて皮膜を形成したこと以外は、
実施例１と同様にして摩擦板Ａを製造し、その性能試験
を行なった。

結果を第３図に示す。

第３図より明らかなようにカーボン繊維を配合した実施
例１〜３及び比較例３〜６の摩擦係数は、比較例１，２
に比べ大幅に高く、しかもカーボン繊維が増加するに従
って高くなり、約２０重量％でビークとなり飽和する傾
向を示す。

また、比較例１　（従来材）はμＳがμｄの平均より高
く、スティックスリップ現象による異音が発生し易い特
性を示すのに対し、実施例１〜３及び比較例３〜６は、
常にμＳ≦μｄとなっており、異音発生か防止される良
好な特性を有している。

一方、摩耗についてはカーボン繊維が５〜１５重景％の
時（実施例１〜３）、乾性皮膜の厚さ以内での低摩耗量
を示すか、２０重量％以上になると、比較的１．２と同
様下地のリン酸マンガン処理層か露出するようになり、
耐摩耗性が悪くなる傾向を示す。これはカーボン繊維の
量が多くなると結合に必要なバインダー（エポキシ樹脂
等）の量か不足するため、カーボン繊維及び固体潤滑材
とバインダーとの結合力が低下してくるのて、耐摩耗性
が悪くなるためと考えられる。

以上の結果からカーボン繊維の量としては、５〜１５重
量％が良好で特に耐摩耗性を考えた場合５〜１０重量％
が好ましいことか明らかである。

実施例４〜７、比較例７．８ カーボン繊維の量を７重量％に固定し、固体潤滑剤（Ｍ
ＯＳ２＋ＰＴＦＥ）の量を第２表に示すように変化させ
たこと以外は実施例１と同様にして摩擦板Ａを製造し、
その性能試験を行なった。

結果を第２表に示す。

第２表 第２表より、固体潤滑剤（ＭＯ３２＋ＰＴＦＥ）の量か
３５重量％（比較例７）の場合、摩擦係数としては高い
が、μＳとμｄとの関係がスティックスリップ現象を生
じやすい傾向となっており、また摩耗量も実施例４〜７
に比へ大きくノンっている。一方、固体潤滑剤の量が６
０重量％（比較例８）の場合、μｄのレベルがやや低く
なっており、しかも耐摩耗性が大幅に低下することかわ
かる。

従って、固体潤滑剤の量としては、４０〜５５重量％か
好ましい。なお、第２表において、ＭＯ３２とＰＴＦＥ
の固体潤滑剤の配合割合は、Ｍｏ５２１００重量部に対
しＰＴＦＥを同じく１００重量部としているが、ＰＴＦ
Ｅを５０〜１５０重量部程度としても同様な結果が得ら
れる。

また、上記実施例１〜７においては、バインダーとして
エポキシ樹脂とアシ系樹脂との混合系を使用しているが
、これらは単独使用でも同様な結果か得られる。

参考例１ 実施例２の摩擦板を摩擦板Ａとして用い、摩擦板Ｂの表
面粗さを第３表に示すように変えて、実施例１と同様に
して摩耗試験を行なった。結果を第３表及び第４図に示
す。

第３表及び第４図より明らかなように、相手材のクラッ
チ板の表面粗さ（Ｒｚ）は、０．８μｍより粗くなると
アブレーシブな作用により乾性皮膜側の摩耗が大きくな
る傾向を示し、耐久性及びμｄ、μＳの安定性に大きく
影響するため、０８μｍ以下、好ましくは、０．５μｍ
以下とするのが好ましい。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の摩擦多板式ＬＳＤによれば
、その摩擦板の摩擦性能及び耐摩耗性が大幅に改善され
るため、次のような効果が奏される。

■　摩擦板が従来の摩擦板に比べて、摩擦係数が約２　
（９と非常に高いため、高い摩擦トルクが得られ、ＬＳ
Ｄ性能が大幅に向上する。

■　■より、摩擦板の枚数を低減することができること
から、ＬＳＤ全体の小型化、軽量化を図ることができる
。

■　摩擦板は、μｄがμＳより常に高い傾向を示すため
、スティックスリップ現象による異音の発生がない。

■　摩擦板の耐摩耗性が従来の摩擦板に比べて格段に優
れているため、長期間安定して使用することができる。

このため、ＬＳＤの耐久性、信頼性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩擦多板式ＬＳＤの断面図、第２図は本発明の
ＬＳＤに係る摩擦板を示す正面図、第３図は実施例１〜
３及び比較例１〜６の結果を示すグラフ、第４図は参考
例１の結果を示すグラフである。 １・・・デフケース、　　５．６・・・サイドギヤ、９
・・・クラッチ板、　　１ｏ・・・摩擦板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体潤滑剤として、二硫化モリブデン及び四弗化
   エチレン樹脂を４０〜５５重量％、並びに、摩擦調整剤
   としてカーボン繊維を５〜１５重量％含み、残部が実質
   的にエポキシ樹脂及び／又はアミノ系樹脂よりなる乾性
   皮膜が形成されてなる摩擦板を備えることを特徴とする
   摩擦多板式差動制限装置。