JPH03125038A - 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、自動車用の差動制限装置に係り、より詳しく
はディファレンシャルケースの内面と左−右サイドギヤ
の背面との間に多板クラッチを組込んだ摩擦多板式差動
制限装置に関する。

（従来の技術） この種の差動制限装置において、多板クラ−２チは、デ
ィファレンシャルケースに支持させた摩擦板とサイドギ
ヤに支持させた摩擦板とを交互に配した構成とされてい
る。そして差動制限装置の差動制限作用は、この多板ク
ラッチの摩擦トルクに依存し、したがって摩擦トルクを
一定に維持することが重要となる。ところで、この摩擦
トルクは多板クラッチを構成する摩擦板の摩耗の進行に
応じて変化し、したがって摩擦板の耐摩耗性を高めるこ
とが、差動制限作用を安定させる上で、きわめて重要な
課題となる。

またこの種の差動制限装置においては、異音発生が大き
な問題となっているが、摩耗粉が摩擦板相互の間に介在
して異音発生を助長し、したかってこの異音を抑える意
味でも耐摩耗性を高める必要がある。

このために従来１例えば実開昭５７−１３００３９号公
報に示される差動制限装置では、互いに接触する摩擦板
の一方の摩擦面に二硫化モリブデン、グラファイト等の
自己潤滑性を有する被覆層を設ける対策を採っていた。

か−る対策によれば、摩擦板の耐摩耗性が向上し、摩擦
トルクが安定するばかりか、異音の発生も抑制されるよ
うになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記摩擦板に自己潤滑性を有する被覆層
を設ける対策によれば、耐摩耗性がいま一つ不足して摩
擦トルクの安定化に寄与する効果が小さく、特に最近の
エンジンの高出力化に対しては、耐摩耗性が不十分で摩
擦トルクが不安定になり易いという問題があった。また
同対策によれば、なじみ性が不十分なため、使用初期に
摩擦トルクが比較的大きく現われ、スティックスリップ
現象による異音（チャタ音）発生が避けられないという
問題もあった。

本発明は、上記従来の問題を解決することを課題として
なされたもので、その目的とするところは、摩擦板の耐
摩耗性を可及的に向上させることにより摩擦トルクの安
定化と興奮発生の抑制とに寄与し、もって耐久信頼性に
富む摩擦多板式差動制限装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、多板クラッチを構
成する摩擦板の相互の摩擦面の少なくとも一方に、固体
潤滑剤と、摩擦調整剤と樹脂バインダとを含む複合材料
から成る第１被覆層を設けると共に、この第１被覆層上
に前記複合材料より摩擦係数の低い潤滑材料から成る第
２被覆層を設け、かつ前記第１被覆層の表面粗さを　５
〜３０ル磨Ｒｚ好ましくはｌＯ〜２０ル曽Ｒｚとしたる
ように構成したことを特徴とする。

本発明において、上記複合材料を構成する各要素は、特
にその種類を限定するものでないが、固体潤滑剤として
、例えば二硫化モリブデン（ＭＯＳ２　）　　、ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはそれらの混合
物を、摩擦調整剤として、例えば炭素繊維、シリカ（Ｓ
ｉ０２　）　　＋アルミナ（ＡＪ１２０３）、チタン酸
カリ繊維等から選択した１種または２種以上を、樹脂バ
インダとして、例えばエポキシ樹脂、アミン系樹脂また
はそれらの混合物をそれぞれ選択することができる。ま
たこれら固体潤滑剤、摩擦調整剤および樹脂バインダの
配合比は、固体潤滑剤４０〜５０賛ｔｚ、摩擦調整剤２
〜４５ｗｔ％好ましくは５〜３０ｗｔ＄　、残部樹脂バ
インダとするのが良い、摩擦調整剤の含有量を２〜４５
ｗｔ＄好ましくは５〜３０ｗｔ＄としたのは、２％未満
では耐摩耗性の向上に寄与する効果が小さく、４５％を
越すと樹脂バインダによる結合力が弱まって同じく耐摩
耗性の向上に寄与する効果が小さくなるためである。ま
た本発明において、上記第２被覆層を構成する潤滑性材
料は、前記複合材料より摩擦係数が低ければ、特にその
種類を限定するものでなく、例えばポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）　、二硫化モリブデン等を選択す
ることができる。

本発明において、上記第１被覆層の厚さを１５〜３５μ
■とし、第２被覆層はこの第１被覆層の厚さより薄くす
るのが望ましい、第１被覆層の厚さを！５〜３５ＩＬ１
１とするのは、あまり薄いと所望のＩＮｌ＃Ｎｌ性を確
保するのが困難となり、逆に厚すぎると摩擦板の熱伝導
性が悪化しかつその密着性も悪化する理由による。また
、相手側摩擦板の表面粗さは、あまり粗いとアブレッシ
プな作用により被覆層の摩耗が促進されるので、０．８
　ｐ、ｔａ　Ｒｚ以下に抑えるのが望ましい。

（作用） 上記のように構成した摩擦多板式差動制限装置において
は、使用初期には比較的摩擦係数の小さい第２被覆層が
相手側に接触するので、摩擦トルクの増大が抑えられ、
ステイラクスリップ現象による異音の発生が抑制される
。また被覆層の突起部が摩滅する使用中期から後期にか
けては、高摩擦係数の第１被覆層と低摩擦係数の第２被
覆層とが摩擦面に共存し、摩耗の進行が抑えられて摩擦
トルクは安定的に推移する。

しかして第１被覆層の表面粗さが５４＋ｍＲｚより細か
すぎると前記第１、第２被覆層の有効な共存状態が得ら
れないばかりか、摩擦トルクも小さくなり、逆に３０ｐ
ｍＲｚより粗すぎると早期に突起部分が摩耗して摩擦ト
ルクが不安定になるので、本考案では、この第１被覆層
の表面粗さを、　５〜３０ｇｍＲｚ好ましくは１０〜２
０ＪＬｍ　Ｒｚとした。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図は１本発明にか−る摩擦多板式差動制限装置の基
本構造を示したものである。同図において、ｌはディフ
ァレンシャルケースで、左拳右ケース本体１ａ　、　ｌ
ａをボルト　２にて一体に結合して成っている。各ケー
ス本体１ａの中央にはスリーブ部１ｂ、ｌｂが設けられ
ており、各スリーブ部ｔｂは前記一体化状態において同
心に配されるようになっている。ディファレンシャルケ
ース　ｌは、前記スリーブ部１ｂ、ｌｂがディファレン
シャルキャリヤ（図示略）に回動自在に支持されること
により、その外周フランジＩＣに取付けたりングギャ（
図示略）と一体に両スリーブ部ｌｂ、ｌｂを挿通する軸
心を中心に回転するようになっている。

ディファレンシャルケース　１内には、その回転軸心に
沿って一対のサイドギヤ３が配置されると共に、該回転
軸心と直交するように一対の（または二対の）ピニオン
ギヤ４が配置されている。ピニオンギヤ４は、ディファ
レンシャルケース　１に両端が支持されたピニオンシャ
フト５に回動自在に取付けられ、それぞれ一対のサイド
ギヤ３に噛み合わされている。また一対のサイドギヤ３
には、左・右駆動車輪に連結したアクスルシャフト　（
図示略）がセレーション嵌合により連結される。そして
、左φ右駆動車輪にかかる抵抗が異なると、ピニオンギ
ヤ４はビニオンシャフト　５上を自転しながらサイドギ
ヤ３上を公転し、これにより左・右アクスルシャフトに
回転差が生じる。

また、ディファレンシャルケース　１の両側内面と各サ
イドギヤ３の背面との間には多板クラッチ６．８が組込
まれている。この多板クラッチＢは、ディファレンシャ
ルケース　１に支持された第１摩擦板７とサイドギヤ３
に支持された第２摩擦板８とを交互に配して成っている
。このうち、第１摩擦板７は、−例として第２図に示す
ように外周の４箇所に突起７ａを有し、この突起７ａを
ディファレンシャルケース　１内の溝ｌｄに係合させる
ことにより該ディファレンシャルケースに回転不能に取
付けられている。また第２摩擦板８は、円板状に形成さ
れて、例えばセレーション嵌合によりサイドギヤ３の軸
部に取付けられている。か−る多板クラッチ６によりデ
ィファレンシャルケース１とサイドギヤ３との間に摩擦
抵抗力が発生し、差動が制限されるようになる。なお第
１摩擦板７には格子状に油溝９が形成されている。

しかして１本実施例においては、第１．第２摩擦板７．
８の本体部分を鋼板から形成し、第２摩擦板８は研摩に
よってその摩擦面（図示略）を仕上げ、一方第１摩擦板
７は、第３図に示すように、その本体ｌＯの摩擦面１１
に第１被覆層１２と第２被覆層１３とを積層形成してい
る。第１被覆層１２は、固体潤滑剤と、摩擦調整剤と樹
脂バインダとを含む複合材料から成るもので、こ−では
、固体潤滑剤としてＭｏＳ２とＰＴＦＥとの混合物を、
摩擦調整剤として炭素Ｆａ維、５ｉ０２．Ａ見２０３．
チタン酸カリ繊維等から選択した１種を、樹脂バインダ
としてエポキシ樹脂と７ミノ系樹脂との混合物をそれぞ
れ選択している。

また第２被覆層１３として前記複合材料よりも摩擦係数
の小さいＰＴＦＥを選択している。か−る第１、第２被
覆層１２　、１３の存在により、使用初期には比較的摩
擦係数の小さい第２被覆層が相手側である第２摩擦板８
に接触するので、摩擦トルクの増大が抑えられ、スティ
ックスリップ現象による異音の発生が抑制される。また
被覆層の突起部が摩滅する使用中期から後期にかけては
、高摩擦係数の第１被覆層と低摩擦係数の第２被覆層と
が摩擦面に共存し、摩耗の進行が抑えられて摩擦トルク
は安定的に推移するようになる。

以下、本発明の実施例をより具体的に説明する。

第１被覆層１２の形成原料として、　ＭｏＳ２　　：ク
リマックスモリブデニウム（Ｃｌｉｍａｘ　Ｍｏ１２ｂ
ｄｅｎｕｍ）社製−テクニカルグレード、ＰＴＦＥ：旭
碍子社製−フルオンＬ１６９．炭素１ｉ［：呉羽化学工
業社製−クレ力チョップト１００９５１５　ｐ−ｒａ径
×９０μ層長さ、　　５ｉ０２　　：　１２用Ｉ径、Ａ
交２ｏ３：ｅｏμｍ径、チタン酸カリ繊維：０．５終脂
径×１０牌■長さ、エポキシ樹脂二大日本インキ化学工
業社製−エビクロン７０５０．アミノ系樹脂：大日本イ
ンキ化学工業社製ベッカミンＰ−１３８をそれぞれ選択
し、これら原料を下表に示す割合で配合し、その１００
部に対して１００〜２００部の溶剤（キシレン系）を加
え、ボールミルにて約３時間攪拌、粉砕を行った後、こ
れをエアスプレーにて前記第１摩擦板７の摩擦面１１（
第３図）に吹付け、その後、２００℃で３０分間加熱し
て硬化させ、厚さ約２０μ箇の第１被覆層１２を形成し
た。なお第１摩擦板７の摩擦面１１には、下地処理とし
て予めリン酸マンガン処理を施した。

一方、第２被覆層１３については、原料としてポリ四ふ
っ化エチレン（テフロン）を選択し、その１００部に対
して１００〜２００部の溶剤を加えて攪拌し、これをエ
アスプレーにて第２摩擦板８の摩擦面に吹付け、その後
、１８０℃で６０分間加熱して硬化させ、厚さ２〜５Ｊ
Ｌ１１の第２被覆層叩を形成した。このようにして種々
の第１摩擦板１２を完成させ、それぞれ実施例１〜８と
して、これらを後述する摩擦試験と摩耗試験に供した。

なお、第２摩擦板８については、これを共通とし、ＪＩ
Ｓ　ＳＫ５　１．８ｍｍ厚さの鋼板を素材として用い、
これから外形２００１層、内径１００ｍｍの大きさを宥
する本体部分を打抜き、これに焼入れ焼戻しの熱処理を
施しく硬さＨマ４５０　）　、さらに研摩加工を施して
摩擦面の粗さを０．５ＪＬｍ　Ｒｚに仕上げた。また比
較のため、上表に示すように、第１被覆層１２のみを有
する第１摩擦板および第２被覆Ｍ１３のみを有する第１
摩擦板を製作し、それぞれ比較例１．２として前記同様
の試験に供した。

摩擦試験は、上記のように製作した第１、第２摩擦板７
．８をスラスト試験機に組込み、ＬＳＤＳビオイル中第
１摩擦板７に対して第２摩擦板８を荷重４００ｋｇｆで
押付けた状態で、第２摩擦板８を約５　ｒｐｍで回転さ
せ、経時的な摩擦トルクを測定し、これを動摩擦係数Ｉ
Ｌｄに換算する方法によった。

また摩耗試験は、上記摩擦試験と同じスラスト試験機を
用い、ＬＳＤＳビオイル中約５０ｒｐ■で回転している
第２庁擦板８に対して第１摩擦板７を荷重５００ｋｇＦ
で押付け、２００時間後の摩耗量（摩耗深さ）を測定す
る方法によった。

第４図は、摩擦試験の結果を示したものである。これよ
り、第１被覆層１２のみを有する比較例１では、動摩擦
係数ｇｄのレベルは高いものの、高摩擦係数（高静摩擦
係数）を有する第１被覆層のみの存在により初期のＩＬ
ｄが高く現れ、スティックスリップ現象による異音の発
生が避けられないことが明らかになった。またこの比較
例１では、時間の経過とともに鉢ｄが直線的に低下し、
摩擦トルクが不安定であることが明らかとなった。これ
は、第１被覆層１２の摩耗が経時的に進行したためと推
定される。−方、第２被覆層１３のみが存在する比較例
２では、初期の動摩擦係数ＩＬｄが低くしかも試験時間
の経過とともに急激にｇｄが増大することが明らかにな
った。これは、第２被覆層の摩擦係数が低く、かつこの
第２被覆層の摩耗が急激に進行して下地が露出したため
で、その差動制限装置への適用はきわめて困難であると
いえる。

これに対して、本発明にか−る実施例１〜８では、何れ
も初期の動摩擦係数ｇｄが適度のレベルにあり、スティ
ックスリップ現象による異音の発生を抑制できることが
明らかになった。

これは、初期段階には比較的摩擦係数の小さい第２被覆
層が第２摩擦板８に接触し、摩擦トルクの増大が抑えら
れたためである。また実施例１〜８では、何れもｇａが
初期段階から安定して推移しており、摩擦トルクがきわ
めて安定していることが確認できた。これは高摩擦係数
の第１被覆層１２と低摩擦係数の第２被覆層１３とが摩
擦面に共存し、摩耗の進行が抑えられたためと推定され
る。なお摩擦調整剤（こへでは炭素ｍ維）の含有量を変
えた実施例１〜５の結果、および摩擦調整剤の種類を変
えた実施例４．７および８の結果より、摩擦調整剤の量
が増すにしたがってｇｄが高値になること、およびチタ
ン酸力！Ｊ　ｔａｌｋ　Ｊ：　リＡｆＬ２０３　（１）
方力、　ＡＪ１２０３より　５ｉ０２炭素ｆａ雄の方が
それぞれＩＬｄを増加させる度合がわずか大きくなって
いることが確認できた。

第５図は、摩耗試験の結果を示したものである。これよ
り、第１被覆層１２のみを有する比較例１では、摩耗深
さが著しく大きく、下地のリン酸マンガン処理皮膜が露
出していた。これは、第１被覆層が樹脂層のみから成っ
て耐摩耗性に劣るためである。これに対して本実施例１
〜８は、比較例１に比べれば著しく摩耗深さが小さくな
っている。これは、特に摩擦調整剤が被覆層の強化に役
立って被覆層の耐摩耗性を向上させたためである。なお
、実施例の比較では、摩擦調整剤の含有量の少ない実施
例１と摩擦調整剤の含有量が特に多い実施例５とが他に
比して摩耗深さが太きくなっている。これは。

実施例１では被覆層の強化程度が小さく、実施例５では
樹脂バインダの量が相対的に減じて結合力が弱められた
ためである。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にか−る摩擦多板
式差動制限装置によれば、摩擦板の著しく耐摩耗性が向
上して摩擦トルクが長期間にわたって安定し、その上、
初期の摩擦トルクの増大を抑えてスティックスリップ現
象による異音発生の抑制が可能になり、総じて耐久信頼
性が大幅に向上する効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか−る摩擦多板式差動制限装置の構造
を示す断面図、第２図はその一部である摩擦板の形状を
示す平面図、第３図はその摩擦板の表層部の状態を示す
断面図、第４図は摩擦試験結果を示すグラフ、第５図は
摩耗試験結果を示すグラフである。 アイファレンシャルケース サイドギヤ ビニオンギヤ ビニオンシャフト 多板クラッチ 第１摩擦板 第２摩擦板 摩擦面 第１被覆層 第２被覆層 （ほか２名） 笑１ コ ￥２　二 第４ 図 試 砿 時 聞 （瞬間）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディファレンシャルケースの内面と左・右サイド
   ギヤの背面との間に、前記ディファレンシャルケースに
   支持させた摩擦板と前記サイドギヤに支持させた摩擦板
   とを交互に配して成る多板クラッチを組込んだ摩擦多板
   式差動制限装置において、前記各摩擦板の相互の摩擦面
   の少なくとも一方に、固体潤滑剤と、摩擦調整剤と樹脂
   バインダとを含む複合材料から成る第１被覆層を設ける
   と共に、この第１被覆層上に前記複合材料より摩擦係数
   の低い潤滑性材料から成る第２被覆層を設け、かつ前記
   第１被覆層の表面粗さを５〜３０μｍＲｚ好ましくは１
   ０〜２０μｍＲｚとしたことを特徴とする摩擦多板式差
   動制限装置。