JP2015502255A - レーザで金属製の摩擦面を加工する方法；相応の金属薄板部材 - Google Patents

レーザで金属製の摩擦面を加工する方法；相応の金属薄板部材 Download PDF

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Abstract

本発明は、湿式の使用例のための金属製の摩擦面を加工する方法に関する。本発明は、金属製の摩擦面をレーザで加工することを特徴としている。

Description

本発明は、湿式の使用例のための金属製の摩擦面を加工する方法に関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの金属製の摩擦面を備えた金属薄板部材に関する。
独国特許出願公開第１０２０１００２５４０３号明細書に基づき、摩擦クラッチに用いられる摩擦フェーシングを製造する方法が公知である。摩擦クラッチは、支持金属薄板にプレス結合されたフェーシング材料を備えている。このフェーシング材料はレーザにより蒸発させられる。
本発明の課題は、湿式の使用例のための金属製の摩擦面の加工を簡略化しかつ／または湿式の使用例のための金属製の摩擦面の品質を改善することである。
この課題は、湿式の使用例のための金属製の摩擦面を加工する方法において、金属製の摩擦面がレーザで加工されることによって解決されている。レーザ加工によって、金属製の摩擦面の性能を向上させることができ、湿式の使用例での金属製の摩擦面の運転特性を改善することができる。さらに、金属製の摩擦面をクリーニングするかもしくは作製するための切削加工ステップを不要にすることができる。湿式の使用例では、金属製の摩擦面が常に液体、たとえばオイルに接触している。
本発明に係る方法の好適な態様は、対応金属薄板の金属製の摩擦面がレーザで加工されることを特徴としている。対応金属薄板は、湿式のクラッチ使用例において、薄板の摩擦フェーシングに摩擦接続的に結合されるので、対応薄板とも呼ばれる。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、金属製の摩擦面がレーザでクリーニングされることを特徴としている。レーザ加工時には、熱エネルギを目的に合わせて供給することによって、金属製の摩擦面から不純物、オイル、グリースまたはこれに類するものが除去される。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、レーザ加工によって、金属製の摩擦面に、微視的なかつ／または巨視的な構造／テクスチャが形成されることを特徴としている。巨視的な構造／テクスチャは、光学的な補助手段なしに肉眼で認めることができる。微視的な構造／テクスチャは、顕微鏡によって認めることができる。構造／テクスチャによって、特に金属製の摩擦面の摩擦係数を変化させることができる。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、レーザ加工によって、金属製の摩擦面に、規定された（規則的な）かつ／または規定されていない（不規則な）構造／テクスチャが形成されることを特徴としている。規定された構造／テクスチャによって、たとえば、金属製の摩擦面に沿った媒体の流れ特性を変化させることができる。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、レーザ加工によって、摩擦面の摩擦係数、流過特性および／またはトライボロジ特性が目的に合わせて変化させられることを特徴としている。互いに相対的に運動させられる物体の摩擦、潤滑および摩耗の科学が「トライボロジ」と呼ばれる。摩擦係数は、フリクション係数または摩擦数とも呼ばれる。摩擦面が流体もしくは液体によって流過される際の摩擦面の特性が「流過特性」と呼ばれる。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、レーザ加工によって、金属製の摩擦面に溝および／または凹部が形成されることを特徴としている。金属製の摩擦面への溝の形成は、さもないと、対応薄板と協働する摩擦フェーシングに設けられなければならない溝を不要にすることができるという利点を提供する。凹部の縁ゾーンには、金属製の摩擦面の摩擦係数を目的に合わせて変化させるために使用することができる溶融粒（スラグ）および／または溶接スパッタが形成されてよい。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、レーザ加工によって、金属製の摩擦面に目的に合わせて熱的な歪みが形成されることを特徴としている。これによって、たとえば、金属製の摩擦面を備えた対応薄板に波形の起伏を形成することが可能となる。
本発明に係る方法のさらに好適な態様は、摩擦面のレーザ加工が付加的な熱処理と組み合わされることを特徴としている。これによって、本発明により構造化されたかもしくはテクスチャリングされた摩擦面もしくは対応薄板の構造をさらに有利に変化させることができる。
さらに、本発明は、前述した方法によりレーザで加工される少なくとも１つの金属製の摩擦面を備えた金属薄板部材に関する。この金属薄板部材は、好ましくは対応金属薄板、特に自動車に使用される多板クラッチの対応薄板または対応摩擦薄板である。
本発明の更なる利点、特徴および詳細は、図面を参照しながら種々異なる実施の形態を詳しく記載した以下の説明から明らかである。
本発明における表面テクスチャ構造の種々異なる図である。
自動車分野において使用されるような多板クラッチは、支持金属薄板を有している。この支持金属薄板には、複数の摩擦フェーシングが取り付けられている。これらの摩擦フェーシングは、トルク伝達のために、対応薄板または対応摩擦薄板とも呼ばれる対応金属薄板に摩擦接続的に結合される。この対応薄板は、好ましくは鋼薄板から形成されている。
本発明の主要な態様によれば、レーザビームによって対応薄板の摩擦面に微視的なかつ巨視的な構造／テクスチャが加工される。レーザビームによって、対応薄板に、必要に応じて、規定された（規則的な）かつ／または規定されていない（不規則な）構造／テクスチャもしくは形状が加工され、これによって、運転特性、クラッチセットの性能および別のクラッチ運転パラメータが変化させられる。同時にレーザビームによって摩擦面がクリーニングされる。
添付の図１には、対応薄板の摩擦面の本発明における表面テクスチャ構造が、それぞれ異なる図面で示してある。この表面テクスチャ構造を創製、つまり、作製するためには、ガウス分布を有するレーザシステムが使用される。
図１には、このレーザシステムにより作製された表面テクスチャ構造の走査型電子顕微鏡写真が長方形で示してある。
この表面テクスチャ構造は、スポットとも呼ばれる多数の凹部を有している。これらの凹部は約３μｍの深さを有している。スポットサイズは約６０μｍに設定されている。凹部の縁ゾーンには、溶融粒（スラグ）および溶接スパッタが形成されてよい。
さらに、図１には、ｘ軸およびｙ軸を有する直交座標線図が示してある。ｘ軸には、走査型電子顕微鏡写真における水平な線に沿った粗さ変化が［ｍｍ］でプロットしてある。ｙ軸には、線に沿った粗さ変化が［μｍ］でプロットしてある。凹部は、ガウス状に分布されたレーザ強度によって作製される。

Claims (10)

  1. 湿式の使用例のための金属製の摩擦面を加工する方法において、金属製の摩擦面をレーザで加工することを特徴とする、湿式の使用例のための金属製の摩擦面を加工する方法。
  2. 対応金属薄板の金属製の摩擦面をレーザで加工する、請求項１記載の方法。
  3. 金属製の摩擦面をレーザでクリーニングする、請求項１または２記載の方法。
  4. レーザ加工によって、金属製の摩擦面に、微視的なかつ／または巨視的な構造／テクスチャを形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. レーザ加工によって、金属製の摩擦面に、規定されたかつ／または規定されていない構造／テクスチャを形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. レーザ加工によって、摩擦面の摩擦係数、流過特性および／またはトライボロジ特性を目的に合わせて変化させる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. レーザ加工によって、金属製の摩擦面に溝および／または凹部を形成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. レーザ加工によって、金属製の摩擦面に目的に合わせて熱的な歪みを形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 摩擦面のレーザ加工を付加的な熱処理と組み合わせる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
  10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法によりレーザで加工される少なくとも１つの金属製の摩擦面を備えた金属薄板部材。
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