JP4548149B2 - Sliding member for clutch and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、クラッチ用摺動部材などとして利用ができる被覆部材およびその製造方法に関する。また、本発明は、自動車等のクラッチに用いられる摺動部材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a covering member that can be used as a sliding member for a clutch and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a sliding member used for a clutch of an automobile or the like and a manufacturing method thereof.
耐摩耗性等を付与するために、金属製の工具や機械部品などの表面に炭素系やセラミックス系の硬質膜を形成した被覆部材が、幅広い分野で用いられている。たとえば、特許文献1には、鉄製の基材の表面にショットブラスト加工を施し、その表面にダイヤモンド状炭素薄膜を設けたクラッチプレートが開示されている。ショットブラスト加工によりプレート表面が研削され清浄化されるため、プレート表面とダイヤモンド状炭素薄膜との密着性が向上する。 In order to impart wear resistance and the like, a covering member in which a carbon-based or ceramic-based hard film is formed on the surface of a metal tool or machine part is used in a wide range of fields. For example, Patent Document 1 discloses a clutch plate in which a surface of an iron base material is shot blasted and a diamond-like carbon thin film is provided on the surface. Since the plate surface is ground and cleaned by shot blasting, the adhesion between the plate surface and the diamond-like carbon thin film is improved.
しかし、被覆部材の用途や使用条件によっては、さらに密着性を高めることが求められる。
本発明者らは、上記の課題に鑑み、基材と硬質膜との密着性が高く、また、耐久性に優れたクラッチ用摺動部材およびクラッチ用摺動部材の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present inventors provide a sliding member for a clutch having high adhesion between a base material and a hard film and having excellent durability, and a method for producing the sliding member for a clutch. Objective.
本発明のクラッチ用摺動部材は、摩擦によりトルクを伝達するクラッチ用摺動部材であって、表面にセラミックス系投射材を投射して形成された凹凸をもつ金属製の基材と、該凹凸に沿って一体的に形成され少なくとも一部が摺動面となって摺動する硬質膜と、を有し、前記摺動面の表面粗さが十点平均粗さで2〜6μmRzであることを特徴とする。
The clutch sliding member of the present invention is a clutch sliding member that transmits torque by friction, and has a metal base having irregularities formed by projecting a ceramic-based projection material on the surface, and the irregularities. at least a portion is integrally formed possess a hard film to slide a sliding surface, a
また、本発明のクラッチ用摺動部材の製造方法は、摩擦によりトルクを伝達するクラッチ用摺動部材の製造方法であって、金属製の基材の表面にセラミックス系投射材を投射して凹凸を形成する粗面形成工程と、該凹凸の表面に沿って少なくとも一部が摺動面となって摺動する硬質膜を形成する硬質膜形成工程と、からなり、該摺動面の表面粗さを十点平均粗さで2〜6μmRzとすることを特徴とする。 The clutch sliding member manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a clutch sliding member that transmits torque by friction, and projects a ceramic-based projection material on the surface of a metal substrate to produce irregularities. a rough surface formation step of forming a hard film forming step of forming a hard film at least partially slide a sliding surface along the surface of the unevenness, Ri Tona, the surface of the sliding surface the roughness ten-point average roughness, characterized in 2~6μmRz and to Rukoto.
本発明のクラッチ用摺動部材およびクラッチ用摺動部材の製造方法では、基材の表面にセラミックス系投射材を投射して、表面に凹凸を形成する。セラミックス系投射材、特に、アルミナを含むアルミナ系投射材の投射により形成された凹凸は、その特徴的な形状(後述)により、炭素系硬質膜等の硬質膜との密着性を高めることができる。特に、基材と硬質膜との密着性が向上することにより、クラッチ用摺動部材の耐摩耗性が向上する。 In the clutch sliding member and the clutch sliding member manufacturing method of the present invention, the ceramic projection material is projected onto the surface of the substrate to form irregularities on the surface. The unevenness formed by the projection of a ceramic-based projection material, particularly an alumina-based projection material containing alumina, can enhance the adhesion with a hard film such as a carbon-based hard film due to its characteristic shape (described later). . In particular, by improving the adhesion between the base material and the hard film, the wear resistance of the sliding member for a clutch is improved.
本発明のクラッチ用摺動部材およびクラッチ用摺動部材の製造方法では、基材の表面に形成された凹凸の特徴的な形状(後述)により、硬質膜の密着性が向上し、また、摩耗による摺動面の表面粗さの低下が抑制されるため、長期にわたって耐摩耗性および摺動特性を保つことができ、耐久性に優れる。 According to the clutch sliding member and the clutch sliding member manufacturing method of the present invention, the adhesion of the hard film is improved due to the characteristic shape (described later) of the unevenness formed on the surface of the base material, and the wear Since the decrease in the surface roughness of the sliding surface due to is suppressed, the wear resistance and sliding characteristics can be maintained over a long period of time, and the durability is excellent.
[被覆部材]
被覆部材は、主として、表面に凹凸をもつ金属製の基材と、その凹凸に一体的に形成された炭素系硬質膜と、を有する。
[Coating material]
The covering member mainly comprises a metallic substrate having an uneven surface, a hard carbonaceous film which is integrally formed on its uneven, the.
基材は、金属製であれば特に限定はなく、炭素鋼や合金鋼等の鉄系金属、純アルミニウムやアルミニウム合金等のアルミニウム系金属などが使用可能である。また、基材の形状にも特に限定はなく、炭素系硬質膜が被覆される表面が平面であっても曲面であっても構わない。 The base material is not particularly limited as long as it is made of metal, and iron-based metals such as carbon steel and alloy steel, aluminum-based metals such as pure aluminum and aluminum alloys, and the like can be used. Further, the shape of the substrate is not particularly limited, and the surface on which the carbon hard film is coated may be a flat surface or a curved surface.
基材は、その表面にセラミックス系投射材を投射して形成された凹凸をもつ。すなわち、基材の表面に形成される凹凸は、いわゆる、ショットブラスト加工により形成された微細な凹凸である。以下に、セラミックス投射材のうちでも特に好適な、アルミナを含むアルミナ系投射材を用いて形成された凹凸の形状について、ガラスビーズを用いた場合と比較して説明する。 A base material has the unevenness | corrugation formed by projecting the ceramic type | mold projection material on the surface. That is, the unevenness formed on the surface of the substrate is a fine unevenness formed by so-called shot blasting. Below, the shape of the unevenness | corrugation formed using the alumina type projection material containing an alumina especially suitable also among ceramics projection materials is demonstrated compared with the case where a glass bead is used.
図7は、ショットブラスト加工を施した基材の断面を模式的に示す図である。アルミナ系投射材を用いた場合(左上図)には、投射材としてガラスビーズを用いた場合(左下図)と比べ、形成される凹凸が密に形成される。具体的には、互いに隣接する2つの凸部の距離(基材を平面視した場合の凸部の先端から隣接する凸部の先端までの距離;図4のDで示す)が40μm以下であるのが好ましく、さらに好ましくは3〜30μmである。また、アルミナ系投射材を用いた場合に形成される凹凸は、任意の高さで形成される。こうした凹凸の形状の差違は、投射材の形状の違いに因るものである。ガラスビーズは表面がなめらかな球状粉末であるが、アルミナ等のセラミックス系投射材は、通常、表面に複数の先鋭な稜角をもつ。この稜角により基材の表面が研削され、特徴的な形状をもつ凹凸が表面に形成される。そして、アルミナ系投射材の投射により研削された基材の表面には、汚染膜や酸化膜などが除去された活性な面が広い面積で露出する。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross section of a base material subjected to shot blasting. When an alumina-based projection material is used (upper left diagram), the formed irregularities are denser than when a glass bead is used as the projection material (lower left diagram). Specifically, the distance between the two convex portions adjacent to each other (the distance from the tip of the convex portion to the tip of the adjacent convex portion when the base material is viewed in plan view; indicated by D in FIG. 4) is 40 μm or less. The thickness is preferably 3 to 30 μm. Moreover, the unevenness | corrugation formed when an alumina type projection material is used is formed in arbitrary height. Such a difference in the shape of the unevenness is due to a difference in the shape of the projection material. Glass beads are a spherical powder with a smooth surface, but ceramic-based projection materials such as alumina usually have a plurality of sharp edges on the surface. The surface of the base material is ground by this ridge angle, and irregularities having a characteristic shape are formed on the surface. And the active surface from which the contaminated film, the oxide film, etc. were removed is exposed in a wide area on the surface of the substrate ground by the projection of the alumina-based projection material.
基材の表面に活性な面が広い面積で露出することにより、基材と、基材の表面の凹凸に形成される炭素系硬質膜とは、従来よりも優れた密着性を示す。また、基材の表面は、十点平均粗さ(Rz)で2〜6μmRzであるのが好ましく、さらに好ましくは2.9〜3.5μmRzである。基材の表面粗さが上記の範囲である被覆部材は、基材と炭素系硬質膜との密着性がさらに優れる。 When the active surface is exposed in a large area on the surface of the base material, the base material and the carbon-based hard film formed on the unevenness of the surface of the base material exhibit better adhesion than before. Moreover, it is preferable that the surface of a base material is 2-6 micrometers Rz by 10-point average roughness (Rz), More preferably, it is 2.9-3.5 micrometers Rz. The covering member whose surface roughness is within the above range further improves the adhesion between the substrate and the carbon-based hard film.
炭素系硬質膜は、非晶質炭素膜または金属含有炭素膜もしくは金属含有炭化膜であるのが望ましい。非晶質炭素膜(Diamond Like Carbon :DLC膜)は、珪素を含む非晶質炭素(DLC−Si)膜であってもよい。また、金属含有炭素膜としては、DLC膜にチタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)を添加した膜が上げられる。また、金属含有炭化膜としては、炭化チタン(TiC)膜や炭化タングステン(WC)膜、また、炭化タングステン膜と炭素膜との積層膜(WC/C)などを用いることができる。 The carbon-based hard film is preferably an amorphous carbon film, a metal-containing carbon film, or a metal-containing carbonized film. The amorphous carbon film (Diamond Like Carbon: DLC film) may be an amorphous carbon (DLC-Si) film containing silicon. As the metal-containing carbon film, a film obtained by adding titanium (Ti), chromium (Cr), or tungsten (W) to the DLC film can be used. As the metal-containing carbide film, a titanium carbide (TiC) film, a tungsten carbide (WC) film, a laminated film of a tungsten carbide film and a carbon film (WC / C), or the like can be used.
[被覆部材の製造方法]
上述の被覆部材の製造方法は、主として、粗面形成工程と、硬質膜形成工程と、からなる。
[Method for producing coated member]
The above-described method for manufacturing a covering member mainly includes a rough surface forming step and a hard film forming step.
粗面形成工程は、金属製の基材の表面にセラミックス系投射材を投射して凹凸を形成する工程である。すなわち、本発明における粗面形成工程は、いわゆる、ショットブラスト加工に相当する。特に、アルミナ系投射材でショットブラスト加工を行うことにより、[被覆部材]の欄で詳細に説明した形状をもつ凹凸が、基材の表面に形成される。 The rough surface forming step is a step of forming irregularities by projecting a ceramic-based projection material onto the surface of a metal substrate. That is, the rough surface forming step in the present invention corresponds to so-called shot blasting. In particular, by performing shot blasting with an alumina-based projection material, irregularities having the shape described in detail in the column “Coating member” are formed on the surface of the substrate.
セラミックス系投射材としては、Si3 N4 、SiO2 、SiC、また、JIS R6111に規定される褐色アルミナ、白色アルミナ、淡紅色アルミナ、解砕型アルミナ、アルミナジルコニア、高純度アルミナ等のアルミナなど、ショットブラスト加工の投射材として従来より用いられているセラミックスを投射材として使用することができる。特に、上記のアルミナを単独または複数種混合したアルミナ系投射材を使用するのが望ましく、褐色アルミナを含む投射材であると、さらに望ましい。また、セラミックス系投射材の粒径は、50〜90μmであると、前述したような基材の表面がもつ特徴的な凹凸の形成に適する。 Examples of ceramic-based projection materials include Si 3 N 4 , SiO 2 , SiC, and alumina such as brown alumina, white alumina, light red alumina, pulverized alumina, alumina zirconia, and high-purity alumina as defined in JIS R6111 Ceramics conventionally used as a shot blasting projection material can be used as the projection material. In particular, it is desirable to use an alumina-based projection material in which the above-mentioned alumina is used singly or in combination, and it is more desirable that the projection material contains brown alumina. Further, when the particle size of the ceramic-based projection material is 50 to 90 μm, it is suitable for forming the characteristic unevenness of the surface of the substrate as described above.
この際、セラミックス系投射材は、0.15〜0.7MPaの圧力で基材の表面に投射するのが望ましく、さらに望ましくは、0.25〜0.35MPaである。投射圧力を上記範囲にすることにより、基材の表面粗さを最適な値とすることができる。なお、基材の表面粗さと、アルミナ系投射材を用いた場合の投射材の投射圧力との関係を図8に示す。投射圧力が0.15〜0.7MPaであれば、2〜6μmRzの表面粗さが得られる。また、投射圧力が0.25〜0.35MPaであれば、2.9〜3.5μmRzの表面粗さが得られる。 At this time, the ceramic-based projection material is preferably projected onto the surface of the substrate at a pressure of 0.15 to 0.7 MPa, more preferably 0.25 to 0.35 MPa. By setting the projection pressure within the above range, the surface roughness of the substrate can be set to an optimum value. In addition, the relationship between the surface roughness of a base material and the projection pressure of the projection material at the time of using an alumina type projection material is shown in FIG. If the projection pressure is 0.15 to 0.7 MPa, a surface roughness of 2 to 6 μm Rz can be obtained. Moreover, if the projection pressure is 0.25 to 0.35 MPa, a surface roughness of 2.9 to 3.5 μm Rz is obtained.
硬質膜形成工程は、粗面形成工程で形成された凹凸の表面に炭素系硬質膜を形成する工程である。粗面形成工程において形成された凹凸では、上述のように、凹凸の形状に起因して活性な面の表面積が大きくなる。そのため、基材と炭素系硬質膜との密着性が従来よりも大きく向上する。 The hard film forming step is a step of forming a carbon-based hard film on the uneven surface formed in the rough surface forming step. In the unevenness formed in the rough surface forming step, the surface area of the active surface is increased due to the uneven shape as described above. Therefore, the adhesion between the base material and the carbon-based hard film is greatly improved as compared with the conventional case.
炭素系硬質膜の形成方法としては、従来から用いられているCVD法(化学蒸着法)やPVD法(物理蒸着法)により成膜すればよい。なお、粗面形成工程で形成された基材の表面粗さを成膜後の被覆部材の表面粗さに反映したい場合には、直流プラズマCVD法による成膜が適する。直流プラズマCVD法は、直流電源を印加した電位差のある二つの電極の間に電力を加えてグロー放電を生じさせ、このグロー放電を利用して、電極間に導入した処理ガスをプラズマ化させ、マイナス電位側の電極(基材)に堆積膜を形成する方法である。直流プラズマCVD法によれば、粗面形成工程で形成された凹凸の表面形状に沿って成膜されるため、成膜後であっても、粗面形成工程で得られた表面粗さを保持することができ、基材の表面粗さが被覆部材に良好に反映される。 As a method for forming the carbon-based hard film, the conventional CVD method (chemical vapor deposition method) or PVD method (physical vapor deposition method) may be used. In addition, when it is desired to reflect the surface roughness of the base material formed in the rough surface forming step on the surface roughness of the coating member after film formation, film formation by DC plasma CVD is suitable. In the direct current plasma CVD method, a glow discharge is generated by applying electric power between two electrodes having a potential difference to which a direct current power source is applied, and the process gas introduced between the electrodes is converted into a plasma using the glow discharge, This is a method of forming a deposited film on an electrode (base material) on the negative potential side. According to the DC plasma CVD method, the film is formed along the irregular surface shape formed in the rough surface forming process, so the surface roughness obtained in the rough surface forming process is maintained even after film formation. The surface roughness of the base material is well reflected in the covering member.
[クラッチ用摺動部材]
本発明のクラッチ用摺動部材は、摩擦によりトルクを伝達するクラッチ用摺動部材である。すなわち、クラッチ用摺動部材の摺動面は、相手部材と摩擦係合状態となり、摩擦力によって相対的に動力を伝達する。クラッチ用摺動部材としては、たとえば、車両の自動変速機や駆動力伝達装置などに用いられる湿式クラッチ、電磁クラッチ、発進クラッチ、ロックアップクラッチ、湿式ブレーキ等のいずれかに用いられるクラッチ部材であれば、特に限定はない。また、複数のクラッチ用摺動部材からなる多板式クラッチであってもよいし、単板式クラッチであってもよい。具体的には、図1に一例として示す四輪駆動車用電子制御カップリング10のクラッチプレート12a、12b、14a、14bが挙げられる。
[Sliding member for clutch]
The clutch sliding member of the present invention is a clutch sliding member that transmits torque by friction. That is, the sliding surface of the clutch sliding member is in frictional engagement with the mating member, and relatively transmits power by the frictional force. The clutch sliding member may be, for example, a clutch member used in any one of a wet clutch, an electromagnetic clutch, a starting clutch, a lock-up clutch, a wet brake, and the like used in a vehicle automatic transmission and a driving force transmission device. There is no particular limitation. Further, it may be a multi-plate clutch composed of a plurality of clutch sliding members, or a single-plate clutch. Specifically,
クラッチ用摺動部材は、主として、表面に凹凸をもつ金属製の基材と、その凹凸に形成された硬質膜と、を有する。 The clutch sliding member mainly has a metal base material having irregularities on the surface and a hard film formed on the irregularities.
基材は、金属製であれば特に限定はなく、クラッチ用摺動部材として一般的に用いられる金属からなればよいが、鉄系金属、具体的には、炭素鋼、ステンレス鋼、高合金鋼、銅鋼などが使用可能である。 The base material is not particularly limited as long as it is made of metal, and may be made of a metal that is generally used as a sliding member for a clutch. However, an iron-based metal, specifically, carbon steel, stainless steel, high alloy steel. Copper steel can be used.
基材は、その表面に、セラミックス系投射材を投射して形成された凹凸をもつ。基材に形成された凹凸は、上述の被覆部材において基材の表面に形成された凹凸と同様の形状を有するものである。したがって、凹凸に形成される硬質膜は、密着性に優れる。特に、炭素系硬質膜などの比較的剥離が発生しやすい硬質膜を用いる場合には、効果的である。 A base material has the unevenness | corrugation formed by projecting the ceramic type | mold projection material on the surface. The irregularities formed on the substrate have the same shape as the irregularities formed on the surface of the substrate in the above-described covering member. Therefore, the hard film formed on the unevenness is excellent in adhesion. This is particularly effective when using a hard film that is relatively easily peeled off, such as a carbon-based hard film.
さらに、基材の表面に形成された凹凸の特徴的な形状により、使用中に表面(摺動面)が摩耗しても、表面粗さの低下が抑制され、摺動特性が保たれる。具体的には、図7の右下図に示すように、従来のガラスビーズを用いたショットブラストでは、凸部の高さが比較的揃っているため、使用中に表面が摩耗するにつれて表面粗さが小さくなる。クラッチ用摺動部材は、相手材との摩擦係合によりトルクを伝達するため、表面粗さの低下は不都合である。一方、セラミックス系投射材を用いると、先に述べたように、凸部の高さが任意の高さとなるため、表面が摩耗しても表面粗さが低下し難くなるため、摺動特性の低下が抑制される。また、表面粗さの低下が抑制されると、シャダー(摺動面にスティック・スリップが生じることで発生する振動)の発生も低減される。 Further, due to the characteristic shape of the irregularities formed on the surface of the base material, even if the surface (sliding surface) is worn during use, the decrease in surface roughness is suppressed and the sliding characteristics are maintained. Specifically, as shown in the lower right diagram of FIG. 7, in conventional shot blasting using glass beads, the height of the convex portions is relatively uniform, so that the surface roughness increases as the surface wears during use. Becomes smaller. Since the clutch sliding member transmits torque by frictional engagement with the mating member, a reduction in surface roughness is inconvenient. On the other hand, when using a ceramic-based projection material, as described above, the height of the convex portion becomes an arbitrary height, so even if the surface is worn, the surface roughness is difficult to decrease. Reduction is suppressed. In addition, when the decrease in surface roughness is suppressed, the occurrence of shudder (vibration generated by stick-slip on the sliding surface) is also reduced.
したがって、セラミックス系投射材、特に、アルミナ系投射材を投射した基材を用いることにより、クラッチ用摺動部材の耐摩耗性(硬質膜の密着性)や耐シャダー性が向上し、また、摺動特性の低下が抑制される。 Therefore, the use of a ceramic-based projection material, particularly a substrate on which an alumina-based projection material is projected, improves the wear resistance (hard film adhesion) and shudder resistance of the sliding member for clutch. Reduction in dynamic characteristics is suppressed.
また、基材の表面は、十点平均粗さ(Rz)で2〜6μmRzであるのが好ましく、さらに好ましくは2.9〜3.5μmRzである。基材の表面粗さが上記の範囲であるクラッチ用摺動部材は、基材と硬質膜との密着性がさらに優れる。 Moreover, it is preferable that the surface of a base material is 2-6 micrometers Rz by 10-point average roughness (Rz), More preferably, it is 2.9-3.5 micrometers Rz. The clutch sliding member whose surface roughness of the base material is in the above range further improves the adhesion between the base material and the hard film.
硬質膜は、基材の表面に形成された凹凸に一体的に形成され、少なくとも一部が摺動面となって摺動する。なお、ここでいう硬質膜とは、ビッカース硬度による摺動面の表面硬度が1000〜2500Hv程度となる膜を指す。この際、摺動面の表面粗さが、十点平均粗さ(Rz)で2〜6μmRzであるのが好ましく、さらに好ましくは2.9〜3.5μmRzである。たとえば、硬質薄膜の形成法として直流プラズマCVD法を用いれば、基材の表面に形成された凹凸の表面粗さが摺動面に良好に反映されるため、摺動面の表面粗さを上記範囲とすることができる。摺動面の表面粗さが上記範囲にあれば、トルクの伝達に適した摩擦力を得ることができる。 The hard film is formed integrally with the unevenness formed on the surface of the substrate, and at least a part of the hard film slides as a sliding surface. Here, the hard film refers to a film having a sliding surface surface hardness of about 1000 to 2500 Hv by Vickers hardness. Under the present circumstances, it is preferable that the surface roughness of a sliding surface is 2-6 micrometers Rz by 10-point average roughness (Rz), More preferably, it is 2.9-3.5 micrometers Rz. For example, if the direct current plasma CVD method is used as the method for forming the hard thin film, the surface roughness of the irregularities formed on the surface of the substrate is reflected well on the sliding surface. It can be a range. If the surface roughness of the sliding surface is within the above range, a frictional force suitable for torque transmission can be obtained.
また、硬質膜の膜厚は、1.5〜8μmであるのが好ましく、さらに好ましくは1.5〜4.5μmである。硬質膜が上記範囲の膜厚であれば、硬質膜の剥離が良好に低減され、かつ、摺動面の耐摩耗性を良好に発揮できる。 Moreover, it is preferable that the film thickness of a hard film is 1.5-8 micrometers, More preferably, it is 1.5-4.5 micrometers. If the hard film has a thickness in the above range, the peeling of the hard film can be satisfactorily reduced, and the wear resistance of the sliding surface can be exhibited well.
硬質膜は、炭素系硬質膜またはセラミックス系硬質膜であるであるのが好ましい。炭素系硬質膜としては、非晶質炭素膜または金属含有炭素膜もしくは金属含有炭化膜であるのが望ましい。非晶質炭素膜は、相手攻撃性が低く、油中での摩擦係数が高いため、クラッチ用摺動部材の硬質膜として好適である。非晶質炭素膜(DLC膜)は、珪素を含む非晶質炭素(DLC−Si)膜であってもよい。なお、DLC−Si膜に含まれる珪素の割合は、好ましくは1重量%〜80重量%、より好ましくは5重量%〜50重量%、さらに好ましくは10重量%〜40重量%である。また、金属含有炭素膜としては、DLC膜にチタン(Ti)やクロム(Cr)、タングステン(W)を添加した膜が上げられる。また、金属含有炭化膜としては、炭化チタン(TiC)膜や炭化タングステン(WC)膜、また、炭化タングステン膜と炭素膜との積層膜(WC/C)などを用いることができる。セラミックス系硬質膜としては、窒化チタン(TiN)膜、窒化クロム(CrN)膜などが挙げられる。 The hard film is preferably a carbon hard film or a ceramic hard film. The carbon-based hard film is preferably an amorphous carbon film, a metal-containing carbon film, or a metal-containing carbonized film. An amorphous carbon film is suitable as a hard film for a sliding member for a clutch because of its low opponent attack and a high coefficient of friction in oil. The amorphous carbon film (DLC film) may be an amorphous carbon (DLC-Si) film containing silicon. Note that the ratio of silicon contained in the DLC-Si film is preferably 1% by weight to 80% by weight, more preferably 5% by weight to 50% by weight, and still more preferably 10% by weight to 40% by weight. As the metal-containing carbon film, a film obtained by adding titanium (Ti), chromium (Cr), or tungsten (W) to the DLC film can be used. As the metal-containing carbide film, a titanium carbide (TiC) film, a tungsten carbide (WC) film, a laminated film of a tungsten carbide film and a carbon film (WC / C), or the like can be used. Examples of the ceramic hard film include a titanium nitride (TiN) film and a chromium nitride (CrN) film.
なお、本発明の被覆部材が摩擦によってトルクを伝達する部材である場合には、炭素系硬質膜の剥離が発生すると、表面性状の変化によりトルク伝達性が変化してしまう。また、本発明のクラッチ用摺動部材が、電磁クラッチに使用されるクラッチ板であれば、使用中に硬質膜の剥離が発生すると、クラッチ板の押圧力が変化する。電磁クラッチは、磁気的な力でクラッチ板と相手部材とを摩擦係合/非係合とすることによりトルクを伝達したり、伝達を絶ったりする。この際、硬質膜の剥離が発生すると、電磁クラッチを通る磁束の強度が増加する。その結果、クラッチ板と相手部材とを摩擦係合する力も増加するため、伝達されるトルク値が増加する。特に、炭素系硬質膜は、ほとんどが非磁性体であるため、膜の剥離が発生すると磁気抵抗が変化し、トルク値に大きく影響する。密着性に優れた硬質膜をもつ電磁クラッチであれば、トルク値の安定性を長期にわたって保持することができる。 When the covering member of the present invention is a member that transmits torque by friction, when the carbon hard film is peeled off, the torque transmission property changes due to the change in surface properties. If the clutch sliding member of the present invention is a clutch plate used for an electromagnetic clutch, the pressing force of the clutch plate changes when the hard film is peeled off during use. The electromagnetic clutch transmits or discontinues torque by frictionally engaging / disengaging the clutch plate and the mating member with magnetic force. At this time, if the peeling of the hard film occurs, the strength of the magnetic flux passing through the electromagnetic clutch increases. As a result, the force for frictionally engaging the clutch plate and the mating member also increases, so that the transmitted torque value increases. In particular, since the carbon-based hard film is mostly non-magnetic, when the film is peeled off, the magnetic resistance changes and greatly affects the torque value. If the electromagnetic clutch has a hard film with excellent adhesion, the stability of the torque value can be maintained over a long period of time.
また、本発明のクラッチ用摺動部材が、油中で用いられる湿式クラッチに使用されるクラッチ板であれば、優れたμ−v特性を発揮する。μ−v特性とは、速度(v)に対する摩擦係数(μ)の依存性を示し、クラッチ用摺動部材においては、μ−v特性を正勾配(すなわち、dμ/dv≧0)とすることが有効である。ところが、使用中にクラッチ用摺動部材の表面粗さが低下すると、摺動面に生じる油膜を切る効果が低減し、摺動面に形成された油膜により固体接触が阻害され、μ−v特性が負勾配となる。一方、本発明のクラッチ用摺動部材では、前述のように、表面が摩耗しても表面粗さが低下し難いため、油膜を良好に切って適度な固体接触が得られるため、優れたμ−v特性を発揮する。 Moreover, if the sliding member for clutches of this invention is a clutch board used for the wet clutch used in oil, the outstanding micro-v characteristic will be exhibited. The μ-v characteristic indicates the dependence of the coefficient of friction (μ) on the speed (v). In the clutch sliding member, the μ-v characteristic is a positive gradient (that is, dμ / dv ≧ 0). Is effective. However, when the surface roughness of the sliding member for the clutch is lowered during use, the effect of cutting the oil film generated on the sliding surface is reduced, and the solid contact is inhibited by the oil film formed on the sliding surface, and the μ-v characteristic. Has a negative slope. On the other hand, in the clutch sliding member of the present invention, as described above, even if the surface is worn, the surface roughness is difficult to be lowered. Exhibits -v characteristics.
[クラッチ用摺動部材の製造方法]
本発明のクラッチ用摺動部材の製造方法は、上記のクラッチ用摺動部材に適した製造方法である。本発明のクラッチ用摺動部材の製造方法は、主として、粗面形成工程と、硬質膜形成工程と、からなる。
[Manufacturing method of sliding member for clutch]
The manufacturing method of the clutch sliding member of this invention is a manufacturing method suitable for said clutch sliding member. The manufacturing method of the clutch sliding member of the present invention mainly includes a rough surface forming step and a hard film forming step.
粗面形成工程は、前出の[被覆部材の製造方法]と同様である。また、硬質膜形成工程は、粗面形成工程で形成された基材の凹凸の表面に少なくとも一部が摺動面となって摺動する硬質膜を形成する工程である。硬質膜形成工程において硬質膜を形成する方法については、前出の[被覆部材の製造方法]と同様である。 The rough surface forming step is the same as the above-mentioned [Manufacturing method of covering member]. Further, the hard film forming step is a step of forming a hard film that slides at least partially as a sliding surface on the uneven surface of the substrate formed in the rough surface forming step. The method for forming the hard film in the hard film forming step is the same as the above-mentioned [Manufacturing method of covering member].
以下に、本発明のクラッチ用摺動部材およびクラッチ用摺動部材の製造方法の実施例を、比較例とともに図を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a manufacturing method of the clutches sliding member and a sliding member for a clutch of the present invention will be described with reference to FIG together with comparative examples.
[実施例1]
以下の手順により、実施例1のパイロットアウタクラッチプレート(以下「実施例1のクラッチプレート」と記載)を作製した。
[Example 1]
A pilot outer clutch plate of Example 1 (hereinafter referred to as “clutch plate of Example 1”) was produced by the following procedure.
鉄製のパイロットアウタクラッチプレート(外径110mm、内径70mm、厚さ0.9mm;図2に平面図を示す)の表面に、ショットブラスト加工を施した。ショットブラストは、アルミナ系投射材(ノートン社製アランダム(褐色アルミナ)、粒径50〜90μm)を用い、投射圧力を0.35MPa、プレートの送り速度を1.3m/minとした。ショットブラスト後の表面粗さは、3.4μmRzであった。 Shot blasting was performed on the surface of an iron pilot outer clutch plate (outer diameter 110 mm, inner diameter 70 mm, thickness 0.9 mm; FIG. 2 shows a plan view). Shot blasting uses an alumina-based projection material (Alundum (Norton Alumina) manufactured by Norton, particle size 50 to 90 μm), a projection pressure of 0.35 MPa, and a plate feed rate of 1.3 m / min. The surface roughness after shot blasting was 3.4 μm Rz.
次に、ショットブラストにより粗面化されたアウタクラッチプレートの表面に、DLC−Si薄膜を形成した。DLC−Si薄膜は、直流プラズマCVD法により3μmの膜厚となるように成膜した。 Next, a DLC-Si thin film was formed on the surface of the outer clutch plate roughened by shot blasting. The DLC-Si thin film was formed to a thickness of 3 μm by direct current plasma CVD.
なお、図3に実施例1のクラッチプレートの断面を観察した走査顕微鏡(SEM)像を示す。DLC−Si薄膜は、ショットブラストにより形成された凹凸に沿って成膜されている。また、得られた実施例1のクラッチプレートの表面粗さは、3.5μmRzであった。 In addition, the scanning microscope (SEM) image which observed the cross section of the clutch plate of Example 1 in FIG. 3 is shown. The DLC-Si thin film is formed along the unevenness formed by shot blasting. Moreover, the surface roughness of the obtained clutch plate of Example 1 was 3.5 μm Rz.
ここで、図1を参照して、実施例1のクラッチプレートを用いた電子制御カップリングについて説明する。図1は電子制御カップリングを示す要部断面図であり、出力シャフトの軸線を含む平面で電子制御カップリング(以下、単に「駆動力伝達装置」という)10を切断したときの要部断面図である。なお、駆動力伝達装置10の主要部は、軸線に対して略対称の構成であるため、図1には、駆動力伝達装置10の略半分の部位を示し、他の略半分の部位を省略している。
Here, with reference to FIG. 1, the electronic control coupling using the clutch plate of Example 1 is demonstrated. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an electronic control coupling, and is a cross-sectional view of the main part when an electronic control coupling (hereinafter simply referred to as “driving force transmission device”) 10 is cut along a plane including the axis of the output shaft. It is. In addition, since the main part of the driving
駆動力伝達装置10は、アウタケース10a、インナシャフト10b、メインクラッチ10c、パイロットクラッチ機構10d、およびカム機構10eを備えている。この駆動力伝達装置10は、四輪駆動車において、後輪側への駆動力伝達経路に配設される。
The driving
駆動力伝達装置10を構成するアウタケース10aは、有底筒状のハウジング11aと、ハウジング11aの後端開口部に嵌合螺着されて同開口部を覆蓋するリヤカバー11bとにより形成されている。ハウジング11aは非磁性材料であるアルミ合金にて、かつ、リヤカバー11bは磁性材料である鉄にてそれぞれ形成されている。なお、リヤカバー11bにはその中間部に、非磁性材料であるステンレス製の筒体11cが埋設されており、筒体11cは環状の非磁性部位を形成している。
The
インナシャフト10bは、リヤカバー11bの中央部を液密的に貫通してアウタケース10a内に同軸的に挿入されていて、軸方向を規制された状態で、ハウジング11aとリヤカバー11bに回転可能に支持されている。アウタケース10aおよびインナシャフト10bにより液密的に区画される空間内には、潤滑油組成物が充填されている。
The inner shaft 10b penetrates the central portion of the rear cover 11b in a liquid-tight manner and is coaxially inserted into the
インナシャフト10bには、従動輪である後輪側のデファレンシャル装置に連結された図略の第2プロペラシャフトの先端部が挿入されて、トルク伝達可能に連結される。また、アウタケース10aを構成するハウジング11aの前端部には、エンジンの出力を変速する変速機の出力軸に連結された図略の第1プロペラシャフトがトルク伝達可能に連結されている。なお、主駆動輪である前輪には、変速機の出力軸のトルクが別機構により常時伝達されている。
A tip portion of a second propeller shaft (not shown) connected to a differential device on the rear wheel side which is a driven wheel is inserted into the inner shaft 10b, and is connected so as to be able to transmit torque. Further, a first propeller shaft (not shown) connected to an output shaft of a transmission that changes the output of the engine is connected to a front end portion of the
メインクラッチ10cは湿式多板式の摩擦クラッチであり、鉄製の多数のクラッチプレート(メインインナクラッチプレート12a、メインアウタクラッチプレート12b)を備え、ハウジング11a内に配設されている。メインクラッチ10cを構成する各メインインナクラッチプレート12aは、インナシャフト10bの外周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ、各メインアウタクラッチプレート12bはハウジング11aの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられている。各メインインナクラッチプレート12aと各メインアウタクラッチプレート12bは交互に位置しており、互いに当接して摩擦係合するとともに互いに離間して自由状態となる。
The main clutch 10c is a wet multi-plate friction clutch, and includes a large number of iron clutch plates (a main inner
メインインナクラッチプレート12aにおいて、メインアウタクラッチプレート12bと摺接する部分には、図略のペーパー系湿式摩擦材が貼着されている。
In the main inner
パイロットクラッチ機構10dは、電磁石13、パイロットクラッチ14、アーマチャ15、およびヨーク16にて構成されている。電磁石13は環状を呈し、ヨーク16に嵌着された状態でリヤカバー11bの環状凹所11dに嵌合されている。ヨーク16は、リヤカバー11bの後端部の外周にベアリングによって回転可能に支持された状態で車体側に固定されている。
The
パイロットクラッチ14は、複数のパイロットアウタクラッチプレート14aとパイロットインナクラッチプレート14bとからなる湿式多板式の摩擦クラッチであり、各パイロットアウタクラッチプレート14aはハウジング11aの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ、各パイロットインナクラッチプレート14bは後述するカム機構10eを構成する第1カム部材17aの外周に、スプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられている。各パイロットインナクラッチプレート14bは鉄を主成分とし、表面には特殊ガス窒化処理がなされている。各パイロットインナクラッチプレート14bの摺動面には、周方向に延びる微細な溝(たとえば深さ3〜20μm)が微細な間隔(たとえば100〜300μm)を保持して多数並列して同心円状に設けられている。また、パイロットアウタクラッチプレート14aは、本実施例のクラッチプレートである。なお、パイロットアウタクラッチプレート14aの摺動面には潤滑油を循環させるための格子溝の潤滑溝が形成されている。
The pilot clutch 14 is a wet multi-plate friction clutch including a plurality of pilot outer
アーマチャ15は環状を呈するもので、ハウジング11aの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられていて、パイロットクラッチ14を挟んで電磁石13の反対側に位置している。
The armature 15 has an annular shape and is assembled to the inner periphery of the
以上の構成のパイロットクラッチ機構10dにおいては、電磁石13の電磁コイルへの通電により、電磁石13を基点としてヨーク16、リヤカバー11b、パイロットクラッチ14の各クラッチプレートおよびアーマチャ15を循環する磁束が通るループ状の循環磁路Xが形成される。電磁石13の通電電流は、デューティ制御により設定された所定の電流値に制御される。なお、パイロットクラッチ14の各クラッチプレートの筒体11cに対応する部位には複数の円弧状の溝が形成されており、磁束の短絡を防止している。
In the
電磁石13の電磁コイルへの通電の断続は、スイッチの切替え操作によりなされ、後述する3つの駆動モードを選択できるようになっている。当該スイッチは、車室内の運転席の近傍に配設されて、運転者が容易に操作し得るようになっている。なお、駆動力伝達装置10を後述する第2の駆動モードのみの構成とすれば、当該スイッチを省略できる。
The energization of the electromagnetic coil of the electromagnet 13 is interrupted by a switch switching operation so that three drive modes to be described later can be selected. The switch is arranged in the vicinity of the driver's seat in the passenger compartment so that the driver can easily operate it. Note that if the driving
カム機構10eは、第1カム部材17a、第2カム部材17b、およびカムフォロアー17cにて構成されている。第1カム部材17aは、インナシャフト10bの外周に回転可能に嵌合されていて、リヤカバー11bに回転可能に支承されており、その外周にパイロットインナクラッチプレート14bがスプライン嵌合している。第2カム部材17bは、インナシャフト10bの外周にスプライン嵌合されて一体回転可能に組付けられていて、メインクラッチ機構10cのメインインナクラッチプレート12aの後側に対向して位置している。第1カム部材17aと第2カム部材17bの互いに対向するカム溝には、ボール状のカムフォロアー17cが介在している。
The
かかる構成の駆動力伝達装置10においては、パイロットクラッチ機構10dを構成する電磁石13の電磁コイルが非通電状態にある場合には磁路は形成されず、摩擦クラッチ14は非係合状態にある。このため、パイロットクラッチ機構10dは非作動の状態にあって、カム機構10eを構成する第1カム部材17aはカムフォロアー17cを介して第2カム部材17bと一体回転可能であり、メインクラッチ10cは非作動の状態にある。このため、車両は二輪駆動である第1の駆動モードを構成する。
In the driving
一方、電磁石13の電磁コイルへの通電がなされると、パイロットクラッチ機構10dには電磁石13を基点とするループ状の循環磁路Xが形成されて磁力が発生して、電磁石13はアーマチャ15を吸引する。このため、アーマチャ15は摩擦クラッチ14を押圧して摩擦係合させる。すると、ハウジング11aとインナシャフト10bとの相対回転トルクが第1カム部材17aと第2カム部材17bとを相対回転させるように作用する。この結果、カム機構10eでは、カムフォロアー17cが両カム部材17a,17bを互いに離間する方向へ押圧する。
On the other hand, when the electromagnetic coil of the electromagnet 13 is energized, a loop-shaped circulation magnetic path X having the electromagnet 13 as a starting point is formed in the
このため、第2カム部材17bはメインクラッチ10c側へ押動されて、メインクラッチ10cをハウジング11aの奥壁部とにより押圧して、摩擦クラッチ14の摩擦係合力に応じて摩擦係合させる。これにより、アウタケース10aとインナシャフト10b間でのトルク伝達が生じ、車両は、第1プロペラシャフトと第2プロペラシャフトとが非直結状態と直結状態間での四輪駆動である第2の駆動モードを構成する。この駆動モードでは、車両の走行状態に応じて、前後輪間の駆動力分配比を100:0(二輪駆動状態)〜直結状態の範囲で制御することができる。
For this reason, the second cam member 17b is pushed toward the main clutch 10c, and presses the main clutch 10c with the back wall portion of the
この第2の駆動モードでは、車輪速センサ、スロットル開度センサ、舵角センサ等各種のセンサからの信号に基づいて、車両の走行状態や路面状態に応じて電磁コイルへの通電電流をデューティ制御することにより、摩擦クラッチ14の摩擦係合力、すなわち、後輪側への伝達トルクが制御される。 In this second drive mode, duty control is performed on the current supplied to the electromagnetic coil in accordance with the running state of the vehicle and the road surface state based on signals from various sensors such as a wheel speed sensor, a throttle opening sensor, and a steering angle sensor. Thus, the friction engagement force of the friction clutch 14, that is, the transmission torque to the rear wheel side is controlled.
また、電磁石13の電磁コイルへの通電電流を所定の値に高めると電磁石13のアーマチャ15に対する吸引力が増大し、アーマチャ15は強く吸引されて摩擦クラッチ14の摩擦係合力を増大させ、両カム部材17a,17b間の相対回転を増大させる。この結果、カムフォロアー17cは第2カム部材17bに対する押圧力を高めて、メインクラッチ機構10cを結合状態とする。このため、車両は第1プロペラシャフトと第2プロペラシャフトが直結状態の四輪駆動である第3の駆動モードを構成する。
Further, when the energization current to the electromagnetic coil of the electromagnet 13 is increased to a predetermined value, the attractive force of the electromagnet 13 with respect to the armature 15 is increased, and the armature 15 is strongly attracted to increase the frictional engagement force of the friction clutch 14, and both cams The relative rotation between the members 17a and 17b is increased. As a result, the cam follower 17c increases the pressing force with respect to the second cam member 17b to bring the main
[実施例2]
投射材として白色アルミナを使用し、ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.25MPa、送り速度を1.4m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を3.5μmとした他は、実施例1と同様にして実施例2のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは3μmRzであった。
[Example 2]
White alumina is used as the projection material, shot blasting conditions are an average particle size of projection material of 70 μm, a projection pressure of 0.25 MPa, a feed rate of 1.4 m / min, and a DLC-Si thin film thickness of 3.5 μm. Otherwise, the clutch plate of Example 2 was produced in the same manner as Example 1. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 3 μm Rz.
[実施例3]
投射材として黒色炭化珪素を使用し、ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.45MPa、送り速度を1.3m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を2.9μmとした他は、実施例1と同様にして実施例3のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは4μmRzであった。
[Example 3]
Black silicon carbide is used as the projection material, the shot blasting conditions are an average particle size of projection material of 70 μm, a projection pressure of 0.45 MPa, a feed rate of 1.3 m / min, and a DLC-Si thin film thickness of 2.9 μm. Otherwise, the clutch plate of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 4 μm Rz.
[比較例1]
投射材としてガラスビーズを使用し、ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.35MPa、送り速度を1.3m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を3μmとした他は、実施例1と同様にして比較例1のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは3.6μmRzであった。
[Comparative Example 1]
Glass beads are used as the projection material, the shot blasting conditions are an average particle size of projection material of 70 μm, a projection pressure of 0.35 MPa, a feed rate of 1.3 m / min, and a DLC-Si thin film thickness of 3 μm. The clutch plate of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 3.6 μm Rz.
[比較例2]
ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.55MPa、送り速度を1.3m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を3μmとした他は、比較例1と同様にして比較例2のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは5μmRzであった。
[Comparative Example 2]
Comparison was made in the same manner as in Comparative Example 1 except that the shot blasting conditions were an average particle size of the projection material of 70 μm, a projection pressure of 0.55 MPa, a feed rate of 1.3 m / min, and a DLC-Si thin film thickness of 3 μm. The clutch plate of Example 2 was produced. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 5 μm Rz.
[比較例3]
ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.45MPa、送り速度を1.3m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を2.9μmとした他は、比較例1と同様にして比較例3のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは4μmRzであった。
[Comparative Example 3]
The shot blasting conditions were the same as in Comparative Example 1 except that the average particle size of the projection material was 70 μm, the projection pressure was 0.45 MPa, the feed rate was 1.3 m / min, and the thickness of the DLC-Si thin film was 2.9 μm. Thus, a clutch plate of Comparative Example 3 was produced. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 4 μm Rz.
[比較例4]
ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.65MPa、送り速度を1.3m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を3μmとした他は、比較例1と同様にして比較例4のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは5.5μmRzであった。
[Comparative Example 4]
Comparison was made in the same manner as in Comparative Example 1 except that the shot blasting conditions were an average particle size of the projection material of 70 μm, a projection pressure of 0.65 MPa, a feed rate of 1.3 m / min, and a DLC-Si thin film thickness of 3 μm. The clutch plate of Example 4 was produced. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 5.5 μm Rz.
[比較例5]
ショットブラストの条件を投射材平均粒径70μm、投射圧力0.25MPa、送り速度を1.3m/minとし、DLC−Si薄膜の膜厚を3μmとした他は、比較例1と同様にして比較例5のクラッチプレートを作製した。このクラッチプレートのショットブラスト後の基材の表面粗さは3.1μmRzであった。
[Comparative Example 5]
Comparison was made in the same manner as in Comparative Example 1 except that the shot blasting conditions were an average particle diameter of the projection material of 70 μm, a projection pressure of 0.25 MPa, a feed rate of 1.3 m / min, and a DLC-Si thin film thickness of 3 μm. The clutch plate of Example 5 was produced. The surface roughness of the base material after shot blasting of this clutch plate was 3.1 μm Rz.
なお、実施例2、3および比較例1〜5において、DLC−Si膜の成膜前後で表面粗さのさは、ほとんど無かった。 In Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 5, there was almost no surface roughness before and after the DLC-Si film was formed.
[評価]
[密着性の評価]
実施例1と比較例1のクラッチプレートに対し、ロックウェル圧痕試験を行った。試験は、ロックウェルCスケールにて押しこみ荷重150Nで行った。試験後に表面に形成された圧痕の周辺を走査電子顕微鏡(SEM)により観察した。SEM像を図4に示す。
[Evaluation]
[Evaluation of adhesion]
A Rockwell indentation test was performed on the clutch plates of Example 1 and Comparative Example 1. The test was performed on a Rockwell C scale with an indentation load of 150N. The periphery of the indentation formed on the surface after the test was observed with a scanning electron microscope (SEM). An SEM image is shown in FIG.
実施例1のクラッチプレートでは、圧痕の周囲にDLC−Si薄膜の剥離が見られなかった(図4の上図参照)。一方、比較例1のクラッチプレートでは、圧痕の周囲にDLC−Si薄膜の剥離が観察された(図4の下図参照)。 In the clutch plate of Example 1, peeling of the DLC-Si thin film was not observed around the indentation (see the upper diagram of FIG. 4). On the other hand, in the clutch plate of Comparative Example 1, peeling of the DLC-Si thin film was observed around the indentation (see the lower diagram of FIG. 4).
[駆動力伝達装置の耐久性評価]
上記の実施例および比較例のクラッチプレートをパイロットアウタクラッチプレート14aとして用いた駆動力伝達装置に対し、耐久前後でのトルク変化率とシャダー寿命比を算出し、耐久性を評価した。
[Durability evaluation of driving force transmission device]
With respect to the driving force transmission device using the clutch plates of the above examples and comparative examples as the pilot outer
図5は、実施例1〜3および比較例1〜5の各クラッチプレートを駆動力伝達装置のパイロットクラッチに用いた場合の、DLC−Si薄膜の密着力に対するトルク変化を示すグラフである。この際、クラッチプレートの面圧は0.3MPa、平均すべり速度は0.1m/s、駆動力伝達装置の表面温度は90℃とした。横軸は、DLC−Si薄膜の密着力を示し、右に向かうほど密着力が高い。縦軸は、相対的なトルク変化を示し、上に向かうほど耐久前後のトルク値の変化が大きい。また、図5では、実施例のクラッチプレート(アランダムにより投射)を▲、比較例のクラッチプレート(ガラスビーズにより投射)を○、でそれぞれ示す。 FIG. 5 is a graph showing a torque change with respect to the adhesion force of the DLC-Si thin film when each of the clutch plates of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 is used as a pilot clutch of the driving force transmission device. At this time, the surface pressure of the clutch plate was 0.3 MPa, the average sliding speed was 0.1 m / s, and the surface temperature of the driving force transmission device was 90 ° C. The horizontal axis indicates the adhesion force of the DLC-Si thin film, and the adhesion force increases toward the right. The vertical axis shows the relative torque change, and the torque value before and after endurance increases as it goes upward. Further, in FIG. 5, the clutch plate of the example (projected by alundum) is indicated by ▲, and the clutch plate of the comparative example (projected by glass beads) is indicated by ◯.
図5によれば、比較例1〜5のクラッチプレートは、駆動力伝達装置の作動中にプレート表面から硬質薄膜が剥離し、耐久前後で一定の条件下でのトルク値が大きく変化した。一方、実施例1〜3のクラッチプレートは密着性に優れるため、耐久前後でのトルク変化が低減された。 According to FIG. 5, in the clutch plates of Comparative Examples 1 to 5, the hard thin film peeled off from the plate surface during the operation of the driving force transmission device, and the torque value under a certain condition before and after the endurance changed greatly. On the other hand, since the clutch plates of Examples 1 to 3 were excellent in adhesion, torque change before and after durability was reduced.
また、図6は、実施例1および比較例1のクラッチプレートを駆動力伝達装置に用いた場合の、シャダー寿命比を示すグラフである。図6によれば、実施例1のシャダー寿命は、比較例1の3倍であった。したがって、実施例1のクラッチプレートを用いた駆動力伝達装置は、μ−v特性に優れる。 FIG. 6 is a graph showing a shudder life ratio when the clutch plates of Example 1 and Comparative Example 1 are used in a driving force transmission device. According to FIG. 6, the shudder life of Example 1 was three times that of Comparative Example 1. Therefore, the driving force transmission device using the clutch plate of Example 1 is excellent in the μ-v characteristic.
10:電子制御カップリング(駆動力伝達装置)
14:パイロットクラッチ
14a:パイロットアウタクラッチプレート
14b:パイロットインナクラッチプレート
X:循環磁路
10: Electronically controlled coupling (driving force transmission device)
14: Pilot clutch 14a: Pilot outer clutch plate 14b: Pilot inner clutch plate X: Circulating magnetic path
Claims (21)
表面にセラミックス系投射材を投射して形成された凹凸をもつ金属製の基材と、該凹凸に沿って一体的に形成され少なくとも一部が摺動面となって摺動する硬質膜と、を有し、
前記摺動面の表面粗さが十点平均粗さで2〜6μmRzであることを特徴とするクラッチ用摺動部材。 A clutch sliding member that transmits torque by friction,
A metal base having projections and depressions formed by projecting a ceramic-based projection material on the surface, a hard film that is integrally formed along the projections and slides at least partially as a sliding surface, I have a,
Sliding member clutch surface roughness of the sliding surface, characterized in 2~6μmRz der Rukoto a ten-point average roughness.
金属製の基材の表面にセラミックス系投射材を投射して凹凸を形成する粗面形成工程と、該凹凸の表面に沿って少なくとも一部が摺動面となって摺動する硬質膜を形成する硬質膜形成工程と、からなり、該摺動面の表面粗さを十点平均粗さで2〜6μmRzとすることを特徴とするクラッチ用摺動部材の製造方法。 A method of manufacturing a clutch sliding member that transmits torque by friction,
Forming a rough surface by projecting a ceramic-based projection material onto the surface of a metal substrate to form irregularities, and forming a hard film that slides at least partially as a sliding surface along the irregular surface and the hard film forming step of, Tona is, the production method of a sliding member for a clutch, characterized in 2~6μmRz and to Rukoto surface roughness ten-point average roughness of the sliding surface.
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