湿式摩擦係合装置用摺動部材
【課題】本発明は、従来の湿式摩擦係合装置用摺動部材と比較して、プレートが充分な摩擦係数を有しながらもプレートの相手材であるペーパ系摩擦材に対する攻撃性を顕著に低減した湿式摩擦係合装置用摺動部材を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、摺動面に非晶質炭素膜を施したプレートと、前記摺動面に接するように配置されるペーパ系摩擦材との組み合わせからなる湿式摩擦係合装置用摺動部材であって、前記非晶質炭素膜は、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、摺動面に非晶質炭素膜を施したプレートと、前記摺動面に接するように配置されるペーパ系摩擦材との組み合わせからなる湿式摩擦係合装置用摺動部材であって、前記非晶質炭素膜は、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用変速機の変速クラッチや、ブレーキクラッチ、ロックアップクラッチ等の湿式摩擦係合装置に使用される湿式摩擦係合装置用摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機の変速クラッチに代表される湿式摩擦係合装置は、一般に、鉄系材料で形成されたプレートと、鋼板にペーパ系摩擦材を貼り付けたディスクとの組からなる摺動部材を備えている。このような湿式摩擦係合装置では、その軽量化およびコンパクト化を図るためにトルク容量の向上が望まれている。
【０００３】
従来、湿式摩擦係合装置のプレートとしては、ペーパ系摩擦材（ディスク）との摺動面に、熱処理、浸炭窒化処理等を施したものや、摺動面に、カニゼンめっき、ＣｒＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＮ膜、ＳｉＣセラミック膜、非晶質炭素（ＤＬＣ）膜等を形成したものが知られている。このように摺動面に表面加工が施されたプレートは、湿式条件下でペーパ系摩擦材に対する摩擦係数を増大させることから湿式摩擦係合装置のトルク容量を向上させることができる。中でも、非晶質炭素膜を形成したプレートは、ペーパ系摩擦材に対する摩擦係数が大きく、しかもプレート自体の耐摩耗性も向上することが知られている（例えば、特許文献１参照）。ちなみに、特許文献１には、非晶質炭素膜として、水素含有率が０．１〜５０原子％であって、ビッカース硬度（ＨＶ）が８００以上、表面粗度（Ｒｚ）が０．３〜１０μｍのものが記載されている。そして、一般には、プレートの硬度や表面粗度が増大すると、相手材であるペーパ系摩擦材の摩耗量も増大すると考えられるところ、特許文献１には、前記した範囲の硬度および表面粗度を有する非晶質炭素膜がペーパ系摩擦材の摩耗量を低減するとも記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２２５７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非晶質炭素膜は、周知のとおり、原料の炭化水素に由来する水素を含んでおり、水素含有率が小さくなるほど硬度が高く、摩擦係数も大きくなる傾向にある。その一方で、非晶質炭素は、アモルファス構造を有しているために、炭素原子同士の結合状態（例えば、ｓｐ２、ｓｐ３結合の存在比）等の化学構造を特定することが困難となっている。そのために、非晶質炭素膜においては、摩擦係数を増大させ、かつ相手材であるペーパ系摩擦材の摩耗量を低減可能なものの範囲の特定が困難かつ不明確となっている。つまり、非晶質炭素膜においては、硬度や表面粗度のそれぞれのみでは、前記範囲を明確に特定できないのが現状であって、たとえ硬度や表面粗度が所定範囲内となる非晶質炭素膜であっても、常に摩擦係数とペーパ系摩擦材の摩耗量との両方を最適範囲に制御することができるとは言い難い。現に、本発明者らは、後記する特定のパラメータの所定値を超える非晶質炭素膜では、硬度（摩擦係数）が好適ではあるものの、ペーパ系摩擦材に対する攻撃性が急激に高まる（ペーパ系摩擦材の摩耗量が急激に大きくなる）変曲点を見出している。
【０００５】
本発明は、従来の湿式摩擦係合装置用摺動部材と比較して、プレートが充分に大きな摩擦係数を有しながらもこのプレートの相手材であるペーパ系摩擦材に対する攻撃性を顕著に低減した湿式摩擦係合装置用摺動部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための発明は、摺動面に非晶質炭素膜を施したプレートと、前記摺動面に接するように配置されるペーパ系摩擦材との組み合わせからなる湿式摩擦係合装置用摺動部材であって、前記非晶質炭素膜は、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることを特徴とする。
【０００７】
また、このような湿式摩擦係合装置用摺動部材においては、前記非晶質炭素膜の表面粗度Ｒａとマルテンス硬度ＨＭとの積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値が、２４７以上、７９７以下となるように構成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の湿式摩擦係合装置用摺動部材によれば、従来の湿式摩擦係合装置用摺動部材と比較して、プレートが充分に大きな摩擦係数を有しながらもこのプレートの相手材であるペーパ系摩擦材に対する攻撃性を顕著に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材が組み込まれた湿式多板クラッチの断面図である。図２は、湿式摩擦係合装置用摺動部材の斜視図である。
【００１０】
本実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材（以下、単に「摺動部材」ということがある）を説明するに先立って、まず、この摺動部材が組み込まれた湿式摩擦係合装置としての湿式多板クラッチについて説明する。
【００１１】
（湿式多板クラッチ）
図１に示すように、本実施形態での湿式多板クラッチ１は、プレート４とディスク５とをそれぞれ複数備えた公知の構造を有するものである。なお、プレート４とディスク５とは、後記する摺動部材１０を構成している。
【００１２】
この湿式多板クラッチ１では、シャフト３０が回転することによってクラッチドラム２が中心軸周りに回転すると、クラッチドラム２の内周面にスプライン嵌合しているプレート４とリテーニングプレート４ａとが回転する。その一方で、シャフト３０に形成された流路３１を介して作動油（ＡＴＦ：オートマティックトランスミッションフルード）が油圧室９ｂ内に輸送されると、その油圧によってクラッチピストン９は、スプリング９ａの付勢力に抗してハブ３側に向かって移動する。そして、クラッチピストン９が、クラッチドラム２の受け止め部６との間にプレート４、ディスク５及びリテーニングプレート４ａを挟み込む。その結果、ディスク５は、回転するプレート４と接触して、ディスク５とスプライン嵌合しているハブ３をクラッチドラム２の中心軸周りに回転させる。つまり、この湿式多板クラッチ１では、シャフト３０の回転力がハブ３側に伝達される際に、プレート４は、ディスク５に対して摺動することとなる。
【００１３】
（摺動部材）
本実施形態での摺動部材１０は、前記したように、ディスク５とプレート４とで構成されている。
図２に示すように、ディスク５は、環状の板部材であって、ハブ３（図１参照）の外周面にスプライン嵌合可能なように、その内周面に歯Ｔ１（内歯）が形成されている。このディスク５は、環状のペーパ系摩擦材５ａを基板５ｂに貼付したものである。なお、ペーパ系摩擦材５ａは、プレート４と接触する側の面（ここでは両面）に貼付されている。
【００１４】
このペーパ系摩擦材５ａとしては、公知の繊維成分を含むものでよく、例えば、セルロース繊維、アラミド樹脂繊維等の繊維成分と、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂（バインダ）と、珪藻土、ガラス等のセラミック粉末（摩擦調整材）とを含むものを挙げることができ、上市品を使用することもできる。
【００１５】
基板５ｂとしては、公知のものを使用することができ、例えば、金属系、およびセラミック系のものが挙げられる。金属系の基板５ｂとしては、例えば、鉄、ＳＵＳ４４０Ｃ、Ｓ４５Ｃ等の鉄系合金、Ａ２０００等のアルミニウム合金が挙げられる。セラミック系の基板５ｂとしては、窒化ケイ素、アルミナ等が挙げられる。
【００１６】
図２に示すように、プレート４は、環状の板部材であって、クラッチドラム２（図１参照）の内周面にスプライン嵌合可能なように、その外周面に歯Ｔ２（外歯）が形成されている。このプレート４は、後記する非晶質炭素膜Ｄを基板４ｂに形成したものである。なお、非晶質炭素膜Ｄは、ディスク５と接触する側の面（ここでは両面）に形成されている。
基板４ｂとしては、ディスク５に使用した基板５ｂと同様のものを使用することができる。中でも、冷間圧延鋼板が好ましい。
【００１７】
次に、非晶質炭素膜Ｄについて説明する。本実施形態での非晶質炭素膜Ｄは、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下、好ましくは１５５８ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下である。
【００１８】
この非晶質炭素膜Ｄは、その表面粗度（Ｒａ：算術平均粗さ）が０．０４８μｍ以上のものが好ましい。また、非晶質炭素膜Ｄは、そのマルテンス硬度が５０００Ｎ／ｍｍ２以上のものが好ましく、さらに好ましくは５１３７Ｎ／ｍｍ２以上である。
ちなみに、ＧバンドシフトおよびＧバンド半値幅が前記範囲内となる非晶質炭素膜Ｄは、後記する実施例で明らかにしたように、その表面粗度Ｒａ（μｍ）と、マルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）との積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値で２４７以上、７９７以下となるものに対応している。
【００１９】
このような非晶質炭素膜Ｄは、基板４ｂを配置した反応室内に炭素原料を導入するとともに、この炭素原料を励起させることによって基板４ｂに蒸着させることができる。蒸着方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオン化蒸着法等が挙げられる。
炭素原料としては、例えば、メタン、エチレン、ベンゼン等が挙げられる。
ちなみに、基板４ｂに形成する非晶質炭素膜Ｄの厚さは、３μｍ程度でよい。
【００２０】
以上のような摺動部材１０は、プレート４が充分に大きい摩擦係数を有しながらもプレート４の相手材であるペーパ系摩擦材５ａに対する攻撃性を顕著に低減することができる。つまり、摺動部材１０によれば、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量を少なくすることができる。その結果、摺動部材１０は、湿式多板クラッチ１の耐用年数を延ばすことができる。
【００２１】
また、この摺動部材１０では、プレート４が大きい摩擦係数を有することとなるので、湿式多板クラッチ１のトルク容量の向上を図ることができる。その結果、湿式多板クラッチ１を構成するプレート４およびディスク５の枚数を削減することができるので、この摺動部材１０は、湿式多板クラッチ１の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。
【００２２】
また、摺動部材１０では、使用するプレート４を選択する際に、プレート４の非晶質炭素膜Ｄのラマンパラメータ（Ｇバンドシフト、Ｇバンド半値幅）を測定してプレート４の適否が決定される。つまり、摺動部材１０は、従来の摺動部材のように、破壊検査である硬度測定で適否が決定されるものとは異なって、非破壊検査であるラマン分光分析法によって適否が決定されるので、これを製造する際の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、摺動部材１０が自動車用変速機の湿式多板クラッチ１に適用される例を示したが、本発明の摺動部材１０は、ブレーキクラッチ、ロックアップクラッチ、発進クラッチ、シンクロナイザー、ディファレンシャル用クラッチ等の他の湿式摩擦係合装置に使用されてもよい。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明の摺動部材１０の効果を確認した実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例では、非晶質炭素膜の蒸着方法として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型高周波プラズマＣＶＤ法を使用してプレートを製造した。
まず、このプレート４の製造工程では、図２に示す基板４ｂ（冷間圧延鋼板製）を準備した。そして、反応容器内に配置された基板４ｂにイオンボンバートメント処理を施して基板４ｂを洗浄した。イオンボンバートメント処理は、反応容器内にアルゴンガス（Ａｒ）を流量４０ｓｃｃｍで供給するとともに、高周波（周波数１３．５６ＭＨｚ）の出力を１００Ｗに設定し、基板４ｂのバイアス電圧を２ｋＶに設定することによって行われた。なお、イオンボンバートメント処理は、１０分間行われた。
【００２５】
次に、このプレート４の製造工程では、基板４ｂに中間層（下地層）を形成した。中間層は、反応容器内にテトラメチルシランガス（以下、単に「ＴＭＳ」という）を流量５ｓｃｃｍで供給するとともに、高周波（周波数１３．５６ＭＨｚ）の出力を１００Ｗに設定し、基板４ｂのバイアス電圧を２ｋＶに設定することによって行われた。なお、この中間層の形成工程は、５分間行われた。ちなみに、中間層は炭化ケイ素を含む膜である。
【００２６】
次に、このプレート４の製造工程では、中間層上に非晶質炭素膜Ｄ（図２参照）を形成した。非晶質炭素膜Ｄは、反応容器内に、表１に示す炭素原料としてのエチレンガスを流量１００ｓｃｃｍで供給するとともに、高周波（周波数１３．５６ＭＨｚ）の出力を２００Ｗに設定し、基板４ｂのバイアス電圧０．５ｋＶに設定することによって行われた。ちなみに、バイアス形式は、ＤＣ（直流）で実施した。なお、この非晶質炭素膜Ｄの形成工程は、６０分間行われた。その結果、基板４ｂ上には、中間層を介して厚さが３μｍの非晶質炭素膜Ｄが形成された。
【００２７】
【表１】
【００２８】
その一方で、図２に示すディスク５が準備された。ディスク５は、図２に示すように、冷間圧延鋼板製の基板５ｂに環状のペーパ系摩擦材５ａが貼付されて製造された。なお、ペーパ系摩擦材５ａには、ＦＣＣ３５５１（エフ・シー・シー社製）が使用された。
そして、製造されたプレート４とディスク５とを組み合わせることで摺動部材１０（図２参照）が構成された。
【００２９】
＜非晶質炭素膜のラマン分光分析＞
プレート４に形成した非晶質炭素膜Ｄについて、ラマン分光分析を行った。この分析には、アルゴンレーザ発振機を装備した日立分光株式会社製のレーザラマン分光分析装置（ＮＲＳ−２１００）が使用された。なお、アルゴンレーザの波長は４８８ｎｍであり、出力は４５〜５５ｍＷに設定された。そして、得られたラマンスペクトルついては、フォークト関数を用いてカーブフィッティングすることでピーク分離が行われた。得られたＧバンドシフト、Ｇバンド半値幅、Ｄバンドシフト、およびＤバンド半値幅を表２に示す。なお、表２に、Ｇバンドピークに対するＤバンドピークの高さ比、およびＧバンドピークに対するＤバンドピークの面積比を併記する。
【００３０】
【表２】
【００３１】
＜非晶質炭素膜の硬度および表面粗度の測定＞
プレート４に形成した非晶質炭素膜Ｄについて、マルテンス硬度ＨＭおよび表面粗度Ｒａを測定した。その結果を表２に示す。
マルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）は、ＩＳＯ１４５７７に準拠して測定した。この測定には、超微小硬さ試験機（株式会社フィッシャーインストルメンツ製、ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ（登録商標）ＨＭ５００）が使用された。なお、この試験機の微小ビッカース型ダイヤモンド圧子の荷重は２．４５ｍＮに設定された。
表面粗度Ｒａ（μｍ）は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠して測定された。この測定には、表面粗さ評価装置（ミツトヨ製）が使用された。
そして、表２には、マルテンス硬度ＨＭと表面粗度Ｒａとの積（ＨＭ×Ｒａ）を併記する。
【００３２】
＜非晶質炭素膜の静止摩擦係数の測定＞
プレート４に形成した非晶質炭素膜Ｄについて、ディスク５のペーパ系摩擦材５ａに対する静止摩擦係数μＳ（以下、単に「摩擦係数」という）を測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
摩擦係数の測定には、ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機が使用された。図３は、摩擦係数の測定に使用された試験機におけるトルク波形図である。
この測定試験では、まず、ディスク５を、図１に示すプレート４と同様の２つのプレート４で挟み、これらをＳＡＥ Ｎｏ．２試験機に組み込んだ。そして、面圧０．９５ＭＰａ、回転速度０．７ｒｐｍ（一定）、試験油温１００℃、および試験サイクル数５００サイクルの条件で摩擦係数の測定が行われた。ちなみに摩擦係数は、クラッチが係合するときの面圧でトルクを除した値であり、回転マスを止めるブレーキングテストで求められた。
【００３４】
＜相手材であるペーパ系摩擦材の摩耗量の測定＞
ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機を使用してディスク５のペーパ系摩擦材５ａの摩耗量（μｍ）が測定された。その結果を表２に示す。
【００３５】
この測定試験では、ディスク５を２９４０ｒｐｍで回転させておき、このディスク５のペーパ系摩擦材５ａにプレート４が押し当てられて、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量（μｍ）が測定された。この際、ディスク５にプレート４が押し当てられてからディスク５の回転速度が０ｒｐｍとなって停止するまでの慣性吸収動作が１０００サイクル繰り返された。その後、ペーパ系摩擦材５ａの摩り減った厚み（μｍ）で摩耗量が測定された。なお、潤滑油としては、市販のＡＴＦが使用された。
【００３６】
（実施例２）
本実施例では、ＴＭＳの流量を実施例１の５ｓｃｃｍから１０ｓｃｃｍに変更したこと、および基板４ｂのバイアス電圧を実施例１の０．５ｋＶから２．０ｋＶに変更したこと以外は、実施例１と同様にして非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００３７】
（実施例３）
本実施例では、中間層を形成しなかったこと、および高周波（ＲＦ）の出力を実施例２の２００Ｗから１００Ｗに変更したこと以外は、実施例２と同様にして非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００３８】
（実施例４）
本実施例では、炭素原料を実施例３のエチレンからベンゼンに変更したこと、炭素原料の流量を実施例３の１００ｓｃｃｍから２０ｓｃｃｍに変更したこと、高周波（ＲＦ）の出力を実施例３の１００Ｗから２００Ｗに変更したこと、およびバイアス形式を直流（ＤＣ）パルス形式（デューティー比４５％）に変更した以外は、実施例３と同様にして非晶質炭素膜を有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００３９】
（実施例５から実施例８、ならびに比較例１および比較例２）
実施例５から実施例８、ならびに比較例１および比較例２では、実施例１のＩＣＰ型高周波プラズマＣＶＤ法から表１に示すそれぞれの蒸着方法を使用したこと、および表１に示すそれぞれの炭素原料を使用したこと以外は、実施例１と同様にして非晶質炭素膜を有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００４０】
（比較例３）
比較例３では、非晶質炭素膜Ｄを形成しない基板４ｂ（冷間圧延鋼板製）のみからなるプレートと、実施例１のディスク５とを組み合わせることで摺動部材が構成された。
そして、この摺動部材を使用した以外は、実施例１と同様にして、このプレートの摩擦係数の測定、および相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４１】
＜摺動部材の評価結果＞
ここで参照する図４は、実施例１から実施例８、および比較例１から比較例３におけるプレートの摩擦係数を表すグラフである。図５は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。図６は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、Ｇバンド半値幅との関係を表すグラフである。なお、図５および図６中、実施例は「実」と略記し、比較例は「比」と略記している。
【００４２】
図４に示すように、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、非晶質炭素膜Ｄを有しない比較例３でのプレートと比較していずれも高い摩擦係数を有していた。ちなみに、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２におけるプレート４の摩擦係数は、比較例３におけるプレートの摩擦係数と比較して、約３２〜６８％増加していた。
このことから、非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、非晶質炭素膜Ｄを有しないプレートと比較して摩擦係数が著しく高いことが確認された。
【００４３】
図５に示すように、Ｇバンドシフトが１５６０ｃｍ−１以下の実施例１から実施例８での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、相手材であるペーパ系摩擦材５ａに対する攻撃性が低く、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が２２〜２１２μｍとなっている。これに対して、Ｇバンドシフトが１５６０ｃｍ−１を超える比較例１および比較例２での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が急激に大きくなっている。そして、図５に示すように、摩耗量が急激に大きくなる変曲点は、１５６０ｃｍ−１のシフト位置に認められ、さらに顕著な変化を見せる変曲点は、１５５８ｃｍ−１のシフト位置に認められる。
【００４４】
そして、図６に示すように、Ｇバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下の非晶質炭素膜Ｄは、そのＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることが確認された。
つまり、図４から図６から明らかなように、Ｇバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下である非晶質炭素膜Ｄを有する実施例１から実施例８でのプレート４は、摩擦係数が大きく、しかも相手材であるペーパ系摩擦材５ａの摩耗量を著しく低減できることが判明した。
【００４５】
また、非晶質炭素膜ＤのＧバンドシフトおよびＧバンド半値幅が前記範囲内となる非晶質炭素膜Ｄは、そのマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値で２４７以上、７９７以下となるものに対応していることが判明した。ここで参照する図７は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との積（Ｒａ×ＨＭ）と、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。図８は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との関係を示すグラフである。なお、図７および図８中、実施例は「実」と略記し、比較例は「比」と略記している。
【００４６】
図７に示すように、積（Ｒａ×ＨＭ）が２４７以上、７９７以下の実施例１から実施例８での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、相手材であるペーパ系摩擦材５ａに対する攻撃性が低く、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が２２〜２１２μｍとなっている。これに対して、積（Ｒａ×ＨＭ）が７９７Ｇを超える比較例１および比較例２での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が急激に大きくなっている。そして、図７に示すように、摩耗量が急激に大きくなる変曲点は、積の値が７９７の位置に認められ、さらに顕著な変化を見せる変曲点は、積の値が７４８の位置に認められる。
【００４７】
そして、図８に示すように、積（Ｒａ×ＨＭ）が２４７以上、７９７以下の非晶質炭素膜Ｄは、その表面粗度Ｒａが０．０４８μｍ以上であり、そのマルテンス硬度ＨＭが５１３７Ｎ／ｍｍ２以上であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材が組み込まれた湿式多板クラッチの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施例で摩擦係数の測定に使用された試験機におけるトルク波形図である。
【図４】本発明の実施例１から実施例８、および比較例１から比較例３におけるプレートの摩擦係数を表すグラフである。
【図５】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、Ｇバンド半値幅との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との積（Ｒａ×ＨＭ）と、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。
【図８】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１ 湿式多板クラッチ（湿式摩擦係合装置）
４ プレート
５ ディスク
１０ 摺動部材（湿式摩擦係合装置用摺動部材）
５ａ ペーパ系摩擦材
Ｄ 非晶質炭素膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用変速機の変速クラッチや、ブレーキクラッチ、ロックアップクラッチ等の湿式摩擦係合装置に使用される湿式摩擦係合装置用摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機の変速クラッチに代表される湿式摩擦係合装置は、一般に、鉄系材料で形成されたプレートと、鋼板にペーパ系摩擦材を貼り付けたディスクとの組からなる摺動部材を備えている。このような湿式摩擦係合装置では、その軽量化およびコンパクト化を図るためにトルク容量の向上が望まれている。
【０００３】
従来、湿式摩擦係合装置のプレートとしては、ペーパ系摩擦材（ディスク）との摺動面に、熱処理、浸炭窒化処理等を施したものや、摺動面に、カニゼンめっき、ＣｒＮ膜、ＴｉＣ膜、ＴｉＮ膜、ＳｉＣセラミック膜、非晶質炭素（ＤＬＣ）膜等を形成したものが知られている。このように摺動面に表面加工が施されたプレートは、湿式条件下でペーパ系摩擦材に対する摩擦係数を増大させることから湿式摩擦係合装置のトルク容量を向上させることができる。中でも、非晶質炭素膜を形成したプレートは、ペーパ系摩擦材に対する摩擦係数が大きく、しかもプレート自体の耐摩耗性も向上することが知られている（例えば、特許文献１参照）。ちなみに、特許文献１には、非晶質炭素膜として、水素含有率が０．１〜５０原子％であって、ビッカース硬度（ＨＶ）が８００以上、表面粗度（Ｒｚ）が０．３〜１０μｍのものが記載されている。そして、一般には、プレートの硬度や表面粗度が増大すると、相手材であるペーパ系摩擦材の摩耗量も増大すると考えられるところ、特許文献１には、前記した範囲の硬度および表面粗度を有する非晶質炭素膜がペーパ系摩擦材の摩耗量を低減するとも記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２２５７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非晶質炭素膜は、周知のとおり、原料の炭化水素に由来する水素を含んでおり、水素含有率が小さくなるほど硬度が高く、摩擦係数も大きくなる傾向にある。その一方で、非晶質炭素は、アモルファス構造を有しているために、炭素原子同士の結合状態（例えば、ｓｐ２、ｓｐ３結合の存在比）等の化学構造を特定することが困難となっている。そのために、非晶質炭素膜においては、摩擦係数を増大させ、かつ相手材であるペーパ系摩擦材の摩耗量を低減可能なものの範囲の特定が困難かつ不明確となっている。つまり、非晶質炭素膜においては、硬度や表面粗度のそれぞれのみでは、前記範囲を明確に特定できないのが現状であって、たとえ硬度や表面粗度が所定範囲内となる非晶質炭素膜であっても、常に摩擦係数とペーパ系摩擦材の摩耗量との両方を最適範囲に制御することができるとは言い難い。現に、本発明者らは、後記する特定のパラメータの所定値を超える非晶質炭素膜では、硬度（摩擦係数）が好適ではあるものの、ペーパ系摩擦材に対する攻撃性が急激に高まる（ペーパ系摩擦材の摩耗量が急激に大きくなる）変曲点を見出している。
【０００５】
本発明は、従来の湿式摩擦係合装置用摺動部材と比較して、プレートが充分に大きな摩擦係数を有しながらもこのプレートの相手材であるペーパ系摩擦材に対する攻撃性を顕著に低減した湿式摩擦係合装置用摺動部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための発明は、摺動面に非晶質炭素膜を施したプレートと、前記摺動面に接するように配置されるペーパ系摩擦材との組み合わせからなる湿式摩擦係合装置用摺動部材であって、前記非晶質炭素膜は、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることを特徴とする。
【０００７】
また、このような湿式摩擦係合装置用摺動部材においては、前記非晶質炭素膜の表面粗度Ｒａとマルテンス硬度ＨＭとの積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値が、２４７以上、７９７以下となるように構成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の湿式摩擦係合装置用摺動部材によれば、従来の湿式摩擦係合装置用摺動部材と比較して、プレートが充分に大きな摩擦係数を有しながらもこのプレートの相手材であるペーパ系摩擦材に対する攻撃性を顕著に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材が組み込まれた湿式多板クラッチの断面図である。図２は、湿式摩擦係合装置用摺動部材の斜視図である。
【００１０】
本実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材（以下、単に「摺動部材」ということがある）を説明するに先立って、まず、この摺動部材が組み込まれた湿式摩擦係合装置としての湿式多板クラッチについて説明する。
【００１１】
（湿式多板クラッチ）
図１に示すように、本実施形態での湿式多板クラッチ１は、プレート４とディスク５とをそれぞれ複数備えた公知の構造を有するものである。なお、プレート４とディスク５とは、後記する摺動部材１０を構成している。
【００１２】
この湿式多板クラッチ１では、シャフト３０が回転することによってクラッチドラム２が中心軸周りに回転すると、クラッチドラム２の内周面にスプライン嵌合しているプレート４とリテーニングプレート４ａとが回転する。その一方で、シャフト３０に形成された流路３１を介して作動油（ＡＴＦ：オートマティックトランスミッションフルード）が油圧室９ｂ内に輸送されると、その油圧によってクラッチピストン９は、スプリング９ａの付勢力に抗してハブ３側に向かって移動する。そして、クラッチピストン９が、クラッチドラム２の受け止め部６との間にプレート４、ディスク５及びリテーニングプレート４ａを挟み込む。その結果、ディスク５は、回転するプレート４と接触して、ディスク５とスプライン嵌合しているハブ３をクラッチドラム２の中心軸周りに回転させる。つまり、この湿式多板クラッチ１では、シャフト３０の回転力がハブ３側に伝達される際に、プレート４は、ディスク５に対して摺動することとなる。
【００１３】
（摺動部材）
本実施形態での摺動部材１０は、前記したように、ディスク５とプレート４とで構成されている。
図２に示すように、ディスク５は、環状の板部材であって、ハブ３（図１参照）の外周面にスプライン嵌合可能なように、その内周面に歯Ｔ１（内歯）が形成されている。このディスク５は、環状のペーパ系摩擦材５ａを基板５ｂに貼付したものである。なお、ペーパ系摩擦材５ａは、プレート４と接触する側の面（ここでは両面）に貼付されている。
【００１４】
このペーパ系摩擦材５ａとしては、公知の繊維成分を含むものでよく、例えば、セルロース繊維、アラミド樹脂繊維等の繊維成分と、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂（バインダ）と、珪藻土、ガラス等のセラミック粉末（摩擦調整材）とを含むものを挙げることができ、上市品を使用することもできる。
【００１５】
基板５ｂとしては、公知のものを使用することができ、例えば、金属系、およびセラミック系のものが挙げられる。金属系の基板５ｂとしては、例えば、鉄、ＳＵＳ４４０Ｃ、Ｓ４５Ｃ等の鉄系合金、Ａ２０００等のアルミニウム合金が挙げられる。セラミック系の基板５ｂとしては、窒化ケイ素、アルミナ等が挙げられる。
【００１６】
図２に示すように、プレート４は、環状の板部材であって、クラッチドラム２（図１参照）の内周面にスプライン嵌合可能なように、その外周面に歯Ｔ２（外歯）が形成されている。このプレート４は、後記する非晶質炭素膜Ｄを基板４ｂに形成したものである。なお、非晶質炭素膜Ｄは、ディスク５と接触する側の面（ここでは両面）に形成されている。
基板４ｂとしては、ディスク５に使用した基板５ｂと同様のものを使用することができる。中でも、冷間圧延鋼板が好ましい。
【００１７】
次に、非晶質炭素膜Ｄについて説明する。本実施形態での非晶質炭素膜Ｄは、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下、好ましくは１５５８ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下である。
【００１８】
この非晶質炭素膜Ｄは、その表面粗度（Ｒａ：算術平均粗さ）が０．０４８μｍ以上のものが好ましい。また、非晶質炭素膜Ｄは、そのマルテンス硬度が５０００Ｎ／ｍｍ２以上のものが好ましく、さらに好ましくは５１３７Ｎ／ｍｍ２以上である。
ちなみに、ＧバンドシフトおよびＧバンド半値幅が前記範囲内となる非晶質炭素膜Ｄは、後記する実施例で明らかにしたように、その表面粗度Ｒａ（μｍ）と、マルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）との積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値で２４７以上、７９７以下となるものに対応している。
【００１９】
このような非晶質炭素膜Ｄは、基板４ｂを配置した反応室内に炭素原料を導入するとともに、この炭素原料を励起させることによって基板４ｂに蒸着させることができる。蒸着方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオン化蒸着法等が挙げられる。
炭素原料としては、例えば、メタン、エチレン、ベンゼン等が挙げられる。
ちなみに、基板４ｂに形成する非晶質炭素膜Ｄの厚さは、３μｍ程度でよい。
【００２０】
以上のような摺動部材１０は、プレート４が充分に大きい摩擦係数を有しながらもプレート４の相手材であるペーパ系摩擦材５ａに対する攻撃性を顕著に低減することができる。つまり、摺動部材１０によれば、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量を少なくすることができる。その結果、摺動部材１０は、湿式多板クラッチ１の耐用年数を延ばすことができる。
【００２１】
また、この摺動部材１０では、プレート４が大きい摩擦係数を有することとなるので、湿式多板クラッチ１のトルク容量の向上を図ることができる。その結果、湿式多板クラッチ１を構成するプレート４およびディスク５の枚数を削減することができるので、この摺動部材１０は、湿式多板クラッチ１の軽量化およびコンパクト化を図ることができる。
【００２２】
また、摺動部材１０では、使用するプレート４を選択する際に、プレート４の非晶質炭素膜Ｄのラマンパラメータ（Ｇバンドシフト、Ｇバンド半値幅）を測定してプレート４の適否が決定される。つまり、摺動部材１０は、従来の摺動部材のように、破壊検査である硬度測定で適否が決定されるものとは異なって、非破壊検査であるラマン分光分析法によって適否が決定されるので、これを製造する際の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、摺動部材１０が自動車用変速機の湿式多板クラッチ１に適用される例を示したが、本発明の摺動部材１０は、ブレーキクラッチ、ロックアップクラッチ、発進クラッチ、シンクロナイザー、ディファレンシャル用クラッチ等の他の湿式摩擦係合装置に使用されてもよい。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明の摺動部材１０の効果を確認した実施例について説明する。
（実施例１）
本実施例では、非晶質炭素膜の蒸着方法として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）型高周波プラズマＣＶＤ法を使用してプレートを製造した。
まず、このプレート４の製造工程では、図２に示す基板４ｂ（冷間圧延鋼板製）を準備した。そして、反応容器内に配置された基板４ｂにイオンボンバートメント処理を施して基板４ｂを洗浄した。イオンボンバートメント処理は、反応容器内にアルゴンガス（Ａｒ）を流量４０ｓｃｃｍで供給するとともに、高周波（周波数１３．５６ＭＨｚ）の出力を１００Ｗに設定し、基板４ｂのバイアス電圧を２ｋＶに設定することによって行われた。なお、イオンボンバートメント処理は、１０分間行われた。
【００２５】
次に、このプレート４の製造工程では、基板４ｂに中間層（下地層）を形成した。中間層は、反応容器内にテトラメチルシランガス（以下、単に「ＴＭＳ」という）を流量５ｓｃｃｍで供給するとともに、高周波（周波数１３．５６ＭＨｚ）の出力を１００Ｗに設定し、基板４ｂのバイアス電圧を２ｋＶに設定することによって行われた。なお、この中間層の形成工程は、５分間行われた。ちなみに、中間層は炭化ケイ素を含む膜である。
【００２６】
次に、このプレート４の製造工程では、中間層上に非晶質炭素膜Ｄ（図２参照）を形成した。非晶質炭素膜Ｄは、反応容器内に、表１に示す炭素原料としてのエチレンガスを流量１００ｓｃｃｍで供給するとともに、高周波（周波数１３．５６ＭＨｚ）の出力を２００Ｗに設定し、基板４ｂのバイアス電圧０．５ｋＶに設定することによって行われた。ちなみに、バイアス形式は、ＤＣ（直流）で実施した。なお、この非晶質炭素膜Ｄの形成工程は、６０分間行われた。その結果、基板４ｂ上には、中間層を介して厚さが３μｍの非晶質炭素膜Ｄが形成された。
【００２７】
【表１】
【００２８】
その一方で、図２に示すディスク５が準備された。ディスク５は、図２に示すように、冷間圧延鋼板製の基板５ｂに環状のペーパ系摩擦材５ａが貼付されて製造された。なお、ペーパ系摩擦材５ａには、ＦＣＣ３５５１（エフ・シー・シー社製）が使用された。
そして、製造されたプレート４とディスク５とを組み合わせることで摺動部材１０（図２参照）が構成された。
【００２９】
＜非晶質炭素膜のラマン分光分析＞
プレート４に形成した非晶質炭素膜Ｄについて、ラマン分光分析を行った。この分析には、アルゴンレーザ発振機を装備した日立分光株式会社製のレーザラマン分光分析装置（ＮＲＳ−２１００）が使用された。なお、アルゴンレーザの波長は４８８ｎｍであり、出力は４５〜５５ｍＷに設定された。そして、得られたラマンスペクトルついては、フォークト関数を用いてカーブフィッティングすることでピーク分離が行われた。得られたＧバンドシフト、Ｇバンド半値幅、Ｄバンドシフト、およびＤバンド半値幅を表２に示す。なお、表２に、Ｇバンドピークに対するＤバンドピークの高さ比、およびＧバンドピークに対するＤバンドピークの面積比を併記する。
【００３０】
【表２】
【００３１】
＜非晶質炭素膜の硬度および表面粗度の測定＞
プレート４に形成した非晶質炭素膜Ｄについて、マルテンス硬度ＨＭおよび表面粗度Ｒａを測定した。その結果を表２に示す。
マルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）は、ＩＳＯ１４５７７に準拠して測定した。この測定には、超微小硬さ試験機（株式会社フィッシャーインストルメンツ製、ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ（登録商標）ＨＭ５００）が使用された。なお、この試験機の微小ビッカース型ダイヤモンド圧子の荷重は２．４５ｍＮに設定された。
表面粗度Ｒａ（μｍ）は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠して測定された。この測定には、表面粗さ評価装置（ミツトヨ製）が使用された。
そして、表２には、マルテンス硬度ＨＭと表面粗度Ｒａとの積（ＨＭ×Ｒａ）を併記する。
【００３２】
＜非晶質炭素膜の静止摩擦係数の測定＞
プレート４に形成した非晶質炭素膜Ｄについて、ディスク５のペーパ系摩擦材５ａに対する静止摩擦係数μＳ（以下、単に「摩擦係数」という）を測定した。その結果を表２に示す。
【００３３】
摩擦係数の測定には、ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機が使用された。図３は、摩擦係数の測定に使用された試験機におけるトルク波形図である。
この測定試験では、まず、ディスク５を、図１に示すプレート４と同様の２つのプレート４で挟み、これらをＳＡＥ Ｎｏ．２試験機に組み込んだ。そして、面圧０．９５ＭＰａ、回転速度０．７ｒｐｍ（一定）、試験油温１００℃、および試験サイクル数５００サイクルの条件で摩擦係数の測定が行われた。ちなみに摩擦係数は、クラッチが係合するときの面圧でトルクを除した値であり、回転マスを止めるブレーキングテストで求められた。
【００３４】
＜相手材であるペーパ系摩擦材の摩耗量の測定＞
ＳＡＥ Ｎｏ．２試験機を使用してディスク５のペーパ系摩擦材５ａの摩耗量（μｍ）が測定された。その結果を表２に示す。
【００３５】
この測定試験では、ディスク５を２９４０ｒｐｍで回転させておき、このディスク５のペーパ系摩擦材５ａにプレート４が押し当てられて、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量（μｍ）が測定された。この際、ディスク５にプレート４が押し当てられてからディスク５の回転速度が０ｒｐｍとなって停止するまでの慣性吸収動作が１０００サイクル繰り返された。その後、ペーパ系摩擦材５ａの摩り減った厚み（μｍ）で摩耗量が測定された。なお、潤滑油としては、市販のＡＴＦが使用された。
【００３６】
（実施例２）
本実施例では、ＴＭＳの流量を実施例１の５ｓｃｃｍから１０ｓｃｃｍに変更したこと、および基板４ｂのバイアス電圧を実施例１の０．５ｋＶから２．０ｋＶに変更したこと以外は、実施例１と同様にして非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００３７】
（実施例３）
本実施例では、中間層を形成しなかったこと、および高周波（ＲＦ）の出力を実施例２の２００Ｗから１００Ｗに変更したこと以外は、実施例２と同様にして非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００３８】
（実施例４）
本実施例では、炭素原料を実施例３のエチレンからベンゼンに変更したこと、炭素原料の流量を実施例３の１００ｓｃｃｍから２０ｓｃｃｍに変更したこと、高周波（ＲＦ）の出力を実施例３の１００Ｗから２００Ｗに変更したこと、およびバイアス形式を直流（ＤＣ）パルス形式（デューティー比４５％）に変更した以外は、実施例３と同様にして非晶質炭素膜を有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００３９】
（実施例５から実施例８、ならびに比較例１および比較例２）
実施例５から実施例８、ならびに比較例１および比較例２では、実施例１のＩＣＰ型高周波プラズマＣＶＤ法から表１に示すそれぞれの蒸着方法を使用したこと、および表１に示すそれぞれの炭素原料を使用したこと以外は、実施例１と同様にして非晶質炭素膜を有するプレート４を製造した。
そして、実施例１と同様にして、非晶質炭素膜Ｄのラマン分光分析、硬度および表面粗度の測定、摩擦係数の測定、ならびに相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表１および表２に示す。
【００４０】
（比較例３）
比較例３では、非晶質炭素膜Ｄを形成しない基板４ｂ（冷間圧延鋼板製）のみからなるプレートと、実施例１のディスク５とを組み合わせることで摺動部材が構成された。
そして、この摺動部材を使用した以外は、実施例１と同様にして、このプレートの摩擦係数の測定、および相手材の摩耗量の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４１】
＜摺動部材の評価結果＞
ここで参照する図４は、実施例１から実施例８、および比較例１から比較例３におけるプレートの摩擦係数を表すグラフである。図５は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。図６は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、Ｇバンド半値幅との関係を表すグラフである。なお、図５および図６中、実施例は「実」と略記し、比較例は「比」と略記している。
【００４２】
図４に示すように、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、非晶質炭素膜Ｄを有しない比較例３でのプレートと比較していずれも高い摩擦係数を有していた。ちなみに、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２におけるプレート４の摩擦係数は、比較例３におけるプレートの摩擦係数と比較して、約３２〜６８％増加していた。
このことから、非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、非晶質炭素膜Ｄを有しないプレートと比較して摩擦係数が著しく高いことが確認された。
【００４３】
図５に示すように、Ｇバンドシフトが１５６０ｃｍ−１以下の実施例１から実施例８での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、相手材であるペーパ系摩擦材５ａに対する攻撃性が低く、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が２２〜２１２μｍとなっている。これに対して、Ｇバンドシフトが１５６０ｃｍ−１を超える比較例１および比較例２での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が急激に大きくなっている。そして、図５に示すように、摩耗量が急激に大きくなる変曲点は、１５６０ｃｍ−１のシフト位置に認められ、さらに顕著な変化を見せる変曲点は、１５５８ｃｍ−１のシフト位置に認められる。
【００４４】
そして、図６に示すように、Ｇバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下の非晶質炭素膜Ｄは、そのＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることが確認された。
つまり、図４から図６から明らかなように、Ｇバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下である非晶質炭素膜Ｄを有する実施例１から実施例８でのプレート４は、摩擦係数が大きく、しかも相手材であるペーパ系摩擦材５ａの摩耗量を著しく低減できることが判明した。
【００４５】
また、非晶質炭素膜ＤのＧバンドシフトおよびＧバンド半値幅が前記範囲内となる非晶質炭素膜Ｄは、そのマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値で２４７以上、７９７以下となるものに対応していることが判明した。ここで参照する図７は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との積（Ｒａ×ＨＭ）と、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。図８は、実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との関係を示すグラフである。なお、図７および図８中、実施例は「実」と略記し、比較例は「比」と略記している。
【００４６】
図７に示すように、積（Ｒａ×ＨＭ）が２４７以上、７９７以下の実施例１から実施例８での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、相手材であるペーパ系摩擦材５ａに対する攻撃性が低く、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が２２〜２１２μｍとなっている。これに対して、積（Ｒａ×ＨＭ）が７９７Ｇを超える比較例１および比較例２での非晶質炭素膜Ｄを有するプレート４は、ペーパ系摩擦材５ａの摩耗量が急激に大きくなっている。そして、図７に示すように、摩耗量が急激に大きくなる変曲点は、積の値が７９７の位置に認められ、さらに顕著な変化を見せる変曲点は、積の値が７４８の位置に認められる。
【００４７】
そして、図８に示すように、積（Ｒａ×ＨＭ）が２４７以上、７９７以下の非晶質炭素膜Ｄは、その表面粗度Ｒａが０．０４８μｍ以上であり、そのマルテンス硬度ＨＭが５１３７Ｎ／ｍｍ２以上であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材が組み込まれた湿式多板クラッチの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る湿式摩擦係合装置用摺動部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施例で摩擦係数の測定に使用された試験機におけるトルク波形図である。
【図４】本発明の実施例１から実施例８、および比較例１から比較例３におけるプレートの摩擦係数を表すグラフである。
【図５】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のＧバンドシフトと、Ｇバンド半値幅との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との積（Ｒａ×ＨＭ）と、相手材（ペーパ系摩擦材５ａ）の摩耗量との関係を表すグラフである。
【図８】本発明の実施例１から実施例８、ならびに比較例１および比較例２における非晶質炭素膜のマルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ２）と表面粗度Ｒａ（μｍ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１ 湿式多板クラッチ（湿式摩擦係合装置）
４ プレート
５ ディスク
１０ 摺動部材（湿式摩擦係合装置用摺動部材）
５ａ ペーパ系摩擦材
Ｄ 非晶質炭素膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面に非晶質炭素膜を施したプレートと、前記摺動面に接するように配置されるペーパ系摩擦材との組み合わせからなる湿式摩擦係合装置用摺動部材であって、
前記非晶質炭素膜は、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることを特徴とする湿式摩擦係合装置用摺動部材。
【請求項２】
前記非晶質炭素膜の表面粗度Ｒａとマルテンス硬度ＨＭとの積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値が、２４７以上、７９７以下であることを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦係合装置用摺動部材。
【請求項１】
摺動面に非晶質炭素膜を施したプレートと、前記摺動面に接するように配置されるペーパ系摩擦材との組み合わせからなる湿式摩擦係合装置用摺動部材であって、
前記非晶質炭素膜は、ラマン分光分析法で測定されたＧバンドシフトが１５３４ｃｍ−１以上、１５６０ｃｍ−１以下であり、かつＧバンド半値幅が１５７ｃｍ−１以上、１８６ｃｍ−１以下であることを特徴とする湿式摩擦係合装置用摺動部材。
【請求項２】
前記非晶質炭素膜の表面粗度Ｒａとマルテンス硬度ＨＭとの積（Ｒａ×ＨＭ）で示される数値が、２４７以上、７９７以下であることを特徴とする請求項１に記載の湿式摩擦係合装置用摺動部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−３５６５８（Ｐ２００９−３５６５８Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０２４６３（Ｐ２００７−２０２４６３）
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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