特許 6115140 摺動部材の製造方法およびクラッチプレートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6115140

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】摺動部材の製造方法およびクラッチプレートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 8/26 20060101AFI20170410BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20170410BHJP

   C21D 1/06 20060101ALI20170410BHJP

   F16D 13/62 20060101ALI20170410BHJP

   C23C 8/80 20060101ALI20170410BHJP

   C21D 1/18 20060101ALN20170410BHJP

【ＦＩ】

   C23C8/26

   C21D9/00 A

   C21D1/06 A

   F16D13/62 A

   C23C8/80

   !C21D1/18 P

   !C21D1/18 Q

【請求項の数】7

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-4643(P2013-4643)

(22)【出願日】2013年1月15日

(65)【公開番号】特開2014-136811(P2014-136811A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(72)【発明者】

【氏名】安藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】安藤 淳二

(72)【発明者】

【氏名】津田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】高橋 修一

(72)【発明者】

【氏名】服部 清幸

(72)【発明者】

【氏名】福島 和広

(72)【発明者】

【氏名】難波 友幸

(72)【発明者】

【氏名】白柳 洋

【審査官】 菅原 愛

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０５０１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３８４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１４８３６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ８／００−１２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼材からなる母材部と、前記母材部の表面側に１０〜５０μｍの厚さに形成される窒素拡散層と、前記窒素拡散層の表面側に１０〜５０μｍの厚さに形成され最表面をなす窒素化合物層と、を備える摺動部材の製造方法であって、
鋼材からなる素材に対して５９０〜６６０℃のアンモニア雰囲気にて加熱処理を行う第一加熱工程と、
前記第一加熱工程に続いて前記素材に対して６６０〜６９０℃のうち前記第一加熱工程における温度より高い温度の非酸化雰囲気かつ非アンモニア雰囲気にて加熱処理を行う第二加熱工程と、
前記第二加熱工程に続いて６０〜８０℃の油温にて油冷を行う油冷工程と、
を行うことにより、前記窒素化合物層および前記窒素拡散層を形成する、摺動部材の製造方法。

【請求項2】

前記油冷工程は、非酸化雰囲気にて油冷を行う、請求項１の摺動部材の製造方法。

【請求項3】

さらに前記油冷工程に続いて前記表面側を加圧しながら２５０〜４００℃の温度にて焼き戻し処理を行う焼き戻し工程を行うことにより、前記窒素化合物層および前記窒素拡散層を形成する、請求項１または２の摺動部材の製造方法。

【請求項4】

前記第二加熱工程における加熱処理の時間は、前記第一加熱工程における５９０〜６６０℃での加熱処理の時間より短く設定される、請求項１〜３の何れか一項の摺動部材の製造方法。

【請求項5】

前記第一加熱工程における加熱温度から前記第二加熱工程における加熱温度に昇温する間、アンモニア雰囲気とする、請求項１〜４の何れか一項の摺動部材の製造方法。

【請求項6】

前記第一加熱工程の直前において５００〜５５０℃の雰囲気温度の時にアンモニア雰囲気とし、前記第一加熱工程における加熱温度に昇温する、請求項１〜５の何れか一項の摺動部材の製造方法。

【請求項7】

電磁クラッチを構成するクラッチプレートの製造方法であって、
請求項１〜６の何れか一項の摺動部材の製造方法を用いる、クラッチプレートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摺動部材の製造方法およびクラッチプレートの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電磁クラッチ装置のクラッチプレートの製造に、ナイトロテック（登録商標）法を適用することが特開平１１−２８７２５８号公報（特許文献１）および特開２００６−１３８４８５号公報（特許文献２）に記載されている。ナイトロテック法とは、鉄製の基材を窒素雰囲気中の５００〜７００℃で１〜２時間加熱するガス軟窒化処理を行い、次いで、酸素雰囲気中の高温で短時間酸化処理を行い、最後に、水−油のエマルジョン液中で急冷することにより行う。これにより、窒素化合物層と窒素拡散層がそれぞれ２０〜４０μｍ程度の厚さに形成され、酸化被膜が０．５〜１．５μｍ程度の厚みに形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−２８７２５８号公報

【特許文献2】特開２００６−１３８４８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、クラッチプレートなどの摺動部材の表面は、高い平坦度を確保する必要がある。しかし、上記製造方法によれば、水−油のエマルジョン液中で急冷するため、冷却スピードが速くなり、素材が変形するおそれがある。さらに、冷却液が水を含むため、表面の錆の問題がある。

【0005】

一方、ナイトロテック法を適用したクラッチプレートを長時間使用した場合に、使用前と長時間使用後とにおける伝達トルクの変化率が小さく抑制されていることが分かった。これは、クラッチプレートの表面粗さが小さく抑制されることにより、表面が摩耗したとしてもクラッチプレート同士の接触面積が大きく変化しないためであると考えられる。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、冷却による素材の変形を抑制するとともに表面に錆が発生しないようにしつつ、長時間使用した場合において表面粗さの変化を抑制できる摺動部材の製造方法およびクラッチプレートの製造方法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】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を重ね、冷却液に水を用いずに、冷却前後の温度差を大きくしつつ、窒化温度を高温にしすぎないようにすることで、本発明を想到するに至った。本発明は、摺動部材の製造方法として把握することができ、また摺動部材の一態様としての電磁クラッチのクラッチプレートの製造方法として把握することもできる。

【0008】

（摺動部材の製造方法）
（請求項１）本手段に係る摺動部材の製造方法は、鋼材からなる母材部と、母材部の表面側に１０〜５０μｍの厚さに形成される窒素拡散層と、窒素拡散層の表面側に１０〜５０μｍの厚さに形成され最表面をなす窒素化合物層と、を備える摺動部材の製造方法であって、鋼材からなる素材に対して５９０〜６６０℃のアンモニア雰囲気にて加熱処理を行う第一加熱工程と、第一加熱工程に続いて素材に対して６６０〜６９０℃のうち第一加熱工程における温度より高い温度の非酸化雰囲気かつ非アンモニア雰囲気にて加熱処理を行う第二加熱工程と、第二加熱工程に続いて６０〜８０℃の油温にて油冷を行う油冷工程と、を行うことにより、窒素化合物層および窒素拡散層を形成する。

【0009】

（請求項２）好ましくは、油冷工程は、非酸化雰囲気にて油冷を行うとよい。
（請求項３）また、さらに油冷工程に続いて表面側を加圧しながら２５０〜４００℃の温度にて焼き戻し処理を行う焼き戻し工程を行うことにより、窒素化合物層および窒素拡散層を形成するとよい。

【0010】

（請求項４）好ましくは、第二加熱工程における加熱処理の時間は、第一加熱工程における５９０〜６６０℃での加熱処理の時間より短く設定されるとよい。
（請求項５）また、第一加熱工程における加熱温度から第二加熱工程における加熱温度に昇温する間、アンモニア雰囲気とするとよい。
（請求項６）また、第一加熱工程の直前において５００〜５５０℃の雰囲気温度の時にアンモニア雰囲気とし、第一加熱工程における加熱温度に昇温するとよい。

【0011】

（クラッチプレートの製造方法）
（請求項７）本手段に係るクラッチプレートの製造方法は、電磁クラッチを構成するクラッチプレートの製造方法であって、上述した摺動部材の製造方法を用いる。

【発明の効果】

【0014】

（請求項１）本手段によれば、加熱工程後の冷却を油冷としているため、冷却液には油を用い、水を用いていない。これにより、摺動部材の表面に錆が発生することを抑制できる。油冷に用いる油は、水冷に用いる水よりも、その材料自体の性質として冷却スピードが小さい。また、油冷にすることで、水が含まれる冷却液に比べると、温度を高くすることができる。そのため、油冷による冷却スピードは、水を含む冷却液による冷却スピードに比べて遅くすることができる。その結果、加熱前と冷却後の摺動部材の表面の歪変化量（平坦度）を小さくすることができる。

【0015】

ここで、第一加熱工程において、アンモニア雰囲気での加熱処理を行っている。つまり、第一加熱工程にて素材に対して窒化されている。この第一加熱工程における温度は、５９０〜６６０℃である。５９０℃以上で加熱することで、確実に、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。

【0016】

さらに、当該温度にて窒化することで、６６０℃より高い温度にて窒化する場合に比べて、加熱処理後の摺動部材の表面粗さを小さくできる。加熱処理後の摺動部材の表面粗さを小さくすることで、最終的に冷却後の摺動部材の表面粗さを小さくすることができる。従って、長時間使用した場合であっても、表面粗さの変化を抑制することができる。

【0017】

ただし、窒化する際の第一加熱温度を５９０〜６６０℃とすることで、当該温度から油冷を行った場合には、上述したように油冷温度が６０〜８０℃と水冷に比べて高温であるために、冷却する温度差が小さくなってしまう。そこで、窒化する第一加熱工程に続いて、雰囲気温度を６６０〜６９０℃に昇温し、その後に油冷することとした。つまり、油冷は、６６０〜６９０℃を開始温度として行われ、十分な温度差を確保できる。

【0018】

これにより、油冷工程における油温を６０℃以上としたとしても、油冷工程の直前の第二加熱工程における雰囲気温度を、Ｆｅ−ＮのＡ１変態点である５９０℃より十分に高い温度の６６０℃以上にすることで、確実に、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。

【0019】

また、第二加熱工程における雰囲気温度を６６０℃以上にし、油温を８０℃以下にすることで、確実に、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。従って、表面側の硬さを高くすることができる。その結果、耐摩耗性を良好とできる。ところで、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０μｍ以上とすることで、摺動部材の表面側の硬さを十分に確保できると共に、表面が摩耗したとしても表面側の硬さの変動を小さくすることができる。

【0020】

また、油冷工程における油温を６０℃以上とすることで、従来課題であった素材の変形を十分に抑制することができる。さらに、第二加熱工程における雰囲気温度を６９０℃以下にすることで、窒素化合物層の拡散（消失）を抑制でき、高い硬さを確保することができる。

【0021】

特に、第一加熱工程、すなわち窒化する際の雰囲気温度をＦｅ−ＮのＡ１変態点である５９０℃以上とすることで、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。

【0022】

（請求項２）油冷工程において、非酸化雰囲気で油冷を行っている。つまり、ナイトロテック法のように、加熱工程の後に積極的に酸化処理を行わない。つまり、摺動部材の表面に酸化被膜が形成されにくい。これにより、表面の平坦度を高くすることができる。
（請求項３）油冷工程の後に摺動部材の表面側を加圧しながら焼き戻し処理を行うことで、内部歪を除去しながら、平坦度をより高めることができる。

【0023】

（請求項４）第二加熱工程において、６６０〜６９０℃での加熱処理時間が長いほど、窒素化合物層の拡散（消失）が拡大する。そこで、第二加熱工程における当該温度での処理時間を短くすることで、窒素化合物層の拡散を抑制でき、硬度を確保することができる。一方、第一加熱工程では窒化処理を行う工程であるため、５９０〜６６０℃での加熱処理時間を十分に確保する必要がある。そこで、第二加熱工程における６６０〜６９０℃での加熱処理時間を第一加熱工程における５９０〜６６０℃での加熱処理時間より短く設定することで、上記を共に満たすことができる。

【0024】

（請求項５）アンモニア雰囲気温度による加熱処理を第一加熱工程の雰囲気温度から第二加熱工程の雰囲気温度に昇温することで、確実に窒素化合物層および窒素拡散層の厚みを確保できると共に、表面粗さを小さくすることができる。

【0025】

（請求項６）雰囲気温度が５５０℃以下のときからアンモニア雰囲気とすることで、窒化むら、すなわち窒化のばらつきを抑制できる。一般に、雰囲気温度が低いほど窒化効率が低く、雰囲気温度が高いほど窒化効率が高い。つまり、窒化効率が低い状態からアンモニア雰囲気とすることで、窒化効率が高くなる雰囲気温度に達したときに、雰囲気全体をアンモニア雰囲気とすることができる。その結果、窒化むらを抑制できる。また、雰囲気温度が５００℃より低い温度のときからアンモニア雰囲気とする場合にも、窒化むらを生じる。そこで、アンモニアガスの供給開始温度を５００℃以上とすることで、窒化むらを抑制できる。

【0026】

（請求項７）本手段に係るクラッチプレートの製造方法によれば、上述した摺動部材の製造方法による効果を奏する。ここで、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ５０μｍ以下としている。仮に、５０μｍより厚くすると、透磁率が低下するため、クラッチプレートの磁束密度が低下して、クラッチプレート間の摩擦係合力が低下することになる。そのため、５０μｍ以下としている。

【0027】

さらに、本手段のクラッチプレートの製造方法によれば、長時間使用したとしても、表面粗さの変化率を小さくできる。その結果、クラッチプレートを長時間使用することで、表面が摩耗したとしても、クラッチプレート同士の接触面積が大きく変化しない。従って、使用前と長時間使用後における伝達トルクの変化率を小さく抑制できる。

【0028】

また、焼き戻し工程を行う場合には、窒素化合物層および窒素拡散層に含まれている非磁性である残留オーステナイトを磁性であるマルテンサイトに変態させることができる。これにより、クラッチプレートの透磁率および硬度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施形態である摺動部材またはクラッチプレートの表面構造を示す。

【図2】図１に示す摺動部材またはクラッチプレートの第一の製造方法を示すフローチャートである。（実施例１）

【図3】図２のＳ２〜Ｓ５における熱処理工程図の一例である。（実施例１，２）

【図4】図２のＳ２〜Ｓ５における熱処理工程図の他の一例である。（参考例）

【図5】図１に示す摺動部材またはクラッチプレートの第二の製造方法を示すフローチャートである。（実施例２，参考例）

【図6】比較例１の製造方法を示すフローチャートである。

【図7】図６のＳ２３〜Ｓ２５における熱処理工程図である。

【図8】比較例２の製造方法を示すフローチャートである。

【図9】図８のＳ３３〜Ｓ３４における熱処理工程図である。

【図10】比較例３の製造方法を示すフローチャートである。

【図11】図１０のＳ４３〜Ｓ４５における熱処理工程図である。

【図12】実施例１における断面組織の顕微鏡写真である。

【図13】実施例２における断面組織の顕微鏡写真である。

【図14】参考例における断面組織の顕微鏡写真である。

【図15】比較例１における断面組織の顕微鏡写真である。

【図16】比較例２における断面組織の顕微鏡写真である。

【図17】比較例３における断面組織の顕微鏡写真である。

【図18】対象部材の表面からの深さに対する硬さを示すグラフである。

【図19】加熱前と冷却後の歪変化量を示すグラフである。

【図20】表面粗さを示すグラフである。

【図21】実施例１の表面の顕微鏡写真である。

【図22】比較例３の表面の顕微鏡写真である。

【図23】実機耐久摩擦試験前後の伝達トルクの変化率を示すグラフである。

【図24】本実施形態のクラッチプレートを適用した駆動力伝達装置の軸方向断面図である。

【図25】図２４のアウタプレートの軸方向から見た図である。図中、環状線は溝を示す。

【図26】図２４のインアプレートの軸方向から見た図である。図中、交差線は溝を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

（摺動部材またはクラッチプレートの説明）
本発明の摺動部材またはクラッチプレートについて図面を参照して説明する。摺動部材またはクラッチプレートの表面構造について、図１を参照して説明する。摺動部材またはクラッチプレートは、炭素鋼などの鋼材からなる素材の表面に、窒化処理を施してなる。なお、当該摺動部材の例としては、電磁クラッチ装置を構成するクラッチプレートの他、ＬＳＤクラッチの鉄系クラッチプレート、ブレーキパッドなどが挙げられる。

【0031】

図１に示すように、当該摺動部材は、鋼材からなる母材部１１０と、母材部１１０の表面側に１０〜５０μｍの厚さに形成される窒素拡散層１２０と、窒素拡散層１２０の表面側に１０〜５０μｍの厚さに形成され最表面をなす窒素化合物層１３０とを備える。素材は、炭素含有量が０．１０〜０．２０％の鋼材を用いる。一般的に、低炭素鋼であるほど、安価であるが、表面の高硬度化が容易ではない。しかし、本発明によれば、例えば、S15Cなどの低炭素鋼であっても、後述するように、表面の高硬度化を図ることができる。そして、母材部１１０は、素材と同一である。

【0032】

窒素拡散層１２０は、窒素が固溶されている。窒素化合物層１３０は、母材部１１０側に位置する緻密層１３１と、最表面側に位置する白層１３２とを備える。緻密層１３１は、白層１３２に比べて、窒素濃度が低く、ポーラスが少ないため、硬度が高い部分である。

【0033】

（製造方法）
次に、摺動部材またはクラッチプレートの表面の熱処理方法（製造方法）について説明する。ここで、摺動部材などの製造方法として、二種類の製造方法を適用する。以下にそれぞれについて説明する。

【0034】

まず、第一の製造方法について、図２〜図４を参照して説明する。ここで、図３および図４は、それぞれ第一の製造方法の一例を示す工程図である。素材に対して、酸化処理を行う（Ｓ１）。この酸化処理は、窒化処理の前に行う処理である。酸化処理を行うことにより、素材を窒化させやすくなる。酸化処理は、３００〜４５０℃の酸化雰囲気にて１〜２時間行う。

【0035】

続いて、５７０〜６６０℃のアンモニア雰囲気にて、素材に対して加熱処理を行う（第一加熱工程、Ｓ２）。具体的には、図３に示すように行う。まず、素材を容積１〜３m³の処理室に保持する。このときの処理室内の雰囲気温度は、５００℃以下となる。そして、処理室内の雰囲気温度が、５７０〜６６０℃となるように昇温し始める。

【0036】

図３の工程図の場合、雰囲気温度が５００〜５５０℃に達すると、処理室内をアンモニア雰囲気にする。図３において、アンモニア雰囲気とする開始温度は、５２０℃としている。そして、例えば、処理室内に、窒素（N₂）ガスを０〜５m³/Hrで供給し、アンモニア（NH₃）ガスを３〜７m³/Hrで供給すると共に、二酸化炭素（CO₂）ガスを０．１〜０．６m³/Hrで供給する。なお、アンモニア雰囲気では、窒素ガスを供給しないでもよい。

【0037】

そして、雰囲気温度が５７０〜６６０℃に達すると、３０分〜２時間の間、雰囲気温度を５７０〜６６０℃の一定温度に保持する。このとき、素材は窒化される。第一加熱工程における一定温度は、図３では６４０℃とし、図４では５７０℃としている。なお、好ましくは、図３に示すように、第一加熱工程における一定の雰囲気温度をＦｅ−ＮのＡ１変態点である５９０℃より高い温度にするとよい。

【0038】

他の例として、第一加熱工程に関しては、図４の工程図に示すように行うこともできる。処理室内の雰囲気温度が５００℃以下の状態から５７０〜６６０℃となるように昇温し始める。昇温している間、窒素ガスを５m³/Hrで供給する。そして、雰囲気温度が５７０〜６６０℃に達すると、窒素雰囲気の状態を５〜３０分の間、保持する。

【0039】

続いて、アンモニア雰囲気とするために、窒素ガスを０〜５m³/Hrで供給し、アンモニアガスを３〜７m³/Hrで供給すると共に、二酸化炭素ガスを０．１〜０．６m³/Hrで供給する。５７０〜６６０℃のアンモニア雰囲気とした状態を、３０分〜２時間の間、保持する。このとき、素材は窒化される。なお、この間、窒素ガスを供給しないでもよい。

【0040】

続いて、図２に戻り説明を継続する。第一加熱工程に続いて、６６０〜６９０℃の非酸化雰囲気かつ非アンモニア雰囲気にて、素材に対して加熱処理を行う（第二加熱工程、Ｓ３）。具体的には、図３または図４に示すように、第一加熱工程における５７０〜６６０℃の一定温度の状態から、第二加熱工程としての６６０〜６９０℃の雰囲気温度に昇温する。昇温している間は、アンモニア雰囲気としている。

【0041】

そして、雰囲気温度が６６０〜６９０℃に昇温されると、アンモニアガスおよび二酸化炭素ガスの供給を停止し、窒素雰囲気とする。窒素雰囲気下では、窒化される訳ではない。そして、非アンモニア雰囲気かつ非酸化雰囲気であって、雰囲気温度を６６０〜６９０℃の一定温度として、５分〜１時間の間、保持する。この第二加熱工程の処理時間は、素材の温度を６６０〜６９０℃の一定温度に均一化することができる程度の時間で足りる。第二加熱工程における一定温度は、図３および図４では６８０℃としている。

【0042】

続いて、図２に戻り説明を継続する。第二加熱工程に続いて、６０〜８０℃の油温にて油冷を行う（油冷工程）。具体的には、窒素雰囲気で６０〜８０℃の油温の焼入油に素材を入れる。このとき、素材が酸化されないようにする。油冷工程における油温は、図３および図４では７０℃としている。

【0043】

油冷工程にて素材の温度が油冷工程の油温に達すると、続いて、素材の表面側を加圧しながら、窒素雰囲気で２５０〜４００℃の炉温の加熱炉に素材を入れて、１〜５時間の間、焼き戻し処理を行う（焼き戻し工程）。この焼き戻し処理をプレステンパとも称される。以上の処理により、図１に示したように、素材の表面に窒素化合物層１３０および窒素拡散層１２０を形成する。

【0044】

次に、第二の製造方法について、図５を参照して説明する。第二の製造方法は、第一の製造方法の酸化処理の前工程として、素材に対してホットプレス処理を行う（Ｓ１１）。ホットプレス処理は、素材に対して、６００〜７００℃の温度で、５Ｎ以上の加圧力を付与する。ホットプレス処理により、素材の歪みを低減し、素材の内部の残留応力を除去することができる。ホットプレス処理の後は、第一実施形態と同様に、酸化処理（Ｓ１２）→第一加熱（Ｓ１３）→第二加熱（Ｓ１４）→油冷（Ｓ１５）→プレステンパ（Ｓ１６）を行う。

【0045】

（比較実験）
次に、本実施形態の製造方法により得られた部材の硬さ、冷却後の歪変化量（平坦度）、部材の表面粗さ、および、クラッチプレートに適用した場合の実機耐久摩擦試験前後における伝達トルクの変化量について評価する。

【0046】

（実施例１）本実施形態の実施例１は、図２に示す第一の製造方法を適用し、かつ、図３に示す加熱工程を適用した場合とする。実施例１では、素材としてS15Cを用い、処理室の容積を２m³とし、第一加熱工程において、アンモニアガスを５m³/Hr、二酸化炭素ガスを０．３m³/Hr供給する。また、第一加熱工程および第二加熱工程において、窒素ガスを５m³/Hrで供給する。油冷工程に用いる冷却油（焼入油）は、パラフィン系基油としたJIS１種２号に相当する真空熱処理用の高性能ハイスピードクエンチ油（動粘度：１６±２．５mm²/s（４０℃），引火点（COC）：１７８℃，冷却性能特性温度：６２０℃，商品名：特殊焼入油V-1700S（日本グリース株式会社製））を用いる。油冷工程後、３１０℃で３時間のプレステンパを行う。

【0047】

（実施例２）本実施形態の実施例２は、図５に示す第二の製造方法を適用し、かつ、図３に示す加熱工程を適用した場合とする。実施例２は、実施例１に対してホットプレス処理を追加すること以外は、実施例１と同様である。

【0048】

（参考例）本実施形態の参考例は、図５に示す第二の製造方法を適用し、かつ、図４に示す加熱工程を適用した場合とする。なお、アンモニアガス、二酸化炭素ガス、窒素ガスの供給量、油冷工程などは、実施例１と同様である。

【0049】

（比較例１）比較例１は、ナイトロテック法を適用した場合であり、図６に示すフローチャートおよび図７に示す加熱工程を適用した場合とする。この場合の素材は、実施例１〜３と同一のS15Cを用いる。具体的には、ホットプレス処理（Ｓ２１）→酸化処理（Ｓ２２）→６４０℃加熱処理（Ｓ２３）→５０〜６０℃の水−エマルジョン冷却（Ｓ２４）→プレステンパ（Ｓ２５）を行う。

【0050】

Ｓ２３の加熱処理以降は、以下のように行う。容積２m³の処理室に、窒素ガスを５．５m³/Hrで供給し、アンモニアガスを５．５m³/Hrで供給する。処理室の室温は、一旦降温するが、昇温に転じた時から二酸化炭素ガスを０．４８m³/Hrで供給する。処理室の室温を６４０℃まで昇温する。６４０℃に昇温完了後に、１時間３０分維持する（加熱工程）。

【0051】

加熱工程の後に、大気開放して、素材を酸化させる。その後に、５０〜６０℃の水−油エマルジョン液にて冷却を行う（冷却工程）。冷却工程の後には、素材の表面側を加圧しながら、３１０℃の炉温の加熱炉に素材を入れて、３．０時間焼き戻し処理を行う（焼き戻し工程）。そして、処理を終了する。

【0052】

（比較例２）比較例２は、ガス軟窒化処理を施した場合であり、図８に示すフローチャートおよび図９に示す加熱工程を適用した場合とする。この場合の素材は、実施例１，２，参考例と同一のS15Cを用いる。具体的には、ホットプレス処理（Ｓ３１）→酸化処理（Ｓ３２）→５８０℃の加熱処理（Ｓ３３）→２５℃窒素ガス冷却（Ｓ３４）を行う。

【0053】

Ｓ３３の加熱処理以降は、以下のように行う。容積２m³の処理室を５８０℃まで昇温する。この温度は、Fe-NのA1変態点である５９０℃より低温である。そして、昇温完了後に、窒素ガスを３m³/Hrで供給し、アンモニアガスを８m³/Hrで供給すると共に、二酸化炭素ガスを０．３m³/Hrで供給して、１時間２０分維持する（加熱工程）。加熱工程の後に、２５℃の窒素ガス雰囲気中にて素材の冷却を行う（冷却工程）。そして、処理を終了する。

【0054】

（比較例３）比較例３は、高温窒化処理を施した場合であり、図１０に示すフローチャートおよび図１１に示す加熱工程を適用した場合とする。この場合の素材は、実施例１〜３と同一のS15Cを用いる。具体的には、ホットプレス処理（Ｓ４１）→酸化処理（Ｓ４２）→６８０℃の加熱処理（Ｓ４３）→７０℃の油冷（Ｓ４４）→プレステンパ（Ｓ４５）を行う。

【0055】

Ｓ４３の加熱処理以降は、以下のように行う。容積２m³の処理室を６８０℃まで昇温する。昇温している途中に窒素ガスを５m³/Hrで供給する。昇温完了後に、３０分維持する。その後、アンモニア雰囲気とする。アンモニア雰囲気では、窒素ガスの供給を止めると共に、アンモニアガスを５m³/Hrで供給すると共に、二酸化炭素ガスを０．３m³/Hrで供給して、５０分間維持する。その後、油冷工程およびプレステンパは、実施例１と同様に行う。

【0056】

（断面組織の顕微鏡写真）
それぞれの表面側における断面組織の顕微鏡写真を図１２〜図１７に示す。本実施形態の実施例１では、図１２に示すように、最表面に窒素化合物層のうちの白層が僅かに形成され、それより深い側に窒素化合物層のうちの緻密層が形成されている。窒素化合物層の厚みは、約２０μｍであった。また、窒素化合物層の深い側には窒素拡散層が形成されている。窒素拡散層の厚みは、約２５μｍであった。

【0057】

また、実施例２では、図１３に示すように、最表面に窒素化合物層のうちの白層が僅かに形成され、それより深い側に窒素化合物層のうちの緻密層が形成されている。窒素化合物層の厚みは、約１７μｍであった。また、窒素化合物層の深い側には窒素拡散層が形成されている。窒素拡散層の厚みは、約２３μｍであった。

【0058】

また、参考例では、図１４に示すように、最表面に窒素化合物層のうちの白層が僅かに形成され、それより深い側に窒素化合物層のうちの緻密層が形成されている。窒素化合物層の厚みは、約１５μｍであった。また、窒素化合物層の深い側には窒素拡散層が形成されている。窒素拡散層の厚みは、約２２μｍであった。

【0059】

比較例１では、図１５に示すように、最表面に酸化被膜層が僅かに形成され、それより深い位置に約２５μｍの厚みの窒素化合物層が形成され、さらに深い位置に約１７μｍの厚みの窒素拡散層が形成された。

【0060】

比較例２では、図１６に示すように、最表面に窒素化合物層が約１５μｍ形成されている。この場合には、窒素拡散層はほとんど形成されていない。つまり、窒素化合物層より深い側には母材となる。

【0061】

比較例３では、図１７に示すように、最表面に窒素化合物層のうちの白層が僅かに形成され、それより深い側に窒素化合物層のうちの緻密層が形成されている。窒素化合物層の厚みは、約２５μｍであった。また、窒素化合物層の深い側には窒素拡散層が形成されている。窒素拡散層の厚みは、約２５μｍであった。

【0062】

（硬さ）
表面からの深さに対する硬さＭＨＶ（２５ｇ）について、図１８を参照して説明する。実施例１，２、参考例および比較例１，３では、最大硬さが、１０００ＭＨＶを超えている。そして、実施例１，２および比較例１，３では、表面から深さ３０μｍ付近まで８００ＭＨＶ以上の高い硬さを有し、深さ５０μｍ付近までの硬さが母材の硬さよりも高くなっている。つまり、表面からの深さ２５μｍ付近までに形成されている窒素化合物層によって、高い硬さを得ている。また、窒素拡散層を深く形成させることによって、硬さが高い部分を厚くすることができている。

【0063】

また、参考例では、表面から深さ２５μｍ付近まで８００ＭＨＶ以上の高い硬さを有し、深さ４０μｍ付近までの硬さが母材の硬さよりも高くなっている。これは、窒素化合物層および窒素拡散層が上記に比べて薄くなっていることが理由と考えられる。

【0064】

また、比較例２のガス軟窒化処理では、最大硬さが７００ＭＨＶを超えているが、７００ＭＨＶ以上の高い硬さの部分は、表面から深さ６μｍ付近までとなっている。さらに、表面からの深さ１０μｍ付近では、３００ＭＨＶ程度に低下しており、表面からの深さ１５μｍ付近では、ほぼ母材の硬さと同程度となっている。図１６に示すように、窒化化合物層が形成されている深さに対応している。

【0065】

（加熱冷却工程前後の歪変化量（平坦度））
次に、加熱工程前の歪量（平坦度）に対する冷却工程後の歪量（平坦度）の変化量について、図１９を参照して説明する。実施例２、参考例および比較例２，３では、歪変化量が０．０１ｍｍ程度となっている。実施例１では、歪変化量が０．０８ｍｍとなっている。また、比較例１では、０．２７ｍｍとなっている。比較例１の歪変化量が大きいのは、冷却液の温度が５０〜６０℃と低いことにより、冷却スピードが速いためであると考えられる。

【0066】

（表面粗さ）
次に、それぞれの試験結果に対して、製造後のクラッチプレートの表面粗さＲｚ（十点平均粗さ（JIS B0601：1994））について、図２０を参照して説明する。実施例１，２、参考例および比較例１，２は、１．０μｍ程度であり、比較例３が２．９μｍであった。

【0067】

（表面の顕微鏡写真）
ここで、実施例１と比較例３のクラッチプレートの表面の顕微鏡写真を図２１および図２２に示す。図２１および図２２によれば、実施例１および比較例３はいずれも小さな突起が多数存在していることが分かる。さらには、図２１の実施例１の突起の径は、図２２の比較例の突起の径よりも小さいことが分かる。比較例３に比べて実施例１では、窒化する際の温度が低いため、窒化する際の表面の突起の成長が抑制されていると考えられる。

【0068】

そして、図２０に示すように実施例１の表面粗さＲｚが比較例３の表面粗さＲｚより小さいことは、図２１および図２２に示すように、実施例１の突起の径が比較例３に比べて小さいことと関係があると考えられる。

【0069】

（実機耐久摩擦試験）
それぞれの部材に対する実機耐久摩擦試験を行った。当該試験には、駆動力伝達装置を構成する電磁クラッチを適用した。具体的には、上記実施例１，２、参考例および比較例１〜３の各表面処理を、当該電磁クラッチを構成し且つ複数の同心円の環状溝を有するアウタパイロットクラッチプレート４４ｂ（図２４、図２５に示す）に施す。アウタパイロットクラッチプレート４４ｂの相手材であって、複数の交差する溝を有するインナパイロットクラッチプレート４４ａ（図２４、図２６に示す）は、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）膜をコーティングした。試験条件は、電磁クラッチ部の面圧０．２MPa、すべり速度０．０２m/s、カップリングフルード（動粘度４０℃、２３mm²/s）潤滑下、カップリング表面温度９０〜１００℃、耐久時間４８０ｈ連続スリップ、３８０Ｗのエネルギーのもと、耐久試験を行った。

【0070】

そして、摩擦試験前におけるクラッチプレート４４ａ，４４ｂ間の伝達トルクに対する摩擦試験後における伝達トルクの変化率について測定した。ここで、上記摩擦試験を行うことで、各プレート４４ａ，４４ｂの表面が摩耗し、両者の接触面積が変化する。このことによって、摩擦試験後には、試験前に比べて、両者間の伝達トルクが増大する。そして、摩擦試験前後において伝達トルクの変化率が小さいほど、耐久性能が高いとして評価される。

【0071】

図２３に示すように、比較例１の変化率が、最も小さく、４％程度であった。次に、実施例１，２の変化率が、５％程度であり、参考例の変化率が、８％程度であった。比較例２の変化率は、１２％程度であり、比較例３の変化率は、１０％程度であった。

【0072】

（まとめ）
実施例１，２、参考例によれば、第二加熱工程（図２のＳ３、図５のＳ１４）後の冷却を油冷としているため、冷却液には油を用い、水を用いていない。これにより、摺動部材の表面に錆が発生することを抑制できる。油冷に用いる油は、水冷に用いる水よりも、その材料自体の性質として冷却スピードが小さい。また、油冷にすることで、水が含まれる冷却液に比べると、温度を高くすることができる。そのため、油冷による冷却スピードは、水を含む冷却液による冷却スピードに比べて遅くすることができる。その結果、加熱前と冷却後の摺動部材の表面の歪変化量（平坦度）を小さくすることができる。

【0073】

ここで、第一加熱工程（図２のＳ２、図５のＳ１３）において、アンモニア雰囲気での加熱処理を行っている。つまり、第一加熱工程にて素材に対して窒化されている。この第一加熱工程における温度は、５７０〜６６０℃である。５７０℃以上で加熱することで、確実に、窒素化合物層１３０および窒素拡散層１２０の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。

【0074】

特に、第一加熱工程の雰囲気温度をＦｅ−ＮのＡ１変態点である５９０℃以上とすることで、図１２〜図１４から分かるように、窒素化合物層１３０および窒素拡散層１２０の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。

【0075】

さらに、当該温度にて窒化することで、図２０に示すように、６６０℃より高い温度にて窒化する場合に比べて、加熱処理後の摺動部材の表面粗さを小さくできる。加熱処理後の摺動部材の表面粗さを小さくすることで、最終的に冷却後の摺動部材の表面粗さを小さくすることができる。従って、長時間使用した場合であっても、表面粗さの変化を抑制することができる。その結果、クラッチプレートに適用した場合に、表面が摩耗したとしても、クラッチプレート同士の接触面積が大きく変化しない。従って、使用前と長時間使用後における伝達トルクの変化率を小さくすることができる。

【0076】

ただし、窒化する際の加熱温度（第一加熱工程の温度）を５７０〜６６０℃とすることで、当該温度から油冷を行った場合には、上述したように油冷温度が６０〜８０℃と水冷に比べて高温であるために、冷却する温度差が小さくなってしまう。そこで、窒化する第一加熱工程に続いて、雰囲気温度を６６０〜６９０℃に昇温し、その後に油冷することとした（第二加熱工程）。つまり、油冷は、６６０〜６９０℃を開始温度として行われ、十分な温度差を確保できる。

【0077】

これにより、油冷工程（図２のＳ４、図５のＳ１５）における油温を６０℃以上としたとしても、油冷工程の直前の第二加熱工程における雰囲気温度を、Ｆｅ−ＮのＡ１変態点である５９０℃より十分に高い温度の６６０℃以上にすることで、確実に、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。

【0078】

また、第二加熱工程における雰囲気温度を６６０℃以上にし、油温を８０℃以下にすることで、確実に、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０〜５０μｍ確保することができる。従って、表面側の硬さを高くすることができる。その結果、耐摩耗性を良好とできる。ところで、窒素化合物層および窒素拡散層の厚みをそれぞれ１０μｍ以上とすることで、摺動部材の表面の硬度を十分に確保できると共に、表面が摩耗したとしても表面側の硬さの変動を小さくすることができる。

【0079】

また、油冷工程における油温を６０℃以上とすることで、図１９に示すように、従来課題であった素材の変形を十分に抑制することができる。さらに、第二加熱工程における雰囲気温度を６９０℃以下にすることで、窒素化合物層の拡散（消失）を抑制でき、表面側の硬さを高くすることができる。

【0080】

また、実施例１，２、参考例の油冷工程では非酸化雰囲気での油冷を行っている。つまり、比較例１のナイトロテック法のように、加熱工程の後に積極的に酸化処理を行わない。つまり、摺動部材の表面に酸化被膜が形成されにくい。このことによっても、実施例１，２、参考例では、表面の平坦度を高くすることができる。

【0081】

また、油冷工程の後にプレステンパ処理（図２のＳ５、図５のＳ１６）を行うことで、内部歪を除去しながら、平坦度をより高めることができる。さらに、プレステンパ処理を行うことで、窒素化合物層１３０および窒素拡散層１２０に含まれている非磁性である残留オーステナイトを磁性であるマルテンサイトに変態させることができる。これにより、クラッチプレートの透磁率および硬さを上げることができる。

【0082】

また、実施例１，２の方が参考例に比べて、窒素化合物層１３０が厚い。このことから、第二加熱工程において、６６０〜６９０℃での加熱処理時間が長いほど、窒素化合物層の拡散（消失）が拡大すると考えられる。そこで、第二加熱工程における当該温度での処理時間を短くすることで、窒素化合物層１３０の拡散を抑制でき、硬さを確保することができる。一方、第一加熱工程では窒化処理を行う工程であるため、５７０〜６６０℃での加熱処理時間を十分に確保する必要がある。そこで、実施例１，２のように、第二加熱工程における６６０〜６９０℃での加熱処理時間を第一加熱工程における５７０〜６６０℃での加熱処理時間より短く設定することで、上記を共に満たすことができる。

【0083】

また、実施例１，２、参考例においては、アンモニア雰囲気温度による加熱処理を第一加熱工程の雰囲気温度から第二加熱工程の雰囲気温度に昇温している。これにより、確実に窒素化合物層１３０および窒素拡散層１２０の厚みを確保できると共に、表面粗さを小さくすることができる。なお、第一加熱工程の雰囲気温度から昇温開始時に、アンモニアガスの供給を停止してもよい。

【0084】

さらに、実施例１，２においては、雰囲気温度が５００〜５５０℃において、処理室をアンモニア雰囲気としている。このように、雰囲気温度が５５０℃以下のときからアンモニア雰囲気とすることで、窒化むら、すなわち窒化のばらつきを抑制できる。一般に、雰囲気温度が低いほど窒化効率が低く、雰囲気温度が高いほど窒化効率が高い。つまり、窒化効率が低い状態からアンモニア雰囲気とすることで、窒化効率が高くなる雰囲気温度に達したときに、雰囲気全体をアンモニア雰囲気とすることができる。その結果、窒化むらを抑制できる。また、雰囲気温度が５００℃より低い温度のときからアンモニア雰囲気とする場合にも、窒化むらを生じる。そこで、アンモニアガスの供給開始温度を５００℃以上とすることで、窒化むらを抑制できる。

【0085】

ところで、上述したように、窒素化合物層１３０および窒素拡散層１２０の厚みをそれぞれ５０μｍ以下としている。仮に、５０μｍより厚くすると、透磁率が低下するため、クラッチプレートの磁束密度が低下して、クラッチプレート間の摩擦係合力が低下することになる。そのため、５０μｍ以下としている。

【0086】

（電磁クラッチ装置を適用した駆動力伝達装置）
次に、上述した電磁クラッチ装置のクラッチプレートを適用する駆動力伝達装置１について、図２４を参照して説明する。駆動力伝達装置１は、例えば、４輪駆動車において車両の走行状態に応じて駆動力が伝達される補助駆動輪側への駆動力伝達系に適用される。より詳細には、４輪駆動車において、駆動力伝達装置１は、例えば、エンジンの駆動力が伝達されるプロペラシャフトと、リアディファレンシャルとの間に連結されている。駆動力伝達装置１は、プロペラシャフトから伝達される駆動力を、伝達割合を可変にしながら、リアディファレンシャルに伝達している。この駆動力伝達装置１は、例えば、前輪と後輪との回転差が生じた場合に、回転差を低減するように作用する。

【0087】

駆動力伝達装置１は、いわゆる電子制御カップリングからなる。この駆動力伝達装置１は、図２４に示すように、外側回転部材としてのアウタケース１０と、内側回転部材としてのインナシャフト２０と、メインクラッチ３０と、パイロットクラッチ機構を構成する電磁クラッチ装置４０と、カム機構５０とを備えている。

【0088】

アウタケース１０は、円筒形状のホールカバー（図示せず）の内周側に、当該ホールカバーに対して回転可能に支持されている。このアウタケース１０は、全体として円筒形状に形成されており、車両前側に配置されるフロントハウジング１１と車両後側に配置されるリヤハウジング１２とにより形成されている。

【0089】

フロントハウジング１１は、例えばアルミニウムを主成分とする非磁性材料のアルミニウム合金により形成され、有底筒状に形成されている。フロントハウジング１１の円筒部の外周面が、ホールカバーの内周面に軸受を介して回転可能に支持されている。さらに、フロントハウジング１１の底部が、プロペラシャフト（図示せず）の車両後端側に連結されている。つまり、フロントハウジング１１の有底筒状の開口側が車両後側を向くように配置されている。そして、フロントハウジング１１の内周面のうち軸方向中央部には、雌スプライン１１ａが形成されており、当該内周面の開口付近には、雌ねじが形成されている。

【0090】

リヤハウジング１２は、円環状に形成されており、フロントハウジング１１の開口側の径方向内側に、フロントハウジング１１と一体的に配置されている。リヤハウジング１２の車両後方側には、全周に亘って環状溝が形成されている。このリヤハウジング１２の環状溝底の一部分には、非磁性材料としての例えばステンレス鋼により形成された環状部材１２ａを備えている。リヤハウジング１２のうち環状部材１２ａ以外の部位は、磁気回路を形成するために磁性材料である鉄を主成分とする材料（以下、「鉄系材料」と称する）により形成されている。リヤハウジング１２の外周面には、雄ねじが形成されており、当該雄ねじはフロントハウジング１１の雌ねじにねじ締めされる。なお、フロントハウジング１１の雌ねじをリヤハウジングの雄ねじに締め付け、フロントハウジング１１の開口側端面をリヤハウジングの段部の端面に当接することにより、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とを固定する。

【0091】

インナシャフト２０は、外周面の軸方向中央部に雄スプライン２０ａを備える軸状に形成されている。このインナシャフト２０は、リヤハウジング１２の中央の貫通孔を液密的に貫通して、アウタケース１０内に相対回転可能に同軸上に配置されている。そして、インナシャフト２０は、フロントハウジング１１およびリヤハウジング１２に対して軸方向位置を規制された状態で、フロントハウジング１１及びリヤハウジング１２に軸受を介して回転可能に支持されている。さらに、インナシャフト２０の車両後端側（図２４の右側）は、ディファレンシャルギヤ（図示せず）に連結されている。なお、アウタケース１０とインナシャフト２０とにより液密的に区画される空間内には、所定の充填率で潤滑油が充填されている。

【0092】

メインクラッチ３０は、アウタケース１０とインナシャフト２０との間でトルクを伝達する。このメインクラッチ３０は、鉄系材料により形成された湿式多板式の摩擦クラッチである。メインクラッチ３０は、フロントハウジング１１の円筒部内周面とインナシャフト２０の外周面との間に配置されている。メインクラッチ３０は、フロントハウジング１１の底部とリヤハウジング１２の車両前方端面との間に配置されている。このメインクラッチ３０は、インナメインクラッチプレート３２とアウタメインクラッチプレート３１とにより構成され、軸方向に交互に配置されている。インナメインクラッチプレート３２は、内周側に雌スプライン３２ａが形成されており、インナシャフト２０の雄スプライン２０ａに嵌合されている。アウタメインクラッチプレート３１は、外周側に雄スプライン３１ａが形成されており、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ａに嵌合されている。

【0093】

電磁クラッチ装置４０は、磁力によりアーマチュア４３をヨーク４１側に引き寄せることでパイロットクラッチ４４同士を係合させる。つまり、電磁クラッチ装置４０は、アウタケース１０のトルクを、カム機構５０を構成する支持カム部材５１に伝達する。この電磁クラッチ装置４０は、ヨーク４１と、電磁コイル４２と、アーマチュア４３と、パイロットクラッチ４４とにより構成されている。

【0094】

ヨーク４１は、環状に形成されており、リヤハウジング１２に対して相対回転可能となるように隙間を介してリヤハウジング１２の環状溝に収容されている。ヨーク４１は、ホールカバーに固定されている。また、ヨーク４１の内周側が、リヤハウジング１２に軸受を介して回転可能に支持されている。電磁コイル４２は、巻線を巻回することにより円環状に形成され、ヨーク４１に固定されている。

【0095】

アーマチュア４３は、鉄系材料により形成されている。外周側に雄スプラインを備える円環状に形成されている。アーマチュア４３は、メインクラッチ３０とリヤハウジング１２との軸方向間に配置されている。そして、アーマチュア４３の外周側が、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ａに嵌合されている。アーマチュア４３は、電磁コイル４２に電流が供給されると、ヨーク４１側に引き寄せられるように作用する。

【0096】

パイロットクラッチ４４は、アウタケース１０と支持カム部材５１との間でトルクを伝達する。このパイロットクラッチ４４は、鉄系材料により形成されている。パイロットクラッチ４４は、フロントハウジング１１の円筒部内周面と支持カム部材５１の外周面との間に配置されている。さらに、パイロットクラッチ４４は、アーマチュア４３とリヤハウジング１２の車両前方端面との間に配置されている。このパイロットクラッチ４４は、インナパイロットクラッチプレート４４ａ（図２４、図２６に示す）とアウタパイロットクラッチプレート４４ｂ（図２４、図２５に示す）とにより構成され、軸方向に交互に配置されている。インナパイロットクラッチプレート４４ａは、内周側に雌スプラインが形成されており、支持カム部材５１の雄スプラインに嵌合されている。アウタパイロットクラッチプレート４４ｂは、外周側に雄スプラインが形成されており、フロントハウジング１１の雌スプライン１１ａに嵌合されている。

【0097】

そして、電磁コイル４２に電流が供給されると、図２４の矢印にて示すように、ヨーク４１、リヤハウジング１２の外周側、パイロットクラッチ４４、アーマチュア４３、パイロットクラッチ４４、リヤハウジング１２の内周側、ヨーク４１を通過する磁気回路が形成される。そうすると、アーマチュア４３がヨーク４１側に引き寄せられて、インナパイロットクラッチプレート４４ａとアウタパイロットクラッチプレート４４ｂとが摩擦係合する。そして、アウタケース１０のトルクを支持カム部材５１に伝達する。一方、電磁コイル４２への電流供給を遮断すると、アーマチュア４３に対する吸引力がなくなり、インナパイロットクラッチプレート４４ａとアウタパイロットクラッチプレート４４ｂとの摩擦係合力が解除される。

【0098】

カム機構５０は、メインクラッチ３０とパイロットクラッチ４４との間に設けられ、パイロットクラッチ４４を介して伝達されるアウタケース１０とインナシャフト２０との回転差に基づくトルクを軸方向の押圧力に変換してメインクラッチ３０を押圧する。このカム機構５０は、支持カム部材５１と、移動カム部材５２と、カムフォロア５３とから構成されている。

【0099】

支持カム部材５１は、外周側に雄スプラインを備えた円環状に形成されている。この支持カム部材５１の車両前方端面には、カム溝が形成されている。支持カム部材５１は、インナシャフト２０の外周面に対して隙間を介して設けられ、リヤハウジング１２の車両前方端面にスラスト軸受６０を介して支持されている。従って、支持カム部材５１の車両後方端面は、スラスト軸受６０の軌道板にシム６１を介して当接している。つまり、支持カム部材５１は、インナシャフト２０およびリヤハウジング１２に対して相対回転可能であり、軸方向に対して規制されて設けられている。さらに、支持カム部材５１の雄スプラインは、インナパイロットクラッチプレート４４ａの雌スプラインに嵌合している。

【0100】

移動カム部材５２は、大部分を鉄系材料により形成され、内周側に雌スプラインを備える円環状に形成されている。移動カム部材５２は、支持カム部材５１の車両前方に配置されている。移動カム部材５２の車両後方端面には、支持カム部材５１のカム溝に対して軸方向に対向するように、カム溝が形成されている。移動カム部材５２の雌スプラインが、インナシャフト２０の雄スプライン２０ａに嵌合している。従って、移動カム部材５２は、インナシャフト２０と共に回転する。さらに、移動カム部材５２の車両前方端面は、メインクラッチ３０のうち最も車両後方に配置されるインナメインクラッチプレート３２に当接し得る状態となっている。移動カム部材５２は、車両前方に移動すると、当該インナメインクラッチプレート３２に対して車両前方へ押し付ける。

【0101】

カムフォロア５３は、ボール状からなり、支持カム部材５１と移動カム部材５２の互いに対向するカム溝に介在している。つまり、カムフォロア５３およびそれぞれのカム溝の作用により、支持カム部材５１と移動カム部材５２に回転差が生じた際には、移動カム部材５２が支持カム部材５１に対して軸方向に離間する方向（車両前方）へ移動する。支持カム部材５１に対する移動カム部材５２の軸方向離間量は、支持カム部材５１と移動カム部材５２とのねじれ角度が大きいほど大きくなる。

【0102】

（駆動力伝達装置の基本的な動作）
次に、上述した構成からなる駆動力伝達装置１の基本的な動作について説明する。アウタケース１０とインナシャフト２０とが回転差を生じている場合について説明する。電磁クラッチ装置４０の電磁コイル４２に電流が供給されると、電磁コイル４２を基点としてヨーク４１、リヤハウジング１２、アーマチュア４３を循環するループ状の磁気回路が形成される。

【0103】

このように、磁気回路が形成されることで、アーマチュア４３がヨーク４１側、すなわち軸方向後方に向かって引き寄せられる。その結果、アーマチュア４３は、パイロットクラッチ４４を押圧して、インナパイロットクラッチプレート４４ａとアウタパイロットクラッチプレート４４ｂとが摩擦係合する。そうすると、アウタケース１０の回転トルクが、パイロットクラッチ４４を介して支持カム部材５１へ伝達されて、支持カム部材５１が回転する。

【0104】

ここで、移動カム部材５２はインナシャフト２０とスプライン嵌合しているため、インナシャフト２０と共に回転する。従って、支持カム部材５１と移動カム部材５２とに回転差が生じる。そうすると、カムフォロア５３およびそれぞれのカム溝の作用により、支持カム部材５１に対して移動カム部材５２が軸方向（車両前側）に移動する。移動カム部材５２がメインクラッチ３０を車両前側へ押圧することになる。

【0105】

その結果、インナメインクラッチプレート３２とアウタメインクラッチプレート３１とが相互に当接して摩擦係合状態となる。そうすると、アウタケース１０との回転トルクが、メインクラッチ３０を介してインナシャフト２０に伝達される。そうすると、アウタケース１０とインナシャフト２０との回転差を低減することができる。なお、電磁コイル４２へ供給する電流量を制御することで、メインクラッチ３０の摩擦係合力を制御できる。つまり、電磁コイル４２へ供給する電流量を制御することで、アウタケース１０とインナシャフト２０との間で伝達されるトルクを制御できる。

【符号の説明】

【0106】

１１０：母材部、 １２０：窒素拡散層、 １３０：窒素化合物層、 １３１：緻密層、 １３２：白層、 ３１，３２，４４ａ，４４ｂ：クラッチプレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】