JPH0476085A - 差動制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は車両に装置される差動制限装置の改良に関する
。

［従来の技術］ 差動制限装置は、第一の摩擦板と第二の摩隙仮とか差動
装置の相対回転可能な２部月に回転方向に一体的に係合
しかつ第一の摩擦板と第二の摩擦板とが交互に重ね合わ
されて配設された構造をも′つもので、いわゆる多板ク
ラッヂ機構により差動装置の差動制限を行うものである
。

従来の差動制御装置の多板クラッチ機構を構成する第一
の摩擦板および第二の摩擦板は、両者共に、当初冷間圧
延鋼板か使用されていた。両者共にこの冷間圧延鋼板を
使用する構成では、静摩擦係数が動摩擦係数より高くか
つ摩１察係数の絶対値か高くしかも摩擦係数の変動幅（
バラツキ〉が大きいため、ステイクスリップか発生し、
異音が発生するという問題が在った。

この問題に対処するものとして、実開昭５７１３００３
９号公報に、多板クラッチ機構を構成する摩擦板の摺動
面に自己潤滑性のある二硫化モリブデンあるいはグラフ
アイ１〜粒子を含む表面皮膜を形成する方法が開示され
ている。さらに、本願発明者らの考案にかかる実開平２
−３０５３０号公報には、摩擦板の摺動面を炭素繊維強
化炭素質複合体で形成する方法かＵｉ示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記した自己潤滑性の表面皮膜を形成した摩擦板を使用
する差動制限装置では、摩擦板どうしの摩擦係数が小さ
くなるため、ステイクスリップ、異音の発生か減少する
。しかし、摩擦係数が小さいため、近年の高トルク化エ
ンジンの使用条件下では、差動制限力か不足するという
問題が牛する。

また、摺動面を炭素繊維強化炭素質複合体で形成した摩
擦板を使用する差動制限装置では、動摩擦係数か静摩擦
係数がより低くかつ比較的高い動摩擦係数をもつためス
テイクスリップ、制動力不足の問題は生じない。しかし
、従来の炭素繊維強化炭素質複合体摩耗量が比較的多い
ため、耐久性が不足する、製造か複雑で高価になるとい
った問題がある。

従って本発明の技術的課題は、高１〜ルク使用−Ｉ・に
おいてもステイクスリップの発生がなく、耐久性のある
差動制限装置を提供することにある。

［課題を解決づるための手段」 そこで本発明は、前記した課題を解決するため、差動制
限装置の第一の摩擦板と第二の摩擦板の両摩１察而の少
なくとも一方の摩１寮而を、炭素７１〜リツクス中に炭
素繊維があるいは炭素繊維と無機微小体とか一体的に埋
設された組織を有し、該炭素７１〜ワツクスは偏光顕微
鏡で児で光学的異方性の微粒子が均一に密集したモザイ
ク構造をもち、該炭素繊維と該炭素７１〜リツクスとの
間の界面で剥離している界面の割合が全界面に対して１
０％以下であり、かつ密度か１．６５以上である炭素繊
維強化炭素焼結体で構成することとしたものである。

本発明の差動制限装置は、従来の差動制限装置と同様に
、第一の摩擦板と第二の摩擦板とが交互に重ね合わされ
て配設されており、第一の摩擦板と第二の摩擦板は差動
装置の相対回転可能な２部材に回転方向に一体的に係合
している。そして本発明の差動制限装置では、その摩擦
板の少なくとも一方の１門動面か以下に詳述する特殊な
炭素繊維強化炭素焼結体で構成されている。この炭素繊
維強化炭素焼結体は、炭素７１〜リツクス中に炭素繊維
あるいは炭素繊維と金属およびセラミックスからなる無
機微小体が一体的に埋設された組織を右し、該炭素７１
〜リツクスは偏光顕微鏡で兄で光学的異方性の微粒子が
均一に密集したモザイク構造をもち、該炭素繊維と該炭
素７１〜リツクスとの間の界面の全界面面積に対する剥
離している界面の剥離面積は１０％以下であるものであ
る。

この炭素繊維強化炭素焼結体を構成する炭素繊維は、焼
結体の強度を確保するもので、偏光顕微鏡で児て、異方
性を示すものでも等方性を示すものてもよい。炭素繊維
は、切断された短繊維でも、長繊維でもよい。また、炭
素繊維は７１〜リツクス中に一定方向に配向しているも
のでも逆にランダムに配向しているものでもにい。炭素
繊維強化炭素焼結体中の炭素繊維の配合割り合いは２〜
５０重量％、より好ましくは１０〜４０％がよい。

炭素繊維強化炭素焼結体の構成成分となりうる無機微小
体としては、微小な金属、セラミックスで構成できる。

これら無機微小体の形状は、粉末状、つ、イス力等の繊
組状、箔片等でもよい。炭素繊維強化炭素焼結体中の無
機微小体の配合割り合いは３へ・２３重量％程度が好ま
しい。

炭素繊維強化炭素焼結体の構成成分でおる炭素７１〜リ
ツクスは偏光顕微鏡（゛児て光学的異方性の微粒子が均
一に密集したモザイク構造をもつ。偏光顕微鏡で児て光
学的異方性をもつとは、炭素が一定ブ）向に規則的に配
列した組織をもつものと考えられる。即ち、この炭素マ
トリックスは、光学的異方性をもつ炭素粒子が密集した
状態で押し固められた状態にある。均一に密集したとは
、炭素粒子が流動していない、流れ線等の模様が無いこ
とを意味する。偏光顕微鏡下で′しザイク状に観察され
る炭素粒子の人きざは３０μｍ以下が好ましい。

本発明の炭素繊維強化炭素焼結体を構成する炭素繊維と
炭素７１−リックスとの間の全界面面積に対す−る剥離
している界面の面積は、１０％以下である必要かある。

炭素７１〜リツクスと炭素繊維とが剥離していると炭素
繊維の補強効果が充分でない。このため界面の剥離面積
は全界面の１０％以下より好ましくは３％以下かよい。

この炭素繊維と炭素マトリックスとの剥離は走査型電子
顕微鏡（以下、Ｓ　ＥＭと称する。）で゛観察測定て゛
きる。

また、この炭素繊維強化炭素焼結体の気孔率は１０％以
上であるのが好ましい。この焼結体の気孔は偏光顕微鏡
で観察すると黒い点として観察される。従って観察して
いる面積に占める黒い点の面積より気孔率が計紳できる
。

本発明にかかる炭素繊維強化炭素焼結体の密度が１．６
５以上とは、炭素７１〜ワツクスの緻密性、気孔が少な
くかつ炭素繊維と炭素マトリックスとの界面が剥離しで
いない等が総合された特・目である。従って、これらマ
トリックスの緻密性が欠りたり、気孔率が高すぎたり、
繊維と７１ヘリツクスとの間の剥離が多いと、比重は１
．６５以１ぐとなる。

この炭素繊維強化炭素焼結体を構成する炭素繊維の配合
割り合い、無機微小体の材質および配合割り合い、炭素
繊維と炭素７１ヘワツクスとの間の剥離面積の割り合い
、気孔率は直接にこの炭素繊維強化炭素焼結体の機械的
強度、囲動特性に影響リ−る。この炭素繊維強化炭素焼
結体の機械的特性を曲げ強度で規定すると、この焼結体
の曲げ強度は６００ｋＱ／Ｃｍ　２以−トで必るのが好
ましい。

本発明の炭素繊維強化炭素焼結体としては、未炭化炭素
質繊維あるいは未炭化炭素質繊維と金属′ａ′３よびゼ
ラミックスからなる無機微小体とを埋設した自己焼結性
を有する炭素質粉末とからなる複合体を焼結して得られ
る焼結体を採用で゛きる。

ここで、未炭化炭素質繊維とは、通常の炭化処理の施さ
れでいない状態の炭素質繊維をいう。換占すれば、さら
に熱処理を覆ることにより、ざらに炭化する”余地を有
する炭素質繊維をいう。具体的には、原料ピッチを使用
した場合には、紡糸したままの繊維または紡糸した繊維
を５！ｌ）Ｏ’Ｃを越えない温度で不融化した繊維をい
う。ＰＡＮ　（ポノアクリロニ１〜リル）系レーヨン系
などの高分子系の繊維では分解工程を終え、黒鉛化処理
前の繊維をいう。この種の炭素質繊維としては、例えば
、石炭系または石油系の原料ピッチを紡糸して得たピッ
チ繊維またはこれを不融化して得た不融化繊維などがあ
る。

この原料ピッチの紡糸および不融化は常法に従って行え
ばよく、条件などは特に限定されない。

通常、ピッチ繊維は、原わ目ゴッヂを紡糸器に供給し、
３００〜４００°Ｃ程度に加熱した状態で不活性ガスに
よる加圧下にノズルから押出して得ることができる。ま
た、このようなピッチ繊維をざらに酸化性雰囲気中１ｂ
Ｏ〜５００′ｃ程度で０．５〜５時間程度保持して不融
化繊維とすることができる。なお、この原料ピッチは、
光学的等方性のものでも、光学的異方性のものでもよい
。

未炭化炭素質繊維の繊維長さは、短繊維、長繊維に限ら
ない。しかし、短繊維の場合には０．０１〜５０ｍｍの
ものを使用することができる。、特に、０．０３〜１０
ｍｍのものが）捏合のしやすさ、アスペクト比の関係か
ら好ましい３．長りき’−ｃは繊維どうしが絡みあい分
散性が低下し、ひいては製品特性の等方性に劣り、また
０、０１　ｍＩｎ　Ｊ：す５．ｒａくて（′Ａ１製晶０
強度が急激に低下して好ましくない。

また、繊維径とし−Ｃは、５〜２５μｎ１程度のものか
好ましい。さらに、これらの繊維からなる不織布または
コーティング布として使用することもできる。

未炭化炭素質繊維は、ざらにタール、ピッチ、有機高分
子などの粘結成分を含有する材料で表面処理し、結合材
とのなじみ性を向上させることが好ましい。この表面処
理は、炭素質繊維１００重量部に１００〜１０００重量
部程度の粘結成分含有＋Ａ利を加えて撹拌し、有機溶媒
により洗浄後、乾燥して行うことかできる。

この表向処理に使用するタール、ピッチは、石炭系およ
び石油系のいずれであってもよい。ピッチを使用する場
合には、撹拌時に１４０〜１７０°Ｃ程度の加熱か必要
となるので、処理材としては、タールの方がＪζり好ま
しく、また後続の炭化および黒鉛化工程での炭化歩溜り
の点からは、石炭系のものかより好ましい。

この表面処理に使用する有機高分子として、）エノール
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールなどを挙
げることかできる。

この表面処理の洗浄において使用する有機溶媒は、トル
エン、キシレンなどの芳香族系溶媒を使用することがで
きる。未炭化炭素質繊維と粘結成分含有材料との混合物
１００重量部に対して１００〜１０００重量部程度を加
え置部拌洗浄する。

この洗浄により、揮発成分が多く含まれる軽質油分が除
去される。洗浄を終えた未炭化炭素質繊維は、たとえば
、窒素、アルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、加熱およ
び／または減圧などの条件下に乾燥処理される。乾燥処
理は、洗浄に使用した有機溶媒が除去される限り、これ
らの方法に限定されるものではない。

ざらに、乾燥を終え表面処理された未炭化炭素質繊維は
、必要に応じて分散処理される。ずなわら、乾燥させた
繊維が、塊状化または凝集していることがあるので、こ
のような場合には、通常の粉体ミル、アトマイザ−、パ
ルパライザーなどの任意の手段により分散を行う。

無機微小体は未炭化炭素質繊維とともに、本発明の炭素
繊維強化炭素焼結体の原料となる。この無機微小体は、
目的とする差動制限装置の用途に応じて、第一の摩擦板
、第二の摩擦板の摩１察係数μを高く安定したものとし
たり、比較的低い値の摩擦係数μであっても高い耐摩耗
性を付与したりリ−るために、添加するものである。こ
の無機微小体は、融点１０ｏｏ’ｃ以上で炭素と反応し
ないもの、より好ましくはさらに１−１１０００以上の
ものがよい。

かかる無機物として、無機酸化物、無機炭化物、無機窒
化物、無機ホウ化物などを挙げることができる３、無機
酸化物として、たとえばＡ、Ｑ２０３、丁１０２　、Ｚ
ｒＯ２、ＭＣｌ０などを挙け゛ることかできる。無機炭
化物として、たとえばＢ４Ｃ，ＴＣ，ＴａＣ，ＺｒＣな
どを挙げることができる。

無機窒化物として、たとえばＢＮ、１−ＩＮ、Ｃｒ２　
Ｎ、ＴａＮ、Ａ３２Ｎ、ＺｒＮなどを挙げることかてぎ
る。無機ホウ化物として、たとえば丁ＩＢ２　、ＺｒＢ
２、Ｂ４　Ｃ，Ｎ　＋　Ｂ、ＣＯＢ、ＢＮ、王ａＢ２な
どを挙げ゛ることかできる。さらに、「ｅＸＭｎ、Ｍｏ
、Ｎ＋、Ｎｂ、５ｉＳＶ、十Ｗなどの無機物も使用する
ことができる。なお、これらの無機物は、金属の状態で
添加覆ることも可能である。また、無機微小体としは、
微粒子状のもののはか１クイスカ、セラミックス繊維が
含まれる。

前記したＪ：うな無機微小体のうらから、適切なものを
選択することにＪ：つて、差動制限装置の用途、要求特
性に応じて、その摩擦係数μ、耐摩耗特性などを好適な
特性に管理することができる。

特に、摩擦係数を高いものとするためには、十〇２、Ａ
Ｉ　２０３、ＭＱＯ等の酸化物を採用するのが好ましい
。また、０．２〜０．３程度の摩擦係数が好ましい場合
には、ＴｉＣ１丁ａＣ１／ｒＣおよびＴＡＮ、△ＩＮ、
ＴａＮ等の炭化物、窒化物を採用するのが好ましい。ま
た、逆に摩擦係数を少し低くしたいような場合には、Ｂ
４Ｃ１丁Ｂ２、ＢＮ、ＺｒＢ２等の硼化物を少し採用す
るのが好ましい。

１／１ 無機微小体として無機粉末を使用した場合は、７１〜リ
ツクス材とのなじみ性、分散性およびできＬつだ焼結体
の強度と耐摩耗性を考慮して、粒径０．１へ一５μＩｎ
のものが好ましく、より好ましくは０．２へ・４μｍで
ある。

また、無機微小体として無機繊維を使用した場合（。Ｊ
２．７１〜ワツクス材とのなじみ性、分散性、でき上っ
た焼結体の強度と耐摩耗性および繊維の離脱を考慮して
、直径０．７〜４０μｍ、長さ０゜０１〜Ｂｍｍのもの
か好ましく、より好ましくは直径１〜１５μｍ、長さ０
．０５〜３ｍｍである。

炭素質粉末は、本発明にかかる炭素繊維強化炭素焼結体
の結合材を構成するものである。この炭素質粉末ば自己
焼結性を有し、未炭化、または完全に炭化されていない
ものである。この自己焼結′１４Ｆ炭素質粉末としては
、石油系および石炭系のいずれであってもよく、具体的
には、メソカーボンマイクロビーズ、バルクメソフェー
ズ粉砕品、低温か焼コークス粉砕品などを挙げることが
できる。

これらの中では、粒径および組成の均一性、安定性など
の観点から、石油系および石炭系のメッカホンマイク［
］ビーズが好ましく、炭化歩溜りの観点から石炭系のも
のがより好ましい。自己焼結性炭素質粉末としては、粒
径３０μｍ以下、β−レジン量３〜５０％程度のものが
好ましい。なお、このβ−レジン量は、Ｊ、り好ましく
は６〜３０％、さらに好ましくは８〜２５％でおる。

本発明にかかる焼結体は、たとえば第１図に示すような
乾式混合、乾式成形および焼成という簡単な工程で製造
できる。

木炭化炭素質′４＃Ｉ維と、無機粉末または無機繊維と
、自己焼結性炭素質粉末とは、混合、成形されて複合体
を構成する。このときの混合手段は特に限定されないが
、強度および耐摩耗性を等方向にするためには、前記し
た原料を均一に混合することが好ましい。また、自己焼
結性炭素質粉末と未炭化炭素質繊維との配合割合は、前
者１００重足部に対して、後者２〜７０重量部程置部あ
り、より好ましくは前者１００重量部に対して後者１０
〜５０重量部程度置部る。また、無機微小体の添加量は
、全体を１００重量％としたとぎ３〜３０重量％が好ま
しく、より好ましくは５〜］Ｏ重量％である。

特に、摩擦係数を高くするために、無機微小体として酸
化物を使用した場合は、酸化物粉末あるいは酸化物繊維
の添加量は、仝休を１００重量％とじたとき３〜３０重
量％が好ましく、より好ましくは５〜１５重量％である
。

本発明にかかる焼結体の成形は、常法によって行うこと
ができ、通常１〜１０　ｔ　Ｏｎ／Ｃｆｆ１２程度の加
圧上に所定の形状に成形−りればよい、、または、ＣＩ
　Ｐ法、ｌ−Ｉ　Ｔ　Ｐ法、ホツｌ〜プレス法などによ
って成形を行ってもよい。成形は、常温でまたは不活性
雰囲気下５００′Ｃ程度までの加熱下に行うことかでき
る。

複合体は、焼結されて本発明にかかる焼結体となる。な
お、ここで焼結とは、常圧で７００〜１５００　’Ｃ程
度に焼成して未炭化炭素質繊維および自己焼結性炭素質
粉末を炭化固結させることをいう。なお、必要に応じて
この炭化された複合体を黒鉛化炉で焼結温度以上に加熱
して黒鉛化させでもよい。炭化の条件は、特に限定され
ないが、通常非酸化性雰囲気中０．１〜３００’Ｃ／時
間程度の速度で常温から１５００°Ｃ程度の温度まで昇
湿し、０．５〜１０時間程時間待して行えばよい。

なお、焼結時にｄ５いてもより高温で焼結り−ることに
より複合体の一部は炭化の後、黒鉛化する。

また、黒鉛化の条件も、特に限定されず、非酸化性雰囲
気中で焼結時の温度から０．１〜５００°Ｃ／時間程度
の速度で１５００〜３０００’Ｃ程度の温度まで昇温し
、０．５〜１０時間程時間待すればよい。黒鉛化を行っ
た場合には、黒鉛結晶か十分に成長するとともに秩序正
しく配向し、これにより製品の密度、強度および耐摩耗
性などがさらに向上する。

この特殊な炭素繊維強化炭素焼結体は、焼結前の複合体
を未炭化炭素質繊維および無機粉末または無機繊維と、
未炭化炭素質繊維および無機粉末または無機繊維を埋設
した自己焼結性を右する木炭化炭素質粉末とで構成した
ものである。したかＢ っで、複合体を焼結覆る場合、強化材としての炭素質繊
維が未炭化、または完全に炭化されていないものである
ため、この未炭化炭素質繊維と自己焼結性を有する未炭
化炭素質粉末とは、炭化される際に同程度の物理的性質
（強度、収縮率など）をもつ。、このため、これら炭素
質繊維と炭素質粉末との界面密着性か向」ニし、したか
って、高強度および優れた耐摩耗性を得ることができる
。要するに、複合体を焼結する場合、未炭化同士の炭素
質繊維と炭素質粉末とが同程度に収縮して結合するので
、これらの界面密着性が高まり、摩擦板の強度および耐
摩耗性が向上する。

また、無機粉末または無機繊維を添加した炭素繊維強化
炭素焼結体で作られた摩擦板は、他の摩擦板との間に機
械的な抵抗力か鋤ぎ、これにより摩１察係数μが高く、
安定したものとなる。すなわち、添加された無機粉末ま
たは無機繊維が、相手材に対して機械的な抵抗力を及ぼ
すので、１冨動部祠の摩１察係数μが高く、安定したも
のとなる。

たとえば、無機粉末を添加した場合には、粉末状で必る
ため荷重の増加に伴い炭素７１〜リックス部から離脱し
やすくなり、この無機粉末の離脱と炭素７１〜リックス
部の凝着とがつり合うことにより、荷重の変動に対して
摩擦係数μが安定したものとなる。また、無機繊維を添
加した場合には、荷重が増加しても繊維状であるため炭
素マトリックス部から離脱しにくく、このため摩１察係
数μが高い値となる。

また、前記したように結合材としての自己焼結性炭素質
粉末は、液状炭素質（Ａ利からなる従来の結合材の使用
を不要とする。したがって、液状結合材の使用により発
生ずる気孔を充填するために、含浸、焼成を繰返す必要
がなく、本発明にかかる特殊炭素繊維強化炭素焼結体は
、前記したように第１図に示す乾式混合、乾式成形、焼
成という簡単な工程などで、安価に製造することができ
る。

なお、添加する無機粉末または無機繊維によって摺動部
品の摩１察係数μが大きく変化覆るのは、ｌ習動に伴う
発熱により、無機粉末または無機繊維の状態が変化する
ためと考えられている。たとえば、酸化物は耐熱性か高
いため、摺動時にもその粒子とか繊維の形状を残し、こ
のため、高い摩１察係数μを示すものと考えられ−Ｃい
る。また、ボウ化物は、酸化物とは逆に摺動時の熱によ
り、分解し液相を形成し、摩擦係数μを低下させている
と考えられている。

ざらに、未炭化炭素質繊維をタール、ピッチ、有機高分
子などの粘結成分を含有する材料により表面処理した場
合には、炭素質繊維の界面の濡れ性が畠まり、これによ
り結合＋オとしての炭素質粉末とのなじみ′［イ１か高
まるので、これら炭素質繊維と炭素質粉末との界面密着
性がさらに向上する。

本発明の差動制限装置は、第一の摩擦板および第二の摩
擦板の両方を前記した炭素繊維強化炭素焼結体で構成し
ても、いずれか一方を炭素繊維強化炭素焼結体Ｃ構成し
てもよい。また、両方を炭素１１１ｉ維強化炭素焼結体
で構成する場合、配合する無機微小体の種類および配合
割合を与いに異なったものとすることができる。また、
第一の摩擦板、第一の摩１寮板の全体を前記した炭素繊
維強化炭素焼結体で構成してし、摺動面となる部分のみ
を炭素繊維強化炭素焼結体で構成し、強度を受（プ持つ
部分、例えば、背板部を金属、樹脂あるいはセラミック
ス等の構造材料で構成することができる。

第一の摩擦板および第二の摩擦板は、前記した方法で直
接所定の形状に成形し、焼結して作っても、あるいはブ
ロック状の炭素ａｌｉ維強化炭素焼結体を作りその後所
定形状寸法に機械加工（］て作つ−でもよい。なお、本
発明に係る特殊炭素繊維強化炭素焼結体以外の月利で作
られた第一の摩擦板おにび第二の摩擦板以外の他の差動
制限装置の部品は従来の差動制限装置の部品と同一のも
のでもよい。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

（実施例１） ディファレンシャルキャ装置として構成した本実施例１
の差動制限装置を第２図に示す。

１はディファレンシャルケースでおり最終減速ギヤ（図
示Ｖす）と一体内に回転する。ディファレンシャルケー
ス１内には、同ケース１の回転軸に対して垂直す向にビ
ニオンジＸ・フト４か配設されＣ１デイフアレンシヤル
グース１に一体的に取り付りられでいる３、ピニオンシ
ャツ１〜／１には一対のピニオンキｔ３．３−が回転自
在に軸支されている。２．２′はビニＡンヤギャ３．３
′に噛み合う一対のザーイトギＡノであり、内側のスプ
ライン７にて、周知の如く、左右の駆動軸（図示せず〉
にそれぞれ連結されている。ディファレンシャルケース
１の側壁と１）−イドキャ２．２−の背面との間には、
いわゆる多板クラッチａ構が配設されている。多板クラ
ッチ機構はデイファレンシＸフルケス１に連結された第
一の摩擦板５ａと１ノーイトギＶ２に連結された第二の
摩擦板５ｂとて構成されており、両摩擦板５ａ、５ｂは
交互に重ね合わされて配設されている。これら、第一の
摩擦板５ａと第二の摩擦板５ｂとの摩擦力により、左も
の駆動軸間に所定以上〇差動が生じたとき、周知の如く
差動制限作用か行われる。

本実施例１の差動制限装置の第一のｌ皐１察仮５ａの摺
動面は以下に詳述づる炭素繊維強化炭素焼結体で形成さ
れている。また、第二の摩擦板は、焼き入れ、焼き戻し
した鋼板（ＪＩＳ　　５Ｋ５）（Ｈｖ　　４５０　）を
使用し、表面荒さ０．８μｍＲ７、外径１２０ｍｍ、内
径１００ｍｍ、厚さ１゜８ｍｍのものを使用した。

第一の摩擦板５ａは、第３図に示づ一形状のもので、厚
さ１．０ｍｍの鋼板製の基板の両面に以下の方法で作っ
た厚さ１．０ｍｍの炭素繊維強化炭素焼結体製のリング
状円盤をノ丁ノール係接着剤で張り（ｑけたものである
。

炭素繊維強化炭素焼結体を製造するに当り、まず、石炭
系の光学的等方性ピッチから常法により紡糸して得られ
た、糸径１５μｎ］、糸長さか３ｍｍの不融化繊維から
なる未炭化炭素質繊維を準備した。この未炭化炭素質繊
維を強化材としてこの未炭化炭素質繊維１００重量部に
、中心粒径７μｍのコールタール系メソカーボンマイク
ロビーズからなる自己焼結性炭素質粉末９００重量部を
加えた後、均一に混合し、得られた混合物を２１］。

ｎ／ｃｍ２の成形汁力で成形して直径１５ｃｍ高さＱ、
３ｃｍの円盤状の複合体とした。

次ｔこ、この複合体を非酸化性雰囲気中、１５０°Ｃ／
時間の速度で１０ｏｏ’ｃまて昇温し、同温度で１時間
保持して焼成しで、未炭化炭素質繊維及び自己焼結性炭
素質粉末を炭化固結させた。そして、さらに非酸化性雰
囲気中、５００’Ｃ／時間の速度−Ｕ゛２ε３００’Ｃ
まで加熱し、２０分保持して黒鉛化した。

このようにしてｊ■られた炭素繊維強化炭素円盤を機械
加工しで、基板に張り付りるリング状の円盤を作った。

なａ３、この炭素繊維強化炭素焼結体円盤の一部を用い
て、偏光顕微鏡による表面観察、走査型電子顕微鏡によ
る７１〜リツクスと強化繊維の界面状態の観察、密度お
よび曲げ強度を測定した。偏光顕微鏡による観察では、
マトリックスか焼結した炭素粒子が互いに密着し個々の
粒子が異なる色模様に輝くモザイク状に観察され、繊維
はこの７１〜ノツ１〜クス中に点在した一様の色をもつ
島状に観察された。また、気孔を示１−黒い点が所々に
観察された。これら黒い点の面積は、全体の面積を１０
０而積％としたとき約３面積％であった。走査型電子顕
微鏡で観察した７１〜リツクスと強化繊維の界面状態は
両者か一体的に結合された状態か観察され、マトリック
スと強化繊維とか剥離しでいる状態は観察されなかった
。また、この炭素繊維強化炭素焼結体の密度は１．７６
Ω／Ｃｍ３　、曲げ強度は９．３にΩ／ｍｍ２であった
。

本実施例１の差動制限装置をディノアレンシャルギャと
して自動車に取り付（づ、走行試験を実施した。この試
験では、ステイクスリップ、異常摩耗等の不都合はみら
れなかった。

（実施例２） 実施例１の差動制限装置の第一の摩擦板のＩ沢動面を形
成する炭素繊維強化炭素焼結体に代えで、以上に説明す
る方法で製造した炭素繊維強化炭素焼結体を基板の両面
に張り付りて実施例２の第一・の摩擦板を作った。なお
、差動制限装置の他の構成部分は実施例１のものと同じ
ものである。

本実施例２に係る炭素繊維強化炭素焼結体を製造り−る
に当り、まず、石炭系の光学的等方性ピッチを紡糸器に
供給し、３４０’Ｃに加熱した状態で不活性カスによる
加圧下にノズルから押出して得られたビッヂ繊維を、さ
らに酸化性雰囲気中３５０°Ｃで２時間保持して不融化
し、繊維径１５μｍ、繊維長さが０．５ｒｎｍの不融化
未決化炭素質繊維を準備した。この強化材としての不融
化未決化炭素質繊維３０重量％と、自己焼結性炭素質粉
末としての中心粒径７μｍの］−ルタール系メッカボン
マイクロピース゛７０重量％とを）見合したもの０５重
量％に対し、粒径０．５μｍのアルミナ粒子５重量％加
えて均一に混合し、得られた混合物を２ｔｏｎ／ｃｍ２
の成形圧力で成形して複合体を１胃−１こ。

次に、この複合体を常圧で非酸化性雰囲気中、”１！：
＋Ｏ’Ｃ／時間の速度で１０００’Ｃまで昇温し、同温
度で１時間保持して焼成して、未炭化炭素質繊維および
自己焼結性炭素質粉末を焼結固結させた。そして、さら
に非酸化性雰囲気中、５００　’Ｃ／時間の速度で２０
００’Ｃまで加熱し、２０分保持してさらに焼結した。

これにより本実施例２に係る炭素繊維強化炭素焼結体を
１＠た。

なお、この炭素繊維強化炭素焼結体ブ［コックの一部を
用いて、実施例１と同様に、偏光顕微鏡（Ｊよる表面観
察、走査型電子顕微鏡による７１〜リツクスと強化繊維
の界面状態のＩ２察、密度および曲げ強度を測定した。

偏光顕微鏡による観察では、７１〜リツクスが焼結した
炭素粒子がｑいに密着し個々の粒子か異なる色模様に輝
くモザイク状に観察され、繊維はこのマ］〜リッ１へラ
ス中に点在した一様の色を−ｂつ島状に観察され、また
、アルミナ粒子は白い点状に観察された。また、気孔を
示す黒い点が所々に観察された。これら黒い点の面積は
、全体の面積を１００而積％としたとき約３面積％であ
った。走査型電子顕微鏡で観察した７１〜リツクスと強
化繊維の界面状態は両者が一体的に結合された状態が観
察され、７１〜リツクスと強化繊維とが剥離り、でいる
状態は観察されなかった。

また、この炭素繊維強化炭素焼結体の密度は１゜７６ｇ
／Ｃｍ３、曲げ強度は８．５ｋｇ／ｍｍ２で′あった。

本実施例１の差動制限装置をディファレンシャルギヤと
して自動車に取り（＝Ｊけ、走行試験を実施した。この
試験では、スデイクスリップ、異常摩耗等の不都合はみ
られなかった。

（試験例１） 本発明の差動制限装置に使用された第一の摩擦板と第二
の摩擦板との間の摩１察係数および摩耗量の目安を得る
ため、および従来の差動制限装置の第一の摩擦板と第二
の摩擦板との間の摩ｌ察係数および摩耗量とを比較する
ために、スラス１〜試験機による摩１察試験を実施した
。スラス１へ試験は、常に実施例の差動制限装置に使用
されたのと同じ第一の摩擦板を約５１″ｐｍで回転する
回転盤に固定り、、各実施例の第一の摩擦板および比較
のための各摩擦板をそれぞれ回転しないスラスト盤に固
定し、スラス１へ盤を押し出して摩擦板どうしを加重４
００　ｋ　Ｑ−ｆで１＝１．０時間押し付けて１占動さ
せ、ぞの時の摩擦係数おＪζび摩耗量を測定した。なお
、スラス１〜試験はデイフッ・レンシャルオイルを使用
した油潤滑下で実施した。

比較例１の摩擦板と（）ては、実開平２−３０５３０号
公報に記載された方法（パ製造した炭素繊維強化炭素複
合体で作られた摩擦板を使用した０、また、比較例２の
摩擦板としては第４図に示すように、表面に縦横に油温
１２を有する鋼板製のプレート１３＋にエアースプレー
後加熱硬化して形成した二硫化しリゾアン微粒子４０重
量％とグラファイト微粒子１５重量％とを含む厚さ３０
μｍの表面皮膜１４を形成したものを使用Ｌ）だ。

得られた結果をまとめて第５図および第６図に示す。な
お、第５図の白丸は静摩擦係数、１字形状は動摩擦係数
を示す。第５図より、本実施例の差動制限装置に使用さ
れた摩擦板はいずれも静摩擦係数より動摩擦係数が高く
、比較例１の摩擦板と同じ差動制限装置として好ましい
特性を持つのが解る。また、本実施例の差動制限装置に
使用された摩擦板は比較例１および２の摩擦板に比較し
て摩擦係数が高くかつ摩耗量が少ない。とくに実施例２
の差動制限装置に使用された摩）東根は摩１察係数か高
くか′丁）摩耗部か少ない優れた特性をもつのが解る。

（試験例２） 実施例２て用いた炭素繊維強化炭素焼結体に配合された
無機微小体としてのレラミックの種類及び添加量を種々
変更しで、１−「Ｗ摩１察ｒｔ耗試験機による試験を実
施した。相手月として外径３５１Ｔ）ｍ、内径３１ｍｎ
’ｌ、１ｌＩｌｌ＋方向の長さ８．７ｍｍのＳＵ　Ｊ　
２製のリングを使用し、潤滑油と１ノてＳＡＦ現格の５
Ｗ−３０ベース到イルを使用し、回転速Ｉ身１６０回転
２、・′分で、相手祠の外周面に縦１５゜７ｍｒＴ１、
横６．３ｍｒｎ、高さ１０ｍｍの試験片を荷重１５ｋＱ
ｆで加汗し、１５分（占動させ、その時の摩耗量を測定
した。その結果を第７図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）および
（ｄ）に示１３゜摩耗量の点から７１”０２、ＢＮは問
題があるが、その他の無機微小体を含杓り−る炭素繊維
強化炭素焼結体と合金鋼との組合せが優れていることが
わかる、。

なお、上記実施例−Ｃ゛は添加りる無機微小体を−・種
類としたが、例えば摩擦係数低減に優れたものと、耐摩
耗性に優れたものを適切な比率で混合すれば更によい特
性か得られるでろう。

［発明の効果］ 本発明の差動制限装置は、ＬＪいに摺動じ、制動機能を
持つ第一の摩擦板および第二の摩１察仮の少なくとも一
方か、特殊な炭素繊維強化炭素焼結体でつくられている
。この炭素繊維強化炭素焼結体は摩擦係数か高くかつ静
摩１察係数より動摩１察係数が高いという特゛１１１と
、摩耗量か極め−Ｃ少ないという特性をもつ。このため
、本発明の差動制限装置はスＴイクスリップとか制動力
不足の問題は生じない。また、摩耗量が少ないために耐
久性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の差動制限装置の第一の摩１察仮を構成
する特殊炭素繊維強化炭素焼結体の製造工程を示すブロ
ック図、第２図は実施例１の〆動制限装置の要部断面図
、第３図は実施例１の第一の摩擦板の平］ｎ１図、第４
図は比較例２の摩１寮板の平面図、第５図ａ３よび第６
図は、それぞれ名実側倒ｄ３よび比較例の摩擦板の摩１
察係数および摩耗量を示す図、第７図（ａ）、（［））
、（Ｃ）　ｄ３よび（ｄ）【よ炭素繊維強化炭素焼結体
に配合される無機微小体の種類および配合量を変えたと
きの摩１察係数と摩耗量を示Ｊ図である。 １・・・ディファレンシャルケース ２・・・リイトギＡ７　　３・・・ピニオンギヤ４・・
・ピニオンシャツ１〜 ５日・・・第一の摩擦板　５ｂ・・・第二の摩擦板特許
出願人　トＥｌ夕自動車株式会社 同　　　大阪瓦１１ノｉ株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一の摩擦板と第二の摩擦板とが交互に重ね合わ
   されて配設されており、第一の摩擦板と第二の摩擦板は
   差動装置の相対回転可能な２部材に回転方向に一体的に
   係合しており、第一の摩擦板と第二の摩擦板の両摩擦面
   の少なくとも一方の摩擦面が、炭素繊維強化炭素質複合
   体で構成された差動制限装置において、 前記炭素繊維強化炭素質複合体は、炭素マトリックス中
   に炭素繊維があるいは炭素繊維と無機微小体とが一体的
   に埋設された組織を有し、該炭素マトリックスは偏光顕
   微鏡で見て光学的異方性の微粒子が均一に密集したモザ
   イク構造をもち、該炭素繊維と該炭素マトリックスとの
   間の界面で剥離している界面の割合が全界面に対して１
   ０％以下であり、かつ密度が１．６５以上である炭素繊
   維強化炭素焼結体で構成されていることを特徴とする差
   動制限装置。
2. （２）第一の摩擦板と第二の摩擦板とが交互に重ね合わ
   されて配設されており、第一の摩擦板と第二の摩擦板は
   差動装置の相対回転可能な２部材に回転方向に一体的に
   係合しており、第一の摩擦板と第二の摩擦板の両摩擦面
   の少なくとも一方の摩擦面が、炭素繊維強化炭素質複合
   体で構成された差動制限装置において、 前記炭素繊維強化炭素質複合体は、未炭化炭素質繊維を
   あるいは未炭化炭素質繊維と無機微小体とを埋設した自
   己焼結性を有する炭素質粉末とからなる複合体を焼結し
   て得られる炭素繊維強化炭素焼結体で構成されているこ
   とを特徴とする差動制限装置。