つまり本発明の発明者は、前述したクラッ� ��ローラ13の変形が発熱によるものであるこ� �に着目し、
  i.発熱量を低減する
  ii.熱軟化に対する強度アップを計る
ことでクラッチローラの前記変形を防止でき るのではないか、という対策をたて、これら について鋭意検討をした。

 まず発熱量について検討すると、発熱量Qは 、
  Q=μPV
   ここで、μ:摩擦係数、P:荷重、V:速度で� �る。
で与えられることから、接触面圧の低減と摩 擦係数の低減とが対策として考えられるが、 前者は機械的なことであるので取りあえず今 回の開発テーマから外し、後者の摩擦抵抗の 低減についてここでは検討した。

 クラッチインナ12とクラッチローラ13との摩 擦は金属-金属(鉄-鉄)間の摩擦である。通常� �態では、クラッチインナ12とクラッチローラ 13とのあいだにはグリス(潤滑材、クラッチグ リス)が介在されているが、負荷が働くと、� �5(A)に示すようにクラッチインナ12とクラッ� �ローラ13とが直接接触して摺動することにな り、この摺動部位において電子移動が発生し て両者が凝着し、これを引き剥がす力が摩擦 力となる。そこで摩擦係数を低減する対策と しては、電子移動を起こさせないようにすれ ばよく、そのため、摺動面に化学的に安定し ている物質を存在させることが有効な手段と いうことが提唱される。そこでクラッチ装置 Cの摺動面の一方に安定な化合物皮膜を形成� �ることが考えられ、この場合に、クラッチ� �置Cとしては、クラッチローラ13はクラッチ� �ウタ10とクラッチインナ12とにそれぞれ摺接� ��ることになるため、クラッチローラ13の表� �に化合物皮膜を形成すれば、両者10、12の摺� ��部位での摩擦抵抗の低減が図れることにな� ��が、その逆にクラッチアウタ10とクラッチ� �ンナ12との各クラッチローラ13に摺接する表� ��に化学皮膜を形成するようにしてもよい。
 しかもこのものでは、クラッチインナ12の� �ラッチローラ13が当接する円周面12aが軸心方 向モータ部M側に延長形成され、この延長端� �がクラッチアウタ10の底面部10eに凹状に形成 の取付け部10fに嵌合組み込みされる構成にな っていて、クラッチローラ13は、クラッチイ� ��ナ12に対しては円周面12aに当接するように� �っており、これによって、クラッチインナ� �面部に面取りがあったりクラッチアウタ底� �部10eに抜きテーパがあったりしても、クラ� �チローラ13はこれら面取りや抜きテーパのな い円周面に当接することになってクラッチロ ーラ13に局部当たりが発生したりすることが� ��く、均一な力が作用し、クラッチの長寿命� ��を達成することができる。

 そしてこのような化合物皮膜を形成する� ��合に、鉄との結合が強固である窒素があげ� ��れ、そのため化合物皮膜は、窒化処理をす� ��ことで容易に形成することができ、このよ� ��に窒化処理としてはガス窒化法が例示され� ��。

 本第一の実施の形態では、クラッチローラ1 3は軸受鋼(例えばSUJ2)で構成され、表面がガ� �軟窒化法による窒化処理が施されている。� �の処理法は、浸炭性ガスまたは窒素ガス雰� �気中にアンモニア(NH ₃ )ガスを30~50%添加し、550~600℃の温度雰囲気で3 0分~5時間加熱保持し、窒素と炭素を同時に侵 入拡散させ、表面に炭窒化物を形成させる処 理法であり、この処理によって、クラッチロ ーラ13の表面には0.7~0.8mmの窒化相の形成が確� ��されたが、窒化相は、表面に鉄を主成分と� ��るε(Fe ₂ 3N)およびFe ₃ Cの混合相(以下「外相」という)が約14μmの厚� ��で形成され、その内部に拡散相としてν’(F e ₄ N)相(以下「内相」という)が約4μmの厚さで形� ��されていることが確認された。そしてその� ��面硬度は、窒化処理前はHv760であったもの� �Hv700~800と硬化が確認された。

 このようにして窒化処理されたクラッチロ� ��ラ13を用いて実機テストを20回繰り返した後 のものを観測したが、クラッチローラ13とし� ��は、焼入れを行ったものを窒化処理したも� ��(試料1)と、焼入れをせず窒化処理したもの( 試料2)とを用意し、これらについて前記実機� ��ストを行った。ブランクとして、焼入れを� ��ただけのクラッチローラについてもテスト� ��行った。
 テスト結果として、ブランクのものは、表� ��が熱影響により組織変化し、塑性変形や剥� ��をしているのが確認され、剥離は十数μm程� ��で発生していた。これに対し、試料1、2の� �者とも、外相は磨耗して消失していたが、� �相は剥離せず、殆んどそのまま残っていた� �そしてクラッチローラ自体の熱的影響は殆� �ど観測されず、そのまま継続しての使用が� �能であった。さらに試料1、2をよく観測した ところ、試料2のものが試料1よりも内相が厚� ��残っており、この結果、焼入れをせずに前� ��窒化処理をしたものの方が耐久性に優れて� ��ることが確認された。

 また、本第二の実施の形態では、クラッチ� ��ーラ13はタフトライド処理(塩浴軟窒化処理) によって窒化処理が施されたものであって、 該クラッチローラ13は軸受鋼(例えばSUJ2)が採� ��されている。この処理法は、シアン化カリ� ��ムや炭酸カリウムをチタン坩堝に入れて溶� ��し、この中に空気を吹き込みながら処理を� ��う方法であって、処理温度は570℃前後、処� ��時間は30~240分程度で、加熱後は油冷か水冷� ��行って、表面に炭窒化物を形成させる処理� ��であり、この処理によって、クラッチロー� ��13の表面には0.7~0.8mmの窒化相の形成が確認� �れたが、窒化相は、表面に鉄を主成分とす� �ε(Fe ₂ 3N)およびFe ₃ Cの混合相(以下「外相」という)が約14μmの厚� ��で形成され、その内部に拡散相としてν’(F e ₄ N)相(以下「内相」という)が約4μmの厚さで形� ��されていることが確認された。そしてその� ��面硬度は、窒化処理前はHv760であったもの� �Hv670と若干の低下が確認された。

 このようにして窒化処理されたクラッチロ� ��ラ13を用いて実機テストを20回繰り返した後 のものを観測したが、クラッチローラ13とし� ��は、焼入れを行ったものを窒化処理したも� ��(試料3)と、焼入れをせずに窒化処理したも� ��(試料4)とを用意し、これらについて前記同� ��に実機テストを行った。ブランクとして、� ��入れをしただけのクラッチローラについて� ��テストを行った。
 テスト結果として、ブランクのものは、表� ��が熱影響により組織変化し、塑性変形や剥� ��をしているのが確認され、剥離は十数μm程� ��で発生していた。これに対し、試料3、4の� �者とも、外相は磨耗して消失していたが、� �相は剥離せず、殆んどそのまま残っていた� �そしてクラッチローラ自体の熱的影響は殆� �ど観測されず、そのまま継続しての使用が� �能であった。さらに試料3、4をよく観測した ところ、試料4のものが試料3よりも内相が厚� ��残っており、この結果、焼入れせずに窒化� ��理をしたものの方が耐久性に優れているこ� ��が確認された。