JP2007321037A

JP2007321037A - トルクリミッタ用潤滑油およびトルクリミッタ

Info

Publication number: JP2007321037A
Application number: JP2006151729A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Honda; 正明本多
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】同形状で異種オイルを含浸したトルクリミッタを容易に識別できるトルクリミッタ潤滑油およびそれを用いたトルクリミッタを提供する。
【解決手段】回転トルクの伝達と遮断とを行なうトルクリミッタに用いられるトルクリミッタ用潤滑油であって、基油に添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくとも蛍光剤であり、蛍光剤の配合割合は、潤滑油に占める割合において 1〜3 重量％であり、トルクリミッタは内輪１を焼結体で形成し、その内輪１にトルクリミッタ用潤滑油を含浸させてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、識別が容易なトルクリミッタ用潤滑油およびトルクリミッタに関する。

トルクリミッタには、ばねの内輪に対するラジアル方向の緊縛力を利用したもの、摩擦をばねで摩擦板にスラスト方向に押し当ててすりあわせてトルクを発生させるものがあるが、いずれも摩擦力によりトルクを発生させている。トルクリミッタに関しては、多くの先行技術が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。
これらトルクリミッタの内輪とばねまたは摩擦板、摩擦板と摩擦板間の摩耗、異常発熱、焼付き異音等を防止するために潤滑油が用いられている。また、トルクリミッタの内輪は金属の焼結材となっており、潤滑油を含浸させて使用する潤滑機構となっている。トルクリミッタに必要とされる性能は、長期間に渡っての油膜確保・維持であり、いかに金属接触を抑制し、摩擦係数を安定化できるかによりトルクリミッタの性能が左右される。特に、複写機、プリンタ等の紙送り装置やリボン・シート等のテンション機構に使用されるトルクリミッタには、トルクの変動が極めて少なく、かつ金属接触音を発生しない潤滑剤が要望されている。
従来、トルクリミッタ用潤滑油には、鉱物油、芳香族化合物、エステルなどを基油に使用し、耐摩耗剤等の各種添加剤を用途に応じて添加したものが多く使用されている。

また、トルクリミッタ使用の複写機等の事務機は、使用環境が異なるため、様々な環境下で問題なく使用できることが求められている。特に油膜形成が困難な高温・高湿（例えば、40℃、相対湿度ＲＨ 90％付近を想定）環境下において、トルクの変動が極めて少なく、かつ金属接触音を発生しない潤滑油等が要望されている。
さらに、トルクリミッタの周辺部品には加工性の良いポリカーボネート(以下、ＰＣと記す)樹脂やアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（以下、ＡＢＳと記す）樹脂などの樹脂が使用され、トルクリミッタに使用される潤滑油等の漏洩等による油やその蒸気等の接触によって樹脂材にヒビ、ワレや面粗れが発生し、いわゆるケミカルアタック現象が生じる場合がある。例えば、エステルや芳香族化合物を基油に用いた潤滑油等は、油膜形成能力が高くトルクリミッタに必要とされるトルク性能等を満足させる潤滑油等として知られているが、そのような分子内に芳香環や極性基を持つ基油を主体とする潤滑油等は、ケミカルアタックを起こしやすく、また、エステル系基油は高温・高湿下で加水分解を生じやすいという問題がある。

耐ケミカルアタック性を抑えるために、基油に防錆剤および酸化防止剤が配合された防錆油が知られており、該防錆油は、上記基油がポリオレフィン油を含有し、上記防錆剤がスルホン酸の金属塩およびモノカルボン酸の金属塩から選ばれた少なくとも一つの金属塩であり、上記酸化防止剤をフェノール系酸化防止剤としている（特許文献５参照）。
また、トルクの変動が少なく、油膜切れによる金属接触を抑制することによりトルクリミッタの長寿命化を可能とし、かつ耐樹脂性に優れたトルクリミッタ用潤滑油として、基油が、合成飽和炭化水素化合物であり、かつ、潤滑油全量に対し、脂肪族系のリン酸エステルおよび亜リン酸エステルから選択される少なくとも１種のリン酸系エステルを 1〜8 重量％配合してなるトルクリミッタ用含浸軸受潤滑油が知られている（特許文献６参照）。
このようにトルクリミッタの使用環境に応じて種々のトルクリミッタ用潤滑油を使い分ける必要がある。

しかしながら、一般的にはオイルは無色透明のものが多いため、異種オイルの含油という間違いを起こす可能性がある。このため、同形状で異種オイル含浸品を作成する際には異品混入に注意する必要がある。オイルの種類の判別は一般的な簡便方法として、IR（赤外線分光分析）が用いられるが同じ系統の油では判別が付かない場合がある。特に製造時に同一オイル含浸品を組み込んだトルクリミッタ仕掛品がオイル種の表示をされないまま次工程に移動してしまうと、同一形状の異種オイル含浸品と判別が付かないので、トルクリミッタ仕掛品にもオイル種を表示して識別可能にする必要がある等、作業が煩雑になるという問題がある。
特開平８−２７０６７５号公報特開平７−３０１２４８号公報特開平６−２３５４４７号公報実開平５−８０６２号公報特開２００２−３４８６８８号公報特開２００２−２４９７９４号公報

本発明は、このような問題に対処するためになされたものであり、同形状で異種オイルを含浸したトルクリミッタを容易に識別できるトルクリミッタ潤滑油およびそれを用いたトルクリミッタを提供することを目的とする。

本発明のトルクリミッタ用潤滑油は回転トルクの伝達と遮断とを行なうトルクリミッタに用いられるトルクリミッタ用潤滑油であって、基油に添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくとも蛍光剤を含むことを特徴とする。
上記蛍光剤の配合割合は、潤滑油に占める割合において 1〜3 重量％であることを特徴とする。

本発明のトルクリミッタは外部部材の内部に内輪を嵌合し、該内輪と上記外部部材との間にトルク伝達部材を介在し、上記内輪と上記外部部材との相対回転時に上記内輪と上記トルク伝達部材との間の摩擦により所定のトルクを生じさせるようにしたトルクリミッタであって、上記内輪を焼結体で形成し、その内輪に上記トルクリミッタ用潤滑油を含浸させてなることを特徴とする。

本発明のトルクリミッタ用潤滑油は、基油に添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくとも蛍光剤を含むので、蛍光剤の発色により他のトルクリミッタ用潤滑油から容易に判別できる。
また、本発明のトルクリミッタは内輪を焼結体で形成し、その内輪に上記トルクリミッタ用潤滑油を含浸させてなるので、同形状であっても異種オイルを含浸したトルクリミッタは紫外線を当てること等によって発色し、オイルの種類を容易に判別できる。この結果、同形状で異種オイル含浸品を作成する際においても異品の混入を防止できる。

本発明のトルクリミッタ用潤滑油の基油としては、トルクリミッタに一般に用いられる基油であれば特に制限なく使用できる。例えば、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、高精製度鉱油、流動パラフィン、ポリブテン、フィッシャー・トロプシュ法により合成されたＧＴＬ油、ポリ-α-オレフィン（以下、ＰＡＯと記す）油、アルキルナフタレン、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂、ポリオールエステル油、りん酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等が挙げられる。
これらの中で、耐熱性や潤滑性および後述の蛍光剤との相溶性に優れるＰＡＯ油を用いることが好ましい。さらに好ましくは α-オレフィンのオリゴマーであり、例えばブテン−１、イソブチレン−１、α−オクテン、デセン−１等の炭素原子数 3〜20 程度 α-オレフィンの重合体または共重合体であり、これらは通常、常温液状のオリゴマーである。共重合体としては、エチレンと上記 α-オレフィンの共重合体がある。

上記の好ましい基油は粘度が高いため、油膜形成能力が高い。従って、トルクリミッタのビビリならびに軸受の摩耗を抑制する効果が大きく、軸受の長寿命化が図れる。これらの基油は耐ケミカルアタック性に優れるため、何らかの原因によりトルクリミッタ外部に潤滑油化合物が漏洩した場合、周辺部品の合成樹脂成形品に接触した場合にも、ケミカルアタックを生じない。

本発明のトルクリミッタ用潤滑油に用いる蛍光剤としては、樹脂の着色加工等に一般に用いられている蛍光剤（物質）であれば特に制限なく使用することができ、基油と相溶性がよい油溶性有機蛍光物質が好ましい。
油溶性有機蛍光物質としては、アントラキノン、ベンゾチオキサンテン、キサンテン、クマリン、ナフタルイミド、ベンゾキサンテン、ペリレン、アクリジン等の各種の蛍光剤が挙げられる。ＰＡＯ油を基油として用いる場合には、該ＰＡＯ油との相溶性に優れることから、上記アントラキノン等のキノン系染料が好ましい。なお、これらの蛍光剤は、単独または 2 種類以上組合せても使用できる。
本発明に使用できる蛍光剤の市販品としては、例えばＤａｙＧｌｏ社製グロプリルＧＰＬを挙げられる。
トルクリミッタ用潤滑油において、用いる基油毎にそれぞれ所定の蛍光剤を添加することで、紫外線を当てること等によって発色し、同形状で異種オイル含浸品であっても、その種類を容易に判別できる。

本発明のトルクリミッタ用潤滑油において蛍光剤の配合割合は、潤滑油に占める割合において 1〜3 重量％であることが好ましい。
蛍光剤配合量が 1 重量％未満であると、十分な発色が得られずトルクリミッタの識別性に劣り、3 重量％をこえるとトルク低下が大きくトルク耐久性に劣る。

本発明のトルクリミッタ潤滑油は、その優れた性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤、硫化油脂、硫化オレフィンに代表される硫黄系化合物、チオフォスフェート、チオフォスファイトに代表される硫黄−リン系化合物、トリクレジルフォスフェートに代表されるリン系化合物等の極圧剤、金属スルフォネート、金属フォスフェート等の清浄分散剤、有機モリブデン等の摩擦低減剤、ワックス系化合物、脂肪酸アミド、脂肪酸、アミン、油脂類等の油性剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられる。これらを単独または 2 種類以上組合せて添加できる。

本発明において基油に蛍光剤を含む添加剤を所定量加えてトルクリミッタ用潤滑油を得る方法は、特に制限なく、スターラー、ジューサーミキサー、プロペラ付き撹拌機等、通常用いられる撹拌機を用いて混合することにより容易に得ることができる。

本発明のトルクリミッタの内輪を形成する焼結体は金属製焼結体を用いる。
内輪を構成する焼結金属は、Ｆｅ系焼結金属、Ｃｕ系焼結金属、Ｆｅ−Ｃｕ系焼結金属等が挙げられ、成分としてＣ、Ｚｎ、Ｓｎ等を含んでもよい。また、成形性や離型性を向上させるためバインダーを少量添加してもよい。さらに、アルミニウム系でＣｕ、Ｍｇ、Ｓｉ等を配合した材料や金属−合成樹脂で鉄粉をエポキシ系の合成樹脂で結合させた材料でもよい。さらにまた、樹脂層との密着性を向上させるため、成形を阻害しない程度であれば表面処理を行なったり、接着剤等を使用することも可能である。

高い寸法精度および回転精度と共に、機械的強度および耐久性に優れたトルクリミッタを得る場合にはＦｅ系焼結金属が好ましい。ここで、「Ｆｅ系」とはＦｅの含有量が重量比で 90％以上であることを意味する。この条件を満たす限り、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃ等の他の成分を含有していてもよい。また、「Ｆｅ」にはステンレスも含まれる。

Ｆｅ系焼結金属は、例えば、Ｆｅを上記の含有量配合した原料金属粉末（成形性や離型性を向上させるためバインダーを少量添加してもよい）を所定形状に成形し、脱脂し、焼成して得られた焼結体に、必要に応じてサイジング等の後処理を施して形成できる。焼結金属の内部には多孔質組織による多数の内部細孔があり、また、その表面には内部細孔が外部に開口して形成された多数の表面開孔がある。内部細孔には、例えば真空含浸によって本発明のトルクリミッタ用潤滑油を含浸させることができる。

上記潤滑油が用いられているトルクリミッタの例を説明する。トルクリミッタの内輪とばねまたは摩擦板、摩擦板と摩擦板間の摩耗、異常発熱、焼付き異音等を防止するために上述した潤滑油が用いられている。
本発明のトルクリミッタを図１に基づいて説明する。図１は本発明のトルクリミッタの一例を示す断面図である。図１に示すようにトルクリミッタは、コイルばね２の内輪１に対する緊縛力によりトルクを発生させる摩擦式リミッタである。内輪１は金属粉末の焼結体から成り、その内部には本発明のトルクリミッタ用潤滑油が含浸されている。トルクリミッタは内輪１の外側に、大径部、小径部のあるコイルばね２が設けられ、ばねのフック２ａ、２ｂで蓋３、外套４に係り止めされている。外套４に圧入されている蓋３を回転させることにより、ばね２の内輪１に対する緊迫力が連続的に変化してトルク調整は自由自在である。ばね２の巻き方向により内輪１の回転方向は制限される一方向回転トルクリミッタである。

図２に示すトルクリミッタは内輪１に摩擦板５がばね２により押し当てられており、内輪−摩擦板間に働く摩擦力にてトルクを発生させるものである。内輪１は金属粉末の焼結体から成り、その内部には本発明のトルクリミッタ用潤滑油が含浸されている。ばね２の押し当て力により摩擦力を変化させることができるために、トルク調整は可能である。本形状は内輪１の回転方向はばね２の巻き方向に依存しない。

実施例１
モービル社製ＳＰＥＣＴＲＡＳＹＮ１０（40℃における動粘度 66 mm²/sec のＰＡＯ油）を基油として 97 重量％、ＤａｙＧｌｏ社製グロプリルＧＰＬを蛍光剤として 3 重量％配合したトルクリミッタ用潤滑油を製造した。このトルクリミッタ用潤滑油をＮＴＮ社製ＮＴＳ１８の焼結金属製の内輪に含浸して、トルクリミッタ試験片を得た。このトルクリミッタ試験片を用いて以下に示すトルク耐久性試験を行ない、トルク耐久性を測定した。結果を図３に示す。

＜トルク耐久性試験＞
試験機は内製化したものを用いた。図４はそのトルク耐久性試験機の構造を説明するための図であり、軸回転用の高速モータ６とトルク検出用のロードセル７、カップリング８、歪計９および記録計１０からなる。回転軸に各サンプルオイルを含浸させた焼結内輪を用いたトルクリミッタ１１をセットし、リミッタのトルク発生方向に回転させることにより、発生トルクはロードセル７に伝わり、記録計１０により記録させるものである。なお、低速モータ１２は、高速モータ６と切り替えて使用するものである。また、図４の左側の図は、上部から見た図である。
試験条件は、設定トルク 400 gf・cm 、回転数 200 rpm 、運転サイクル 2 秒間運転−0.2 秒間停止の間欠運転、雰囲気温度：40℃、湿度：90％、試験時間 1000 時間とし、図４に示すトルク耐久性試験機により時間毎のトルク測定を行なった。初期の値と比較し 1000 時間経過後のトルク低下 30％をトルク低下許容限界として、トルク低下30％以下を可、それ以外を不可と評価した。

比較例１
モービル社製ＳＰＥＣＴＲＡＳＹＮ１０（40℃における動粘度 66 mm²/sec のＰＡＯ油）を基油として 95 重量％、ＤａｙＧｌｏ社製グロプリルＧＰＬを蛍光剤として 5 重量％配合したトルクリミッタ用潤滑油を製造した。このトルクリミッタ用潤滑油をＮＴＮ社製ＮＴＳ１８の焼結金属製の内輪に含浸して、トルクリミッタ試験片を得た。このトルクリミッタ試験片を用いて以下に示すトルク耐久性試験を行ない、トルク耐久性を測定した。結果を図３に示す。

参考例１
モービル社製ＳＰＥＣＴＲＡＳＹＮ１０（40℃における動粘度 66 mm²/sec のＰＡＯ油）をトルクリミッタ用潤滑油とした。このトルクリミッタ用潤滑油を弊社（ＮＴＮ）製ＮＴＳ１８の焼結金属製の内輪に含浸して、トルクリミッタ試験片を得た。このトルクリミッタ試験片を用いて以下に示すトルク耐久性試験を行ない、トルク耐久性を測定した。結果を図３に示す。

図３に示すようにトルクリミッタ用潤滑油に占める蛍光剤の配合割合 3 重量％の実施例１ではトルク初期値に対し許容範囲内の低下に留まったが、配合割合 5 重量％の比較例１では許容範囲をこえて低下した。

本発明のトルクリミッタ用潤滑油は蛍光剤の発色により他のトルクリミッタ用潤滑油から容易に判別でき、本発明のトルクリミッタは蛍光剤を含有するトルクリミッタ用潤滑油を焼結体である内輪含浸してなるので同形状であっても異種オイルを含浸したトルクリミッタは紫外線を当てること等によって発色し、オイルの種類を容易に判別できる。このためトルクリミッタ潤滑油およびトルクリミッタ製造時にこれらを異種品から容易に判別するトルクリミッタ潤滑油およびトルクリミッタとして好適に利用できる。

本発明のトルクリミッタの一例を示す断面図である。本発明のトルクリミッタの他の例を示す断面図である。トルクリミッタのトルク耐久性試験結果を示す図である。トルク安定性試験の模式図である。

符号の説明

１内輪
２コイルばね
３蓋
４外套
５摩擦板
６高速モータ
７ロードセル
８カップリング
９歪計
１０記録計
１１トルクリミッタ
１２低速モータ

Claims

回転トルクの伝達と遮断とを行なうトルクリミッタに用いられるトルクリミッタ用潤滑油であって、
基油に添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくとも蛍光剤を含むことを特徴とするトルクリミッタ用潤滑油。
前記蛍光剤の配合割合は、潤滑油に占める割合において 1〜3 重量％であることを特徴とする請求項１記載のトルクリミッタ用潤滑油。
外部部材の内部に内輪を嵌合し、該内輪と前記外部部材との間にトルク伝達部材を介在し、前記内輪と前記外部部材との相対回転時に前記内輪と前記トルク伝達部材との間の摩擦により所定のトルクを生じさせるようにしたトルクリミッタであって、
前記内輪を焼結体で形成し、その内輪に請求項１または請求項２記載のトルクリミッタ用潤滑油を含浸させてなることを特徴とするトルクリミッタ。