JPH0414159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は工業用ミシンの駆動用に使用されるよ
うな電磁クラツチ・ブレーキ付きモータのクラツ
チライニング，ブレーキライニングに使用する摩
擦剤の摩擦面に形成する潤滑膜安定化組成物に関
する。 従来例の構成とその問題点 第１図は電磁クラツチ・ブレーキ付きモータの
要部を示すもので、駆動用モータの回転軸１の一
端にクラツチ構成体の一つであるクラツチ盤２を
固定した慣性体であるフライホイール３が固定さ
れている。フライホイール３に対向する位置にあ
るエンドブラケツト４は、クラツチ巻線５ａを有
するクラツチヨーク５，ブレーキ巻線６ａを有す
るブレーキヨーク６，ブレーキシユ７を保持して
おり、また軸受８を介してクラツチ軸１１を支持
している。このクラツチ軸１１は、一端に出力を
取り出すプーリ９を有し、他端には摺動軸部（ス
プライン）１０が形成されている。クラツチライ
ニング（摩擦材）１３を保持したクラツチリング
１４，ブレーキリング１５は摺動軸１０上を軸方
向に移動可能（回転方向の相対運動不可）に支持
され、両者はＯリング１６とカツプリング１７で
連結されている。 次に電磁クラツチ・ブレーキの動作について説
明する。 回転軸１は連続回転しており、その軸端に固定
されたフライホイール３で回転エネルギーを蓄積
した状態にある。従つて、クラツチ巻線５ａに通
電すると、その電磁力が摺動軸１０、クラツチ軸
１１を通してプーリ９に取り出される。停止させ
る場合はブレーキ巻線６ａに通電すると電磁力６
ｂが生じてブレーキリング１５がブレーキシユ７
に吸引され、ブレーキライニング（摩擦材）１３
を介して摺動軸１０、クラツチ軸１１を通してエ
ンドブラケツト４に固定されたブレーキシユ７と
の間で制動力が生じ制動される。 上記のような構成を有する電磁クラツチ・ブレ
ーキ付モータは、一般に高頻度の起動停止が行な
われる工業用ミシンの駆動用として広く用いられ
ており、このモータには400W程度のものが使用
され、その回転速度として5000rpmまでが使用さ
れる。この場合、通常のクラツチ・ブレーキ用摩
擦材と同様にクラツチ・ブレーキ動作時の鳴き音
や、摩擦面からの異臭が嫌われる。更にまたミシ
ン駆動用の電磁クラツチ・ブレーキ付きモータと
しては１日１万回程度のクラツチ・ブレーキ動作
が行なわれるので、摩擦材として長寿命のものが
要求される。 上記要求を満足させるために、電磁クラツチ・
ブレーキ付きモータ用摩擦材としては、例えば米
国特許第3664472号で知られる如くコルクが使用
され、その相手材としては通常高度に研削された
炭素鋼が使用される。 上記コルクは、一般にコルク樹皮を粉砕して得
たコルク粒子とフエノール樹脂，ポリウレタン樹
脂，ユリア樹脂，ポリ酢酸ビニル樹脂などの粒子
結合剤とを混合し、加熱圧縮してなる圧搾コル
ク，或いは焼成コルクを言う。このように摩擦材
としてコルクが使用される理由は、コルクが天然
植物生産物であるにも拘らず油脂，有機酸，石
鹸，アルカリ，塩頻に対して化学的に安定であ
り、且つ摩擦面の温度が80℃程度までの電磁クラ
ツチ・ブレーキの摩擦材としては異臭の発生もな
く、且つ十分な耐熱性が確保されるからである。
更に１cm³当り概ね26万個程度の微細な空気充満細
胞構造に由来する軟かく且つダイビング性tanδが
大きく、気孔率が大きい等の性質によりクラツ
チ・ブレーキ動作時の当り音が柔かく、また摩擦
係数などの摩擦特性の要因以外では上記性質によ
りクラツチ・ブレーキ動作時に鳴きにくい材料と
しての性質をそなえているなどの長所があるため
である。 反面、上記コルクの摩擦特性は一般に摩擦面に
潤滑膜が存在しないと摩擦係数が温度や摺動速度
などの外的要因によつて変化し易く、これにより
クラツチ・ブレーキ動作が不安定となる。また乾
燥したコルク自身は高い摩擦係数であるため、一
般の高摩擦係数の材料と同じく静摩擦係数が動摩
擦係数に比べて高い。この様な場合、低速度領域
にてステイツク・スリツプ現象が生じ易くなり、
この状態での温度による摩擦係数の変化率が大き
いことなどと重なり合うクラツチ・ブレーキ動作
時には鳴き音が発生し易い。更にコルク自身は熱
放散性が悪いので摩擦熱が摩擦面に蓄積し易く、
その結果、相手材との凝着力よりも摩擦面近傍の
コルクの機械的強度が小さくなり、該コルクの一
部が相手材へ転移したり、或いはまたコルクの一
部が脱落してゆくと言う異常摩擦耗を生じる。こ
の異常摩耗現象は特に高速Ｆでクラツチ・ブレー
キ動作を行なつたときに鳴き音と共に顕著に現わ
れる。 上記のようなコルクの摩擦特性に由来する不具
合を防止し、且つコルクの長所を生かした摩擦材
としては、例えば米国特許第3777864号のように
コルクにグリースを含浸したり、或いはまたコル
クに潤滑油を含浸した構成の摩擦材がある。但
し、コルクは防水材やコルク栓として使用される
ようにコルク自身の樹脂状物質や均一性細胞構造
のため、コルク自身の細胞内に潤滑油を直接浸透
させることは困難であるから、実際には圧搾コル
クや焼成コルクのコルク粒子間へ浸透させること
になる。尚、グリースの基油の一部をコルクに含
浸した構成の摩擦材をも含めて、この種の摩擦材
がコルクをそのまま用いた場合に比べて、特にク
ラツチ・ブレーキ動作時の異常摩耗現象や鳴き音
に対して有効な理由としては、摩擦面に潤滑膜が
形成され、これによりコルクの摩擦特性に由来す
る不具合を改善することができるからである。一
般に潤滑油やグリースが摩擦面に存在し、潤滑膜
としての機能を発現すると摩擦係数は低くなるけ
れども、例えば潤滑膜が潤滑油のみで形成された
場合でも摩擦係数として0.3以上の値を確保する
ことは容易であるから、クラツチ・ブレーキ動作
を行なわせる摩擦材としては十分な摩擦係数を確
保することが可能で、しかも温度，面圧，摺動速
度など外的要因に対しても潤滑膜の効果により格
段に安定な摩擦係数を維持することができるから
である。勿論、潤滑油或いはグリースが摩擦面に
おいて潤滑膜としての機能を失なえばクラツチ・
ブレーキ動作時の鳴き音の原因と共に摩擦材の摩
耗が促進されて寿命に至る原因になる。 従つて、コルクなどの多孔性物質を摩擦材とす
る電磁クラツチ・ブレーキ付きモータの課題とな
つている摩擦材の長寿命化や、クラツチ・ブレー
キ動作時に鳴き音が発生しにくい摩擦材の要望に
対しては、潤滑油或いはグリースが摩擦面におい
て潤滑膜としての機能を長期にわたつて維持する
手段が重要なことである。 発明の目的 本発明は上記電磁クラツチ・ブレーキ付きモー
タ用摩擦材の潤滑膜の機能を維持し、長期にわた
つて安定なクラツチ・ブレーキ動作を行なわせる
こと、並びにこれと併わせて潤滑膜の介在によつ
て生じる欠点であるクラツチ・ブレーキ動作時の
伝達トルク低下の現象を抑制することを目的とす
る。 発明の構成 本発明は電磁クラツチ・ブレーキ付きモータ用
摩擦材として用いる圧搾コルク或いは焼成コルク
などの柔かい多孔性物質の摩擦面において、潤滑
油或いはグリースによつて形成される潤滑膜の安
定化を図る組成物に関するもので、下記ａ〜ｄに
挙げる化合物の中から選ばれる１種または２種以
上の混合物を用いる。ａ分子量が５×10⁴以上の
無定形エチレン−α−オレフイン共重合体、無定
形エチレン−α−オレフイン−非共役ポリエン共
重合体、ｂ合成油，鉱油、ｃ固体潤滑剤、ｄ加硫
剤，熱重合性樹脂，乾性油である。尚、ｂの合成
油，鉱油には潤滑油添加剤として知られる各種添
加剤を適宜使用したものであつても差支えない。 実施例の説明 本発明で言う無定形エチレン−α−オレフイン
共重合体とは、エチレンとα−オレフインの無定
形共重合体である。α−オレフインの例としては
プロピレン，ブテン−１，ヘキセン−１などを挙
げることができる。特に好ましい重合体はエチレ
ン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−１
共重合体である。共重合体中のエチレン含量は20
〜85モル％，好ましくは30〜80モル％である。ま
た無定形エチレン−α−オレフイン−非共役ポリ
エン共重合体とはエチレン、α−オレフインおよ
び非共役ポリエンからなる低不飽和無定形共重合
体である。α−オレフインの例としてはプロピレ
ン、ブテン−１、ヘキセン−１などを挙げること
ができる。特にプロピレン，ブテン−１が好まし
い。非共役ポリエンとは非共役二重結合を２個以
上含有する環式または非環式ポリエンであり、例
えばヘキサジエン−１，４、ヘキサジエン−１，
５、ヘプタジエン−１，６、２−メチル−ペンタ
ジエン−１，４、などの非環式共役ジエン、オク
タトリエン−１，４，７などの非環式非共役トリ
エン、エチリデンノルボルネン、ジンクロペンタ
ジエン、シクロオクタジエン−１，４、シクロオ
クタジエン−１，５、シクロドデカジエン−１，
６、シクロドデカジエン−１，７、シクロヘプタ
ジエン−１，４、シクロヘキサジエン−１，４、
などの環式非共役ジエン、シクロドデカトリエン
−１，５，９、などの環式非共役トリエンを挙げ
ることができる。中でも環式非共役ジエンが好ま
しく、特にジシクロペンタジエン、エチリデンノ
ルボルネンが好ましい。特に好ましい無定形エチ
レン−α−オレフイン−非共役ポリエン共重合体
はエチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン
共重合体、エチレン−プロピレン−エチリデンボ
ルネン共重合体である。共重合体中のエチレン含
量は20〜85モル％、好ましくは30〜80モル％であ
り、非共役ポリエンの含量は0.1〜20モル％、好
ましくは0.1〜15モル％である。 また、本発明で言う鉱油或いは合成油とは、一
般にグリース等の基油として使用されるものであ
るが、摩擦材の摩擦係数を0.5以下にするために
は40℃での動粘度100cst以下のものが好ましい。 また、本発明で言う、加硫剤とは、一般式Ｒ−
OOHで示される有機ペルオキシドを言う。但し、
Ｒは脂肪族或いは環状脂肪族または芳香族残基で
あり、これ等は置換基を有していても差支えな
い。具体例としてはブロモ−ｔ−ブチル−ヒドロ
ペルオキシド，クメンヒドロペルオキシド、ｔ−
アミルヒドロペルオキシドなどを挙げることがで
きる。また加硫促進剤として炭素数７以下の有機
カルボン酸の遷移金属塩の極性有機溶媒の溶液と
炭素−炭素二重結合を有する化合物とを併用する
場合も包含される。更に前記加硫剤の代替として
エポキシ樹脂、フエノール樹脂、アクリル樹脂よ
りなる群から選ばれた１種または２種以上の熱重
合性樹脂、更には乾性油を使用しても差支えな
い。これ等の加硫剤または熱重合性樹脂は液状で
且つ低温で橋かけするものが好ましい。 また、本発明で言う固体潤滑剤とは、黒鉛、二
硫化モリブデン，二硫化タングステン、ヨウ化ニ
ツケル等の金属ヨウ化物並びにフツ化炭素等であ
り、これ等の１種または２種以上が適宜使用され
る。 本発明では上記の他にメタノール、エタノー
ル、エチレングリコール、オクタン、ヘキサン、
トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトン、ジメチルアセト
アミド等の有機溶媒を併用することもできる。 上記、無定形共重合体、鉱油、合成油、加硫剤
もしくは熱重合性樹脂組成物、乾性油、固体潤滑
剤、希彩剤からなる潤滑膜機能安定化剤は均一に
混合することにより容易に製造することができ
る。特に本発明で言う無定形エチレン−α−オレ
フイン共重合体或いは無定形エチレン−α−オレ
フイン−非共役ポリエン共重合体は分子量５×
10⁴以上のものを使用する。これは例えば潤滑油
粘度指数向上剤として一般に使用される分子量１
〜1.5×10⁴のポリイソブチレンや分子量５×10³
〜2.0×10⁴のポリメタクリレート（メタクリル酸
エステルポリマー）に比べて剪断安定性や熱安定
性に優れた特徴がある。 次に本発明の詳細を比較例と対比しながら具体
的に説明する。尚、以下の説明に用いる摩擦材の
摩擦特性はJIS−D4411に準拠したもので、相手
材は表面粗度3Sに研削された炭素鋼盤であり、
摺動速度は２ｍ／sec、摩擦材の面圧は1.8Kgｆ／
cm²の条件とした。 （比較例） 第２図は摩擦面温度と動摩擦係数との関係を示
す。図中Ａは14〜35meshのコルク粒子100重量部
にポリウレタン樹脂20重量部を結合剤として添加
し、見掛け密度約0.6ｇ／cm³に加熱圧縮して得た
圧搾コルクである。 ＢはＡに40℃での動粘度85cstの潤滑油を含浸
したもの、Ｃは40℃での動粘度465cstの潤滑油を
含浸したものを摩擦材としたものである。 第２図Ａの特性曲線から圧搾コルク、焼成コル
クなどのコルクを摩擦材としてそのまま使用した
場合には温度による動摩擦係数の変化が大きく、
これによりクラツチ・ブレーキ動作時に鳴き音が
発生し易いことは明白である。尚、この場合、コ
ルク粒子の結合剤の種類や量によつて動摩擦係数
の値は多少異なるものの、その温度による変化に
対しては同じである。そこで米国特許第377786号
でも知られるようなコルクに潤滑油を含浸させた
摩擦材に該当するＢ，Ｃに着目する。この場合の
ようにコルクに含浸した潤滑油によつて摩擦面に
潤滑膜が形成されると、温度による動摩擦係数の
変化率が極めて安定化する。また動摩擦係数の値
から推察されるように潤滑膜を形成する潤滑油或
いはグリースの基油粘度を適宜選択することによ
つて所望の摩擦係数を有する摩擦材に調整するこ
とも可能である。尚、Ｃの場合は動摩擦係数が高
いのでクラツチ・ブレーキ動作時に鳴き音が発生
し易いことも推察できる。 第３図は摩擦距離に対する動摩擦係数と摩擦量
の変化を示す特性図である。第３図の摩擦材の構
成を第１表に示す。

【表】 第３図において摩擦材Ｃ，Ｄ，Ｅの動摩擦係数
の摩擦距離に対する変化は極大を示すことが特徴
である。この現象は摩擦面において潤滑膜を形成
している潤滑油の消耗に伴つて動摩擦係数が上昇
し、その結果、摩擦面近傍のコルク粒子の一部が
脱落する。すると、その部分から摩擦材内部、即
ちコルク粒子間に分在する潤滑油が新たに摩擦面
に流出して潤滑膜を形成するので動摩擦係数は再
び低下する。しかし、摩擦面近傍のコルク粒子間
は温度、面圧等の影響を受けて十分な潤滑膜を確
保することができないので動摩擦係数は高位安定
となり、クラツチ，ブレーキ動作時に鳴き易い状
態となつてしまう。また、このような動摩擦係数
が極大を示す場合には異常摩擦状態となつて摩擦
材の寿命を極端に短かくする欠点がある。摩擦材
Ｃに対してＤ，Ｅのように含油量を増やしたり或
いはまた摩擦面にグリースを塗布しても動摩擦係
数変化の極大点や、それに対応する異常摩耗現象
をわずかに長距離側へシフトさせるだけである。 上記のようにコルク粒子間に潤滑油を含浸さ
せ、その摩擦面に潤滑膜を形成させたり、或いは
その潤滑膜を形成する潤滑油の量を補なうために
グリースを塗布しても長期にわたつて安定したク
ラツチ・ブレーキ動作を行なうための摩擦材とし
ては不十分である。これは摩擦面近傍のコルク粒
子間が面圧或いは摩擦熱によつて狭められるた
め、摩擦材内部に存在する潤滑油が摩擦面に対し
て有効に機能しないからである。 （実施例） 次に本発明に係る摩擦材潤滑膜安定化組成物の
実施例を説明する。 但し摩擦材Ｆは、分子量約７×10⁴の無定形エ
チレン−プロピレン共重合体15重量部、クメンヒ
ドロキシペルオキシドとエチレングリコールジメ
タクリレート混合物0.5重量部、二硫化モリブデ
ン10重量部、および40℃の動粘度28cstのアルキ
ルベンゼン80重量部からなる摩擦材潤滑膜安定化
組成物を第１表に示した摩擦材Ｃの摩擦面に塗布
したものである。またＧは分子量約７×10⁴の無
定形エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエ
ン共重合体15重量部、フエノール樹脂８重量部、
二硫化モリブデン10重量部、および40℃の動粘度
28cstのアルキルベンゼン80重量部からなる摩擦
材潤滑膜安定化組成物を同じく摩擦材Ｃの摩擦面
に塗布したものである。 尚、摩擦材Ｅは上記本発明に係る摩擦材潤滑膜
安定化組成物の比較例として摩擦材Ｃの摩擦面に
グリースを塗布したものである。但しグリースは
分子量約５×10³のポリイソブチレン15重量部、
二硫化モリブデン10重量部、ステアリン酸リチウ
ム9.5重量部、40℃での動粘度28cstのアルキルベ
ンゼン80重量部のものである。 第３図のＦ，Ｇ両者共に摩擦材〜Ｇに比べて動
摩擦係数の変動が極めて少なくなつており、その
値もＣのまだ摩擦距離の少ない段階、即ち潤滑油
が摩擦面で潤滑膜としての機能を十分に果してい
る状態での動摩擦係数の値と同等である。このこ
とは本発明に係る摩擦材潤滑膜安定化組成物が潤
滑油の潤滑膜機能を何等阻害することなく、しか
もその機能を長期にわたつて安定化させる働きを
することは明白である。尚、比較例として示した
摩擦材Ｅの場合には摩擦材Ｆ，Ｇと類似の構成で
あるにも拘らず、ＦおよびＧに明確に認められる
上記のような効果は実現しない。 次に上記摩擦材Ｆ，（実施例）、および摩擦材Ｈ
（比較例）を第１図に示した電磁クラツチ・ブレ
ーキ付きモータに装着した場合について説明す
る。 第４図は、1.5sec毎にクラツチ・ブレーキ動作
を行なつたときの動作回数と摩擦材の摩耗および
伝達トルクの推移を示す特性図である。この様に
本発明によれば摩擦材の寿命が２倍以上となり、
しかも伝達トルクも20％以上改善できる。 第５図は無定形エチレン−プロピレン共重合体
の分子量の異なるものを使用して、摩擦材Ｆと同
一構成にしたものと伝達トルクとの関係を示す特
性図である。この様に無定形共重合体の分子量が
５×10⁴以上で伝達トルクの向上が顕著となる。
尚、比較例として分子量10000〜15000のポイイソ
ブチレン，分子量5000〜20000のポリメタクリレ
ートを無定形共重合体に置換したものでは十分な
伝達トルクの改善は認められない。 発明の効果 上記のように本発明に係る分子量５×10⁴以上
の無定形エチレンα−オレフイン共重合体、或い
は無定形エチレン−α−オレフイン−非共役ポリ
エン共重合体を主体とする摩擦材潤滑膜機能安定
化組成物を使用すると長期にわたつて安定したク
ラツチ・ブレーキ動作を行なわせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁クラツチ・ブレーキ付きモータの
主要部の構成を示す断面図、第２図は摩擦面温度
と動摩擦係数の関係を示す特性図、第３図は比較
例Ｃ，Ｄ，Ｅおよび本発明例Ｆ，Ｇの動摩擦係数
と摩耗を摩擦距離に対して示す特性図、第４図は
比較例Ｅと本発明例Ｆの摩擦材を第１図に示す電
磁クラツチ・ブレーキ付きモータに装着した場合
のクラツチ・ブレーキ動作回数と摩擦，伝達トル
クの関係を示す特性図、第５図は無定形共重合体
の分子量と伝達トルクの関係を示す特性図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ａ分子量５×10⁴以上の無定形エチレン−α
   −オレフイン共重合体あるいは無定形エチレン−
   α−オレフイン−非共役ポリエン共重合体、ｂ合
   成油、ｃ固体潤滑剤、ｄ加硫剤、熱重合性樹脂、
   乾性油からなり、上記ａ〜ｄの各群から選ばれた
   １種または２種以上の混合物から成る摩擦材潤滑
   膜安定化組成物。