JPS5919731A - 摩擦材 - 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 本発明は工業用ミシンにおける電磁クラッチ・ブレーキ
等のクラッチライニング、ブレーキライニングに用いら
れる摩擦材に関するものである。

従来例の構成とその問題点 まず、摩擦材が用いられる電磁クラッチ・ブレーキモー
タの構成を第１図を参照して説明する。

第１図は電磁クラッチ・ブレーキモータの要部の構成を
示すもので、駆動用モータの回転軸１の一端にクラッチ
構成体の一つである。クラッチ盤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ット４はクラッ
チ巻線５ａ’ｌ有するクラッチヨーク６、ブレーキ巻線
６ａｉ有するブレーキヨーク６、ブレーキシュアを保持
しており、一方軸受８を介して出力を取り出すプーリ９
を有し、他端にけ摺動軸（スプライン）１０’ｉ有する
クラッチ軸１１を支持している。クラッチライニング（
摩擦材）１２．ブレーキライニング（摩擦材）１３を保
持したクラッチリング１４゜ブレーキリング１５（ｌ−
ｊ：摺動軸１０上を軸方向に移動可能２回転方向の相対
運動不可に支持され、両者ばＯリング１６とカンプリン
グ１了で連結されている。

次に電磁クラッ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、その軸端に固定さ几たフ
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
。従ってクラッチ巻線５ａに通電すると、その電磁力６
ｂが発生し、クラッチリング１４はクラッチ盤２に吸引
されクラノナライニ屑。

ング（摩擦材）１２を介して回転動力ば摺動軸ＩＣＬ　
　クラッチ軸１１全通してプーリ９に取り出さ几る。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がプレーキンニアに吸引
されブレーキライニング（摩擦材）１３を介して摺動軸
１０．　クラッチ軸１１ｉ通じでエンドブラケット４に
固定されたプレーキンニアとの間で制動力を生じ制動さ
几る。

」二記の様な構造ケ有する電磁クラノナ・ブレーキ伺き
モータに一般に高頻度の起動停止が行なわ几る工業用ミ
／ンの駆動用として広く用いられており、モータには４
００Ｗ程度のものが使用さね。

でいる。その回転速度は５０ｏｏｒｐｍｔでか使用され
、この様な条件のもとて摩擦面の温度に概ね８０°Ｃ寸
でである。この場合、通常のクラッチ・ブレーキ動作に
使用される摩擦材と同様に動作時の鳴き音が嫌われる。

寸たミンン、駆動用の電磁クラッチ・プレーキイ」キモ
ークとしては１日１万回程度のクラッチ・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ッチ・ブレーキの
摩擦材としては、米国特許第３７７７８６４号明細書で
知られ、る如く柔細胞構造を有する乾燥したコルク樹皮
を粉砕して得たコルク粒子とフェノール樹脂、ポリウレ
タン樹脂、ユリア樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂らとの粒子
結合剤とを混合し、加熱圧縮しでなる圧搾コルクや焼成
コルクなどの柔かい多孔性物質を基材とし、これに油或
いはグリースなとを含浸させた摩擦材が知られている。

尚、上記摩擦材の相手材としては通常高度に研削した炭
素鋼が使用される。

上記摩擦材の基材としてコルクのような柔かい多孔性物
質が用いられる理由としては、例えばコルクが天然植物
製産物であるにもがかわらず油脂類、有機酸１石鹸、ア
ルカリ、塩類などに対し化学的に安定であり、かつ摩擦
面の温度が８０″Ｃ程度までの電磁クラッチ・ブレーキ
用摩擦材の基材としては十分な耐熱性を確保できるから
である。

更に１　ｃｍ”当り概ね２６万個の微細な空気充満細胞
構造に由来する柔かく、かつダンピング性（ｔａｎδ）
が大きく、気孔率が太きい等の性質はクラッチ・ブレー
キ動作時の当り音を柔らげ、また摩擦特性の要因以外で
は前記性質によりクラッチ−ブレーキ動作時に鳴きにく
い材料としての性質を本質的にそなえているからである
。

反面、コルクの様な柔かい多孔性物質の摩擦特性は一般
に摩擦面に潤滑膜が存在しないと摩擦係数が（′黒度や
摺動速度などの外的要因によって変化し易く、これによ
りクラッチ・ブレーキ動作が不安定になる。甘だ一般に
コルクのような柔かい多孔性物質は摩擦係数が高いため
静摩擦係数が動摩擦係数に比べて高く、低速度領域にて
ステイク・スリップ現象が生じ易いことや、温度による
摩擦係数の変化率が大きいことが原因となって、その結
果、クラノナ・ブレーキ動作時に鳴き音が発生し易い。

更にコルクのような柔かい多孔性物質は一般に熱放散性
が悪いのでクラッチ・ブレーキ動作時の摩擦熱が摩擦面
に蓄積され易く、その結果、該コルクの一部が相手材へ
転移したり、或いは捷たコルクの一部が脱落してゆくと
いう異常摩耗を生じる。この異常摩耗現象は特に摩擦面
の潤滑膜が、その機能を失なった場合にコルクのような
柔い多孔性物質の特性である高摩擦係数になることが直
接の原因であり、かつ高速下でクラッチ・ブレーキ動作
を行なうことで促進き几る。この様にコルクのような柔
かい多孔性物質が潤滑膜を介さず、直接相手材と摩擦す
るとクラッチ・ブレーキ動作時の鳴き音の原因と共に摩
耗が促進されて寿命に至る原因となるのである。

そこで、米国特許第３７７７８６４号明細書で知られる
如く、コルクの様な柔かい多孔性物質の摩擦特性に由来
する不具合を防止し、かつコルクの長所を生かすため摩
擦基材としてコルクを用い、少なくともその摩擦面に油
或いはグリースを含浸することによって潤滑膜を形成す
る構造の摩擦材（ＵＳ、Ｐ３７７７８６４）が提案さ■
ている。

（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空気充満細胞構造のため
、その細胞内の油或いはグリースなどの油剤を浸透させ
ることは極めて困難であるので通常圧搾コルクや焼成コ
ルクの粒子間隙に浸透するのである。） 」二組コルクのような柔かい多孔性物質を基材とし、少
なくとも摩擦１ｆＩｉに潤滑膜を形成する摩擦材は一般
に潤滑膜の作用によって温度、或いは面凪摺動速度など
の外的要因に対して摩擦係数の変化率が極めて少なくな
る。すなわち潤滑膜の形成しより格段に安定な摩擦係数
を維持することができ、しかも潤滑膜を形成する油剤の
粘度を調整することによりクラッチ・ブレーキ動作を行
なわせるに−、十分な摩擦係数を確保することができる
ので鳴き音が発生しψＩｎ＜、安定したクラッチ・ブレ
ーキ動作を行なわせることができるのである。従ってコ
ルクなどの柔かい多孔性物質を摩擦材とする電磁クラッ
チ・ブレーキ付きモータの懸案となっている摩擦材の長
寿命化に対しては潤滑膜が長期にわたって継時的に、そ
の機能を発揮しなければならない。

発明の目的 本発明は上記コルクのような柔かい多孔性物質を基材と
し、少なくとも、その摩擦面に潤滑膜を形成してなる構
成の電磁クラッチ・ブレーキ付きモータなどの摩擦材と
して潤滑膜が長期にわたって継時的に、その機能を発揮
し得る摩擦材を提供することケ目的としたものである。

発明の構成 本発明は摩擦基材と液状疎水性物質を内包するカプセル
からなる摩擦材と潤滑膜とで構成さカ、た摩擦材である
。

本発明の摩擦材の基材に用いる柔かい多孔性物質とは乾
燥したコルク樹皮を粉砕して得たコルク粒子、ココナツ
トやし膜粒子、或いは有機質繊維からなるマットなど液
状疎水性物質を内包したカプセルを複合化できるもので
あり、微細カプセルとはポリスチレン、塩化ビニリデン
−アクリルニトリル共重合体、メタクリル酸メチル−ア
クリル−ニトリル共重合体のような熱、或いは圧力にょ
って再軟化可能でかっ製膜性を有する高分子化合物によ
り液状疎水性物質全内包した構成のもので、その形態は
単核、多核、多核房状、二重、カブ士ルクラスクーなど
いずれの形態であっても差支えない。

上記のような柔かい多孔性物質とカプセル、更にはポリ
ウレタン樹脂やフェノール樹脂のような通常圧搾コルク
や焼成コルクを製造する場合に用いる結合剤とを必須成
分として加熱圧縮することにより本発明の摩擦材を得る
ことができる。

本発明で言う微細カプセルの核となる液状疎水性物質と
は鉱油、α−オレフィンオリゴマー、エチレンα・オレ
フィンコポリマー、ポリアルキレングリコール、ポリグ
リコール、ポリアルキレンオキサイド、二塩基酸エステ
ル、ヒンダードエステル、リン酸エステルの如く油剤全
有効成分とするもので、更にこれ等に粘度指数向上剤、
油性剤。

酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、離しよう防止剤など潤滑
油の添加剤として一般に使用さ′Ｉ″１７る物質を添加
することもできる。

上記構成の摩擦拐の摩擦面に形成する潤滑膜としてはカ
プセルの内包物として使用する液状疎水性物質で直接形
成するか、または少なくともカプセルに内包した液状疎
水性物質と相溶性のある油剤を塗布することが好捷しい
。そのような油剤を摩擦面に直接、或いはこｉ″１．に
増稠剤を加えて半固い。尚、潤滑膜には必要に応じてグ
ラファイト。

二硫化モリブデン、ポリテトラフルオルエチレンなどの
固体潤滑剤を併用することもできる。

次に本発明を更に詳しく説明する。但し、以下の説明で
述べる摩擦特性ばＪ　ＩＳ　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からなる
円盤で、摺動速度は２ｍ／ｓｅｃ。

摩擦材の面圧は１・８　ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ’の条件の
ものである。

第２図は摩擦面温度と動摩擦係数との関係を示す特性図
である。図中Ａは１４〜３５　ｍｅｓｈのコルク粒子を
ポリウレタン樹脂を結合剤として６０°Ｃに加熱圧縮し
て得た見掛は密度的０．５　ｇ　／ｃｃの圧搾コルク（
粒子結合剤の含有量は約２０ｗｔ％）、ＢｉｄＡと同じ
コルク粒子と結合剤から見掛は密度的０・６　ｙ／ｃｃ
となるよｅ）１７０℃で加熱圧縮して得た焼成のコルク
である。ＣはＡに４０°Ｃでの動Ｌ− 粘度２　Ｂ　ｃｓｔのアルキヘンセン全２２重量％　含
ａしたものである。更にＤは本発明例によるもので、Ａ
と同じコルク粒子と結合剤１００重量部に対してカプセ
ル３０重量部を混入し、人と同じ（６０°Ｃに加熱圧縮
した摩擦材の摩擦ｆｉｔにＣと同じアル（し ｊｋンゼンを塗布することによって潤滑膜を形成したも
のである。但しＤで使用したカプセルはそ１し の内包物としてＣと同じアルキベ／センケ使用し、殻と
して塩化ビニリプノーアクリル−ニトリル共重合体全使
用したものであり、そのカプセル形態に２〜２０μｍの
粒径を有する単核球状カプセルである。

第２図のＡ、　　Ｂの特性曲線から圧搾コルク、焼成コ
ルクなとのコルクを摩擦材として、そのｉｔ使用した場
合には、温度による車力摩擦係数の変化率が大きい。Ｉ
た動摩擦係数の値も高い。即ち、クラッチ・ブレーキ動
作時に鳴き易い摩擦材であることは明白である。この場
合、コルク粒子の結合剤としてフェノール樹脂なと全円
いても、或いは捷だコルク粒子の粒径を変更してみても
摩擦盤温度に対する動摩擦係数の特性はやはり同じ傾向
である。一方Ｃけ、コルクに油やグリースを含浸した、
例えば米国特許３７７７８６４号明細書に記載の摩擦ｖ
Ｊに相当するが、この様な油剤によって摩擦面に潤滑膜
を形成することにより、コルクをそのまま使用する場合
に比べて動摩擦係数の変化率が少なくなる。Ｃの特性曲
線において摩擦盤温度の上昇と共に動摩擦係数が低下す
るのは潤滑膜を形成するアルキルベンゼンの粘度低下を
反映したものであるが、摩擦盤温度が概ね７０’Ｃ’を
越えると動摩擦係数は再び上昇し始める。これは潤滑膜
を形成しているアルキルベンゼンが摩擦熱などの影響に
より揮散するため潤滑膜の機能が失なわれてゆくためで
ある。これに対して本発明例であるＤの場合は比較的低
温度領域でｒ６ｃの特性曲線と重なるものの、摩擦盤温
度が概ね７０°ｃを越えるとＣの特性曲線とけ明らかに
異ったものとなる。即ち、Ｄの場合は摩擦盤温度が７ｏ
’ｃｖ越えても動摩擦係数は上昇することなく、潤滑膜
を形成しているアルキルベンゼンの粘度低下を反映して
、むしろ低下しているのである。このことに潤滑膜を形
成するアルキルベンセンが摩擦熱などの影響により揮敗
しでも、このような状況に応じて摩擦面近傍のカプセル
の殻が面圧、或いは摩擦熱により再軟化し、核であるア
ルキルベンゼンが流出することで潤滑膜の機能全維持し
続けるものと説明できる。即ち本発明によれば従来より
更に苛酷なりラッチ・ブレーキ動作に対応できることも
明白である。

第３図は摩擦材としてＣ，Ｄｉ用いた場合の動摩擦係数
と摩擦材（厚さ５ｍｍ）の中心部分の温度ケ摩擦盤距離
に対しで示す特性図で、イ、ノ・は温度、口、二は動摩
擦係数ケ示すものである。

第３図、Ｃの動摩擦係数は初期において温度上昇と共に
低下する。しかし動摩擦係数は再び上昇し始め摩擦距離
６゜５　Ｋｍ程度で５＠激に上昇する。

摩擦材の中ノＬＬ一部分の温度も動摩擦係数の急激な上
昇に対応して上昇し、ついには摩擦面がロックするＶこ
至った。そこで測定を打ち切り摩擦面を調べてみたが潤
滑膜は消滅し、コルクだけの而になっていた。更にこの
摩擦材ケ切断するとコルク内部の粒子間に浸透したアル
キルベンゼンはそのまま残存していた（アルキルベンセ
ンハ全体の約２２重量係で測定前後はぼ同じ）。上記Ｃ
に対し本発明例であるＤはＣと同じく初期においての動
摩擦係数は低下するがＣのように再び急激に上昇するこ
となく、安定した摩擦特性を維持することは明白である
。もちろん、Ｄは安定した動摩擦係数を示すことから摩
擦材の中心部分の温度も安定したものとなる。

上記のように本発明は熱或いは圧力により再軟化可能な
殻により、液状疎水性物質全内包するカプセルをコルク
のような柔かい多孔性物質に分散せしめることにより摩
擦面の潤滑膜の機能を継続的に維持９発揮するものであ
る。

実施例の説明 次に実施例により説明する。

摩擦材はＣＩ　（比較例）、Ｄ’（本発明例）を使用し
た。但し、両者は前述したＣ、　　Ｄと同じ摩擦母材の
摩擦面に形成した潤滑膜が４０°Ｃでの動粘度２８　ｃ
ｓｔのアルキルベンゼンを基油としてポリイノフチレン
、ステアリン酸すチウノ３．二硫化モリフ゛デンにて言
周整したグリースである。

」二３己摩擦材２種を第１１菌に示す電磁クラッチ・ブ
レーキ伺きモータに装着し、２００万回クラッチ・ブレ
ーキ動作をした。その後、この電磁クラ、ノナブレーキ
イ」きモータを０°Ｃに冷却してクラッチ・ブレーキ動
作を行ない、鳴き音の発生を調べた。また、摩擦材を脱
着して、その摩擦面の状態全観察した。上記結果を下表
に示す。

発明の効果 以上の様に本発明は特に潤滑膜が長期にわたって継時的
にその機能を発揮し得る摩擦材であるから電磁クラッチ
・ブレーキなどの摩擦材として長寿命の要望に応えられ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁クラッチ・ブレーキ伺きモータの主要部分
断面図、第２図は温度と動摩擦係数の関係ケ示す特性図
、第３図は動摩擦係数と摩擦距離の関係を示す特性図で
ある。 １２・・・・・クラノナライニング、１３・川・ブレー
キライニング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第　
１　図 第２図 嬶演・Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 摩擦基材と液状疎水性物質全内包するカプセルとを必須
   成分とする摩擦材。