JPS5919732A - 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１．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６ａを有するクラッチヨーク５．ブレーキ巻線６
ａを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、他端には摺動軸（スプライン）１０を有するクラ
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１６は摺動軸１
０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とカップリング１７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
。従ってクラッチ巻ａｒｓｔに通電すると、その電磁力
５ｂが発生し、クラソチリング１４はクラッチ盤２に吸
引されクラッチライニング（摩擦材）１２を介して回転
動力が摺動軸１０、　　クラッチ軸１１を通してプーリ
９に取り出される。停止させる場合にはブレーキ巻線６
ａに通電すると電磁力６ｂ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１１を通
じてエンドブラケット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れる。

上記のような構造を有する電磁クラッチ・ブレーキ付き
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、モータには
４００Ｗ程度のものが使用され、回転速度として６．０
０　Ｏｒｐｍ−４でか使用される。

そのだめクラッチ・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。そして、ミジン５駆動用の電磁ク
ラッチ・ブレーキ伺きモータとしては１日１万回程度の
クラッチ・ブレーキ動作が行なわれることから摩擦材と
して長寿命のものが要求される。これらの要求を満足さ
せるだめに電磁クラッチ・ブレーキ付きモータに供する
摩擦材には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、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が摩擦母料とし
て使用される。また、米国特許第３，７７７，８６４号
明細書で知られる如く、この摩擦母材に油剤すなわちグ
リース或いは潤滑油等を含浸し、少なくとも摩擦母材の
摩擦面に潤滑膜を形成した構成の摩擦材が用いられてい
る。一方、これ等の摩擦材の相手材としては一般に高度
に研削した炭素鋼が用いられる。

上記摩擦母料、即ち圧搾コルクの主要構成成分としてコ
ルクが用いられる理由としては、コルクが天然植物製産
物であるにも拘らず油脂、有機溶剤り有機酸５石鹸アル
カリ、塩類に対して化学的に安定であり、且つ電磁クラ
ッチ・ブレーキ付きモータの摩擦母材としては十分な耐
熱性が確保されるからである。更に１ＣｒＩＩ当り概ね
２６万個程度の微細な空気充満細胞構造特性に基づく軟
かく且つ弾性自由度が大きい性質によりクラッチ・ブレ
ーキ動作時の当り音が柔かい等の長所があるだめである
。

反面、上記圧搾コルク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摺動速度などの外的安因によって
変化し易く、これによりクラッチ・ブレーキ動作が不安
定となる。

また圧搾コルク自身は高摩擦係数であるため一般の材料
と同じように静摩擦係数が動摩擦係数に比べて高い。す
なわち、周知のように特に低摺動速度時にスティック・
スリップ現象が生じ易くクラッチ・ブレーキ動作時にお
いて、鳴音が発生し易くなる。更に圧搾コルクは熱放散
性が低いので、摩擦熱が蓄績し易く、その結果、相手材
との凝着力よりも摩擦面近傍の圧搾コルクの粒子間結合
力の方が小さくなり、コルク粒子が相手材に転移し、或
いは脱落してゆく異常摩耗を生じる。この現象は特に摩
擦面に形成した潤滑膜が、その機能を失った場合に高速
下でクラッチ・ブレーキ動作を行なったときに見られ、
摩擦係数が温度、摺動速度など外的要因により変化し易
くなり、摩耗が加速され摩擦材の寿命に至る。

上記の様な不具合を防上するため従来圧搾コルクの少な
くとも摩擦面に油剤、すなわちグリース或いは潤滑油を
定期的に塗布、含浸することにより潤滑膜を機能させて
圧搾コルクの欠点を克服していた。所謂、潤滑油の場合
は直接、グリースの場合はその離油性をも利用して、主
として基油を圧搾コルクなどの粒子間にできるだけ多量
に浸透させるよう工夫した摩擦制が実用化されていた。

しかしこの様な摩擦材は圧搾コルクのコルク粒子間の狭
い間隙（粒界）には極めて浸透しにくく、捷だクラッチ
・ブレーキ動作による圧縮−回復の繰り返し１でより圧
搾コルクの粒子間に浸透させた油剤かにじみ出易く、経
時的には不安定であり長期間の使用には耐えられない欠
点があった。

発明の目的 本発明は上記欠点を解消するもので、圧搾コルりの長所
である軟かく月一つ弾性自由度が大きい点をそのｉｔ生
かしつつ、油剤による潤滑膜の形成を容易にするもので
ある、 発明の構成 本発明はクラッチ・ブレーキ動作時の摩擦材の圧縮に伴
ってにじみ出る油剤を摩擦月の弾性回復時にコルク粒子
間に介在する有機質繊維の吸油性を利用して再び摩擦材
の中へ速かに取り込むように配慮したものである。その
特徴（佳コルク粒子と粒子結合剤からなる従来の摩擦Ｌ
υ拐である圧搾コルクのコルク粒子間のうち少なくとも
摩擦ｉＭ１：ｉ斤傍に吸油した有機質繊維の群を介在せ
しめることにある。更には前記不機質繊維が粉末繊維素
であり、これ等の有機質繊維が吸油する油剤としては鉱
油。

α−オレフィンオリゴマー、ポリエーテル、ジエスデル
、ヒンタートエステル、リン酸エステルからなる群から
選ばれた１種まだは２種以上のものを有効成分とし摩擦
材基盤の摩擦面に形成させる潤滑膜の有効成分と同一種
の液状物質である。本発明に使用されるコルク粒子は、
コルク樹皮を乾燥して粉砕したもので特に粒子径を限定
するものではないが６〜６０ｍｅｓｈが適当である。粒
子径が小さいと粒子結合剤を多量に要し、加熱圧縮によ
って圧搾コルクを製造する際の作業性が悪くなる。粒子
径が大きすぎると本発明の特徴の１つである有機質繊維
の分布が局在的になるので好捷しくない。本発明に使用
される粒子結合剤とは一般の圧搾コルクの場合と何等変
わりなく例えばフェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、酢
酸ビニルＩＨＩ”ａ等が適宜用いられる。本発明で使用
される有機質繊維とは、例えばポリアミド系繊維、ポリ
ビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維。

ポリ塩化ビニル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアク
リロニトリル系繊維、ポリエチレン系繊維。

ポリプロピレン系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフル
オルエチレン系繊維などの合成繊維、或いはセルロース
を主体とした植物性繊維、たんばく質を主体とした動物
性繊維があり、これ等の群の１種または２種以上が適宜
使用される。しかし、上記有機質繊維の中でも特に好ま
しいのはパルプから得られる粉末繊維素である。粉末繊
維素は繊維形態のものに柔細胞構造のものが含１れるが
コルク粒子との親和性に優れ、その化学的安定性、熱安
定性とともに摩擦熱などにより異臭を生じないことなど
がコルク粒子と類似な性質を呈する。またセルロースと
しては吸湿性が低い方で、油脂類など疎水性物質に対し
てケま全く膨潤しない性質があり、油剤を直接或いはグ
リース状、ソロノブ状に変性しても速やかに吸収する性
質があるからである（コルクは防水利やコルク栓として
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
構造のだめ一般に液体をコルク粒子内に浸透させること
は極めて困難である）。

上記有機質繊維を疎水処理するだめの物質は鉱油、α−
オレフィンオリゴマー（ポリα−オレフィ／）、ポリエ
ーテル（ポリアルキレンクリコール、ポリクリコール、
ポリアルキし／ンオキサイト）。

ジエステル（二塩基Ｈエステル）、ヒンダードエステル
（ホＩＪ　オールエステ／Ｌ）、　　ｌ）　／酸エステ
ルからなる群から選ばれた１種まだは２種以上の液状疎
水性物質で、これ等は寸だ摩擦母材の摩擦面に有効な潤
滑膜を形成するだめの各種添加剤を含有したものでも差
支えない。例えば高級アルコール。

ケトン、エステル、アミン或いは高級脂肪酸オヨび金属
石鹸や油脂などの極性基を有する長鎖化合物である油性
剤、ポリメチルンロキザンのような消泡剤、スルホン酸
塩、アミン、有機酸或いはその塩、エステル等の極性基
を有する有機化合物である防錆剤、有機シリコン化合物
、高級脂肪族アミン等の発水剤、ポリブテン、ポリメタ
クリレ−１’＋　不飽和脂肪酸のアルミニウム石鹸等の
粘着剤、更には遊離脂肪酸、グリセリド、ナフテン酸の
アルカリ土類塩やリチウム塩、亜鉛石鹸、ペトロラクタ
ム等ノ離シよう防止剤、アントラキノン系染料等の着色
剤、芳香族アミン系、フェノール系。

シアルギルジチオリン酸亜鉛系化合物などの酸化防止剤
、或いは各種有機溶剤等の希釈剤、二硫化モリブデン、
グラファイト、酸化鉛、或いはポリテトラフロロエチレ
ン粉末のような固体潤滑剤がある、 」−記コルク粒子２粒子結合剤、有機質繊維を混合し、
加熱圧縮した後で当該コルク粒子間に介在する有機質繊
維群に油剤を表面塗布して潤滑膜を形成すると同時に吸
油せしめても、或いはまた予め有機質繊維に吸油処理し
て、粒子結合剤を付着せしめたコルク粒子と混合して加
熱圧縮した摩擦母材の摩擦面に更に潤滑膜を形成しても
本発明の摩擦拐を製造し得る。

本発明においてコルク粒子２粒予納合剤、有機質繊維の
混合割合は製造される摩擦材の摩擦係数や寿命に関係す
るが、コルク粒子の吸湿性等を考慮すれば特に規制され
るものではない。しかしながら６〜６０　ｍｅｓｈ程度
の比較的扱い易いコルク粒子の場合にはコルク粒子１０
Ｑ重量部に対し粒子結合剤１０〜３０重量部、有機質繊
維２〜５０重量部が適当である。粒子結合剤の量が少な
いと機械的な強さが不足し、多いとコルク粒子間に介在
する有機質繊維群を濡らすため、その吸油性が低下する
からである。有機質繊維の量が少ないと潤滑膜が十分な
厚さを確保できなくなったり、クラッチ・ブレーキ動作
の繰り返しにより摩擦拐が圧縮したことによって摩擦材
表面からしみ出しだ油剤を弾性回復時に速かに再び吸油
する機能が著しく低下してしまい、有機質繊維の量が多
いとコルク粒子同士の結合をさまたげることになり摩擦
母材の機械的強度を低下させることになる。尚、上記摩
擦材はクラッチライニング１２．ブレーキライニング１
３ともに同一構成で使用できる。

次に本発明を摩擦特性から説明する。但し以下に述べる
摩擦特性はＪＩＳＤ４４１１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、摩擦材への面圧は１・８ｗｙｆ
／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粒子結合剤として、ｅｏ’ｃに加熱
圧縮して得だ見掛は密度約０６ｇ／Ｑｃの圧搾コルク（
粒子結合剤の含有量は２０　ｗｔ％）、Ｂは人と同じコ
ルク粒子と結合剤から見掛は栴度約０．６！ｊ／ｃｃと
なるよう１７０℃で加熱圧縮して得だ焼成コルクである
。ＣはＡを摩擦母材とし、４０℃の動粘度２８　ｃｓｔ
のアルキルベンゼンを２２重量係含浸することによって
摩擦面に潤滑膜を形成したもの、ＤはＡと同じコルり粒
子と粒子結合剤１００重計部に対して３ｏ重量部の粉末
繊維素に予めＣで使用したアルキルベンゼンを３０重量
部吸油したのち混合し、６０℃で加熱圧縮してなる本発
明例の摩擦材、Ｅは人と同じコルり粒子と粒子結合剤１
０ｏ重量部に対して３０重量部の粉末繊維素を、そのま
甘加え、ｅｏ’Ｇで加熱圧縮して得た摩擦旬月の摩擦面
にＣで使用したアルキルベンゼン 成した本発明例のものである、 第２図においてＡ，　　Ｈの特性曲線から圧搾コルり，
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率が太きい。

まだ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、コルり粒子の結合剤として例えばフェノール樹脂
などを用いても或いは、またコルク粒子の粒子径を変更
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はコルクに油やグリースを含浸した、例えば米
国特許第３，７　７　７，８　６　４号明細書に記載の
摩擦材に相当するが、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、コルクをそのママ使用する
場合に比べて動摩擦係数の温度に対する変化率が少なく
なる。しかし、Ｃの特性曲線において温度の上昇と共に
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、温度が概ね
７０″Ｇを越えると動摩擦係数が再び上昇し始める。こ
れに対して本発明例であるり，　　Ｈの場合は比較的低
温度領域においてはＣと同様な特性曲線であるが、該温
度が概ね７０℃を越えるとＣの特性曲線とは明らかに異
なったものとなる。即ち、Ｄ，　　Ｈの場合は摩擦盤温
度が７０′Ｇを越えても動摩擦係数は上昇することなく
、摩擦面の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、 測定後にＣの摩擦材の摩擦面を調べてみだが、既に潤滑
膜は消滅しており、乾燥し、たコルクの状態になってい
た。更にＣを切断すると内部のコルク粒子は粒子間に浸
透したアルキルベンセンによって十分濡れていた。（ア
ルキルヘンセンは摩擦材の約２２重滑部を占め、測定前
後でほぼ同じ）これに対して本発明例であるり、　　Ｅ
は測定後の摩擦面のアルキルベンゼンによって濡れてお
り、従って潤滑膜を形成し続けていだのである。このこ
とは摩擦面を初めに形成していたアルキルベンゼンが摩
擦熱によって消費しても本発明の如くコルク粒子間に介
在する有機繊維群に吸油されたアルキルベンセンが毛管
現象により摩擦面に容易に出てくることにより、潤滑膜
の機能を維持し続けるだめである。

このように本発明は、その目的とする摩擦材の潤滑膜の
機能を継続的に維持し、長期にわたって安定な摩擦特性
を提供する有効な一手段であることは明白である。

実施例の説明 却下、実施例によって説明する。

摩擦材の母材としては６（比較例）１，５．　　’（本
発明例）を使用した。但し、６．．５．Ｍは前述しだＣ
，Ｄ、　　Ｅと同じ構成のものであるが、使用した油剤
が４ｏ″Ｃでの動粘度２８　ｃｓｔのアルキルベンゼン
（Ｃ，Ｄ、Ｅで使用したものと同じもの）を基油として
ポリイソブチレン、ステアリン酸リチウム、二硫化モリ
ブデンにて調整したグリースである。

上記摩擦材３種を第１図に示す電磁クラッチ・ブレーキ
付きモータに装着し、２ＱＯ万回クラッチ・ブレーキ動
作をした。その後、この電磁クラッチ・ブレーキ付きモ
ータをＯ’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だ。また、摩擦材を脱着して、そ
の摩擦面の状態を観察した。上記結果を下表に示す。

（以下余白） 発明の効果 以−ヒのように本発明は特に摩擦面に形成した潤滑膜が
長期にわたって継時的にその機能を維持し続ける摩擦材
であるから電磁クラッチ・ブレーキ付きモータの摩擦材
として鳴き音が発生し難くく且つ長寿命の要望に応えら
れるものである１

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁クラッチ・プレーギモータの主要部の構成
を示す断面図、第２図は温度と動摩擦係数との関係を示
す特性１スである。 １２・・・・・クラッチライニング、１３−・・・・ブ
レーキライニング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 温情・Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　コルク粒子の粒子間に有機質繊維が介在する
   構成の母材とその摩擦面に形成した潤滑膜からなる摩擦
   材。 い）有機質繊維が粉末繊維素である特許請求の範囲第１
   項記載の摩擦材。