JP2009236293A - 摩擦材及び電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】回転体及び前記回転体と摩擦係合する摩擦相手部材との間に発生する摩擦熱を効率よく放散できる摩擦材及び電磁クラッチの提供を課題とする。
【解決手段】ロータ１１、及びロータ１１と摩擦係合する摩擦相手部材であるアーマチュア１２の摩擦面１６ａ，１９ａに設けられる摩擦材２５である。この摩擦材２５は、ロータ１１又はアーマチュア１２の回転方向に沿って間欠的に設けられた静電植毛を有する。ロータ１１及びアーマチュア１２が回転する際に、一方の静電植毛が他方の静電植毛に接触する状態と、一方の静電植毛が他方の金属表面に接触する状態とが交互に出現する。静電植毛と金属表面とが接触する場合は、ロータ１１及びアーマチュア１２間に発生した摩擦熱が熱伝導率の高い金属表面を介して効率よく放散される。
【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦材及び電磁クラッチに関する。

従来、駆動源からの駆動力により回転するロータと、被駆動機器の回転軸側に連結されたアーマチュア板と、電磁コイルとを備え、電磁コイルの通電時に発生する電磁力によりアーマチュア板の摩擦面がロータの摩擦面に吸着されて、駆動源の駆動力が回転軸側に伝達される電磁クラッチが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、アーマチュア板がロータに吸着されたときに発生する衝突音の抑制、及びトルク向上のため、アーマチュア板又はロータの摩擦面に静電植毛が施されているものがあった。
実開平５−４２７７３号公報 特開２０００−３１０２３８号公報

しかしながら、従来の電磁クラッチは、ロータ及びアーマチュア板の摩擦面に全面に亘って、金属に比べて熱伝導率が小さい静電植毛が施されているため、電磁クラッチの接続中はロータ及びアーマチュア板の静電植毛同士が接触して発生する熱の放散が悪くなり、植毛材を接着している接着材の強度が低くなり脱毛したり、熱により植毛材自体の強度が低下して、植毛同士の摩擦係数が低下するおそれがあった。

このような問題は、電磁クラッチに限らず、回転体が摩擦係合する摩擦相手部材を有する装置すべて同様に発生する。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、ロータ等の回転体とアーマチュア等の摩擦相手部材との間に発生する摩擦熱を、効率よく放散できる摩擦材及び電磁クラッチの提供を課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、
回転体及び前記回転体と摩擦係合する摩擦相手部材とのうちの少なくとも一方の摩擦面に設けられる摩擦材であって、
前記摩擦材は、前記回転体の回転方向に沿って静電植毛部が間欠的に設けられていることを特徴とする。

静電植毛は、金属板等の表面に接着剤を塗布し、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ナイロン（登録商標）等の化学繊維、又は天然繊維等の短繊維を篩に入れ、金属板等と篩間に高電圧を印加した状態で、２０ｃｍ程度の高さから金属板等の接着剤塗布面に短繊維を散布して短繊維を金属板等に付着させることにより設けることができる。この静電植毛は、短繊維が静電気により金属板等に起立した状態で付着するため、摩擦係数が高くなる。

本発明によれば、回転体及び回転体と摩擦係合する摩擦相手部材とのうちの少なくとも一方の摩擦面に静電植毛部が間欠的に設けられているので、回転体と摩擦相手部材との間
の摩擦力が大きくなり、摩擦相手部材の回転効率が高くなる。また、回転体及び摩擦相手部材の回転中に、回転体又は摩擦相手部材の一方の摩擦材における静電植毛部が、他方の静電植毛部がない熱伝導率の高い部分に接触するので、摩擦熱の放散効率が高くなる。

また、本発明は、
駆動源によって回転駆動されるロータと、前記ロータに接近又は離間する方向に移動自在で、前記ロータに接触して従動的に回転するアーマチュアと、前記アーマチュアを前記ロータ側に吸引する電磁回路と、を備える電磁クラッチであって、
回転方向に沿って静電植毛部が間欠的に設けられている摩擦材が、前記ロータ及び前記アーマチュアのうちの少なくとも一方の摩擦面に設けられている。

ロータとアーマチュアとが回転する際には、ロータとアーマチュアとの間に相対的な位置ずれが生じる。一方、ロータ及びアーマチュアの摩擦面に設けられた摩擦材は、静電植毛部が間欠的に設けられ、静電植毛部が設けられていない部分には、ロータ又はアーマチュアの金属表面が露出している。

本発明によれば、ロータとアーマチュアとが接触して回転している場合は、ロータ又はアーマチュアの一方の静電植毛部が他方の静電植毛部に接触している状態と、一方の静電植毛部が他方の金属表面に接触している状態とが交互に出現する。

ロータ及びアーマチュアの静電植毛部同士が接触している状態では、ロータ及びアーマチュア間の摩擦力が大きくなるので、アーマチュアの回転効率が高くなる。また、ロータ又はアーマチュアの静電植毛部が、相手の金属表面に接触している状態では、金属の熱伝導率が静電植毛部の熱伝導率に比べて高いことから、ロータ及びアーマチュア間に発生した摩擦熱が金属表面を介して効率よく放散される。

ここで、前記摩擦材が、前記ロータ又は前記アーマチュアの少なくとも一方の摩擦面に直接設けられている構成にできる。この場合は、摩擦材をリング部材等に設け、このリング部材をロータ又はアーマチュアに取り付ける場合に比べて、コスト低減が可能になる。

本発明によれば、回転体及び摩擦相手部材の少なくとも一方における摩擦面に、回転体の回転方向に沿って静電植毛部が間欠的に設けられているので、回転体と摩擦相手部材との摩擦力が増大し、摩擦相手部材の回転効率を高くできる。また、ロータ及びアーマチュアの摩擦面に静電植毛部が回転方向に沿って間欠的に設けられた摩擦材を有するので、アーマチュアの回転効率を高くできると共に、ロータ及びアーマチュアに発生した摩擦熱を効率よく放散できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）に係る電磁クラッチについて説明する。なお、本発明は実施形態の構成には限定されない。

図１は、本発明に係る摩擦材を適用した電磁クラッチ１を示す。この電磁クラッチ１は、駆動源（図示せず）に連結された回転体である金属製のロータ１１と、このロータ１１に接近又は離間する方向に移動自在で、ロータ１１に接触してロータ１１と摩擦係合する摩擦相手部材である金属製のアーマチュア１２と、このアーマチュア１２をロータ１１に接近する方向に吸引する電磁回路１３と、を備えている。ロータ１１の駆動源は、エンジン、モータ（図示せず）等を例示できる。また、アーマチュア１２は、圧縮機等の被駆動機器（図示せず）の回転軸２０に連結されている。

次に、上記各構成要素について説明する。ロータ１１は、同一の中心軸１１ａを有する内筒部１４及び外筒部１５と、これらの内筒部１４及び外筒部１５の一端を連結し且つアーマチュア１２に接触する第１接触部１６とを有している。外筒部１５の外周面には、駆動源の駆動力をロータ１１に伝達するためのＶベルト３１を掛ける歯部１７が設けられている。また、内筒部１４、外筒部１５及び第１接触部１６によって囲まれる空間内には、電磁回路１３が設けられている。

アーマチュア１２は、ロータ１１の内筒部１４内に移動自在に挿入され被駆動機器の回転軸２０に取り付けられる軸取り付け部１８と、この軸取り付け部１８における端部に設けられ、ロータ１１の第１接触部１６に接触するフランジ状の第２接触部１９とを有している。

電磁回路１３の吸引力が作用している場合は、アーマチュア１２がロータ１１側に吸引され、アーマチュア１２の第２接触部１９が、ロータ１１の第１接触部１６に接触する。これにより、ロータ１１及びアーマチュア１２間に摩擦力が発生し、アーマチュア１２がロータ１１の回転力によって従動的に回転する。また、電磁回路１３の吸引力が停止している場合は、アーマチュア１２の第２接触部１９がロータ１１の第１接触部１６から離間し、ロータ１１が回転してもアーマチュア１２は停止している。

図２にも示すように、ロータ１１の第１接触部１６、及びアーマチュア１２の第２接触部１９における摩擦面１６ａ，１９ａには、それぞれ摩擦材２５が設けられている。これらの摩擦材２５は、図３に示すように、ロータ１１又はアーマチュア１２の回転方向に間欠的に設けられた静電植毛部２８を有している。なお、摩擦面１６ａ，１９ａは、第１接触部１６及び第２接触部１９の互いに対向する面である。また、静電植毛部２８は、静電植毛された多数の短繊維の集合である。

本実施形態では、静電植毛部２８は、リング部材２７の金属表面２７ａに、静電植毛部２８を設けるべき部分に対応する孔を有するマスクを設け、一般的な静電植毛技術すなわちマスクの孔から露出している金属表面２７ａに接着剤を塗布し、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ナイロン（登録商標）等の化学繊維、又は天然繊維等の短繊維を篩に入れ、リング部材２７と篩間に高電圧を印加した状態で、短繊維を２０ｃｍ程度の高さから接着剤を塗布した金属表面２７ａに散布することにより設けられている。

また、静電植毛部２８は、リング部材２７における円周方向に沿って間欠的に設けられている。このリング部材２７は、図２に示すように、ロータ１１の摩擦面１６ａ及びアーマチュア１２の摩擦面１９ａにおける中心軸１１ａの周囲に設けられた環状の凹部３０内に挿入されている。これにより、リング部材２７の金属表面２７ａに設けられた摩擦材２５は、その静電植毛部２８がロータ１１又はアーマチュア１２の回転方向に沿って間欠的に配置される。また、摩擦材２５は、ロータ１１及びアーマチュア１２の摩擦面１６ａ，１９ａから突出している。

本実施形態では、摩擦材２５の静電植毛部２８が設けられている部分と、静電植毛部２８が設けられていない部分、すなわちリング部材２７の表面（金属表面）２７ａが露出している部分とが交互に配置されている。ここでは、静電植毛部２８が設けられている部分と、金属表面２７ａが露出している部分とが略同じ面積を有している。

次に、この電磁クラッチ１の作用について説明する。電磁回路１３の吸引力が作用している状態でロータ１１が回転した場合、アーマチュア１２の第２接触部１９がロータ１１の第１接触部１６に接触して、ロータ１１によってアーマチュア１２が従動的に回転駆動される。

このとき、アーマチュア１２は、ロータ１１に対して相対的に位置ずれしながら回転する。そして、図４（ａ）に示すように、ロータ１１の第１接触部１６に設けられた摩擦材２５の静電植毛部２８が、アーマチュア１２の第２接触部１９に設けられた摩擦材２５の静電植毛部２８に接触している状態と、図４（ｂ）に示すように、ロータ１１の静電植毛部２８がアーマチュア１２の静電植毛部２８のない部分、すなわちリング部材２７の金属表面２７ａに接触している状態とが交互に、且つ複数回ずつ出現する。なお、図４（ａ），（ｂ）は、説明を分かりやすくするため、ロータ１１の静電植毛部２８とアーマチュア１２の静電植毛部２８又は金属表面２７ａとが離間している状態で示しているが、実際にはこれらの部材は接触している。

ロータ１１における摩擦材２５の静電植毛部２８が、アーマチュア１２における摩擦材２５の静電植毛部２８に接触している状態では、金属同士が接触する場合に比べて摩擦力が増大する。これは、静電植毛部２８が起立しているため、相手の静電植毛部２８と絡まり易くなるからである。これにより、ロータ１１とアーマチュア１２間の摩擦力が増大し、アーマチュア１２にロータ１１の回転力が効率よく伝達されるので、アーマチュア１２の回転効率を上げることができる。

また、ロータ１１における摩擦材２５の静電植毛部２８が、アーマチュア１２の金属表面２７ａに接触している状態では、第１接触部１６及び第２接触部１９間に発生した摩擦熱が、静電植毛部２８から金属表面２７ａに伝達される。リング部材２７、ロータ１１及びアーマチュア１２は金属であり、静電植毛部２８に比べて熱伝導率が高いため、ロータ１１及びアーマチュア１２間に発生した摩擦熱は、リング部材２７、ロータ１１及びアーマチュア１２を介して効率よく放散される。

本発明によれば、ロータ１１及びアーマチュア１２の摩擦面１６ａ，１９ａに、ロータ１１及びアーマチュア１２の回転方向に沿って間欠的に設けられた静電植毛部２８を有する摩擦材２５，２５が設けられているので、アーマチュア１２がロータ１１の回転によって従動的に回転する際に、一方の静電植毛部２８が他方の静電植毛部２８に接触する状態と、一方の静電植毛部２８が他方の金属表面２７ａに接触する状態とが交互に出現する。

そして、一方の静電植毛部２８が他方の静電植毛部２８に接触している状態では、ロータ１１及びアーマチュア１２間の摩擦力が増大し、アーマチュア１２の回転効率を高くできる。また、一方の静電植毛部２８が他方の金属表面２７ａに接触している状態では、ロータ１１及びアーマチュア１２間に発生した摩擦熱を静電植毛部２８から金属表面２７ａに伝達させて効率よく放散できる。

なお、上記実施形態では、摩擦材２５の静電植毛部２８が設けられている部分と、静電植毛部２８が設けられておらず金属表面２７ａが露出している部分とを略同じ面積にしたが、図５に示すように、静電植毛部２８が設けられている部分と、金属表面２７ａが露出している部分との何れか一方、ここでは静電植毛部２８が設けられている部分の面積を、他方の金属表面２７ａが露出している部分の面積より小さくできる。なお、静電植毛部２８が設けられている部分の面積を、金属表面２７ａが露出している部分の面積より大きくしても良い。

また、上記実施形態では、リング部材２７の金属表面２７ａに摩擦材２５を設け、このリング部材２７をロータ１１の第１接触部１６及びアーマチュア１２の第２接触部１９における凹部３０内に挿入したが、図６に示すように、摩擦材２５を第１接触部１６及び第２接触部１９における摩擦面１６ａ、１９ａに直接設けることができる。この場合は、図７に示すように、摩擦材２５の静電植毛部２８を、ロータ１１及びアーマチュア１２の回
転方向に間欠的に設けることができる。これにより、部品点数及び加工費を低減できる。また、摩擦材２５は、ロータ（回転体）１１又はアーマチュア（摩擦相手部材）１２の一方にのみ設けることもできる。

本発明に係る実施形態の電磁クラッチを示す断面図である。 本発明に係る実施形態の摩擦材を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の摩擦材を示す正面図であり、図２のＡ矢視図である。 図４（ａ）は本発明に係る実施形態の摩擦材における静電植毛同士が接触している状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は一方の摩擦材が他方の金属表面に接触している状態を示す断面図である。 本発明に係る別の実施形態の摩擦材を示す正面図である。 本発明に係る実施形態の摩擦材をロータ及びアーマチュアに直接設けた状態を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の摩擦材をロータ及びアーマチュアに直接設けた状態を示す正面図であり、図６のＢ矢視図である。

符号の説明

１ 電磁クラッチ
１１ ロータ（回転体）
１１ａ ロータの中心軸
１２ アーマチュア（摩擦相手部材）
１３ 電磁回路
１４ 内筒部
１５ 外筒部
１６ 第１接触部
１６ａ 第１接触部の摩擦面
１７ 歯部
１８ 軸取り付け部
１９ 第２接触部
１９ａ 第２接触部の摩擦面
２０ 被駆動機器の回転軸
２１，２２ 摩擦面
２５ 摩擦材
２７ リング部材
２７ａ リング部材の金属表面
２８ 静電植毛部
３０ 凹部
３１ Ｖベルト

Claims (3)

1. 回転体及び前記回転体と摩擦係合する摩擦相手部材とのうちの少なくとも一方の摩擦面に設けられる摩擦材であって、
   前記摩擦材は、前記回転体の回転方向に沿って間欠的に設けられていることを特徴とする摩擦材。
2. 駆動源によって回転駆動されるロータと、前記ロータに接近又は離間する方向に移動自在で、前記ロータに接触して従動的に回転するアーマチュアと、前記アーマチュアを前記ロータ側に吸引する電磁回路と、を備える電磁クラッチであって、
   回転方向に沿って静電植毛部が間欠的に設けられている摩擦材が、前記ロータ及び前記アーマチュアのうちの少なくとも一方の摩擦面に設けられている電磁クラッチ。
3. 前記摩擦材が、前記ロータ及び前記アーマチュアの双方の前記摩擦面に直接設けられている請求項２に記載の電磁クラッチ。

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