JP2019112495A - 潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法、摩擦クラッチ装置および摩擦ブレーキ装置 - Google Patents

潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法、摩擦クラッチ装置および摩擦ブレーキ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】摩擦部材と被押圧部材との間で異音が生じるのを防止可能であると共に、摩擦特性を安定化させることが可能な潤滑性液晶化合物(液晶グリース)を用いた騒音低減方法、摩擦クラッチ装置および摩擦ブレーキ装置を提供する。【解決手段】巻上機に用いられる摩擦ブレーキ装置70であって、回転可能な摩擦材72a,72bと、摩擦部材72a,72bとの間で摩擦力を生じさせる被押圧部材71,73,35と、を備え、摩擦部材72a,72bには、スメクチック液晶状態で配列される棒状液晶化合物1が含浸され、摩擦部材72a,72b中、および被押圧部材71,73,35との間に棒状液晶化合物1がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在している。【選択図】図5

Description

本発明は、巻上機等に用いられる、潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法、摩擦クラッチ装置および摩擦ブレーキ装置に関する。
荷を昇降させるために、ホイストやチェーンブロックといった巻上機が広く用いられていて、かかる巻上機は、手動または電動等によって荷を昇降させることが可能である。このような巻上機は、駆動力を伝達するため、または駆動状態から停止させたり停止状態を維持するために、ブレーキ板などの摩擦材を備える摩擦ブレーキ装置が用いられている。このような巻上機としては、たとえば特許文献1に示すものがある。
また、巻上機の中には、たとえば特許文献2に示すような、湿式の摩擦クラッチ装置を備えるものも存在している。
特開2008−230726号公報 特許第5011046号公報
ところで、特許文献1および特許文献2に示す巻上機においては、ブレーキ鳴きやクラッチ鳴きと呼ばれる異音が生じる場合がある。このような異音は、ブレーキ板や摩擦部材と、それらブレーキ板や摩擦部材が押し付けられる被押圧部材との間で、微小な振動が発生することで引き起こされると考えられている。しかしながら、現状の巻上機では、上記のような異音を有効に防止するための製造コストを必要としコスト低減が困難となっている。
また、たとえば特許文献1に開示のような、摩擦ブレーキ装置を備える構成では、潤滑油を含浸させたブレーキ板が用いられることがある。しかしながら、例えば巻上機の使用に伴ってブレーキ板等の摩擦部位が高温になると潤滑油が変性あるいは蒸発し、摩擦特性が安定しなくなる虞がある。
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、摩擦部材と被押圧部材との間で異音が生じるのを防止可能であると共に、摩擦特性を安定化させることが可能な潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法、摩擦クラッチ装置および摩擦ブレーキ装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によると、摩擦部材と、該摩擦部材との間で摩擦力を生じさせる被押圧部材との間で発生する騒音を低減する潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法であって、摩擦部材中に、あるいは摩擦部材と被押圧部材との間に棒状液晶化合物がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在させ、棒状液晶化合物にて摩擦部材と被押圧部材の少なくとも一方の振動エネルギを吸収する、ことを特徴とする潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の第2の観点によると、摩擦ブレーキ装置であって、摩擦部材と、摩擦部材との間でブレーキのための摩擦力を生じさせる被押圧部材と、を備え、摩擦部材中に、あるいは摩擦部材と被押圧部材との間に棒状液晶化合物がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在させる、ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置が提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、棒状液晶化合物は、好ましくは、潤滑性基油及び下記一般式(1)で表される液晶化合物を含む潤滑剤組成物である:
Figure 2019112495
[式中、
基A及び基Bは、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のエーテル;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルケニル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキニル基であり:
基Wは置換されていてもよい2価のテトラリン基、置換されていてもよい2価の多環芳香族基、及び下記一般式(I)で表される基からなる群より選ばれる2価のメソ−ゲン基である:
Figure 2019112495
(式中、環D、環E及び環Fはそれぞれ独立にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、テトラリン環又は多環芳香族環であり、
Yはそれぞれ独立に、水素原子、重水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数2〜8のアルケニルオキシ基、炭素数2〜8のアルキニル基、炭素数2〜8のアルキニルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシアルキル基、炭素数2〜8のアルカノイルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、又はシアノ基であり、
s1〜s3はそれぞれ独立に、1、ないし環D、環E又は環Fの置換基が結合し得る部位の数、までの整数であり、
s1〜s3が2以上の場合、同一の環に結合した複数のYは同一であっても異なっていてもよく、
Z1およびZ2はそれぞれ独立に単結合、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−CH=CHCHO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−S−、−SO−、−SO−又は−C≡C−であり、
rは0、1又は2であり、
rが2の場合、二つ存在するZ1は同一であっても異なっていてもよく、二つ存在する
環Dは同一であっても異なっていてもよく、二つの環Dにそれぞれ結合するYは、同一で
あっても異なっていてもよい。)]。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、一般式(1)において、基A及び基Bが、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のアルキル基であるか、又はフッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のエーテルである、ことが好ましい。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、摩擦部材は、多孔質状のレジンモールド系の摩擦材である、ことが好ましい。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、摩擦部材は少なくとも一対設けられていて、該摩擦部材はラチェット機構を構成する爪車を挟持している、ことが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第3の観点によると、トルクを伝達する摩擦クラッチ装置であって、摩擦部材と、摩擦部材との間でトルクを伝達するための摩擦力を生じさせる被押圧部材と、を備え、摩擦部材中に、あるいは摩擦部材と被押圧部材との間に棒状液晶化合物がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在する、ことを特徴とする摩擦クラッチ装置が提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、棒状液晶化合物は、好ましくは、潤滑性基油及び下記一般式(1)で表される液晶化合物を含む潤滑剤組成物である:
Figure 2019112495
[式中、
基A及び基Bは、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のエーテル;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルケニル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキニル基であり:
基Wは置換されていてもよい2価のテトラリン基、置換されていてもよい2価の多環芳香族基、及び下記一般式(I)で表される基からなる群より選ばれる2価のメソ−ゲン基である:
Figure 2019112495
(式中、環D、環E及び環Fはそれぞれ独立にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、テトラリン環又は多環芳香族環であり、
Yはそれぞれ独立に、水素原子、重水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数2〜8のアルケニルオキシ基、炭素数2〜8のアルキニル基、炭素数2〜8のアルキニルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシアルキル基、炭素数2〜8のアルカノイルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、又はシアノ基であり、
s1〜s3はそれぞれ独立に、1、ないし環D、環E又は環Fの置換基が結合し得る部位の数、までの整数であり、
s1〜s3が2以上の場合、同一の環に結合した複数のYは同一であっても異なっていてもよく、
Z1およびZ2はそれぞれ独立に単結合、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−CH=CHCHO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−S−、−SO−、−SO−又は−C≡C−であり、
rは0、1又は2であり、
rが2の場合、二つ存在するZ1は同一であっても異なっていてもよく、二つ存在する
環Dは同一であっても異なっていてもよく、二つの環Dにそれぞれ結合するYは、同一で
あっても異なっていてもよい。)]。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、一般式(1)において、基A及び基Bが、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のアルキル基であるか、又はフッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のエーテルである、ことが好ましい。
本発明によると、摩擦部材と被押圧部材との間で異音が生じるのを防止可能であると共に、摩擦特性を安定化させることが可能な摩擦クラッチ装置および摩擦ブレーキ装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る液晶グリース分子のスメクチック相状態の分子配列の様子を示す図である。 図1に示す液晶グリース分子のスメクチック相の集合状態(層構造)を示す図である。 本発明の第1構成例に係り、レバーホイストの構成の一例を示す正面図である。 図3に示すレバーホイストにおける摩擦ブレーキ装置の断面図である。 本実施の形態において、液晶グリース分子がスメクチック相を構成することにより、騒音を低減するイメージを示す図である。 本発明の第2構成例に係る電気チェーンブロックの構成の一例を示す平面図である。 図6に示す電気チェーンブロックにおける摩擦クラッチ装置の構成を示す図であり、(a)は摩擦クラッチ装置の断面図であり、(b)は(a)の一部を拡大して示す図である。 クラッチ板に摩擦材を貼着した各種形態を示す平面図であり、(a)は3枚の第1摩擦材と3枚の第2摩擦材が貼り付けられた構成を示す図であり、(b)は3枚の第1摩擦材と、リング状の1枚の第2摩擦材が貼り付けられた構成を示す図であり、(c)は15枚の第1摩擦材と15枚の第2摩擦材が貼り付けられた構成を示す図である。 本発明の第3構成例に係る電気チェーンブロックの構成の一例を示す平面図である。 図9に示す電気チェーンブロックにおける摩擦ブレーキ装置および摩擦クラッチ装置の構成を示す部分的な拡大図である。 比較例に係り、一般潤滑油が摩擦板に供給された摩擦ブレーキ装置から生じる騒音を測定して周波数分析したグラフである。 実施例1に係り、液晶グリースAが摩擦板に含浸された摩擦ブレーキ装置から生じる騒音を測定して周波数分析したグラフである。 実施例2に係り、液晶グリースBが摩擦板に含浸された摩擦ブレーキ装置から生じる騒音を測定して周波数分析したグラフである。
以下、本発明の一実施の形態に係る、潤滑性液晶化合物(液晶グリース)を用いた騒音低減方法、および摩擦ブレーキ装置と摩擦クラッチ装置のうちの少なくとも一方を備える巻上機について説明する。
(液晶グリースに関して)
本実施の形態における巻上機は、摩擦ブレーキ装置と摩擦クラッチ装置のうちの少なくとも一方に関して、摩擦部材に、液晶グリースを用いているが、最初に、液晶グリースに関して説明する。液晶グリースとは、液晶状態の化合物のうち潤滑性を有し、流動性はあるが粘性が高くグリース状を呈するものである。なお、液晶グリースは、潤滑性液晶化合物および棒状液晶化合物に対応するが、液晶グリース分子が潤滑性液晶化合物あるいは棒状液晶化合物に対応するものとしても良い。本実施の形態では、液晶グリースは、所定の鎖状構造および剛直なコア構造を有し、所定の温度域でスメクチック相を呈する棒状化合物であり、次の一般式(1)で表される。
Figure 2019112495
液晶グリースにおいて基AおよびBは柔軟なテール部分であり、潤滑剤として機能する部分である。また、基Wは剛直なコア構造(液晶形成要素)である。複数の液晶グリースの分子配列においては、隣り合う液晶グリース分子の基Aおよび基Bの間で分子間力が作用する。したがって、おおよそ基Wは基Wどうし、基Aおよび基Bは基Aおよび基Bどうしの部分で重なった規則正しい分子間配列構造をとり、液晶グリースの液晶相は、スメクチック相の分子配列を形成する。
この液晶グリース分子のスメクチック相状態の分子配列の様子を、図1に示す。図1に示すように、液晶グリース分子1は、上述したスメクチック相の分子配列を取り、複数の層2が重なった層構造を有している。そして、液晶グリース分子は、同じ層2を構成する液晶グリース分子と共に同じ層内を容易に移動することが可能となっているが、上述した分子間力の作用によって、異なる層2同士では、層2をせん断する方向には移動し難い状態となっている。
ここで、本実施の形態では、上述した基Aおよび基Bは、各種の機械に機械油として用いられている潤滑剤(潤滑油)と同じ構造を持つ部分となっている。したがって、本実施の形態の液晶グリース分子のスメクチック相の集合状態(層構造)では、層2の外側の部分(すなわち各層の表面)では、そのほとんどが高い潤滑性を有する部分となる。そのため、各層間では、図2に示すように、滑り合うことができる。
以下、上記の液晶グリースを表す上記一般式(1)における各基について説明する。
<基Wについて>
上記の一般式(1)において、基Wは、炭素のみから構成される環構造を持つ化合物、炭素とそれ以外の元素との両者から構成される環構造を持つ化合物が該当する。この基Wは、上記一般式(1)において、置換されていてもよい2価のテトラリン基、置換されていてもよい2価の多環芳香族基、及び下記一般式(I)で表される基からなる群より選ばれる2価のメソ−ゲン基である。
Figure 2019112495
基Wは剛直な構造であり液晶グリース分子1における液晶形成要素(コア部分)である。
前記多環芳香族基は、2つ以上の芳香環を有する芳香族基である。これら2つ以上の芳香環は、例えばビフェニルのように単結合で結合していてもよいし、ナフタレンのように縮合環の状態で結合していてもよい。また、芳香環の環構成原子は炭素原子のみであってもよいし、ヘテロ原子が含まれていてもよい。
このような多環芳香族基の例としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2019112495
前記テトラリン基及び多環芳香族基における置換基としては、重水素原子、フッ素原子、炭素数1〜3のアルキル基が挙げられる。
上記一般式(I)において、環D、環E及び環Fはそれぞれ独立にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、テトラリン環又は多環芳香族環である。前記多環芳香族環は、基Wの候補として上記で説明した多環芳香族基と同様である。
上記一般式(I)において、Yはそれぞれ独立に、水素原子、重水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数2〜8のアルケニルオキシ基、炭素数2〜8のアルキニル基、炭素数2〜8のアルキニルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシアルキル基、炭素数2〜8のアルカノイルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、又はシアノ基を表す。前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
上記一般式(I)において、s1〜s3はそれぞれ独立に、1、ないし環D、環E又は環Fの置換基が結合し得る部位の数、までの整数である。例えば環Dがベンゼン環であれば、s1は1〜4の整数であり、ナフタレン環であればs1は1〜6の整数である。
ここで、s1〜s3が2以上の場合には、環D〜Fのそれぞれに複数のYが結合することになるが、同一の環に結合した複数のYは同一であっても異なっていてもよい。また、異なる環に結合したYが同一であっても異なっていてもよいことはもちろんである。
上記一般式(I)において、Z1およびZ2はそれぞれ独立に単結合、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−CH=CHCHO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−S−、−SO−、−SO−又は−C≡C−を表し、rは0、1又は2を表す。
ここでrが2の場合には、環D及びZ1が二つずつ存在することになるが、二つ存在するZ1は同一であっても異なっていてもよく、二つ存在する環Dは同一であっても異なっていてもよい。さらに、二つの環Dにそれぞれ結合するYは、同一であっても異なっていてもよい。
さらに、上記Yとしては、液晶の温度特性の観点からは、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル基が好ましく、水素原子、重水素原子及びハロゲン原子がより好ましく、水素原子及びハロゲン原子が特に好ましい。
また、Z1およびZ2としては、液晶の温度特性の観点からは、単結合、−CO−O−、−O−CO−、−CH2CH2−、−CH2O−、−OCH2−、−SO2−が好ましく、単結合、−CO−O−、及び−CH2O−がより好ましく、単結合及び−CO−O−が特に好ましい。
環D、環E及び環Fとしては、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ジオキサン環、テトラリン環及び多環芳香族環が好ましい。また、rは0又は1であることが好ましい。
以上説明した一般式(I)で表される二価のメソ−ゲン基の具体例としては、下記の二価の有機残基が挙げられる。
Figure 2019112495
<基Aおよび基Bについて>
上記の一般式(1)における基Aおよび基Bは、液晶グリース分子1におけるテール部分を構成する。この基Aおよび基Bは、上述のように潤滑剤として機能する部分であり、隣り合う液晶グリース分子1の基Aおよび基Bの間で分子間力が作用する部分である。
この基Aおよび基Bは、同一又は異なるものである。これら基Aおよび基Bは、炭素数が2以上の鎖状の構造となっている。具体的には、基Aおよび基Bとしては、炭素数が2以上(好ましくは20以下)のアルキル基、エーテルが挙げられるが、側鎖状に分岐されていても良い。また、基Aおよび基Bは、炭素数が2以上のアルケニル基やアルキニル基であっても良い。また、これらの基Aおよび基Bは、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよい。なお、上記の炭素数が2以上の鎖状の構造のうち、炭素数が8以上(好ましくは20以下)のアルキル基、エーテル、炭素数が8以上のアルケニル基やアルキニル基の場合、隣り合う液晶グリース分子1の基Aおよび基Bの間の分子間力の作用により、液晶グリース分子1が蒸発等によって抜け難くなると想定されるので、一層好ましい。
なお、アルキル基やエーテルの直鎖構造から分岐する側鎖状の部分が存在する場合、隣り合う液晶グリース分子1の直鎖部分の間隔が離れると考えられ、粘度を小さくする等の調整を行える。しかしながら、そのような側鎖状の部分を有さない構造を採用しても良い。
このような基Aおよび基Bは、後述する摺動部材の凹凸に入り込むことができ、また凹凸が存在する摺動部材の表面に追従することができる。
ここで、代表的な基Aおよび基Bについて、以下の一般式(2)、(3)、(4)に示す。
Figure 2019112495
Figure 2019112495
Figure 2019112495
なお、一般式(3)におけるエーテル結合部分は、一般式(3)に示されている炭素間以外の任意の炭素間に存在する構成であっても良い。また、一般式(3)、(4)における側鎖部分のアルキル基は、一般式(3)、(4)に示されている炭素以外の直鎖部分の炭素から分岐するものであっても良い。
なお、上記のアルキル基の例としては、基Aおよび基Bが直鎖部分のみの場合には、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、またはそれ以上の炭素を有する各種アルキル基が挙げられる。また、基Aおよび基Bが側鎖部分を有する場合には、直鎖部分は、上記の各アルキル基以外に、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ペプチル基であっても良い。
また、上記のアルケニル基の例としては、基Aおよび基Bが直鎖部分のみの場合には、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、またはそれ以上の炭素を有する各種アルケニル基が挙げられる。また、基Aおよび基Bが側鎖部分を有する場合には、直鎖部分は、上記の各アルケニル基以外に、ブテニル基、ペンテニル基、ヘプテニル基であっても良い。
また、上記のアルキニル基の例としては、基Aおよび基Bが直鎖部分のみの場合には、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ウンデシニル基、ドデシニル基、トリデシニル基、テトラデシニル基、またはそれ以上の炭素を有する各種アルケニル基が挙げられる。また、基Aおよび基Bが側鎖部分を有する場合には、直鎖部分は、上記の各アルキニル基以外に、ブチニル基、ペンチニル基、ヘプチニル基であっても良い。
なお、上述の液晶グリース分子1は、種類の異なるものを複数混合して用いることができる。たとえば、基Aおよび基Bの長さが異なるものを混合することで、液晶グリース分子1間の分子間力を調整することができ、スメクチック相を呈する温度範囲の調整や液晶グリースのちょう度(粘度)の調整を行える。しかしながら、1種類のみの液晶グリース分子1から構成された液晶グリースであっても良い。
以上説明したような液晶グリース分子1は、後述する第1構成例〜第3構成例における、摩擦ブレーキ装置と摩擦クラッチ装置の騒音防止剤または/および潤滑剤として、好適に用いることができる。
この場合、液晶グリース分子1は潤滑性液晶化合物(液晶グリース)を構成するが、その潤滑性液晶化合物(液晶グリース)を用いた騒音低減方法を提供することができる。すなわち、潤滑性液晶化合物(液晶グリース)を用いた騒音低減方法は、摩擦部材中に、あるいは摩擦部材と被押圧部材との間に棒状液晶化合物(液晶グリース分子1)がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在させ(後述する図5参照)、棒状液晶化合物(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)にて摩擦部材と被押圧部材の少なくとも一方の振動エネルギを吸収する、ことを特徴とする。この場合、摩擦部材および被押圧部材の少なくとも一方の凹凸部分で振動が発生しても、その振動のエネルギは棒状液晶化合物(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)に緩衝・吸収される。したがって、凹凸部分が高い振動数で振動することが困難となる。あるいは、摩擦部材中に内在する棒状液晶化合物(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)は、摺動部で発生した振動を吸収・低減する制振材の機能を有する。それにより、特に振動数の高い400Hzを超える領域の騒音が低減される。
なお、液晶グリース分子1の中でも、一般式(1)において、基A及び基Bが、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のアルキル基であるか、又はフッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のエーテルである、ことが好ましい。この場合には、液晶グリース分子1は良好な潤滑性を備えるためである。また、炭素数2以上で、たとえば一般式(3)、(4)で示すような分岐(側鎖部分)を有するものは、液晶グリース分子1間の分子間力が弱まるので、温度範囲が−50℃〜300℃で液晶となり、それによって潤滑剤として一層好適に用いることが可能となる。
また、一般的な潤滑用グリース(一般グリース)と、本実施の形態の液晶グリースとを比較すると、次のような相違がある。すなわち、一般グリースは、潤滑油と増ちょう剤を混ぜて、グリース状態にしたものである。この一般グリースを摩擦部材に染み込ませたいとき、粘度を下げることが考えられる。しかしながら、粘度を下げるために一般グリースを加熱すると、離油したり、潤滑油成分が変性・蒸発してしまい、グリースとしての機能が低下してしまう。そのため、一般グリースは、グリース状態で摩擦部材に含浸させることは困難である。
これに対して、本実施の形態の液晶グリースは、一般グリースで用いられる増ちょう剤を使用しておらず、また液晶状態から液体に変化させることができる化合物である。そのため、液晶グリースを加熱することで、グリース状態から粘度を下げることができ、その際に上述した離油や蒸発の問題が起こり難く、温度を下げると元のグリース状の液晶状態に戻すことができる。したがって、加熱した後の低粘度状態で摩擦部材に染み込ませる(含浸させる)ことができる。そして、含浸の後に、温度を下げることで、粘度の高いグリース状態に戻すことができる。このため、摺動面にスメクチック相を呈する状態で液晶グリースが潤滑剤として安定して存在することで、摩擦係数の急激な変化が少なく、摺動面で発生する、いわゆる「鳴き」そのものを低減することができる。なお、液晶相を呈する温度範囲を調整するために増粘剤(増ちょう剤)を添加しても良い。この場合の増粘剤(増ちょう剤)は、摩擦材への含浸の妨げとならない成分(液晶グリース用増粘剤)であることが好ましい。
(巻上機について)
<第1構成例;レバーホイストについて>
次に、上述の液晶グリース分子1から構成される液晶グリースが適用される、巻上機としてのレバーホイスト10について説明する。なお、以下の説明においては、X方向は、駆動軸25の軸線方向とし、X1側はカム部材55が取り付けられる側とし、X2側はそれとは逆のケーシング13が取り付けられる側とする。また、Z方向はレバーホイスト10の懸吊状態における鉛直方向(懸吊方向;巻上げ下げ方向)とし、Z1側は懸吊状態における上側とし、Z2側は懸吊状態における下側とする。
図3はレバーホイスト10の構成の一例を示す正面図である。図4は、図3に示すレバーホイスト10における摩擦ブレーキ装置70の断面図である。図5は図3に示すレバーホイスト10における摩擦ブレーキ装置70を示す縦断正面図である。
図3に示すように、レバーホイスト10が備える一対のフレーム11,12の間には、チェーンC1を掛け回すロードシーブ20が回転自在な状態で支持されている。このロードシーブ20には、後述する減速ギヤ30の小径ギヤ部32と噛み合うロードギヤ21が一体的に成型されている。また、ロードシーブ20には、軸方向(X方向)に貫く挿通孔20aには、駆動軸25が挿通されている。駆動軸25の中途の外周側には後述するメネジ部材35と噛み合う雄ネジ部26が設けられると共に、駆動軸25の他端側(X2側)には減速ギヤ30の大径ギヤ部31に噛み合うピニオンギヤ27が設けられている。また、減速ギヤ30には、上述したロードギヤ21と噛み合う小径ギヤ部32も一体的に設けられている。
なお、フレーム11にはケーシング13が取り付けられ、上述した減速ギヤ30やロードギヤ21等の駆動部位を保護している。また、上述した雄ネジ部26は、メネジ部材35の雌ネジ部36と噛み合っている。このメネジ部材35には、雌ネジ部36の他に、下方側(Z2側)で切替爪40と噛み合い可能な切替歯車37も設けられている。切替爪40は、間欠的に切替歯車37と噛み合う少数(たとえば2つ)の爪状部(図示省略)を有していて、この爪状部41が切替歯車37と噛み合った状態で後述する操作レバー50の回動させることで、メネジ部材35に駆動力を伝達させる。
また、切替爪40と同軸となる状態で切替操作ハンドル45が取り付けられ、その切替操作ハンドル45の切り替え操作によって、メネジ部材35への駆動力の伝達を、巻上げ方向とするか、または巻下げ方向とするかを切り替え可能となっている。また、駆動軸25には、該駆動軸25に対して回転不能な状態でカム部材55が取り付けられ、さらにカム部材55よりも軸方向(X方向)の一端側(X1側)に遊転ニギリ60と呼ばれる部材も駆動軸25に対して回転不能な状態で取り付けられている。
また、ロードシーブ20と駆動軸25の間には、摩擦ブレーキ装置70が配置されている。摩擦ブレーキ装置70は、ブレーキ受け71、ブレーキ板72a,72b、爪車73、爪部材74、爪軸75、ブッシュ76等を主要な構成要素としている。また、本実施の形態の摩擦ブレーキ装置70は、潤滑油として液晶グリースが用いられる半湿式の摩擦ブレーキ装置である。このブレーキ受け71は、フランジ部71aと、中空ボス部71bとを有している。フランジ部71aは、中空ボス部71bよりも大径に設けられている部分であり、後述するブレーキ板72aを受け止めることが可能となっている。
中空ボス部71bは、フランジ部71aよりもメネジ部材35側(X1側)に位置し、爪軸75を介して爪車73を軸支する。なお、中空ボス部71bの内周側は、キー結合またはスプライン結合等によって駆動軸25と噛み合うことで、駆動軸25とブレーキ受け71とが一体的に回転する。
また、フランジ部71aと爪車73との間、及びメネジ部材35と爪車73との間には、それぞれブレーキ板72a,72bが中空ボス部71bに軸支されている。なお、ブレーキ板72a,72bは、摩擦部材に対応する。また、ブレーキ受け71、爪車73およびメネジ部材35は、被押圧部材に対応する。
ブレーキ板72a,72bは、たとえばウーブン系の摩擦材、レジンモールド系の摩擦材、金属を含む材料を焼結した焼結材等を材質としている。これらのうち、ウーブン系の摩擦材は、金属線やガラス繊維を、樹脂系の結合材を含浸させ、乾燥・加熱・加圧することで形成されるものである。また、モールド系の摩擦材は、たとえばチタン酸カリウムや金属繊維などの骨格材料と、コークスやグラファイト金属硫化物などの潤滑材料と、各種の金属酸化物や鉱物や金属などの研削材と、ゴム類などのダンピング材と、消石灰等のアルカリ性物質などのpH調整剤と、各種の紛体の充填材等をフェノール樹脂などの樹脂で焼き固めたものである。
また、焼結材は、たとえば銅系合金やアルミニウム系合金といった金属と、上述したような研削材と、上述したような潤滑剤を高温にて焼結させたものであり、一種の合金である。なお、上述のような材質から形成されるブレーキ板72a,72bは、多孔質状であるか、または表面に細かな凹凸が多数存在している。
また、爪車73に設けられているラチェット歯が爪部材74の先端が噛み合い、その噛み合いによって爪車73の巻き下げ方向への回転を防止しつつ巻上げ方向への回転は許容するラチェット機構が構成される。
図4および図5に示すように、駆動軸25に巻き下げ方向に負荷が作用する場合には、メネジ部材35とブレーキ受け71のねじ締め付け作用により、メネジ部材35がブレーキ板72a,72bを押圧する。それにより、巻き下げ方向への回転が防止されている爪車73に対しブレーキ受け71にブレーキ力が作用し駆動軸25の巻き下げ方向への回動を制動する。
また、操作レバー50の操作によりメネジ部材35を巻き上げ方向に回動させると、爪車73は巻き上げ方向へ回転可能なので、メネジ部材35、ブレーキ板72a,72b、爪車73、ブレーキ受け71は一体となって駆動軸25を回動し、チェーンC1を巻き上げる。これに対し、操作レバー50の操作によりメネジ部材35を巻き下げ方向に回動させると、メネジ部材35とブレーキ受け71のねじ締め作用が緩和され、爪車73とのブレーキ力がメネジ部材35の回転量に応じて開放されるので、ブレーキ受け71と駆動軸25は巻き下げ方向に回動する。
また、軸方向(X方向)の他方側(X2側)のブレーキ板72aは、フランジ部71aと後述する爪車73との間に位置し、メネジ部材35側から圧接される場合にはフランジ部71aと後述する爪車73との間に大きな摩擦力を与え、その大きな摩擦力によって爪車73に対してブレーキ受け71が一体的に回転する状態となる。また、爪車73とメネジ部材35の間にもブレーキ板72bが配置され、メネジ部材35側からの圧接によって爪車73とメネジ部材35の間に大きな摩擦力を与える。その大きな摩擦力によって、操作レバー50の操作によりメネジ部材35が回転させられた際に、そのメネジ部材35と爪車73とが一体的に回転する状態となる。
ここで、上述したような巻き下げ方向への回動が行われると、ブレーキ受け71と駆動軸25とが巻き下げ方向へ回動した後に、メネジ部材35とブレーキ受け71とは、ねじ締めが緩和された状態から再び締結された状態へと移行する。その際に、ブレーキ板72a,72bは、ブレーキ受け71、爪車73およびメネジ部材35に再び摩擦状態で接触するが、巻き下げ操作中、いわゆるブレーキ鳴きと呼ばれる異音が生じる場合がある。
これに対し、本実施の形態では、液晶グリース分子1がブレーキ板72a,72bに内在あるいは介在することで、ブレーキ鳴きを低減させている。以下、その詳細について説明する。
上述したように、ブレーキ板72a,72bは、多孔質状であるか、またはその表面に細かな凹凸が多数存在している。一方、ブレーキ板72a,72bが当接する爪車73、ブレーキ受け71およびメネジ部材35は、金属を材質としている。したがって、液晶グリースをブレーキ板72a,72bに塗布または含浸させることで、液晶グリース分子1は、ブレーキ板72a,72bの多孔質状の孔部分に入り込む(内在する)か、またはブレーキ板72a,72bの表面の細かな凹凸に追従し摺動面に介在する。また、液晶グリース分子1は、爪車73、ブレーキ受け71およびメネジ部材35の表面に存在する細かな凹凸に追従し摺動面に介在する。
そのような液晶グリース分子1の孔部分への入り込みや、細かな凹凸への追従により、これらの微小な部位の振動が吸収あるいは緩和される。また、摺動面にスメクチック相を呈する状態で、液晶グリースが潤滑剤として安定して存在することで、摩擦係数の急激な変化が少なく、摺動面で発生する「鳴き」そのものを低減することができる。それにより、いわゆるブレーキ鳴きと呼ばれる騒音を低減可能となっている。
また、液晶グリース分子1がスメクチック相を構成することにより、いわゆるブレーキ鳴きと呼ばれる騒音を低減するイメージを図5に示す。図5に示すように、液晶グリース分子1は、ブレーキ板72a,72bの表面の細かな凹凸、フランジ部71aの表面の細かな凹凸、および爪車73の表面の細かな凹凸に追従して、液晶グリース分子1の層2が凹凸部分に追従した連続体3を形成する。すると、凹凸部分で振動が発生しても、その振動のエネルギは液晶グリース分子1で受け止められ、液晶グリース分子1の振動、変形、移動、さらには連続体3を変形、振動、分断、撓ませることで吸収される。したがって、凹凸部分が高い振動数で振動することが困難となる。それにより、特に振動数の高い400Hzを超える領域の騒音が低減される。また、多孔質状のブレーキ板72a,72bに含浸した液晶グリース(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)によりブレーキ板72a,72b自身の制振性能が向上し、振動を減衰させる効果と振動の伝播防止効果が発揮され、ブレーキ鳴きを大幅に低減・解消させることができる。
なお、液晶グリース分子1が連続体3を形成する場合、この連続体3において作用する分子間力により、液晶グリース分子1が蒸発等によって抜け難いという特質も備えている。したがって、本実施の形態の液晶グリースは、一般的な潤滑油と異なり、蒸発し難いという特性も備えている。
再び、摩擦ブレーキ装置70について説明する。図4に示すように、ブレーキ受け71の中空ボス部71bの外周側には、ブッシュ76が設けられ、そのブッシュ76の外周側には爪車73が設けられている。なお、爪車73の外周には、上述した爪部材74の先端が噛み合う係止歯73aが設けられている。また、上述した爪軸75には、ねじりばね77のコイル部77aが取り付けられ、爪部材74が係止歯73aに押し付けられる向きの付勢力をねじりばね77が与えている。
以上のような構成によると、回転可能なブレーキ板72a,72b(摩擦部材)と、ブレーキ板72a,72b(摩擦部材)との間で摩擦力を生じさせるブレーキ受け71、爪車73およびメネジ部材35(被押圧部材)と、を備え、ブレーキ板72a,72b(摩擦部材)中に、あるいはブレーキ板72a,72b(摩擦部材)とブレーキ受け71、爪車73およびメネジ部材35(被押圧部材)との間に液晶グリース分子1(棒状液晶化合物)および/または液晶グリース分子1の連続体3(潤滑性液晶化合物)がスメクチック相の状態で内在あるいは介在する。
したがって、ブレーキ板72a,72b(摩擦部材)の細かな凹凸部分で振動が発生しても、その振動のエネルギは液晶グリース(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)に吸収される。したがって、上述の凹凸部分が高い振動数で振動することが困難となる。また、上述した液晶グリース分子1(棒状液晶化合物)および/または液晶グリース分子1の連続体3(潤滑性液晶化合物)は、ブレーキ受け71、爪車73およびメネジ部材35(被押圧部材)の表面に存在する細かな凹凸に追従する。それによっても、これらの表面の細かな凹凸で振動が発生しても、その振動のエネルギは、液晶グリース(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)に吸収される。したがって、これらの表面の凹凸が高い振動数で振動することが困難となり、特に振動数の高い高周波400Hzを超える領域の騒音が低減可能となる。また、発生した振動がブレーキ板72a、72bを介して他の部材に伝播することで、他の部材を振動させ共振現象が発生することがある。しかしながら、液晶グリース(液晶グリース分子1および/または液晶グリース分子1の連続体3)によって振動が吸収されることで、ブレーキ板72a、72bを介して他の部材へ伝播することを防止でき、騒音の原因となる共振現象を防止することができる。
また、本実施の形態では、液晶グリース分子1(棒状液晶化合物)が連続体3(潤滑性液晶化合物)を形成し、その連続体3において作用する分子間力により、液晶グリース分子1が蒸発等によって抜け難くなる。そのため、本実施の形態の液晶グリースは、一般的な潤滑油と異なり、蒸発し難くなるので、潤滑剤(潤滑油)切れが生じ難くなり、摩擦ブレーキ装置70の長寿命化を図ることが可能となる。
また、本実施の形態では、ブレーキ板72a,72b(摩擦部材)は、多孔質状のレジンモールド系の摩擦材を用いることが可能である。この場合には、液晶グリース分子1を良好に含浸することができ、騒音の低減を良好に図ることが可能となる。また、潤滑剤(潤滑油)切れが一層生じ難くなり、摩擦ブレーキ装置70の長寿命化を図ることが可能となる。
さらに、本実施の形態では、ブレーキ板72a,72b(摩擦部材)は少なくとも一対設けられていて、該ブレーキ板72a,72b(摩擦部材)はラチェット機構を構成する爪車73を挟持している。この場合には、爪車73の表裏両面から、液晶グリース分子1が含浸または塗布されたブレーキ板72a,72b(摩擦部材)が当接するので、爪車73において騒音が生じるのを良好に低減可能となる。また、爪車73の表裏両面において潤滑剤(潤滑油)切れが一層生じ難くなり、摩擦ブレーキ装置70の長寿命化を図ることが可能となる。
<第2構成例;摩擦クラッチ装置を備える電気チェーンブロックについて>
次に、上述の液晶グリース分子1から構成される液晶グリース(潤滑性液晶化合物)が適用される、摩擦クラッチ装置130を備える電気チェーンブロック100(巻上機に対応)について説明する。なお、以下の説明においては、X方向は、モータ出力軸125の軸線方向とし、X1側はロータ118が取り付けられる側とし、X2側はピニオンギヤ127が設けられる側とする。また、電気チェーンブロック100を平面視したときにX方向と直交する方向とし、Y1側は図6における上側とし、Y2側はそれとは逆の下側とする。
図6は電気チェーンブロック100の構成の一例を示す平面図である。図7は、図6に示す電気チェーンブロック100における摩擦クラッチ装置130の構成を示す図であり、(a)は摩擦クラッチ装置130の断面図であり、(b)は(a)の一部を拡大して示す図である。図9はクラッチ板133に摩擦材を貼着した各種形態を示す平面図であり、(a)は3枚の第1摩擦材151と3枚の第2摩擦材152が貼り付けられた構成を示す図であり、(b)は3枚の第1摩擦材151と、リング状の1枚の第2摩擦材152が貼り付けられた構成を示す図であり、(c)は15枚の第1摩擦材151と15枚の第2摩擦材152が貼り付けられた構成を示す図である。
図6に示すように、電気チェーンブロック100の電気チェーンブロック本体110には、ステータ117およびロータ118から構成されるモータ116を収納するモータ収納部115が設けられている。また、電気チェーンブロック本体110のボディ111等には、ロードシーブ120が回転自在な状態で支持されている。このロードシーブ120のボス部121には、ロードギヤ122が一体的に回転するように取り付けられていて、該ロードギヤ122は、後述する摩擦クラッチ装置130のギヤ部131aと噛み合っている。また、ロードシーブ120の挿通孔120aには、モータ116の作動によって回転させられるモータ出力軸125が挿通されている。モータ出力軸125の他端側(X2側)には、クラッチ板133の外周ギヤ部133aと噛み合うピニオンギヤ127が設けられている。
また、モータ出力軸125からの駆動力は、電気チェーンブロック本体110の減速ギヤ収納部112に配置された摩擦クラッチ装置130を介してロードギヤ122に伝達される。この摩擦クラッチ装置130は湿式であり、その全体が回転軸131に軸支されている。この回転軸131の一方側(X1側)には、該ギヤ部131aの他の部分よりも大径のギヤ部131aが設けられていて、そのギヤ部131aはロードギヤ122と噛み合っている。
また、回転軸131の中途部位には、ブッシュ132が取り付けられていて、このブッシュ132には、クラッチ板133がブッシュ132を介して回転軸131に対し回転自在な状態で取り付けられている。クラッチ板133の外周側には、外周ギヤ部133aが設けられていて、その外周ギヤ部133aはピニオンギヤ127と噛み合っている。
また、回転軸131には、一対のクラッチ受け134a,134bが取り付けられている。なお、一対のクラッチ受け134a,134bは、被押圧部材に対応する。一対のクラッチ受け134a,134bは、クラッチ板133を挟み込む状態で配置され、さらに回転軸131に対して回転不能となるように(すなわち回転軸131と一体的に回転するように)取り付けられている。
また、回転軸131の外周部分には、一対のクラッチ受け134a,134bをクラッチ板133に向けて押圧する状態で皿バネ135a,135bが配置されている。これらのうち、軸方向(X方向)の一方側(X1側)の皿バネ135aは、ギヤ部131aによってクラッチ受け134aを押圧し、軸方向(X方向)の他方側(X2側)の皿バネ135bは、回転軸131の外周側の所定部に配置されたバネ押さえ136によってクラッチ受け134bを押圧する。なお、回転軸131の軸方向(X方向)の他端側(X2側)には、皿バネ圧調整ナット137が取り付けられていて、この皿バネ圧調整ナット137の捻じ込み具合によって、一対の皿バネ135a,135bが、一対のクラッチ受け134a,134bをそれぞれ押圧する押圧力を調整可能となっている。また、電気チェーンブロック本体110には、電装品140を収納する電装品収納部113も設けられている。
次に、クラッチ板133の構成の詳細について説明する。図7(b)および図9(a)に示すように、クラッチ板133の表面側および裏面側には、第1摩擦材151および第2摩擦材152が取り付けられている。なお、第1摩擦材151および第2摩擦材152は、摩擦部材に対応する。
第1摩擦材151は、たとえばCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics;炭素繊維強化プラスチック)と、その他の樹脂(エポキシ樹脂等)を材質として有する摩擦材である。この第1摩擦材151は、上述した第1構成例のブレーキ板72a,72bと同様に多孔質状であるか、またはその表面に細かな凹凸が多数存在している。したがって、液晶グリース分子1は、第1摩擦材151の多孔質状の孔部分に入り込むか、または第1摩擦材151の表面の細かな凹凸に追従し摺動面に介在する。図8(a)に示す構成では、第1摩擦材151は、クラッチ板133に対して、等間隔(120度間隔)となるように3枚取り付けられている。
また、第2摩擦材152は、たとえばペーパー系の摩擦材であり、たとえばパルプ・アラミド等の有機繊維とセラミックス等の摩擦調整材、黒鉛等の潤滑材の粉末を混合・抄造した紙質複合材(原紙)に熱硬化性樹脂を含浸・硬化して形成されている。この第2摩擦材152も、上述した第1構成例のブレーキ板72a,72bと同様に多孔質状であるか、またはその表面に細かな凹凸が多数存在している。したがって、液晶グリース分子1は、第2摩擦材152の多孔質状の孔部分に入り込む(内在する)か、または第2摩擦材152の表面の細かな凹凸に追従し摺動面に介在する。図8(a)に示す構成では、第2摩擦材152は、クラッチ板133に対して、等間隔(120度間隔)となるように3枚取り付けられている。
ここで、定格荷重の荷をフックに掛けた状態で、荷を下降させて非常停止させた場合、一対のクラッチ受け134a,134bは、クラッチ板133に対して摺動し(若干スリップし)、非常停止による衝撃を緩和することがあり、それによってクラッチ鳴きと呼ばれる騒音が発生することがある。また、誤って定格荷重を超える荷を巻上げた場合も、一対のクラッチ受け134a,134bは、クラッチ板133に対して摺動(スリップ)する状態となる。この場合も、クラッチ鳴きと呼ばれる騒音が発生することがある。
これに対し、本実施の形態では、液晶グリース分子1を第1摩擦材151や第2摩擦材152に内在あるいは摺動面に介在させている。すなわち、上述のように、第1摩擦材151および第2摩擦材152は、多孔質状であるか、またはその表面に細かな凹凸が多数存在している。また、第1摩擦材151や第2摩擦材152が当接する一対のクラッチ受け134a,134bも、その表面に細かな凹凸が多数存在する。第1摩擦材151および第2摩擦材152に液晶グリースを内在させる、あるいは摺動面に液晶グリースを塗布する、あるいは第1摩擦材151や第2摩擦材152を液晶グリースに浸す(オイルバス)など、液晶グリースを摺動面に適宜供給するようにすると、液晶グリース分子1は、第1摩擦材151および第2摩擦材152の多孔質状の孔部分に入り込む(内在する)か、または第1摩擦材151および第2摩擦材152の表面の細かな凹凸に追従し摺動面に介在する。また、液晶グリース分子1は、スメクチック相を呈する状態で少なくとも一対のクラッチ受け134a,134bの表面に存在する細かな凹凸に追従し安定して摺動面に介在する。
そのような液晶グリース分子1の孔部分への入り込みや、細かな凹凸への追従により、これらの微小な部位の振動が緩和される。したがって、いわゆるクラッチ鳴きと呼ばれる騒音を低減可能となっている。なお、第1摩擦材151と第2摩擦材152の2種類の摩擦材を有しているが、いずれか一方の摩擦材としてもよい。
なお、第2構成例に係る電気チェーンブロック100においても、図5に示すように、液晶グリース分子1は、第1摩擦材151および第2摩擦材152の表面の細かな凹凸、一対のクラッチ受け134a,134bの表面の細かな凹凸に追従して摺動面に介在し、液晶グリース分子1の層2が凹凸部分に追従した連続体3を形成する。すると、凹凸部分で振動が発生しても、その振動のエネルギは液晶グリース分子1で受け止められ、液晶グリース分子1の振動、変形、移動、さらには連続体3を変形、振動、分断、撓ませることに吸収される。したがって、凹凸部分が高い振動数で振動することが困難となる。それにより、特に振動数の高い高周波400Hzを超える領域の騒音が低減される。また、摺動面にスメクチック相を呈する状態で液晶グリースが潤滑剤として安定して存在することで、摩擦係数の急激な変化が少なく、摺動面で発生する「鳴き」そのものを低減することができる。また、多孔質状の摩擦材(第1摩擦材151、第2摩擦材152)に含浸した液晶グリースにより摩擦材(第1摩擦材151、第2摩擦材152)自身の制振性能が向上する。したがって、振動を減衰させる効果と振動の伝播防止効果(制振材としての効果)が発揮され、クラッチ鳴きを大幅に低減・解消させることができる。なお、多孔質状の摩擦材(第1摩擦材151、第2摩擦材152)に含浸されるなどして内在する液晶グリースは、内部で制振材として働くのみならず、摺動面に供給され、いわゆるブレーキ鳴きの低減、摩擦材の長寿命化をもたらす。
以上のような第2構成例に係る電気チェーンブロック100によると、回転可能なクラッチ板133に取り付けられている第1摩擦材151および第2摩擦材152(摩擦部材)と、第1摩擦材151および第2摩擦材152(摩擦部材)との間で摩擦力を生じさせる一対のクラッチ受け134a,134b(被押圧部材)と、を備え、第1摩擦材151および第2摩擦材152(摩擦部材)内に、あるいは第1摩擦材151および第2摩擦材152(摩擦部材)と一対のクラッチ受け134a,134b(被押圧部材)との間に液晶グリース分子1(棒状液晶化合物)および/または液晶グリース分子1の連続体3がスメクチック相を呈する液晶状態における連続体3の状態で内在あるいは介在する。
したがって、第1摩擦材151および第2摩擦材152(摩擦部材)の細かな凹凸部分で振動が発生しても、その振動のエネルギは液晶グリース分子1で受け止められ、液晶グリース分子1の振動、変形、移動、さらには連続体3を変形、振動、分断、撓ませることで吸収される。したがって、上述の凹凸部分が高い振動数で振動することが困難となる。また、上述した液晶グリース分子1(棒状液晶化合物)の連続体3は、一対のクラッチ受け134a,134b(被押圧部材)の表面に存在する細かな凹凸に追従する。それによっても、これらの表面の細かな凹凸で振動が発生しても、その振動のエネルギは連続体3を撓ませることなどで吸収される。したがって、これらの表面の凹凸が高い振動数で振動することが困難となり、特に振動数の高い高周波400Hzを超える領域の騒音が低減可能となる。
また、本実施の形態では、液晶グリース分子1(棒状液晶化合物)が連続体3(潤滑性液晶化合物)を形成し、その連続体3において作用する分子間力により、液晶グリース分子1が蒸発等によって抜け難くなる。そのため、本実施の形態の液晶グリースは、一般的な潤滑油と異なり、蒸発し難くなるので、潤滑剤(潤滑油)切れが生じ難くなり、摩擦クラッチ装置130の長寿命化を図ることが可能となる。また、摩擦材(第1摩擦材151、第2摩擦材152)に含浸させる潤滑剤に求められる特性と、歯車用の潤滑剤(潤滑油)に求められる特性は異なる。しかしながら、従来の基油が同類の潤滑油を摩擦材に含浸させても、オイルバス形式では、歯車用の潤滑剤によって摩擦材から含浸させた潤滑油を溶け出してくることになる。一方、液晶グリースは、分子中央にベンゼン環を2〜3個含む長い硬い共役系を持っており、これに対して歯車用の鉱油ベースの潤滑剤の分子構造は炭化水素の鎖である。このような歯車用の鉱油ベースの潤滑剤の分子構造を有する化合物が、上記のようなベンゼン環を多く含む硬い構造の化合物を溶解することは困難であるため、歯車用の潤滑油に溶け出しにくく、長期間、摩擦材(第1摩擦材151、第2摩擦材152)内に液晶グリースが保持される。なお、液晶グリースの粘度をさらに高めるために、液晶グリース用の増粘材(増ちょう剤)を添加してもよい。また、歯車用の潤滑油に代えて液晶グリースを用い、摩擦部材を歯車潤滑用の液晶グリースに浸けて使用するようにしてもよい。
<第3構成例;摩擦クラッチ装置と摩擦ブレーキ装置を備える電気チェーンブロックについて>
次に、上述の液晶グリース分子1から構成される液晶グリースが適用される、摩擦ブレーキ装置250と摩擦クラッチ装置260を備える電気チェーンブロック200について説明する。なお、以下の説明においては、X方向は、回転軸240の軸線方向とし、X1側はロードシーブ220が取り付けられる側とし、X2側は調整用ナット280が配置される側とする。また、電気チェーンブロック200を平面視したときにX方向と直交する方向とし、Y1側は図9における上側とし、Y2側はそれとは逆の下側とする。
図9は電気チェーンブロック200の構成の一例を示す平面図である。図10は、図9に示す電気チェーンブロック200における摩擦ブレーキ装置250および摩擦クラッチ装置260の構成を示す部分的な拡大図である。
第3構成例に係る電気チェーンブロック200も、上述した第2構成例に係る電気チェーンブロック100と同様に、電気チェーンブロック本体210を備え、その電気チェーンブロック本体210には、モータ216が設けられている。また、モータ出力軸225に設けられているピニオンギヤ227は、中間小径ギヤ232と同軸の中間大径ギヤ231と噛み合っている。中間小径ギヤ232は、従動ギヤ241(被押圧部材に対応)と噛み合っている。従動ギヤ241は、カム保持部材242の外周側に相互に回転不能な状態で取り付けられているが、そのカム保持部材242は、軸受243を介して回転軸240に取り付けられている。したがって、従動ギヤ241およびカム保持部材242は、回転軸240に対して回転自在に設けられている。なお、この回転軸240には、ロードシーブ220が一体的に設けられている。
また、従動ギヤ241およびカム保持部材242に対して、軸方向(X方向)の一方側(X1側)には、摩擦ブレーキ装置250を構成するブレーキ受け251が回転軸240と一体的に回転するように設けられている。このブレーキ受け251の軸方向(X方向)の他方側(X2側)には、摩擦板252a、爪車253および摩擦板252bがこの順序で配置されている。すなわち、爪車253を一対の摩擦板252a,252bが挟み込む構成となっていて、また摩擦板252aがブレーキ受け251に押し付けられ、さらに摩擦板252bが従動ギヤ241に押し付けられる構成となっている。摩擦板252a、252b、262は、ペーパー系摩擦部材からなり、従動ギヤ241の両側と爪車253の片側に貼り付けられているが、貼り付け部位はこれに限定されない。
なお、爪車253は、筒状軸受254を介してブレーキ受け251に回転自在に取り付けられている。また、ブレーキ受け251とカム保持部材242の間には、スラストベアリング244が配置されている。また、ブレーキ受け251と爪車253は、被押圧部材に対応する。
また、従動ギヤ241およびカム保持部材242に対して、軸方向(X方向)の他方側(X2側)には、摩擦クラッチ装置260を構成する押さえ板261が回転軸240と一体的に回転するように設けられている。この押さえ板261と従動ギヤ241の間には、摩擦板262が配置されていて、両者の間に所定の摩擦力を生じさせている。なお、摩擦ブレーキ装置250および摩擦クラッチ装置260は、共に湿式となっている。また、押さえ板261は、被押圧部材に対応する。
なお、摩擦板252a,252b,262は、摩擦部材に対応する。また、摩擦板252a,252b,262は、上述した第1構成例の72a,72b、第2構成例の第1摩擦材151および第2摩擦材152と同様に、多孔質状であるか、または表面に細かな凹凸が多数存在している。この摩擦板252a,252b,262を従動ギヤ241と爪車253の所定の位置に貼り付けた後に、液晶グリースの融点以上に加熱し液状化した液晶グリースを含浸させる。含浸させる際に、液晶グリースをテトラヒドロフラン等の有機溶剤に溶かして含浸させる方法も有効である。本実施の形態では、200℃の恒温槽に30分これらの部材を入れて含浸させた。
また、押さえ板261の軸方向(X方向)の他方側(X2側)には、押圧リング263が配置されていて、その押圧リング263の外周側には複数の皿ばねから構成される押圧用ばね部材264が嵌合している。押圧用ばね部材264は、押さえ板261を軸方向(X方向)の一方側(X1側)に押圧する付勢力を与える。
また、カム保持部材242には、押さえ板261と対向する面側に、回転軸240と同心的に弧状のカム溝245が間欠的に複数設けられている。このカム溝245には、鋼球等のカム部材265が配置され、該カム部材265が押さえ板261側に突出している。また、押さえ板261には、カム溝245から突出しているカム部材265が入り込む円環状溝266が設けられている。このような構成により、摩擦ブレーキ装置250および摩擦クラッチ装置260が構成されている。すなわち、巻き下げ操作時には、カム部材265がカム溝245によって押圧用ばね部材264の付勢力に抗して押さえ板261を押圧し、各摩擦部材(摩擦板252a,252b,262)に働く面圧を減少させて摩擦ブレーキ装置250のブレーキ力を弱めることで巻き下げ方向への回動が可能となっている。
また、図10に示すように、ロードシーブ220の他方側(X2側)と、電気チェーンブロック本体210のフレーム211の間には、オイルシール271aが配置されている。また、回転軸240の軸方向(X方向)の他端側(X2側)には、スペーサ272が配置されていて、そのスペーサ272とフレーム211の間にも、オイルシール271bが配置されている。そして、一対のオイルシール271a,271bの間の所定部位に、減速歯車用の潤滑油が封入されている。また、回転軸240の他端側(X2側)の雄ねじ部には、押圧用ばね部材264を締め付ける調整用ナット280が捻じ込まれている。
以上のような構成の電気チェーンブロック200においても、荷を不図示のフックに掛けた状態で、荷を下降させる巻下げを行う場合、摩擦板252aは、ブレーキ受け251と爪車253に対して常に摺動する。また、摩擦板252bは、爪車253と従動ギヤ241に対して常に摺動する。また、摩擦板262も、従動ギヤ241と押さえ板261に対して若干摺動する。そして、これらの摺動に際して、騒音が発生し易い。
これに対し、本実施の形態では、液晶グリース分子1を、摩擦板252a,252b,262に含浸させている。すなわち、上述のように、摩擦板252a,252b,262は、多孔質状であるか、またはその表面に細かな凹凸が多数存在している。また、摩擦板252aが当接するブレーキ受け251や爪車253、摩擦板252bが当接する爪車253や従動ギヤ241、および摩擦板262が当接する従動ギヤ241や押さえ板261も、その表面に細かな凹凸が多数存在するか、または多孔質状である。
したがって、液晶グリース分子1は、摩擦板252a,252b,262の多孔質状の孔部分に入り込むか、または摩擦板252a,252b,262の表面の細かな凹凸に追従し摺動面に介在する。また、液晶グリース分子1は、少なくとも従動ギヤ241、ブレーキ受け251および押さえ板261の表面に存在する細かな凹凸に追従する。
そのような液晶グリース分子1の孔部分への入り込みや、細かな凹凸への追従により、これらの微小な部位の振動が緩和される。したがって、いわゆるブレーキ鳴きやクラッチ鳴きと呼ばれる騒音を低減可能となっている。
なお、第3構成例に係る電気チェーンブロック200においても、図5に示すように、液晶グリース分子1は、摩擦板252a,252b,262の表面の細かな凹凸、従動ギヤ241、ブレーキ受け251および押さえ板261の表面の細かな凹凸に追従して、液晶グリース分子1の層2が凹凸部分に追従した連続体3を形成する。すると、凹凸部分で振動が発生しても、その振動のエネルギは連続体3を撓ませることなどで吸収される。したがって、凹凸部分が高い振動数で振動することが困難となる。それにより、特に振動数の高い400Hzを超える領域の騒音が低減される。また、摺動面にスメクチック相を呈する状態で、液晶グリースが潤滑剤として安定して存在することで、摩擦係数の急激な変化が少なく、摺動面で発生する「鳴き」そのものを低減することができる。
以上のような第3構成例に係る電気チェーンブロック200においては、摩擦ブレーキ装置250における摩擦部材として摩擦板252a,252bを備えると共に、摩擦ブレーキ装置250における被押圧部材として爪車253およびブレーキ受け251を備えている。
また、摩擦クラッチ装置260における摩擦部材として摩擦板252b,262を備えると共に、摩擦クラッチ装置260における被押圧部材として従動ギヤ241および押さえ板261を備えている。
このため、上述した第1構成例に係るレバーホイスト10、第2構成例に係る電気チェーンブロック100と同様に、摩擦ブレーキ装置250および摩擦クラッチ装置260において、特に振動数の高い高周波400Hzを超える領域の騒音が低減可能となる。また、摺動面にスメクチック相を呈する状態で、液晶グリースが潤滑剤として安定して存在することで、摩擦係数の急激な変化が少なく、摺動面で発生する「鳴き」そのものを低減することができる。また、本実施の形態の液晶グリースは、一般的な潤滑油と異なり、蒸発し難くなる。このため、潤滑剤(潤滑油)切れが生じ難くなり、摩擦ブレーキ装置250および摩擦クラッチ装置260の長寿命化を図ることが可能となる。
(実験結果について)
以下、本実施の形態において、騒音が低減された否かの実験(比較例、実施例1、実施例2)を行った。その実験結果について、以下に説明する。なお、この実験は、第3構成例に示すような電気チェーンブロック200について、実験を行った。
<比較例に係る実験結果について>
比較例に係る実験で用いられる電気チェーンブロック200においては、鉱油ベースの一般潤滑油(ATFオイル)が上述した摩擦ブレーキ装置250の摩擦板252a,252bが存在する内部空間に供給されている(オイルバス形式での潤滑)。
かかる電気チェーンブロック200について、無負荷状態(0W)での巻き下げと、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態(0.5W)での巻き下げと、定格荷重が掛かった状態(1.0W)での巻き下げについて、騒音測定を行った。なお、いずれの巻き下げでも、2.5m/minという低速で、3回分騒音測定を行い、その平均値を算出した。この測定結果を、図11に示す。図11は、比較例に係り、一般潤滑油が摩擦板252a,252bに供給された摩擦ブレーキ装置250から生じる騒音を測定して周波数分析したグラフである。なお、図11では、縦軸は音圧を示し、横軸は周波数を示す。また、図11のグラフにおいては、最も右側に全体騒音値の平均値(オールパス値の平均)を示している。なお、図11では、無負荷状態は一点鎖線で示し、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態を二点鎖線で示し、定格荷重が掛かった状態を実線で示している。
図11においては、無負荷の状態(図11の一点鎖線)では、全体騒音値は59.87dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10.11666667dB、31.5Hzのときに15.13666667dB、40Hzのときに13.04333333dB、50Hzのときに17.33666667dB、63Hzのときに21.95666667dB、80Hzのときに24.10333333dB、100Hzのときに31.59333333dB、125Hzのときに34.17dB、160Hzのときに31.8dB、200Hzのときに29.44666667dB、250Hzのときに31.38333333dB、315Hzのときに28.28666667dB、400Hzのときに31.76dB、500Hzのときに46.83333333dB、630Hzのときに47.49dB、800Hzのときに47.93333333dB、1kHzのときに54.42666667dB、1.25kHzのときに48.85333333dB、1.6kHzのときに48.53dB、2kHzのときに49.38666667dB、2.5kHzのときに44.96666667dB、3.15kHzのときに48.45666667dB、4kHzのときに49.63333333dB、5kHzのときに41.61666667dB、6.3kHzのときに45.19dB、8kHzのときに36.83666667dB、10kHzのときに34.20333333dB、12.5kHzのときに25.48666667dB、16kHzのときに18.77dB、20kHzのときに13.55333333dBとなった。
また、図11においては、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態(図11の二点鎖線)では、全体騒音値は65.15666667dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10.32667dB、25Hzのときに15.67dB、31.5Hzのときに25.47667dB、40Hzのときに16.04dB、50Hzのときに23.29667dB、63Hzのときに24.49dB、80Hzのときに25.67333dB、100Hzのときに37.07667dB、125Hzのときに36.35667dB、160Hzのときに40.78667dB、200Hzのときに33.64333333dB、250Hzのときに33.44333dB、315Hzのときに29.27333dB、400Hzのときに34.79dB、500Hzのときに43.87333dB、630Hzのときに54.56333dB、800Hzのときに54.52333dB、1kHzのときに51.43333dB、1.25kHzのときに57.30333dB、1.6kHzのときに53.3dB、2kHzのときに54.92333dB、2.5kHzのときに51.35667dB、3.15kHzのときに54.81333dB、4kHzのときに56.25333dB、5kHzのときに47.87dB、6.3kHzのときに50.09333dB、8kHzのときに43.91333dB、10kHzのときに41.09667dB、12.5kHzのときに31.71333dB、16kHzのときに24.32667dB、20kHzのときに19.38667dBとなった。
また、図11においては、定格荷重が掛かった状態(図11の実線)では、全体騒音値は80.69dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10.11333333dB、31.5Hzのときに17.03666667dB、40Hzのときに15.08666667dB、50Hzのときに19.08666667dB、63Hzのときに21.08333333dB、80Hzのときに23.64dB、100Hzのときに33.19666667dB、125Hzのときに33.59666667dB、160Hzのときに32.47666667dB、200Hzのときに31.05666667dB、250Hzのときに33.43666667dB、315Hzのときに32.37333333dB、400Hzのときに36.15dB、500Hzのときに53.94333333dB、630Hzのときに70.93dB、800Hzのときに62.39333333dB、1kHzのときに59.68dB、1.25kHzのときに73.42dB、1.6kHzのときに66dB、2kHzのときに74.11333333dB、2.5kHzのときに67.41333333dB、3.15kHzのときに68.57333333dB、4kHzのときに73.9dB、5kHzのときに67.96666667dB、6.3kHzのときに64.65dB、8kHzのときに60.89333333dB、10kHzのときに60.83666667dB、12.5kHzのときに50.55dB、16kHzのときに44.41666667dB、20kHzのときに37.04333333dBとなった。
なお、実際にブレーキ鳴きが生じたか否かについて、直接耳で聞き取った結果は、次の通りである。すなわち、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態では、ブレーキ鳴きが生じ、さらに定格荷重が掛かった状態でもブレーキ鳴きが生じた。また、無負荷の状態では、ブレーキ鳴きは生じなかった。図11の測定データにおいても、無負荷の状態では全体騒音値は65dB未満となっている一方、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態や、定格荷重が掛かった状態では、全体騒音値は65dBを超えていることからも、直接耳で聞き取った結果と、図11の測定データは対応していると言える。
<実施例1に係る実験結果について>
次に、図11と同じ製品に関して、液晶グリースを摩擦ブレーキ装置250の摩擦板252a,252bに含浸させて、実験を行った。なお、この実験でも、鉱油ベースの一般潤滑油(ATFオイル)が上述した摩擦ブレーキ装置250の摩擦板252a,252bが存在する内部空間には供給されている。さらに、摩擦板252a,252bには、液晶グリースAが予め含浸されており、それ以外の実験条件は、比較例1と同一条件となっている。
ここで、液晶グリースAは、以下の式(5)〜式(11)で示す各液晶化合物を混合し、−50℃から200℃までの広い温度範囲でスメクチック液晶状態を形成する混合液晶を作成した。具体的には、1,4−ジスチリル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(5)で示す液晶化合物を5質量部、1,4−ジスチリル系液晶の末端に3本のアルコキシ基を持つ以下の式(6)で示す液晶化合物を10質量部、1,4−ジスチリル系液晶の末端に4本のアルコキシ基を持つ以下の式(7)で示す液晶化合物を5質量部、1,4−ジスチリル系液晶の末端に6本のアルコキシ基を持つ以下の式(8)で示す液晶化合物を20質量部、およびビフェニル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(9)で示す液晶化合物を15質量部、式(9)とは異なると共にビフェニル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(10)で示す液晶化合物を30質量部、式(9)および式(10)とは異なると共にビフェニル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(11)で示す液晶化合物を15質量部、混合した。
Figure 2019112495
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かかる液晶グリースAは、次のような方法で、摩擦板252a,252bに含浸させた。具体的には、摩擦板252a,252bの表面に、液晶グリースAを0.5g塗布した。その後に、塗布した摩擦板252a,252bを、200℃の恒温槽に30分入れた。その後に、摩擦板252a,252bを恒温槽から取り出し、室温に戻した。すると、液晶グリースAが含浸された摩擦板252a,252bが得られた。
以上のような液晶グリースAが含浸された摩擦板252a,252bを電気チェーンブロック200に取り付けて、図11に示すのと同一条件で、無負荷状態(0W)、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態(0.5W)、および定格荷重が掛かった状態(1.0W)のそれぞれの巻き下げについて騒音測定を行った。この様子を、図12に示す。また、図12のグラフにおいては、最も右側に全体騒音値の平均値(オールパス値の平均)を示している。なお、図12では、無負荷状態は一点鎖線で示し、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態を二点鎖線で示し、定格荷重が掛かった状態を実線で示している。
図12においては、無負荷の状態(図12の一点鎖線)では、全体騒音値は56.54dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10dB、31.5Hzのときに14.94dB、40Hzのときに13.16666667dB、50Hzのときに16.87333333dB、63Hzのときに17.72666667dB、80Hzのときに22.60666667dB、100Hzのときに29.65666667dB、125Hzのときに27.88dB、160Hzのときに31.81666667dB、200Hzのときに32.25666667dB、250Hzのときに33.38666667dB、315Hzのときに27.49666667dB、400Hzのときに29.34333333dB、500Hzのときに36.48333333dB、630Hzのときに43.32333333dB、800Hzのときに49.59333333dB、1kHzのときに45.77dB、1.25kHzのときに46.18dB、1.6kHzのときに41.78666667dB、2kHzのときに44.03dB、2.5kHzのときに46.74333333dB、3.15kHzのときに46.87333333dB、4kHzのときに49.25dB、5kHzのときに39.51666667dB、6.3kHzのときに44.22666667dB、8kHzのときに35.61666667dB、10kHzのときに33.73666667dB、12.5kHzのときに30.35dB、16kHzのときに23.14333333dB、20kHzのときに15.15dBとなった。
また、図12においては、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態(図12の二点鎖線)では、全体騒音値は56.82dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10dB、31.5Hzのときに15.05dB、40Hzのときに13.48666667dB、50Hzのときに16.64333333dB、63Hzのときに18.23666667dB、80Hzのときに23.72666667dB、100Hzのときに31.63dB、125Hzのときに28.50666667dB、160Hzのときに31.2dB、200Hzのときに31.81dB、250Hzのときに32.74333333dB、315Hzのときに29.5dB、400Hzのときに30.18666667dB、500Hzのときに34.5dB、630Hzのときに44.63dB、800Hzのときに47.26dB、1kHzのときに44.51333333dB、1.25kHzのときに44.22333333dB、1.6kHzのときに47.93333333dB、2kHzのときに48.86dB、2.5kHzのときに47.27333333dB、3.15kHzのときに47.78dB、4kHzのときに47.56333333dB、5kHzのときに40.77666667dB、6.3kHzのときに37.57dB、8kHzのときに39.04666667dB、10kHzのときに36.43dB、12.5kHzのときに34.24333333dB、16kHzのときに29.42333333dB、20kHzのときに19.97333333dBとなった。
また、図12においては、定格荷重が掛かった状態(図12の実線)では、58.85333333dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10dB、31.5Hzのときに13.97dB、40Hzのときに13.41dB、50Hzのときに16.37333333dB、63Hzのときに17.61333333dB、80Hzのときに24.46666667dB、100Hzのときに33.12333333dB、125Hzのときに29.26dB、160Hzのときに31.3dB、200Hzのときに31.47333333dB、250Hzのときに33.52666667dB、315Hzのときに29.61dB、400Hzのときに30.94dB、500Hzのときに40.48333333dB、630Hzのときに47.17666667dB、800Hzのときに45.25666667dB、1kHzのときに49.06333333dB、1.25kHzのときに48.48333333dB、1.6kHzのときに48.82333333dB、2kHzのときに52.48dB、2.5kHzのときに48.42666667dB、3.15kHzのときに48.33dB、4kHzのときに48.82666667dB、5kHzのときに41.62dB、6.3kHzのときに37.88dB、8kHzのときに39.44666667dB、10kHzのときに36.42666667dB、12.5kHzのときに31.45666667dB、16kHzのときに27.13dB、20kHzのときに19.51666667dBとなった。
なお、実際にブレーキ鳴きが生じたか否かについて、直接耳で聞き取った結果は、次の通りである。すなわち、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態ではブレーキ鳴きは生じず、さらに定格荷重が掛かった状態でもブレーキ鳴きは生じなかった。また、無負荷の状態でもブレーキ鳴きは生じなかった。図12の測定データにおいても、無負荷の状態、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態、および定格荷重が掛かった状態のいずれでも、全体騒音値は65dB未満となっている。また、いずれの荷重が負荷された場合でも、特に振動数の高い高周波400Hzを超える領域でのdBの低下が見られた。このことからも、直接耳で聞き取った結果と、図12の測定データは対応していると言える。
<実施例2に係る実験結果について>
次に、図11と同じ製品に関して、液晶グリースAとは異なる液晶グリースBを摩擦ブレーキ装置250の摩擦板252a,252bに含浸させて、実験を行った。なお、この実験でも、鉱油ベースの一般潤滑油(ATFオイル)が上述した摩擦ブレーキ装置250の摩擦板252a,252bが存在する内部空間には供給されている。そして、摩擦板252a,252bには、液晶グリースBが含浸されており、それ以外の実験条件は、比較例1と同一条件となっている。
ここで、液晶グリースBは、液晶グリースAから上述の式(8)で示す液晶化合物以外の各液晶化合物を混合し、−50℃から200℃までの広い温度範囲でスメクチック液晶状態を形成する混合液晶を作成した。具体的には、1,4−ジスチリル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(5)で示す液晶化合物を10質量部、1,4−ジスチリル系液晶の末端に3本のアルコキシ基を持つ以下の式(6)で示す液晶化合物を20質量部、1,4−ジスチリル系液晶の末端に4本のアルコキシ基を持つ以下の式(7)で示す液晶化合物を10質量部、およびビフェニル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(9)で示す液晶化合物を15質量部、式(9)とは異なると共にビフェニル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(10)で示す液晶化合物を30質量部、式(9)および式(10)とは異なると共にビフェニル系液晶の末端に2本のアルコキシ基を持つ以下の式(11)で示す液晶化合物を15質量部、混合した。
なお、液晶グリースBを摩擦板252a,252bに含浸させる手法は、上述の液晶グリースAと同様である。
以上のような液晶グリースBが含浸された摩擦板252a,252bを電気チェーンブロック200に取り付けて、図11に示すのと同一条件で、無負荷状態(0W)、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態(0.5W)、および定格荷重が掛かった状態(1.0W)のそれぞれの巻き下げについて騒音測定を行った。この様子を、図13に示す。また、図13のグラフにおいては、最も右側に全体騒音値の平均値(オールパス値の平均)を示している。なお、図13では、無負荷状態は一点鎖線で示し、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態を二点鎖線で示し、定格荷重が掛かった状態を実線で示している。
図13においては、無負荷の状態(図13の一点鎖線)では、全体騒音値は62.14333333dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10.01666667dB、31.5Hzのときに15.06333333dB、40Hzのときに13.03666667dB、50Hzのときに18.35dB、63Hzのときに21.56dB、80Hzのときに24.74333333dB、100Hzのときに30.11666667dB、125Hzのときに30.54666667dB、160Hzのときに31.84666667dB、200Hzのときに32.25333333dB、250Hzのときに33.97dB、315Hzのときに30.47666667dB、400Hzのときに31.42666667dB、500Hzのときに48.07dB、630Hzのときに50.31333333dB、800Hzのときに47.83333333dB、1kHzのときに52.59dB、1.25kHzのときに55.92666667dB、1.6kHzのときに53.68666667dB、2kHzのときに50.62666667dB、2.5kHzのときに48.02666667dB、3.15kHzのときに52.74666667dB、4kHzのときに52.81666667dB、5kHzのときに44.76dB、6.3kHzのときに46.59333333dB、8kHzのときに36.87333333dB、10kHzのときに34.79666667dB、12.5kHzのときに26.30333333dB、16kHzのときに20.23dB、20kHzのときに13.74333333dBとなった。
また、図13においては、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態(図13の二点鎖線)では、全体騒音値は62.41dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10.16666667dB、31.5Hzのときに20.71666667dB、40Hzのときに13.27dB、50Hzのときに16.97333333dB、63Hzのときに17.89666667dB、80Hzのときに24.99333333dB、100Hzのときに34.41333333dB、125Hzのときに31.65dB、160Hzのときに31.06dB、200Hzのときに30.83dB、250Hzのときに34.47dB、315Hzのときに30.28dB、400Hzのときに34.10666667dB、500Hzのときに48.17333333dB、630Hzのときに48.64dB、800Hzのときに49.72666667dB、1kHzのときに57.15dB、1.25kHzのときに51.32666667dB、1.6kHzのときに51.65dB、2kHzのときに51.32333333dB、2.5kHzのときに48.55dB、3.15kHzのときに53.36dB、4kHzのときに52.33333333dB、5kHzのときに42.45333333dB、6.3kHzのときに44.08666667dB、8kHzのときに37.91666667dB、10kHzのときに33.23333333dB、12.5kHzのときに25.28666667dB、16kHzのときに18.69333333dB、20kHzのときに13.60333333dBとなった。
また、図13においては、定格荷重が掛かった状態(図13の実線)では、全体騒音値は64.46dBとなった。また、各周波数における音圧は、20Hzのときに10dB、25Hzのときに10.00333333dB、31.5Hzのときに15.59333333dB、40Hzのときに12.52333333dB、50Hzのときに17.83333333dB、63Hzのときに18.31333333dB、80Hzのときに25.14dB、100Hzのときに34.40333333dB、125Hzのときに32.27dB、160Hzのときに30.88dB、200Hzのときに32.15666667dB、250Hzのときに34.97666667dB、315Hzのときに31.80666667dB、400Hzのときに33.93333333dB、500Hzのときに43.25333333dB、630Hzのときに50.87333333dB、800Hzのときに53.55666667dB、1kHzのときに56.06666667dB、1.25kHzのときに53.02333333dB、1.6kHzのときに53.26dB、2kHzのときに58.50666667dB、2.5kHzのときに53.19dB、3.15kHzのときに54.83666667dB、4kHzのときに54.53666667dB、5kHzのときに45.14666667dB、6.3kHzのときに42.87dB、8kHzのときに41.51dB、10kHzのときに37.41666667dB、12.5kHzのときに28.25dB、16kHzのときに22.61666667dB、20kHzのときに15.35dBとなった。
なお、実際にブレーキ鳴きが生じたか否かについて、直接耳で聞き取った結果は、次の通りである。すなわち、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態ではブレーキ鳴きは生じず、さらに定格荷重が掛かった状態でもブレーキ鳴きは生じなかった。また、無負荷の状態でもブレーキ鳴きは生じなかった。図13の測定データにおいても、無負荷の状態、定格荷重の半分の荷重が掛かった状態、および定格荷重が掛かった状態のいずれでも、全体騒音値は65dB未満となっている。また、いずれの荷重が負荷された場合でも、特に振動数の高い高周波400Hzを超える領域でのdBの低下も見られた。このことからも、直接耳で聞き取った結果と、図13の測定データは対応していると言える。
以上の結果から、液晶グリースA,Bを摩擦板252a,252bに含浸させた場合には、一般潤滑油を用いた場合と比較して、定格荷重の掛かる範囲内でブレーキ鳴きを防止する効果が得られた。
<変形例>
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
上述の実施の形態では、第1構成例においては半湿式の摩擦ブレーキ装置70について説明し、第2構成例においては湿式の摩擦クラッチ装置130について説明し、第3構成例においては、湿式の摩擦ブレーキ装置250および湿式の摩擦クラッチ装置260について説明している。しかしながら、上述した液晶グリース分子1から構成される液晶グリースを、乾式の摩擦ブレーキ装置の摩擦部材の背面(被押圧部材と当接しない面)に塗布したり、乾式の摩擦クラッチ装置の摩擦部材の背面(被押圧部材と当接しない面)に塗布する構成を採用しても良い。このように構成する場合、液晶グリースは、制振材として機能させることができ、現状用いられている制振材を不要とすることが可能となる。
また、上述の実施の形態では、巻上機に用いられる摩擦ブレーキ装置について説明しているが、用途は巻上装置に限らず摩擦ブレーキ装置であれば良く、形式もディスクブレーキ装置やドラム式ブレーキ装置など、被押圧部材との間でブレーキのための摩擦力を生じさせる摩擦部材を有するブレーキ装置で有ればよい。同様に、摩擦クラッチ装置についても、巻上装置に限らず、変速装置等に用いられる摩擦クラッチ装置でもよく、その用途は限定されず、摩擦部材と摺動部材を有する摩擦クラッチ装置であれば同様の効果が得られる。
また、液晶グリースを摩擦部材に内在させる方法として、上述の実施の形態では、成型後の摩擦部材に含浸させる方法について説明している。しかしながら、摩擦部材を成型するときに液晶グリースを混合するようにしても良い。混合する方法として、摩擦部材に用いられている繊維質材料に液晶グリースを含ませてレジンモールなどの結合剤で成型するようにしても良く、結合剤に液晶グリースを混合して成型するようにしても良い。あるいは、その他の材料と一緒に液晶グリースを混ぜ合わせて成型するなどして、摩擦部材に液晶グリースを含浸させるようにしても良い。
1…液晶グリース分子、2…層、3…連続体、10…レバーホイスト、11…フレーム、12…フレーム、13…ケーシング、20…ロードシーブ、20a…挿通孔、21…ロードギヤ、25…駆動軸、26…雄ネジ部、27…ピニオンギヤ、30…減速ギヤ、31…大径ギヤ部、32…小径ギヤ部、35…メネジ部材(被押圧部材に対応)、36…雌ネジ部、37…切替歯車、40…切替爪、41…爪状部、45…切替操作ハンドル、50…操作レバー、55…カム部材、60…遊転ニギリ、70…摩擦ブレーキ装置、71…ブレーキ受け(被押圧部材に対応)、71a…フランジ部、71b…中空ボス部、72a,72b…ブレーキ板(摩擦部材に対応)、73…爪車(被押圧部材に対応)、73a…係止歯、74…爪部材、75…爪軸、76…ブッシュ、77…ねじりばね、77a…コイル部、100…電気チェーンブロック、110…電気チェーンブロック本体、111…ボディ、112…減速ギヤ収納部、113…電装品収納部、115…モータ収納部、116…モータ、117…ステータ、118…ロータ、120…ロードシーブ、120a…挿通孔、121…ボス部、122…ロードギヤ、125…モータ出力軸、127…ピニオンギヤ、130…摩擦クラッチ装置、131…回転軸、131a…ギヤ部、132…ブッシュ、133…クラッチ板、133a…外周ギヤ部、134a,134b…クラッチ受け(被押圧部材に対応)、135a,135b…皿バネ、バネ押さえ136、137…皿バネ圧調整ナット、140…電装品、151…第1摩擦材(摩擦部材に対応)、152…第2摩擦材(摩擦部材に対応)、200…電気チェーンブロック、210…電気チェーンブロック本体、211…フレーム、216…モータ、220…ロードシーブ、225…モータ出力軸、227…ピニオンギヤ、231…中間大径ギヤ、232…中間小径ギヤ、240…回転軸、241…従動ギヤ(被押圧部材に対応)、242…カム保持部材、243…軸受、244…スラストベアリング、245…カム溝、250…摩擦ブレーキ装置、251…ブレーキ受け(被押圧部材に対応)、252a,252b…摩擦板、253…爪車(被押圧部材に対応)、254…筒状軸受、260…摩擦クラッチ装置、261…押さえ板(被押圧部材に対応)、262…摩擦板、263…押圧リング、264…押圧用ばね部材、265…カム部材、266…円環状溝、271a,271b…オイルシール、272…スペーサ、280…調整用ナット、C1…チェーン

Claims (9)

  1. 摩擦部材と、該摩擦部材との間で摩擦力を生じさせる被押圧部材との間で発生する騒音を低減する潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法であって、
    前記摩擦部材中に、あるいは前記摩擦部材と前記被押圧部材との間に棒状液晶化合物がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在させ、
    前記棒状液晶化合物にて前記摩擦部材と前記被押圧部材の少なくとも一方の振動エネルギを吸収する、
    ことを特徴とする潤滑性液晶化合物を用いた騒音低減方法。
  2. 摩擦ブレーキ装置であって、
    摩擦部材と、
    前記摩擦部材との間でブレーキのための摩擦力を生じさせる被押圧部材と、
    を備え、
    前記摩擦部材中に、あるいは前記摩擦部材と前記被押圧部材との間に棒状液晶化合物がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在させる、
    ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置。
  3. 請求項2記載の摩擦ブレーキ装置であって、
    前記棒状液晶化合物は、潤滑性基油及び下記一般式(1)で表される液晶化合物を含む潤滑剤組成物である:
    Figure 2019112495
    [式中、
    基A及び基Bは、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のエーテル;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルケニル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキニル基であり:
    基Wは置換されていてもよい2価のテトラリン基、置換されていてもよい2価の多環芳香族基、及び下記一般式(I)で表される基からなる群より選ばれる2価のメソ−ゲン基である:
    Figure 2019112495
    (式中、環D、環E及び環Fはそれぞれ独立にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、テトラリン環又は多環芳香族環であり、
    Yはそれぞれ独立に、水素原子、重水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数2〜8のアルケニルオキシ基、炭素数2〜8のアルキニル基、炭素数2〜8のアルキニルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシアルキル基、炭素数2〜8のアルカノイルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、又はシアノ基であり、
    s1〜s3はそれぞれ独立に、1、ないし環D、環E又は環Fの置換基が結合し得る部位の数、までの整数であり、
    s1〜s3が2以上の場合、同一の環に結合した複数のYは同一であっても異なっていてもよく、
    Z1およびZ2はそれぞれ独立に単結合、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−CH=CHCHO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−S−、−SO−、−SO−又は−C≡C−であり、
    rは0、1又は2であり、
    rが2の場合、二つ存在するZ1は同一であっても異なっていてもよく、二つ存在する
    環Dは同一であっても異なっていてもよく、二つの環Dにそれぞれ結合するYは、同一で
    あっても異なっていてもよい。)]。
  4. 請求項3記載の摩擦ブレーキ装置であって、
    前記一般式(1)において、基A及び基Bが、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のアルキル基であるか、又はフッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のエーテルである、
    ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置。
  5. 請求項2から4のいずれか1項に記載の摩擦ブレーキ装置であって、
    前記摩擦部材は、多孔質状のレジンモールド系の摩擦材である、
    ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置。
  6. 請求項2から5のいずれか1項に記載の摩擦ブレーキ装置であって、
    前記摩擦部材は少なくとも一対設けられていて、該摩擦部材はラチェット機構を構成する爪車を挟持している、
    ことを特徴とする摩擦ブレーキ装置。
  7. トルクを伝達する摩擦クラッチ装置であって、
    摩擦部材と、
    前記摩擦部材との間でトルクを伝達するための摩擦力を生じさせる被押圧部材と、
    を備え、
    前記摩擦部材中に、あるいは前記摩擦部材と前記被押圧部材との間に棒状液晶化合物がスメクチック相を呈する液晶状態で内在あるいは介在する、
    ことを特徴とする摩擦クラッチ装置。
  8. 請求項7記載の摩擦クラッチ装置であって、
    前記棒状液晶化合物は、潤滑性基油及び下記一般式(1)で表される液晶化合物を含む潤滑剤組成物である:
    Figure 2019112495
    [式中、
    基A及び基Bは、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のエーテル;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルケニル基;フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有していてもよい炭素数2以上のアルキニル基であり:
    基Wは置換されていてもよい2価のテトラリン基、置換されていてもよい2価の多環芳香族基、及び下記一般式(I)で表される基からなる群より選ばれる2価のメソ−ゲン基である:
    Figure 2019112495
    (式中、環D、環E及び環Fはそれぞれ独立にベンゼン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、テトラリン環又は多環芳香族環であり、
    Yはそれぞれ独立に、水素原子、重水素原子、炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数2〜8のアルケニルオキシ基、炭素数2〜8のアルキニル基、炭素数2〜8のアルキニルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシアルキル基、炭素数2〜8のアルカノイルオキシ基、炭素数2〜8のアルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、又はシアノ基であり、
    s1〜s3はそれぞれ独立に、1、ないし環D、環E又は環Fの置換基が結合し得る部位の数、までの整数であり、
    s1〜s3が2以上の場合、同一の環に結合した複数のYは同一であっても異なっていてもよく、
    Z1およびZ2はそれぞれ独立に単結合、−CO−O−、−O−CO−、−CHO−、−OCH−、−CHCH−、−CH=CHCHO−、−CH=CH−、−CFO−、−OCF−、−S−、−SO−、−SO−又は−C≡C−であり、
    rは0、1又は2であり、
    rが2の場合、二つ存在するZ1は同一であっても異なっていてもよく、二つ存在する
    環Dは同一であっても異なっていてもよく、二つの環Dにそれぞれ結合するYは、同一で
    あっても異なっていてもよい。)]。
  9. 請求項8記載の摩擦クラッチ装置であって、
    前記一般式(1)において、基A及び基Bが、同一又は異なって、フッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のアルキル基であるか、又はフッ素原子、ヒドロキシル基又はシアノ基で置換されていてもよく分岐を有する炭素数2以上のエーテルである、
    ことを特徴とする摩擦クラッチ装置。
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