JPH05226048A - 高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材及びスタータ - Google Patents

高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材及びスタータ

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JPH05226048A
JPH05226048A JP4195049A JP19504992A JPH05226048A JP H05226048 A JPH05226048 A JP H05226048A JP 4195049 A JP4195049 A JP 4195049A JP 19504992 A JP19504992 A JP 19504992A JP H05226048 A JPH05226048 A JP H05226048A
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スパンゲンベルク ユルゲン
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ウエツカー アルベツト
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 添加物質(スズ、亜鉛等)を銅と分離した状
態で含有し、鉛及びアンチモンを実質的に添加せずに機
能を果たすことができる高電流密度用滑り接触部材乃至
しゅう動部材。 【効果】 有害金属(鉛、アンチモン)の使用を回避す
ることができる。品質を低下させることなく、有害金属
を有害でない金属又は金属合金(スズ、亜鉛等)によっ
て置換えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高電流密度用の滑り接触
部材乃至しゅう動部材(sliding contact member,Gleit
kontaktstueck )に関するものである。
【0002】
【従来の技術】しゅう動部材は銅及び炭素を基材とし、
融点が銅の融点よりも有意に(significantly )低い添
加金属又は金属合金を含有する。
【0003】このような滑り接触部材乃至すり接触部材
乃至しゅう動部材は、特に、例えばスタータに使用され
るカーボンブラシや、例えばパンタグラ用のスリッパー
(slipper )である。
【0004】従来の滑り接触部材乃至しゅう動部材は、
鉛又はアンチモンからなる添加剤を含有する。添加剤の
目的は、良好なクリーニング効果(cleaning effect
)、運転中における接触部材の冷却及びメイティング
コンタクト部材(mating contactmember )に対する滑
り特性(slidability )を向上させることにある。しか
しながら、これら公知の添加剤は有毒であり、環境を損
なわせるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これに対して、本発明
の目的は、鉛又はアンチモンの実質的な添加がなくても
機能し、滑り接触部材の運転特性に悪影響を及ぼさない
滑り接触部材乃至しゅう動部材を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題の解決手段とし
て、本発明は、添加物質が銅と分離されており、且つ、
実質的な割合の鉛又はアンチモンを含有しないことを特
徴とする。
【0007】すなわち、本発明は、銅及び炭素を基材と
し、融点が銅の融点よりも有意に低い添加金属又は金属
合金を含有する高電流密度用の滑り接触部材乃至しゅう
動部材(sliding contact member)において、添加物質
が銅と分離しており且つ鉛及びアンチモンを実質的な割
合では含有していないことを特徴とする高電流密度用滑
り接触部材乃至しゅう動部材を提供するものである。
【0008】本発明では、環境上の問題がない(enviro
nmentally unobjectionable )添加剤、好ましくはスズ
又は亜鉛が、使用される。しかしながら、簡単には、こ
れらの添加物質を基本的な構成材(銅、グラファイト)
に混合することはできない。なぜなら、これらを添加す
ると、所望の用途のためには非常に硬すぎ、且つ、十分
に低い融点を有しない合金が生じるからである。
【0009】そのため、本発明では、添加物質が銅と合
金を形成することができないように添加物質を銅から分
離することによって対処する。こうして、このような添
加物質そのものが滑り接触部材乃至しゅう動部材内に存
在し、事実上鉛もアンチモンも含有しない滑り接触部材
乃至しゅう動部材により目的を達成するのである。
【0010】基本的な構成材(銅−炭素)から添加物質
を所望のように分離するためには、いくつかの可能性
(possibilities )が存在する。第一の可能性は、添加
物質が銅と合金を形成しないように被覆されていること
を特徴とする。これは、主として、滑り接触部材乃至し
ゅう動部材が生産されるプレス成形機(press mold)へ
添加物質が導入される前の被覆に関係する。
【0011】もう一つの可能性は、添加物質が銅と合金
を形成しないようにバインダー中に包含されていること
を特徴とする。ここでは、分離が、滑り接触部材乃至し
ゅう動部材の製造中に遂行される。ここでは、このバイ
ンダーは、炭素(グラファイト)であってもよく、でき
れば他のバインダー添加剤(binder additives)と共に
であってもよい。ここでは、また、添加物質がバインダ
ーによって被覆されていることに意義がある。
【0012】第三の可能性は、いくつかの層によって構
成されている滑り接触部材乃至しゅう動部材に関する。
これらの層は、メイティングコンタクト(電流タップ
(current tap )、集電器)に共同して接触するように
順次に並べて配置されていると共に、銅と添加物質とを
相互に分離した状態で含む。個々の層は一緒にプレス又
は接着されて滑り接触部材乃至しゅう動部材を形成す
る。そのため、本発明に関連して「添加物質」という語
句が使用された場合、これは、相互に接続されて滑り接
触部材を形成すると共に、相互に分離された銅と添加物
質とを含有している、並列された不連続な層(juxtapos
ed,discrete layers)を有する滑り接触部材乃至しゅう
動部材も含む。
【0013】添加物質の重量割合は、滑り接触部材の1
0重量%以下という一般的なものである。
【0014】好ましいバインダー及び被覆剤は、夫々、
熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、タール、ピッチ、水ガラ
ス、金属及び/又はグラファイトである。ここで、これ
らの物質は、製造プロセスの間にコークス化(coking)
するため、導電性になる。
【0015】また、更に好ましいバインダー及び被覆剤
は、夫々、合成樹脂、クロム若しくはニッケル又はこれ
らの金属の合金である。
【0016】選択された添加物質の融点は銅の融点より
も有意に低く、この添加物質の酸化物は、モース硬度ス
ケールによって測定すると、約7よりも硬くない。
【0017】また、本発明は、上記本発明の滑り接触部
材乃至しゅう動材料として製造されたカーボンブラシを
備えているスタータを提供するものでもある。
【0018】以下、本発明の滑り接触部材乃至しゅう動
部材の製造方法について具体的に説明する。
【0019】まず、本発明の部材に使用する炭素として
は、コークス化バインダー物質(cokified binder mate
rial)を添加した人造の又は天然のグラファイトを挙げ
ることができる。特に、パンタグラフのスリッパー用の
滑り接触においては、炭素としては、実質上コークスで
あるのが好ましい。
【0020】次に、前記の炭素を銅粉末と混合する。こ
の混合比(its mixture )は、当該接触部材の用途によ
って決定することができる。銅と炭素との間のみの関係
としては、整流子のブラシ用のものについては、約20
〜70重量%が銅、残部が炭素とするのが好ましい。パ
ンタグラフのスリッパー用のものについては、約10〜
30重量%が銅、残部が炭素とするのが好ましい。
【0021】本発明で使用する銅粉末は、一般に、樹枝
状の形態(dendritic form)のもの、フレーク状のもの
又は微細形態(atomized form )のものが好ましい。炭
素としては、一般にフレーク状のものが好ましい。添加
物質としては、一般に、粉末状のものが好ましい。
【0022】スタータ用のブラシ(スタータ用滑り接触
部材乃至しゅう動部材)の場合、使用する炭素として
は、粒径が15μmよりも大きいものが好ましく、ま
た、約500μm以下の範囲にあるものが好ましい。パ
ンタグラフ用スリッパーの場合、使用する炭素として
は、一般的に、粒径が100μmよりも大きいものが好
ましく、その上限が約500μmのものが好ましい。
【0023】前記してあるように本発明の滑り接触部材
乃至しゅう動部材中には、有意な量の鉛及びアンチモン
は存在しない。これは、不純物としてのみ、これらの元
素が存在できることを意味する。すなわち、本発明の滑
り接触部材乃至しゅう動部材を製造する際には、これら
の元素を自発的には添加しない。
【0024】
【実施例】
〔スタータ用ブラシに使用する接触部材の製造〕グラフ
ァイトフレーク及び熱硬化性樹脂、例えばノボラック樹
脂(NOVOLACK)と混合したスズ又は亜鉛粉末を3〜15
重量%含有する予備混合物を調製する。この予備混合物
は、4〜20重量%が熱硬化性樹脂であり、残りが炭素
である。
【0025】この場合、亜鉛又はスズ粉末は、バインダ
ーであるノボラック樹脂で接着されたグラファイトフレ
ークによって内部に封入(encapsulate )されている。
【0026】前記の予備混合物は、十部に混合され、粉
砕され、ふるいにかけられた後、最終的に、銅及び二硫
化モリブデン(MoS2)と混合される。
【0027】この最終的な混合には、高温潤滑剤として
作用する二硫化モリブデン2〜5重量%及び60〜70
重量%の銅粉末が使用され、残部は予備混合物である。
【0028】得られた最終的な混合物を、1〜6ton
/cm2の圧力で冷成形(cold molded )し、温度約4
50℃の還元雰囲気中において(回分又は連続処理で)
焼成する。
【0029】本発明の滑り接触部材乃至しゅう動部材に
使用できる熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、
例えば、ノボラック樹脂、クレゾール樹脂又はレゾール
樹脂を基とする全ての熱硬化性樹脂を挙げることができ
る。
【0030】また、熱可塑性樹脂としては、高温抵抗性
熱可塑性樹脂、例えば、ポリフェニレンサルファイド、
例えばレイトン(RAYTON、デュポン(DuPont)社
製)を挙げることができる。
【0031】〔従来の接触部材との性能比較〕4〜5重
量%の鉛と残部グラファイト及び銅とによって従来の滑
り接触部材Aを製造した。一方、2〜4重量%のスズと
残部グラファイトと銅とによって本発明の滑り接触部材
Bを製造した。
【0032】以下のような試験によって部材Aと部材B
とを比較した: (1)部材Aと部材Bとのそれぞれを使用して製造した
スタータの性能は同一、即ち2.7キロワットであっ
た; (2)部材Aでは悪化するまでに約110000回の接
触(スイッチング)を行うことができた。一方、部材B
では悪化するまでに100000回の接触を行うことが
できた。使用者は60000回の接触という最低値だけ
を必要とするので、この差は無視できるものである。
【0033】部材Bは、有毒な鉛を全く使用することな
く製造されている点で改善されている。
【0034】
【発明の効果】有害金属(鉛、アンチモン)の使用を回
避することができる。品質を低下させることなく、有害
金属を有害でない金属又は金属合金(スズ、亜鉛及び/
又はその合金など)によって置換えることができる。
【0035】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロター ビーリンク ドイツ連邦共和国 ディー−6000 フラン クフルト56 シユヴアルベンヴエーク 30 (72)発明者 クラウス グロート ドイツ連邦共和国 ディー−6163 ニツダ タール 1 フォンターネシユトラーセ 10 (72)発明者 コンラド レインバアン フランス エフ−92150 ズレスネス ア ヴェニュジョルジュ ポンピドウ 9 (72)発明者 ユルゲン スパンゲンベルク ドイツ連邦共和国 ディー−6368 バド フィルベル ニツダブリツク 3 (72)発明者 アルベツト ウエツカー ドイツ連邦共和国 ディー−6231 シユヴ アルバツハ / テーエス. ブランデン ブルガーシユトラーセ 6

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅及び炭素を基材とし、融点が銅の融点
    よりも有意に低い添加金属又は金属合金を含有する高電
    流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材において、添加
    物質が銅と分離しており且つ鉛及びアンチモンを実質的
    な割合では含有していないことを特徴とする高電流密度
    用滑り接触部材乃至しゅう動部材。
  2. 【請求項2】 添加物質が銅と合金を形成しないように
    被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の滑り
    接触部材乃至しゅう動部材。
  3. 【請求項3】 添加物質が銅と合金を形成しないように
    バインダー中に包含されていることを特徴とする請求項
    1に記載の滑り接触部材乃至しゅう動部材。
  4. 【請求項4】 複数の層からなっており、該複数の層が
    メイティングコンタクト(mating contact)に共同して
    接触するように並べて配置されると共に、銅と添加物質
    とを相互に分離した状態で含んでいることを特徴とする
    請求項1に記載の滑り接触部材乃至しゅう動部材。
  5. 【請求項5】 添加物質が本質的にスズ及び/又は亜鉛
    又はそれらの合金を含んでいることを特徴とする請求項
    1〜請求項4のいずれかに記載の滑り接触部材乃至しゅ
    う動部材。
  6. 【請求項6】 添加物質を10重量%未満含有する請求
    項1〜請求項5のいずれかに記載の滑り接触部材乃至し
    ゅう動部材。
  7. 【請求項7】 バインダー又は被覆剤が、それぞれ、熱
    硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、タール、ピッチ、水ガラ
    ス、金属及び/又はグラファイトであることを特徴とす
    る請求項2又は請求項3に記載の滑り接触部材乃至しゅ
    う動部材。
  8. 【請求項8】 バインダー又は被覆剤が、それぞれ、合
    成樹脂、クロム又はニッケル又はこれらの金属の合金で
    あることを特徴とする請求項7に記載の滑り接触部材乃
    至しゅう動部材。
  9. 【請求項9】 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の
    滑り接触部材乃至しゅう動部材として製造されたカーボ
    ンブラシを備えているスタータ。
JP4195049A 1991-07-22 1992-07-22 高電流密度用滑り接触部材乃至しゅう動部材及びスタータ Expired - Fee Related JPH0782898B2 (ja)

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