JPH0583959A - 超音波モータ用摩擦材料 - Google Patents

超音波モータ用摩擦材料

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JPH0583959A
JPH0583959A JP3115252A JP11525291A JPH0583959A JP H0583959 A JPH0583959 A JP H0583959A JP 3115252 A JP3115252 A JP 3115252A JP 11525291 A JP11525291 A JP 11525291A JP H0583959 A JPH0583959 A JP H0583959A
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JP
Japan
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friction
ultrasonic motor
friction material
phenol aralkyl
aralkyl resin
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Pending
Application number
JP3115252A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuaki Kawai
泰明 河合
Kiyoshi Kato
清 加藤
Yoshio Shimura
好男 志村
Ookazu Asai
鉅和 浅井
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】摩擦特性および耐熱性に優れた超音波モータ用
摩擦材料を提供する。 【構成】超音波モータの振動体および移動体のうちの少
なくともいずれかの、相手材と摩擦接触する表面部を構
成する摩擦材料であって、フェノールアルキルレジンを
含有するものである。該フェノールアルキルレジンの作
用により、摩擦特性および耐熱性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータの振動体
または移動体のうちの少なくともいずれかの、相手材と
摩擦接触する表面部を構成する超音波モータ用摩擦材料
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気エネルギーを機械エネルギーの超音
波振動に変換し、回転力を取り出すものとして超音波モ
ータがある。超音波モータは、静粛、低速回転で高トル
クが得られることにより各種の分野への応用が検討され
ている。
【0003】この超音波モータは、弾性材料よりなる円
板状の弾性体と、該弾性体の表面に付着させてなる円板
状の圧電素子とよりなる振動体と、該振動体の駆動力伝
達部位に加圧接触させてなる移動体とよりなるものであ
る。圧電素子に高周波電圧を入力すると、振動体に機械
的な振動が発生し、振動体と移動体との摩擦力により移
動体へ運動エネルギーが伝播され、その結果モータ出力
が取り出せる。
【0004】従来、振動体の弾性体の材質として鋼、ジ
ュラルミン、チタン合金等の金属が使用され、また移動
体の材料として銅、アルミニウム合金等の振動体の材質
よりも硬度の低い金属が使用されている。このように、
振動体と移動体との摩擦接触部位が金属同志の場合にお
いては、摩擦接触面を超精密加工する必要がある。ま
た、金属同志の摩擦接触のため可聴音の発生があり、さ
らに相手材を摩耗させるため長時間安定にモータ性能を
維持するのが困難である。
【0005】上記の問題を解決するため、近年、振動体
または移動体の相手と摩擦接触する表面部には、高分子
プラスチックを設けることが一般に行われている。
【0006】該高分子プラスチックは、ポリスチレン、
ポリアミドイミド、フェノール樹脂等の樹脂成分と、シ
リカ、タルク等の充填材とを主成分とし、さらにガラス
繊維、炭素繊維等の繊維が配合されたものである。
【0007】ところで、上記の振動体または移動体の表
面部の材料(摩擦材)としては、以下のような摩擦特性
および耐熱性が必要である。
【0008】超音波モータの出力を取り出す基本構成
は、上述したように振動による回転力を摩擦によってい
るため、超音波モータからトルク(回転力)を取り出す
場合、摩擦力が大きいことが必要条件となる。摩擦力
は、垂直圧力(W)と比例係数(摩擦係数μ)とをかけ
たものであり、垂直圧力を一定にした場合、摩擦係数が
大きいことが望まれる。この摩擦係数は、温度に依存し
ており、一般に温度が上昇すると摩擦係数は低下する。
一方、摩擦係数が高くなる(μが0.3以上)と摩擦係
数自体が不安定になる(フェード現象)。従って、モー
タ駆動による摩擦接触の際に温度が上昇しても摩擦係数
が低下せず、高摩擦係数の領域でも摩擦係数が安定な摩
擦材が適している。また、摩擦材はそれ自身および相手
材の摩耗が大きくなると発生した摩耗粉が摩擦接触面に
悪影響を及ぼし、モータの出力(回転数、トルク)が不
安定となるとともに摩擦面を傷つけるため、耐摩耗性に
優れ、相手材を摩耗させること(アブレーシブ性)が少
ない物質も適する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高分子プラスチックを利用した摩擦材料は、上記摩擦特
性および耐熱性が低いため、長時間安定にモータ性能を
維持できない。
【0010】本発明は、従来技術の問題点に鑑みなされ
たものであり、摩擦特性および耐熱性に優れた超音波モ
ータ用摩擦材料を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波モータ
の振動体または移動体のうちの少なくともいずれかの、
相手材と摩擦接触する表面部を構成する超音波モータ用
摩擦材料であって、フェノールアラルキルレジンを含有
することを特徴とする超音波モータ用摩擦材料である。
【0012】
【作用】本発明の摩擦材料中に含まれるフェノールアラ
ルキルレジンは、3次元網目構造を有する熱硬化性プラ
スチックであり、熱をかけても軟化、流動しない耐熱性
に優れたものである。このフェノールアラルキルレジン
を含む摩擦材料は、従来のフェノール樹脂等を含有する
摩擦材料より約30〜50℃耐熱性が向上する。また、
上記のように耐熱性に優れた樹脂が存在することにより
温度上昇によっても摩擦材の摩擦係数は低下しない。さ
らに、フェノールアラルキルレジンは、他の樹脂に比べ
て機械的強度が大きく、耐候性が良好であるため、耐摩
耗性に優れた材料となる。
【0013】
【発明の効果】本発明の超音波モータ用摩擦材料は、フ
ェノールアラルキルレジンが配合されていることによ
り、摩擦特性および耐熱性に優れたものである。
【0014】
【実施例】(発明の具体例)以下、本発明をより具体的
にした具体例を説明する。
【0015】本発明の超音波モータ用摩擦材料は、フェ
ノールアラルキルレジンを含有するものである。
【0016】該フェノールアラルキルレジンは、一般に
熱硬化性プラスチックに分類され、3次元網目構造を有
するものであり、熱をかけても軟化、流動しない耐熱性
のある物質である。市販品としては、例えば、化1に示
すような三井東圧化学製商品名「プレポリマーミレック
スXL−225」等がある。
【0017】
【化1】
【0018】摩擦材料中での上記フェノールアラルキル
レジンの含有量としては、どのような範囲でもよいが、
最も望ましいのは、摩擦材料全体に対して20〜40重
量%の範囲内である。該配合量が20重量%未満になる
と、摩擦材の機械的強度が低下する。また、40重量%
より多いと、摩擦特性および耐熱性が低下するおそれが
ある。
【0019】また、本発明の摩擦材料は、上記フェノー
ルアラルキルレジン以外の成分として、シリカ等よりな
る主成分と、充填材とよりなる。
【0020】上記主成分としては、シリカ、マイカ、ア
ルミナ、硫化モリブデン粉、炭酸カルシウム、けい砂粉
等が挙げられ、それらのうちの少なくとも1種を用い
る。その中でも、シリカ(SiO2 )は、摩擦係数を大
きくする作用があり、しかもフェノールアラルキルレジ
ンと相互に作用して更に摩擦係数が向上する働きがあ
る。シリカを使用する場合、フェノールアラルキルレジ
ンとシリカとの配合割合が1:1(重量比)程度の範囲
が上記効果を発揮する。すなわち、摩擦材の剪断強度が
大きくならず、かつシリカの機能を発揮させることがで
きる。そのシリカの中でも、シリカゾルのような含水シ
リカは、比表面積が大きく、表面に多数のシラノール基
を有していることにより摩擦係数を更に向上させること
ができる。
【0021】上記充填材としては、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリオキシベンゾイル、二硫化モリブデン、
グラファイト等が挙げられ、それらのうちの少なくとも
1種を用いる。その中でも、ポリテトラフルオロエチレ
ンとポリオキシベンゾイルは、摩擦接触による高面圧に
耐え、かつ変位を許すために材料中ですべり面に沿った
剪断を許容して、材料の剥離を抑制することにより耐熱
性、摩擦係数の安定化を図ることができる。
【0022】さらに、強度向上のために、炭素繊維、ア
ラミド繊維、ガラス繊維等の繊維を分散させてもよい。
その中でも、炭素繊維は、低摩耗特性、十分な熱伝導
度、高い繊維強度、および低い密度より強度向上に適し
ている。
【0023】本発明の摩擦材料を超音波モータの摩擦材
として使用する場合の厚さとしては、極力薄いことが望
まれるが、0.1〜0.5mmの範囲内が望ましい。厚さ
が0.1mm未満では、可聴音の発生の原因となるととも
に研摩仕上げ等の表面仕上げが困難となる。また、0.
5mmより厚いと吸音性が大きくなり、モータ出力が低下
する。
【0024】本発明の摩擦材料を製造する方法として
は、以下の方法がある。上記主成分、充填材、およびフ
ェノールアラルキルレジンを湿式混合により均質に混合
し、その後、必要に応じて型に入れて、熱圧縮成形し
て、シートを形成する。このシートを超音波モータの摩
擦材の基材の表面に接着し、所定の厚さまで研摩する。
【0025】本発明の摩擦材料を超音波モータの摩擦材
料として使用する場合、図1に示すように、振動体1の
移動体と摩擦接触する部分11に接着する、あるいは、
図2に示すように、移動体2の振動体と摩擦接触する部
分21に接着する形態がある。また、振動体の移動体と
摩擦接触する部分に突起が設けられている場合、図3に
示すように、該突起12の凸部121のみに摩擦材料を
接着するのがよい。
【0026】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1)フェノールアラルキルレジン27.5wt
%と、シリカ27.5wt%と、ポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)20wt%と、ポリオキシベンゾイ
ル(住友化学社製「エコノールE101」)15wt%
と、炭素繊維10wt%とを湿式混合により均質に混合
し、その後混合物を型に入れ、200℃の温度、200
kg/cm2の圧力で熱圧縮成形して厚み約3mmのシートを作
製した。このシートを超音波モータのアルミ合金製移動
体に接着し、厚みが0.2mmになるまで研摩した。研摩
ごとに超音波モータの出力を測定したところ、図4に示
すように摩擦材の厚みが小さいほど超音波モータの出力
が大きくなることが分かる。なお、図4中のモータ効率
(%)はモータ出力(W)/モータ入力(W)である。
【0027】(実施例2)表1に示すような組成の摩擦
材料の原料を使用し、実施例1と同様にして6種類の摩
擦材(厚み0.2mm)を作製した。なお、表中、PTF
Eはポリテトラフルオロエチレン、エコノールE101
はポリオキシベンゾイルを示し、数値は配合割合(wt
%)である。この摩擦材について、以下の特性評価試験
を実施した。
【0028】上記6種類の摩擦材を図5に示すスラスト
・カラー摩擦試験機により摩擦特性を測定した。試験材
料である上記摩擦材料3を振動体材料1の下面に配置
し、振動材料1に荷重をかけるとともに中心線を軸に摩
擦材料3を回転させて、摩擦係数(μ)および可聴音の
発生を測定した。摩擦面近傍の温度は熱電対を設けて測
定し、160±10℃一定(滑り速度0.5m/sec )、
荷重は23kg(面圧11.5kg/cm2)とした。その結果
を図6ないし図11に示す。
【0029】
【表1】
【0030】図より明らかなように、いずれの摩擦材
も、フェノールアラルキルレジンを含有させることによ
り耐熱性が良好で、摩擦特性の変化が少ないことが分か
る。また、フェノールアラルキルレジンとシリカとの組
み合わせにより更に摩擦係数(μ)が向上しており、さ
らにポリテトラフルオロエチレンおよびポリオキシベン
ゾイルを添加することにより摩擦係数が向上し、その経
時変化が少なくなることが分かる。
【0031】(実施例3)表2に示すような組成の摩擦
材料の原料を使用し、実施例1と同様にして8種類の摩
擦材(厚み0.2mm)を作製した。なお、表中、ZL1
000は三井東圧化学製のシリカ、PTFEはポリテト
ラフルオロエチレン、エコノールE101はポリオキシ
ベンゾイルを示し、数値は配合割合(wt%)である。
図12に示すように、この摩擦材21をアルミ合金製移
動体2に接着し、鉄系弾性体13と圧電素子14とで構
成する振動体1に接触するようにして超音波モータを組
み付け、加圧力25kgの条件でモータ性能(回転数、ト
ルク特性等)を評価した。その結果を表3に示す。
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】表3より明らかなように、本実施例の摩擦
材は、いずれも比較例のものよりモータ性能が良好であ
り、特にフェノールアラルキルレジンとシリカとの配合
割合が1:1のものが最も良好であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の摩擦材料を超音波モータの振動体に適
用した例の断面図
【図2】本発明の摩擦材料を超音波モータの移動体に適
用した例の断面図
【図3】本発明の摩擦材料を超音波モータの振動体に適
用した例の平面図
【図4】実施例における摩擦材料のモータ出力を示す線
【図5】実施例における摩擦材料の摩擦特性を評価する
摩擦試験機の斜視図
【図6】実施例における摩擦材料の摩擦特性を示す線図
【図7】実施例における摩擦材料の摩擦特性を示す線図
【図8】実施例における摩擦材料の摩擦特性を示す線図
【図9】実施例における摩擦材料の摩擦特性を示す線図
【図10】実施例における摩擦材料の摩擦特性を示す線
【図11】実施例における摩擦材料の摩擦特性を示す線
【図12】実施例における摩擦材料を超音波モータの移
動体に適用した例の斜視図
【符号の説明】
1 振動体 2 移動体 3 摩擦材料 11 摩擦材料 21 摩擦材料
【手続補正書】
【提出日】平成3年5月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】(実施例3)表2に示すような組成の摩擦
材料の原料を使用し、実施例1と同様にして8種類の摩
擦材(厚み0.2mm)を作製した。なお、表中、PT
FEはポリテトラフルオロエチレン、エコノールE10
1はポリオキシベンゾイルを示し、数値は配合割合(w
t%)である。図12に示すように、この摩擦材21を
アルミ合金製移動体2に接着し、鉄系弾性体13と圧電
素子14とで構成する振動体1に接触するようにして超
音波モータを組み付け、加圧力25kgの条件でモータ
性能(回転数、トルク特性等)を評価した。その結果を
表3に示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【表1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 鉅和 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波モータの振動体または移動体のう
    ちの少なくともいずれかの、相手材と摩擦接触する表面
    部を構成する超音波モータ用摩擦材料であって、フェノ
    ールアラルキルレジンを含有することを特徴とする超音
    波モータ用摩擦材料。
JP3115252A 1991-04-18 1991-04-18 超音波モータ用摩擦材料 Pending JPH0583959A (ja)

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JP3115252A JPH0583959A (ja) 1991-04-18 1991-04-18 超音波モータ用摩擦材料

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JPH0583959A true JPH0583959A (ja) 1993-04-02

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