JP2008138708A - One-way clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転トルクの伝達と遮断を行なう一方向クラッチに関し、詳しくは係合子の摩擦係合面を多孔性固形潤滑剤で潤滑する一方向クラッチに関する。 The present invention relates to a one-way clutch that transmits and shuts off rotational torque, and more particularly to a one-way clutch that lubricates a friction engagement surface of an engagement element with a porous solid lubricant.
スプラグやローラといった係合子を用い、くさび効果を利用した一方向クラッチでは、(1)噛み合い時には接触面での高μ特性が要求され、一方、(2)空転時には接触面での耐摩耗性が必要とされる。また、これらの要求は、クラッチ使用温度の影響を受け、(1)に関しては低温時に不利とされ、(2)に関しては高温時に不利とされている。特に前者に関しては、商品性を左右する重要なファクタであり、改良が望まれていた。
一般に、係合子を用いた機械式一方向クラッチは、外輪と内輪が一方向に相対回転したとき、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合するスプラグやローラなどの係合子を有し、この係合子を弾性部材で外輪の内周面および内輪外周面に係合する方向に付勢している。外輪と内輪間には潤滑グリースが充填され、これによって前記空転時の係合子と外輪および内輪の接触部を潤滑する。
One-way clutches that use wedge effects such as sprags and rollers require (1) high μ characteristics on the contact surface when engaged, while (2) wear resistance on the contact surface during idle rotation. Needed. These requirements are influenced by the clutch operating temperature, and (1) is disadvantageous at low temperatures, and (2) is disadvantageous at high temperatures. In particular, the former is an important factor that affects the merchantability, and improvement has been desired.
In general, a mechanical one-way clutch using an engagement element is an engagement element such as a sprag or a roller that engages the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring to couple the two wheels when the outer ring and the inner ring rotate relative to each other in one direction. The engaging element is urged by an elastic member in a direction to engage with the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring. Lubricating grease is filled between the outer ring and the inner ring, thereby lubricating the contact portion between the engagement element and the outer ring and the inner ring at the time of idling.
このような一方向クラッチは、例えばプーリユニットに内蔵されて、自動車のエンジンのクランクシャフトからベルトを介して駆動されるエアコンディショナ、オルタネータ、ウォータポンプ、冷却ファンなどの補機のロータに装備されている。 Such a one-way clutch is incorporated in a rotor of an auxiliary machine such as an air conditioner, an alternator, a water pump, and a cooling fan that is built in a pulley unit and driven via a belt from a crankshaft of an automobile engine, for example. ing.
装備された一方向クラッチでエンジン等からの主たる動力を従動する補機の動力軸に伝達する場合、補機側の動力軸をできるだけ慣性力で持続させて動力の伝達効率を高めるためには、例えばプーリとロータの回転差に応じで動力の伝達状態と遮断状態を一方向クラッチで切替えて補機のロータをできるだけ小さな動力で継続的に回転させるようにしている。動力伝達時には、くさび効果を利用して摩擦接触面に強圧して高い摩擦力で係合する必要があり、動力遮断時には、空転する要所の摺動接触面に耐摩耗特性が必要である。 When transmitting the main power from the engine etc. to the driven power shaft of the driven auxiliary machine with the equipped one-way clutch, in order to maintain the power shaft on the auxiliary machine side with inertia force as much as possible and increase the power transmission efficiency, For example, according to the rotation difference between the pulley and the rotor, the power transmission state and the cutoff state are switched by a one-way clutch so that the rotor of the auxiliary machine is continuously rotated with as little power as possible. At the time of power transmission, it is necessary to apply high pressure to the friction contact surface by utilizing the wedge effect and engage with a high frictional force. At the time of power interruption, the sliding contact surface at the important point where the wheel rotates is required to have wear resistance.
ところで一方向性クラッチの摺動接触面の耐摩耗特性は、封入される潤滑グリースによって大きく左右され、一方向クラッチを備えたプーリユニットに油膜切れのないようにアルキルジフェニルエーテルなどのエーテル系基油を採用したエーテル系グリースを使用することが知られている(特許文献1参照)。 By the way, the wear resistance characteristics of the sliding contact surface of the one-way clutch are greatly affected by the lubricating grease that is enclosed, and an ether base oil such as alkyldiphenyl ether is used to prevent the oil film from running out of the pulley unit equipped with the one-way clutch. It is known to use an adopted ether grease (see Patent Document 1).
そして、高い面圧で金属接触する部位での油膜切れを防止するためには、潤滑グリースに、いわゆる極圧添加剤が添加されるが、極圧添加剤のジチオリン酸モリブデン化合物やジチオカルバミン酸モリブデン化合物は、極圧状態でも摩擦係数ができるだけ低減される条件で使用される(特許文献2参照)。
しかし、上記のようにグリースを封入したプーリユニット内の一方向クラッチは、空転する際にグリースが遠心力により外輪側へ移動してしまい、クラッチが噛みあった際には、すなわち摩擦接触面が強圧された際には潤滑剤が存在しない状態になり、摩耗が促進され不具合を起こすことがあるという問題点がある。
特に、高速での空転時に遠心力により移動しない潤滑剤を一方向クラッチに適用することは容易なことではなかった。
However, in the one-way clutch in the pulley unit filled with grease as described above, the grease moves to the outer ring side due to centrifugal force when idling, and when the clutch is engaged, that is, the friction contact surface is When the pressure is increased, there is a problem that the lubricant is not present and wear is promoted to cause a malfunction.
In particular, it has not been easy to apply a lubricant that does not move due to centrifugal force during idling at high speed to a one-way clutch.
本発明は、このような問題点に対処するためになされたものであり、一方向クラッチの空転する際の遠心力により潤滑剤が飛散せずに、クラッチが噛みあった際にも潤滑剤が存在する一方向クラッチを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to cope with such problems, and the lubricant is not scattered by the centrifugal force when the one-way clutch is idling, and the lubricant is also applied when the clutch is engaged. An object is to provide an existing one-way clutch.
本発明の一方向クラッチは、機械式一方向クラッチの係合子の摩擦係合面を多孔性固形潤滑剤で潤滑する一方向クラッチであって、上記多孔性固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物であることを特徴とする。
また、上記機械式一方向クラッチは、外輪と、該外輪に対して相対的に回転可能な内輪と、上記外輪、内輪間の周方向に間隔をおいて配置され、外輪と内輪が一方向に相対回転したとき、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合する複数の係合子と、各係合子を保持する保持器と、上記各係合子を外輪の内周面および内輪外周面に係合する方向に付勢する弾性部材とを備えてなり、上記多孔性固形潤滑剤が、上記外輪と内輪間に封入されてなることを特徴とする。
The one-way clutch of the present invention is a one-way clutch that lubricates a friction engagement surface of an engagement member of a mechanical one-way clutch with a porous solid lubricant, and the porous solid lubricant includes a lubricating component and a resin component. Is an essential component, and the resin component is a solid material which is made porous by curing and foaming.
The mechanical one-way clutch is arranged with an outer ring, an inner ring rotatable relative to the outer ring, and a circumferential interval between the outer ring and the inner ring, and the outer ring and the inner ring are arranged in one direction. When relatively rotated, a plurality of engaging members that engage with the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring to couple the two wheels, a cage that holds the engaging members, and the engaging members that are connected to the inner peripheral surface of the outer ring and the inner ring And an elastic member biased in a direction to engage with the outer peripheral surface, wherein the porous solid lubricant is sealed between the outer ring and the inner ring.
上記多孔性固形潤滑剤は、ゴム状弾性を有する樹脂またはゴムからなる樹脂成分を具備し、外力による変形により潤滑成分の滲出性を有することを特徴とする。
また、上記樹脂成分がポリウレタン樹脂であることを特徴とする。
また、上記固形物の連続気泡率が 50%以上であることを特徴とする。
The porous solid lubricant is characterized by comprising a resin component made of a resin having rubber elasticity or rubber and having a leaching property of the lubricant component due to deformation by an external force.
The resin component is a polyurethane resin.
Moreover, the open cell ratio of the solid is 50% or more.
本発明の一方向クラッチは、潤滑剤として多孔性固形潤滑剤を用いることにより、一方向クラッチが空転する際に遠心力が生じても潤滑剤の移動を最小限に抑えることができる。このため潤滑剤が飛散せず、内輪−係合子間にも充分に潤滑剤を供給することができ、クラッチの使用回数が多くなっても摩耗を抑えることができる。 In the one-way clutch of the present invention, by using a porous solid lubricant as a lubricant, the movement of the lubricant can be minimized even if a centrifugal force is generated when the one-way clutch rotates idly. For this reason, the lubricant is not scattered, the lubricant can be sufficiently supplied between the inner ring and the engagement element, and wear can be suppressed even if the number of times the clutch is used increases.
本発明の一方向クラッチは、潤滑剤として多孔性固形潤滑剤を用いることにより、一方向クラッチが空転する際でも潤滑剤の移動を最小限に抑えることができ、内輪−係合子間にも充分に潤滑剤を供給することができる利点がある。
この多孔性固形潤滑剤は潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物であり、樹脂内部に潤滑成分が吸蔵されてなる。グリースと違って樹脂成分を持つ発泡体であるため、固形潤滑剤自体が遠心力によって移動することなく内輪-係合子間も潤滑剤不足による潤滑不良はない。また、樹脂成分内や気孔内に吸蔵された潤滑成分は、係合子の動きによる変形や、発熱、毛細管現象などにより係合子潤滑面に供給されやすく、潤滑成分は徐放されるため、潤滑成分の供給が長期間にわたって確実に行なわれる。また、発泡体であり変形量を大きくとることができるので、弾性により確実なシール性は確保されるが、発泡体で弾性率が高いため高接触によるトルクの増大には繋がらない。
なお、本発明において「吸蔵」とは、液体・半固体状の潤滑成分が他の配合成分と反応することなく、固体の樹脂中に化合物にならないで含まれることをいう。
In the one-way clutch of the present invention, by using a porous solid lubricant as a lubricant, the movement of the lubricant can be minimized even when the one-way clutch is idling, and the gap between the inner ring and the engagement element is sufficient. There is an advantage that a lubricant can be supplied.
This porous solid lubricant is a solid material in which a lubricating component and a resin component are essential components, and the resin component is made porous by foaming and curing, and the lubricating component is occluded inside the resin. Unlike a grease, it is a foam having a resin component, so that the solid lubricant itself does not move due to centrifugal force, and there is no lubrication failure between the inner ring and the engagement member due to insufficient lubricant. In addition, the lubricating component occluded in the resin component or in the pores is easily supplied to the lubricating surface of the engaging element due to deformation due to movement of the engaging element, heat generation, capillary action, etc., and the lubricating component is released gradually. Is reliably supplied over a long period of time. Moreover, since it is a foam and can take a large amount of deformation, a reliable sealing property is ensured by elasticity, but since the foam has a high elastic modulus, it does not lead to an increase in torque due to high contact.
In the present invention, “occlusion” means that a liquid / semi-solid lubricating component does not react with other compounding components and is contained in a solid resin without becoming a compound.
本発明の一方向クラッチの一つの形態としては、外輪と、その外輪に対して相対的に回転可能な内輪と、前記外輪と内輪間の周方向に間隔をおいて配置され、外輪と内輪が一方向に相対回転したとき、外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合する複数の係合子と、各係合子を保持する保持器と、上記各係合子を外輪の内周面および内輪外周面に係合する方向に付勢する弾性部材とから成り、上記外輪と内輪間に充填された多孔性固形潤滑剤によって係合子と外輪および内輪の接触部を潤滑するようにした一方向クラッチを採用することができる。 As one form of the one-way clutch of the present invention, an outer ring, an inner ring rotatable relative to the outer ring, and a circumferential interval between the outer ring and the inner ring are arranged, and the outer ring and the inner ring are arranged. When relatively rotating in one direction, a plurality of engagement elements that engage with the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring to couple the two wheels, a cage that holds the engagement elements, and the engagement elements that are connected to the inner periphery of the outer ring. And an elastic member that urges in a direction to engage the outer peripheral surface of the surface and the inner ring. The porous solid lubricant filled between the outer ring and the inner ring lubricates the contact portion of the engagement element with the outer ring and the inner ring. A one-way clutch can be employed.
また外輪内周面および内輪外周面に係合して両輪を結合する複数の係合子を有する一方向クラッチであることにより、係合子と各円筒面の摩擦係合力を安定して確実に発揮することができ、また空転時の係合子と外輪の円筒面、係合子と内輪の円筒面との摩擦接触による異常摩耗を防止できる利点がある。
上記の構造における係合子は、外輪が内輪に対して相対回転したとき、各円筒面に係合して、外輪の回転トルクを内輪に伝達する。このとき、多孔性固形潤滑剤は、所定の摩擦係数を発揮して、係合子と各円筒面の摩擦係合力を安定して発揮させる。
In addition, the one-way clutch having a plurality of engagement elements that engage with the inner peripheral surface of the outer ring and the outer peripheral surface of the inner ring to couple the two wheels stably and reliably exerts the friction engagement force between the engagement element and each cylindrical surface. In addition, there is an advantage that abnormal wear due to frictional contact between the engagement element and the cylindrical surface of the outer ring and the engagement element and the cylindrical surface of the inner ring can be prevented during idling.
When the outer ring rotates relative to the inner ring, the engaging element in the above structure engages with each cylindrical surface and transmits the rotational torque of the outer ring to the inner ring. At this time, the porous solid lubricant exhibits a predetermined friction coefficient, and stably exhibits the frictional engagement force between the engagement element and each cylindrical surface.
また、係合子は外輪が内輪に対して上記伝達時と反対方向に相対回転したり、または外輪に対して同方向に回転する内輪の回転速度が外輪の回転速度を上回った場合に、円筒面に対する係合が解除されて外輪から内輪への回転伝達を遮断する。
このようにして一方向クラッチが空転する際、複列の係合子は外輪および内輪に対して相対回転する。係合子は外輪の円筒面および内輪の円筒面を滑りながら保持器とともに公転するため、多孔性固形潤滑剤は所定の耐摩耗性を発揮して、係合子と外輪の円筒面、係合子と内輪の円筒面との摩擦接触による異常摩耗は防止される。
In addition, the engagement element is formed in a cylindrical surface when the outer ring rotates relative to the inner ring in the opposite direction to the above transmission or when the rotation speed of the inner ring rotating in the same direction with respect to the outer ring exceeds the rotation speed of the outer ring. Is disengaged and the rotation transmission from the outer ring to the inner ring is cut off.
In this way, when the one-way clutch rotates idly, the double-row engagement elements rotate relative to the outer ring and the inner ring. Since the engaging element revolves together with the cage while sliding on the cylindrical surface of the outer ring and the cylindrical surface of the inner ring, the porous solid lubricant exhibits predetermined wear resistance, and the engaging element and the cylindrical surface of the outer ring, the engaging element and the inner ring Abnormal wear due to frictional contact with the cylindrical surface is prevented.
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図1および図2に示すように、この発明に係る一方向クラッチ10をプーリ1内に組込んでクラッチ内蔵プーリとしたものである。
一方向クラッチ10は、プーリ1の内径面に圧入された外輪11と、その外輪11の内側に組込まれた内輪12と、その両輪11、12間に組込まれた係合子13と、この係合子13を保持する保持器14と、上記係合子13を係合方向に付勢する弾性部材15とからなり、外輪11と内輪12間に潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物である多孔性固形潤滑剤2が封入されている。
外輪11は内輪12より軸方向長さが短く、その外輪11の内周に円筒面16が形成されている。内輪12の外周には、上記外輪11の円筒面16と径方向で対向する円筒面17が形成されている。また、内輪12の外周には、上記円筒面17の両側に軸受嵌合面18が形成され、各軸受嵌合面18に軸受19が支持されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, a one-
The one-
The outer ring 11 has a shorter axial length than the
軸受19は片シール付き玉軸受からなる。この軸受19はシール20が外側に位置する組付けとされ、その軸受19によってプーリ1と内輪12とが相対的に回転自在とされている。この一対の軸受19間において、外輪11と内輪12間にグリースが封入されている。
係合子13はスプラグからなる。係合子13は外輪11の円筒面16と内輪12の円筒面17間において周方向に間隔をおいて配置されている。
保持器14は合成樹脂の成形品からなる。この保持器14には、図2に示すように、係合子13のそれぞれを個別に収容する複数のポケット21と、各ポケット21に連通するばね収容凹部22とが形成され、各ばね収容凹部22にスプリングからなる弾性部材15が組込まれている。弾性部材15は係合子13が外輪11の円筒面16および内輪12の円筒面17に係合する方向にその係合子13を付勢している。
The
The
The
ここで、係合子13は、プーリ1とともに外輪11が内輪12に対して図2の矢印方向に相対回転したとき、各円筒面16、17に係合して、外輪11の回転トルクを内輪12に伝達する。また、係合子13は外輪11が内輪12に対して上記矢印で示す反対方向に相対回転したり、あるいは、矢印方向に回転する外輪11に対して同方向に回転する内輪12の回転速度が外輪11の回転速度を上回った場合に、円筒面16、17に対する係合が解除して外輪11から内輪12への回転伝達を遮断するようになっている。保持器14の外周面における軸方向の両側にはフランジ23が設けられている。
Here, the engaging
図1に示すように、保持器14の一端部は一方の軸受19内に位置して、その軸受19のボール19aを保持している。上記のように、一方向クラッチ10の保持器14によって一方の軸受19のボール19aを保持することにより、外輪11が内輪12に対して相対回転する一方向クラッチ10の空転時、保持器14は外輪11に対して1/2回転することになり、その保持器14とともに回転する係合子13を外輪11の円筒面16および内輪12の円筒面17に対して滑り移動させることができる。
As shown in FIG. 1, one end of the
実施の形態で示すクラッチ内蔵プーリは上記の構造から成り、このクラッチ内蔵プーリにおいては、プーリ1が図2の矢印方向に回転すると、係合子13が外輪11の円筒面16および内輪12の円筒面17に係合し、プーリ1の回転が内輪12に伝達される。内輪12の回転速度が外輪11の回転速度を上回ると、各円筒面16、17に対する係合子13の係合が解除され、外輪11から内輪12への回転伝達が遮断される。
このため、上記のようなクラッチ内蔵プーリを、例えばオルタネータの回転軸に取付けてクランクシャフトに取付けられたプーリと上記回転軸上のプーリ間にベルトをかけ渡してオルタネータを駆動すると、クランクシャフトの角速度増加時、一方向クラッチ10が係合状態となり、クランクシャフトの回転がオルタネータの回転軸に伝達される。
The pulley with a built-in clutch shown in the embodiment has the above-described structure. In this pulley with a built-in clutch, when the pulley 1 rotates in the direction of the arrow in FIG. 2, the
For this reason, when the pulley with a clutch as described above is attached to the rotating shaft of the alternator, for example, and the belt is passed between the pulley attached to the crankshaft and the pulley on the rotating shaft, the alternator is driven. At the time of increase, the one-way clutch 10 is engaged, and the rotation of the crankshaft is transmitted to the rotating shaft of the alternator.
また、クランクシャフトの角速度減少時、一方向クラッチ10が空転状態となって、クランクシャフトからオルタネータの回転軸への回転伝達が遮断されることになる。
このため、プーリ1とこれにかかるベルトの相互間で滑りが生じるのが防止され、ベルトの摩耗を抑制することができる。
ここで、一方向クラッチ10が空転するとき、係合子13は外輪11および内輪12に対して相対回転する。このとき、係合子13は外輪11の円筒面16および内輪12の円筒面17を滑りながら保持器14とともに公転する。
Further, when the angular velocity of the crankshaft is reduced, the one-way clutch 10 is in an idling state, and the rotation transmission from the crankshaft to the rotating shaft of the alternator is interrupted.
For this reason, it is possible to prevent slippage between the pulley 1 and the belt applied thereto, and to suppress wear of the belt.
Here, when the one-way clutch 10 idles, the engaging
本発明において多孔性固形潤滑剤を構成する樹脂成分としては、発泡・硬化後にゴム状弾性を有し、変形により潤滑成分の滲出性を有するものが好ましい。
発泡・硬化は、樹脂生成時に発泡・硬化させる形式であっても、樹脂成分に発泡剤を配合して成形時に発泡・硬化させる形式であってもよい。ここで硬化は架橋反応および/または液状物が固体化する現象を意味する。また、ゴム状弾性とは、ゴム弾性を意味するとともに、外力により加えられた変形がその外力を無くすことにより元の形状に復帰することを意味する。
In the present invention, the resin component constituting the porous solid lubricant is preferably a resin component having rubber-like elasticity after foaming and curing, and having a leaching property of the lubricant component due to deformation.
Foaming / curing may be in a form in which foaming / curing is performed at the time of resin production, or in a form in which a foaming agent is added to the resin component and foaming / curing is performed in molding. Here, curing means a cross-linking reaction and / or a phenomenon in which a liquid is solidified. The rubber-like elasticity means rubber elasticity and means that deformation applied by an external force returns to the original shape by eliminating the external force.
本発明において樹脂成分としては、ゴムおよび樹脂を挙げることができる。
ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンエラストマー、フッ素ゴム、クロロスルフォンゴムなどの各種ゴムが挙げられる。
また、樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド4,6樹脂、ポリアミド6,6樹脂、ポリアミド6T樹脂、ポリアミド9T樹脂などの汎用プラスチックやエンジニアリングプラスチックが挙げられる。
上記樹脂の中で、容易に発泡・硬化して多孔質化するポリウレタン樹脂が好ましい。
In the present invention, examples of the resin component include rubber and resin.
Examples of the rubber include various rubbers such as natural rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, silicone rubber, urethane elastomer, fluorine rubber, and chlorosulfone rubber.
Examples of the resin include general-purpose plastics such as polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyacetal resin, polyamide 4,6 resin, polyamide 6,6 resin, polyamide 6T resin, and polyamide 9T resin. Engineering plastics.
Among the above resins, a polyurethane resin that is easily foamed and cured to be porous is preferable.
本発明に使用できるポリウレタン樹脂は、イソシアネートとポリオールとの反応による発泡・硬化物であるが、分子内にイソシアネート基(−NCO)を有するウレタンプレポリマーの発泡・硬化物であることが好ましい。このイソシアネート基は他の置換基によってブロックされていてもよい。分子内に含まれるイソシアネート基は、分子鎖末端であっても、あるいは分子鎖内から分岐した側鎖末端に含まれていてもよい。また、ウレタンプレポリマーは分子鎖内にウレタン結合を有していてもよい。 The polyurethane resin that can be used in the present invention is a foamed / cured product obtained by a reaction between an isocyanate and a polyol, and is preferably a foamed / cured product of a urethane prepolymer having an isocyanate group (—NCO) in the molecule. This isocyanate group may be blocked by other substituents. The isocyanate group contained in the molecule may be at the end of the molecular chain or may be contained at the end of the side chain branched from the molecular chain. The urethane prepolymer may have a urethane bond in the molecular chain.
ウレタンプレポリマーは、活性水素基を有する化合物とポリイソシアネートとの反応によって得ることができる。
活性水素基を有する化合物としては低分子ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ひまし油系ポリオール等が挙げられる。これらは単独で、または2種類以上の混合物として使用することができる。低分子ポリオールとしては、2価のもの例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、水添ビスフェノールA等、3価以上のもの(3〜8価のもの)例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュークローズ等が挙げられる。
The urethane prepolymer can be obtained by reacting a compound having an active hydrogen group with a polyisocyanate.
Examples of the compound having an active hydrogen group include low molecular polyols, polyether polyols, polyester polyols, and castor oil polyols. These can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the low molecular polyol include divalent ones such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, hydrogenated bisphenol A, etc. (3- to 8-valent ones) For example, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, pentaerythritol, sorbitol, shoelace and the like.
ポリエーテル系ポリオールとしては上記低分子ポリオールのアルキレンオキサイド(炭素数2〜4のアルキレンオキサイド、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド)付加物およびアルキレンオキサイドの開環重合物が挙げられ、具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが含まれる。 Examples of the polyether polyol include alkylene oxide (alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms, for example, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide) adducts of the above low molecular polyols and ring-opening polymers of alkylene oxides. Includes polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene ether glycol.
ポリエステル系ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオールおよびポリエーテルエステルポリオール等が挙げられる。ポリエステルポリオールはカルボン酸(脂肪族飽和または不飽和カルボン酸、例えば、アジピン酸、アゼライン酸、ドデカン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、二量化リノール酸およびまたは芳香族カルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸)とポリオール(上記低分子ポリオールおよび/またはポリエーテルポリオール)との縮合重合により得られる。
ポリカプロラクトンポリオールは、グリコール類やトリオール類の重合開始剤にε-カプロラクトン、α-メチル-ε-カプロラクトン、ε-メチル-ε-カプロラクトン等を有機金属化合物、金属キレート化合物、脂肪酸金属アシル化物等の触媒の存在下で付加重合により得られる。ポリエーテルエステルポリオールには、末端にカルボキシル基および/または水酸基を有するポリエステルにアルキレンオキサイド例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加反応させて得られる。ひまし油系ポリオールとしては、ひまし油およびひまし油またはひまし油脂肪酸と上記低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールとのエステル交換あるいは、エステル化ポリオールが挙げられる。
Examples of polyester polyols include polyester polyols, polycaprolactone polyols, and polyether ester polyols. Polyester polyols are carboxylic acids (aliphatic saturated or unsaturated carboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, dodecanoic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, dimerized linoleic acid and / or aromatic carboxylic acids such as phthalic acid. , Isophthalic acid) and a polyol (the above low molecular polyol and / or polyether polyol).
Polycaprolactone polyol is a polymerization initiator for glycols and triols such as ε-caprolactone, α-methyl-ε-caprolactone, ε-methyl-ε-caprolactone, etc. as organometallic compounds, metal chelate compounds, fatty acid metal acylates, etc. Obtained by addition polymerization in the presence of a catalyst. The polyether ester polyol can be obtained by addition reaction of a polyester having a carboxyl group and / or a hydroxyl group at the terminal with an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide. As the castor oil-based polyol, castor oil and castor oil or castor oil fatty acid and the above low molecular polyol, polyether polyol, and polyester polyol are transesterified or esterified polyol.
ポリイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族または脂環式およびポリイソシアネート化合物がある。
芳香族ジイソシアネートは、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネートおよびその混合物、1,5-ナフチレンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネートが挙げられる。
脂肪族または脂環式ジイソシアネートは、例えば、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,12-ドデカンジイソシアネート、1,3-シクロブタンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソプロパンジイソシアネート、2,4-ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、2,6-ヘキサヒドロトルイレンジイソシアネート、1,3-ヘキサヒドロフェニルジイソシアネート、1,4-ヘキサヒドロフェニルジイソシアネート、2,4′パーヒドロジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′-パーヒドロジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物としては、4,4′,4″-トリフェニルメタントリイソシアネート、4,6,4′-ジフェニルトリイソシアネート、2,4,4′-ジフェニルエーテルトリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが挙げられる。
また、これらイソシアネートの一部をビウレット、アロファネート、カルボジイミド、オキサゾリドン、アミド、イミド等に変性したものが挙げられる。
Polyisocyanates include aromatic diisocyanates, aliphatic or alicyclic and polyisocyanate compounds.
Aromatic diisocyanates include, for example, diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate and mixtures thereof, 1,5-naphthylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate Is mentioned.
Aliphatic or alicyclic diisocyanates include, for example, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12-dodecane diisocyanate, 1,3-cyclobutane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, isopropane diisocyanate. 2,4-hexahydrotoluylene diisocyanate, 2,6-hexahydrotoluylene diisocyanate, 1,3-hexahydrophenyl diisocyanate, 1,4-hexahydrophenyl diisocyanate, 2,4′perhydrodiphenylmethane diisocyanate, 4, 4'-perhydrodiphenylmethane diisocyanate is mentioned.
Examples of the polyisocyanate compound include 4,4 ′, 4 ″ -triphenylmethane triisocyanate, 4,6,4′-diphenyl triisocyanate, 2,4,4′-diphenyl ether triisocyanate, and polymethylene polyphenyl polyisocyanate. It is done.
Moreover, what modified | denatured some of these isocyanate to biuret, allophanate, carbodiimide, oxazolidone, amide, imide, etc. is mentioned.
本発明に好適なウレタンプレポリマーとしては、注型用ウレタンプレポリマーとして知られている、ポリラクトンエステルポリオール、ポリエーテルポリオールにポリイソシアネートを付加重合させて得られるプレポリマー等が挙げられる。
上記ポリラクトンエステルポリオールはカプロラクトンを開環反応させて得られるポリラクトンエステルポリオールに短鎖ポリオールの存在下、ポリイソシアネートを付加重合させたウレタンプレポリマーが好ましい。
上記ポリエーテルポリオールとしては、アルキレンオキサイドの付加物または開環重合物が挙げられ、これらとポリイソシアネートを付加重合させたウレタンプレポリマーが好ましい。
Examples of the urethane prepolymer suitable for the present invention include polypolymer ester polyol and prepolymer obtained by addition polymerization of polyisocyanate to polyether polyol, which are known as casting urethane prepolymers.
The polylactone ester polyol is preferably a urethane prepolymer obtained by addition polymerization of a polyisocyanate in the presence of a short-chain polyol to a polylactone ester polyol obtained by ring-opening reaction of caprolactone.
Examples of the polyether polyol include alkylene oxide addition products or ring-opening polymerization products, and urethane prepolymers obtained by addition polymerization of these with polyisocyanates are preferable.
本発明に好適に使用できるウレタンプレポリマーの市販品を例示すれば、ダイセル化学社製の商品名プラクセルEPが挙げられる。プラクセルEPは室温以上の融点を有する白色固体のウレタンプレポリマーである。また、ポリエーテルポリオールを例示すれば旭硝子社製の商品名プレミノールが挙げられる。プレミノールは 5000〜12000 の分子量を有するポリエーテルポリオールである。 If the commercial item of the urethane prepolymer which can be used conveniently for this invention is illustrated, the brand name Plaxel EP by Daicel Chemical Industries may be mentioned. Plaxel EP is a white solid urethane prepolymer having a melting point above room temperature. As an example of polyether polyol, trade name Preminol manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. may be mentioned. Preminol is a polyether polyol having a molecular weight of 5000-12000.
上記ウレタンプレポリマーを硬化させる硬化剤としては、3,3′-ジクロロ-4,4′-ジアミノジフェニルメタン(以下、MOCAと記す)や4,4′-ジアミノ-3,3′-ジエチル-5,5′-ジメチルジフェニルメタンに代表される芳香族ポリアミン、上記ポリイソシアネート、1,4-ブタングリコールやトリメチロールプロパンに代表される低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ひまし油系ポリオール、ポリエステル系ポリオール等を単独でまたは併用して用いることができる。これらの中で発泡性とゴム状弾性を両立でき、工業上容易に入手できる芳香族ポリアミン、特にMOCAがポリラクトンエステルポリオールとポリイソシアネートを付加重合させたウレタンプレポリマーを硬化させるのに好ましい。 Curing agents for curing the urethane prepolymer include 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (hereinafter referred to as MOCA) and 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5. Aromatic polyamines typified by 5'-dimethyldiphenylmethane, the above polyisocyanates, low molecular polyols typified by 1,4-butane glycol and trimethylolpropane, polyether polyols, castor oil polyols, polyester polyols, etc. Or it can use together. Among these, an aromatic polyamine which can achieve both foamability and rubber-like elasticity and can be easily obtained industrially, particularly MOCA is preferable for curing a urethane prepolymer obtained by addition polymerization of polylactone ester polyol and polyisocyanate.
樹脂成分を発泡させる手段としては、周知の発泡手段を採用すればよく、例えば、揮発性ガスを化学反応により生成する化学的発泡方法、水、アセトン、ヘキサン等の比較的沸点の低い有機溶媒を加熱し、気化させる物理的手法や、窒素などの不活性ガスや空気を外部から吹き込む機械的発泡方法、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾジカルボンアミド(ADCA)等のように加熱処理や光照射によって化学分解させ、窒素ガスなどを発生させる分解型発泡剤を使用するなどの方法が挙げられる。 As a means for foaming the resin component, a well-known foaming means may be employed. For example, a chemical foaming method that generates a volatile gas by a chemical reaction, an organic solvent having a relatively low boiling point such as water, acetone, hexane, or the like. Heat treatment such as physical methods for heating and vaporization, mechanical foaming method in which an inert gas such as nitrogen or air is blown from the outside, azobisisobutyronitrile (AIBN), azodicarbonamide (ADCA), etc. Examples include a method of using a decomposable foaming agent that is chemically decomposed by light irradiation to generate nitrogen gas or the like.
本発明に使用するウレタンプレポリマーは分子内にイソシアネート基を有するので、水を発泡剤として用いて、イソシアネート基と水分子との化学反応によって生じる二酸化炭素による化学的発泡方法を用いることが好ましい。また、この方法は連続気泡が生成しやすいので好ましい。 Since the urethane prepolymer used in the present invention has an isocyanate group in the molecule, it is preferable to use a chemical foaming method using carbon dioxide generated by a chemical reaction between the isocyanate group and the water molecule using water as a foaming agent. This method is preferable because open cells are easily generated.
また、このような反応を伴う化学的発泡方法を用いる場合には必要に応じて触媒を使用することが好ましく、例えば、3級アミン系触媒や有機金属触媒などが用いられる。3級アミン系触媒としてはモノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、環状アミン類、アルコールアミン類、エーテルアミン類、イミダゾール誘導体、酸ブロックアミン触媒などが挙げられる。
また、有機金属触媒としてはスタナオクタエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンメルカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジメルカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、オクテン酸塩などが挙げられる。また、反応のバランスを整えるなどの目的でこれら複数種類を混合して用いてもよい。
Moreover, when using the chemical foaming method with such a reaction, it is preferable to use a catalyst as needed, for example, a tertiary amine catalyst or an organometallic catalyst is used. Examples of the tertiary amine catalyst include monoamines, diamines, triamines, cyclic amines, alcohol amines, ether amines, imidazole derivatives, and acid block amine catalysts.
Examples of organometallic catalysts include stanaoctate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin mercaptide, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin maleate, dioctyltin dimercaptide, dioctyltin thiocarboxylate, octenoate, etc. Is mentioned. Moreover, you may mix and use these multiple types for the purpose of adjusting the balance of reaction.
上記樹脂成分に限られることなくウレタン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリイミド系接着剤など各種接着剤を発泡および硬化させて使用することもできる。 Without being limited to the above resin components, various adhesives such as urethane adhesives, cyanoacrylate adhesives, epoxy adhesives, polyvinyl acetate adhesives, polyimide adhesives can be used by foaming and curing. .
本発明において樹脂成分中には必要に応じて各種添加剤を用いることができる。添加剤としてはヒンダードフェノール系に代表される酸化防止剤、補強剤(カ−ボンブラック、ホワイトカーボン、コロイダルシリカなど)、無機充填剤(炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレイ、硅石粉など)老化防止剤、難燃剤、金属不活性剤、帯電防止剤、防黴剤やフィラーおよび着色剤などが挙げられる。 In the present invention, various additives can be used in the resin component as necessary. Additives include antioxidants typified by hindered phenols, reinforcing agents (carbon black, white carbon, colloidal silica, etc.), inorganic fillers (calcium carbonate, barium sulfate, talc, clay, meteorite powder, etc.) Examples include anti-aging agents, flame retardants, metal deactivators, antistatic agents, antifungal agents, fillers, and coloring agents.
本発明に使用できる潤滑成分は、発泡体を形成する樹脂成分を溶解しないものであれば種類を選ばずに使用することができる。潤滑成分としては、例えば潤滑油、グリース、ワックスなどを単独で、もしくは混合して使用できる。
潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油、GTL基油、フッ素油、シリコーン油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。
樹脂材料と潤滑油が極性などの化学的な相性によって溶解、分散しない場合には、粘度の近い潤滑油を使用することで、物理的に混合しやすくなり、潤滑剤の偏析を防ぐことが可能となる。
The lubricating component that can be used in the present invention can be used without any choice as long as it does not dissolve the resin component that forms the foam. As the lubricating component, for example, lubricating oil, grease, wax and the like can be used alone or in combination.
Examples of the lubricating oil include paraffinic and naphthenic mineral oils, ester synthetic oils, ether synthetic oils, hydrocarbon synthetic oils, GTL base oils, fluorine oils, and silicone oils. These can be used alone or as a mixed oil.
If the resin material and the lubricating oil do not dissolve or disperse due to chemical compatibility such as polarity, it is easier to physically mix and prevent segregation of the lubricant by using a lubricating oil with close viscosity. It becomes.
グリースは、基油に増ちょう剤を加えたものであり、基油としては上述の潤滑油を挙げることができる。増ちょう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。 The grease is obtained by adding a thickener to a base oil, and examples of the base oil include the above-described lubricating oil. Thickeners include, but are not limited to, soaps such as lithium soap, lithium complex soap, calcium soap, calcium complex soap, aluminum soap, aluminum complex soap, and urea-based compounds such as diurea compounds and polyurea compounds. It is not a thing.
ジウレア化合物は、例えばジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、へキサンジイソシアネート等が挙げられる。
モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、へキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、アニリン、p-トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。
The diurea compound is obtained, for example, by reaction of diisocyanate and monoamine. Examples of the diisocyanate include phenylene diisocyanate, diphenyl diisocyanate, phenyl diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, octadecane diisocyanate, decane diisocyanate, and hexane diisocyanate.
Examples of the monoamine include octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, oleylamine, aniline, p-toluidine, cyclohexylamine and the like.
ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンおよびジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。 The polyurea compound is obtained, for example, by reacting diisocyanate with monoamine and diamine. Examples of the diisocyanate and monoamine include those similar to those used for the production of the diurea compound. Examples of the diamine include ethylenediamine, propanediamine, butanediamine, hexanediamine, octanediamine, phenylenediamine, tolylenediamine, and xylenediamine. Is mentioned.
上記グリースにおける基油の配合割合は、グリース成分全体に対して、基油が 1〜95 重量%、好ましくは 5〜80 重量%である。基油が 1 重量%未満であると、潤滑油を必要箇所に十分に供給することが困難になる。また 95 重量%より多いときには、低温でもグリースなどでは固まらずに液状のままとなる。 The blending ratio of the base oil in the grease is 1 to 95% by weight, preferably 5 to 80% by weight, based on the whole grease component. If the base oil is less than 1% by weight, it will be difficult to sufficiently supply the lubricating oil to the necessary locations. On the other hand, when the amount is more than 95% by weight, it remains liquid without being hardened with grease even at low temperatures.
本発明に使用するワックスとしては、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを挙げることができる。これらのワックスに油を混合してもよく使用する油成分としては上述の潤滑油と同様のものを用いることができる。 Examples of waxes used in the present invention include hydrocarbon synthetic waxes, polyethylene waxes, fatty acid ester waxes, fatty acid amide waxes, ketones / amines, hydrogenated oils, and the like. As oil components that may be used by mixing oil with these waxes, the same oil components as those described above can be used.
以上述べた潤滑成分には、さらに二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系などの酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステルなどの錆止め剤、イオウ系、イオウ−リン系などの極圧剤、有機亜鉛、リン系などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。 The lubricating components described above further include solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite, friction modifiers such as organic molybdenum, oily agents such as amines, fatty acids, and fats, antioxidants such as amines and phenols, Rust inhibitors such as petroleum sulfonate, dinonylnaphthalene sulfonate, sorbitan ester, extreme pressure agents such as sulfur and sulfur-phosphorus, organic zinc, phosphorus and other antiwear agents, metals such as benzotriazole and sodium nitrite Various additives such as viscosity index improvers such as an inert agent, polymethacrylate, and polystyrene may be included.
本発明の多孔性固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、これに硬化剤と、発泡剤とを配合した混合物を発泡・硬化して多孔質化した固形物として得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、1〜90 重量%、好ましくは 5〜80 重量%である。潤滑成分が 1 重量%未満であると、潤滑油などの潤滑成分の供給量が少なく固形潤滑剤としての機能を発揮できず、90 重量%より多いときには固化しなくなる。
樹脂の配合割合は、混合物全体に対して、8〜98 重量%、好ましくは 20〜80 重量%である。8 重量%より少ないときは固化せず、98 重量%より多いときには潤滑成分の供給量が少なく固形潤滑剤としての機能を発揮できない。
The porous solid lubricant of the present invention is obtained as a solid material which is made porous by foaming and curing a mixture in which a lubricating component and a resin component are essential components and a curing agent and a foaming agent are blended therein.
The blending ratio of the lubricating component is 1 to 90% by weight, preferably 5 to 80% by weight, based on the entire mixture. When the lubricating component is less than 1% by weight, the supply amount of the lubricating component such as lubricating oil is so small that it cannot function as a solid lubricant, and when it exceeds 90% by weight, it does not solidify.
The blending ratio of the resin is 8 to 98% by weight, preferably 20 to 80% by weight, based on the entire mixture. When it is less than 8% by weight, it does not solidify, and when it is more than 98% by weight, the supply amount of the lubricating component is so small that it cannot function as a solid lubricant.
上記硬化剤の配合割合は、樹脂の配合量と発泡倍率により、上記発泡剤の配合割合は、後述する発泡倍率との関係でそれぞれ定まる。 The blending ratio of the curing agent is determined depending on the blending ratio of the resin and the foaming ratio, and the blending ratio of the foaming agent is determined in relation to the foaming ratio described later.
潤滑成分および樹脂成分を必須成分とする混合物を混合する方法は、特に限定されることなく、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ジューサーミキサー、ミキシングヘッド等、一般に用いられる撹拌機を使用して混合することができる。
上記混合物は、市販のシリコーン系整泡剤などの界面活性剤を使用し、各原料分子を均一に分散させておくことが好ましい。また、この整泡剤の種類によって表面張力を制御し、生じる気泡の種類を連続気泡または独立気泡に制御することが可能となる。このような界面活性剤としては陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
The method of mixing the mixture containing the lubricating component and the resin component as essential components is not particularly limited. For example, mixing is performed using a commonly used stirrer such as a Henschel mixer, a ribbon mixer, a juicer mixer, a mixing head, or the like. Can do.
The mixture preferably uses a surfactant such as a commercially available silicone foam stabilizer, and each raw material molecule is preferably dispersed uniformly. Further, the surface tension can be controlled by the type of the foam stabilizer, and the type of the generated bubbles can be controlled to open cells or closed cells. Examples of such surfactants include anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, silicone surfactants, and fluorine surfactants.
本発明の一方向クラッチに用いる多孔性固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、圧縮、屈曲、遠心力および温度上昇に伴う気泡の膨張などの外力によって潤滑油を外部に供給することが可能なものである。
潤滑成分を樹脂内部に吸蔵するには、潤滑成分の存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なわせる反応型含浸法を採用することが望ましい。このようにすると潤滑剤を樹脂内部に高充填することが可能となり、その後には潤滑剤を含浸して補充する後含浸工程を省略できる。
これに対して発泡固形体をあらかじめ成形しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法だけでは、樹脂内部に充分な量の液体潤滑剤が染み込まないので、潤滑剤保持力が充分になく、短時間で潤滑油が放出されて長期的に使用すると潤滑油が供給不足となる場合がある。このため、後含浸工程は、反応型含浸法の補助手段として採用することが好ましい。
The porous solid lubricant used in the one-way clutch of the present invention has a lubricating component and a resin component as essential components, and supplies lubricating oil to the outside by external forces such as compression, bending, centrifugal force, and expansion of bubbles accompanying a temperature rise. Is possible.
In order to occlude the lubricating component inside the resin, it is desirable to employ a reactive impregnation method in which a foaming reaction and a curing reaction are simultaneously performed in the presence of the lubricating component. In this way, it is possible to highly fill the inside of the resin with the lubricant, and thereafter, the post-impregnation step of impregnating and replenishing the lubricant can be omitted.
On the other hand, a foam solid body is molded in advance, and only a post-impregnation method in which the solid is impregnated with a lubricant does not allow a sufficient amount of liquid lubricant to penetrate into the resin. If the lubricating oil is released in a short time and used for a long time, the lubricating oil may be insufficiently supplied. For this reason, the post-impregnation step is preferably employed as an auxiliary means for the reactive impregnation method.
発泡・硬化時において発泡により多孔質化される際に生成させる気泡は気泡が連通している連続気泡であることが好ましく、外部応力によって潤滑成分を樹脂の表面から連続気泡を介して外部に直接供給するためである。気泡間が連通していない独立気泡の場合は固形成分中の潤滑油の全量が一時的に独立気泡中に隔離され気泡間での移動が困難となり、必要なときに係合子の周囲に十分供給されない場合がある。 It is preferable that the bubbles to be generated when foamed by foaming at the time of foaming / curing are open cells that communicate with each other, and the lubricating component can be directly removed from the surface of the resin via the open cells by external stress. This is to supply. In the case of closed cells where the bubbles do not communicate with each other, the entire amount of lubricating oil in the solid component is temporarily isolated in the closed cells, making it difficult to move between the bubbles. May not be.
本発明に用いる多孔性固形潤滑剤の連続気泡率は 50%以上が好ましく、より好ましくは 70%以上である。連続気泡率が 50%未満の場合は、樹脂成分中の潤滑油が一時的に独立気泡中に取り込まれている割合が多くなり、必要な時に外部へ供給されない場合がある。 The open cell ratio of the porous solid lubricant used in the present invention is preferably 50% or more, more preferably 70% or more. When the open cell ratio is less than 50%, the ratio of the lubricating oil in the resin component temporarily taken up into the closed cells increases and may not be supplied to the outside when necessary.
本発明に用いる多孔性固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
(1)発泡硬化した多孔性固形潤滑剤を適当な大きさにカットし、試料Aを得る。試料Aの重量を測定する。
(2)Aを 3 時間ソックスレー洗浄(溶剤:石油ベンジン)する。その後 80℃で 2 時間恒温槽に放置し、有機溶剤を完全に乾燥させ、試料Bを得る。試料Bの重量を測定する。
(3)連続気泡率を以下の手順で算出する。
連続気泡率=(1−(試料Bの樹脂成分重量−試料Aの樹脂成分重量)/試料Aの潤滑成分重量)×100
なお、試料A、Bの樹脂成分重量、潤滑成分重量は、試料A、Bの重量に組成の仕込み割合を乗じて算出する。
連続していない独立気泡中に取り込まれた潤滑成分は 3 時間ソックスレー洗浄では外部へ放出されないため試料Bの重量を減少させることがないので、上記の操作で試料Bの重量減少分は連続気泡からの潤滑成分の放出によるものとして連続気泡率が算出できる。
The open cell ratio of the porous solid lubricant used in the present invention can be calculated by the following procedure.
(1) The foam solidified porous solid lubricant is cut into an appropriate size to obtain sample A. The weight of sample A is measured.
(2) Soxhlet A is washed for 3 hours (solvent: petroleum benzine). Then leave it in a thermostatic bath at 80 ° C for 2 hours to completely dry the organic solvent and obtain Sample B. The weight of sample B is measured.
(3) The open cell ratio is calculated by the following procedure.
Open cell ratio = (1− (weight of resin component of sample B−weight of resin component of sample A) / weight of lubricating component of sample A) × 100
The resin component weight and the lubrication component weight of Samples A and B are calculated by multiplying the weights of Samples A and B by the composition charge ratio.
Lubricating components taken into discontinuous closed cells are not released to the outside by Soxhlet cleaning for 3 hours, so the weight of sample B is not reduced. The open cell ratio can be calculated as the release of the lubricating component.
本発明に用いる多孔性固形潤滑剤の発泡倍率は 1.1〜100 倍であることが好ましい。さらに好ましくは 1.1〜10 倍である。なぜなら発泡倍率 1.1 倍未満の場合は気泡体積が小さく、外部応力が加わったときに変形を許容できないし、または固形物が硬すぎるため、外部応力に追随した変形ができないなどの不具合がある。また、100 倍をこえる場合は外部応力に耐える強度を得ることが困難となり、破損や破壊に至ることがある。 The expansion ratio of the porous solid lubricant used in the present invention is preferably 1.1 to 100 times. More preferably, it is 1.1 to 10 times. This is because when the foaming ratio is less than 1.1 times, the bubble volume is small, and deformation is not allowed when external stress is applied, or the solid matter is too hard and cannot be deformed following external stress. If it exceeds 100 times, it will be difficult to obtain the strength to withstand external stress, which may lead to damage or destruction.
多孔性固形潤滑剤の一方向クラッチへの組み込み方法としては、例えば、一方向クラッチの係合子周りのみ組み立てたサブアッシーの所定空間に潤滑成分および樹脂成分を必須成分とする混合物を充填し、発泡・硬化させた後、プーリ等の部材を組み付ける方法を採用できる。この場合、発泡・硬化する前の混合物は流動性があるので形状が複雑な一方向クラッチ内の任意の部位にも容易に充填することが可能である。なお、混合物を充填する際は、必要に応じて一方向クラッチのサブアッシー内の所定空間の側面に治具で蓋をすることにより、所定の形状に成形することができる。 As a method of incorporating the porous solid lubricant into the one-way clutch, for example, a predetermined space of the sub-assembly assembled only around the one-way clutch engaging member is filled with a mixture containing a lubricating component and a resin component as essential components, and foamed. -After curing, a method of assembling a member such as a pulley can be adopted. In this case, since the mixture before foaming / curing is fluid, it is possible to easily fill any part of the one-way clutch having a complicated shape. In addition, when filling the mixture, it can be molded into a predetermined shape by covering the side surface of the predetermined space in the sub-assembly of the one-way clutch with a jig as necessary.
混合物を一方向クラッチのサブアッシーに充填する以外の組み込み方法として、成形用金型内に充填後、発泡・硬化させて成形した多孔性固形潤滑剤を一方向クラッチに組み込む方法がある。
また、成形用金型を用いずに常圧で混合物を発泡・硬化させる方法もあるが、この場合は発泡・硬化物を裁断や研削等で目的の形状に後加工して、一方向クラッチに組み込む必要がある。なお常圧で得られた発泡・硬化物には潤滑剤の含有量が不足する場合があるので、後含浸して所定量の潤滑剤を確保しておく必要がある。
これらの方法は成形用金型を必要としたり、研削や後含浸、組み込み等の後加工が必要となる。また、硬化した発泡体に潤滑剤を後含浸して追加しても、潤滑剤保持性が低いことや、一方向クラッチに組み込むためのハンドリング時に発泡体から潤滑剤が漏出しやすい等の不具合が生じやすい。
以上のことから本発明においては、品質面、作業面、コスト面で混合物を一方向クラッチのサブアッシーに充填して発泡・硬化させる方法を採用することが好ましい。
As an incorporation method other than filling the mixture into the sub-assembly of the one-way clutch, there is a method of incorporating a porous solid lubricant formed by foaming and curing after filling into a molding die into the one-way clutch.
There is also a method of foaming and curing the mixture at normal pressure without using a molding die, but in this case, the foamed and cured product is post-processed into the desired shape by cutting or grinding to form a one-way clutch. Must be included. Note that the foamed / cured product obtained at normal pressure may be insufficient in the lubricant content, so it is necessary to ensure a predetermined amount of lubricant by post-impregnation.
These methods require a molding die, and require post-processing such as grinding, post-impregnation, and incorporation. In addition, even if the hardened foam is post-impregnated with a lubricant and added, problems such as poor lubricant retention and easy leakage of the lubricant from the foam during handling for incorporation into a one-way clutch. Prone to occur.
From the above, in the present invention, it is preferable to adopt a method in which the mixture is filled into a sub-assembly of a one-way clutch and foamed and cured in terms of quality, work, and cost.
本発明の一方向クラッチにおいて、多孔性固形潤滑中に含浸された状態で含まれる潤滑成分は、外力による発泡体の変形によっても急激に染み出すことがなく、潤滑成分を効率よく摺動面に染み出させて用いることができる。その結果、潤滑成分量は必要最小限でよく、しかも長寿命の一方向クラッチが得られる。このため一方向クラッチに、好ましくは自動車用一方向クラッチに用いることができる。 In the one-way clutch of the present invention, the lubricating component contained in the impregnated state in the porous solid lubrication does not ooze out suddenly even when the foam is deformed by an external force, and the lubricating component is efficiently made into the sliding surface. It can be used by oozing out. As a result, the amount of the lubricating component may be minimized and a long-life one-way clutch can be obtained. For this reason, it can be used for a one-way clutch, preferably an automobile one-way clutch.
実施例1
表1に示す配合割合で、ウレタンプレポリマーにシリコーン系整泡剤とウレアグリースを加え、120℃でよく撹拌した。これにアミン系硬化剤を加え、撹拌した後、発泡剤としての水を加えた。硬化・発泡前の液状物質を一方向クラッチの内部空間に流し込み、120℃に設定された恒温槽に 1 時間放置して発泡・硬化させ、多孔性固形潤滑剤を封入した一方向クラッチを得た。得られた一方向クラッチを用いて以下に示すクラッチ耐久試験を行ない、クラッチ機能の持続性を評価した。また、前述の連続気泡率の算出法に基づき多孔性固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。これらの結果を表1に併記する。
Example 1
Silicone foam stabilizers and urea grease were added to the urethane prepolymer at the blending ratio shown in Table 1, and the mixture was well stirred at 120 ° C. An amine-based curing agent was added and stirred, and water as a foaming agent was added. The liquid material before curing / foaming was poured into the internal space of the one-way clutch, and left in a thermostatic bath set at 120 ° C. for 1 hour to foam / cure to obtain a one-way clutch filled with a porous solid lubricant. . Using the obtained one-way clutch, the following clutch durability test was conducted to evaluate the durability of the clutch function. Further, the open cell ratio of the porous solid lubricant was measured based on the above-described method for calculating the open cell ratio. These results are also shown in Table 1.
<クラッチ耐久試験>
急加減速試験機を用い、以下の条件にてクラッチの耐久試験を行なった。
・供試クラッチ:NTN製一方向クラッチ内蔵プーリ(図1および図2参照)
・急加減速サイクル:加速時間 1.2 秒−拘束時間 8.8 秒−減速時間 1.0 秒−停止時間 9.0 秒
・回転数:0〜20000 rpm
・ラジアル荷重:1400 N
・雰囲気温度:110℃
・試験時間:500 時間
・評価:500 時間終了後、クラッチ機能が正常であったものをOK、500 時間経過前にクラッチ機能に異常が発生したものはNGとし、破損モードを記録する。
<Clutch durability test>
Using a rapid acceleration / deceleration tester, a clutch durability test was performed under the following conditions.
・ Test clutch: NTN one-way clutch built-in pulley (see Fig. 1 and Fig. 2)
-Rapid acceleration / deceleration cycle: Acceleration time 1.2 seconds-Restraint time 8.8 seconds-Deceleration time 1.0 seconds-Stop time 9.0 seconds-Number of rotations: 0 to 20000 rpm
・ Radial load: 1400 N
・ Ambient temperature: 110 ℃
・ Test time: 500 hours ・ Evaluation: After 500 hours, OK if the clutch function is normal, NG if the clutch function is abnormal before 500 hours, and record the failure mode.
実施例2
表1に示す配合割合で、ポリエーテルポリオールにシリコーン系整泡剤、鉱油、アミン系触媒、発泡剤としての水を加え、90℃で加熱しよく撹拌した。これにイソシアネートを加えてよく撹拌した。硬化・発泡前の液状物質を一方向クラッチの内部空間に流し込み、90℃に設定した恒温槽で 15分間放置し発泡・硬化、多孔性固形潤滑剤を封入した一方向クラッチを得た。得られた一方向クラッチを用いて実施例1同様の項目を評価した。結果を表1に併記する。
Example 2
In the blending ratio shown in Table 1, silicone-based foam stabilizer, mineral oil, amine-based catalyst, and water as a blowing agent were added to polyether polyol, and the mixture was heated at 90 ° C. and stirred well. The isocyanate was added to this and stirred well. The liquid material before curing / foaming was poured into the internal space of the one-way clutch and left in a thermostatic bath set at 90 ° C. for 15 minutes to obtain a one-way clutch enclosing foaming / curing / porous solid lubricant. The same items as in Example 1 were evaluated using the obtained one-way clutch. The results are also shown in Table 1.
比較例1
表1に示す成分を 2.5 g (空間体積の約 70%)封入し、一方向クラッチを得た。得られた一方向クラッチを用いて実施例1同様の項目を評価した。結果を表1に併記する。
Comparative Example 1
The components shown in Table 1 were enclosed in 2.5 g (about 70% of the space volume) to obtain a one-way clutch. The same items as in Example 1 were evaluated using the obtained one-way clutch. The results are also shown in Table 1.
比較例2
表1に示す成分のうち、潤滑油を除く組成で実施例1と同じ方法で多孔性固形潤滑剤をクラッチの内部空間に封入した。潤滑油は後から含浸させ、後含浸型の多孔性固形潤滑剤を封入した一方向クラッチとした。得られた一方向クラッチを用いて実施例1同様の項目を評価した。結果を表1に併記する。
Comparative Example 2
Among the components shown in Table 1, a porous solid lubricant was sealed in the internal space of the clutch by the same method as in Example 1 except for the composition of the lubricating oil. Lubricating oil was impregnated later, and a one-way clutch in which a post-impregnated porous solid lubricant was enclosed was formed. The same items as in Example 1 were evaluated using the obtained one-way clutch. The results are also shown in Table 1.
表1に示したように、各実施例では要求時間 500 時間終了後、クラッチ機能(ロックおよび空転)は健全性が確保されていた。各比較例は 500 時間到達前に回転が停止し、分解の結果、異常摩耗の発生が認められた。 As shown in Table 1, in each example, the soundness of the clutch function (locking and idling) was ensured after the required time of 500 hours. In each comparative example, the rotation stopped before reaching 500 hours, and as a result of decomposition, the occurrence of abnormal wear was observed.
本発明の一方向クラッチは、一方向クラッチの空転する際に遠心力が生じても潤滑剤の移動を最小限に抑えることができる。このため潤滑剤が飛散せず、内輪−係合子間にも充分に潤滑剤を供給することができ、クラッチの使用回数が多くなっても摩耗を抑えることができる。その結果、撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械用の一方向クラッチとして、好適に利用できる。 The one-way clutch of the present invention can minimize the movement of the lubricant even if a centrifugal force is generated when the one-way clutch idles. For this reason, the lubricant is not scattered, the lubricant can be sufficiently supplied between the inner ring and the engagement element, and wear can be suppressed even if the number of times the clutch is used increases. As a result, it can be suitably used as a one-way clutch for various industrial machines such as a stranded wire machine, an electric device, a printing machine, an automobile part, an electrical accessory, and a construction machine.
1 プーリ
2 多孔性固形潤滑剤
10 一方向クラッチ
11 外輪
12 内輪
13 係合子
14 保持器
15 弾性部材
16 円筒面
17 円筒面
18 軸受嵌合面
19 軸受
20 シール
21 ポケット
22 収容凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記多孔性固形潤滑剤は、潤滑成分および樹脂成分を必須成分とし、該樹脂成分を発泡・硬化して多孔質化した固形物であることを特徴とする一方向クラッチ。 A one-way clutch for lubricating a friction engagement surface of an engagement member of a mechanical one-way clutch with a porous solid lubricant,
The one-way clutch characterized in that the porous solid lubricant is a solid material in which a lubricating component and a resin component are essential components, and the resin component is foamed and cured to be porous.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2006-11-30 JP JP2006323248A patent/JP2008138708A/en active Pending
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