(57)【要約】【課題】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。【解決手段】外輪１１と、該外輪１１に対して相対的に回転可能な内輪１２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１３と、各係合子１３を保持する保持器１４と、上記各係合子１３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、上記外輪と内輪間に多孔性固形潤滑剤２を封入してな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。【選択図】図１
2008138708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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。
【請求項２】
前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、前記外輪、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、前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、前記多孔性固形潤滑剤が、前記外輪と内輪間に封入されてなることを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前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請求項１または請求項２記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前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請求項１、請求項２または請求項３記載の一方向クラッチ。
【請求項５】
前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請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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)。
【０００６】
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。
【特許文献１】特開平１１−８２６８８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５６６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【実施例】
【００５４】
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。
【００５５】
＜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。
【００５６】
【表１】
2008138708.tif 000003
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る一方向クラッチをプーリ内に組込んだ状態の縦断正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
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
【図１】
2008138708.tif 000004
【図２】
2008138708.tif 000005