(57)【要約】【課題】低温から高温まで安定したトルクが伝達され、しかも耐摩耗性に優れたクラッチ、特にカーナビゲーション、コンパクトデイスク等の車載機器を駆動する駆動系に適用して好適なクラッチを提供する【解決手段】第１のギヤ（１１）と、第２のギヤ（１２）と、これらの第１、２のギヤが挿通されているパイプ状の不錆鋼製の軸（１４）と、該軸にその側面が互いに摩擦接触する状態で挿通されている前記第１、２のギヤの側面を所定の押圧力で圧接する弾性体（１６）とから構成する。第１、２のギヤの一方のギヤはポリアセタール樹脂から、他方のギヤはポリリブチレンテレフタレート樹脂から構成し、前記摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤を塗布する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対した回転体がその側面が摩擦接触した状態で配置され、一方の回転体から他方の回転体へ所定値のトルクが前記摩擦接触している部分を介して伝達されるようになっているクラッチであって、
前記回転体の少なくとも摩擦接触する部分は、互いに異なる合成樹脂から構成され、前記摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されていることを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
相対した回転体がその側面が摩擦接触した状態で配置され、一方の回転体から他方の回転体へ所定値のトルクが前記摩擦接触している部分を介して伝達されるようになっているクラッチであって、
一方の回転体の少なくとも摩擦接触する部分はポリアセタール樹脂から、他方の回転体の少なくとも摩擦接触する部分はポリブチレンテレフタレート樹脂から構成されていることを特徴とするクラッチ。
【請求項３】
請求項２に記載のクラッチにおいて、摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されているクラッチ。
【請求項４】
合成樹脂製の第１のギヤと、合成樹脂製の第２のギヤと、これらの第１、２のギヤが挿通されているパイプ状の不錆鋼製の軸と、該軸にその側面が互いに摩擦接触する状態で挿通されている前記第１、２のギヤの側面を所定の押圧力で圧接する弾性体とからなるクラッチであって、
前記第１、２のギヤの一方のギヤはポリアセタール樹脂から、他方のギヤはポリリブチレンテレフタレート樹脂から構成され、前記摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されていることを特徴とするクラッチ。
【請求項５】
請求項４に記載のクラッチにおいて、該クラッチがカーナビゲーション、コンパクトデイスク等の車載機器を駆動する駆動系の一つとして選定されているクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相対した回転体がその側面が摩擦接触した状態で配置され、一方の回転体から他方の回転体へ所定値のトルクが前記摩擦接触している部分を介して伝達されるようになっているクラッチに関するもので、限定するものではないが、特に車載機器、電子・電気機器等の小型の駆動系に適用して好適なクラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
摩擦円板クラッチあるいは摩擦円錐クラッチは、従来周知のように駆動板と従動板とからなっている。そして、これらの板は互いに摩擦接触するように所定の押圧力により圧接されている。したがって、駆動板を所定方向に回転駆動すると、従動板も同じ方向に回転駆動される。これにより、所定のトルクが伝達される。そして、従動板側に過大なトルクが生じるときは、摩擦接触面において滑りが生じ、従動板側に接続されている機器の損傷が防止されるようになっている。
【０００３】
このような駆動板と従動板が共に合成樹脂から構成された摩擦クラッチが知られ、また金属製の摩擦クラッチも知られている。合成樹脂から構成された摩擦クラッチには、その摩擦摺動面にフェルトが貼られている。また、金属製のクラッチにおいては、その摺動面にグリスが塗られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、駆動板と従動板が合成樹脂から構成されていると、加工が容易でまた軽量であるという利点があり、その摩擦摺動面にはフェルトが貼られているので、所定の摩擦力が得られ、一応有効に利用されている。しかしながら、欠点もある。例えば、フェルトの摩擦係数は温度に左右されやすく、温度が上がると摩擦係数が小さくなり、所定のトルクが伝達されないようになってしまう。７０°Ｃでは、常温時に比較して約３０％のトルクダウンが見られる。また、湿度にも影響されやすく、湿度が高くなると同様にトルクダウンする。さらには、低温になると凍結しロックする可能性もある。このような理由により、使用温度範囲の広い機器、例えば自動車搭載のカーナビゲーション、コンパクトデイスク等の駆動系には採用し難い。また、高温時に摩擦係数が低下するので、比較的高温になる事務用機器の例えば紙送り機構にも採用し難い。
金属製の摩擦クラッチにも欠点がある。例えば、摩擦摺動面にはグリスが塗布されているが、摩耗が起きやすく、摩擦係数が変化しやすい欠点がある。また、高温になると、摩擦係数が大きくなり、所定のトルク値でクラッチが切れないことがある。さらには、長時間使用しないと静止摩擦が高くなり、クラッチが切れるトルク値が極端に高くなり、クラッチとしての機能が損なわれる。また、ダイカスト等で製作しても安定した摩擦力を得るためには、摩擦摺動面はパブ研磨等で面粗度を仕上げなければならず、コスト高になる恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記したような従来の問題点あるいは欠点を解消したクラッチを提供すようとするもので、具体的には低温から高温まで安定したトルクが伝達され、しかも耐摩耗性に優れたクラッチを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、互いに相対して所定の押圧力で圧接されるクラッチ構成部材の摩擦接触面は、互いに異なる合成樹脂が適用される。異種の合成樹脂の組み合わせとしては、ポリアセタールとポリアミド、ポリアセタールとポリブチレンテレフタレート等があるが、後者のポリアセタールとポリブチレンテレフタレートとの組み合わせが望ましい。さらに望ましくは、ポリプラスチック社のポリアセタールの品番ＳＷ−０１と、同社のポリブチレンテレフタレートの品番２００２との組み合わせが適している。品番ＳＷ−０１の静摩擦係数は０．１３で、動摩擦係数は０．１２であり、品番２００２のそれらは、それぞれ０．１６，０．１４で、この組み合わせによると、マイナス４０°Ｃの極低温からプラス８５°Ｃの高温まで安定した摩擦係数が得られるからである。
上記のように選定される材質からなるクラッチの摩擦接触面には、望ましくはペースト状の潤滑剤が塗布される。この場合の潤滑剤は、摩擦力を低下させる流体潤滑皮膜が形成される潤滑剤ではなく、吸着分子の剪断抵抗力が働く潤滑剤であり、このような潤滑剤を適用することにより、伝達トルク値は一定になり、しかも寿命の長いクラッチが得られる。このような吸着分子の剪断抵抗力が働く潤滑剤としては、Ｇｌｅｉｔｍｏ  ８０５Ｋ（独国、フックス  ルブリテック社製）がある。
【０００７】
このようにして、請求項１に記載の発明は、本発明の目的を達成するために、相対した回転体がその側面が摩擦接触した状態で配置され、一方の回転体から他方の回転体へ所定値のトルクが前記摩擦接触している部分を介して伝達されるようになっているクラッチであって、前記回転体の少なくとも摩擦接触する部分は、互いに異なる合成樹脂から構成され、前記摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されている。
請求項２に記載の発明は、相対した回転体がその側面が摩擦接触した状態で配置され、一方の回転体から他方の回転体へ所定値のトルクが前記摩擦接触している部分を介して伝達されるようになっているクラッチであって、一方の回転体の少なくとも摩擦接触する部分はポリアセタール樹脂から、他方の回転体の少なくとも摩擦接触する部分はポリブチレンテレフタレート樹脂から構成されている。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のクラッチにおいて、摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されている。
請求項４に記載の発明は、合成樹脂製の第１のギヤと、合成樹脂製の第２のギヤと、これらの第１、２のギヤが挿通されているパイプ状の不錆鋼製の軸と、該軸にその側面が互いに摩擦接触する状態で挿通されている前記第１、２のギヤの側面を所定の押圧力で圧接する弾性体とからなるクラッチであって、前記第１、２のギヤの一方のギヤはポリアセタール樹脂から、他方のギヤはポリリブチレンテレフタレート樹脂から構成され、前記摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されている。そして、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のクラッチにおいて、該クラッチがカーナビゲーション、コンパクトデイスク等の車載機器を駆動する駆動系の一つとして選定されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１、２の実施の形態を図１の（イ）、（ロ）により説明する。図１の（イ）は、汎用性の円板クラッチに関する第１の実施の形態を示す正面図であるが、同図に示されているように、第１の実施の形態に係わるクラッチは、第１、２の回転体１、２と、コイルスプリング３とからなっている。第１の回転体１と駆動軸４は、合成樹脂により一体的に成形されている。一方、第２の回転体２は、第１の回転体１の合成樹脂と異なる合成樹脂から成形され、従動軸５にスプライン機構６により取り付けられている。したがって、第２の回転体２は、従動軸５に対して軸方向に摺動自在であり、第１の回転体１の接触面Ｓに所定の圧力で押圧される。このように構成されている第２の回転体２の側面と、ワッシャ７との間に、コイルスプリング３が所定の復元力が得られるように圧縮された状態で介装されている。ワッシャ７は、スナップリング８により固定されている。このスナップリング８の軸方向の位置を調節することによりコイルスプリング３の圧縮量すなわち第１、２の回転体１、２の面接触圧力が調節される。上記のように構成されている第１、２の回転体１、２の摩擦接触面Ｓ、Ｓ’の間に、Ｇｌｅｉｔｍｏ  ８０５Ｋのような潤滑剤が塗布されている。
【０００９】
したがって、駆動軸４を例えば小型の電動モータで回転駆動すると、そのトルク値が第１の回転体１から摩擦力により第２の回転体２に伝わる。そして、第２の回転体２からスプライン機構６を介して従動軸６に伝達される。これにより、図示されない機器が回転駆動される。駆動される機器側に異常なトルクが生じると、第１、２の回転体１、２の摩擦接触面Ｓ、Ｓ’間に滑りが生じる。これにより、駆動される機器側の損傷が避けられる。潤滑剤は、トルクが伝達されるときにはトルクが増幅されるように、そして滑りが生じるとき、トルクが低減するような働きをする。
【００１０】
次に、図１の（ロ）によりカーナビゲーションの駆動系に適用した第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態によると、クラッチは減速機も兼ねている。第２の実施の形態に係わるクラッチは、比較的大径の第１のギヤ１１、比較的小径の第２のギヤ１２、不錆鋼製のパイプ軸１３、コイルスプリング１６等からなっている。第１のギヤ１１は、外周部に歯１１’を有するようにポリブチレンテレフタレート樹脂から成形されている。また、第２のギヤ１２は、同様に外周部に歯１２’を有するようにポリアセタール樹脂から成形されている。
【００１１】
第１のギヤ１１の一方の側面には、スプリング１６の一端を受けるためのリング状の庇１３が一体的に成形され、、他方の側面すなわち摩擦接触面Ｓ１１は、所定量だけ内側に窪んでいる。一方、第２のギヤ１２の摩擦接触面Ｓ１２は、所定量だけ外側へ突き出ている。このような構造により、第１、２のギヤ１１、１２の摩擦接触面Ｓ１１、Ｓ１２は、外部から隠れ、塵埃等が侵入し難くなっている。このように構成されている第１、２のギヤ１１、１２の中心部には、パイプ軸１４が挿入される透孔が開けられている。
【００１２】
上記のように部材からなるクラッチは、次のようにして組み立てられている。すなわち、第１、２のギヤ１１、１２の摩擦接触面Ｓ１１、Ｓ１２に潤滑剤を塗布する。そうして、パイプ軸１４のフランジ１５が第２のギヤ１２の側面凹部に着座するように、第２、第１のギヤ１２、１１の順に挿入する。コイルスプリング１６の一端を庇１３の内側に位置させ、そうしてワッシャ１７で他端部を押さえＥリング１８をパイプ軸１４に装着する。これにより、コイルスプリング１６が所定量圧縮された状態で、図１の（ロ）に示されているように組み立てられる。
【００１３】
第２のギヤ１２と噛み合っている図示されない歯車を、例えば小型の電動モータで回転駆動する。そうすると、そのトルクが第２のギヤ１２の摩擦接触面Ｓ１２から第１のギヤ１１の摩擦接触面Ｓ１２に伝わり、第１のギヤ１１が所定方向に回転駆動される。そして、この第１のギヤ１１と噛み合っている図示されない歯車が減速して伝えられる。第１のギヤ１１側に異常なトルクが生じると、第１、２のギヤ１１、１２の摩擦接触面Ｓ１１、Ｓ１２間に滑りが生じる。これにより、第１のギヤ１１側の損傷が避けられる。このとき潤滑剤は、トルクが伝達されるときにはトルクが増幅されるように、そして滑りが生じるとき、トルクが低減されるような働きをする。
【００１４】
【実施例】
実施例１：  図１の（イ）に示されているような形状のクラッチによりテストした。このときの第１の回転体はポリアセタール樹脂から、第２の回転体はポリブチレンテレフタレート樹脂から成形した。第１、２の回転体の摩擦接触面の直径は１２ｍｍで、コイルバネにより７ｋｇｆ負荷した。摩擦接触面に前記潤滑剤を塗布した。マイナス２０°Ｃ，室温の２５°Ｃおよびプラス８０°Ｃの温度でテストした。トルク値は、東日製作所製のトルクゲージで計測した。テスト結果は表１の通りであった。
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なお、上記表１および後記する表２〜５において、スリップトルク▲１▼は、クラッチが滑り始めるときのトルク値を、そしてスリップトルク▲２▼は連続して滑らせているときの静トルク値をそれぞれ示している。
上記表１からも明らかなように、マイナス２０°Ｃ〜プラス８０°Ｃの範囲で所定のトルク値（ｋｇｆ・ｃｍ）が伝達され、すなわち高温でもトルク値は下がらず、そしてクラッチが滑るときは滑らかであった。滑らかで、異音の発生もないので摩耗は生じていないと推定される。表１には示されていないが、１００時間以上連続して滑らしても、トルク変動は殆ど認められなかった。以上により、自動車搭載の機器の駆動系にも問題なく使用できることが判明した。
【００１５】
実施例２：第１、２の回転体の摩擦接触面の直径は８ｍｍで、コイルバネにより６．７ｋｇｆ負荷した。他は実施例１と同じ条件でテストした。その結果を表２に示す。
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トルク値は低温でも高温でも安定して伝達され、摩擦接触面の滑りも滑らかであった。１００時間以上連続して滑らしても、トルク変動は殆ど認められなかったので、耐用時間も長いことが推定される。
上記実施例１、２により、樹脂の種類が異なれば良いことが推定される。すなわち、摩擦係数と硬度のような物理的性質が異なる合成樹脂から第１、２の回転体をそれぞれ成形すると、広い温度域において安定したトルクが伝達され、耐用時間も長いことが推定される。
【００１６】
比較例１：第１の回転体はポリアセタール樹脂から、第２の回転体も同じポリアセタール樹脂から成形し、他は実施例１と同じ条件でテストした。その結果を表３に示す。
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伝達トルク値が安定しない。また、高温の８０°Ｃのときクラッチが滑る異音が発生した。滑るときに、摩耗が生じていると推定される。極めて狭い温度範囲では使用できるとしても、自動車に要求されるような過酷な条件下では使用に耐えられないことが判明した。
【００１７】
実施例３：図１の（ロ）に示されている第１のギヤをポリプラスチック社のポリアセタールの品番ＳＷ−０１から、そして第２のギヤを同社のポリブチレンテレフタレートの品番２００２から形成した。このときの、両ギヤの接触面の直径は８ｍｍで、スプリングの負荷荷重は１０ｋｇｆであった。他は、実施例１と同じ条件でテストした。その結果を表４に示す。
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マイナス２０°Ｃ〜プラス８０°Ｃの範囲で所定のトルク値が伝達され、そしてクラッチが滑るときは滑らかであった。１００時間滑らした後、直ぐ同じ条件でテストしたが、トルク伝達値に変化は見られなかった。自動車搭載機器の駆動に要求されるよう過酷な条件下でも問題なく使用できることが判明した。
【００１８】
実施例４：潤滑剤を塗布しない点を除いて、実施例３と同じ条件でテストした。その結果を表５に示す。
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上記テストにより、第１、２のギヤにポリプラスチック社のポリアセタールの品番ＳＷ−０１と、同社のポリブチレンテレフタレートの品番２００２をそれぞれ適用すると、潤滑剤を使用しなくても滑りは滑らかで、マイナス２０°Ｃ〜プラス８０°Ｃの範囲で実用に供されることが判明した。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、相対した回転体がその側面が摩擦接触した状態で配置され、一方の回転体から他方の回転体へ所定値のトルクが前記摩擦接触している部分を介して伝達されるようになっているクラッチであって、前記回転体の少なくとも摩擦接触する部分は、互いに異なる合成樹脂から構成され、前記摩擦接触する部分にはペースト状の潤滑剤が塗布されているので、一方の回転体から他方の回転体へ、低温から高温までの広い温度範囲において長期間にわたって安定したトルクが伝達されるという、本発明に特有の効果が得られる。また、他の発明によると、一方の回転体の少なくとも摩擦接触する部分はポリアセタール樹脂から、他方の回転体の少なくとも摩擦接触する部分はポリブチレンテレフタレート樹脂から構成されているので、より広い温度範囲で、より安定したトルクが伝達される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図で、その（イ）、（ロ）は、それぞれ第１、２の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１    第１の回転体          ２    第２の回転体
３    コイルスプリング      ４    駆動軸
５    従動軸              １１    第１のギヤ
１２    第２のギヤ          １４    パイプ軸
１６    コイルスプリング
Ｓ、Ｓ’、Ｓ１１、Ｓ１２    摩擦接触面
【図１】
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