CN101978034A - 转矩限制器及转矩限制器用润滑油 - Google Patents

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Abstract

防止内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行，以及减少传递转矩的初期下降量。通过将对作为安装螺旋弹簧(4)的输入部件(2)的圆筒状内侧部件的外圆面上供给的转矩限制器用润滑油制成基础油为聚α-链烃，并且40℃的运动粘度为200～500mm2/s，从而防止了作为内侧部件摩擦面的外圆面和作为转矩传递部件的螺旋弹簧(4)之间发生爬行，并减少了传递转矩的初期下降量。

Description

转矩限制器及转矩限制器用润滑油
技术领域
本发明涉及利用设于圆筒状或圆柱状的内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间的摩擦力来传递转矩的转矩限制器及转矩限制器用润滑油。
背景技术
在办公机器的供纸部等中使用的转矩限制器中，使用如下所述的转矩限制器：将输入部件和输出部件中的至少一方作为圆筒状或圆柱状的内侧部件，并将夹在输入部件和输出部件之间的转矩传递部件按压于设在内侧部件上的摩擦面，利用该内侧部件的摩擦面与转矩传递部件之间的摩擦力将转矩从输入部件向输出部件传递，并向所述内侧部件的摩擦面供给润滑油，在所述输出部件上作用规定以上的负荷时，使所述转矩传递部件与所述内侧部件的摩擦面进行滑动，所述输入部件空转(例如，参照专利文献1、2)。
以往，供给于上述内侧部件的摩擦面的转矩限制器用润滑油，通常使用40℃下的运动粘度为100～200mm2/s的矿物油、合成油，内侧部件用金属烧结部件形成，并使润滑油含浸于该用烧结部件形成的内侧部件。另外还有以高温高湿下使用的转矩限制器为对象，通过使用向由40℃下的运动粘度为500～1200mm2/s的饱和合成烃油组成的基础油中配合了乳化剂的润滑油，防止因水分以水滴状混入而引起的润滑性的下降的技术(例如，参照专利文献3)。
专利文献1：日本实开平5-8062号公报
专利文献2：日本特开平8-270675号公报
专利文献3：日本特开2006-2018号公报
以往通常使用的用于供给于上述内侧部件的摩擦面的运动粘度为100～200mm2/s的转矩限制器用润滑油，在低速旋转时容易产生油膜断裂，存在内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行(stick-slip)的问题。当发生这种爬行时，如图6所示，传递转矩以锯齿状变化，输出部件顺畅的旋转受阻，并发生刺耳的异常噪声。
另外，在转矩限制器用润滑油为矿物油的情况时，作为杂质包含的硫成分的影响下摩擦系数变低，加之有时杂质对构成转矩限制器的树脂部件造成化学侵蚀，所以难以长时间稳定地维持转矩的传递。还存在润滑油从转矩限制器泄漏而对安装在外部的橡胶辊等树脂部件造成化学侵蚀的可能性。
若如在专利文献3中记载的那样，使用基础油的运动粘度为500～1200mm2/s的高粘度油，则伴随运转初期的温度上升的粘度下降大，如图7所示，存在运转初期时传递转矩的初期下降量ΔT变大的问题。由于转矩限制器是以传递转矩已经稳定了的稳定时的传递转矩进行设计，因此传递转矩的初期下降量ΔT变大时，不仅运转初期的转矩传递变不稳定，而且还可能导致在运转初期因过大的转矩传递到输出部件而缩短耐久寿命。
发明内容
因此，本发明的课题在于，防止内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行，以及减少传递转矩的初期下降量。
为解决上述的课题，本发明的转矩限制器用润滑油采用了如下的构成：是供给于转矩限制器的摩擦面的转矩限制器用润滑油，所述转矩限制器是将输入部件和输出部件中的至少一方作为圆筒状或圆柱状的内侧部件，并将夹在输入部件和输出部件之间的转矩传递部件按压于设在所述内侧部件上的摩擦面，利用该内侧部件的摩擦面与转矩传递部件之间的摩擦力将转矩从输入部件向输出部件传递，并向所述内侧部件的摩擦面供给润滑油，在所述输出部件上作用规定以上的负荷时，使所述转矩传递部件与所述内侧部件的摩擦面进行滑动，所述输入部件空转；其中，所述润滑油的基础油为选自聚α-烯烃以及乙烯-α-烯烃共聚物的氢化物中的一种或组合两种以上的饱和合成烃油，40℃的所述润滑油的运动粘度为200～500mm2/s。
即，通过将润滑油的基础油设为选自聚α-烯烃及乙烯-α-烯烃共聚物的氢化物中的一种或组合两种以上的饱和合成烃油，并且将40℃的润滑油的运动粘度设为200～500mm2/s，优选设为300～400mm2/s，从而防止了内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行，并减少了传递转矩的初期下降量。
之所以将上述润滑油的40℃下的运动粘度设为200mm2/s以上，是因为运动粘度不足200mm2/s时，存在内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间产生油膜断裂的可能。并且，之所以将40℃下的运动粘度设为500mm2/s以下，是因为运动粘度超过500mm2/s时，传递转矩的初期下降量变大。
作为使用于上述基础油的聚α-烯烃，可举出丁烯-1、异丁烯-1、α-辛烯、癸烯-1等碳原子数为3～20左右的低聚物，乙烯-α-烯烃共聚物为它们和乙烯的共聚物。它们的氢化物在常温下成为液状的饱和合成烃油，优选的是100℃下的运动粘度为40～100mm2/s左右。
另外，这些聚α-烯烃、乙烯-α-烯烃共聚物的一种或组合两种以上的饱和合成烃油的基础油，由于耐树脂性优越，不会对树脂部件造成化学侵蚀，且因极性低而对金属面的吸附能也低，能够稳定地维持摩擦面的摩擦系数。
另外，本发明的转矩限制器，将输入部件和输出部件中的至少一方作为圆筒状或圆柱状的内侧部件，并将夹在输入部件和输出部件之间的转矩传递部件按压于设在所述内侧部件上的摩擦面，利用该内侧部件的摩擦面与转矩传递部件之间的摩擦力将转矩从输入部件向输出部件传递，并向所述内侧部件的摩擦面供给润滑油，在所述输出部件上作用规定以上的负荷时，使所述转矩传递部件与所述内侧部件的摩擦面进行滑动，所述输入部件空转，其中，将所述内侧部件和所述转矩传递部件的至少一方用金属烧结部件形成，并使上述转矩限制器用润滑油含浸于该烧结部件。通过采用这种构成，防止内侧部件的摩擦面中的断油，防止内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行，并且能减少传递转矩的初期下降量。
本发明的转矩限制器用润滑油，由于将润滑油的基础油设为选自聚α-烯烃以及乙烯-α-烯烃共聚物的氢化物中的一种或组合两种以上的饱和合成烃油，并将40℃的润滑油的运动粘度设为200～500mm2/s，优选设为300～400mm2/s，所以能够防止内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行，并能够减少传递转矩的初期下降量。另外，由于该转矩限制器用润滑油的耐树脂性优越，所以也不存在对构成转矩限制器的树脂部件、安装在外部的树脂部件造成化学侵蚀的问题。
并且，本发明的转矩限制器是将内侧部件和转矩传递部件的至少一方用金属烧结部件形成，并向该烧结部件含浸上述转矩限制器用润滑油，因此能够防止内侧部件的摩擦面上的断油，能够防止内侧部件的摩擦面和转矩传递部件之间发生爬行，并且能够减少传递转矩的初期下降量。
附图说明
图1为表示第一实施方式的转矩限制器的纵剖面图。
图2为表示实施例的试验中使用的传递转矩测定装置的正面图。
图3为表示第二实施方式的转矩限制器的纵剖面图。
图4为表示第三实施方式的转矩限制器的剖视正面图。
图5为表示第四实施方式的转矩限制器的纵剖面图。
图6为表示锯齿状的传递转矩的输出波形的例子的座标图。
图7为表示传递转矩的初期下降量的座标图。
标号说明
1转矩限制器
2输入部件
2a法兰部
3输出部件
3a端壁
3b盖
4螺旋弹簧
4a小径线圈部
4b大径线圈部
5护罩
6摩擦板
7螺旋弹簧
21输入轴
22a、22b电动机
23皮带
24联轴器
25输出轴
26测力传感器
具体实施方式
以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。图1表示第一实施方式。在该转矩限制器1中，输入部件2作为以外嵌的方式固定在输入轴21上的圆筒状的内侧部件，输出部件3为旋转自如地外嵌在输入部件2上的圆筒状的部件，在成为输入部件2的摩擦面的外圆面上卷绕有作为转矩传递部件的螺旋弹簧4。圆筒状的输出部件3的一端用端壁3a进行封闭，另一端用另行构成的树脂制的盖3b进行封闭，在其内部封入有对输入部件2的外圆面和螺旋弹簧4之间进行润滑的转矩限制器用润滑油。并且，输入部件2由金属烧结部件形成，转矩限制器用润滑油还被含浸于输入部件2。该润滑油为聚α-烯烃油(基础油为由聚α-烯烃的氢化物组成的饱和合成烃油)，40℃的运动粘度为200～500mm2/s。
上述螺旋弹簧4具有紧固在输入部件2的外圆面上的小径线圈部4a和从输入部件2的外圆面浮起的大径线圈部4b，两端卡止在输出部件3的端壁3a和盖3b上。在输入部件2以从盖3b侧看与线圈卷绕方向相反的方向旋转时，螺旋弹簧4的紧固力增大，利用与输入部件2的外圆面之间的摩擦力向输出部件3传递转矩。另外，在输出部件3上作用规定以上的负荷时，因所供给的转矩限制器用润滑油而螺旋弹簧4与输入部件2的外圆面进行滑动，使输入部件2空转。
实施例
作为实施例准备了将作为供给于上述输入部件外圆面的转矩限制器用润滑油的聚α-烯烃油的40℃下的运动粘度设为200～500mm2/s(实施例1～6)的转矩限制器。作为比较例准备了将作为转矩限制器用润滑油的聚α-烯烃油的40℃下的运动粘度分别设为100mm2/s、150mm2/s、600mm2/s的转矩限制器(比较例1～3)。此外，将各转矩限制器的额定转矩设为35mN·m。
对上述的实施例和比较例的各转矩限制器，使用图2所示的传递转矩测定装置，调查了低速旋转试验中有没有发生爬行以及高速旋转试验中的传递转矩的初期下降量ΔT的大小。该传递转矩测定装置是将安装了转矩限制器的输入轴21，通过皮带23进行旋转驱动，并在低速旋转用和高速旋转用的各电动机22a、22b之间进行切换，而且在转矩限制器1上介由联轴器24连接的输出轴25上，安装有用于测定传递转矩的测力传感器26。虽然省略了图示，但是测力传感器26的输出经由放大器输出到记录器上。
在上述低速旋转试验中，将输出轴21的旋转速度设为10rpm，记录器使用示波器，根据有无图6所示的锯齿状传递转矩的输出波形来判定有没有发生爬行。在高速旋转试验中，将输出轴21的旋转速度设为300rpm，记录器使用描笔式记录器，测定了如图7所示的传递转矩的输出的初期下降量ΔT。此外，对于来自输入轴21的输入转矩，不管哪一种试验，都设定为与额定转矩相等的35mN·m。
表1
Figure BPA00001229990100061
表1表示上述低速旋转试验和高速旋转试验的结果。在将转矩限制器用润滑油的运动粘度设为低于200mm2/s的比较例1、2中，虽然传递转矩的初期下降量ΔT较小，均为2mN·m，但是发生了显著的爬行。另外，在将转矩限制器用润滑油的运动粘度设为比500mm2/s还高的比较例3中，虽然没有发生爬行，但是传递转矩的初期下降量ΔT较大，为3mN·m。相对于此，在将转矩限制器用润滑油的运动粘度设为200～500mm2/s的各实施例中，均没有发生爬行，传递转矩的初期下降量ΔT也小于容许范围2mN·m。此外，在将转矩限制器用的运动粘度设为200mm2/s和250mm2/s的实施例1、2中，在低速旋转试验的传递转矩的输出的一部分上确认到了极小的锯齿状波动。
图3表示第二实施方式。该转矩限制器1也如同第一实施方式输入部件2作为圆筒状的内侧部件，输出部件3为旋转自如地外嵌在输入部件2上的圆筒状的部件，在成为输入部件2的摩擦面的外圆面上，卷绕有作为转矩传递部件的螺旋弹簧4，其两端卡止于输出部件3的端壁3a和盖3b上。在该实施方式中，不同点在于，螺旋弹簧4为单一直径，整个被紧固于输入部件2的外圆面上。其他部分与第一实施方式相同，在输出部件3的内部封入了40℃的运动粘度为200～500mm2/s的聚α-烯烃油，作为对输入部件2的外圆面和螺旋体弹簧4之间进行润滑的转矩限制器用润滑油。并且，输入部件2由金属烧结部件形成，转矩限制器用润滑油也含浸于输入部件2。
图4表示第三实施方式。在该转矩限制器1中，输入部件2和输出部件3作为在相同轴上对接的圆柱状的内侧部件，在输入部件2和输出部件3的外圆面上卷绕了作为转矩传递部件的螺旋弹簧4。输入部件2和输出部件3的卷绕了螺旋弹簧4的部分用护罩5进行覆盖，在护罩5的内部，封入了与第一实施方式的相同的40℃的运动粘度为200～500mm2/s的聚α-烯烃油，作为转矩限制器用润滑油。
上述螺旋弹簧4紧固在输入部件2和输出部件3的外圆面上，输入部件2的外径形成为稍大于输出部件3的外径，螺旋弹簧4的紧固力在输入部件2侧比输出部件3侧更强。在该实施方式中，当输入部件2向螺旋弹簧4的卷绕行进方向旋转时，利用基于螺旋弹簧4的紧固力的输入部件2和输出部件3的外圆面的摩擦力而转矩被传递到输出部件3上，当在输出部件3上作用规定以上的负荷时，在螺旋弹簧4的紧固力较弱的输出部件3侧，螺旋弹簧4因所供给的转矩限制器用润滑油而进行滑动，使输出部件2空转。
图5表示第四实施方式。在该转矩限制器1中，输入部件2作为具有法兰部2a的圆筒状的内侧部件，转矩传递部件作为外嵌于输入部件2上的摩擦板6，用外嵌于输入部件2的螺旋弹簧7将摩擦板6按压于法兰部2a上，利用法兰部2a和摩擦板6的摩擦，将转矩传递于与摩擦板6连结的输出部件(省略图示)。在该实施方式中，输出部件2和摩擦板6由金属烧结部件形成，这些烧结部件含浸有转矩限制器用润滑油。该转矩限制器用润滑油为乙烯-α-烯烃(基础油为由乙烯-α-烯烃共聚物的氢化物组成的饱和合成烃油)，40℃的运动粘度为200～500mm2/s。此外，还可以只将输入部件2和摩擦板6中的任意一方作成烧结部件并使其含浸转矩限制器用润滑油。
在上述的第一、第二及第四实施方式中，虽然以输入部件作为圆筒状的内侧部件，但也可以用输出部件作为这些内侧部件。

Claims (2)

1.一种转矩限制器用润滑油，是供给于转矩限制器的摩擦面的转矩限制器用润滑油，所述转矩限制器是将输入部件和输出部件中的至少一方作为圆筒状或圆柱状的内侧部件，并将夹在输入部件和输出部件之间的转矩传递部件按压于设在所述内侧部件上的摩擦面，利用该内侧部件的摩擦面与转矩传递部件之间的摩擦力将转矩从输入部件向输出部件传递，并向所述内侧部件的摩擦面供给润滑油，在所述输出部件上作用规定以上的负荷时，使所述转矩传递部件与所述内侧部件的摩擦面进行滑动，所述输入部件空转，
其特征在于，所述润滑油的基础油为选自聚α-烯烃以及乙烯-α-烯烃共聚物的氢化物中的一种或组合两种以上的饱和合成烃油，40℃的所述润滑油的运动粘度为200～500mm2/s。
2.一种转矩限制器，将输入部件和输出部件中的至少一方作为圆筒状或圆柱状的内侧部件，并将夹在输入部件和输出部件之间的转矩传递部件按压于设在所述内侧部件上的摩擦面，利用该内侧部件的摩擦面与转矩传递部件之间的摩擦力将转矩从输入部件向输出部件传递，并向所述内侧部件的摩擦面供给润滑油，在所述输出部件上作用规定以上的负荷时，使所述转矩传递部件与所述内侧部件的摩擦面进行滑动，所述输入部件空转，
其特征在于，将所述内侧部件和所述转矩传递部件的至少一方用金属烧结部件形成，并使权利要求1所述的转矩限制器用润滑油含浸于该烧结部件。
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