JP2008286223A - スプリングクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】空転する際に摩擦接触面に耐摩耗性があると共に、クラッチが噛みあった際には高い摩擦力で係合できるように、空転時の耐摩耗性と結合時に安定した高い摩擦力を併有したスプリングクラッチを提供する。
【解決手段】プーリ１の内周には、片シール軸受５とシール部材６間に円筒形のクラッチ面１６が形成され、そのクラッチ面１６の内側に円筒形のクラッチばね１７が設けられている。クラッチばね１７は、出力部材の回転速度が入力部材の回転速度を上回ると縮径された状態となってトルクを遮断する。このクラッチ面を潤滑するグリースが、最大粒子径０．１〜５０μｍの微粒子状のモリブデン酸アルカリ金属塩を分散状態で０．１〜２０重量％含有するグリースであることを特徴とするグリース潤滑スプリングクラッチとする。極圧条件でモリブデン酸アルカリ金属塩が反応し、摺動面に酸化モリブデンを生成し、これが摩耗抑制作用を発揮する。
【選択図】図１

Description

この発明は、入力部材と出力部材間に組込まれたクラッチばねによって入力部材の一方向の回転を出力部材に伝達または遮断するスプリングクラッチに関するものである。

一般に、エンジンのクランク軸の回転をベルト伝動装置によってエンジン補機の回転軸に伝えるようにした補機駆動装置においては、エンジンを急減速した場合、エンジン補機の回転軸に取付けられたプーリも同様に急減速しようとする。このとき、エンジン補機がオルタネータの場合、そのオルタネータの回転軸は慣性力が大きいため、エンジンが急減速されても回転軸は急減速されることはなく、その回転軸上に取付けられたプーリは一定の速度で回り続けようとする。

この場合、クランク軸上のプーリとオルタネータの回転軸上のプーリ間に大きな回転速度差が生じ、ベルトの張力が増大して破損し易くなる。
また、クランク軸は１回転中において角速度が変化しており、その角速度変動に起因してプーリとベルトの間で滑りを生じ、その滑りによってベルトが摩耗し、耐久性が低下することになる。

特許文献１には、そのような不都合を解消することができるようにしたクラッチプーリ装置が提案されている。
上記特許文献１に記載されたクラッチプーリ装置においては、プーリとその内側に組込まれたプーリハブとの間に断面が角形の線材からなるクラッチばねを組込み、そのクラッチばねの外周をプーリの内周に形成された円筒形のクラッチ面に弾性接触し、クラッチばねの一端のコイル部端末をプーリハブに係止し、上記プーリの一方向への回転時にクラッチばねを拡径させてクラッチ面に対する係合力を強め、そのクラッチばねを介してプーリの回転をプーリハブに伝達するようにしている。

すなわち、プーリハブの回転速度がプーリの回転速度を上回った場合に、クラッチばねを縮径させ、プーリのクラッチ面とクラッチばねの接触部で滑りを生じさせてプーリをフリー回転させるようにしている。

ところで一方向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、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２)。

また、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３、特許文献４)。

特開２００３−３２２１７４号公報 特開平１１−０８２６８８号公報 特開２００２−１８００７６号公報 特開２００４−２５６６６５号公報

しかし、前記したプーリユニット内のスプリングクラッチは、空転する際の摩擦接触面に耐摩耗性が改善されているが、クラッチが噛みあって摩擦接触面が強圧された際には介在する潤滑剤により充分に高い摩擦力で係合するものではないという問題点がある。

特に、スプリングクラッチの急加速・急減速を繰り返す使用状態においては、空転時の耐摩耗性と共に、クラッチ結合時の安定した所定の摩擦力を併有することが要求されるが、このように相反する条件を併有させるようにスプリングクラッチを構成することは容易なことではなかった。

また、これらの特性は、クラッチ使用温度の高低によって影響を受けやすく、特に低温の使用条件(例えば０℃〜−３０℃程度)では噛み合い時の高い摩擦係数が得られ難く、高温の使用条件(例えば９０〜１１０℃程度)では空転時の耐摩耗性が得られ難いという問題点もある。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、スプリングクラッチが空転する際に、摩擦接触面に耐摩耗性が充分にあり、しかもクラッチが噛みあった際には摩擦接触面に高い摩擦力で係合できるようにし、空転時の耐摩耗性と結合時の安定した高摩擦力を併有できるスプリングクラッチとすることである。

さらに、スプリングクラッチの使用温度条件によって、例えば低温の使用条件(例えば０℃〜−３０℃程度)であっても、または高温の使用条件(例えば９０〜１１０℃程度)であっても良好な空転時の耐摩耗性と結合時の安定した高摩擦力を併有できるスプリングクラッチとすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、円筒形のクラッチ面を内周に有する入力部材と、その入力部材の内側に組込まれて相対的に回転自在に支持された出力部材と、前記入力部材と出力部材間に組込まれて一方の端末部が出力部材に係止された円筒形のクラッチばねとから成り、前記入力部材の一方向の回転速度と出力部材の回転速度の差によりクラッチばねを拡径または縮径させてクラッチ面と入力部材とを接離させて入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達または遮断し、その際に前記クラッチばねのクラッチ面をグリースで潤滑するスプリングクラッチにおいて、前記潤滑するグリースが、モリブデン酸アルカリ金属塩を分散状態で０．１〜２０重量％含有するグリースであることを特徴とするスプリングクラッチとしたのである。

このようなスプリングクラッチを発明するに際して、本願の発明者らは種々の試験結果から、モリブデン酸塩のなかでもアルカリ金属塩に顕著な耐摩耗性があることを見出し、しかもモリブデン酸アルカリ金属塩がグリースの低摩擦係数に貢献しない従来では不利と見られていた特性を積極的に逆手に利用し、この発明を完成させたものである。

上記の構造におけるスプリングクラッチは、クラッチばねの外周が自然状態で入力部材と圧接するように縮径された状態で組込まれており、入力部材の一方向の回転時にクラッチ面との摩擦によって、さらにクラッチばねを拡径させながら圧接係合し、入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達する。このとき、潤滑グリースは、所定の摩擦係数を発揮して、クラッチばねと入力部材の摩擦係合力を安定して発揮させる。

入力部材の回転速度が出力部材の回転速度を上回ると、出力部材に係止されたクラッチばねにより、クラッチばねの一端が出力部材の回転速度に引きずられ、クラッチばねが縮径し、クラッチばねの摩擦接触面は径方向内方に移動してクラッチ面から離れ、滑りが生じて出力部材がフリー回転し、出力部材から入力部材への回転伝達が遮断される。

このようにしてスプリングクラッチが空転する際、潤滑グリースは所定の耐摩耗性を発揮して、クラッチばねと出力部材との摩擦接触による異常摩耗を防止する。

なお、前記クラッチ面に前記クラッチばねの拡径を許容して圧接係合されることのない大径孔部を少なくとも１つ以上形成した構成を採用することが好ましく、前記クラッチばねに、その拡径状態で前記クラッチ面に圧接係合されることのない小径のコイル部を少なくとも１つ以上形成した構成を採用することも好ましい。

大径孔部をクラッチばねの係止側端部と対向する位置にのみ形成するか、または小径のコイル部をクラッチばねの係止側端部にのみ形成すると、クラッチ面内に対するクラッチばねの組込み時に、そのクラッチばねに引っかかりを生じさせることなくスムーズに組込むことができ、クラッチばねの組込みの容易化を図ることができる。

そして、上記構造のスプリングクラッチに対して、モリブデン酸アルカリ金属塩を分散状態で所定量含有するグリースを使用してクラッチ面を潤滑することにより、高い圧力が作用する陽極圧条件で摺動面にモリブデン酸アルカリ金属塩が反応し、摺動面に酸化モリブデンを生成する。このことはＸＰＳ分析でも確認されており、この酸化モリブデンが摩耗抑制作用を発揮するものと考えられる。

また、モリブデン酸アルカリ金属塩を潤滑グリースに添加しても摩擦係数は低減されないので、モリブデン酸アルカリ金属塩を潤滑グリースに添加することにより、極圧時の耐摩耗性と高摩擦係数を兼ね備えられたスプリングクラッチになる。

このような特性がより確実に得られるように、潤滑グリースに添加するモリブデン酸アルカリ金属塩は、分散状態で０．１〜２０重量％含有させることが好ましく、またモリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムおよびモリブデン酸リチウムからなる群から選ばれる１種以上のモリブデン酸アルカリ金属塩であることが好ましい。

そして、モリブデン酸アルカリ金属塩は、最大粒子径０．１〜５０μｍの微粒子状モリブデン酸アルカリ金属塩であることが、極圧条件で摺動面によく浸入して反応するために好ましい。

また、上記のスプリングクラッチにおいて、モリブデン酸アルカリ金属塩が、モリブデン酸ナトリウムであり、かつ基油がエーテル油とポリαオレフィン油の混合油であり、増ちょう剤が芳香族ジウレアであり、添加剤としてジチオリン酸亜鉛およびセバシン酸ナトリウムを含有することを特徴とするスプリングクラッチとすることにより、基油および増ちょう剤の耐熱性によって高温の空転時に接触面での油膜切れがなくなり、低温での動力伝達時には、複数の添加剤の選択的使用によって摩擦接触面に高い摩擦力が得られ確実に係合することができる。

また上記のスプリングクラッチにおいて、より確実に低温での高い摩擦係数と高温での耐摩耗性の作用が奏されるように、モリブデン酸ナトリウム１．５〜３重量％、ジチオリン酸亜鉛０．５〜１．５重量％およびセバシン酸ナトリウム１〜３重量％を含有することを特徴とするスプリングクラッチとすることが好ましい。

この発明は、スプリングクラッチに使用する潤滑グリースに、所定量のモリブデン酸アルカリ金属塩を分散状態で配合することにより、クラッチばねの空転する際に摩擦接触面に耐摩耗性が充分になり、さらにクラッチが噛みあった際には所要の高摩擦力で係合され、すなわちクラッチの空転時の耐摩耗性と、結合時に安定した高い摩擦力を併有できるスプリングクラッチとなる利点がある。

潤滑グリースに添加するモリブデン酸アルカリ金属塩を、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムおよびモリブデン酸リチウムからなる群から選ばれる１種以上のモリブデン酸アルカリ金属塩とし、さらに最大粒子径０．１〜５０μｍの微粒子状モリブデン酸アルカリ金属塩とすることにより、上記の効果はより確実に奏される。

スプリングクラッチにおいて、潤滑グリースに配合される成分のモリブデン酸アルカリ金属塩としてモリブデン酸ナトリウムを採用し、かつ基油がエーテル油とポリαオレフィン油の混合油を採用し、増ちょう剤として芳香族ジウレアを採用し、添加剤としてジチオリン酸亜鉛およびセバシン酸ナトリウムを含有させることにより、低温の使用条件であっても、または高温の使用条件であっても良好な空転時の耐摩耗性と結合時に安定した高摩擦力を併有できるスプリングクラッチとなる。この効果は、上記の所定成分を所定量だけ配合することにより、より確実に奏される。

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に示すように、入力部材としてのプーリ１の内側には出力部材としてのプーリハブ２が組込まれている。
プーリハブ２は、金属から成る出力軸２ａと、その外側に設けられたスリーブ２ｂとから成る。この出力軸２ａは両端に小径部３、４を有し、一端の小径部３の外周とプーリ１の一端部内周間にプーリ１とプーリハブ２を相対的に回転自在に支持する位置決め手段としての片シール軸受５が組込まれている。
また、他端の小径部４の外周にはプーリ１の他端部内周に取付けられたシール部材６の内径部が弾性接触している。

スリーブ２ｂは合成樹脂の成形品から成る。このスリーブ２ｂは出力軸２ａの外周に圧入され、シール部材６側の端部内周には環状突出部７が形成されている。環状突出部７は出力軸２ａの他端部外周に形成された肩部８と出力軸２ａの小径部４の外周に取付けた止め輪９とによって軸方向に非可動とされている。

また、スリーブ２ｂの両端部外周には一対の鍔１０、１１が形成され、その一対の鍔１０、１１間がグリース溜りとされ、グリースが封入されている。一対の鍔１０、１１は外径が相違し、シール部材６側の大径鍔１０の外径はプーリ１の内径より少し小径とされ、その大径鍔１０の外径面はプーリ１と出力軸２ａとを相対的に回転自在に支持するラジアル軸受面１２とされている。

片シール軸受５側の小径鍔１１は大径鍔１０より幅広とされている。図２に示すように、小径鍔１１には片シール軸受５と対向する側面に一対の嵌合凹部１３が１８０°の間隔をおいて形成されている。一方、出力軸２ａの片シール軸受５側の端部外周には各嵌合凹部１３に嵌合される一対の突出部１４ａ、１４ｂが１８０°の間隔をおいて設けられ、その突出部１４ａ、１４ｂと嵌合凹部１３の嵌合によってスリーブ２ｂは出力軸２ａに回り止めされている。

一対の突出部１４ａ、１４ｂは長さが相違し、長さの長い突出部１４ａの先端部は小径鍔１１の外径面より外方に位置してその外周がプーリ１の内周に近接している。
また、小径鍔１１の外径面には長さの長い突出部１４ａが嵌合された嵌合凹部１３から周方向に延びる切欠部１５が設けられている。

図１に示すように、プーリ１の内周には、片シール軸受５とシール部材６間に円筒形のクラッチ面１６が形成され、そのクラッチ面１６の内側に円筒形のクラッチばね１７が設けられている。
クラッチばね１７は断面が角形の線材から成り、そのクラッチばね１７は自然状態でクラッチ面１６の小径端側の内径より大径とされ、縮径された状態でプーリ１内に組込まれてシール部材６側の端部外周面がクラッチ面１６と弾性接触している。

図１乃至図３に示すように、クラッチばね１７の片シール軸受５側のコイル部１７ａにおける端末部にはトルク伝達用突部１９が係止され、そのトルク伝達用突部１９がスリーブ２ｂの外径面に形成された切欠部１５内に嵌合されている。その切欠部１５内に対するトルク伝達用突部１９の嵌合によって、クラッチばね１７は、片シール軸受５側の一端部がプーリハブ２に対する係止端とされ、他端がフリー側の端部とされ、そのフリー側の端部外周が円筒形クラッチ面１６に弾性接触している。

突出部１４ａのトルク伝達用突部１９の先端面と対向する側面はテーパ面２０とされ、一方、トルク伝達用突部１９の突出部１４ａと対向する先端面も上記テーパ面２０に適合するテーパ面２１とされている。

ここで、クラッチばね１７の端末部とトルク伝達用突部１９の係止に際し、図３に示すように、トルク伝達用突部１９の上面にＬ形の係合凹部２２を形成し、一方、クラッチばね１７の端末にＬ形の係合片２３を設け、その係合片２３を係合凹部２２に係合させるようにしている。

図１に示すように、クラッチ面１６には、クラッチばね１７の係止側の端部と対向する位置に大径孔部１６ａが設けられている。
片シール軸受５と出力軸２ａの一端部外周に形成された肩部２４間には位置決めリング２５が設けられている。位置決めリング２５の外周には位置決め片２６が設けられ、その位置決め片２６はトルク伝達用突部１９の側面に当接しており、上記位置決め片２６とスリーブ２ｂの大径鍔１０とによってクラッチばね１７は軸方向に位置決めされている。

上記の構成から成るスプリングクラッチにおいて、エンジン補機としてのオルタネータの駆動に際しては、そのオルタネータの回転軸にプーリハブ２を取付けて回り止めし、プーリ１とクランク軸上のプーリ間にかけ渡されたベルトを介してクランク軸の回転をプーリ１に伝達する。

上記のような使用状態において、クランク軸の回転がプーリ１に伝達され、そのプーリ１が図２の矢印で示す方向に回転すると、クラッチばね１７がクラッチ面１６との接触により拡径して、クラッチ面１６に圧接係合する。
このとき、クラッチ面１６には、クラッチばね１７の係止端部と対向する位置に大径孔部１６ａが形成されているため、クラッチばね１７の係止端部側のコイル部は拡径するのみであって大径孔部１６ａの内径面に圧接係合することはない。

また、クラッチばね１７の拡径によって、クラッチばね１７の一端のトルク伝達用突部１９は突出部１４ａのテーパ面２０に沿って半径方向外方にスムーズに摺動し、その摺動部から突出部１４ａに回転トルクが伝達され、プーリハブ２がプーリ１と同方向に回転する。なお、トルク伝達用突部１９とクラッチばね１７は軸方向および周方向には相対移動なきことは説明済みであるが、半径方向にも移動しない構造となっている。

このように、プーリ１からプーリハブ２への回転トルクの伝達時、クラッチばね１７は係止端部側のコイル部が拡径するのみであって大径孔部１６ａの内径面に圧接係合することはないため、クラッチで発生する急激なトルク入力は緩和されることになり、クラッチの耐久性の向上を図ることができる。
そして、このようなクラッチばね１７と圧接係合する面には潤滑グリースで潤滑されている。

図１では、クラッチ面１６のクラッチばね１７の係止端部と対向する位置にのみ大径孔部１６ａを設けるようにしたが、大径孔部１６ａの形成位置および数はこれに限定されるものではなく、複数の大径孔部１６ａを軸方向に間隔をおいて形成してもよい。

プーリ１からプーリハブ２への回転トルクの伝達状態において、プーリハブ２の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、切欠部１５とトルク伝達用突部１９との係合により、クラッチばね１７の一端のコイル部１７ａが引きずられ、コイル部１７ａは自己の復元弾性によりスリーブ２ｂの径方向内方に移動して図２に示すように、クラッチ面１６から離れると共に、クラッチばね１７が縮径し、そのクラッチばね１７とクラッチ面１６との接触部で滑りが生じてプーリ１がフリー回転し、プーリ１からプーリハブ２への回転伝達が遮断される。

このように、プーリハブ２の回転速度がプーリの回転速度を上回っても、切欠部１５とトルク伝達用突部１９の係合によって、そのトルク伝達用突部１９は突出部１４ａから離れないため、プーリ１の回転速度がプーリハブ２の回転速度を上回ると、トルク伝達用突部１９は突出部１４ａのテーパ面２０を直ちに押圧することになり、プーリハブ２に対して回転トルクを素早く伝達することができる。

この発明に用いる潤滑グリースに用いる基油としては、一般的に使用されている基油であれば制限なく使用できる。例えば、ナフテン系、パラフィン系、流動パラフィン、水素化脱ろう油などの鉱油、ポリアルキレングリコールなどのポリグリコール油、アルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテルなどのエーテル系合成油、ジエステル油、ポリオールエステル油などのエステル系合成油、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサンなどのシリコーン油、ＧＴＬ基油、ポリ−α−オレフィン油(ＰＡＯ油と略称される)等の炭化水素系合成油、フッ素油等、また、これらの混合油が挙げられる。

エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等が挙げられる。

ＰＡＯ油としては、通常、α−オレフィンまたは異性化されたα−オレフィンのオリゴマーまたはポリマーの混合物である。α−オレフィンの具体例としては、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オクタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン、１−ドコセン、１−テトラコセン等を挙げることができ、通常はこれらの混合物が使用される。
特に好ましい例としては、ポリエーテル油とポリαオレフィン油との混成油があり、これらの混成の割合は、任意であってよく、より好ましくはポリエーテル油とポリαオレフィン油の重量比で１:９〜５:５である。

この発明においてベースグリースに用いる増ちょう剤は、潤滑グリースに配合できることの周知な増ちょう剤を広く使用できる。例えば、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、またはウレア化合物からなるウレア系増ちょう剤などが挙げられる。

ウレア系増ちょう剤としては、例えば、ジウレア化合物、ポリウレア化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。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、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、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。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、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。

このうち、この発明に適用される増ちょう剤として、次の化１式で表わされるジウレア化合物が挙げられる。

（式中、Ｒ_１及びＲ₃は同一もしくは異なる炭素原子数４〜２４の直鎖アルキル基または脂環族炭化水素基または炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基であり、Ｒ₂は炭素数が６〜１５の芳香族炭化水素基である。）

ここで、Ｒ_１及びＲ₃に使用される炭素数４〜２４の脂環族炭化水素基としては、例えばシクロヘキシル基、シクロヘキシル誘導体が挙げられる。
また、Ｒ_１及びＲ₃に使用される炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基としては、熱安定性、酸化安定性に優れた特性を有する例えばフェニル基、トルイル基、キシリル基、t−ブチルフェニル基、ベンジル基などが挙げられ、特に１価の芳香族炭化水素基が適している。すなわち、増ちょう剤として芳香族ジウレアを採用することは、潤滑グリースに所要の耐熱性を持たせるために特に好ましいことである。

この発明に用いるモリブデン酸塩は、潤滑界面で反応して耐摩耗性等の特性を示す。モリブデン酸塩をグリース組成物に添加すると、摺動面においてモリブデン酸塩が反応し酸化モリブデンを生成することがＸＰＳ分析によりわかった。この酸化モリブデンが摩耗を抑制する効果を持つと考えられる。

モリブデン酸塩の最大粒子径が大きすぎると潤滑部に進入し難く、小さ過ぎると摺動部の粗さの中にモリブデン酸塩が埋没してしまい、反応が起きず所期した効果が発揮できない。そのため、グリース中に添加されるモリブデン酸塩の最大粒子径は０．１μｍ〜５０μｍであることが望ましい。下限の０．１μｍ未満の粒径では軸受の転走面粗さにモリブデン酸塩が埋没する。上限の５０μｍは種々の実験から確認された値であり、５０μｍを超えると耐摩耗性等に劣る。

この発明に用いるモリブデン酸塩はアルカリ金属塩であり、代表的なものとしてモリブデン酸カリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸リチウムなどが挙げられる。
モリブデン酸のアルカリ金属塩は、油に不溶の固体であるので、グリース中においては、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤と同様に分散した状態で存在する。モリブデン酸のアルカリ金属塩は、転がり軸受内の各摺動部の潤滑界面において反応し、金属表面上に酸化モリブデンを形成する。モリブデン酸のアルカリ金属塩により耐摩耗性が発揮される機構は明らかになってはいないが、上述したように生成される酸化モリブデンに耐摩耗性があるものと考えられる。

この発明において潤滑グリース中に占めるモリブデン酸のアルカリ金属塩の配合量は、０．１〜２０重量％であることが好ましい。なぜなら０．１重量％未満では、モリブデン酸アルカリ金属塩の量が過少になるため耐摩耗性の発現が不充分になる。また、２０重量％を超えると、効果が頭打ちになりコスト的に不利になる。このような理由によって、より好ましい配合量は０．５〜１０重量％である。

この発明に用いる潤滑グリースは、その優れた性能を高めるため、必要に応じて公知の添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、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等の錆止め剤、硫化油脂、硫化オレフィンに代表される硫黄系化合物、チオフォスフェート、チオフォスファイトに代表される硫黄−リン系化合物、トリクレジルフォスフェートに代表されるリン系化合物等の極圧剤、金属スルフォネート、金属フォスフェート等の清浄分散剤、有機モリブデン等の摩擦低減剤、ワックス系化合物、脂肪酸アミド、脂肪酸、アミン、油脂類等の油性剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられる。これらを単独または２種類以上組合せて添加してもよい。

上記したような材料が最も効率よく作用するように組み合わせた例としては、前述のようにモリブデン酸アルカリ金属塩が、モリブデン酸ナトリウムであり、かつ基油がエーテル油とポリαオレフィン油の混合油であり、増ちょう剤が芳香族ジウレアであり、添加剤としてジチオリン酸亜鉛およびセバシン酸ナトリウムを含有することであり、さらにそれらの配合割合は、モリブデン酸ナトリウム１．５〜３重量％、ジチオリン酸亜鉛０．５〜１．５重量％およびセバシン酸ナトリウム１〜３重量％であることが好ましい。そして、ソルビタントリオレート０．５〜２重量％を添加すれば、防錆性能も高められる。

モリブデン酸ナトリウムを１．５〜３重量％配合することにより、摩耗により露出した金属新生面上でモリブデン酸ナトリウムが添加効率よく分解反応し、酸化鉄と共にモリブデン化合物皮膜が形成され、耐摩耗性を高めることができる。
ジチオリン酸亜鉛を０．５〜１．５重量％配合することにより、低温で摩擦面と高い摩擦係数で接触した際には極圧剤として殆ど作用せずに高い摩擦係数でクラッチが噛み合うようになり、高温では分解して耐摩耗性を発揮する。
また、セバシン酸ナトリウムを１〜３重量％添加することにより、高温での潤滑グリースの耐久性(寿命)が顕著に改善され、摩擦面の耐摩耗性がよくなる。

図４および図５は、この発明に係るスプリングクラッチの他の実施の形態を示す。この例においては、プーリ１の内周に形成したクラッチ面１６を円筒形とし、一方、クラッチばね１７には、プーリハブ２に対する係止側端部に数巻きの小径のコイル部１７ｂを設けるようにしている。他の構成は図１に示すスプリングクラッチと同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。

上記のように、クラッチばね１７の係止側端部に小径のコイル部１７ｂを形成することにより、クラッチばね１７の拡径による回転トルクの伝達時、小径のコイル部１７ｂは拡径するのみであってクラッチ面１６に圧接係合することはない。このため、図１に示すスプリングクラッチと同様に、クラッチで発生する急激なトルク入力は緩和されることになり、クラッチの耐久性の向上を図ることができる。

図４では、クラッチばね１７の係止側端部にのみ小径のコイル部１７ｂを設けるようにしたが、小径のコイル部１７ｂの形成位置および数はこれに限定されるものではない。例えば、複数の小径のコイル部１７ｂを軸方向に間隔をおいて形成するようにしてもよい。

[実施例１、３、５および比較例１〜４]
鉱油（１００℃での動粘度が１３．５ｍｍ^２／ｓｅｃ）２０００ｇ中で、６０．６ｇのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、３１．３ｇのオクチルアミンと６６．２ｇのステアリルアミンを反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散させてグリースを得た。このベースグリースＡに、表１に示す配合割合で添加剤を添加し、得られる化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して、潤滑グリースを得た。

[実施例２，４および６]
鉱油（１００℃での動粘度が１３．５ｍｍ^２／ｓｅｃ）２０００ｇ中で１５８．２ｇのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、８１．３ｇのオクチルアミンと５８．９ｇのアニリンを反応させ、生成したウレア化合物を均一に分散させてグリースを得た。このベースグリースＢに、表１に示す配合で添加剤を添加し、得られた化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して潤滑グリースを得た。

表１中のモリブデン化合物からなる添加剤１）から６）のうち、モリブデン酸ナトリウムは、太陽鉱工社製：モリソーを用い、その他の添加剤は、和光純薬工業社製の試薬を用いた。

得られた潤滑グリースは、往復動（ＳＲＶ）摩擦摩耗試験機により、以下の条件でスプリングクラッチの使用状態を想定して耐摩耗性を調べ、さらに図１に示した構造のＮＴＮ社製スプリングクラッチ内蔵プーリの鍔１０、１１間に封入し、下記のクラッチ耐久試験を行なって、これらの結果をまとめて表１中に示した。

＜ＳＲＶ往復動摩擦摩耗試験＞
ＳＲＶ往復動摩擦摩耗試験機を用いて以下の条件にて摩耗試験を行い、各種グリース組成物の耐摩耗性能を比較した。
・荷重８００N ・振幅 1mm ・周波数 20Hz ・試験時間 ５h
・ボール SUJ2φ10鋼球 ・ディスク SCM材
この条件での摩耗試験後に、ディスク摺動部の摩耗幅を測定し、これを耐摩耗性評価とした。

＜クラッチ耐久試験＞
急加減速試験機を用い、供試クラッチをＮＴＮ製スプリングクラッチ内蔵プーリ（図１、２参照）とし、ラジアル荷重１４００Ｎ、試験雰囲気１１０℃の条件で、これを回転速度0から２００００回転／分までの減速・停止工程を１サイクルとして繰り返し、５００時間の耐久性の有無を調べた。

各実施例では、摩擦係数の安定性があることに加えて要求される耐久時間５００時間の終了後でもクラッチ機能（ロックおよび良好な空転状態）は健全に確保されていた。５００時間未達で運転不良となった比較例については、耐久時間未満で異常摩耗またはポップアウトするという破損状態が見られた。

[実施例７]
ポリエーテル油とポリαオレフィン油との(２:８[重量比])混成油２０００ｇ中で、２６９．４ｇのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、２８８．３ｇのｐ−トルイジンを反応させ、生成した芳香族ジウレア化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、モリブデン酸ナトリウム１．５重量％、ジチオリン酸亜鉛０．５重量％およびセバシン酸ナトリウム１重量％、ソルビタントリオレート０．５重量％の各配合割合で添加剤を添加し、得られる化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して、潤滑グリースを得た。

[実施例８]
ポリエーテル油とポリαオレフィン油との(５:５[重量比])混成油２０００ｇ中で、２６９．４ｇのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、２８８．３ｇのｐ−トルイジンを反応させ、生成した芳香族ジウレア化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、モリブデン酸ナトリウム３重量％、ジチオリン酸亜鉛１．５重量％およびセバシン酸ナトリウム３重量％、ソルビタントリオレート２重量％の各配合割合で添加剤を添加し、得られる化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して、潤滑グリースを得た。

得られた実施例７、８の潤滑グリースを評価するため、図１に示した構造のＮＴＮ社製スプリングクラッチ内蔵プーリの鍔１０、１１間に封入し、前記したクラッチ耐久試験を同じ条件で行なった。なお、回転速度0から２００００回転／分までの減速・停止工程(ロック及び空転)の１サイクルは、加速１．２秒、定速９．０秒、減速１．０秒、停止９．０秒とした。

このクラッチ耐久試験において、実施例７、８は、いずれも５００時間以上の耐久時間があるとの評価が得られた。また、これらに対して−３０℃で供試クラッチの噛み合い試験を行なったが、正常に動作することが確認された。

[比較例５]
エーテル系合成油２０００ｇ中で、脂肪族ジウレア化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、アミン系酸化防止剤２重量％、ナフテン酸塩防止剤０．５重量％およびコハク酸誘導体０．５重量％を添加し、得られる化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して、潤滑グリースを得た。

得られた潤滑グリースを、実施例８と全く同じ条件でクラッチ耐久試験に供したが、耐久時間は、約３０時間という実施例８の１／１０未満であった。

[比較例６]
エステル系合成油２０００ｇ中で、脂環族ジウレアおよび脂肪族ジウレア化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、アミン系酸化防止剤２重量％、ナフテン酸塩防止剤０．５重量％およびジチオリン酸亜鉛(Ｚｎ−ＤＴＰ)０．５重量％を添加し、得られる化合物を三段ロールミルでＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレードに調整して、潤滑グリースを得た。

得られた潤滑グリースを、実施例８と全く同じ条件でクラッチ耐久試験に供したが、耐久時間は、約５０時間という実施例８の約１／１０であった。

この発明に係るスプリングクラッチの実施の形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 クラッチばねとプーリハブの連結部を示す斜視図 この発明に係るスプリングクラッチの他の実施の形態を示す縦断正面図 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図

符号の説明

１ プーリ(入力部材)
２ プーリハブ(出力部材)
１６ クラッチ面
１６ａ 大径孔部
１７ クラッチばね
１７ａ コイル部
１７ｂ 小径のコイル部

Claims (5)

1. 円筒形のクラッチ面を内周に有する入力部材と、その入力部材の内側に組込まれて相対的に回転自在に支持された出力部材と、前記入力部材と出力部材間に組込まれて一方の端末部が出力部材に係止された円筒形のクラッチばねとから成り、前記入力部材の一方向の回転速度と出力部材の回転速度の差によりクラッチばねを拡径または縮径させてクラッチ面と入力部材とを接離させて入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達または遮断し、その際に前記クラッチばねのクラッチ面をグリースで潤滑するスプリングクラッチにおいて、
   前記グリースが、モリブデン酸アルカリ金属塩を分散状態で０．１〜２０重量％含有するグリースであることを特徴とするスプリングクラッチ。
2. モリブデン酸アルカリ金属塩が、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムおよびモリブデン酸リチウムからなる群から選ばれる１種以上のモリブデン酸アルカリ金属塩である請求項１に記載のスプリングクラッチ。
3. モリブデン酸アルカリ金属塩が、最大粒子径０．１〜５０μｍの微粒子状モリブデン酸アルカリ金属塩である請求項１または２に記載のスプリングクラッチ。
4. 請求項２に記載のスプリングクラッチにおいて、モリブデン酸アルカリ金属塩が、モリブデン酸ナトリウムであり、かつ基油がエーテル油とポリαオレフィン油の混合油であり、増ちょう剤が芳香族ジウレアであり、添加剤としてジチオリン酸亜鉛およびセバシン酸ナトリウムを含有することを特徴とするスプリングクラッチ。
5. 請求項４に記載のスプリングクラッチにおいて、モリブデン酸ナトリウム１．５〜３重量％、ジチオリン酸亜鉛０．５〜１．５重量％およびセバシン酸ナトリウム１〜３重量％を含有することを特徴とするスプリングクラッチ。

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