JP2797857B2 - Friction force transmission device used in vacuum - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は摩擦要素同士を選択的に
押圧・接触させて、一方の摩擦要素側の運動を制動、加
減速したり、或いは、一方の摩擦要素から他方の摩擦要
素へ摩擦力を伝達したりする機器、例えば電磁摩擦クラ
ッチ・ブレ−キ、フリクションドライブ、トラクション
ドライブ等の中、真空中で使用される機器に適用される
摩擦力伝達装置の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to selectively pressing and contacting friction elements to brake or accelerate / decelerate the movement of one friction element, or from one friction element to another. The present invention relates to an improvement of a frictional force transmitting device applied to a device for transmitting a frictional force, for example, an electromagnetic friction clutch / brake, a friction drive, a traction drive and the like used in a vacuum.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば、摩擦力伝達装置の一つである従
来の電磁摩擦ブレ−キは概略次のような構成となってい
る。まず、この種電磁摩擦ブレ−キには、制動側と被制
動側とがある。これら制動側及び被制動側には、それぞ
れ制動側ディスクと被制動側ディスクとが取り付けられ
ている。上記制動側ディスクは金属製であり、被制動側
ディスクは有機系摩擦材料製であり、制動側ディスクを
被制動側ディスクに押圧・接触させることにより、被制
動側の回転を停止させるものである。ところで、以上の
構成において、従来の真空用電磁摩擦ブレ−キの金属製
のディスクの表面粗さは、Ｒａ＝0.05μｍ、また、Ｒma
x≦２μｍ程度である。ここに粗さＲａ，Ｒmaxとは、Ｊ
ＩＳ Ｂ０６０１−１９８２表面粗さに規定されている
ものであり、図４において、中心線２３を境にして凹部
２１、凸部１９の基準長さＬにおける斜線部の全面積を
算出し、その全面積を長さＬで除したものがＲａであ
り、Ｒmaxは凸部１９と凹部２１との距離の最大値がで
ある。上記のＲａについては次の(1)に示す文献中に、
Ｒmaxについては次の(2)に示す文献中に夫々記載されて
いる通り、公知である。 さらに、真空・宇宙用ブレ−キのブレ−キ材料について
の研究が今なお行われていることが(3)に示す文献から
わかる。 (1)Hawthone,H.M:Wear Debris Induced Friction Anoma
lies of Organic BrakeMaterials in Vacuo, Wear Mate
r, Vol.1(1987), P.381〜P.387。 (2)岩田、町田、戸田：宇宙用アクチュエ−タのブレ−
キ材料、トライボロジスト、第34巻第10号(1989),P.757
〜P.764。 (3)Hawthone,H.M:On the Role of Interfatial Debris
Morphology in aConforming Contact Tribosystem, 8th
Int. Conf. on Wear of Materials,ASME(1991), P.277
〜P.288。2. Description of the Related Art For example, a conventional electromagnetic friction brake, which is one of the frictional force transmitting devices, has the following structure. First, this type of electromagnetic friction brake has a braking side and a braked side. A brake side disk and a brake side disk are mounted on the brake side and the brake side, respectively. The brake side disk is made of metal, the brake side disk is made of an organic friction material, and the brake side disk is pressed against and brought into contact with the brake side disk to stop the rotation of the brake side. . By the way, in the above configuration, the surface roughness of the metal disk of the conventional electromagnetic friction brake for vacuum is Ra = 0.05 μm and Rma
x ≦ about 2 μm. Here, the roughness Ra and Rmax are J
In FIG. 4, the total area of the hatched portion at the reference length L of the concave portion 21 and the convex portion 19 is calculated with respect to the center line 23 in FIG. Ra is obtained by dividing the area by the length L, and Rmax is the maximum value of the distance between the convex portion 19 and the concave portion 21. The above Ra is described in the following document (1).
Rmax is known as described in the following literature (2). Further, it can be seen from the literature shown in (3) that studies on the brake materials for vacuum and space brakes are still being conducted. (1) Hawthone, HM: Wear Debris Induced Friction Anoma
lies of Organic BrakeMaterials in Vacuo, Wear Mate
r, Vol.1 (1987), P.381-P.387. (2) Iwata, Machida, Toda: Braking of space actuators
Material, Tribologist, Vol. 34, No. 10 (1989), P. 757
~ P.764. (3) Hawthone, HM: On the Role of Interfatial Debris
Morphology in aConforming Contact Tribosystem, 8th
Int. Conf. On Wear of Materials, ASME (1991), P.277
~ P.288.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の通り金属製の摩
擦要素の表面粗さは、特に真空中で使用される摩擦力伝
達装置の機能を左右するものである。ところで、大気中
での保管や組立時における金属表面の錆発生を防止する
ために、めっき処理を施しているが、めっき厚さが大き
い場合（５μｍより大）のめっき層Ｐ₁では、図５に示
すように金属素地Ｍの表面粗さＲは平坦化されてＲ₁の
ように小さくなり所期の摩擦力が得られないという問題
があった。本発明は、従来のような問題点（課題）を解
決することを目的とするものであり、処理する無電解ニ
ッケルめっき層の厚さを適切な値に設定することによ
り、素地表面粗さを損ねることなく摩擦力伝達装置本来
の機能を発揮できるようにする必要があった。As described above, the surface roughness of a friction element made of metal determines the function of a frictional force transmission device used particularly in a vacuum. Meanwhile, in order to prevent the rusting of the metal surface during storage and assembly in the atmosphere, although plated, the plating layer P ₁ when the plating thickness is large (larger than 5 [mu] m), 5 As shown in ( ₁₎ , there is a problem that the surface roughness R of the metal base M is flattened and becomes small like R1, and the desired frictional force cannot be obtained. An object of the present invention is to solve the problems (problems) as in the prior art, and by setting the thickness of the electroless nickel plating layer to be treated to an appropriate value, the surface roughness of the substrate can be reduced. It was necessary to be able to perform the original function of the frictional force transmission device without damaging it.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明による真空中で使用される摩擦力伝達装置
は、有機系摩擦材料製要素と押圧・接触する金属製摩擦
要素の表面処理を厚さ５μｍ以下の無電解ニッケルめっ
きで行うことにより課題を解決した。In order to achieve the above object, a frictional force transmitting device used in a vacuum according to the present invention is provided with a surface treatment for a metallic frictional element which presses and contacts an organic frictional material element. Was solved by electroless nickel plating with a thickness of 5 μm or less.

【０００５】[0005]

【作用】図２に示すように、金属製摩擦要素Ｍに、厚さ
５μｍ以下の無電解ニッケルめっき層Ｐ₂を施すと、金
属製摩擦要素Ｍの表面粗さＲはＲ₂となるが、粗さＲ₂は
素地の粗さＲとほぼ同様の粗さが保持され、しかも防錆
機能を有して真空中における摩擦力の低下が防止され
る。[Action] As shown in FIG. 2, the metallic friction elements M, when subjected to thickness 5μm or less of the electroless nickel plating layer P _2, but the surface roughness R of the metal friction element M becomes R _2, Roughness R ₂ is substantially the same as roughness R of the substrate, and has a rust-preventing function to prevent a reduction in frictional force in a vacuum.

【０００６】[0006]

【実施例】図１を参照して本発明が適用される電磁摩擦
ブレ−キの構成から説明する。被制動側に回転軸１があ
り、この回転軸１には、ハブ２を介して被制動側ディス
ク３がスプライン嵌合されている。上記被制動側ディス
ク３は有機系摩擦材料例えば、ポリイミド樹脂系材料、
フェノ−ル樹脂系材料で製造され、図で左右両面を被制
動面５，５’としている。一方、制動側としては、一対
の制動側ディスク７，９が配置されている。これら制動
側ディスク７，９は上記の被制動側ディスク３を被制動
面５，５’で挟むように配置されている。上記制動側デ
ィスク７，９の内、制動側ディスク９は調整用ボルト等
のねじ部 材１１によって基板１３に固定されている。
一方、制動側ディスク７は、図中カラ−７ａに沿って摺
動して左右方向に移動可能に設置されており、コイルス
プリング１５によって被制動側ディスク３の方向に付勢
されている。電磁コイル１７に通電することにより、上
記コイルスプリング１５のスプリング力に抗して、図で
左側に移動する。上記電磁コイル１７が非通電状態の場
合には、一対の制動側ディスク７，９が被制動側ディス
ク３の被制動面５，５’に押圧・接触するので、所望の
制動機能が発揮されて、回転軸１はその回転を規制され
る。これに反して、上記電磁コイル１７が通電状態の場
合には、制動側ディスク７が、被制動側ディスク３の被
制動面５から離間するので、制動機能が停止されて、回
転軸１は回転が可能になる。上記制動側ディスク７，９
は金属、例えば、軟鋼、表面処理鋼などである。一定の
表面粗さ、例えばＲmax≒５μｍを有するディスク７と
９とに無電解ニッケルめっきを施した時のニッケルめっ
きの厚さと表面粗さ保持率との関係（Ｒmaxｆ／Ｒmaxｉ
＝７０％）を図３に示す。ここにＲmaxｉは粗さのめっ
き前の最大高さで、Ｒmaxｆはめっき後の最大高さであ
る。図３から明らかなように、ニッケルめっきの厚さが
５μｍ以下であれば、ほぼ素地の表面粗さを反映できる
が、厚さがそれより大になると、表面粗さは図５に示す
ように小さくなり所期の表面粗さが得られず、場合によ
っては滑り途中において摩擦力の低下を生じ危険を伴い
かねない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of an electromagnetic friction brake to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. A rotating shaft 1 is provided on the braked side, and a braked disk 3 is spline-fitted to the rotating shaft 1 via a hub 2. The brake-side disk 3 is made of an organic friction material, for example, a polyimide resin material,
It is made of a phenolic resin-based material, and both left and right sides are made to be braked surfaces 5, 5 'in the figure. On the other hand, as the braking side, a pair of braking side disks 7, 9 are arranged. The brake-side disks 7, 9 are arranged so that the above-mentioned brake-side disk 3 is sandwiched between the surfaces to be braked 5, 5 '. Of the above-mentioned braking-side disks 7, 9, the braking-side disk 9 is fixed to a substrate 13 by a screw member 11 such as an adjusting bolt.
On the other hand, the braking-side disk 7 is installed so as to be slidable along a collar 7a in the figure and movable in the left-right direction, and is urged in the direction of the braking-side disk 3 by a coil spring 15. When the electromagnetic coil 17 is energized, it moves to the left in the drawing against the spring force of the coil spring 15. When the electromagnetic coil 17 is in a non-energized state, the pair of braking-side disks 7 and 9 press and contact the braking surfaces 5 and 5 'of the braking-side disk 3, so that a desired braking function is exhibited. The rotation of the rotating shaft 1 is restricted. On the other hand, when the electromagnetic coil 17 is in the energized state, the brake-side disk 7 separates from the braked surface 5 of the brake-side disk 3, so that the braking function is stopped and the rotating shaft 1 rotates. Becomes possible. The above-mentioned braking side disks 7, 9
Is a metal, for example, mild steel, surface-treated steel, or the like. Relationship between nickel plating thickness and surface roughness retention when electroless nickel plating is applied to disks 7 and 9 having a constant surface roughness, for example, Rmax ≒ 5 μm (Rmaxf / Rmaxi
= 70%) is shown in FIG. Here, Rmaxi is the maximum height of the roughness before plating, and Rmaxf is the maximum height of the roughness after plating. As is clear from FIG. 3, when the thickness of the nickel plating is 5 μm or less, the surface roughness of the base can be substantially reflected. However, when the thickness is larger than that, the surface roughness becomes as shown in FIG. As a result, the desired surface roughness cannot be obtained, and in some cases, the frictional force may be reduced during sliding, which may be dangerous.

【０００７】[0007]

【発明の効果】上記の通り、金属側摩擦面の防錆目的で
処理する無電解ニッケルめっきの厚さを５μｍ以下にす
ることにより、素地表面粗さが保持され、摩擦力を低下
させることなく摩擦力伝達装置本来の機能が発揮され
る。As described above, by setting the thickness of the electroless nickel plating treated for the purpose of preventing rust on the metal side friction surface to 5 μm or less, the surface roughness of the substrate is maintained and the frictional force is not reduced. The original function of the frictional force transmitting device is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例である電磁ブレ−キ装置の構成
を示す縦断正面図である。FIG. 1 is a vertical sectional front view showing a configuration of an electromagnetic brake device according to an embodiment of the present invention.

【図２】摩擦力伝達装置の金属製摩擦要素に厚さ５μｍ
以下の無電解ニッケルめっきを施した表面の拡大断面図
である。FIG. 2 shows a 5 μm thick metal friction element of a frictional force transmitting device.
It is an expanded sectional view of the surface to which the following electroless nickel plating was applied.

【図３】無電解ニッケルめっきの厚さと表面粗さ保持率
の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of electroless nickel plating and the surface roughness retention.

【図４】表面粗さＲａ，Ｒmaxの意味を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the meaning of surface roughnesses Ra and Rmax.

【図５】金属製摩擦要素に厚さ５μｍ以上の無電解ニッ
ケルめっきを施した表面の断面拡大図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a surface where a metal friction element is subjected to electroless nickel plating with a thickness of 5 μm or more.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

７，９：制動側ディスク Ｍ：金属製摩擦要素 Ｐ₁，Ｐ₂：無電解ニッケルめっき層7,9: braking side disk M: metallic friction elements P _1, P _2: Electroless nickel plating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16D 69/00 F16D 27/112 C23C 18/32──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) F16D 69/00 F16D 27/112 C23C 18/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 有機系摩擦材料製の一方の摩擦要素と金
属製の他方の摩擦要素とを選択的に押圧・接触させるこ
とにより制動機能、摩擦力伝達機能、加減速機能の少な
くとも一つを発揮させ真空中で使用される摩擦力伝達装
置において：前記金属製の摩擦要素の表面処理を、厚さ
５μｍ以下の無電解ニッケルめっきで行い、素地の表面
粗さをめっき前とほぼ同一に保持することを特徴とする
真空中で使用される摩擦力伝達装置。At least one of a braking function, a frictional force transmitting function, and an acceleration / deceleration function is achieved by selectively pressing and contacting one friction element made of an organic friction material and the other friction element made of metal. In a frictional force transmission device used in a vacuum in which the metal is used, the surface treatment of the metallic friction element is performed by electroless nickel plating with a thickness of 5 μm or less, and the surface roughness of the substrate is kept almost the same as before plating. A frictional force transmission device used in a vacuum.