JPH10281262A

JPH10281262A - 動力伝達部材

Info

Publication number: JPH10281262A
Application number: JP9093983A
Authority: JP
Inventors: Yamato Arai; 大和新井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2017-04-11
Also published as: EP0870950A3; DE69817059T2; US6106422A; JP3717271B2; EP0870950A2; EP0870950B1; DE69817059D1

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度であるうえに、摩耗し難くしかも相手材
への攻撃性が少なく且つ温度的に安定した摩擦係数を持
つ動力伝達部材を提供すること。【解決手段】フェノール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリ
アミド繊維、グラファイト、およびタルクを、それぞれ
５〜３０重量％、５〜１５重量％、１０〜１５重量％お
よび５〜２０重量％の配合割合で充填して、成形用樹脂
を調製し、この成形用樹脂を成形して偏心リング１を得
た。炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維の充填によ
り、高強度を得つつ適度な柔軟性を確保できる。グラフ
ァイトの充填により適度に摩擦係数を低くし耐摩耗性を
向上できる。タルクの充填により摩擦を容易に調整でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プーリ等の動力伝
達部材に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、ベルトの接触径を変化できるようにした可変速プー
リとして、プーリのＶ溝に嵌められた偏心リングに平ベ
ルトが巻き掛けてあるタイプが提供されている。このタ
イプの可変速プーリでは、偏心リングとＶ溝を形成する
部材との間でトルク伝達を行うが、両者間の接触部の面
積が狭いので、面圧が非常に高くなる。また、上述の接
触部においては、トルク伝達のための転がり運動と、偏
心のための滑り運動とが混在した複雑な接触状態が存在
する。

【０００３】これに対して、従来、偏心リングを構成す
る材料として、金属を用いていたので、焼き付きを生じ
たり、Ｖ溝を形成する部材の摩耗が大きくなる等の問題
があった。また、この問題に対して、偏心リングに樹脂
を用いることが考えられる。偏心リングに一般の樹脂を
用いた場合には、偏心リングの摩耗が大きくなったり、
また、摩擦が不安定となる結果、伝達トルクが安定しな
かったり、さらには、接触部が溶融してしまう場合も考
えられる。

【０００４】言い換えると、偏心リングに用いる樹脂成
形体としては、自身は耐摩耗性に優れているにもかかわ
らず相手部材への攻撃性は緩やかであり、しかも、温度
にかかわらず安定した適度な摩擦係数を持つことが要求
されることになる。ところで、近年、自動車部品の小型
軽量化、低コスト化が進行するのに伴って、従来は金属
製のものが主であったプーリが樹脂製のものに置き換え
られつつあり、一般のプーリに関しても、上述の偏心リ
ングと同様の課題があった。

【０００５】このような課題を解決するために、フェノ
ール樹脂に、芳香族ポリアミド繊維、非線形無機充填材
およびグラファイトを配合した樹脂材料を成形した動力
伝達部材が考えられている（例えば、本願出願人等の先
願、特願平８─２３０５７３号参照）。本願出願人は、
この動力伝達部材を上述の偏心リングに適用したとこ
ろ、この動力伝達部材の強度が不足する場合に遭遇し
た。このような場合、補強用金属部材を上述の樹脂材料
中に埋設することが考えられる。しかしながら、補強用
金属部材を埋設すると、補強用金属部材の製造コストが
かかる上に、補強用金属部材を埋設するために樹脂成形
の成形コストも上昇してしまう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、摩耗し難くしかも相手材への攻撃性が小さ
く且つ温度的に安定した適度な摩擦係数を持つうえに、
高強度で安価に製作できる樹脂製の動力伝達部材を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の動力伝達部材は、フェノール樹脂に、炭素
繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグラファイトを配合
した樹脂材料を成形してなることを特徴とする。フェノ
ール樹脂は、耐熱性、剛性が優れ、且つ高温下において
も溶融軟化しないという利点を有するものの、脆く、ま
た、本質的に摩擦係数が極めて高いため滑りを有すると
ころで用いることが困難である。そこで、フェノール樹
脂の脆さを改善するために補強材として炭素繊維および
芳香族ポリアミド繊維を用い、摺動性向上のために固体
潤滑材としてグラファイトを用いた。

【０００８】上述の炭素繊維は、補強材として機械的強
度の向上に寄与する。炭素繊維としては、東レ社製の商
品名トレカを例示することができる。樹脂材料中での炭
素繊維の含有割合としては、５重量％未満では強度不足
で割れ等を生じるおそれがあり、３０重量％を超えると
硬くなり過ぎて相手部材を摩耗させてしまうことから、
５〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。

【０００９】上述の芳香族ポリアミド繊維は、補強材と
して機械的強度の向上に寄与するばかりでなく、耐摩耗
性の向上にも大きな効果を発揮し、さらに、従来のガラ
ス繊維や炭素繊維に見られるような、相手部材を摩耗さ
せる作用も少ない。芳香族ポリアミド繊維としては、デ
ュポン社製の商品名ケブラーや商品名ノメックス、およ
び帝人社製の商品名コーネックスを例示することができ
る。樹脂材料中での芳香族ポリアミド繊維の含有割合と
しては、５重量％未満では強度不足で割れ等を生じるお
それがあり、炭素繊維が配合されている場合に１５重量
％を超えても補強効果の向上は認められないことから、
５〜１５重量％の範囲にあることが好ましい。

【００１０】このように補強材として炭素繊維および芳
香族ポリアミド繊維を配合することによって、芳香族ポ
リアミド繊維によって相手部材の摩耗を防止しつつ、炭
素繊維が芳香族ポリアミド繊維の圧縮強度の不足を補う
ことができるので、十分な強度、例えば、曲げ強度を得
ることができる。特に、補強材として主に炭素繊維を、
補助的に芳香族ポリアミド繊維を配合することによっ
て、相手部材の摩耗を防止しつつ、十分な強度を得るの
に好ましい。なお、補強材として炭素繊維のみを配合す
ると、相手部材を摩耗させてしまう虞があり好ましくな
い。また、補強材として芳香族ポリアミド繊維のみを配
合すると、十分な強度、特に曲げ強度を得ることができ
ず、好ましくない。

【００１１】上述のグラファイトとしては、例えば、Ｃ
ＰＢ３０（中超黒鉛工業所）がある。グラファイトの樹
脂材料に対する含有割合としては、１０重量％未満では
滑りが悪くなり、１５重量％を超えると脆くなることか
ら１０〜１５重量％の範囲にあることが好ましい。ま
た、上述の樹脂材料中に、非線形無機充填材がさらに配
合されていれば、摩擦力を調整するのに好ましい。非線
形無機充填材としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウム、シリカ粉末、タルク、クレー、アルミナ、マイカ
および石こうからなるグループから選ばれた少なくとも
一つのものを含む。非線形無機充填材の樹脂材料中での
含有割合としては、５重量％未満では摩擦が大きくな
り、２０重量％を超えると脆くなることから５〜２０重
量％の範囲にあることが好ましい。特に、非線形無機充
填材がタルクであれば、摩擦力の調整が行ない易い点で
好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
図面を参照しつつ説明する。まず、炭素繊維、芳香族ポ
リアミド繊維、非線形無機充填材、グラファイトを、下
記の割合で、ベースレジンであるフェノール樹脂に添
加、混練して成形用樹脂を調製した。

【００１３】それから、この成形用樹脂を成形し、図１
に示すような可変速プーリＡに適用される動力伝達部材
としての偏心リング１を得た。この偏心リング１は、断
面略台形形状の円環状をしており、外周面に平ベルトＢ
への伝動面１ａを形成している。この伝動面１ａには、
平ベルト側と噛み合う複数の凹溝が周方向に沿って形成
されている。この偏心リング１は、互いの間の間隔を調
整自在な一対のＶ溝形成体２，３間に区画されるＶ溝４
に嵌められている。偏心リング１の両周側面にそれぞれ
形成されたテーパ面１ｂ，１ｃが、各Ｖ溝形成体２，３
の斜面２ａ，３ａにそれぞれ接するようになっている。
このテーパ面１ｂ，１ｃが、トルク伝達のための転がり
運動と、偏心のための滑り運動とが混在した非常に複雑
な接触状態が存在する部分となる。

【００１４】上述の可変速プーリＡでは、エンジンによ
り駆動される筒状の回転軸５の周囲に互いに逆ねじで且
つ同一ピッチのねじ部６，７を形成している。上述のＶ
溝形成体２，３は、それぞれ上述のねじ部６，７にねじ
嵌合されて、且つ両Ｖ溝形成体２，３は凹凸嵌合により
互いに一体回転可能に連結されている。また、８は、両
Ｖ溝形成体２，３が互いに近接する方向に付勢する皿ば
ねである。この可変速プーリＡでは、ベルトの張力を増
加させることにより、偏心リング１を回転軸５の軸線５
ａから偏心させ、ベルトの接触径を変化させるものであ
る。

【００１５】上述の炭素繊維は、補強材として機械的強
度の向上に寄与する。樹脂材料中での炭素繊維の含有割
合としては、５〜３０重量％の範囲にあることが好まし
く、より好ましくは１０〜２０重量％の範囲であり、さ
らに好ましくは１５重量％がよい。これは、５重量％未
満では強度不足で割れ等を生じるおそれがあり、３０重
量％を超えると硬くなり過ぎて相手部材を摩耗させてし
まうからである。炭素繊維としては、東レ社製の商品名
トレカを例示することができる。

【００１６】上述の芳香族ポリアミド繊維は、補強材と
して機械的強度の向上に寄与するばかりでなく、耐摩耗
性の向上にも大きな効果を発揮し、さらに、従来のガラ
ス繊維や炭素繊維に見られるような、相手部材を摩耗さ
せる作用も少ない。樹脂材料中での芳香族ポリアミド繊
維の含有割合としては、５〜１５重量％の範囲にあるこ
とが好ましい。これは、５重量％未満では強度不足で割
れ等を生じるおそれがあり、炭素繊維が配合されている
場合に１５重量％を超えても補強効果の向上は認められ
ないからである。芳香族ポリアミド繊維としては、デュ
ポン社製の商品名ケブラーや商品名ノメックス、および
帝人社製の商品名コーネックスを例示することができ
る。

【００１７】このように補強材として炭素繊維および芳
香族ポリアミド繊維を配合することによって、芳香族ポ
リアミド繊維によって相手部材の摩耗を防止しつつ、炭
素繊維が芳香族ポリアミド繊維の圧縮強度の不足を補う
ことができるので、十分な強度、例えば、曲げ強度を得
ることができる。特に、補強材として主に炭素繊維を、
補助的に芳香族ポリアミド繊維を配合することによっ
て、相手部材の摩耗を防止しつつ、十分な強度を得るの
に好ましい。なお、補強材として炭素繊維のみを配合す
ると、相手部材を摩耗させてしまう虞があり好ましくな
い。また、補強材として芳香族ポリアミド繊維のみを配
合すると、十分な強度、特に曲げ強度を得ることができ
ず、好ましくない。

【００１８】摺動性を高めて耐摩耗性を向上させるため
の添加剤として用いるグラファイトとしては、例えば、
ＣＰＢ３０（中超黒鉛工業所）がある。グラファイトの
樹脂材料に対する含有割合としては、１０〜１５重量％
の範囲にあることが好ましい。これは、１０重量％未満
では滑りが悪くなり、１５重量％を超えると脆くなるか
らである。

【００１９】また、上述の非線形無機充填材としては、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ粉末、タル
ク、クレー、アルミナ、マイカおよび石こうからなるグ
ループから選ばれた少なくとも一つのものを含む。非線
形無機充填材の樹脂材料中での含有割合としては、５〜
２０重量％の範囲にあることが好ましい。これは、５重
量％未満では摩擦が大きくなり、２０重量％を超えると
脆くなるからである。特に、上述の非線形無機充填材が
タルクであれば、摩擦力の調整が行ない易い点で好まし
い。

【００２０】本実施形態では、樹脂材料として、フェノ
ール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維およびグ
ラファイトを配合したものを用いているので、成形体と
しては、自身は、高強度且つ耐摩耗性に優れているにも
かかわらず相手部材への攻撃性は緩やかであり、しか
も、温度にかかわらず安定した摩擦係数を持つことにな
る。従って、偏心リングのようなベルト案内部材（動力
伝達部材）への適用に適している。

【００２１】また、フェノール樹脂への炭素繊維、芳香
族ポリアミド繊維およびグラファイトの配合割合を、炭
素繊維：５〜３０重量％、芳香族ポリアミド繊維：５〜
１５重量％、およびグラファイト：１０〜１５重量％の
範囲とすることにより、耐摩耗性をより向上させ、摩擦
係数をより安定させることができる。特に、高強度の偏
心リングを得ることができるので、補強用金属部材を偏
心リングの樹脂材料中に埋設する必要がない。その結
果、補強用金属部材を樹脂材料中に埋設した偏心リング
に比較して、軽量な偏心リング１とすることができるの
で、偏心リング１を上述のように偏心させるときに遠心
力の影響を少なくでき、その結果、偏心リング１の振動
を抑制することができる。従って、安定して動作するこ
とのできる可変速プーリＡとすることができる。

【００２２】また、上述の樹脂材料中に、非線形無機充
填材がさらに配合されていれば、摩擦力を調整するのに
好ましく、成形体は適度な摩擦係数を持つことになる。
非線形無機充填材の樹脂材料中での含有割合としては、
５〜２０重量％の範囲にあることが好ましく、特に、非
線形無機充填材がタルクであれば、摩擦力の調整を行い
易い。

【００２３】また、本発明を一般のプーリその他のベル
ト案内部材等の動力伝達部材に適用することができる。
その他、本発明の範囲で種々の変更を施すことができ
る。

【００２４】

【実施例】実施例１〜５および比較例１〜５ベースレジンであるノボラック型のフェノール樹脂に、
各種充填材を表１に示す割合で添加、混練して成形用樹
脂を調製した後、この成形用樹脂を成形し、実施例１〜
５および比較例１〜５の偏心リングを得た。

【００２５】実施例１〜５および比較例１，２は、炭素
繊維、芳香族ポリアミド繊維、グラファイトおよびタル
クを充填したものである。比較例３は、芳香族ポリアミ
ド繊維、グラファイトおよびタルクを充填したものであ
る。比較例４は、炭素繊維、グラファイトおよびタルク
を充填したものである。比較例５は、炭素繊維および芳
香族ポリアミド繊維を充填したものである。なお、表１
では、芳香族ポリアミド繊維をアラミドＦと表し、炭素
繊維をカーボンＦと表した。

【００２６】

【表１】

【００２７】上述の実施例１〜５および比較例１〜５の
偏心リングを、可変速プーリに用いて、耐摩耗性、試料
温度、摩擦係数、相手攻撃性および振動について評価試
験を行った。また、曲げ強度試験を行った。これらの試
験の結果、表１に示す結果を得た。なお、試験は異なる
周速を持つ２枚のディスクにおいて、互いの外周部を押
し付け、接触点に強制的にすべりを発生させて行ない、
ディスクの試料温度、摩擦係数、振動を測定した。ま
た、ディスクの摩耗量を測定することで、耐摩耗性、相
手攻撃性を評価した。また、偏心リングの一部を試料片
として、曲げ強度を測定した。

【００２８】試験結果における判断基準は、耐摩耗性で
は、ディスク摩耗なしを○とし、摩耗発生を×とした。
試料温度では、６０°Ｃ以下を○とし、６０°Ｃを超え
る場合を×とした。また、摩擦係数では、０．２〜０．
４で変動がない場合を○とし、それ以外を×とした。相
手攻撃性では、相手ディスクの摩耗がない場合を○と
し、摩耗発生を×とした。振動では、振動が発生した場
合を×とした。

【００２９】また、曲げ強度では、８５ＭＰａ以上を
◎、８５ＭＰａ未満７５ＭＰａ以上を○、７５ＭＰａに
達しない場合を×とした。なお、偏心リングとして必要
な曲げ強度は７５ＭＰａ以上である。表１の試験結果か
ら下記のことが判明した。 (1) 実施例１〜５の試験結果から、炭素繊維が５〜３０
重量％、アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）が５〜
１５重量％、グラファイトが１０〜１５重量％、非線形
無機充填材が５〜２０重量％であれば、耐摩耗性、試料
温度、摩擦係数、相手攻撃性、振動および曲げ強度の全
ての点で良好であった。

【００３０】(2) 比較例１では、炭素繊維が３５重量％
と多く、アラミド繊維が３重量％と少なく含まれてお
り、曲げ強度は全く問題ないが、炭素繊維が３５重量％
と多く含まれているため、相手攻撃性が大となる。しか
も、グラファイトは１８重量％と多く且つタルクが３重
量％と少ないために、摩擦係数が低くなり過ぎる。 (3) 比較例２では、炭素繊維が３重量％と少なく、アラ
ミド繊維が１８重量％と多く含まれているが、曲げ強度
不足となった。また、タルクが２３重量％と多いため
に、脆く強度不足となった。また、アラミド繊維が１８
重量％と多く含まれているが、炭素繊維ほどの補強効果
がなく、強度不足となった。また、グラファイトが８重
量％と少ないために摩擦係数が大きくなって試料温度が
上昇して不良となり、また、振動も生じた。

【００３１】(4) 比較例３では、アラミド繊維が２０重
量％と多く含まれていたが、炭素繊維が含まれていない
ために、曲げ強度が不足していた。 (5) 比較例４では、炭素繊維が３５重量％と多く含ま
れ、アラミド繊維が含まれていないが、強度的には問題
ない。しかし、炭素繊維が３５重量％と多く含まれてい
るため、相手攻撃性が大となる。

【００３２】(6) 比較例５では、炭素繊維およびアラミ
ド繊維は、それぞれ好ましい範囲にあり、強度的には問
題ないが、グラファイトおよびタルクが含まれていない
ために、摩擦係数が大きくなって試料温度が上昇して不
良となり、また、振動も生じた。

【００３３】

【発明の効果】このように、本発明では、樹脂材料とし
て、フェノール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊
維、およびグラファイトを配合したものを用いているの
で、成形体としては、自身は、高強度であり、且つ耐摩
耗性に優れているにもかかわらず相手部材への攻撃性は
緩やかであり、しかも、温度にかかわらず安定した摩擦
係数を持つことになる。従って、偏心リングのような動
力伝達部材への適用に適している。

【００３４】また、フェノール樹脂への炭素繊維、芳香
族ポリアミド繊維およびグラファイトの配合割合を、炭
素繊維：５〜３０重量％、芳香族ポリアミド繊維：５〜
１５重量％、グラファイト：１０〜１５重量％の範囲と
することにより、耐摩耗性をより向上させ、摩擦係数を
より安定させることができる。また、上述の樹脂材料中
に、非線形無機充填材がさらに配合されていれば、摩擦
力を調整するのに好ましく、成形体は適度な摩擦係数を
持つことになる。非線形無機充填材の樹脂材料中での含
有割合としては、５〜２０重量％の範囲にあることが好
ましく、特に、非線形無機充填材がタルクであれば、摩
擦力の調整を行い易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の動力伝達部材としての偏
心リングを含む可変速プーリの断面図である。

【符号の説明】

１偏心リング（動力伝達部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェノール樹脂に、炭素繊維、芳香族ポリ
アミド繊維およびグラファイトを配合した樹脂材料を成
形してなることを特徴とする動力伝達部材。
【請求項２】請求項１に記載の動力伝達部材において、上記樹脂材料中における、炭素繊維、芳香族ポリアミド
繊維およびグラファイトの含有割合が、炭素繊維：５〜３０重量％芳香族ポリアミド繊維：５〜１５重量％グラファイト：１０〜１５重量％の範囲にあることを特徴とする動力伝達部材。
【請求項３】請求項１または２に記載の動力伝達部材に
おいて、上記樹脂材料中における、炭素繊維の含有割合は芳香族
ポリアミド繊維の含有割合よりも多いことを特徴とする
動力伝達部材。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の動力伝達
部材において、上記樹脂材料中に、非線形無機充填材がさらに配合され
ていることを特徴とする動力伝達部材。
【請求項５】請求項４に記載の動力伝達部材において、上記樹脂材料中における、非線形無機充填材の含有割合
が５〜２０重量％の範囲にあることを特徴とする動力伝
達部材。
【請求項６】請求項４または５に記載の動力伝達部材に
おいて、非線形無機充填材はタルクであることを特徴とする動力
伝達部材。