(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変速プーリの偏心リングであって、
その外周面にベルトへの伝動面を有して可変速プーリのＶ溝間に配置され、
上記Ｖ溝を区画する一対のＶ溝形成体の斜面に対して転がり運動と滑り運動とが混在した接触状態で接触し、
その全体又は上記斜面と接する部分が、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てなることを特徴とする可変速プーリの偏心リング。
【請求項２】
可変速プーリの偏心リングであって、
その外周面にベルトへの伝動面を有して可変速プーリのＶ溝間に配置され、
上記Ｖ溝を区画する一対のＶ溝形成体の斜面に対して転がり運動と滑り運動とが混在した接触状態で接触し、
その全体又は上記斜面と接する部分が、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てなり、
上記樹脂材料中の、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の含有割合が、
芳香族ポリアミド繊維：１５〜２５重量％
非線形無機充填材：５〜２０重量％
グラファイト：５〜２０重量％
の範囲にあることを特徴とする可変速プーリの偏心リング。
【請求項３】
可変速プーリの偏心リングであって、
その外周面にベルトへの伝動面を有して可変速プーリのＶ溝間に配置され、
上記Ｖ溝を区画する一対のＶ溝形成体の斜面に対して転がり運動と滑り運動とが混在した接触状態で接触し、
その全体又は上記斜面と接する部分が、フェノール樹脂に、芳香族ポリアミド繊維、タルクおよびグラファイトを配合した樹脂材料を成形してなり、
上記樹脂材料中の芳香族ポリアミド繊維の含有割合が１５〜２５重量％とされ、
上記樹脂材料中のグラファイトの含有割合が５〜２０重量％とされ、
上記樹脂材料中のタルクの含有割合が摩擦係数を０．２〜０．４にするように５〜２０重量％とされていることを特徴とする可変速プーリの偏心リング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変速プーリの偏心リングに関する。
【０００２】
【従来の技術と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が提供されており、この可変速プーリでは、ＶベルトをプーリのＶ溝に直接巻き掛けてあるタイプと、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とがある。
【０００３】
後者の場合、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、上記接触部においては、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非常に複雑な接触状態が存在する。
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。
【０００４】
そこで、偏心リングに樹脂を用いることが考えられるが、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。
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。
【０００５】
本発明の課題は、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可変速プーリの偏心リングを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、可変速プーリの偏心リングであって、その外周面にベルトへの伝動面を有して可変速プーリのＶ溝間に配置され、上記Ｖ溝を区画する一対のＶ溝形成体の斜面に対して転がり運動と滑り運動とが混在した接触状態で接触し、その全体又は上記斜面と接する部分が、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てなる可変速プーリの偏心リングを提供するものである。
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芳香族ポリアミド繊維および非線形無機充填剤を用い、摺動性向上のために固体潤滑剤としてグラファイトを用いた。
【０００７】
上記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、耐磨耗性の向上にも大きな効果を発揮し、更に、従来のガラス繊維やカーボン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、１５重量％未満では強度不足で割れ等を生じるおそれがあり、２５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、１５〜２５重量％の範囲にあることが好ましい。
【０００８】
上記の非線形無機充填剤としては、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、上記の非線形無機充填材がタルクであれば、摩擦力の調整が行い易い点で好ましい。
【０００９】
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、５重量％未満では滑りが悪くなり、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。
また、本発明は、可変速プーリの偏心リングであって、その外周面にベルトへの伝動面を有して可変速プーリのＶ溝間に配置され、上記Ｖ溝を区画する一対のＶ溝形成体の斜面に対して転がり運動と滑り運動とが混在した接触状態で接触し、その全体又は上記斜面と接する部分が、フェノール樹脂に、芳香族ポリアミド繊維、タルクおよびグラファイトを配合した樹脂材料を成形してなり、上記樹脂材料中の芳香族ポリアミド繊維の含有割合が１５〜２５重量％とされ、上記樹脂材料中のグラファイトの含有割合が５〜２０重量％とされ、上記樹脂材料中のタルクの含有割合が摩擦係数を０．２〜０．４にするように５〜２０重量％とされている場合がある。
【００１０】
【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、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。
【００１１】
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１ｂ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。
【００１２】
上記の可変速プーリ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。上記のＶ溝形成体２，３は、それぞれ上記ねじ部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５ａから偏心させ、ベルトの接触径を変化させるものである。
【００１３】
上記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、耐磨耗性の向上にも大きな効果を発揮し、更に、従来のガラス繊維やカーボン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、１５〜２５重量％の範囲にあることが好ましい。これは、１５重量％未満では強度不足で割れ等を生じるおそれがあり、２５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。芳香族ポリアミド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。
【００１４】
上記の非線形無機充填剤としては、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、上記の非線形無機充填材がタルクであれば、摩擦力の調整が行い易い点で好ましい。
【００１５】
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、５〜２０重量％の範囲にあることが好ましい。これは、５重量％未満では滑りが悪くなり、２０重量％を超えると脆くなるからである。
【００１６】
本実施形態では、樹脂材料として、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ものを用いているので、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になる。したがって、偏心リングへの適用に適している。また、フェノール樹脂への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の配合割合を、芳香族ポリアミド繊維：１５〜２５重量％、非線形無機充填材：５〜２０重量％、グラファイト：５〜２０重量％の範囲とすることにより、耐磨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。
【００１７】
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。
なお、上記実施形態では、偏心リング全体を樹脂で構成されていたが、図２（ａ）に示すように、偏心リング１０が可変速プーリのＶ溝の斜面と接する部分のみを樹脂２０で構成し、残りの部分を金属３０で構成しても良い。また、図２（ｂ）に示すように、偏心リング１０が平ベルトおよびＶ溝の斜面と接する部分を樹脂２０で構成し、残りの部分を金属３０で構成しても良い。これら図２（ａ）および（ｂ）の実施形態において、樹脂２０と金属３０を接着剤を用いて互いに接着しても良いし、また、インサート成形により互いを接合しても良い。
【００１９】
【実施例】
実施例１〜３および比較例１〜７
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１〜３および比較例１〜６の偏心リングを得た。
【００２０】
実施例１〜３および比較例１，２は、芳香族ポリアミド繊維、グラファイト、タルクを充填したものである。比較例３は、カーボン繊維およびグラファイトを充填したものである。比較例４は、カーボン繊維、グラファイト、ＰＴＦＥおよびＢＰを充填したものである。比較例５は、芳香族ポリアミド繊維、グラファイト、タルク、カーボン繊維およびＰＴＦＥを充填したものである。比較例６は、カーボン繊維、グラファイトおよびＰＴＦＥを充填したものである。比較例７は、カーボン繊維、芳香族ポリアミド繊維および二硫化モリブデン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、カーボン繊維をカーボンＦと表した。
【００２１】
【表１】
0003665684.tif 000002
【００２２】
上記の実施例１〜３および比較例１〜６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ところ、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。
【００２３】
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。
【００２４】
表１の試験結果から下記のことが判明した。
1)  実施例１〜３の試験結果から、アラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）が１５〜２５重量％、非線形無機充填材が５〜２０重量％、グラファイトが５〜２０重量％であれば、耐摩耗性、試料温度、摩擦係数、相手攻撃性および振動の全ての点で良好であった。
2)  比較例１では、アラミド繊維が３０重量％と多く含まれているために偏心リングが硬くなり過ぎて、相手攻撃性が大であり、また、グラファイトが３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、タルクが２５重量％と多いために脆く強度不足となった。
3)  比較例２では、アラミド繊維が１０重量％と少ないために摩耗が大となり、また、グラファイトが２５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小さくなり過ぎる。
4)  比較例３では、グラファイトは１５重量％と好ましい範囲にあるものの、強化材としてカーボン繊維が含まれているため、相手攻撃性が大となり、しかもタルクが含まれていないので摩擦係数が低くなり過ぎる。
5)  比較例４では、グラファイトは重量％と好ましい範囲にあるものの、カーボン繊維が含まれているため相手攻撃性が大であった。また、タルクが含まれていないために摩擦係数に関して良好でなかった。
6)  比較例５では、アラミド繊維、グラファイトおよびタルクはそれぞれ好ましい範囲にあるものの、カーボン繊維が含まれていることから、相手攻撃性が大であった。
7)  比較例６では、グラファイトは含まれているものの、多量のカーボン繊維が含まれているので、相手攻撃性が大であった。
8)  比較例７では、アラミド繊維が含まれているものの、カーボン繊維が含まれているため、相手攻撃性が大であった。また、比較例７において、耐摩耗性が悪く振動が大であったのは、ＭｏＳ2 の固体潤滑剤としての効果がなかった為と推察される。
9)  ＰＴＦＥに関しては、比較例４〜６の結果からみて、グラファイトと比較して摩擦係数の安定に対する効果が小であると推察される。
10) ＢＰに関しては、比較例４と比較例６の結果からみて、摩擦調整剤として効果がないと推察される。
【００２５】
【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、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ものを用いているので、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になる。したがって、可変速プーリの偏心リングへの適用に適している。
【００２６】
また、フェノール樹脂への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の配合割合を、芳香族ポリアミド繊維：１５〜２５重量％、非線形無機充填材：５〜２０重量％、グラファイト：５〜２０重量％の範囲とすることにより、耐磨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、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。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施形態における偏心リングの要部断面図である。
【符号の説明】
１，１０      偏心リング
【図１】
0003665684.tif 000003
【図２】
0003665684.tif 000004