(57)【要約】  歯付プーリＰは、熱可塑性樹脂製であって、外周に周方向に一定ピッチで歯部１１が配設されたプーリ本体１０を有する。プーリ本体１０が、ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体と、断面形状が偏平に形成されたガラス繊維とを含有する樹脂組成物で形成されている。
2019244435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に周方向に一定ピッチで歯部が配設されたプーリ本体を有する熱可塑性樹脂製の歯付プーリであって、
前記プーリ本体が、ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体と、断面形状が偏平に形成されたガラス繊維とを含有する樹脂組成物で形成された歯付プーリ。
【請求項２】
請求項１に記載された歯付プーリにおいて、
前記ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体におけるナイロン６Ｔの構成単位のモル分率が５５モル％以上７５モル％以下である歯付プーリ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体の体積含有量が４５．０体積％以上６０．０体積％以下である歯付プーリ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記ガラス繊維の幅が２０μｍ以上５０μｍ以下であり、且つ厚さが３μｍ以上１０μｍ以下である歯付プーリ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記ガラス繊維の体積含有量が２０．０体積％以上５０．０体積％以下である歯付プーリ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物が酸変性ポリオレフィンを更に含有する歯付プーリ。
【請求項７】
請求項６に記載された歯付プーリにおいて、
前記酸変性ポリオレフィンが無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含む歯付プーリ。
【請求項８】
請求項７に記載された歯付プーリにおいて、
前記酸変性ポリオレフィンが、分子量１００万以上の無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレンを含む歯付プーリ。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記酸変性ポリオレフィンの体積含有量が１．０体積％以上５．０体積％以下である歯付プーリ。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記酸変性ポリオレフィンの体積含有量が、前記ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体の体積含有量よりも少ない歯付プーリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記酸変性ポリオレフィンの体積含有量の前記ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体の体積含有量に対する体積比が０．０２５以上０．０４０以下である歯付プーリ。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物が、前記ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体の海に前記酸変性ポリオレフィンの島が分散した海島構造を有する歯付プーリ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物が球状溶融シリカを更に含有する歯付プーリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載された歯付プーリにおいて、
前記球状溶融シリカの５０％径が１５μｍ以上３０μｍ以下である歯付プーリ。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記球状溶融シリカの体積含有量が３．０体積％以上１５．０体積％以下である歯付プーリ。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記球状溶融シリカの体積含有量が前記ガラス繊維の体積含有量よりも少ない歯付プーリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物における前記球状溶融シリカの体積含有量の前記ガラス繊維の体積含有量に対する比が０．２０以上０．４０以下である歯付プーリ。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物のＪＩＳ Ｋ７２０９：２０００に基づいて測定される吸水率が０．２０％以下である歯付プーリ。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物のＪＩＳ Ｋ７１７１：２０１６に基づいて測定される曲げ強さが２８０ＭＰａ以上である歯付プーリ。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかに記載された歯付プーリにおいて、
前記樹脂組成物のＪＩＳ Ｋ７１７１：２０１６に基づいて測定される曲げ弾性率が１２．０ＭＰａ以上である歯付プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化の観点から、金属製部品を樹脂製部品に置換することが広く行われている。例えば、特許文献１には、ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体等のポリアミドを主成分とするベース樹脂に、酸変性オレフィン系エラストマーが配合されているとともに、炭素繊維が分散して含まれた樹脂組成物で歯車本体が形成された樹脂歯車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２６６８３２号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、外周に周方向に一定ピッチで歯部が配設されたプーリ本体を有する熱可塑性樹脂製の歯付プーリであって、前記プーリ本体が、ナイロン６Ｔとナイロン１１との共重合体と、断面形状が偏平に形成されたガラス繊維とを含有する樹脂組成物で形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】実施形態に係る歯付プーリの斜視図である。
【図２】実施形態に係る歯付プーリを用いた歯付ベルト伝動装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【０００７】
図１は、実施形態に係る歯付プーリＰを示す。この実施形態に係る歯付プーリＰは、例えば電動パワーステアリング、ドアミラー、リアスライドドア、ブレーキシステム等の駆動機構や減速機構の歯付ベルト伝動装置の従動プーリとして用いられるものである。
【０００８】
実施形態に係る歯付プーリＰは、熱可塑性樹脂製であって、樹脂組成物で形成された円筒状のプーリ本体１０を有し、このプーリ本体１０のみで構成されている。なお、実施形態に係る歯付プーリＰは、プーリ本体１０以外に、プーリ本体１０に内嵌めされた金属製の軸取付部材等を有していてもよい。実施形態に係る歯付プーリＰの外径は例えば６０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下、内径は例えば４０ｍｍ以上５５ｍｍ以下、及び幅は例えば２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下である。
【０００９】
プーリ本体１０には、複数の歯部１１が外周に沿って一定ピッチで配設されている。歯部１１は、幅方向に対して傾斜して延びるように設けられたいわゆるハス歯である。その傾斜角度は、噛合伝動時の騒音低減の観点から、好ましくは５°以上１５°以下である。なお、歯部１１は、幅方向に延びるように設けられていてもよい。
【００１０】
歯部１１は、側面視形状が台形である台形歯であってもよく、また、半円形である丸歯であってもよく、さらには、その他の形状のものであってもよい。歯数は例えば９０個以上１６５個以下である。歯部１１の歯高さは例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下、及び歯幅は例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。プーリ本体１０の両側のそれぞれにはフランジ１２が一体に設けられている。
【００１１】
プーリ本体１０を形成する樹脂組成物（以下「樹脂組成物Ｘ」という。）は、マトリクス材料と、そのマトリクス材料に分散した分散材料とを含有する。樹脂組成物Ｘにおけるマトリクス材料の体積含有量は、好ましくは５０．０体積％以上７０．０体積％以下、より好ましくは５５．０体積％以上６５．０体積％以下である。樹脂組成物Ｘにおける分散材料の体積含有量は、好ましくは３０．０体積％以上５０．０体積％以下、より好ましくは３５．０体積％以上４５．０体積％以下である。
【００１２】
樹脂組成物Ｘは、マトリクス材料として、ナイロン６Ｔ（ポリヘキサメチレンテレフタルアミド）とナイロン１１（ポリウンデカンアミド）との共重合体（以下「ナイロン６Ｔ／１１」という。）を含有する。
【００１３】
ナイロン６Ｔ／１１におけるナイロン６Ｔの構成単位のモル分率は、好ましくは５５モル％以上７５モル％以下である。ナイロン６Ｔ／１１におけるナイロン１１の構成単位のモル分率は、好ましくは２５モル％以上４５モル％以下である。樹脂組成物Ｘにおけるナイロン６Ｔ／１１の体積含有量（Ａ）は、好ましくは４５．０体積％以上６０．０体積％以下、より好ましくは５０．０体積％以上５５．０体積％以下である。
【００１４】
樹脂組成物Ｘは、歯付ベルトに与える損傷を抑制する観点から、マトリクス材料として、酸変性ポリオレフィンを含有することが好ましい。酸変性ポリオレフィンは、ポリオレフィンに、不飽和カルボン酸、その酸無水物、及び誘導体のうちの１種又は２種以上が結合した化合物である。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ-１-ブテン、ポリ-４-メチル-１-ペンテンなどのホモポリマー；エチレンとプロピレン、１-ブテン、１-ヘキセン、１-オクテン、４-メチル-１-ペンテンなどのα-オレフィンとの共重合体等が挙げられる。不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等が挙げられる。酸変性ポリオレフィンは、これらの組み合わせのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含むことがより好ましく、無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレン（分子量１００万以上）を含むことが更に好ましい。樹脂組成物Ｘにおける酸変性ポリオレフィンの体積含有量（Ｂ）は、好ましくは１．０体積％以上５．０体積％以下、より好ましくは２．０体積％以上４．０体積％以下である。
【００１５】
この場合、樹脂組成物Ｘにおける酸変性ポリオレフィンの体積含有量（Ｂ）は、ナイロン６Ｔ／１１の体積含有量（Ａ）よりも少ないことが好ましい。樹脂組成物Ｘにおける酸変性ポリオレフィンの体積含有量（Ｂ）のナイロン６Ｔ／１１の体積含有量（Ａ）に対する体積比（Ａ／Ｂ）は、好ましくは０．０２５以上０．０４０以下、より好ましくは０．０３０以上０．０３５以下である。樹脂組成物Ｘのマトリクス材料は、ナイロン６Ｔ／１１の海に酸変性ポリオレフィンの島が分散した海島構造を有していてもよい。
【００１６】
樹脂組成物Ｘは、分散材料として、断面形状が偏平に形成されたガラス繊維（以下「偏平ガラス繊維」という。）を含有する。偏平ガラス繊維の断面形状としては、例えば、繭形や長円形が挙げられる。
【００１７】
偏平ガラス繊維の幅は、好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上４０μｍ以下であり、厚さは、好ましくは３μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上７μｍ以下である。偏平ガラス繊維の繊維長は、配合時には例えば２ｍｍ以上４ｍｍ以下であるが、混練により折損して配合時よりも短くなって樹脂組成物Ｘに含有されることとなる。樹脂組成物Ｘにおける偏平ガラス繊維の体積含有量（Ｃ）は、好ましくは２０．０体積％以上５０．０体積％以下、より好ましくは２５．０体積％以上４５．０体積％以下である。なお、樹脂組成物Ｘは、偏平ガラス繊維に加えて、断面形状が円形のガラス繊維（以下「円形ガラス繊維」という。）も含有していてもよい。
【００１８】
樹脂組成物Ｘは、異方性の発現を抑えて寸法安定性を高める観点から、分散材料として、球状溶融シリカを含有することが好ましい。球状溶融シリカの５０％径（Ｄ５０：メジアン径）は、好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは１７μｍ以上２５μｍ以下である。樹脂組成物Ｘにおける球状溶融シリカの体積含有量（Ｄ）は、好ましくは３．０体積％以上１５．０体積％以下、より好ましくは５．０体積％以上１２．０体積％以下である。
【００１９】
樹脂組成物Ｘにおける球状溶融シリカの体積含有量（Ｄ）は、偏平ガラス繊維の体積含有量（Ｃ）よりも少ないことが好ましい。樹脂組成物Ｘにおける球状溶融シリカの体積含有量（Ｄ）の偏平ガラス繊維の体積含有量（Ｃ）に対する比（Ｄ／Ｃ）は、好ましくは０．２０以上０．４０以下、より好ましくは０．２５以上０．３５以下である。
【００２０】
なお、樹脂組成物Ｘは、マトリクス材料として、ナイロン６Ｔ／１１及び酸変性ポリオレフィン以外の化合物を含有していてもよく、また、分散材料として、偏平ガラス繊維及び球状溶融シリカ以外のものを含有していてもよい。
【００２１】
樹脂組成物Ｘの吸水率は、吸水による寸法変化を抑制する観点から、好ましくは０．２０％以下、より好ましくは０．１５％以下である。この吸水率は、ＪＩＳＫ７２０９：２０００に基づいて測定されるものである。
【００２２】
樹脂組成物Ｘの曲げ強さは、好ましくは２８０ＭＰａ以上、より好ましくは３００ＭＰａ以上である。曲げ弾性率は、好ましくは１２．０ＭＰａ以上、より好ましくは１５．０ＭＰａ以上である。これらの曲げ強さ及び曲げ弾性率は、ＪＩＳＫ７１７１：２０１６に基づいて測定されるものである。
【００２３】
実施形態に係る歯付プーリＰは、射出成形機を用い、ホッパーから投入したナイロン６Ｔ／１１を含むマトリクス材料と、偏平ガラス繊維を含む分散材料とを、シリンダ内で加熱して混練することにより溶融状態の樹脂組成物Ｘを調製し、それを金型の歯付プーリＰの形状のキャビティに射出充填して冷却することにより製造することができる。
【００２４】
図２は、実施形態に係る歯付プーリＰを用いた歯付ベルト伝動装置２０を示す。
【００２５】
この歯付ベルト伝動装置２０は、実施形態に係る歯付プーリＰが従動プーリとして従動軸２１に取り付けられ、その側方に設けられた駆動軸２２に取り付けられた歯数の少ない駆動プーリ２３との間に、ハス歯の歯部の表面が補強布で被覆された歯付ベルトＢが巻き掛けられて構成されている。歯付ベルト伝動装置２０は、歯付ベルトＢが一方向に走行するものであってもよく、また、一方向及び逆方向に往復走行するものであってもよい。
【００２６】
以上に説明した実施形態に係る歯付プーリＰによれば、熱可塑性樹脂製のプーリ本体１０が、ナイロン６Ｔ／１１と偏平ガラス繊維とを含有する樹脂組成物Ｘで形成されていることにより、優れた寸法安定性を得ることができる。これは、吸水性の低いナイロン６Ｔ／１１を用いることにより吸水による寸法変化自体が抑えられるとともに、偏平ガラス繊維を用いることにより寸法変化の異方性が抑えられるためであると推測される。
【００２７】
また、実施形態に係る歯付プーリＰによれば、歯付ベルトに与える損傷、具体的には、歯表面を被覆する補強布の摩耗を抑制することができる。これは、ナイロン６Ｔ／１１の硬度が比較的低く、偏平ガラス繊維が歯付ベルトに対して面接触するためであると推測される。
【実施例】
【００２８】
（歯付プーリ）
以下の実施例１〜３及び比較例１〜４の歯付プーリを作製した。それぞれの構成については表１にも示す。【００２９】
＜実施例１＞
ナイロン６Ｔ／１１（バイロアミドＭＪ−３００  東洋紡社製）を５９．５体積％、及び偏平ガラス繊維（ＣＳＧ３ＰＡ−８２０  日東紡社製、幅：３０〜４０μｍ、厚さ：５μｍ、初期繊維長：３．０ｍｍ）を４０．５体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形したハス歯の歯付プーリを実施例１とした。なお、歯付プーリの外径は７０．５ｍｍ、幅は３２．０ｍｍ、及び歯数は１１１個であった（以下、同様）。【００３０】
＜実施例２＞
ナイロン６Ｔ／１１を５９．５体積％、偏平ガラス繊維を３０．５体積％、及び球状溶融シリカ（ＦＢ−９４５４  デンカ社製、Ｄ５０：２０μｍ）を１０．０体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形したハス歯の歯付プーリを実施例２とした。【００３１】
＜実施例３＞
ナイロン６Ｔ／１１を５９．５体積％、偏平ガラス繊維を３０．５体積％、球状溶融シリカを８．０体積％、及び無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレン（ＬＹ１０４０  三井化学社製、分子量：２００万）を２．０体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形したハス歯の歯付プーリを実施例３とした。【００３２】
＜比較例１＞
ナイロン９Ｔ（ジェネスタＮ１０００Ａ  クラレ社製）を５９．５体積％、及び円形ガラス繊維（ＥＣＳ０３−６１５  セントラルグラスファイバー社製、外径：９μｍ、初期繊維長：３．０ｍｍ）を４０．５体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形したハス歯の歯付プーリを比較例１とした。【００３３】
＜比較例２＞
ナイロン４，６（スタニールＴＳ３４１Ｎ  ディーエスエム社製）を５９．５体積％、及び円形ガラス繊維を４０．５体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形したハス歯の歯付プーリを比較例２とした。【００３４】
＜比較例３＞
ナイロン６，６（ウルトラミッドＡ３Ｗ  ＢＡＳＦ社製）を８４．３体積％、及び円形ガラス繊維を１５．７体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形した歯付プーリを比較例３とした。【００３５】
＜比較例４＞
ナイロン９Ｔを５９．５体積％、及び偏平ガラス繊維を４０．５体積％含有する樹脂組成物を用いて射出成形した歯付プーリを比較例４とした。【００３６】
【表１】
2019244435.tif 000003
【００３７】
（試験方法）
＜歯外径真円度＞
実施例１〜３及び比較例１〜４のそれぞれの歯付プーリについて、幅方向の２．０ｍｍ、１５．０ｍｍ、及び２８．０ｍｍの位置において、外径を測定し、その最大値と最小値との寸法差を歯外径真円度とした。【００３８】
＜比重＞
実施例１〜３及び比較例１〜４のそれぞれの歯付プーリを形成する樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ７１１２：１９９９に基づいて比重を測定した。【００３９】
＜吸水率＞
実施例１〜３及び比較例１〜４のそれぞれの歯付プーリを形成する樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ７２０９：２０００に基づいて吸水率を測定した。【００４０】
＜曲げ強さ・曲げ弾性率＞
実施例１〜３及び比較例１〜４のそれぞれの歯付プーリを形成する樹脂組成物について、ＪＩＳ Ｋ７１７１：２０１６に基づいて曲げ強さ及び曲げ弾性率を測定した。【００４１】
＜ベルト走行試験＞
実施例１〜３及び比較例１〜４のそれぞれの歯付プーリを従動プーリとして、図２に示すのと同様のプーリレイアウトのベルト走行試験機を用いてベルト走行試験を行った。駆動プーリの外径は２５．６ｍｍであり、駆動プーリ及び試験対象の従動プーリ間に、歯表面が補強布で被覆されたハス歯の歯付ベルトを巻き掛け、歯付ベルトに１００Ｎの張力を与えた状態で、駆動プーリを２０００ｒｐｍの回転数で回転させた。そして、補強布が摩耗して歯欠けが生じた時点でベルト走行を停止し、それまでのベルト走行時間をベルト耐久時間とした。なお、ベルト走行時間の最長を２００時間とした。【００４２】
また、ベルト走行試験後の歯付ベルトの歯表面の補強布を目視観察し、ベルト損傷度を、Ａ：補強布の摩耗がほとんど認められない、Ｂ：僅かに補強布の摩耗が認められる、Ｃ：著しい補強布の摩耗が認められる、Ｄ：補強布の摩耗が進行して歯欠けが生じている、と４段階で評価した。【００４３】
（試験結果）
表１に試験結果を示す。【００４４】
表１によれば、プーリ本体がナイロン６Ｔ／１１と偏平ガラス繊維とを含有する樹脂組成物で形成された実施例１〜３と、プーリ本体がナイロン９Ｔ、ナイロン４，６、或いはナイロン６，６と円形ガラス繊維とを含有する樹脂組成物で形成された比較例１〜３及びプーリ本体がナイロン９Ｔと偏平ガラス繊維とを含有する樹脂組成物で形成された比較例４とを比較すると、前者は、後者に比べて、歯外径真円度が小さいことから、寸法安定性が優れることが分かる。また、歯付プーリを形成する樹脂組成物が球状溶融シリカを含有しない実施例１と、球状溶融シリカを含有する実施例２及び３とを比較すると、球状溶融シリカの含有により、寸法安定性が更に高められることが分かる。【００４５】
実施例１〜３は、比較例１〜４に比べて、ベルト耐久時間が長く、且つベルト損傷度が低いことから、歯付ベルトに与える損傷が小さいことが分かる。また、歯付プーリを形成する樹脂組成物が無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレンを含有しない実施例１及び２と、無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレンを含有する実施例３とを比較すると、無水マレイン酸変性超高分子量ポリエチレンの含有により、歯付ベルトに与える損傷が抑制されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、歯付プーリの技術分野について有用である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｂ  歯付ベルト
Ｐ  歯付プーリ
１０  プーリ本体
１１  歯部
１２  フランジ
２０  歯付ベルト伝動装置
２１  従動軸
２２  駆動軸
２３  駆動プーリ
【図１】
2019244435.tif 000004
【図２】
2019244435.tif 000005
【国際調査報告】
2019244435.tif 000006
2019244435.tif 000007