JP2001295903A

JP2001295903A - 動力伝達リング及びそれを用いた可変径プーリ

Info

Publication number: JP2001295903A
Application number: JP2000112149A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Uota; 雅史魚田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】軌道面の焼き付きが発生し難く、耐摩耗性に優
れるとともに、安定した伝達トルクを発揮し、動力伝達
面に対する攻撃性が少ない動力伝達リング及びそれを用
いた可変径プーリを提供する。【解決手段】外周面にベルトが巻き掛けられる第１の樹
脂リング３１の両側面に、外側面に軌道面３２ａを有
し、フェノール樹脂に芳香族ポリアミド繊維、非線形無
機充填材及びグラファイトを配合した樹脂材料からなる
第２の樹脂リング３２を接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一対のシーブ間
で挟持される動力伝達リング、及びそれを用いた可変径
プーリに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリーに巻き掛けられたベルトの
有効径（接触径）を変化させることができる可変径プー
リとして、例えば図８に示すように、テーパ状の動力伝
達面１０１を形成した一対のシーブ１００を、その動力
伝達面１０１どうしを互いに対向させた状態で軸方向に
相対移動自在に設け、外周面にベルトＢが巻き掛けられ
た動力伝達リング１０２を、前記一対の動力伝達面１０
１によって両シーブ１００の軸心に対して偏心可能に挟
持しているとともに、皿ばね１０３によって一方のシー
ブ１００を他方のシーブ１００側へ付勢したものが提供
されている（例えば特開平１１−３０３００号公報参
照）。この種の可変径プーリにおいて、前記動力伝達リ
ング１０２は、アルミニウム合金等の金属か、或いはポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、サーモプラス
ティックポリイミド（ＴＰＩ）、ポリエーテルニトリル
（ＰＥＮ）等の合成樹脂によって形成されており、その
両側面には、前記動力伝達面１０１に合致するテーパ状
の軌道面１０５が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の可変径プー
リは、シーブ１００の動力伝達面１０１と動力伝達リン
グ１０２の軌道面１０５との間でトルク伝達が行われる
が、両者の接触面積が狭いので、その面圧が非常に高く
なる。しかも、両者の接触はトルク伝達のための転がり
接触と、動力伝達リング１０２が偏心する際のすべり接
触とが混在した複雑な状態となる。このため、金属製の
動力伝達リング１０２については、動力伝達面１０１と
の間で焼き付きが発生し易いという問題がある。また、
合成樹脂製の動力伝達リング１０２については、前記焼
き付きは発生し難いものの、軌道面１０５が摩耗し易い
とともに、動力伝達面１０１に対する攻撃性が強いの
で、動力伝達面１０１が摩耗し易いという問題があるほ
か、温度によって摩擦係数が変化するので、伝達トルク
が安定しないという問題がある。なお、前記合成樹脂製
の動力伝達リング１０２に金属リングを埋設して補強す
ることが考えられるが、この場合には、金属リングのコ
ストが高く付くとともに、合成樹脂と金属リングとの密
着不良や剥離等が発生し易くなる。

【０００４】この発明は前記問題点に鑑みてなされたも
のであり、焼き付きが発生し難く、耐摩耗性に優れ、伝
達トルクが安定しているとともに、動力伝達面に対する
攻撃性が少ない動力伝達リング及びそれを用いた可変径
プーリを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のこの発明の動力伝達リングは、互いに対向させた一対
のシーブのそれぞれの側面に形成された動力伝達面によ
って、両シーブの軸心に対して偏心可能に挟持されると
ともに、両側面に前記一対のシーブの動力伝達面にそれ
ぞれ合致するテーパ状の軌道面を有し、外周面にベルト
が巻き掛けられる動力伝達リングにおいて、外周面にベ
ルトが巻き掛けられる第１の樹脂リングの両側面に、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
材及びグラファイトを配合した樹脂材料からなるととも
に、外側面に前記軌道面を有する第２の樹脂リングを接
合していることを特徴としている（請求項１）。

【０００６】前記の構成の動力伝達リングによれば、軌
道面を有する第２の樹脂リングが、フェノール樹脂に芳
香族ポリアミド繊維、非線形無機充填材及びグラファイ
トを配合した樹脂材料からなるので、シーブの動力伝達
面との間で焼き付きが発生し難いとともに、耐摩耗性に
優れ、伝達トルクが安定し、動力伝達面に対する攻撃性
が少ないものとなる。また、前記第１の樹脂リングと第
２の樹脂リングが共に合成樹脂からなるので、両者を強
固に接合することができる。

【０００７】前記動力伝達リングにおいて、樹脂材料中
の芳香族ポリアミド繊維の含有割合は、１５〜２５重量
％の範囲にあるのが好ましい。１５重量％未満では強度
が不足して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シーブの動力伝達面に対する攻
撃性が増加する。また、前記非線形無機充填材の樹脂材
料中における含有割合としては、５〜２０重量％の範囲
にあるのが好ましい。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。さらに、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％の範囲にあるのが好ましい（請
求項２）。

【０００８】前記動力伝達リングにおいて、前記第１の
リングは、フェノール樹脂にポリアミド繊維、ガラス繊
維及びカーボン繊維を配合した樹脂材料からなるのが好
ましい（請求項３）。この場合には、前記第１の樹脂リ
ングと第２の樹脂リングとの接合強度をより強固にする
ことができるとともに、第１の樹脂リングの強度を十分
に確保することができる。

【０００９】また、この発明の可変径プーリは、側面に
形成された動力伝達面を互いに対向させた状態で、軸方
向に相対移動自在に設けられた一対のシーブと、前記動
力伝達面によって両シーブの軸心に対して偏心可能に挟
持されているとともに、側面に前記一対のシーブの動力
伝達面と平行なテーパ状の軌道面を有し、外周面にベル
トが巻き掛けられる動力伝達リングと、少なくとも一方
のシーブを他方のシーブ側へ付勢する弾性部材とを備え
る可変径プーリにおいて、前記動力伝達リングが、請求
項１から請求項３の何れかに記載の動力伝達リングから
なることを特徴としている（請求項４）。この可変径プ
ーリによれば、前記動力伝達リングとシーブの動力伝達
面との間で焼き付きが発生し難いとともに、動力伝達リ
ングが耐摩耗性に優れ、伝達トルクが安定し、動力伝達
面に対する攻撃性が少ないものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１
は、この発明の一実施形態にかかる可変径プーリを示す
断面図である。この可変径プーリは、例えば、自動車の
エンジンに設けられたオルタネータ等の補機類を駆動す
るための従動プーリとして使用されるものであり、従動
軸としての回転軸Ｓと同心に互いに対向させた状態で設
けられた第１のシーブ１及び第２のシーブ２と、外周面
にベルト（Ｖリブベルト）Ｂが巻き掛けられ、前記一対
のシーブ１，２によって挟持された動力伝達リング３
と、各シーブ１，２を互いに接近する方向に押圧付勢す
る弾性部材としての皿ばね４と、この皿ばね４を受け止
めるばね押さえ５とによって主要部が構成されている。

【０００１１】第１のシーブ１は、円形環状の主体部１
１の内周側に筒状のボス１２を、外周側に環状のリム１
３をそれぞれ形成したものである。前記ボス１２は回転
軸Ｓの軸線と平行に第２のシーブ２の背面まで延びてお
り、リム１３は主体部１１の外側に突出している。前記
主体部１１の第２のシーブ２に対向する側面には、トル
ク伝達面としてのテーパ状の動力伝達面１ａが構成され
ており、この動力伝達面１ａに動力伝達リング３の一方
の側面が接触している。前記ボス１２は、滑り軸受とし
てのブッシュ１４を介して、ばね押さえ５の後述するス
リーブ５１に軸方向にスライド自在に嵌合されている。
また、前記リム１３には、一方の皿ばね４の外周側を嵌
合する複数の凹部１５が円周等配に設けられている（図
２参照）。

【００１２】第２のシーブ２は、第１のシーブ１と略対
称形状のものであり、円形環状の主体部２１の内周側に
筒状のボス２２を、外周側に環状のリム２３をそれぞれ
形成している。前記ボス２２は回転軸Ｓの軸線と平行に
延びており、リム２３は主体部２１の外側に突出してい
る。前記主体部２１の第１のシーブ１に対向する側面に
は、トルク伝達面としてのテーパ状の動力伝達面２ａが
構成されている。この動力伝達面２ａは、第１のシーブ
１の動力伝達面１ａとの間でＶ字状の環状空間を形成す
るように、当該第１のシーブ１の動力伝達面１ａと逆向
きのテーパ面からなり、この動力伝達面２ａに動力伝達
リング３の他方の側面が接触している。前記ボス２２は
滑り軸受としてのブッシュ２４を介して、第１のシーブ
１のボス１２に軸方向にスライド自在に嵌合されてい
る。また、前記リム２３には、他方の皿ばね４の外周側
を嵌合する複数の凹部２５が円周等配に設けられている
（図２参照）。なお、前記各シーブ１，２は炭素鋼等の
金属からなり、少なくとも動力伝達面１ａ，２ａを熱処
理によって硬化させている。

【００１３】図３も参照して、動力伝達リング３は、ベ
ルトＢを巻き掛ける第１の樹脂リング３１の両側面に、
第２の樹脂リング３２を接合一体化したものである。前
記第１の樹脂リング３１の外周側には、内周側よりも幅
の広い環状のベルト巻回部３１ａが構成されており、こ
のベルト巻回部３１ａの外周面には、ベルトＢの内周面
のリブを導入するためのＶ溝３１ｃが複数条形成されて
いる。また、前記ベルト巻回部３１ａの下方の両側部に
は、第１，第２のシーブ１，２の動力伝達面１ａ，２ａ
と平行な環状のテーパ面３１ｄが形成されている。前記
第１の樹脂リング３１は、フェノール樹脂にポリアミド
繊維、ガラス繊維及びカーボン繊維を配合した樹脂材料
からなるものである。このような樹脂材料は、強度が強
く、第２の樹脂リング３２との接着性も良好なものとな
る。

【００１４】第２の樹脂リング３２は、その外側面に各
シーブ１，２の動力伝達面１ａ，２ａと平行な軌道面３
２ａが、内側面に軌道面３２ａと平行な接合面３２ｂが
それぞれ形成されているものである。前記軌道面３２ａ
の少なくとも円周上の一箇所は、各シーブ１，２の動力
伝達面１ａ，２ａに常時接触しており、接合面３２ｂは
前記第１の樹脂リング３１のテーパ面３１ｄに接合され
ている。

【００１５】前記第２の樹脂リング３２は、フェノール
樹脂に、芳香族ポリアミド繊維、非線形無機充填材及び
グラファイトを配合した樹脂材料からなるものである。
一般にフェノール樹脂は、耐熱性、剛性に優れ、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、摩擦係数が極めて高く、滑りを伴う箇所で用いるの
が困難であるとともに、脆いという欠点がある。そこ
で、この実施の形態においては、固体潤滑剤としてグラ
ファイトを配合して、フェノール樹脂の摺動性を向上さ
せているとともに、補強材として芳香族ポリアミド繊維
及び非線形無機充填剤を配合して、フェノール樹脂の脆
さを改善している。

【００１６】前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だけでなく、耐磨耗性
の向上にも大きな効果を発揮し、さらに、従来のガラス
繊維やカーボン繊維に見られるような、相手部材を磨耗
させる作用も少ない。この芳香族ポリアミド繊維として
は、デュボン社製の商品名ケプラーや商品名ノメツク
ス、及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。前記樹脂材料中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
過ぎて各シーブ１，２の動力伝達面１ａ，２ａが磨耗し
易くなることから、１５〜２５重量％の範囲にあること
が好ましい。

【００１７】前記の非線形無機充填剤は、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム、シリカ粉未、タルク、クレー、
アルミナ、マイカ及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％の範囲にあるのが好ましい。特に、
前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。

【００１８】添加剤として用いるグラファイトとして
は、例えばＣＰＢ３０（中超黒鉛工業所製）を例示でき
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。なお、前記第１の樹脂リング３１と第２
の樹脂リング３２とは、第２の樹脂リング３２をインサ
ート材とするインサート成形によって当該第１の樹脂リ
ング３１の成形と同時に一体化されている。

【００１９】皿ばね４は、重ね合わせた複数枚を１組と
して、左右に１組ずつ設けられている。この皿ばね４
は、図４及び図５に示すように、外周の等配位置に各シ
ーブ１，２の凹部１５，２５に合致する複数の凸部４１
を形成し、内周から途中部にかけて複数のスリット４２
を放射状に形成している。各皿ばね４は、前記凸部４１
を各シーブ１，２の凹部１５，２５に、スリット４２を
ばね押さえ５の後述する凸部５３にそれぞれ嵌合した状
態で、且つ所定量弾性変形させた状態で、各シーブ１，
２とばね押さえ５との間に介在してあり、これによって
各シーブ１，２が互いに接近する方向に押圧付勢されて
いる。

【００２０】ばね押さえ５は、前記第１のシーブ１を嵌
合したスリーブ５１と、このスリーブ５１の両端部にそ
れぞれ設けられた一対の円板状の押さえ板５２とからな
り、この一対の押さえ板５２は、各シーブ１，２の背面
側に配置されている。また、一方の押さえ板５２はスリ
ーブ５１と一体形成されており、他方の押さえ板５２は
スリーブ５１の端部にボルト止めされている。さらに、
前記押さえ板５２の外周側には、皿ばね４のスリット４
２を嵌合するための凸部５３が、円周等配に設けられて
いる。なお、前記スリーブ５１は、補機類の回転軸Ｓに
対してトルクを伝達できるように、当該回転軸Ｓにキー
５４を用いて一体回転可能に嵌合されている。

【００２１】前記可変径プーリは、ベルトＢの駆動力を
動力伝達リング３、各シーブ１，２、皿ばね４、及びば
ね押さえ５を介して回転軸Ｓに伝達することができる。
この際、ベルトＢの張力に応じて回転軸Ｓの回転数を自
動的に調整することができる。例えば、図示しない張力
調整機構によってベルトＢの張力が大きくなると、皿ば
ね４の付勢力に抗して各シーブ１，２を互いに離反させ
つつ、動力伝達リング３が各シーブ１，２に対して偏心
する（図６参照）。これにより、動力伝達リング３に巻
き掛けられたベルトＢに対する有効径が小さくなって、
その増速比が高くなる。また、この状態からベルトＢの
張力が所定値以下になると、皿ばね４の付勢力によって
各シーブ１，２が互いに接近し、最終的に動力伝達リン
グ３が各シーブ１，２に対して同心状態になる（図１参
照）。これにより、動力伝達リング３に巻き掛けられた
ベルトＢに対する有効径が大きくなって、その増速比が
低くなる。

【００２２】以上の構成の可変径プーリは、動力伝達リ
ング３が共に合成樹脂からなる第１の樹脂リング３１と
第２の樹脂リング３２とを一体化したものであるので、
両者の接合強度を十分に確保することができる。このた
め、両者が剥離するのを効果的に防止することができ
る。特に、両リング３１，３２のベースレジンがともに
フェノール樹脂であるので、両者を極めて強固に接合さ
せることができる。また、軌道面３２ａを形成した第２
の樹脂リング３２が、フェノール樹脂に、芳香族ポリア
ミド繊維、非線形無機充填材及びグラファイトを配合し
た樹脂材料からなるので、当該軌道面３２ａと各シーブ
１，２の動力伝達面１ａ，２ａとの間で焼き付きが発生
し難いとともに、耐摩耗性に優れ、伝達トルクが安定
し、動力伝達面１ａ，２ａに対する攻撃性も少ないもの
となる。

【００２３】［実施例］実施例として、ベースレジンで
あるノボラック型のフェノール樹脂５０重量％、芳香族
ポリアミド繊維２０重量％、グラファイト１５重量％及
び非線形無機充填材１５重量％からなる第２の樹脂リン
グを作製し、この第２の樹脂リングをインサート材とし
てインサート成形を行って、フェノール樹脂５５重量
％、ポリアミド繊維１５重量％、ガラス繊維１０重量％
及びカーボン繊維２０重量％からなる第１の樹脂リング
を成形すると同時に、その両側面に第２の樹脂リングを
接合一体化して動力伝達リングを得た。

【００２４】次に、前記実施例の動力伝達リング、及び
従来のＰＥＥＫ、ＴＰＩ、ＰＥＮからなる動力伝達リン
グをそれぞれ用いて可変径プーリを作製し、以下の条件
で動力伝達リングの耐摩耗性評価試験を行った。その結
果を図７に示す。また、各動力伝達リングの摩擦係数に
ついても同図に示す。＜試験条件＞シーブ：Ｓ５５Ｃ（表面窒化）ベルト張力：５００Ｎ増速比：１．６シーブ回転数：４０００ｒｐｍ試験時間：３００Ｈｒ

【００２５】図７より、実施例の動力伝達リングは、従
来品位に比べて耐摩耗性に優れることが分かる。また、
実施例の動力伝達リングの摩擦係数の変動幅は０．００
４と極めて少なく、伝達トルクが極めて安定することが
確認された。さらに、前記評価試験後のシーブの動力伝
達面の摩耗量は零であり、実施例の動力伝達リングは、
相手材に対する攻撃性が少ないことが確認された。な
お、この発明の可変径プーリは、各シーブ１，２の何れ
か一方のみを皿ばね４で付勢すること等、種々の設計変
更を施すことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明の動力伝達リン
グ及び可変形プーリによれば、フェノール樹脂に芳香族
ポリアミド繊維、非線形無機充填材及びグラファイトを
配合した樹脂材料によって軌道面を構成しているので、
シーブの動力伝達面との間で焼き付きが発生し難いとと
もに、耐摩耗性に優れ、安定した伝達トルクを発揮し、
動力伝達面に対する攻撃性が少ないものとなる。また、
前記第１の樹脂リングと第２の樹脂リングが共に合成樹
脂からなるので、両者を強固に接合することができ、両
者が剥離するのを効果的に防止することができる。

【００２７】特に請求項２記載の動力伝達リングによれ
ば、第２の樹脂リング３２中における芳香族ポリアミド
繊維の含有割合が１５〜２５重量％、非線形無機充填材
の含有割合が５〜２０重量％、グラファイトの含有割合
が５〜２０重量％であるので、耐磨耗性をより向上させ
ることができるとともに、摩擦係数をより安定させるこ
とができる。

【００２８】また、請求項３記載の動力伝達リングによ
れば、第１のリングが、フェノール樹脂にポリアミド繊
維、ガラス繊維及びカーボン繊維を配合した樹脂材料か
らなるので、前記第１の樹脂リングと第２の樹脂リング
との接合強度をより強固にすることができるとともに、
第１の樹脂リングの強度を十分に確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる可変径プーリの
断面図である。

【図２】シーブの側面図である。

【図３】動力伝達リングの要部拡大断面図である。

【図４】皿ばねの側面図である。

【図５】皿ばねの断面図である。

【図６】動力伝達リングが偏心した状態を示す可変径プ
ーリの断面図である。

【図７】耐摩耗性評価試験の結果を示すグラフ図であ
る。

【図８】従来の可変径プーリを示す断面図である。

【符号の説明】

１シーブ１ａ動力伝達面２シーブ２ａ動力伝達面３動力伝達リング３１第１の樹脂リング３２第２の樹脂リング３２ａ軌道面ＢベルトＳ回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 61/06 Ｃ０８Ｌ 61/06 77/00 77/00 Ｆ１６Ｈ 55/49 Ｆ１６Ｈ 55/49 Ｆターム(参考） 3J031 AB03 AC01 BA04 BB01 BC05 CA03 3J050 AA01 BA02 BA08 CD06 CD09 4J002 CC031 CL062 DA018 DA027 DE146 DE236 DG056 DJ016 DJ036 DJ046 DJ056 DL008 FA042 FA048 FD016 GM00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに対向させた一対のシーブのそれぞれ
の側面に形成された動力伝達面によって、両シーブの軸
心に対して偏心可能に挟持されるとともに、両側面に前
記一対のシーブの動力伝達面にそれぞれ合致するテーパ
状の軌道面を有し、外周面にベルトが巻き掛けられる動
力伝達リングにおいて、外周面にベルトが巻き掛けられる第１の樹脂リングの両
側面に、フェノール樹脂に芳香族ポリアミド繊維、非線
形無機充填材及びグラファイトを配合した樹脂材料から
なるとともに、外側面に前記軌道面を有する第２の樹脂
リングを接合していることを特徴とする動力伝達リン
グ。
【請求項２】前記樹脂材料中における、芳香族ポリアミ
ド繊維、非線形無機充填材及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％の範囲である請求項１記載の動力伝達リング。
【請求項３】前記第１のリングが、フェノール樹脂にポ
リアミド繊維、ガラス繊維及びカーボン繊維を配合した
樹脂材料からなる請求項１記載の動力伝達リング。
【請求項４】側面に形成された動力伝達面を互いに対向
させた状態で、軸方向に相対移動自在に設けられた一対
のシーブと、前記動力伝達面によって両シーブの軸心に対して偏心可
能に挟持されているとともに、側面に前記一対のシーブ
の動力伝達面と平行なテーパ状の軌道面を有し、外周面
にベルトが巻き掛けられる動力伝達リングと、少なくとも一方のシーブを他方のシーブ側へ付勢する弾
性部材とを備える可変径プーリにおいて、前記動力伝達リングが、請求項１から請求項３の何れか
に記載の動力伝達リングからなることを特徴とする可変
径プーリ。