JP2002139079A - ローラクラッチ用プラスチック保持器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸水による寸法変化が少なく、柔軟性を有
し、高温クリープ性も良好で、更には耐熱性及び耐油性
を向上させた安価なローラクラッチ用プラスチック保持
器を提供する。 【解決手段】 重合度６０〜１２０のポリアミド９Ｔ樹
脂を主成分とし、かつローラを押圧するためのバネを一
体に形成してなることを特徴とするローラクラッチ用プ
ラスチック保持器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はローラクラッチ用プ
ラスチック保持器に関し、詳しくは耐熱性、耐油性、耐
薬品性、寸法安定性、耐クリープ性、靱性等に優れるロ
ーラクラッチ用プラスチック保持器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばファクシミリや複写機の紙送り機
構のように、特定方向の回転運動のみを伝達するローラ
クラッチが各種機械装置に組み込まれている。図１は、
一般に知られているローラクラッチの一部分を示す断面
図である。このローラクラッチ１は、軸受の外輪相当部
材である外輪２と、複数本のローラ３，３と、各ローラ
３，３を円周方向に沿って略等間隔で保持する保持器
４，４と、保持器４と一体または別体に形成されたバネ
５と、軸受の内輪相当部材である軸６とから概略構成さ
れる。

【０００３】外輪２は、使用時に紙送りローラの中心部
に設けた軸受ハウジング等に、内周面を円筒面とした図
示しない保持部材の内側に内嵌固定される。また、外輪
２の内周面は、円周方向に亙る凹凸からなるカム面７が
形成されている。即ち、外輪２の内周面の複数箇所に、
ランプ部と呼ばれ、円周方向一端側（図１の時計回り方
向側）に向かうほど深くなる複数の凹部８，８が、それ
ぞれ外輪２の軸方向に亙って、かつ円周方向に亙り、互
いに等間隔で形成されている。また、複数本のローラ
３，３、保持器４、バネ５及び軸６は、外輪２の内側に
設けられている。

【０００４】保持器４の形状は通常、籠型で、ローラ３
の長手方向に延びる円筒状に形成されている。また、こ
の保持器４は外輪２の内側に、この外輪２に対する相対
回転を不能に装着している。このために、保持器４の外
周面複数箇所には、外輪２の各凹部８，８に対して円周
方向に亙る変位に係合する凸部９が設けられている。ロ
ーラ３は、保持器４に形成されたポケット１０，１０の
内側に、転動自在に、かつ円周方向に亙って若干変位可
能に保持されている。また、保持器４を構成する柱部１
１，１１と各ローラ３，３との間にローラ３と同数のバ
ネ５を設け、各ローラ３，３を外輪２の各凹部８，８が
浅くなる方向に円周に沿って、即ち図中、反時計回り方
向に弾性的に押圧している。

【０００５】上述のように構成されるローラクラッチ１
は、外輪２を内嵌固定した保持部材と軸６との所定方向
の相対回転のみを伝達する。例えば、図１において、外
輪２が固定で軸６のみが回転すると仮定すれば、この軸
６が時計回り方向に回転する場合には、ローラ３，３が
この軸６の外周面から受ける力に基づき、各バネ５，５
の弾力に抗して各凹部８，８の深くなった側に変位す
る。そして、この凹部５の深くなった円筒状隙間１２で
は、ローラ３，３が転動可能な状態となって、外輪２と
軸６との間で回転力の伝達が行われなくなる、所謂オー
バラン状態となる。反対に、この軸６が図１の反時計回
り方向に回転する場合には、各ローラ３，３が軸６の外
周面から受ける力と各バネ５，５の弾性力とに基づき、
各凹部８，８の浅くなった側に楔状に食い込み、外輪２
と軸６とを一体型に結合して外輪２と軸６との間で回転
力の伝達を自在とする、所謂ロック状態となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のローラクラッチ
１において、保持器４は、生産性や軽量化等を考慮して
合成樹脂を射出成形して得られるプラスチック保持器が
一般的となっている。それに伴い、バネ５も合成樹脂に
より保持器４と一体に成形されている。合成樹脂として
は、従来より、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリア
セタール等が使用されている。

【０００７】しかし、ポリアミドは、その分子構造中に
アミド結合を有しているために水の影響を受け易く、高
温・多湿雰囲気では吸水により膨潤し、乾燥雰囲気では
脱水により収縮し、寸法変化及び靱性の変化が大きい。
そのため、寸法精度を要求されるローラクラッチ用途に
は適用できないという問題がある。また、１２０℃以上
での連続使用条件下や、極圧添加剤添加油等の油類と常
時或いは間歇的に接触する条件下では経時劣化を起こ
し、市場で要求される性能を満たしているとはいえな
い。更に、吸水時の弾性力低下から、バネ５のコーラ押
圧力が低下するという問題がある。

【０００８】一方、ポリアセタールは吸水の影響が少な
いため寸法変化が小さく、また耐クリープ特性も良好で
あることから、一般用途のローラクラッチに多用されて
いる。しかし、ポリアセタールは１００℃以上の連続使
用条件下や、極圧添加剤添加油等の油類と常時或いは間
歇的に接触する条件下では経時劣化を起こし、市場で要
求される性能を満たしているとはいえない。また、近
年、複写機の高温部位で使用可能なローラクラッチが求
められており、そのためには１２０℃以上の高温におい
ても上述のローラクラッチ機能を有する必要があるが、
ポリアセタールは耐熱性が十分ではなく、８０℃以上の
高温領域ではバネ５がへたり、ローラ３を常時押圧する
ことができなくなる。

【０００９】本発明は、このような従来のローラクラッ
チ用プラスチック保持器の問題点を解決するためになさ
れたものであり、吸水による寸法変化が少なく、柔軟性
を有し、高温クリープ性も良好で、更には耐熱性及び耐
油性を向上させた安価なローラクラッチ用プラスチック
保持器を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、重合度６０〜１２０のポリアミド９Ｔ樹
脂を主成分とし、かつローラを押圧するためのバネを一
体に形成してなることを特徴とするローラクラッチ用プ
ラスチック保持器（以下、単に「プラスチック保持器」
と呼ぶ）を提供する。

【００１１】本発明のプラスチック保持器は、重合度６
０〜１２０のポリアミド９Ｔ樹脂組成物から製造される
ものであり、優れた耐熱性、耐クリープ性、耐油性を示
すと同時に、高い機械的特性を有している。また、適度
な柔軟性があり、高温でもバネがへたることが無く、耐
へたり性も高い。更に、吸水性も低く、優れた寸法安定
性を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て詳説する。

【００１３】本発明のプラスチック保持器はその形状や
構造は制限されるものではなく、例えば図１に示した形
状とすることができ、バネ５と一体に成形される。この
プラスチック保持器に使用される樹脂組成物のマトリッ
クスは、重合度６０〜１２０のポリアミド９Ｔ樹脂であ
る。このポリアミド９Ｔ樹脂は、テレフタル酸とノナン
ジアミンとの重合ポリマーであり、芳香環と高級脂肪族
鎖とからなる半芳香族ポリアミドである。このようなポ
リアミド９Ｔ樹脂は、例えば（株）クラレより「ジェネ
スター」（登録商標）として入手できる。また、ポリア
ミド９Ｔ樹脂は、その重合度が低い場合は耐熱性に劣
り、一方高すぎる場合は成形性が困難になることから、
本発明においては重合度が６０〜１２０のものを使用す
る。

【００１４】また、ポリアミド９Ｔ樹脂には、使用目的
により、繊維状充填材を含有させることができる。繊維
状充填材は、プラスチック保持器のバネのローラ押圧力
を増加させるとともに、寸法精度を向上させるため必要
に応じて適宜添加される。用いる繊維状充填材は、特に
限定されないが、例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊
維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカー等を例
示できる。中でもガラス繊維、炭素繊維は補強性が良好
であり、好ましい。

【００１５】繊維状充填材の量は、ポリアミド９Ｔ樹脂
組成物の全重量に対して０〜３０重量％、好ましくはロ
ーラクラッチの必要トルクに応じて、０〜１０重量％ま
たは１０〜２０、２０〜３０重量％である。３０重量％
を超えて添加しても、樹脂組成物の溶融流動性が著しく
低下して成形性が悪くなるばかりでなく、材料の変形能
が極めて小さくなるため成形時の無理抜きが困難にな
り、またローラ組込時にバネが破損するおそれがある。

【００１６】更に、繊維状充填材には、ポリアミド９Ｔ
樹脂との親和性を持たせるために、シラン系カップリン
グ剤やチタネートカップリング剤等のカップリング剤に
より表面処理を施してもよい。これにより、ポリアミド
９Ｔ樹脂と繊維状充填材との密着性並びに繊維状充填材
の分散性を向上させることができ、機械的特性に優れた
プラスチック保持器が得られる。また、その他にも目的
に応じた表面処理剤で処理することができる。

【００１７】また、ポリアミド９Ｔ樹脂には、本発明の
目的を損なわない範囲において、熱安定剤、固体潤滑
剤、潤滑剤、着色剤、帯電防止剤、離型剤、流動性改良
剤、結晶化促進剤等を適宜添加しても良い。

【００１８】上記の如く構成されるポリアミド９Ｔ樹脂
組成物は、通常の樹脂成形方法に従って、バネと一体化
されたプラスチック保持器に成形される。

【００１９】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を
更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。

【００２０】（１）試験用プラスチック保持器の製作 この実施例及び比較例に使用したプラスチック保持器の
原材料をまとめて示すと以下の通りである。 ＰＡ９Ｔ樹脂｛（株）クラレ製「ジェネスター」、重
合度８０の未強化グレード｝ ＰＡ９Ｔ樹脂｛（株）クラレ製「ジェネスター」、重
合度１２０の未強化グレード｝ ＰＡ９Ｔ樹脂｛（株）クラレ製「ジェネスター」、重
合度１２０のガラス繊維３０％入り｝ ＰＡ９Ｔ樹脂｛（株）クラレ製「ジェネスター」、重
合度１２０のガラス繊維１５％入り（とのブレン
ド）｝ ＰＡ６６樹脂｛宇部興産（株）製「宇部ナイロン２０
２０Ｕ」｝ ＰＯＭ樹脂｛デュポン（株）製「デルリン５０７」｝

【００２１】そして、これらの材料を用いて、インライ
ンスクリュー式射出成型機にて成形して、バネ一体型プ
ラスチック保持器（外径φ１０ｍｍ、内径φ８ｍｍ：保
持器部分）を得た。尚、保持器の形状は図１に示すよう
な籠型保持器とした。実施例と比較例の各プラスチック
保持器をそれぞれ作製し、下記の試験を実施した。

【００２２】（２）寸法安定性試験 本発明のプラスチック保持器の寸法安定性を確認するた
めに、（１）で得られた各プラスチック保持器について
先ず絶乾状態にて外径寸法を工具顕微鏡を用いて測定
し、次いで６０℃、相対湿度７０％の恒温恒湿槽内に入
れて１２０時間吸水処理を施した後に同様に外径寸法を
測定し、外径の寸法変化率を求めた。結果を表１に示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から明らかなように、ＰＡ９Ｔ樹脂を
用いた実施例１〜４のプラスチック保持器は何れも、従
来より寸法安定性に優れ、一般用途に多様されている比
較例２のポリアセタールを用いたプラスチック保持器と
ほぼ同等の寸法安定性を示しており、ローラクラッチ用
として使用するのに充分であるといえる。特にガラス繊
維を３０重量％配合した実施例２の保持器は、より寸法
安定性が向上している。一方、比較例１のポリアミド６
６（ＰＡ６６）を用いたプラスチック保持器は、吸水に
よる寸法変化が大きく、ローラクラッチ用として使用す
るのに充分な寸法安定性を有しているとはいえない。

【００２５】（３）保持器円環引張試験 本発明のプラスチック保持器における繊維状充填剤の含
有量が保持器に及ぼす影響を確認するために、実施例
２、３、４及び比較例１、２のプラスチック保持器を用
いて円環引張試験を実施した。円環引張試験は図２に示
す円環引張治具に試験用保持器４を、そのウエルド２０
が水平位置になるようにセットし、島津製作所製の引張
試験機（オートグラフＡＧ−１０ＫＮＧ）を用いて、１
０mm／min.の引張速度で行った。結果を図３に示すが、
ＰＡ９Ｔ樹脂を用いた各実施例のプラスチック保持器
は、ガラス繊維配合量０〜３０重量％の範囲で良好な強
度を示しているのがわかる。

【００２６】（４）耐熱性試験 本発明のプラスチック保持器の環境耐久性を評価するた
めに、実施例１〜４、比較例１、２のプラスチック保持
器を用いて熱劣化試験を実施した。熱劣化試験は、プラ
スチック保持器を１５０℃の熱風循環式恒温槽中に放置
し、所定時間経過後に取り出して前記（３）円環引張試
験と同じ装置で同様な方法にて、円環引張破断荷重測定
した。そして、各プラスチック保持器について、加熱前
の測定値を１００％として強度保持率を求めた。結果を
図４に示す。

【００２７】同時に伸び（内径基準）も測定し、同様に
加熱前の測定値を１００％として伸び保持率を求めた。
結果を図５に示す。

【００２８】図４から明らかなように、実施例１の重合
度８０のＰＡ９Ｔ樹脂からなるプラスチック保持器は１
０００時間経過後に初期強度に対し１５％の僅かな強度
低下を示しているが、実用上機能に影響を及ぼさないレ
ベルである。実施例２、３、４の重合度１２０のＰＡ９
Ｔ樹脂からなるプラスチック保持器の熱劣化はより少な
く、１０００時間経過後においても約９０％の強度を保
持している。一方、比較例１のＰＡ６６樹脂からなるプ
ラスチック保持器は３５％、比較例２のＰＯＭ樹脂から
なるプラスチック保持器は６０％の強度低下をそれぞれ
示した。ＰＯＭ樹脂の使用限度は約１００℃であり、耐
熱性能に劣ることからこのような低下となっている。

【００２９】また、図５から明らかなように、伸びにつ
いても強度保持率と同様な傾向を示しており、特に実施
例２、３、４の重合度１２０のＰＡ９Ｔ樹脂からなるプ
ラスチック保持器の伸びの熱劣化は少なく良好である。
一方、比較例１のＰＡ６６樹脂からなるプラスチック保
持器は３７％の低下を示し、比較例２のＰＯＭ樹脂から
なるプラスチック保持器は熱劣化が進行して５９％と大
きく伸びが低下した。

【００３０】これらの結果から、重合度６０〜１２０の
ＰＡ９Ｔ樹脂からなるプラスチック保持器は十分な耐熱
性を示すことがわかる。

【００３１】（５）静的評価試験 プラスチック保持器のバネのへたりを評価するために、
図１のように、外輪２、保持器５、ローラ３、軸６及び
表２に示す樹脂からなる試験プラスチック保持器をセッ
トして試験ローラクラッチを作製した。尚、軸６につい
ては、バネ４を大きく撓ませるために、通常よりも太い
軸を挿入した。そして、試験ローラクラッチを１３０℃
設定の熱風循環式恒温糟に５００時間放置し、放置後に
軸６を外してバネ４がローラ３を押圧しているか否かを
目視により観察した。バネ４がローラ３を押圧していれ
ばバネ４のへたり無しとし、バネ４がローラ３と非接触
の場合はへたり有りと評価した。結果を表２に示す。
尚、表中、へたり無しを「○」、へたり有りを「×」、
一部非接触個所有りを「△」としてある。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から明らかなように、実施例５、６、
７、８のＰＡ９Ｔ樹脂からなるプラスチック保持器は、
何れも耐へたり性が良好である。これに対し、比較例３
のＰＡ６６樹脂からなるプラスチック保持器は一部のバ
ネにへたりが生じており、また比較例４のＰＯＭ樹脂か
らなるプラスチック保持器はバネのへたりが明確であっ
た。

【００３４】（６）動的評価試験 プラスチック保持器のバネのへたりを評価するために、
図１のように、外輪２、保持器５、ローラ３、軸６及び
表３に示す樹脂からなる試験プラスチック保持器をセッ
トして試験ローラクラッチを作製した。そして、図６
（ａ）に示す日本精工製小型汎用ボックス試験機４０に
試験ローラクラッチ３０を装着し、負荷荷重３４を懸垂
した状態で、サーボモータ４１からの回転をリール４２
ａ，４２ｂを介してベルト４３により伝達し、オーバラ
ン方向の回転と停止のサイクルを繰り返した。尚、試験
ローラクラッチ３０の装着に際して、同図（ｂ）に示す
ように、樹脂ハウジング３１を外嵌し、その外側に固定
用治具３２を取付け、更にその外側に外径溝付玉軸受３
３を取付けた。また、雰囲気温度は１３０℃とした。そ
して、所定時間のサイクルを終了した後、試験ローラク
ラッチ３０の軸６を外し、上記（５）静的評価試験と同
様にしてバネ４のへたり状況を調査した。バネ４のへた
りに対する判定基準も静的評価試験と同様である。１５
０時間及び２５０時間サイクル経過後の評価結果を表３
に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３から明らかなように、実施例９、１
０、１１、１２のＰＡ９Ｔ樹脂からなるプラスチック保
持器は、何れも２５０時間経過後もバネのへたりが無く
良好である。これに対し、比較例５のＰＡ６６樹脂から
なるプラスチック保持器は１５０時間で一部のバネにへ
たりが生じ、２５０時間では全てのバネにへたりが発生
していた。また、比較例６のＰＯＭ樹脂からなるプラス
チック保持器は１５０時間でバネのへたりが明確であっ
た。

【００３７】上記の各試験から、重合度６０〜１２０の
ＰＡ９Ｔ樹脂からなるプラスチック保持器は十分な性能
を示すことが明らかである。即ち、本発明のプラスチッ
ク保持器は耐熱性、寸法安定性、耐クリープ性（耐へた
り性）が良好であり、特に高温領域まで使用できるロー
ラクラッチに適用できる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、マトリッ
クス樹脂として、１５０℃の高温に耐え得る優れた耐熱
性、耐油性、耐薬品性、寸法安定性、耐クリープ性、靱
性を示すと同時に高い機械的性質を有しているポリアミ
ド９Ｔ樹脂を使用したため、苛酷な環境条件（高温雰囲
気油やグリースと接触する条件、高負荷条件、多湿環境
等）で長時間の使用に耐え、安定したローラクラッチ機
能を発現し得るプラスチック保持器を提供できる。ま
た、本発明のプラスチック保持器は寸法安定性が高く、
組込み性も良好であることから、精度の要求される用途
のローラクラッチにも十分に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローラクラッチの構造を示す要部断面図であ
る。

【図２】円環引張試験治具を用いた保持器引張強度試験
の説明図である

【図３】実施例で得られた、プラスチック保持器の繊維
状充填材含有量と保持器強度との関係を示すグラフであ
る。

【図４】実施例で得られた、円環引張強度保持率の測定
結果を示すグラフである。

【図５】実施例で得られた、円環引張伸び保持率の測定
結果を示すグラフである。

【図６】（ａ）動的評価試験に使用した日本精工製小型
汎用ボックス試験機を示す構成概略図及び（ｂ）Ａ矢視
図である。

【符号の説明】

１、ローラクラッチ ２、外輪 ３、ローラ ４、保持器 ５、バネ ６、軸 ７、カム面 ８、外輪内径面の凹部 ９、保持器の凸部 １０、ポケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敏之 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 渡邉 真 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合度６０〜１２０のポリアミド９Ｔ樹
   脂を主成分とし、かつローラを押圧するためのバネを一
   体に形成してなることを特徴とするローラクラッチ用プ
   ラスチック保持器。