JPH09217818A

JPH09217818A - 樹脂製プーリ

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Publication number: JPH09217818A
Application number: JP8052356A
Authority: JP
Inventors: Yamato Arai; 大和新井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-19
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: KR970062413A; DE69704686T2; EP0794361A1; EP0794361B1; US5797819A; JP3192082B2; DE69704686D1; KR100489486B1

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れ、かつ、耐熱的衝撃性が良好
で、加熱と冷却が繰り返されるような条件で使用した場
合にもクラックの発生しにくい樹脂製プーリを提供す
る。【解決手段】フェノール樹脂に、無機繊維、無機粉
末、有機繊維及びエラストマーを配合した樹脂材料を用
いてプーリを形成する。また、樹脂材料中の無機繊維、
無機粉末、有機繊維及びエラストマーの含有割合を、無
機繊維：２５〜４５重量％、無機粉末：３〜７重量％、
有機繊維：３〜７重量％、エラストマー：３〜１０重量
％の範囲とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプーリに関し、詳し
くは、自動車のエンジン部品などに用いられる樹脂製プ
ーリに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】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と
もなって、従来は金属製のものが主であった歯付プーリ
やＶプーリなどのプーリ類が、樹脂製のものに置き換え
られつつある。ところで、樹脂製プーリは、通常、金属
製のボスの外側に環状の樹脂プーリ本体が嵌め込まれた
構造を有しており、樹脂プーリ本体としては、フェノー
ル樹脂を母材とし、これに充填材などを配合した樹脂材
料からなるものが多く使用されている。

【０００３】しかし、フェノール樹脂を母材とする樹脂
プーリ本体（以下、単に「樹脂製プーリ」ともいう）
は、砂埃などの存在する環境では使用による摩耗が激し
く、従来の金属製のものに比べて耐用性に劣るという問
題点がある。また、上記従来のフェノール樹脂を母材と
する樹脂プーリ本体は、熱的ショック抵抗（ＴＳＲ）が
小さく、冷却と加熱が繰り返して行われる環境で使用す
るとクラックが発生するという問題点がある。このクラ
ックの発生は、フェノール樹脂にガラス繊維やカーボン
繊維などの充填材を配合して引張り強度を向上させた場
合に、引張り強度が大きくなるのにともなってヤング率
が大きくなることに起因するものと考えられている。す
なわち、熱的ショック抵抗（ＴＳＲ）とヤング率とは、
下記の式(1) で表されるような関係があり、ヤング率が
大きくなるとＴＳＲは小さくなり、熱的な衝撃でクラッ
クが発生しやすくなる。ＴＳＲ＝（Ｓ・λ）／（Ｅ・α） ……(1) Ｓ：引張り強度 λ：熱伝導率Ｅ：ヤング率 α：線膨張係数

【０００４】また、樹脂製プーリは、上述のように、金
属製のボスに環状の樹脂プーリ本体が外嵌された構造を
有しており、加熱と冷却が繰り返されるような環境で使
用した場合、樹脂プーリ本体が、熱的衝撃だけでなく、
金属製のボスと樹脂プーリ本体の熱膨張率の差によって
生じる応力を受けるため、さらに樹脂プーリ本体にクラ
ックが発生しやすくなるという問題点がある。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、耐摩耗性に優れ、かつ、耐熱的衝撃性が良好で、加
熱と冷却が繰り返されるような条件で使用した場合にも
クラックの発生しにくい樹脂製プーリを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の樹脂製プーリは、フェノール樹脂に、無機
繊維、無機粉末、有機繊維及びエラストマーを配合した
樹脂材料を成形してなることを特徴としている。本発明
の樹脂製プーリにおいては、フェノール樹脂に無機繊維
などの無機充填材を配合することにより表面硬度を向上
させることが可能になるとともに、無機粉末を配合する
ことによりその表面状態を改質して耐摩耗性を改善する
ことが可能になり、かつ、有機繊維及びエラストマーを
配合することにより引張り強度を低下させることなくヤ
ング率を低下させて耐熱衝撃性を向上させることができ
るようになる。

【０００７】すなわち、例えば、自動車部品として使用
される場合の、摩耗の原因となる砂埃は主としてシリカ
系の物質であり、これと同等以上の固さを有する無機充
填材を配合することにより表面硬度が向上し、耐摩耗性
が改善される。また、無機繊維を充填材として用いた材
料の成形表面では、砂埃の直径が無機繊維の直径より小
さいと、砂埃が無機繊維の間に入り込んで樹脂部分が選
択的に摩耗する。したがって、粒径の小さい無機粉末を
充填材として用いることによりさらに耐摩耗性を向上さ
せることが可能になる。それゆえ、本発明の樹脂製プー
リにおいては、直径が無機繊維の直径よりも小さい無機
粉末を用いることが好ましい。

【０００８】さらに、砂埃による摩耗は極めて局部的な
応力集中による成形体表面のミクロ的な破壊であると考
えられることから、エラストマーの添加により、弾性率
を低下させて応力の分布を図ることが可能になる。した
がって、エラストマーは耐熱衝撃性を向上させるばかり
でなく、耐摩耗性を向上させる点でも有意義である。ま
た、綿布繊維などの有機繊維も、成形の表面状態を改質
するとともに、弾性率を低下させる役割を果す。したが
って、本発明においては、エラストマー及び有機繊維と
して、上記の無機繊維及び無機粉末よりも弾性率の小さ
いものを用いることが必要である。

【０００９】なお、本発明においては、フェノール樹脂
として、ノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フ
ェノール樹脂のいずれを用いてもよく、また両者を混合
して用いてもよい。

【００１０】また、本発明は、前記樹脂材料中の無機繊
維、無機粉末、有機繊維及びエラストマーの含有割合
が、無機繊維：２５〜４５重量％無機粉末：３〜７重量％有機繊維：３〜７重量％エラストマー：３〜１０重量％の範囲にあることを特徴としている。本発明の樹脂製プ
ーリにおいては、上記の範囲で各成分を配合することに
より、耐摩耗性及び耐熱衝撃性を確実に向上させること
ができるようになる。なお、無機繊維の配合割合を２５
〜４５重量％としたのは、無機繊維の配合割合が２５重
量％未満の場合には強度が低くなり、４５重量％を越え
ると相手部材（ベルトなど）に対する攻撃性が大きくな
り好ましくないことによる。また、無機粉末の配合割合
を３〜７重量％としたのは、無機粉末の配合割合が３重
量％未満の場合には、表面の無機繊維間を補うには不十
分であり、７重量％を越えると効果が飽和することによ
る。また、有機繊維の配合割合を３〜７重量％としたの
は、有機繊維の配合割合が３重量％未満の場合には、耐
熱衝撃性向上の効果が不十分になり、７重量％を越える
と強度が低下することによる。また、エラストマーの配
合割合を３〜１０重量％としたのは、エラストマーの配
合割合が３重量％未満の場合には柔軟性付与の効果が小
さく、１０重量％を越えると強度が低下して好ましくな
いことによる。

【００１１】また、本発明は、前記無機繊維がガラス繊
維、前記無機粉末がシリカ粉末、前記有機繊維が綿布繊
維であることを特徴としている。このように、フェノー
ル樹脂に上記各成分を配合した材料を用いることによ
り、耐摩耗性及び耐熱衝撃性をさらに効率よく向上させ
ることができるようになり、本発明をより実効あらしめ
ることが可能になる。

【００１２】また、本発明は、前記エラストマーが、ニ
トリルゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴ
ム、エチレンプロピレンゴムからなる群より選ばれる少
なくとも１種であることを特徴としている。また、エラ
ストマーとして上記物質を用いることにより、引張り強
度を低下させることなくヤング率を確実に低下させるこ
とが可能になり、確実に耐熱衝撃性を向上させることが
可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
てその特徴とするところをさらに詳しく説明する。ま
ず、シリカ粉末、ガラス繊維、綿布繊維、エラストマー
（ニトリルゴム）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。ガラス繊維（直径１３μm）４０．０重量％シリカ粉末（平均粒径１０μm）５．０重量％綿布繊維５．０重量％エラストマー（ニトリルゴム）５．７重量％フェノール樹脂（ノボラック型）残

【００１４】それから、この成形用樹脂をインサート成
形することにより、図１及び図２に示すように、金属製
のボス１に、環状の樹脂プーリ本体２が外嵌された構造
を有する樹脂製プーリを得た。なお、この樹脂製プーリ
を構成する樹脂プーリ本体２は、ボス１と嵌合する嵌合
部３と、外筒部４とがリブ５により結合された構造を有
しており、外周部にはベルトがはまり込む溝６（図２）
が形成されている。

【００１５】なお、比較のため、１）フェノール樹脂にガラス繊維５５重量％を配合した
成形用樹脂（比較例１）、２）フェノール樹脂にガラス繊維５０重量％及びエラス
トマー１５重量％を含有させた成形用樹脂（比較例
２）、３）フェノール樹脂に綿布繊維３２重量％、炭酸カルシ
ウム１０重量％及び木粉５重量％を含有させた成形用樹
脂（比較例３）、を用いて樹脂製プーリを製造した。

【００１６】そして、本発明の実施の形態にかかる樹脂
製プーリ（実施例）と、上記比較例１，２及び３の成形
用樹脂を用いて製造した樹脂製プーリをパワーステアリ
ングポンプ用プーリとして使用して、そのときのベルト
攻撃性及び樹脂製プーリの摩耗量を調べた。その結果を
表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】なお、表１のベルト攻撃性は、樹脂製プー
リがベルトを損傷させる程度を「大」、「中」、「小」
で評価したものであり、「大」はベルトを損傷する程度
が大きく、「小」はベルトを損傷する程度が小さいこと
を示しており、「中」は「大」と「小」の中間であるこ
とを示している。また、「プーリの摩耗量」は２００時
間試験した後における樹脂製のプーリ本体２（図１，図
２）の摩耗量（外周面からの径方向の摩耗量）を示して
いる。

【００１９】表１より、比較例１の、エラストマーを含
まない成形用樹脂を用いた場合、ベルト攻撃性が大き
く、しかもプーリの摩耗量が多いため好ましくない。ま
た、比較例２の、エラストマーは含むが、無機粉末及び
有機繊維を含まない成形用樹脂を用いた場合も、ベルト
攻撃性は「中」程度であるが、プーリの摩耗量が多いた
め好ましくない。さらに、比較例３の、綿布繊維、炭酸
カルシウム及び木粉を含有させた成形用樹脂を用いた場
合には、ベルト攻撃性は小さくなるが、プーリの摩耗量
が多く好ましくない。これに対し、実施例のガラス繊
維、シリカ粉末、綿布繊維、エラストマー（ニトリルゴ
ム）を含有させた成形用樹脂を用いた実施例の場合、ベ
ルト攻撃性が小さく、かつ、プーリの摩耗量も小さくな
っていることがわかる。

【００２０】なお、上記実施の形態では、無機繊維とし
てガラス繊維、無機粉末としてシリカ粉末、有機繊維と
して綿布繊維、エラストマーとしてニトリルゴムを用い
た場合について説明したが、各充填材は上記の例に限ら
れるものではなく、無機繊維としてはカーボン繊維、カ
ーボンやチタン酸カリウムなどのウィスカーなどを用い
ることも可能であり、また、無機粉末としては、炭酸カ
ルシウムなどを用いることが可能であり、その場合にも
本発明の基本的な効果を得ることは可能である。また、
上記の実施例では、フェノール樹脂としてノボラック型
のフェノール樹脂を用いた場合について説明したが、レ
ゾール型のフェノール樹脂を用いることも可能である。
さらに、有機繊維としては、綿布繊維に限らず、布チッ
プ、アラミド繊維などを用いることも可能である。ま
た、エラストマーについても、上記のニトリルゴムに限
らず、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エ
チレンプロピレンゴムなどを用いることが可能であり、
さらにその他の物質を用いることも可能である。

【００２１】また、上記実施の形態では、自動車部品用
の樹脂製プーリを例にとって説明したが、本発明の樹脂
製プーリの用途は自動車部品に限られるものではなく、
その他の種々の産業分野において利用することが可能で
ある。

【００２２】また、上記実施の形態では、金属製のボス
に樹脂プーリ本体が外嵌された構造を有する樹脂製プー
リを例にとって説明したが、本発明は金属製のボスと樹
脂プーリ本体とを複合させたものに限定されるものでは
なく、全体が樹脂からなるプーリにも適用することが可
能であり、その場合にも上記の実施の形態の場合と同様
の効果を得ることができる。

【００２３】本発明はさらにその他の点においても上記
実施の形態に限定されるものではなく、各充填材の配合
割合、樹脂の成形方法などに関し、発明の要旨の範囲内
において、種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】上述のように、本発明の樹脂製プーリ
は、樹脂材料として、フェノール樹脂に、無機繊維、無
機粉末、有機繊維及びエラストマーを配合したものを用
いているので、成形体の表面硬度を向上させるととも
に、その表面状態を改質して耐摩耗性を改善することが
できる。また、引張り強度を低下させることなくヤング
率を低下させることが可能になり、耐熱衝撃性を向上さ
せることができる。

【００２５】また、フェノール樹脂への無機繊維、無機
粉末、有機繊維及びエラストマーの配合割合を無機繊
維：２５〜４５重量％、無機粉末：３〜７重量％、有機
繊維：３〜７重量％、エラストマー：３〜１０重量％の
範囲とすることにより、耐摩耗性及び耐熱衝撃性をより
確実に向上させることができる。

【００２６】また、無機繊維としてガラス繊維、無機粉
末としてシリカ粉末、有機繊維として綿布繊維を用いる
ことにより、耐摩耗性及び耐熱衝撃性をさらに効率よく
向上させることができるようになり、本発明をより実効
あらしめることができる。

【００２７】また、エラストマーとして、ニトリルゴ
ム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチ
レンプロピレンゴムからなる群より選ばれる少なくとも
１種を用いることにより、引張り強度を低下させること
なくヤング率を確実に低下させることが可能になり、確
実に耐熱衝撃性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる樹脂製プーリの
構造を示す正面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【符号の説明】

１ボス２プーリ本体３嵌合部４外筒部５リブ６溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェノール樹脂に、無機繊維、無機粉
末、有機繊維及びエラストマーを配合した樹脂材料を成
形してなることを特徴とする樹脂製プーリ。
【請求項２】前記樹脂材料中の無機繊維、無機粉末、
有機繊維及びエラストマーの含有割合が、無機繊維：２５〜４５重量％無機粉末：３〜７重量％有機繊維：３〜７重量％エラストマー：３〜１０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の樹脂製プ
ーリ。
【請求項３】前記無機繊維がガラス繊維、前記無機粉
末がシリカ粉末、前記有機繊維が綿布繊維であることを
特徴とする請求項１記載の樹脂製プーリ。
【請求項４】前記エラストマーが、ニトリルゴム、ス
チレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプ
ロピレンゴムからなる群より選ばれる少なくとも１種で
あることを特徴とする請求項１記載の樹脂製プーリ。