JPH0914361A - 動力伝動用部材および動力伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、軽量でコンパクトで、動力伝動効率
が高く使用時に静かな、すなわち、軽い、無騒音、高効
率という３要件を満足する優れた動力伝動部材およびそ
れからなる動力伝動装置を提供せんとするものである。 【構成】本発明の動力伝動用部材は、動力伝動に用いら
れる部材であって、該動力伝動側および被伝動側の少な
くとも一方の伝達部接触表面に立毛が設けられているこ
とを特徴とするものである。また、本発明の動力伝動装
置は、かかる動力伝動部材で構成されていることを特徴
とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量でコンパクトで動
力伝動効率の高い優れた動力伝動部材およびそれからな
る動力伝動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動力伝動装置としては、チェーンや歯車
あるいはベルト、ディスクを介したものが知られてい
る。この内チェーンや歯車を用いた動力伝動装置は運転
騒音が高い、潤滑油で周囲が汚れる、重量があるなどの
欠点を有する。このため小型機械及び精密機械にはベル
トやディスクを介したタイプが主に用いられている。こ
のうち特に同期伝動を求められる部位では歯付きのタイ
ミングベルトが用いられてきた。しかし、機器の軽量・
小型化の進展によりさらに軽量で静かな動力伝動装置が
求められてきており従来品では対応は困難になってきて
いる。一方、トルクコントロールを必要とする動力伝動
装置として２枚の円盤（ディスク）で構成される装置が
例えばオーディオテープの駆動装置として用いられてい
る。このディスクの接触面にはフェルトなどをおのおの
接着して使用しているが、長期の使用によりフェルトの
屑が綿ぼこりとなってたまり、スリップし易くなるなど
の問題点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の動力
伝動装置の欠点に鑑み、歯車、ベルト及びプーリから成
る動力伝動装置において、軽量でコンパクトで、かつ、
バックラッシュがなく、伝動効率が高く使用時に静か
な、すなわち、軽い、無騒音、高効率という３要件を満
足する優れた動力伝動部材およびそれからなる動力伝動
装置を提供せんとするものである。また、２枚のディス
クから成る動力伝動装置においては耐摩耗性、耐久性に
優れた動力伝動装置を提供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような方法及び部材構成を有する。す
なわち、本発明の動力伝動用部材は、動力伝動に用いら
れる部材であって、該動力伝動側および被伝動側の少な
くとも一方の伝達部接触表面に立毛が設けられているこ
とを特徴とするものである。また、本発明の動力伝動装
置は、かかる動力伝動部材で構成されていることを特徴
とするものである。

【０００５】

【作用】本発明は、ベルト、プーリ、ディスク、歯車な
どの部材を用いて動力を伝達、伝動する手段において、
軽い、無騒音、耐摩耗性に加え高効率という４つの条件
を満足する伝達手段について鋭意検討したところ、立毛
の有する伝動機能、特に面ファスナー的機能に着目し、
これを従来の動力伝動部材の伝達部接触表面に応用した
ところ、かかる３つの要件を全て満足することを究明
し、本発明を完成するに至ったものでたものである。

【０００６】本発明の動力伝動に用いられる部材とは、
チェーン、ベルト、プーリ、ディスクおよび歯車であっ
て、動力伝動手段は、これらの組み合わせからなる方式
を全て含むものである。かかる動力の伝達は、該動力伝
動部材の動力伝動側および被伝動側の各伝達部接触表面
で実施されるものである。

【０００７】本発明の特徴は、かかる伝達部接触表面に
立毛を設けた点にある。かかる立毛が面ファスナー的な
機能を有し、たとえば雄型のみまたは雄雌一対で機能す
るものとの２種の方式を採用することができるが、確実
性の上からは、後者の雌雄組み合わせ型の方が好まし
い。すなわち、一方の伝達接触表面を雌型パイルで構成
し、他方の伝達接触表面を雄型パイルで構成したものが
よい。

【０００８】本発明でいう立毛とは、繊維状のもので構
成されていればよく、たとえば無機物でも、有機物から
なるものでもよい。たとえば、ガラス繊維や金属繊維な
ど強靭な素材からなる繊維、通常のナイロンやポリエス
テル、アクリル等の合成繊維や綿・麻などの天然繊維な
どを使用することができるが、これらの繊維の中でも、
高弾性高強力の繊維であるほど好ましく、ポリエステ
ル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンス
ルフィドなどの軽くて強靭で耐摩耗性に優れた合成繊維
素材が好ましく使用される。もちろん、耐熱性が要求さ
れる場合にはポリフェニレンサルファイド繊維やアラミ
ド繊維などの耐熱性繊維を用いることはいうまでもな
い。さらに、動力伝動部材として特性上特に重要である
耐摩耗性や摩擦特性についてパイルの種類をかえて鋭意
検討を行った結果、ヤング率が高いほど動力伝動部材と
して優れた特性を有するものが得られることを究明し
た。すなわち、立毛を構成するパイル糸のヤング率が、
５０００ｋｇ／ｍｍ² 以上である高弾性率繊維から選ば
れた少なくとも１種の有機繊維を含むものが望ましい。
かかる繊維の具体例としては、たとえばデュポン社のケ
ブラー、帝人社のテクノーラなどの芳香族ポリアミド、
すなわちアラミド系繊維が最も望ましい。かかる高弾性
繊維は、それのみで使用することができるが、他の繊維
との混用でもよい。本発明の動力伝動部材において、か
かる高弾性繊維からなる立毛、特に面ファスナー機能を
有する立毛を形成すると、たとえば該伝達接触表面の一
方に該繊維からなる立毛シート状物、具体的には植毛し
たシートを積層し、他方の伝達接触表面に雌型である不
織布シートを積層した部材を使用した場合は、耐摩耗性
に優れかつ摩擦係数が著しく高くなるものである。すな
わち、布帛にアラミド繊維などの高弾性繊維からなるパ
イルを静電植毛したところ、該布帛の耐摩耗性及び摩擦
係数は１０倍以上にも改善されたのである。

【０００９】本発明における動力伝動装置とは、該動力
伝動側および被伝動側が、ベルトとプーリ、一対のプー
リ、一対のディスクまたはこれらの組合せによるもの、
また、歯車伝動方式を採用するものである。かかる動力
伝動装置の伝達接触表面に立毛を形成したものである。
かかる装置の動力伝達方式は、該動力伝動部材の伝達接
触表面の摩擦機構または引っ掛かり機構またはこれらの
組み合わせによって達成されるものである。したがっ
て、後者の歯車方式による場合には、該動力伝動側およ
び被伝動側の該動力伝動部材の歯部に相当する部分に、
歯がなく、平坦な表面形状を有しており、かつ該表面に
立毛が設けられているものでも本発明の効果を達成する
ことができるものである。

【００１０】かかる立毛を有するシートとしては、具体
的には、植毛シート状物、好ましくは静電植毛されたシ
ートである。さらに好ましくはかかる立毛の先端部をフ
ック状またはＴ字状、さらには玉状にして引っ掛かり易
くした形状に形成したものを使用するのが好ましい。か
かる引っ掛かり機構を有する立毛シート、つまり雄型立
毛シートは、それのみで面ファスナー的機能を発揮する
ことができるという特徴を有する。また、一方の伝達接
触表面は、上述の立毛シート、つまり雄型パイルシート
で構成され、他方の伝達接触表面は、不織布やフェルト
などの繊維状物や表面に細かい凹凸のあるもの、凹凸を
施したものなど、該立毛パイルが噛みやすい面を有する
雌型パイルシートで構成されたものが、動力伝動効率が
高くて好ましい。

【００１１】上述の立毛密度は，耐摩耗性及び摩擦係数
に大きく寄与するものであり、好ましくは５０００〜５
０００００本／ｃｍ² 、さらに好ましくは１００００〜
２０００００本／ｃｍ² であるのがよい。５０００本／
ｃｍ² 以下の場合には、立毛パイル（植毛パイル）間の
隙間が大きすぎて，耐摩耗性及び摩擦係数の向上が充分
でない。また、パイルは成型品の表面に略垂直に植毛さ
れているのが望ましく、ここでいう略垂直とは、パイル
糸の一部に垂直でないものがあっても良いが、半分以上
のパイルが基材に対してほぼ垂直に立毛しているもので
ある。略垂直が好ましい理由は毛が寝ていると両面静電
植毛の場合に立毛と立毛がうまく噛み込まないという問
題が起こることがあり、さらに、充分な摩擦抵抗値の向
上が得られにくくなる。

【００１２】また、立毛、植毛の密度は高い方が耐磨耗
性が良くなり、動力伝動効率が高くなる効果を有する
が、５０００００本／ｃｍ² 以上になると、立毛密度が
高すぎて噛み込みが確実に達成できない上に、植毛の場
合には立毛１本１本の接着強度が低下して、実質的な耐
摩耗性が低下する欠点が発生する。

【００１３】また、本発明の立毛シート状物の立毛を構
成するパイルの径と長さの関係は、パイル長Ｌ（ｍｍ）
をパイルの単糸直径Ｄ（ｍｍ）で除したアスペクト比Ｌ
／Ｄが、好ましくは２０以上で３００以下の範囲にある
場合、耐摩耗性、摩擦係数の点から最も優れた効果を達
成する。アスペクト比が３００を越えると、立毛、植毛
の直立性が低下して、耐摩耗性が低下すると共に、摩擦
係数についても立毛の剛直性が損なわれ、十分な摩擦力
を得ることができない。また、パイル長については、公
知の方法で形成されたいかなる長さの立毛であってもよ
いが、好ましくは０．１から１０ｍｍ、さらに好ましく
は０．３から５．０ｍｍの範囲にあることが望ましい。

【００１４】ベルト動力伝動の部材である立毛を有する
ベルトは、Ｖベルトや歯付きベルト、平ベルトなどの既
存のどのタイプでも良く、また適度な強度を持つ織物で
あっても良い。軽量コンパクト性を活かすため、特に平
ベルトタイプであることが望ましい。

【００１５】ディスク動力伝動の部材であるディスクに
ついては、滑りを嫌う装置については相対する２枚のデ
ィスクとも、立毛構造、特に静電植毛したものが望まし
いが、若干の滑りを必要とする装置については、片側の
ディスクのみに立毛面を形成し、向かい合うもう１枚の
ディスクの素材で滑りを調整する方式を採用することが
望ましい。

【００１６】また、立毛、特に植毛は、ディスクやベル
ト、プーリに直接形成してもよいし、適当な基材に植毛
し、その植毛済み基材をディスクやベルト、プーリに積
層、接着しても良い。いずれの方法を選ぶかは、その装
置に応じて最も適当な方法を採用すればよい。

【００１７】パイル糸を植毛する方法は、基材の表面に
前処理を行ったあとで接着剤を塗布し、この接着剤層に
パイル糸を静電植毛した後乾燥・後処理して目的の植毛
基材を得る方法が好ましく採用される。ここで前処理と
は、被植毛面のクリーニング処理、及び必要に応じて行
うプライマー処理、マスキング処理を含む。クリーニン
グ処理は、被植毛面の汚染により接着剤の接着力が低下
することを防止するとともに異物が混入して欠陥が生じ
ないようにするために行うのものであり、たとえばアル
コール拭きなどを行うことがある。プライマー処理は接
着力を強めるための処置であり、基材の種類、接着剤の
種類、塗布方法などに応じて適宜行われる。マスキング
処理は限定された範囲に接着剤を塗布するための処理で
あり、例えば植毛したくない領域を覆うことにより行わ
れる。

【００１８】また、接着剤の塗布は、スプレー法、ディ
ップ法など公知の方法により行われる。なお、接着剤と
しては、ウレタン系エマルジョン、アクリル系エマルジ
ョン、酢ビ系エマルジョン、スチレン系エマルジョン、
有機溶剤系接着剤などを使用することができる。

【００１９】静電植毛は、たとえば対象物を接地極とし
て高電圧側の電極に数キロボルトから数十キロボルトの
電圧を印加することにより高圧電界を形成し、この電界
内に所望のパイルを供給・飛翔させ対象物の接着剤層に
向けて突き刺ささらせる事により行われる。パイルを飛
翔する方法としては、アップ法、ダウン法、サイド法が
知られているがいずれの方法でも良い。

【００２０】乾燥は、例えば植毛後の基材を高温雰囲気
下に所定時間置くことで達成でき、接着力を高めること
ができる。さらに後処理として、遊び毛の除去のためエ
アの吹きかけや必要に応じ水洗いなどを行う。

【００２１】本発明のかかる動力伝動用部材は、各種動
力伝動装置の動力伝動側および被伝動側の各動力伝動用
部材として使用される。かかる構成を採用することによ
って、従来の動力伝動装置では達成することができなか
った、軽量、コンパクト化と、動力伝動効率が高く、無
騒音を達成するという優れた効果を奏する動力伝動装置
を提供することができたものである。

【００２２】

【実施例】次に実施例により、本発明をさらに詳しく説
明する。

【００２３】実施例１ ナイロンの平織りの基材（繊度４２０デニール・織密度
４６×４６本／インチ）にアクリル樹脂から成る糊剤を
８０ｇ／ｍ² 塗布した後、単糸繊度１．５デニール、繊
維長０．５ｍｍ、アスペクト比４１のケブラー糸から成
るパイルを約１１００００本／ｃｍ² の密度で基材に略
垂直に静電植毛した。この結果、摩擦係数が極めて高
く、かつ耐摩耗性に優れた基材を得ることが出来た。こ
の基布の特性を表１に示す。

【００２４】この基布を幅８ｍｍの帯状に裁断し、植毛
した面が内側になるように平ベルト状につないだ。一
方、同じ基布を直径２０ｍｍのプーリに植毛した面が外
側になるように全周に接着した。これらのベルトとプー
リを組み合わせた結果、全く空滑りのない静かで軽量な
動力伝動装置を提供することができた。

【００２５】実施例２ 実施例１で用いたナイロン平織り基材に実施例１と同じ
糊材を同量塗布し、単糸繊度２．０デニール、繊維長
０．５ｍｍ、アスペクト比３２のナイロン糸から成るパ
イルを約１１００００本／ｃｍ² の密度で基材に略垂直
に静電植毛した。この基布の特性を表１に示す。

【００２６】この基布を帯状に裁断し、幅８ｍｍの平ベ
ルトの内側に植毛した面が内側になるように全周に渡り
接着した。一方、同じ基布を直径２０ｍｍのプーリに植
毛した面が外側になるように同じく全周に接着した。こ
れらのベルトとプーリを組み合わせた結果、全く空滑り
のない静かな動力伝動装置を構成することができた。 比較例１ 実施例１で用いたナイロン平織り布の静電植毛を施す前
の基布特性を表１に示す。静電植毛を施していないナイ
ロン布を比較のため実施例２と同様にベルトの内側及び
プーリの外側に接着した。これらを組み合わせた動力伝
動装置は、ベルトとプーリ間で滑りが生じ力をうまく伝
えることができなかった。

【００２７】実施例３ 実施例１で用いたのと同じ幅８ｍｍの平ベルトの内側に
実施例１と同じ糊材を直接塗布し、単糸繊度１．５デニ
ール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比４１のケブラー
糸から成るパイルを約１１００００本／ｃｍ² の密度で
ベルトに略垂直に静電植毛した。さらに実施例１で用い
たのと同じ直径２０ｍｍのプーリに対し、ベルトと接触
する面に実施例１と同じ糊材を直接塗布した後、単糸繊
度１．５デニール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比４
１のケブラー糸から成るパイルを約１１００００本／ｃ
ｍ² の密度で略垂直に静電植毛した。これらのベルトと
プーリを組み合わせた結果、全く空滑りのない静かな動
力伝動装置を構成することができた。

【００２８】実施例４ 実施例１で用いたのと同じ幅８ｍｍの平ベルトの内側に
実施例１と同じ糊材を直接塗布し、単糸繊度１．５デニ
ール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比４１のケブラー
糸から成るパイルを約１１００００本／ｃｍ² の密度で
ベルトに略垂直に静電植毛した。さらに実施例１で用い
たのと同じ直径２０ｍｍのプーリに対しその外周にポリ
エステルの長繊維不織布を接着剤で貼り付けた。これら
のベルトとプーリを組み合わせた結果、滑りが少なくか
つ静かな動力伝動装置を構成することができた。

【００２９】実施例５ 直径２０ｍｍの２枚のディスクから成るディスク動力伝
動装置において、各ディスクの接触面に単糸繊度１．５
デニール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比４１のケブ
ラー糸から成るパイルを約１１００００本／ｃｍ² の密
度で静電植毛した。この装置を長期に運転したが摩耗に
よる粉や繊維屑が全く発生しない動力伝動装置を構成す
ることができた。

【００３０】

【表１】

【表２】 表中、耐摩耗性は、大栄科学精器（株）のカストム式摩
耗試験器でＪＩＳーＬ１０９６に準じ荷重１ポンド、エ
メリーペーパーｃｃ４００を用いて基布に穴があくまで
摩耗したときの摩耗回数で示したものである。

【００３１】摩擦係数は、新東科学（株）の表面性測定
器（トライボギア：HEIDON-14DR ）でＡＳＴＭ摩擦抵抗
試験（ＡＳＴＭ Ｄ−１８９４）に準じ、荷重２００
ｇ、移動速度３００ｍｍ／分で測定したものである。静
摩擦係数は、滑りはじめの摩擦係数のピークとなる点で
測定しており、動摩擦係数はピーク後の滑っている間の
摩擦係数の平均値をとったものである。

【００３２】表１から分かるように、実施例１・実施例
２で用いた静電植毛を施した基布は、比較例１の未加工
の基布に対し極めて摩擦係数が高く滑りを生じにくいこ
とが分かる。同様の測定方法でゴムの平板の摩擦係数を
測定した結果を表２に示す。表２からも実施例１・実施
例２の静電植毛を施した基布がいかに摩擦係数が高く動
力伝動用の部材として優れているか分かる。

【００３３】また同じく表１から分かるようにアラミド
繊維であるケブラーを植毛した実施例１の基布は、ナイ
ロンを植毛した実施例２に比べ、さらに摩擦係数が高く
また耐摩耗性も優れていることからよりすべり止め用の
部材として優れていることが分かる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の動力伝動用部材は、軽量コンパ
クトで、バックラッシュがなく使用時にも静かである特
徴を備え、チェーンや歯車あるいはベルト、ディスクを
介して伝動される動力伝動装置を提供することができ、
また、２枚のディスクから成る動力伝動装置において
は、特に耐久性に優れた動力伝動装置を提供することが
できる。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動力伝動に用いられる部材であって、該動
   力伝動側および被伝動側の少なくとも一方の伝達部接触
   表面に立毛が設けられていることを特徴とする動力伝動
   用部材。
2. 【請求項２】該動力伝動側および被伝動側が、ベルトと
   プーリ、一対のプーリ、一対のディスクまたはこれらの
   組合せによるものである請求項１記載の動力伝動用部
   材。
3. 【請求項３】該動力伝動が歯車伝動方式であって、その
   動力伝動側および被伝動側の歯部の表面に立毛が設けら
   れている請求項１記載の動力伝動用部材。
4. 【請求項４】該動力伝動側および被伝動側の該伝動部材
   の歯部に相当する部分に、歯がなく、平坦な表面形状を
   有しており、かつ該表面に立毛が設けられている請求項
   ３記載の動力伝動用部材。
5. 【請求項５】該立毛が、植毛によるものである請求項４
   記載の動力伝動用部材。
6. 【請求項６】該植毛が、静電植毛によるものである請求
   項５記載の動力伝動用部材。
7. 【請求項７】該立毛が、５０００〜５０００００本／ｃ
   ｍ² の密度を有するものである請求項１〜６のいずれか
   に記載の動力伝動用部材。
8. 【請求項８】該立毛を構成するパイルが、単糸直径Ｄ
   （ｍｍ）とパイル長Ｌ（ｍｍ）のアスペクト比（Ｌ／
   Ｄ）が２０〜３００の関係を満足するものである請求項
   １〜７のいずれかに記載の動力伝動用部材。
9. 【請求項９】該立毛が、５０００ｋｇ／ｍｍ² 以上のヤ
   ング率を有する繊維で構成されているものである請求項
   １〜８のいずれかに記載の動力伝動用部材。
10. 【請求項１０】該立毛が、アラミド繊維である請求項９
    記載の動力伝動用部材。
11. 【請求項１１】該動力伝動側および被伝動側が、一方の
    伝達接触表面を雌型パイルで構成されており、他方の伝
    達接触表面を雄型パイルで構成されているものである請
    求項１〜１０のいずれかに記載の動力伝動用部材。
12. 【請求項１２】該立毛が、いずれの伝達接触表面も雄型
    のパイルで構成されている請求項１〜１０のいずれかに
    記載の動力伝動用部材。
13. 【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載の動力
    伝動用部材で構成されていることを特徴とする動力伝動
    装置。