JP2000055067A - 滑りキーおよび無段変速機 - Google Patents
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Abstract
良や作動不能が生じない。 【解決手段】 回転軸の軸方向に摺動可能かつ追従回転
可能にスライド筒を係合する滑りキーであって、この滑
りキーが金属成形体と樹脂体との一体成形品である。
Description
特殊環境下で使用するのに適した、金属成形体と樹脂体
との複合一体成形品からなる滑りキーおよびその滑りキ
ーを用いた無段変速機に関する。
構造として、回転軸と一体回転する固定プーリーと、ス
ライド筒を備えた可動プーリーとを滑りキーにより係合
する無段変速機のプーリー構造が知られている(特開平
8-219258 号公報)。図4および図5により、従来の無
段変速機のプーリー構造を説明する。図4はプーリー構
造の軸方向半断面図を、図5は回転軸要部の分解斜視図
をそれぞれ示す。図示を省略したエンジンにより回転駆
動される回転軸4は軸受5a、5bにより変速機本体6
に支承されている。回転軸4には一体状に外方に突出し
て固定プーリー7が形成されており、また、回転軸4の
外周に形成された段部4a内には、その外周に長手方向
に長孔状に凹んで溝部4bが円周方向等間隔で形成され
ている。この溝部4bには滑りキー1が嵌合され、この
滑りキー1により固定プーリー7に対して離接動可能と
なるように摺動可能なスライド筒8aを有する可動プー
リー8が係合されている。溝部4bに嵌合される滑りキ
ー1は、主として回り止めあるいは動力伝達用として、
更には軸方向の往復運動機能も付加機能として要求され
る。なお、図4において、9は固定プーリー7と可動プ
ーリー8との間に掛装されたVベルトである。
数の小さい材料で形成されている。摩擦係数の小さい材
料としては、例えばポリイミド樹脂とポリテトラフルオ
ロエチレン樹脂と黒鉛とを混合した材料、またはポリエ
ーテルエーテルケトン樹脂とカーボンファイバーとポリ
テトラフルオロエチレン樹脂とを混合した材料等が用い
られている。
滑りキーは相手溝が金属の場合、金属同士の摺動とな
り、特に高温、高負荷の使用環境下では金属同士の焼付
きあるいは錆によって摩擦抵抗が大きくなり、作動不良
や作動不能を生じるという問題がある。金属の代わりに
ボールスプライン構造などを用いると構造が複雑となり
高価となる問題がある。
よる滑りキーの場合においても、高温、高負荷の使用環
境下では溶融、変形、あるいは高摩擦抵抗となり短時間
で破壊するという問題がある。
になされたもので、高温、高負荷の使用環境下において
も作動不良や作動不能を生じることのない滑りキーおよ
びその滑りキーを用いた無段変速機を提供することを目
的とする。
転軸の軸方向に摺動可能かつ追従回転可能にスライド筒
を係合する滑りキーであって、該滑りキーが金属成形体
と樹脂体との一体成形品であることを特徴とする。
成形可能な樹脂組成物であることを特徴とする。
に適宜間隔をおいて複数の溝部が形成され、この溝部の
それぞれに滑りキーを嵌合させた回転軸と一体回転する
固定プーリーと、上記滑りキーが受容される円周方向の
幅を有し軸方向へ延びる溝部を上記回転軸の外周部の溝
部に対応させて間隔をおいて内周部に複数形成したスラ
イド筒を備えた可動プーリーとを有し、上記滑りキー
が、上述の滑りキーであることを特徴とする。
との一体成形品とすることにより、高温、高負荷で摺動
する使用環境下においても作動不良や作動不能を生じる
ことがない。また、特に樹脂体を射出成形可能な樹脂組
成物とすることにより、複雑な形状、構造でも容易に形
成することができる。このため、従来のボールスプライ
ンに比べ小型軽量化、低コスト化が可能となる。
用いるので、簡易な構造で、無潤滑雰囲気で滑らかな作
動性能を有する無段変速機が得られる。
2により説明する。図1および図2において、(a)図
は滑りキー全体の、(b)図は金属成形体の斜視図をそ
れぞれ示す。滑りキー1は、金属成形体2と樹脂体3と
からなっており、その樹脂体3は金属成形体2と一体成
形によって形成されている。滑りキー1の形状は、後述
する図3に示す、回転軸の段部4aの外周に形成された
溝部4bに嵌合でき、軸方向負荷に対しずれない形状で
あればよい。また、溝部4bに嵌合する部位が金属成形
体2となり、スライド筒8aの内周溝部と摺動する部位
が樹脂体3となる形状であることが好ましい。嵌合部位
を金属成形体2とすることにより、滑りキー1の嵌合力
を向上させ、摺動部位を樹脂体3とすることにより、ス
ライド筒8aと回転軸4との摺動性が向上する。
ストワックス品、焼結金属品、メタルインジェクション
品などを用いることができる。これらの中でも強度信頼
性、コスト等の理由で、ロストワックス品が好ましい。
また、表面の錆を防ぐためにメッキなどの表面処理をす
ることができる。
樹脂体3と金属成形体2とが無段変速機作動中に分離で
きない形状であることが好ましい。具体的には、例えば
図1(b)および図2(b)に示すように、金属成形体
2に溝2aや貫通孔2bを設ける。この溝2aおよび貫
通孔2bにより、一体成形の際に樹脂体3がこの溝2a
および貫通孔2bに充填されて樹脂組成物と金属との複
合体になるので、本発明の滑りキー1は接着剤などを用
いることなく強固な一体成形品となる。また、金属成形
体2の嵌合部のエッヂ11を曲面にすることで、樹脂を
流れやすくさせている。
形体2と一体成形できる樹脂組成物であれば使用でき、
その成形方法も射出成形、圧縮成形、トランスファ成形
などを用いることができる。これらの中で射出成形でき
る樹脂組成物が好ましい。金属成形体2が複雑な形状で
あっても容易に一体成形できるためである。射出成形で
きる樹脂成分としては、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂およびポリエーテルケトン
樹脂などのポリエーテルケトン系樹脂、ポリアセタール
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド
イミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、芳香族ポリエ
ステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等を例示す
ることができる。これらは、単独でも 2種以上の樹脂か
らなるポリマーアロイやポリマーブレンドであっても使
用することができる。これらの中でも機械的強度および
摺動性に優れた滑りキーを得ることができる熱可塑性ポ
リイミド樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂を主成分とす
る樹脂が好ましい。
うに、分子構造の繰り返し単位中に、熱的特性、機械的
強度等に優れたイミド基が芳香族基を取り囲みながら
も、熱などのエネルギーが加えられることにより適度な
溶融特性を示すエーテル結合部分を複数個有する構造の
イミド系樹脂がよく、機械的特性、剛性、耐熱性、射出
成形性を満足させるため、エーテル結合部を繰り返し単
位中に 2個有する熱可塑性ポリイミド樹脂が好ましい。
六フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、
チオ基およびスルホン基からなる群より選ばれた基を表
わし、R1〜R4は水素、低級アルキル基(好ましくは炭
素数 1〜5 )、低級アルコキシ基(好ましくは炭素数 1
〜5 )、塩素または臭素を表わし、互いに同じであって
も異なっていてもよい。Yは炭素数 2以上の脂肪族基、
環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、
芳香族基が直接または架橋基により相互に連結された非
縮合多環式芳香族基からなる群から選ばれた 4価の基を
表わす。)このような熱可塑性ポリイミド樹脂としては
化1におけるR1〜R4が全て水素である三井東圧化学社
製の商品名オーラム(AURUM)などを挙げることが
できる。
示される繰り返し単位を有する樹脂、またはこのような
繰り返し単位とともに下記化3で示される繰り返し単位
をポリエーテルケトン系樹脂本来の特性が失われない程
度に共存させている樹脂をいう。
販品としては、PEEK150P(ビクトレックス(V
ICTREX)社、商品名)、PEK220G(ICI
社、商品名)、UltrapekA2000(BASF
社、商品名)等が挙げられる。
ラフルオロエチレン樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン、二
硫化タングステン、フッ化黒鉛、窒化ホウ素、窒化ケイ
素などの固体潤滑剤、ガラス繊維、カーボン繊維、ウィ
スカ類などの補強材、炭酸カルシウム、クレー、マイカ
などの各種充填材等を配合することができる。
2が配置された金型内に樹脂組成物を射出充填して得ら
れる。金属成形体2の形状によっては、ゲートの数を複
数にしてもよく、 1点ゲート方式あるいは多点ゲート方
式を採用することができる。例えば、図1に示す滑りキ
ーは、ゲート跡12が 2個残る 2点ゲート方式を用いる
ことが好ましく、図2に示す滑りキーは、 1点ゲート方
式であっても一体成形することができる。
使用することを特徴としている。滑りキーの使用状態を
図3に示す。図3は滑りキーを嵌合させた回転軸を示す
図であり、図3(a)は回転軸の段部4aの斜視図を、
図3(b)は滑りキーを嵌合させたときの断面図をそれ
ぞれ示す。図3(a)において、回転軸の外周に形成さ
れた段部4a内には、その外周に長手方向に長孔状に凹
んで溝部4bが形成されている。溝部4bは少なくとも
1箇所、好ましくは円周方向等間隔に数箇所形成するこ
とが好ましい。この溝部4bに滑りキー1が嵌合され、
スライド筒を摺動可能に係合している(図3(b))。
なお、本発明の無段変速機は、滑りキーを除いた他の構
成要素は、図4に示す従来の構成要素とすることができ
る。
2 樹脂組成物として、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物(ベ
アリーPI5010:NTN精密樹脂製商品名)および
ポリエーテルケトン系樹脂組成物(ベアリーPK590
0:NTN精密樹脂製商品名)を、金属成形体として、
機械加工品の表面にメッキ処理した図1(b)および図
2(b)に示す形状のものをそれぞれ準備した。金型の
キャビティ内に金属成形体を配置し、射出成形条件(熱
可塑性ポリイミド樹脂組成物:圧力; 255MPa 、温度;
410℃、ポリエーテルケトン系樹脂組成物:圧力; 255
MPa 、温度; 380℃)で射出成形して、図1(a)およ
び図2(a)に示す形状の金属成形体と樹脂体との複合
一体成形品である滑りキーを得た。なお、図3に示すよ
うに、この樹脂製滑りキーは軸4aに設けられた長円形
の溝4bにはめ込むため軸方向両端をその溝4bと同形
状にし、軸方向負荷に対しずれないように設定した。
労試験および摩擦試験による摩擦係数測定により行っ
た。繰り返し剪断疲労試験を図6を用いて説明する。図
6は繰り返し剪断疲労試験機を示す。軸13に形成され
た圧入溝に滑りキー1の嵌合部10を圧入固定し、相手
溝が形成されたハウジング14に滑りキー1の樹脂体3
を嵌合すると同時に軸13の外周とハウジング14の内
周とを嵌合させる。ハウジング14に油圧加振機15お
よび一定荷重に制御するためのロードセル16を取り付
け、軸の中心軸13aを中心に揺動運動させることによ
り滑りキー1に繰り返し疲労をあたえる。このときの試
験条件は雰囲気温度 120℃、加振速度 10 Hz、負荷トル
ク 50 N・m で行い滑りキー1の変形量が O.1 mm になる
まで試験を行った。
摩擦試験機を示す。図示していないエアーシリンダによ
って荷重Lを受ける台座17に滑りキー1の樹脂体3を
下にして固定する。滑りキー1の相手材18には、S4
5Cにニッケル−リンメッキ処理した板材を用い、この
相手材18を有するテーブル19に駆動装置20、およ
び摺動抵抗を測定するロードセル16を取り付け、テー
ブル19をストローク 30mm にて往復動Sをさせる。具
体的な試験条件は、雰囲気温度 120℃、負荷加重 47 MP
a 、往復速度 1.4mm/secである。
よび比較例2は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物単体お
よびポリエーテルケトン系樹脂組成物単体を用いる以外
は、実施例1と同一方法で得られた滑りキーを評価した
結果である。
滑りキーは、樹脂組成物単体の滑りキーに比較して、 3
倍以上の繰り返し剪断疲労特性を示し、かつ摩擦係数は
同等であった。
を用いて、図4に示す無段変速機を組み立てたところ、
温度約 120℃、荷重約 250kgf 、摺動速度 1.4mm/secの
使用環境下において、焼き付きや破壊を生じることがな
かった。
体との複合一体成形品であるので、高温、高負荷の使用
環境下において使用されても、焼き付きや破壊を生じる
ことがない。
からなるので、複雑な形状の金属成形体と容易に複合一
体成形することができる。その結果、機械的特性に優
れ、かつ低コストな滑りキーが得られる。
用いるので、簡易な構造が可能となり、小型軽量で低コ
ストの無段変速機が得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】 回転軸の軸方向に摺動可能かつ追従回転
可能にスライド筒を係合する滑りキーであって、該滑り
キーは、金属成形体と樹脂体との複合一体成形品である
ことを特徴とする滑りキー。 - 【請求項2】 前記樹脂体は射出成形可能な樹脂組成物
からなることを特徴とする請求項1記載の滑りキー。 - 【請求項3】 外周部の円周方向に適宜間隔をおいて複
数の溝部が形成され、この溝部のそれぞれに滑りキーを
嵌合させた回転軸と一体回転する固定プーリーと、前記
滑りキーが受容される円周方向の幅を有し軸方向へ延び
る溝部を前記回転軸の外周部の溝部に対応させて間隔を
おいて内周部に複数形成したスライド筒を備えた可動プ
ーリーとを有する無段変速機であって、 前記滑りキーは、請求項1記載の滑りキーであることを
特徴とする無段変速機。
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