JP2015183717A - weight roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Vベルト式自動変速機に用いられるウェイトローラに関する。 The present invention relates to a weight roller used in a V-belt type automatic transmission.
自動二輪車等の車両には、エンジンの回転数の変化に応じて可変溝プーリの溝幅を変化させ、この可変溝プーリに掛け渡されたVベルトの巻きかけ径を連続的に変化させることにより、無段階変速を可能にするVベルト式自動変速機が広く使用されている。 In vehicles such as motorcycles, the groove width of the variable groove pulley is changed in accordance with the change in the engine speed, and the winding diameter of the V-belt spanned over the variable groove pulley is continuously changed. V-belt type automatic transmissions that enable stepless speed change are widely used.
Vベルト式自動変速機においては、回転軸に固定された固定プーリプレートと、回転軸にその軸心方向に移動自在に配置された可動プーリプレートとによって可変溝プーリが構成されており、可動プーリプレートの背面側に、回転軸に固定され、回転軸の径方向外側に行く程、可動プーリプレートとの間隔が狭くなるランププレートが装備され、このランププレートと可動プーリプレートとの間に、円筒状のウェイトローラが回転軸の径方向に移動自在に配置されている。 In a V-belt type automatic transmission, a variable groove pulley is constituted by a fixed pulley plate fixed to a rotating shaft and a movable pulley plate disposed on the rotating shaft so as to be movable in the axial direction. On the back side of the plate, there is a ramp plate that is fixed to the rotating shaft and that becomes closer to the outer side in the radial direction of the rotating shaft. A weight roller is arranged so as to be movable in the radial direction of the rotation shaft.
エンジンの回転数の増加に伴いウェイトローラに作用する遠心力が増大すると、ウェイトローラが回転軸の径方向外側へ移動して、回転軸の軸心方向におけるランププレートと可動プーリプレートとの間を押し広げ、可動プーリプレートを固定プーリプレート側へ押し込む。これにより、回転軸の軸心方向における可動プーリプレートと固定プーリプレートとの間隔、すなわち可変溝プーリの溝幅が小さくなり、Vベルトが回転軸の径方向外側へ移動し、Vベルトの巻きかけ径が大きくなって、変速比(エンジン回転数/タイヤ回転数)が小さくなる。一方、エンジンの回転数の低下に伴いウェイトローラに作用する遠心力が低減すると、ウェイトローラが回転軸の径方向内側へ移動し、可動プーリプレートがランププレート側に押し戻される。これにより、回転軸の軸心方向における可動プーリプレートと固定プーリプレートとの間隔、すなわち可変溝プーリの溝幅が大きくなり、Vベルトが回転軸の径方向内側へ移動し、Vベルトの巻きかけ径が小さくなって、変速比が大きくなる。 When the centrifugal force acting on the weight roller increases as the engine speed increases, the weight roller moves outward in the radial direction of the rotating shaft and moves between the ramp plate and the movable pulley plate in the axial direction of the rotating shaft. Push out and push the movable pulley plate toward the fixed pulley plate. As a result, the distance between the movable pulley plate and the fixed pulley plate in the axial center direction of the rotating shaft, that is, the groove width of the variable groove pulley is reduced, and the V belt moves outward in the radial direction of the rotating shaft. As the diameter increases, the gear ratio (engine speed / tire speed) decreases. On the other hand, when the centrifugal force acting on the weight roller decreases as the engine speed decreases, the weight roller moves inward in the radial direction of the rotating shaft, and the movable pulley plate is pushed back toward the ramp plate. As a result, the distance between the movable pulley plate and the fixed pulley plate in the axial center direction of the rotating shaft, that is, the groove width of the variable groove pulley increases, and the V belt moves inward in the radial direction of the rotating shaft. The diameter becomes smaller and the gear ratio becomes larger.
このように、ウェイトローラは、エンジンの回転数の増加に伴い、遠心力の作用で回転軸の半径方向外側に移動するとき、ウェイトローラの外周面が、回転軸に固定されたランププレートと摺接することから、ある程度の重量があり、かつ滑り特性および耐摩耗性に優れていることが要求される。このため、通常、ウェイトローラは、重りとして機能する金属製のローラ本体の表面を、ポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂系摺動部材で被覆している(特許文献1)。 As described above, when the weight roller moves outward in the radial direction of the rotating shaft by the action of centrifugal force as the engine speed increases, the outer surface of the weight roller slides on the ramp plate fixed to the rotating shaft. It is required to have a certain amount of weight and to have excellent sliding characteristics and wear resistance. For this reason, the weight roller usually covers the surface of a metal roller body functioning as a weight with a resin-based sliding member having a polyamide resin as a base resin (Patent Document 1).
ところで、ウェイトローラには、エンジンからの衝撃的な繰り返しの振動応力が作用するため、疲労強度に優れていることも要求される。ローラ本体の表面がポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂系摺動部材で被覆された従来のウェイトローラにおいて、樹脂系摺動部材の肉厚(径方向の厚さ)は、1.5mm程度に設定されている。しかし、この肉厚だと、変速比に与える影響等の観点から樹脂系摺動部材が許容される摩耗量まで摩耗する前に、エンジンからの衝撃的な繰り返しの振動応力により疲労破壊することがあった。 By the way, the weight roller is also required to have excellent fatigue strength because of repeated shocking vibration stress from the engine. In a conventional weight roller where the surface of the roller body is covered with a resin-based sliding member based on polyamide resin, the thickness (diameter thickness) of the resin-based sliding member is set to about 1.5 mm. Has been. However, this thickness may cause fatigue failure due to shocking and repeated vibration stress from the engine before the resin-based sliding member wears to an allowable wear amount from the viewpoint of the effect on the gear ratio, etc. there were.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、疲労強度に優れたウェイトローラを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a weight roller having excellent fatigue strength.
上記課題を解決するために、本発明は、重りとして機能するローラ本体の外周面を、ポリアミド樹脂を含む樹脂系摺動部材で被覆したウェイトローラにおいて、樹脂系摺動部材の肉厚を0.50mm〜1.15mmに設定した。 In order to solve the above problems, the present invention provides a weight roller in which the outer peripheral surface of a roller body functioning as a weight is covered with a resin-based sliding member containing a polyamide resin, and the thickness of the resin-based sliding member is set to 0. It set to 50 mm-1.15 mm.
ここで、ローラ本体は、金属製であることが好ましい。また、ウェイトローラは、予め円筒状に形成された樹脂系摺動部材にローラ本体を圧入嵌合して形成してもよく、あるいは、インサート成形により、ローラ本体の表面に樹脂系摺動部材を一体的に形成するようにしてもよい。 Here, the roller body is preferably made of metal. The weight roller may be formed by press-fitting the roller body into a resin-based sliding member formed in a cylindrical shape in advance, or the resin-based sliding member may be formed on the surface of the roller body by insert molding. You may make it form integrally.
本発明者は、ローラ本体の表面を被覆する樹脂系摺動部材として、ポリアミド樹脂を含む樹脂系摺動部材を用いた場合、樹脂系摺動部材の肉厚を薄くするほど、疲労強度が向上することを見出した。特に、樹脂系摺動部材の肉厚を1.15mm以下にすることで、この肉厚が1.5mm程度に設定されている従来品に比べて、疲労強度が飛躍的に向上することが分かった。なお、一般に、樹脂系摺動部材に許容される摩耗量は、変速比に対する影響等を考慮して、0.50mm程度に設定される。したがって、樹脂系摺動部材の肉厚は、樹脂系摺動部材に許容される摩耗量の観点から0.50mm以上とすることが好ましい。 When the resin-based sliding member containing polyamide resin is used as the resin-based sliding member that covers the surface of the roller body, the inventor improves the fatigue strength as the thickness of the resin-based sliding member is reduced. I found out. In particular, it can be seen that by reducing the thickness of the resin-based sliding member to 1.15 mm or less, the fatigue strength is dramatically improved compared to a conventional product in which the thickness is set to about 1.5 mm. It was. In general, the amount of wear allowed for the resin-based sliding member is set to about 0.50 mm in consideration of the influence on the gear ratio and the like. Therefore, the thickness of the resin-based sliding member is preferably 0.50 mm or more from the viewpoint of the amount of wear allowed for the resin-based sliding member.
以下に、本発明の一実施の形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
図1(A)は、本実施の形態に係るウェイトローラ1の正面図であり、図1(B)は図1(A)に示すウェイトローラ1のA−A断面図である。 FIG. 1A is a front view of the weight roller 1 according to the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of the weight roller 1 shown in FIG.
本実施の形態に係るウェイトローラ1は、Vベルト式自動変速機に用いられるものであり、図示するように、円筒状のローラ本体2と、ローラ本体2の外周面20を被覆するように配置された円筒状の樹脂系摺動部材3と、を備え、樹脂系摺動部材3にローラ本体2を圧入嵌合することにより作製される。
The weight roller 1 according to the present embodiment is used in a V-belt type automatic transmission, and is arranged so as to cover a
ローラ本体2は、重りとして機能するものであり、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、焼結金属等の金属で形成される。金属は、比重が大きいのでウェイトローラ1の重量を高めることができ、遠心力により移動するウェイトローラ1本来の機能を高めることができる。
The
樹脂系摺動部材3は、その両端部30に、それぞれ、内周面31からウェイトローラ1の軸心O方向内側に向かって突出した環状の凸部32が形成されている。樹脂系摺動部材3にローラ本体2を圧入嵌合することにより、凸部32がローラ本体2の端部21と接触して、樹脂系摺動部材3がローラ本体2の外周面20を被覆するように固定される。また、樹脂系摺動部材3のベース樹脂には、ポリアミド樹脂が用いられ、必要に応じて、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、グラファイト(黒鉛)等の滑り特性向上のための潤滑剤が添加される。
The resin-based sliding
本発明者は、樹脂系摺動部材3の肉厚T(樹脂系摺動部材3の径方向の厚さ:図1(B)参照)の異なるウェイトローラ1の試験体4A〜4Cを、それぞれ複数個作製し、これらの試験体4A〜4Cに対して、以下の表1に示す条件において疲労試験を行って、疲労破壊(クラック)の発生時期および発生場所を観察した。
The inventor of the present invention uses the
疲労試験では、図2に示すように、シャフト5が挿入された試験体4A〜4Cを相手材(治具プレート)6上に配置するとともに、表1に示す周波数で相手材6をW方向に往復運動させ、これにより表1に示す負荷荷重の範囲内で試験体4A〜4Cに加えるW方向の荷重Nを周期的に変化させて、試験体4A〜4Cの疲労破壊を観察している。
In the fatigue test, as shown in FIG. 2, the
作製した試験体4A〜4Cは、以下の表2のとおりである。ここで、試験体4Aは、本実施の形態に係るウェイトローラ1の性能を確認するための比較例であり、樹脂系摺動部材3の肉厚Tは、従来品と同じ1.5mmに設定されている。一方、試験体4B、4Cは、樹脂系摺動部材3の肉厚Tが、それぞれ従来品より薄い1.15mm、1.0mmに設定されている。また、すべての試験体4A〜4Cにおいて、樹脂系摺動部材3の凸部32の肉厚Hを同じにするとともに、同じ締め代δで樹脂系摺動部材3にローラ本体2を圧入嵌合している。
The produced
図3は、表2に示す試験体4A〜4Cに対して、表1に示す条件にて行った疲労試験の試験結果を示す図である。ここで、縦軸は相手材6の往復運動累積回数を示している。また、棒グラフ40A〜40Cは、試験体4A〜4Cが疲労破壊するまでに要した相手材6の往復運動累積回数を示している。なお、試験体4A〜4Cは、それぞれ複数個作製され、棒グラフ40A〜40Cは、それぞれ複数個作製された試験体4A〜4Cの試験結果の平均値を示している。
FIG. 3 is a diagram showing test results of a fatigue test performed on the
図示するように、疲労破壊するまでに要した相手材6の往復運動累積回数は、多いものから試験体4C、4B、4Aの順番となっており、樹脂系摺動部材3の肉厚Tを薄くするほど、疲労強度が向上することが分かった。また、試験体4B、4Cは、比較例の試験体4Aに比べて、疲労破壊するまでに要した相手材6の往復運動累積回数が急増しており、疲労強度が飛躍的に向上することが分かった。なお、疲労破壊(クラック)の発生場所は、いずれの試験体4A〜4Cにおいても、樹脂系摺動部材3の端部30であった。
As shown in the figure, the cumulative number of reciprocating motions of the
つぎに、本発明者は、上述の疲労試験の試験結果の整合性を確認するため、以下の表3に示す条件においてCAE(Computer Aided Engineering)解析を行って、上述の表2に示す試験体4A、4Cの樹脂系摺動部材3の最大主応力値およびその発生箇所を調べた。なお、CAE解析では、試験体4A、4Cの締め代δを「0」に設定している。
Next, the present inventor conducted CAE (Computer Aided Engineering) analysis under the conditions shown in Table 3 below in order to confirm the consistency of the test results of the fatigue tests described above, and the specimens shown in Table 2 above. The maximum principal stress values of the 4A and 4C resin-based sliding
CAE解析では、図4に示すように、試験体4A、4Cのローラ本体2を完全固定し、相手材6を試験体4A、4Cに押し当てることにより、表3に示す負荷荷重Nを試験体4A、4Cに加えて、最大主応力の応力値および発生箇所を解析している。
In the CAE analysis, as shown in FIG. 4, the
図5は、表2に示す試験体4A、4Cに対して、表3に示す条件にて行ったCAE解析の解析結果を示す図である。ここで、左の縦軸は最大主応力の応力値を示しており、右の縦軸は最大主応力発生箇所における変位量を示している。また、棒グラフ41A、42Aは、試験体4Aの樹脂系摺動部材3の最大主応力値および最大主応力発生箇所での変位量を示しており、棒グラフ41C、42Cは、試験体4Cの樹脂系摺動部材3の最大主応力値および最大主応力発生箇所での変位量を示している。また、図6(A)は、表2に示す試験体4A、4Cに対して、表3に示す条件にて行ったCAE解析における最大主応力の発生箇所を説明するための図であって、樹脂系摺動部材3の斜視図であり、図6(B)は、最大主応力の発生メカニズムを説明するための図であって、図6(A)に示す樹脂系摺動部材3のB−B断面の部分図である。
FIG. 5 is a diagram showing an analysis result of CAE analysis performed on the
図5に示すように、試験体4Cは、比較例の試験体4Aに比べて、樹脂系摺動部材3の最大主応力値および変位量が減少しており、樹脂系摺動部材3の肉厚Tを薄くするほど、疲労強度上有利であることを示している。また、図6(A)に示すように、樹脂系摺動部材3と相手材6との接触領域Cにおける両端部30(凸部32)において、樹脂系摺動部材3の最大主応力が発生している。これは、図6(B)に示すように、樹脂系摺動部材3と相手材6との接触領域Cにおいて、樹脂系摺動部材3が相手材6の押圧力によって肉厚Tが圧縮される方向に変位し(変位P)、その結果、長さLが伸張する方向に樹脂系摺動部材3が変位して(変位E)、樹脂系摺動部材3の両端部30に形成された凸部32のS部に引張応力が発生したためである。この引張応力が最大主応力となっている。
As shown in FIG. 5, the
このCAE解析により、上述の疲労試験の試験結果の整合性、すなわち、ローラ本体2の表面20を被覆する樹脂系摺動部材3として、ポリアミド樹脂をベース樹脂とする樹脂系摺動部材3を用いた場合、樹脂系摺動部材3の肉厚Tを薄くするほど、疲労強度が向上することが確認された。
By this CAE analysis, the consistency of the test results of the above-described fatigue test, that is, the resin-based sliding
このCAE解析の解析結果は、直径Dが20mmの試験体4A、4Cに対するものである。しかし、樹脂系摺動部材3の肉厚Tを薄くするほど、疲労強度が向上する傾向は、ウェイトローラ1の直径Dに依存せず、他の直径D(例えば15mm〜75mm)のウェイトローラ1に対するCAE解析においても、同様の解析結果が得られた。
The analysis result of this CAE analysis is for the
なお、一般に、樹脂系摺動部材3に許容される摩耗量は、Vベルト式自動変速機の変速比に対する影響等を考慮して、0.50mm程度に設定される。したがって、樹脂系摺動部材3の肉厚Tは、樹脂系摺動部材3に許容される摩耗量の観点から0.50mm以上とすることが好ましい。
In general, the amount of wear allowed for the resin-based sliding
以上、本発明の一実施の形態について説明した。 The embodiment of the present invention has been described above.
本実施の形態によれば、樹脂系摺動部材3の肉厚Tを0.50mm〜1.15mmに設定することにより、樹脂系摺動部材3に許容される一般的な摩耗量に対応できる疲労強度に優れたウェイトローラ1を提供することができる。
According to the present embodiment, by setting the wall thickness T of the resin-based sliding
なお、本実施の形態では、円筒状に形成された樹脂系摺動部材3にローラ本体2を圧入嵌合することにより、ウェイトローラ1を形成しているが、本発明はこれに限定されない。インサート成形により、ローラ本体2の表面20に樹脂系摺動部材3を一体的に形成して、ウェイトローラ1を作製してもよい。上述のCAE解析では、締め代δを「0」に設定した試験体4A、4Cにおいて、樹脂系摺動部材3の肉厚Tを薄くするほど疲労強度が向上する効果を確認した。したがって、締め代δのないインサート成形により形成されたウェイトローラ1においても、同様の効果を期待できる。
In this embodiment, the weight roller 1 is formed by press-fitting the
1:ウェイトローラ、 2:ローラ本体、 3:樹脂系摺動部材、 20:ローラ本体の外周面、 21:ローラ本体の端部、 30:樹脂系摺動部材の端部、 31:樹脂系摺動部材の内周面、 32:樹脂系摺動部材の凸部 1: Weight roller, 2: Roller body, 3: Resin sliding member, 20: Outer peripheral surface of roller body, 21: End of roller body, 30: End of resin sliding member, 31: Resin sliding Inner peripheral surface of moving member, 32: convex portion of resin-based sliding member
Claims (2)
重りとして機能するローラ本体と、
前記ローラ本体の外周面を被覆する樹脂系摺動部材と、を有し、
前記樹脂系摺動部材は、
ポリアミド樹脂を含み、肉厚が0.50mm〜1.15mmに設定されている
ことを特徴とするウェイトローラ。 A weight roller used in a V-belt type automatic transmission,
A roller body that functions as a weight;
A resin-based sliding member that covers the outer peripheral surface of the roller body,
The resin-based sliding member is
A weight roller comprising a polyamide resin and having a thickness of 0.50 mm to 1.15 mm.
前記ローラ本体は、金属製である
ことを特徴とするウェイトローラ。 The weight roller according to claim 1,
The weight roller, wherein the roller body is made of metal.
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