JP2016029288A - ウエイトローラー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変速性能や燃費特性の低下を抑えることが可能な自動二輪車等のベルト式無段変速装置用のウエイトローラーを提供する。【解決手段】ウエイトローラー１は、円筒状の重量調整部材５と、重量調整部材５の外周面を覆い、樹脂からなる円筒状のカラー３とを備える。カラー３の外周面には溝７及び窪み９のうち少なくとも一方が形成されている。カラー３は有底円筒形状であり、底部に凹状のゲート落とし込み部６が設けられている。【選択図】図１

Description

本明細書に開示された技術は、ウエイトローラー及びその製造方法に関する。

自動二輪車等には、エンジンの回転数の変化に応じて変速が自動的に行われる無段変速装置が用いられている。この無段変速装置は、回転軸に固定された固定プレートと回転軸方向に移動可能な可動プレートとで構成されたプーリと、このプーリに巻き掛けられた伝動ベルトと、可動プレートの背面側に位置し、回転軸に固定されたガイドプレートと、可動プレートとガイドプレートとの隙間に配置された円筒状のウエイトローラーとを備えている。可動プレートとガイドプレートとの隙間は、プーリの径方向外側に向かうに従って小さくなる。

特許文献１、２には、樹脂からなる円筒状のカラーと、カラーの内側に設けられた円筒状の重量調整部材とを備えたウエイトローラー、及びその製造方法がそれぞれ記載されている。

特開２０００−５５１５４号公報 特開２００１−３４３０５５号公報

特許文献１、２に記載された従来のウエイトローラーでは、面の均一性を重視してカラーの外周面を凹凸の無い形状にしている。このため、ウエイトローラーでの形状や重量の位置によるばらつきが小さくなっている。

しかしながら、ウエイトローラーを用いて長時間実走行を続けた場合、カラーを構成する樹脂の摩耗粉がプーリ内に徐々に蓄積してくることがある。摩耗粉がプーリ内に蓄積すると、ウエイトローラーの偏摩耗が生じ、変速をスムーズに行うことができなくなったり、燃費特性が低下したりするおそれがある。

本発明の目的は、変速性能や燃費特性の低下を抑えることが可能なウエイトローラーを提供することにある。

本発明の一実施形態に係るウエイトローラーは、円筒状の重量調整部材と、前記重量調整部材の外周面を覆い、樹脂からなる円筒状のカラーとを備えている。前記カラーの外周面には溝及び窪みのうち少なくとも一方が形成されている。

本発明の一実施形態に係るウエイトローラー及びその製造方法によれば、二輪車等の変速性能や燃費特性の低下を抑えることが可能なウエイトローラーを実現できる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るウエイトローラーを示す斜視図であり、（ｂ）は、当該ウエイトローラーのIb-Ib線を通る断面を示す図である。 図２（ａ）は、変形例に係るウエイトローラーを示す斜視図であり、（ｂ）は、当該ウエイトローラーのIIb-IIb線を通る断面を示す図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、他の変形例に係るウエイトローラーを示す斜視図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、他の変形例に係るウエイトローラーを示す斜視図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、他の変形例に係るウエイトローラーを示す斜視図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示すウエイトローラーを有するプーリを示す断面図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示すウエイトローラーの製造方法の一例を示す図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示すウエイトローラーの他の製造方法を示す図である。

（実施形態）
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るウエイトローラーを示す斜視図であり、（ｂ）は、当該ウエイトローラーのIb-Ib線を通る断面を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係るウエイトローラー１は、円筒状の重量調整部材５と、重量調整部材５の外周面を覆い、樹脂からなる円筒状のカラー３とを備えている。カラー３の外周面には溝及び窪みのうち少なくとも一方が形成されている。本明細書において「溝」とは、任意の方向に延びる細長い凹部を意味し、「窪み」とは周囲に比べて窪んだ構造であって、溝以外を意味するものとする。

カラー３に形成される溝又は窪みの深さや本数（個数）は特に限定されないが、図１（ａ）、（ｂ）では、カラー３の外周面の周方向に延びる溝７と、複数の窪み９とが両方形成される例を示す。溝７は、円筒状のカラー３の底部側（図１（ｂ）における右側）と上部側（同図における左側）にそれぞれ１本ずつ互いに線対称の位置に形成されている。複数の窪み９は、例えば周方向に延びる複数の列を構成しており、同じ列の窪み９は周方向に一定の間隔を空けて配置されている。

図２（ａ）は、変形例に係るウエイトローラー１ａを示す斜視図であり、（ｂ）は、当該ウエイトローラー１ａのIIb-IIb線を通る断面を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、溝７はカラー３の外周面にらせん状に形成されていてもよい。

図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）は、他の変形例に係るウエイトローラーを示す斜視図である。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、１本以上の周方向に延びる溝７のみがカラー３の外周面に形成されていてもよい。あるいは、図５（ｂ）に示すように、複数の窪み９のみが形成されていてもよい。図４（ａ）に示すようにらせん状に延びる溝７のみがカラー３の外周面に形成されていてもよい。図４（ｂ）、図５（ａ）に示すように、１本以上の溝７と複数の窪み７とが組み合わせて形成されていてもよい。

このようにカラー３の外周面に溝７や窪み９を設けることによる効果については後述する。なお、図２（ｂ）に示すように、カラー３の底部に開口が形成されていてもよい。この場合でも、カラー３が重量調整部材５の底面の一部まで覆っていることで、重量調整部材５のかだつきを防ぎ、重量調整部材５をカラー３から脱落させにくくすることができる。

また、図１（ｂ）に示すように、カラー３の外周面のうち、溝７又は窪み９が形成されていない部分は凹凸の無い滑らかな曲面となっていてもよい。この構成によれば、後述するプーリ内でウエイトローラー１が円滑に移動することが可能となる。

カラー３の上部側には開口が形成されている。カラー３は有底円筒形状であってもよいが、底部にも開口が形成された形状であってもよい。カラー３は有底円筒形状である場合、図１（ｂ）に示すように、底部に凹状のゲート落とし込み部６が設けられていてもよい。ゲート落とし込み部６には、成形時に用いられたピンゲートの跡が形成されている。

カラー３の内周面には、凹凸が設けられている必要は無いが、動作時に重量調整部材５がカラー３から脱落するのを防ぐために重量調整部材５の外周部と噛み合わせられる噛み合わせ部１１が形成されていてもよい。

カラー３は、耐摩耗性が高く、摩擦抵抗が比較的低く、且つ耐熱性の高い材料で構成されていることが好ましい。カラー３を構成する樹脂としては、例えばポリアミド（ＰＡ）６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。

重量調整部材５は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）、チタン、タングステン等の金属で構成されていてもよく、これらの金属にバインダとして働く樹脂が含まれていてもよい。重量調整部材５に含まれる樹脂としては、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＰＳ等が挙げられる。

本実施形態のウエイトローラー１は、無段変速機のプーリに用いられる。図６（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示すウエイトローラー１を有するプーリ１７を示す断面図である。無段変速機では、このプーリ１７と他のプーリ（図示せず）との間に伝動ベルトが巻き掛けられている。

無段変速機のプーリ１７は、略円板状の外観を有しており、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸に固定されたガイドプレート１５と、回転軸方向に移動可能な可動プレート１３とを備えている。ガイドプレート１５と可動プレート１３との隙間には、複数のウエイトローラー１が、プーリ１７の径方向に摺動可能なように配置されている。ウエイトローラー１が配置された隙間は、プーリ１７の径方向外側に向かうに従って小さくなる。プーリ１７において、複数のウエイトローラー１は、その外周面がガイドプレート１５及び可動プレート１３に接するように配置されている。

プーリ１７を備えた無段変速機において、エンジンの回転数が増加するとウエイトローラー１に作用する遠心力が大きくなり、ウエイトローラー１がプーリ１７の径方向外方に摺動する（図６（ｂ）参照）。この摺動に伴って可動プレート１３の内側面がウエイトローラー１に押され、可動プレート１３の外側面がガイドプレート１５のプーリフェイスに近づく。その結果、プーリ１７の溝幅が狭くなる。すると、伝動ベルト（図示せず）とプーリ１７との噛み合い半径が大きくなり、無段階に変速が行われる。

車両（二輪車等）の運転時にはウエイトローラー１のカラー３とガイドプレート１５及び可動プレート１３との間に摩擦が発生するため、カラー３の摩耗が発生する。本実施形態のウエイトローラー１では、カラー３の外周面には溝７及び窪み９のうち少なくとも一方が形成されているので、発生した摩耗粉が溝７及び窪み９からプーリ１７の外部へと積極的に排出される。このため、摩耗粉の蓄積に起因するカラー３の偏摩耗の発生を効果的に抑えることができる。その結果、長期間走行した場合でも変速性能の低下や燃費特性の低下を抑えることが可能となる。

従来のウエイトローラーではカラー側周部の均一性を保つために敢えて溝や窪みが形成されていなかったが、本願発明者は独自の検討により、カラー３の外周面に溝７や窪み９を形成してもカラー３の外周面が不均一に摩耗する等の大きな不具合は生じず、むしろ摩耗粉を排出できる効果が得られることを見いだした。

なお、溝７や窪み９がどのような形状であっても摩耗粉を排出させることが可能であるが、溝７が周方向に延びている場合、摺動時のがたつきを小さくしつつ、効果的に摩耗粉を排出することができる。また、窪み９を複数設ける場合、一定間隔でカラー３の側周部の全体に均一に形成すればより好ましい。溝７についても、ウエイトローラー１の底部側と上部側とでなるべく均一に設けることが好ましい。

また、従来のウエイトローラーでは変速性能や燃費特性を変えるために重量調整部材の重量を変更する必要があった。これに対し、本実施形態のウエイトローラー１によれば、溝７及び／又は窪み９の形状や数によってカラー３とガイドプレート１５及び可動プレート１３との間の接触面積を適宜増減することができる。このため、カラー３とガイドプレート１５及び可動プレート１３との間の摩擦抵抗を調整することができるので、異なる重量の重量調整部材を準備しなくても所望の変速性能や燃費特性を実現することが可能となる。

さらに、本実施形態のウエイトローラー１によれば、カラー３に形成された溝７又は窪み９の摩耗度合いによってウエイトローラー１の交換時期を容易に知ることができるので、ウエイトローラー１の交換を適切に行えるようになる。そのため、車両の変速性能や燃費特性を良好に維持することが容易となる。

ウエイトローラー１の交換時期の判断は、例えば溝７又は窪み９の深さが所定値以下になるか否かで行ってもよい。あるいは、交換時期が来ると溝７又は窪み９が消失するように溝７又は窪み９の深さを設定しておいてもよい。

−製造方法−
図７（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示すウエイトローラー１の製造方法の一例を示す図である。

まず、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の製造方法では、成形機を用いた射出成形によりカラー３を成形する。

具体的には、図７（ａ）に示す工程で、液状の樹脂材料１２を成形機のノズル２６から金型のキャビティ２１内にランナー２３及びピンゲート２５を介して注入する。樹脂材料１２をキャビティ２１内に充填した後、例えば１００℃で０．３分間保持することで樹脂材料１２を固化させる。樹脂材料１２としては、ポリアミド（ＰＡ）６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等を形成するための公知の樹脂材料が用いられる。

本工程で使用される金型には、溝及び窪みに対応する凸形状が形成されている。凸形状の高さや幅、形状等は任意に設定すればよい。図示しないが、必要に応じて噛み合わせ部１１に対応した形状を有する金型を用いてもよい。

その後、図７（ｂ）に示す工程で金型を開くことにより、ランナー２３は自動的に切除される。このようにして成形されたカラー３の外周面には、溝７や窪み９が形成される。また、カラー３は有底円筒形状であり、底部に凹状のゲート落とし込み部６が形成されている。ゲート落とし込み部６には、ゲート跡２５’が形成される。

次に、図７（ｃ）に示す工程で、金属等からなる円筒状の重量調整部材５をカラー３の内側に圧入する。重量調整部材５としては、金型を用いた一般的な鋳造や、金属粉末とバインダとを用いた射出成形等、公知の方法を用いてあらかじめ作製されたものを用いることができる。

以上のように、ピンゲート２５を用いた射出成形によりカラー３を作製することで、ゲートカット工程を行わなくても、型開きの際にランナー２３を除去することができる。このため、加工工数を少なくして製造コストを低減することが可能となる。

図７（ａ）〜（ｃ）では、カラー３を成形してから重量調整部材５をカラー３内に圧入する方法を示したが、カラー３の成形方法はこれに限られない。図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のウエイトローラー１の他の製造方法を示す図である。

例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、あらかじめ準備した重量調整部材５を金型のキャビティ２１内に配置した状態で樹脂材料１２の注入を行ってもよい。この場合でも、図８（ｃ）に示すように、樹脂材料１２を硬化させた後に金型を開くことで、ランナー２３を自動的に除去することができる。

また、この方法によれば、重量調整部材５の形状に合わせてカラー３を成形することができるので、重量調整部材５を切削加工してエッジ精度を上げる必要がなくなる。さらに、重量調整部材５をカラー３に圧入する工程が不要となるので、少ない工数で本実施形態のウエイトローラー１を製造することが可能となる。

以上では、ウエイトローラー及びその製造方法の一例を説明したが、各部材の形状、構成、配置、構成材料、サイズ、製造条件、手順の前後等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、ウエイトローラー１のカラー３に形成される溝７及び窪み９の深さや形状は適宜変更可能であり、カラー３の厚みや重量調整部材５の重量等も任意に設定可能である。また、カラー３の成形方法はピンゲート方式以外の方法であってもよく、射出成形以外の成形方法であってもよい。また、外周面に凹凸の無いカラー３を成形後、切削加工等によって溝７や窪み９を形成してもよい。

以上説明したように、本発明の一例に係るウエイトローラーは、二輪車の無段変速機等に適用されうる。

１、１ａ ウエイトローラー
３ カラー
５ 重量調整部材
６ ゲート落とし込み部
７ 溝
９ 窪み
１１ 噛み合わせ部
１２ 樹脂材料
１３ 可動プレート
１５ ガイドプレート
１７ プーリ
２１ キャビティ
２３ ランナー
２５ ピンゲート
２５’ ゲート跡
２６ ノズル

Claims (8)

1. 円筒状の重量調整部材と、
   前記重量調整部材の外周面を覆い、樹脂からなる円筒状のカラーとを備え、
   前記カラーの外周面には溝及び窪みのうち少なくとも一方が形成されているウエイトローラー。
2. 請求項１に記載のウエイトローラーにおいて、
   前記カラーは有底円筒形状であり、底部に凹状のゲート落とし込み部が設けられていることを特徴とするウエイトローラー。
3. 請求項１又は２に記載のウエイトローラーにおいて、
   前記カラーの外周面には、少なくとも周方向に延びる溝が形成されていることを特徴とするウエイトローラー。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のウエイトローラーにおいて、
   前記カラーの外周面には、少なくとも複数の窪みが形成されていることを特徴とするウエイトローラー。
5. 円筒状の重量調整部材と、前記重量調整部材の外周面を覆い、樹脂からなる円筒状のカラーとを備えたウエイトローラーの製造方法であって、
   前記カラーは射出成形により形成され、前記カラーの外周面には溝及び窪みのうち少なくとも一方が形成されるウエイトローラーの製造方法。
6. 請求項５に記載のウエイトローラーの製造方法において、
   前記カラーを射出成形する工程では、前記重量調整部材を金型のキャビティ内に配置した状態で樹脂材料を注入することを特徴とするウエイトローラーの製造方法。
7. 請求項５に記載のウエイトローラーの製造方法において、
   前記重量調整部材を準備する工程と、
   前記カラーを射出成形する工程の後に、前記カラー内に前記重量調整部材を圧入する工程とをさらに備えることを特徴とするウエイトローラの製造方法。
8. 請求項５〜７のうちいずれか１つに記載のウエイトローラーの製造方法において、
   前記カラーを射出成形する工程では、ピンゲートを介して樹脂材料を注入することを特徴とするウエイトローラーの製造方法。

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