CN101946102B - 无级变速器用带的元件以及无级变速器用带 - Google Patents

Abstract

提供一种在不大型化的情况下强度和耐久性优异的无级变速器用带及其元件。该元件在姿势一致而排列成环状的状态下由插入而配置于鞍面(9)的环(8)捆束，并且覆盖位于所述鞍面(9)上的所述环(8)的侧缘部的一部分的防脱部(10b)经由从所述鞍面(9)向该鞍面(9)的上方延伸的颈部(10a)而一体地形成在所述元件上，在所述鞍面(9)与所述颈部(10a)的侧面相交叉的拐角部(13)形成有向所述鞍面(9)侧凹陷的凹部(14)，该凹部(14)的内表面包括：与所述颈部(10a)的侧面(15)平滑地连接并且曲率半径相对较大的第一内表面(14a)；以及与该第一内表面(14a)平滑地连续并且曲率半径相对较小的第二内表面(14b)。

Description

无级变速器用带的元件以及无级变速器用带

技术领域

本发明涉及被夹入在带轮的缠绕槽中并传递转矩的带、以及构成该带的元件(エレメント)。

背景技术

作为车辆用无级变速器所使用的带，公知有具有以下结构的带：将多个被称为块(block)或元件(element)的金属片排列成环状，并通过被称为环(ring)或圈(hoop)的金属制的带状件来捆束这些金属片。这种带构成为：通过相互接触而排列的金属片相互之间的推压力来传递转矩。并且，被夹入在驱动侧的带轮的缠绕槽中的金属片由于该带轮的旋转而依次被从该缠绕槽推出并推压先行的金属片。这样前进的金属片进入到从动侧的带轮的缠绕槽中，由此伴随着金属片的前进而向从动侧的带轮传递转矩。

这样的带的一个例子记载在日本专利文献特开2002-39280号公报中。该特开2002-39280号公报所记载的带是通过利用相当于环的带封装件(band package)来捆束横向件而构成的，该横向件相当于左右两个侧面与带轮接触而被该带轮夹入的元件。该横向件包括：被带轮夹持并卷绕带预装件的第一部分、在该第一部分的宽度方向上的中央部分形成为向上方突出的状态的第二部分、以及在该第二部分的上端部向左右方向延伸而形成的第三部分。即，第一部分相当于具有卷绕环的鞍面(saddle face)的所谓主体部，另外第二部分相当于向鞍面的上方突出的所谓颈部，并且第三部分相当于覆盖鞍面的上方的一部分的所谓防脱部。另外，在特开2002-39280号公报所记载的带中，形成有颈部的左右两个侧面向其中心侧凹陷而成的凹部。该凹部形成为内表面为具有恒定曲率的凹圆弧面，用于防止环的侧部与颈部发生干涉，另外用于预防产生应力峰值。

上述特开2002-39280号公报所记载的带中的凹部发挥预防应力峰值的功能，因而根据估计的应力而将其内表面的曲率半径设定为大的半径。因此，为了可靠地消除应力峰值而形成为曲率半径大的凹部，但是该凹部是通过除去颈部的左右两个侧面和鞍面的一部分、以及防脱部的下表面的一部分而形成的，因而如果增大了凹部的曲率半径，则颈部会变细。

虽然可考虑在充分地确保了颈部的实际的粗细程度(实际的宽度)的状态下增大凹部的曲率，但是这样一来，为了确保鞍面的宽度或防脱部的宽度就不得不增大元件的整体的宽度，进而可能会导致带整体大型化。即，在特开2002-39280号公报所记载的结构中，如果为了避免带整体大型化而减小了凹部的曲率半径，则难以消除应力峰值，因此难以在避免了大型化的同时提高强度或耐久性。

另外，特开2002-39280号公报所记载的第三部分是用于通过使其与环的上表面(外周面)接触来防止环脱落、或者防止元件从环脱落的防脱部。环与防脱部这样强烈接触的状态大多在元件从带轮的缠绕槽中脱出时发生。在该情况下，有时弯曲载荷会作用于相当于颈部的上述第二部分，但是在特开2002-39280号公报所记载的发明中，关于针对这样的弯曲载荷的强度的提高或耐久性的提高，未采取任何对策。

发明内容

本发明是着眼于上述技术问题而完成的，其目的是在避免了无级变速器用的带或元件大型化的同时提高其强度或耐久性。本发明尤其是以缓和元件的颈部的根部(基础部)处的应力集中、提高元件和由该元件构成的带的强度或耐久性为目的。

本发明的无级变速器用带的元件在姿势一致而排列成环状的状态下由插入而配置于鞍面的环捆束，并且覆盖所述鞍面上的所述环的侧缘部的一部分的防脱部经由从所述鞍面向该鞍面的上方延伸的颈部而一体地形成于所述元件，所述无级变速器用带的元件的特征在于，在所述鞍面与所述颈部的侧面相交叉的拐角部形成有向所述鞍面侧凹陷的凹部，该凹部的内表面包括：与所述颈部的侧面平滑地连接并且曲率半径相对较大的第一内表面，以及与该第一内表面平滑地连续并且曲率半径相对较小的第二内表面。

另外，本发明的无级变速器用带通过将多个元件在姿势相互一致而排列成环状的状态下由插入而配置于鞍面的环捆束而构成，所述元件包括：所述鞍面，将环插入到该鞍面而配置；以从该鞍面向上方延伸的状态一体地形成于所述鞍面的颈部；以及以覆盖位于所述鞍面上的所述环的侧缘部的一部分的方式一体地形成在所述颈部的顶端部的防脱部，所述无级变速器用带的特征在于，在所述元件中，在所述鞍面与所述颈部的侧面相交叉的拐角部形成有向所述鞍面侧凹陷的凹部，并且该凹部的内表面包括：与所述颈部的侧面平滑地连接并且曲率半径相对较大的第一内表面，以及与该第一内表面平滑地连续并且曲率半径相对较小的第二内表面。

在本发明的元件和使用了该元件的带中，由于捆束着元件的环的侧缘部插入在鞍面与防脱部之间，因此不仅能够阻止元件向环的外周侧进行相对移动，而且在产生了使元件向环的内周侧移动的载荷的情况下，由于防脱部会被环卡住，因此能够阻止这样的相对移动。在该情况下，会对防脱部产生将其向与鞍面相反的方向推压的载荷，与此相伴在颈部作用有弯曲载荷。与此相伴而产生的弯曲应力变为最大的部位是颈部的根部、即颈部与鞍面之间的拐角部。另外，在元件的左右两个侧面上作用有伴随着元件与带轮之间的转矩传递而产生的带行进方向的载荷，与此相对在与环相接触的鞍面上作用有相反方向的载荷。其结果是，对元件作用有厚度方向的弯曲应力，特别是截面积大幅地发生变化的、鞍部与颈部之间的边界部分处的弯曲应力变大。在作用有这样的弯曲应力的上述拐角部处形成有凹部，在该凹部的内表面中，与颈部的侧面连续地形成的部分的曲率半径大，与该曲率半径大的部分连续地形成的部分、即靠鞍面侧的部分的曲率半径相对较小。因此，颈部的根部处的应力集中系数相对较小，从而能够在不使颈部特别粗、或者不增加宽度等的情况下提高其强度并提高耐久性。

附图说明

图1是放大表示本发明的凹部的形状的一个例子的局部图；

图2是表示本发明的元件的一个例子的正面图；

图3是表示能够应用本发明的其他形状的元件的正面图；

图4是使用了在本发明中作为对象的带的无级变速器的示意图。

具体实施方式

接下来，说明本发明的具体的例子。带在无级变速器中使用，该带被夹入在形成于带轮的外周部处的、截面为V字状的缠绕槽的内部，结果构成为通过在该带与带轮之间产生的摩擦力来传递转矩。图4示意性地表示了该带的一个例子，带1卷绕在构成无级变速器的驱动带轮2和从动带轮3上。通过使各自具有锥面的固定带轮与可动带轮相对配置而构成了该各个带轮2、3。在这些带轮之间形成有截面为V字状的缠绕槽4，通过利用油压缸等的致动器5使该可动带轮相对于固定带轮前后移动，缠绕槽4的宽度发生变化。

这样使用的带1作为整体而形成为环状，并且通过以两个侧面构成为V字状或锥状的方式利用环将多个元件捆束成环状而构成。图2表示了构成上述图4所示的带1的元件6的例子。该元件6是金属制的板片并具有相同的形状和尺寸，该具有相同的形状和尺寸的元件6的姿势一致而排列成圆环状。因此，必然会产生各个元件6不是平行地排列而是排列成以下状态的部位，即以带1的曲率中心为中心呈扇状(放射状)所谓的展开状态。

为了能够使各个元件6在相互接触的状态下排列成呈扇状展开，在元件6上形成有摇动缘(rocking edge)7。具体地说，该摇动缘7是元件的厚度发生变化的边界线或边界区域，通过在元件6的高度方向上的大致中央部分处向宽度方向(与带轮的旋转中心轴线平行的方向)延伸而形成的。即，在带1卷绕在带轮2、3上的状态下，元件6的上侧(作为带1来说为外周侧)的周长变长，因此元件6相互之间的间隔变宽。与此相反，元件6的下侧(作为带1来说为内周侧)的周长变短，因此元件6相互之间的间隔变窄。因此，元件6的下侧的部分构成为在下端侧变薄。板厚这样在元件的上侧和下侧发生变化的部位为摇动缘7。因此，各个元件6以摇动缘7为中心而在板厚方向上转动、即发生俯仰(pitching)，如上所述那样呈扇状展开。另外，在表背两个面中的某一个面上形成该摇动缘7即可。

另外，在各个元件6上形成有载放(配置)环8的鞍面9。捆束着多个元件6的环8与该鞍面9接触，因此在带1传递转矩的状态下其接触压力变大，与此相对，在元件6从排列成直线状的状态变为卷绕在带轮2、3上并呈扇状展开的情况下，在环8与鞍面9之间会发生滑动，与此相伴会产生大的摩擦力。鞍面9形成在与上述摇动缘7尽可能接近的位置，以使由于该摩擦力产生的力矩不变大。更具体地说，在图2中比鞍面9靠上侧的部分的板厚较厚，比鞍面9靠下侧的部分的板厚较薄，因此使鞍面9向左右两个方向延长的位置或者比该位置稍靠下侧的位置为摇动缘7。因此，鞍面9形成在各个元件6的上下方向上的中央部分(或者大致中央部分)处。

带1中的环8通过层叠薄的金属带而构成，并且构成为配置在上述鞍面9上而对元件6进行捆束。在图2中表示了将两条(两个)该环8并列地配置在鞍面9上的例子，但是在本发明中环8也可以是一条(一个)，对其数量没有限制。在图2所示的例子中，鞍面9形成为大于等于并列配置的两条环8的宽度的宽度。

在本发明的带中，环也是载置在鞍面上，对各个元件进行捆束以使各个元件维持环状的排列，并且发挥作用以使各个元件不会在半径方向上向外侧脱离，但是不仅如此，在元件被从带轮的缠绕槽送出时还发挥将元件从缠绕槽抽出的作用。因此，为了使环不会在半径方向上从元件向外侧脱出而设置有钩部，该钩部将环保持为夹在其与鞍面之间的状态。

对该例子进行说明，在图2中，在元件6的左右两侧设置有钩部10，该钩部10从鞍面9向上方延伸并覆盖鞍面9的上侧的一部分。如图2所示，该钩部10包括：从鞍面9向图2中的上方延伸的颈部10a、以及从该颈部10a向宽度方向上的中心侧延伸并覆盖上述鞍面9的两侧部的防脱部10b。因此，钩部10将并列地配置在鞍面9上的环8的左右的侧缘部松弛地(间隙配合)夹入在防脱部10b与鞍面9之间。

在图2中的向上的载荷作用于该防脱部10b的情况下，弯曲应力作用于防脱部10b与颈部10a之间的边界部分和颈部10a的根部。尤其是在图2所示的形状的元件6中，颈部10a的根部是作为转矩传递面的左右两个侧面11、12与鞍面9之间的宽度窄的部分，在此处作用有由于环8将防脱部10b向图2中的上方推压而产生的弯曲应力、以及由于以下载荷而产生的弯曲应力，该载荷是由于带轮2(或3)和环8而产生的面方向的、方向相反的载荷。并且，颈部10a的背面、防脱部10b的背面也成为转矩传递面并与缠绕槽4的内表面4A接触而承受朝向元件6的宽度方向上的中央部的弯曲载荷，其结果是，在颈部10a的根部产生了大的弯曲应力。由于这样的弯曲应力作为拉伸应力或压缩应力而作用于鞍面9与颈部10的侧面之间的拐角部13，因此为了避免或抑制该应力集中以提高耐久性，形成了图1所示的形状的凹部14。

在图1中放大表示了鞍面8与颈部10a的侧面15之间的拐角部13中的、图2中的左侧的拐角部13。该凹部14通过使与颈部10a的根部相邻的鞍面9侧的部分向鞍面9侧凹陷而形成。该凹部14的内表面是平滑地连接颈部10a的侧面15和鞍面9的曲面。并且，特别是颈部10a侧的第一内表面14a为曲率半径R1相对较大的凹曲面，该第一内表面14a与为平坦面的颈部10a的侧面15a平滑地连接。即，第一内表面14a的靠颈部10a侧的端部处的切线与颈部10a的侧面15一致。另外，第一曲面14a在未到达凹部14的底面部分的范围内形成。

与第一内表面14a连续的第二内表面14b为曲率半径R2比第一内表面14a的曲率半径小的凹曲面，该第二内表面14b形成凹部14的底面部分。这些第一内表面14a与第二内表面14b平滑地连接，它们的连接部分处的切线相互一致。第二内表面14b的靠鞍面9侧的端部虽然也可以直接与鞍面9连接，但是为了不产生锐利的边缘部，该端部经由凸曲面16与鞍面9连接。另外，也可以使曲率半径更小的凹曲面存在于第二内表面14b与凸曲面16之间。

另外，在本发明的例子中，上述凹部14的靠颈部10a侧的开始位置是使鞍面9向颈部10a侧延长后与颈部10a的侧面15交叉的位置或者其附近，在对鞍面9进行了凸面加工而形成为凸曲面的情况下，是通过其顶部的平面与颈部10a的侧面15的交叉位置或者其附近。并且，在本发明的例子中，第一内表面14a的曲率半径R1大于第二内表面14b的曲率半径R2即可，因此包括形状与曲率半径连续地发生变化的椭圆的一部分的形状相同的曲面、以及曲率半径无限大的平面。并且，上述第一内表面14a的范围为其曲率中心处的圆心角大于等于45°的范围。

上述钩部10的顶端部、即防脱部10b互相分离开，在此处形成有对于鞍面9的开口部17。该钩部10相互之间的间隔、换言之鞍面9的开口宽度比一个环8的宽度宽，并且比两个环8的宽度的合计尺寸小。

并且，各个元件6的左右两个侧面(即侧面(flank face))11、12是与带轮2(或3)中的缠绕槽4的内表面4A接触并传递转矩的面，该两个侧面11、12与缠绕槽4的内表面4A平行。另外，在图2中，附图标记18表示凸起(デインプル)，是形成在比上述摇动缘7靠下侧的正面或背面侧的凸部，在与其相反的一侧形成有作为与凸起18进行间隙配合的凹部的孔(未图示)。通过这些凸起18与孔相互配合来维持元件6的排列状态。

因此，使图1所示的多个元件6各自的姿势一致而将其排列成环状并在该状态下将两条环8从开口部17插入、组装到鞍面9上，由此将这些元件6捆束成环状。这样构成的带1如图4所示被卷绕在各个带轮2、3的缠绕槽4中，在该状态下各个元件6被带轮2、3夹持。并且，通过驱动带轮2旋转，在被夹入在该缠绕槽4中的元件6上作用有使其前进的推力。因此，先行的元件6被后续的元件6推压而前进。另外，在从动带轮3处，被夹入在该缠绕槽4中的元件6被后续的元件6推压，因此通过被夹入在缠绕槽4中的元件6，从动带轮3被推压而旋转。

在这样经由带1从驱动带轮2向从动带轮3传递转矩的状态下，作用在带轮2、3与元件6的左右两个侧面11、12之间的元件6的厚度方向(面方向)上的载荷与作用在鞍面9与环8之间的元件6的厚度方向(面方向)上的载荷的方向相反，因此在元件6上作用有使其向面方向弯曲的应力。另外，各个元件6被强力地夹入在各个带轮2、3的缠绕槽4中，因此在颈部10a上作用有使其倒向内侧(元件6的宽度方向上的中心侧)的方向的载荷，与此相伴在颈部10a的根部作用有大的弯曲应力。

另外，在带1在带轮2、3的切线方向上行进的位置，即元件6从带轮2、3的缠绕槽4脱出的位置处，元件6被夹入在带轮2、3的缠绕槽4中并欲与带轮2、3一起继续转动，但是由于环8在带轮2、3的切线方向上延伸，因此各个元件6中的钩部10被环8的外周面卡挂，元件6被环8从缠绕槽4抽出。因此，在该状态下，对钩部10朝向图2中的上方作用有载荷，与此相伴在上述颈部10a的根部作用有大的弯曲应力。

在该颈部10a的根部的拐角部13处形成有通过平滑的曲面来连接颈部10a的侧面15和鞍面9的凹部14，因此缓和了如上述那样产生的应力集中。特别是针对由于以抬起钩部10的方式作用的载荷而产生的弯曲应力、由于使颈部10a倒向内侧的方向的载荷而产生的弯曲应力，由于相对于在颈部10a的根部(例如在图1中由附图标记a表示的范围的部分)处变大的情况，该部分处的凹部14的内表面为曲率半径R1相对大的第一内表面14a，因而有效地缓和或防止了应力集中。因此，根据本发明的元件6或使用了该元件6的无级变速器用的带1，由于能够在不增大颈部10a的粗细程度或宽度的情况下增大颈部10a的实际的强度，因此能够在防止或抑制了元件6或带1大型化的同时提高其耐久性。

另外，由于不是使凹部14的内表面的整体为曲率半径大的曲面、而是使靠颈部10a侧的一部分为曲率半径大的曲面并使靠鞍面9侧的一部分为曲率半径小的曲面，因而凹部14的整体不会变大，因此能够在不增大元件6的宽度的情况下确保鞍面9的幅宽。特别是如果在不到达凹部14的底面部分的范围内形成曲率半径相对较大的第一内表面14a，则凹部14不会变得特别深，因此能够防止或抑制对于夹压力的强度降低，该夹压力是元件6被带轮2、3夹持而产生的夹压力。

另外，本发明不限于图2所示的形状的元件6或使用了该元件6的带1，也能够应用于如上述特开2002-39280号公报所记载的那样在宽度方向上的中央部形成了颈部的元件、以及使用了该元件的带。图3表示了能够应用本发明的元件的其他例子，这里所示的元件20具有被夹入在带轮的缠绕槽中的基体部21，其两个侧面(flank face)22为与缠绕槽的内表面平行的倾斜面或锥面。在该基体部21的宽度方向上的中央部分形成有向图3中的上侧突出的颈部23，基体部21的上表面中的、隔着该颈部23的两侧的部分为载置环的鞍面24。

在该鞍面24与颈部23的侧面23a之间的拐角部25处，形状与上述图1所示的形状相同的凹部14与基体部21一体地形成。即，形成有具有第一内表面14a和第二内表面14b的凹部14，所述第一内表面是与颈部23的侧面23a平滑地连接的、曲率半径R1相对较大的凹曲面，所述第二内表面14b是与该第一内表面14a平滑地连接的、曲率半径R2相对较小的第二内表面14b。在该颈部23的上部一体地形成有向图3中的左右方向突出并覆盖鞍面24的一部分的顶部26。因此，该顶部相当于本发明中的防脱部。并且，凸起27形成在顶部26的大致中央部分处，在其背面侧形成有未图示的孔。

即使是使用了图3所示形状的元件20的带，在该元件20从带轮的缠绕槽中脱出时，环也会被顶部26卡挂而产生将元件20从缠绕槽抽出的作用，因此此时在颈部23上作用有弯曲载荷，其根部的弯曲应力变大。在该情况下，也能够通过增大凹部14中的颈部23的第一内表面14a的曲率半径来缓和或防止弯曲应力变大的部分处的应力集中。其结果是，如果将本发明应用于图3所示的形状的元件20或使用了该元件的带，则能够在不增大颈部23的粗细程度或宽度的情况下增大其实际的强度，因此能够在防止或抑制了元件20或带大型化的同时提高其耐久性。

另外，本发明不限于上述的各个具体例子，捆束元件的环也可以为一条(一个)或三条(三个)以上。另外，优选的是该环是如特开2002-39280号公报所记载的那样通过层叠薄的金属制带状材料而构成的，但也可以是单层的环。并且，本发明中的形成凹部的凹曲面不需要是上述第一内表面和第二内表面这两个面，也可以构成为所谓的复合R部，该复合R部由平滑连接的、曲率半径不同的三个以上的凹曲面形成。

Claims (2)

1.一种无级变速器用带的元件，该元件在姿势一致而排列成环状的状态下由插入而配置于鞍面的环捆束，并且覆盖所述鞍面上的所述环的侧缘部的一部分的防脱部经由从所述鞍面向该鞍面的上方延伸的颈部而一体地形成于所述元件，所述无级变速器用带的元件的特征在于，

在所述元件上形成有摇动缘，该摇动缘是元件的厚度发生变化的边界区域，且所述鞍面形成在摇动缘的位置，

在所述鞍面与所述颈部的侧面相交叉的拐角部形成有向所述鞍面侧凹陷的凹部，

该凹部的内表面包括：与所述颈部的侧面平滑地连接并且曲率半径相对较大的第一内表面，以及与该第一内表面平滑地连续并且曲率半径相对较小的第二内表面。

2.一种无级变速器用带，通过将多个元件在姿势相互一致而排列成环状的状态下由插入而配置于鞍面的环捆束而构成，所述元件包括：将环插入而配置于其上的所述鞍面；以从该鞍面向上方延伸的状态一体地形成的颈部；以及以覆盖位于所述鞍面上的所述环的侧缘部的一部分的方式一体地形成在所述颈部的顶端部的防脱部，所述无级变速器用带的特征在于，

在所述元件上形成有摇动缘，该摇动缘是元件的厚度发生变化的边界区域，且所述鞍面形成在摇动缘的位置，

所述元件在所述鞍面与所述颈部的侧面相交叉的拐角部形成有向所述鞍面侧凹陷的凹部，并且该凹部的内表面包括：与所述颈部的侧面平滑地连接并且曲率半径相对较大的第一内表面，以及与该第一内表面平滑地连续并且曲率半径相对较小的第二内表面。

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