CN1105838C - 无级变速机传动带 - Google Patents

Abstract

在无级变速机传动带中，以从金属环集合体对鞍面外端加向下载荷时金属元件的元件主体部抗弯强度在左右方向一定来决定该元件主体部下缘第一线，同时由皮带轮V形沟加载的V形面下端与鞍面内端直线连结起来来决定第二线。在第一线与第二线交点附近设定凹部位置。在凹部内侧以前述第一线划定元件主体部下缘，在凹部外侧以前述第二线划定元件主体部下缘。这样，在金属元件的元件主体部下缘形状上想办法，可以提高金属元件的耐久性。

Description

无级变速机传动带

技术领域

本发明涉及将形成于多个金属元件的左右一对环槽分别支承于由多个环状金属环层叠成的左右一对金属环集合体而成，并卷挂于驱动皮带轮与从动皮带轮来传递驱动力的无级变速机传动带。

背景技术

在这样的无级变速机传动带中，为了将金属元件左右V形面以均匀的面压密贴于皮带轮的V形沟，以防止产生偏磨损，在接近元件主体部下缘V形面的左右两端部形成向上的凹部，使得该元件主体部在前述凹部位置容易向上下方向弯曲。这种技术由日本特公昭63-40979号公报、和美国专利第4915677号说明书已为公知。

但是在上述现有技术中，由于金属元件的V形面受到来自皮带轮V形沟的压缩载荷时，其V形面不平行移动而成变角度移动，故使得V形面上部或下部不均匀地抵接于皮带轮V形沟，必然引起偏磨损、难以消除。另外，由金属环集合体拉力向金属元件鞍面加向下载荷时，前述鞍面弯曲载荷分布左右方向不均，有着金属元件耐久性下降的问题。

发明内容

本发明即是有鉴于前述事实，目的在于，由在金属元件的元件主体部下缘形状上想办法，来提高金属元件耐久性。

本发明的第一方面涉及一种无级变速机传动带，所述无级变速机传动带将形成于多个金属元件的左右一对环槽分别支承于由多个环状金属环层叠成的左右一对金属环集合体，并卷绕于驱动皮带轮与从动皮带轮来传递驱动力。其特征在于，金属元件具有：夹持于左右一对环槽间的颈部、一体连于颈部上方的耳部、一体连于颈部下方的元件主体部、形成于元件主体部上面并支承金属环集合体下面的左右一对鞍面、形成于元件主体部左右两端并抵接前述两皮带轮的左右一对V形面、形成于元件主体部下缘并向上凹入的左右一对凹部；设定V形面的上端为a、V形面下端为b、鞍面内端为c、鞍面外端为d时，以从金属环集合体对鞍面外端d施加向下的载荷时元件主体部抗弯强度沿左右方向一定来决定该元件主体部下缘第一线，同时以直线连结起V形面下端b与鞍面内端c来决定第二线；将前述凹部位置设定在第一线与第二线交点e的附近，在凹部内侧以前述第一线划定元件主体部下缘，同时在凹部外侧以前述第二线划定元件主体部下缘。

如依上述构成，由于以从金属环集合体对鞍面外端d施加向下载荷时元件主体部抗弯强度沿左右方向一定来决定比金属元件的元件主体部下缘凹部靠内侧的第一线，故可以防止元件主体部局部应力集中以及耐久性的降低。另外，由于以直线连结V形面下端b与鞍面内端c来决定比金属元件的元件主体部下缘凹部靠外侧的第二线，即使有从皮带轮的V形沟作用于金属元件的载荷，也可以防止元件主体部或鞍面上产生多余的力矩。由于规定第一线与第二线的交点以使金属元件V形面的角度不发生变化，故可确保其与皮带轮V形沟间的摩擦系数，同时可有效防止异常磨损的产生。

本发明的第2方面记载的无级变速机传动带的特征在于，在上述构成的基础上加之，V形面上端a、V形面下端b、与鞍面内端c构成的三角形，是边ca与边cb的长度相等的等腰三角形。

如依上述构成，由于V形面上端a、V形面下端b与鞍面内端c构成的三角形是等腰三角形。在从皮带轮V形沟向元件主体V形面作用的载荷下可使该V形面平行移动，故可充分确保与皮带轮V形沟间的摩擦系数，同时可进一步有效防止产生异常磨损。

附图说明

图1～10B表示了本发明一实施例。图1是搭载无级变速机的车辆动力传递系统梗概图；图2是金属带局部立体图；图3是金属元件正视图；图4是图3的4向视图；图5A、图5B是表示由载荷引起的金属元件变形的图；图6是说明元件主体部下缘第一线S1设定方法的图；图7是说明元件主体部下缘第二线S2设定方法的图；图8是表示V形面平行度与摩擦系数关系的图；图9是表示E和de关系的图；图10A、10B是说明移动鞍面内面c的位置时的作用的图。

具体实施方式

下边借表示于附图的本发明之实施例来说明本发明的实施方式。

图1～10B示出本发明一实施例。

而且在本实施例中所用的金属元件的前后方向、左右方向、上下方向、内外方向的定义按图2所示。

图1表示了搭载于汽车上的金属带无级变速机T的概略构造。通过缓冲器2连接于发动机E的曲柄轴1的输入轴3通过起动离合器4连接金属带式无级变速机T的驱动轴5。设于驱动轴5上的驱动皮带轮6具有固定于驱动轴5上的固定侧皮带轮半体7、和对该固定侧皮带轮半体7可接离的可动侧皮带轮半体8。可动侧皮带轮半体8由作用于油室9的油压向固定侧皮带轮半体7弹压。

和驱动轴5平行配置的从动轴10上设置的从动皮带轮11，具有固定于从动轴10上的固定侧皮带轮半体12、和相对该固定侧皮带轮半体12可接离的可动侧皮带轮半体13。可动侧皮带轮半体13由作用于油室14的油压向固定侧皮带轮半体12弹压。在驱动皮带轮6与从动皮带轮11间，卷挂着由左右一对金属环集合体31、31上支承多个金属元件32构成的金属带15(参照图2)。每个金属环集合体31，层叠了12个金属环33…。

在从动轴10上可相对自由转动地支承着前进用驱动齿轮16与后退用驱动齿轮17，所述前进用驱动齿轮16与后退用驱动齿轮17可由选择器18有选择地与从动轴10相结合。在与从动轴10平行配置的输出轴19上固定着啮合于前述前进用驱动齿轮16的前进用从动齿轮20、和通过空转齿轮21啮合于前述后退用驱动齿轮17的后退用从动齿轮22。

输出轴19的转动，通过末级驱动齿轮23与末级从动齿轮24输入差速器25，由此再经过左右轴26，26传给驱动轮W、W。

这样，发动机E的驱动力通过曲柄轴1、缓冲器2、输入轴3、起动离合器4、驱动轴5、驱动皮带轮6、金属带15、与从动皮带轮11传至从动轴10。当被选择为前进档时，从动轴10的驱动力通过前进用驱动齿轮16与前进用从动齿轮20传至输出轴19，使车辆前进。而当被选择于后退档时，从动轴10的驱动力通过后退用驱动齿轮17、后退用空转齿轮21与后退用从动齿轮22传至输出轴19，使车辆后退。

这时，由电子控制机构U₁发出指令使油压控制机构U₂工作，从而对作用于金属带式无级变速机T的驱动皮带轮6的油室9与从动皮带轮11的油室14的油压进行控制，由此，使其变速比无级调整。即，作用于从动皮带轮11的油室14之油压，比作用于驱动皮带轮6的油室9的油压、相对增加时，由于从动皮带轮11的沟宽减小而有效半径增大，相应地驱动皮带轮6的沟宽增大而有效半径减小，所以金属带式无级变速机T的变速比向减速(LOW)方向无级变化。相反，如作用于驱动皮带轮6的油室9的油压，比作用于从动皮带轮11的油室14的油压相对增加时，由于驱动皮带轮6的沟宽减小而有效半径增大，相应地从动皮带轮11的沟宽增大而有效半径减小，所以金属带式无级变速机T的变速比向增速(OD)方向无级变化。

如图2、图3所示，由金属板材冲压成形的金属元件32具有大致为台形的元件主体部34，位于嵌合金属环集合体31、31的左右一对环槽35、35间的颈部36，通过颈部36连接于前述元件主体部34上部的大致三角形的耳部37。在元件主体部34左右方向两端部，形成了可抵接于驱动皮带轮6与从动皮带轮11的V形沟38、38的一对V形面39、39。在金属元件32行进方向前侧与后侧，形成了与该行进方向正交且相互平行的前后一对主面40、40。另外通过在行进方向前侧主面40下部向左右方向延伸的锁缘41形成了倾斜面42。为使前后相邻的金属元件32、32相结合，在耳部37的前后面分别形成凹凸结合部43。环槽35、35的下缘与上缘分别叫做鞍面44、44与耳部下面45、45，金属环集合体31、31的下面抵接于鞍面44、44。元件主体部34的下缘不是直线，而是形成了左右两侧向上凹入的一对凹部46、46。

在图3中，示出了金属带15卷绕于驱动皮带轮6与从动皮带轮11上时加于金属元件32的载荷。在金属元件32的左右鞍面44上作用着由金属环集合体31、31的拉力引起的向下载荷F₁、F₁；在金属元件32的左右V形面39、39上作用着从驱动皮带轮6或从动皮带轮11的V形沟38、38引起的载荷F₂、F₂。在图3中，V形面39、39的上端定为a、a，下端定为b、b，鞍面44、44的内端定为c、c，外端定为d、d。在本实施例中，V形面39、39的上端a、a与鞍面44、44的外端d、d大体一致。

如图5A所示，如果金属元件32发生了变形，其V形面39、39的角度与驱动皮带轮6或从动皮带轮11的V形沟38、38的角度大为不同，金属元件32的V形面39、39与驱动皮带轮6或从动皮带轮11的V形沟38、38间发生扭曲，成了异常磨损的原因。对于这点，如图5B所示，即使金属元件32变形，如其V形面39、39的角度能相对驱动皮带轮6或从动皮带轮11的V形沟38、38的角度平行移动的话，即可防止前述异常磨损的发生。

这里，图5B的E₁是作用于鞍面44、44上力矩总和的支点，符号±是指作用于鞍面44、44上的力矩的方向，E是CE₁间距离，de表示oe间的距离。为使作用于鞍面44、44上的力矩的总和影响最小，如果考虑在金属元件32的V形面39、39上存在的规定角度的话，最好是使凹部46、46的位置e处在从E₁点平行V形面39、39引出的直线与第一线S1的交点近旁。这是由于作用于oe线上的力矩的总和之支点为e点的缘故。

尚且，在图9中，m＝1的线是de与E的距离相等的情况，由于金属元件32的V形面角度α的影响，和E₁点平衡的点错移到横轴o侧(左侧)。由此，根据金属元件32V形面角度α的影响可适当设定e点位置。另外，在图5A、5B中，金属元件32的变形量放大1000倍表示。

在金属环集合体31、31的下面均匀接触金属元件32的鞍面44、44的情况下，从金属环集合体31、31的下面向鞍面44、44的全区域作用着载荷。但是，如果在金属元件32啮合进驱动皮带轮6或从动皮带轮11的瞬间产生横摇时，在鞍面44、44的外端d、d集中作用着金属集合体31、31的载荷F₁、F₁，作用于元件32的弯曲应力增加。为避免这一点，在最严酷状态、即金属环集合体31、31的载荷F₁、F₁集中作用于鞍面44、44的外端d、d的状态，最好是使元件32的弯曲应力(抗弯强度)为一定(参照图3)。

因此，如图6所示，将从金属元件32颈部36向左右方向伸出的元件主体部34假定为沿左右方向(X轴方向)上下方向高度Y变化的悬臂支承梁，其自由端(长度L的悬臂支承梁尖端)上加上集中载荷F₁。并假定悬臂支承梁固定端高度为Yr。这时，如材料力学所熟知，为使悬臂支承梁的弯曲应力沿X轴向为一定，设定悬臂支承梁的高度Y为X的函数，可给出： $Y=\mathrm{Yr}\×\sqrt{\{(L-X)/L\}}......\left(1\right)$ 以上述(1)式给出的线假定为第一线S1，在图3中，在金属元件32元件主体部34下缘线内，从中心线CL到凹部46、46的线设定为近似于前述第一线S1的线。

其次，如果来研究一下载荷F₂、F₂作用于金属元件32的V形面39、39的情况，对于将V形面39、39下端b、b与鞍面44、44内端c、c直线连结起来的第二线S2，如图10A所示，在以比鞍面44、44的内端c、c更靠内侧的c′、c′与V形面39、39的下端b、b直线连结成的第二线S2′中，由于在元件主体部34的中央部产生更大的力矩，上述(1)式中记述的固定端高度Yr的值必须考虑该力矩而增大。另外，如图10B所示，在将比鞍面44、44内端c、c更外侧的c″、c″与V形面39、39下端b、b直线连结起来的第二线S2″中，鞍面上的c″周围产生力矩，金属元件32将产生破损。从而，为防止由皮带轮6、11夹持V形面39、39所产生的载荷使金属元件32破损，最好是V形面39、39下端b、b与内端c、c直线连结起来的线作为第二线S2。

再者，在金属元件32被驱动皮带轮6与从动皮带轮11所夹持的状态，金属环集合体31、31的载荷F₁、F₁作用于鞍面44、44的全区域，且有载荷F₂、F₂作用于金属元件32的V形面39、39。现在来研究一下这时的金属元件32V形面39、39的角度变化。

假定：θ—鞍面弯曲角，

W—鞍面弯曲量，

X—离开鞍面内端的距离，

M—鞍面上的力矩，

L—鞍面长度，

E—纵弹性系数，

I—断面二次矩

由于鞍面弯曲角θ微小，则公式成立：

θtanθ＝dw/dx                    (2)

一般由于，d²W/dX²＝-M/EI            (3)

将前述(3)式沿鞍面44、44全长积分，得：

θ＝dw/dx＝-(1/E)∫(M/I)dx          (4)式(4)表示，为使元件主体部34的鞍面44、44外端(X＝L位置)的鞍面44、44弯曲角为O，可对沿鞍面44、44全长对力矩M的积分值成零。即，如以沿鞍面44、44全长对力矩M积分值为零来规定第一线S1与第二线S2的交点e，金属元件32的V形面39、39的角度无变化。

从图3可以看出，金属元件32的元件主体部34外侧第二线S2，由连结V形面39、39下端b、b与鞍面44、44内端c、c的直线之一部分构成。在第一线S1与第二线S2交点e附近形成了元件主体部34下缘凹部46、46。

从图7可以看出，本实施例的金属元件32的元件主体部34，以鞍面44、44的内端c、c、V形面39、39上端a、a、与V形面39、39下端b、b三点构成了等腰三角形，V形面39、39构成了其底边ab。从而，顶点c位于底边ab的垂直等分线上，由均等向V形面39、39所加载荷F₂，边ca(即鞍面44、44)上不会产生大的力矩(参照图5A、5B)。从以上看，如依本实施例，由在V形面39、39上均等施加载荷F₂，可抑制鞍面44、44的弯曲。

即，由凹部46、46内侧第一线S1的形状，可使金属元件32的元件主体部34的抗弯强度沿金属元件32左右方向均一化，可防止元件主体部34的局部应力集中，可望提高其耐久性。由凹部46、46外侧第二线S2形状，可防止在元件主体部34的中央部、或鞍面44、44上产生多余的力矩，可望提高耐久性。另外，由第一线S1与第二线S2的交点e，可使其均衡抵接于前述V形沟38、38，防止产生异常磨损，同时也可充分确保两皮带轮6、11的V形沟38、38与金属元件32的V形面39、39间的摩擦系数。

在图3中，希望金属元件32下部形状相对本来中心线CL是左右对称的曲线，但为设定将金属元件32定位于夹具的基准，从点c、c对中心线CL引平行线与第一线S1交于点c′、c′，在现实金属元件制作中最好c′、c′切断成直线。

在图8中，表示了元件主体部件的V形面39、39在皮带轮6、11的V形沟38、38的载荷作用下移动时的平行度和V形面39、39与V形沟38、38间摩擦系数的关系，随着V形面39、39平行度的降低，摩擦系数也降低。如依本实施例，可将平行度限制在-1～+1范围内、可确保充分的摩擦系数。

以上，说明了本发明的实施例，但本发明在不脱离要旨之范围内可进行种种设计变更。

工业上利用可能性

如上所述，本发明的无级变速机传动带，可适用于汽车用带式无级变速机，但对汽车以外用途的带式无级变速机也可使用。

Claims (2)

1.一种无级变速机传动带，所述无级变速机传动带将多个金属元件(32)上形成的左右一对环槽(35)分别支承于将多个环状金属环(33)层叠而成的左右一对金属环集合体(31)上、卷挂于驱动皮带轮(6)与从动皮带轮(11)上传递驱动力，

其特征在于，

金属元件(32)具有：

夹于左右一对环槽(35)间的颈部(36)，

一体连于颈部(36)上方的耳部(37)，

一体连于颈部(36)下方的元件主体部(34)，

形成于元件主体部(34)上面、支承着金属环集合体(31)下面的左右一对鞍面(44)，

形成于元件主体部(34)左右两端、抵接于前述两皮带轮(6、11)的左右一对V形面(39)，

形成于元件主体部(34)下缘、向上凹入的左右一对凹部(46)；

在设定V形面(39)上端为a、V形面(39)下端为b、鞍面(44)内端为c、鞍面(44)外端为d时，

当从金属环集合体(31)向下对鞍面(44)外端d加载时，元件主体部(34)抗弯强度沿左右方向一定这样来决定该元件主体部(34)下缘第一线(S1)，同时决定将V形面(39)下端b与鞍面(44)内端c直线连结起来的第二线(S2)；

在第一线(S1)与第二线(S2)交点e附近设定前述凹部(46)位置，在凹部(46)内侧以前述第一线(S1)划定元件主体部(34)下缘，同时在凹部(46)外侧以前述第二线(S2)划定元件主体部(34)下缘。

2.按权利要求1所记述的无级变速机传动带，其特征在于，V形面(39)上端a、V形面(39)下端b与鞍面(44)内端c构成的三角形是边ca与边cb长度相等的等腰三角形。

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