CN113494564B - 金属带以及包括此金属带的带式无级变速机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属带及包括此金属带的带式无级变速机，可防止滑轮表面的磨耗阶差所致的杂音产生、及伴随偏磨耗的滑轮的耐久性降低。环状的金属带是将多个齿连结成环状而构成并绕挂于带式无级变速机的一对滑轮之间，在各齿的与滑轮的接触面，沿滑轮的径向交替形成有多个山部和槽部，且各齿)中山部从外周端开始，并且其起点的位置对于所有齿相同，所述金属带包括槽部的排列间距相同且所述槽部的位置在滑轮的径向互不相同的至少两种齿。而且，在驱动滑轮与从动滑轮之间绕挂金属带而构成带式无级变速机。

Description

金属带以及包括此金属带的带式无级变速机
技术领域
本发明涉及一种绕挂于一对滑轮之间的环状的金属带以及包括此金属带的带式无级变速机。
背景技术
使用齿轮以外的机构使变速比(速比，ratio)连续变化的无级变速机(Continuously Variable Transmission，CVT)被用作车辆等的变速机构。例如，有时在车辆中使用带式无级变速机(带式CVT)。所述带式无级变速机是在驱动侧的驱动滑轮(drivepulley)与从动侧的从动滑轮(driven pulley)之间绕挂环状的金属带而构成，通过对借由油压而作用于驱动滑轮和从动滑轮的轴向的推力进行调整，从而使金属带对所述驱动滑轮与从动滑轮的绕挂径变化，使变速比连续变化。
所述带式无级变速机中，通过驱动滑轮及从动滑轮(以下简称为“滑轮”)与金属带的接触面的摩擦力来传递动力。因此，需要在滑轮与金属带的接触面产生所需的摩擦力。
而且，在滑轮与金属带之间，为了防烧痕或进行冷却而供给润滑油，但若所述润滑油过多，则在滑轮与金属带间发生打滑而导致动力传递效率降低，因而需要将多余的润滑油高效率地排出。另外，从确保高耐久寿命的观点来看，对滑轮与金属带的接触面要求高的耐磨耗性。
因此，正进行下述操作：在构成金属带的多个齿(element)的与滑轮的接触面(侧面)，沿着滑轮的径向交替形成多个山部和槽部。此时，山部经由润滑油的油膜与滑轮接触而有助于动力传递，槽部发挥将润滑油在滑轮的圆周方向排出的功能。
此外，专利文献1中提出：为了降低金属带与滑轮的面压而将两者的磨耗量抑制得小，并且通过抑制磨耗量从而确保槽部以提高润滑油的排出性，而将金属带的齿的平坦比率(山宽相对于山宽与槽宽的合计宽度的比率)在几何学形状的制造性成立的范围内设定为最大比率，将槽间距在几何学形状的制造性成立并且润滑油的排出性成立的范围内，设定为所设定的平坦比率容许的值。
而且，专利文献2中提出：在带式无级变速机的低(LOW)变速比时，不限制驱动滑轮的可动带轮的轴向移动，使从动滑轮的可动带轮抵接于闭合挡件而限制所述可动带轮的闭合方向的移动，且在超速传动(Over Drive，OD)变速比时，不限制驱动滑轮的可动带轮的轴向移动，使从动滑轮的可动带轮抵接于打开挡件而限制所述可动带轮的打开方向的移动。由此，可解决因限制可动带轮移动的挡件而产生的摩擦系数或动力传递效率的降低、滑轮或金属带的磨耗量的增加等问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第4641319号公报
[专利文献2]日本专利特开2018-003952号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
此外，专利文献1中所提出的结构中，形成于金属带的齿的多个山部与槽部的排列间距对于所有齿相同，因而若在低(LOW)变速比或OD变速比时以金属带的齿接触滑轮的相同位置的状态旋转，则所述齿的槽部未接触滑轮，因而滑轮的与槽部对应的位置并未磨耗，仅滑轮的山部接触的部分磨耗。因此，在与齿的槽部对应的、滑轮的表面，以槽部的排列间距形成多个(与槽部相同数量的)突起而产生磨耗阶差，若变速时金属带在滑轮的径向移动，则有形成于滑轮表面的突起被齿的山部磨削因而产生杂音等问题。而且，在低(LOW)变速比或OD变速比时，滑轮的表面被齿的山部持续磨削，因而也有滑轮表面进行局部磨耗而所述滑轮的耐久性降低等问题。另外，这种问题也无法利用专利文献2中提出的结构来解决。
本发明是鉴于所述问题而成，其目的在于提供一种金属带以及包括此金属带的带式无级变速机，可防止滑轮表面的磨耗阶差所致的杂音产生、及伴随偏磨耗的滑轮的耐久性降低。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，本发明为一种环状的金属带6，将多个齿10连结成环状而构成并绕挂于带式无级变速机1的一对滑轮3、5之间，在所述各齿10的与所述滑轮3、5的接触面3a、3b、5a、5b，沿所述滑轮3、5的径向交替形成有多个山部10a和槽部10b，且所述金属带6，所述各齿10中所述山部10a从外周端开始，并且其起点的位置对于所有齿10相同，所述金属带6包括所述槽部10b的排列间距p相同且所述槽部10b的位置在所述滑轮3、5的径向互不相同的至少两种齿10A、10B。
根据本发明，金属带包括槽部的排列间距相同且所述槽部的位置在滑轮的径向互不相同的至少两种齿，因而不同种类的齿中，在滑轮的径向，其中一个齿的山部必定经过由另一个齿的槽部形成于滑轮表面的突起而将此突起削去。因此，在低(LOW)变速比或OD变速比时，即便金属带相对于滑轮在相同位置旋转，滑轮表面也均匀地磨耗而不产生突起。因此，即便变速时金属带在滑轮的径向移动，所述金属带的齿也不会越过滑轮表面的突起，而可防止变速时产生杂音，并且可防止偏磨耗所致的滑轮的耐久性降低。
而且，各齿中山部从外周端开始，并且其起点的位置对于所有齿相同，因而不会在经各齿的山部磨削的滑轮的接触面产生凸起，可将接触面加工成完美的平滑面状。
此处，理想的是至少两种所述齿10A、10B在连结方向上一片一片交替地配置，或者至少两种所述齿10A、10B在连结方向上同种的多片的组交替地配置。
根据所述结构，对于在连结方向上一片一片交替地配置、或者在连结方向上同种的多片的组交替地配置的齿而言，其山部经过由不同种类的齿的槽部形成于滑轮表面的突起并将此突起可靠地削去，因而可防止产生杂音，并且可提高滑轮的耐久性。
而且，所述金属带6中，至少两种所述齿10A、10B中的至少一种齿10A也可为板厚与其他种类的齿10B不同，用于调整间隙。
根据所述结构，可利用板厚与其他种类的齿不同的间隙调整用的齿来适当地确保金属带的齿间的间隙。
而且，本发明的带式无级变速机1中，在驱动滑轮3与从动滑轮5之间绕挂所述金属带6而构成，所述驱动滑轮3包括固定于驱动主轴2的固定带轮3A及可在轴向移动的可动带轮3B，所述从动滑轮5包括固定于从动主轴4的固定带轮5A及在轴向可移动的可动带轮5B。
根据本发明，可通过防止金属带产生杂音及提高滑轮的耐久性，从而提高带式无级变速机的静音性及耐久寿命。
所述带式无级变速机1中，也可设置打开挡件9，此打开挡件9限制所述驱动滑轮3的可动带轮3B在低(LOW)变速比时打开。
根据所述结构，设有限制驱动滑轮的可动带轮在低(LOW)变速比时打开的打开挡件的情况下，与设有限制从动滑轮的可动带轮闭合的闭合挡件的情况相比，打滑率增大，但在结构上无法在从动滑轮侧设置闭合挡件的情况下，也可通过在驱动滑轮侧设置打开挡件，从而即便稍许牺牲打滑率也获得所述效果。
[发明的效果]
根据本发明，可获得一种金属带以及包括此金属带的带式无级变速机，可防止滑轮表面的磨耗阶差所致的杂音产生、及伴随偏磨耗的滑轮的耐久性降低。
附图说明
图1为表示本发明的带式无级变速机的基本结构的示意图。
图2为表示本发明的带式无级变速机的低(LOW)变速比时的状态的要部示意图。
图3为表示本发明的带式无级变速机的OD变速比时的状态的要部示意图。
图4为本发明的金属带的部分立体图。
图5为构成本发明的金属带的齿单体的立体图。
图6的(a)、图6的(b)为表示种类不同的齿与滑轮表面的关系的图。
图7的(a)、图7的(b)为表示本发明的参考例的与图6的(a)、图6的(b)同样的图。
图8为本发明的金属带的部分侧面图。
图9为表示带式无级变速机中在从动滑轮侧设有闭合挡件的情况、与在驱动滑轮侧设有打开挡件的情况下的输入扭矩与带打滑率的关系的图。
[符号的说明]
1：带式无级变速机
3：驱动滑轮
3A：驱动滑轮的固定带轮
3B：驱动滑轮的可动带轮
5：从动滑轮
5A：从动滑轮的固定带轮
5B：从动滑轮的可动带轮
6：金属带
9：驱动滑轮的打开挡件
10：金属带的齿
10A～10C：种类不同的齿
10a：齿的山部
10b：齿的槽部
p：槽部的排列间距
S1、S2：油室
tA、tB：齿的板厚
U1：电子控制单元(ECU)
U2：油压控制单元
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
[带式无级变速机]
图1为表示本发明的带式无级变速机的基本结构的示意图，图2为表示所述带式无级变速机的低(LOW)变速比时的状态的要部示意图，图3为表示所述带式无级变速机的OD变速比时的状态的要部示意图。
图1所示的带式无级变速机1是在驱动滑轮3与从动滑轮5之间绕挂环状的金属带6而构成，所述驱动滑轮3设于可旋转的驱动主轴(drive shaft)2上，所述从动滑轮5设于可旋转的从动主轴4上。
此处，所述驱动主轴2与从动主轴4相互平行且可旋转地配置，驱动滑轮3是将固定于驱动主轴2的固定带轮(固定滑轮半部)3A、与沿着驱动主轴2在轴向(图1的左右方向)可滑动的可动带轮(可动滑轮半部)3B在轴向相向配置而构成。另外，在所述驱动滑轮3的可动带轮3B的背面侧形成有油室S1。同样地，从动滑轮5是将固定于从动主轴4的固定带轮(固定滑轮半部)5A、与沿着从动主轴4在轴向可滑动的可动带轮(可动滑轮半部)5B在轴向相向配置而构成，在可动带轮5B的背面侧形成有油室S2。
另外，对于形成于驱动滑轮3的可动带轮3B的背面侧的油室S1、及形成于从动滑轮5的可动带轮5B的背面侧的油室S2，分别连接有油路7、油路8，所述油路7、油路8从根据来自电子控制单元(Electronic Control，Unit，ECU)U1的指令而运作的油压控制单元U2延伸。
此外，驱动滑轮3的固定带轮3A与可动带轮3B的在轴向相向的圆锥状的斜面分别构成与金属带6的接触面3a、接触面3b，在这些接触面3a、3b之间形成有V槽。同样地，从动滑轮5的固定带轮5A与可动带轮5B的在轴向相向的圆锥状的斜面分别构成与金属带6的接触面5a、接触面5b，在这些接触面5a、5b之间形成有V槽。另外，在形成于驱动滑轮3的V槽与形成于从动滑轮5的V槽，以夹持金属带6的状态而绕挂着金属带6。
如以上那样构成的带式无级变速机1中，例如若发动机(engine)或电动马达等驱动源的旋转输入至驱动主轴2而将所述驱动主轴2旋转驱动，则所述驱动主轴2的旋转因带式无级变速机1的作用而经无级地变速，并经由金属带6而向从动主轴4传递，所述从动主轴4以规定的速度旋转。
即，带式无级变速机1中，设于驱动滑轮3和从动滑轮5的各油室S1、S2内的油压由根据来自电子控制单元(ECU)U1的指令而运作的油压控制单元U2进行控制，由此无级地调整变速比(速比)。具体来说，若使从动滑轮5的油室S2的油压相对于驱动滑轮3的油室S1的油压而相对增加，则在轴向作用于从动滑轮5的可动带轮5B的推力(滑轮推力)相较于在轴向作用于驱动滑轮3的可动带轮3B的推力(滑轮推力)而相对增大。因此，从动滑轮5的固定带轮5A与可动带轮5B间的V槽宽度减小，金属带6对从动滑轮5的绕挂径(有效半径)增加，另一方面，驱动滑轮3的固定带轮3A与可动带轮3B间的V槽宽度增加，金属带6对驱动滑轮3的绕挂径(有效半径)减小，因而所述带式无级变速机1的变速比(速比)向减速(LOW)方向无级地变化。
此处，将带式无级变速机1设定为作为最大变速比的低(LOW)变速比(低(LOW)速比)的状态示于图2。此状态下，驱动滑轮3的可动带轮3B沿着驱动主轴2向打开方向(图2的左方)滑动，所述可动带轮3B抵接于打开挡件9而其位置受到限制。此时的金属带6对驱动滑轮3的绕挂径达到最小。
另一方面，从动滑轮5中，可动带轮5B沿着从动主轴4向闭合方向(图2的右方)滑动，因而金属带6对从动滑轮5的绕挂径达到最大，因此，所述带式无级变速机1的变速比被设定为最小的低(LOW)变速比，驱动主轴2的旋转由带式无级变速机1减速，并向从动主轴4传递。
将带式无级变速机1设定为作为最小变速比的OD变速比(OD速比)的状态示于图3。此状态下，驱动滑轮3的可动带轮3B沿着驱动主轴2向闭合方向(图3的右方)滑动，此时的金属带6对驱动滑轮3的绕挂径达到最大。
另一方面，从动滑轮5中，可动带轮5B沿着从动主轴4向打开方向(图3的左方)滑动，因而金属带6对从动滑轮5的绕挂径达到最小，因此，所述带式无级变速机1的变速比被设定为最大的OD变速比，驱动主轴2的旋转由带式无级变速机1增速，并向从动主轴4传递。
[金属带]
接下来，基于图4～图8对本发明的金属带6的详情进行以下说明。
图4为本发明的金属带的部分立体图，图5为构成所述金属带的齿单体的立体图，图6的(a)、图6的(b)为表示种类不同的齿与滑轮表面的关系的图，图7的(a)、图7的(b)为表示本发明的参考例与图6的(a)、图6的(b)同样的图，图8为金属带的部分侧面图。
如图4所示，本发明的金属带6是利用环状的一对金属制箍圈(hoop)11将金属板制的多个齿10连结成环状而构成，各齿10成形为图5所示那样的形状。
此处，如图5所示，在齿10的与驱动滑轮3和从动滑轮5(以下称为“滑轮3、滑轮5”)接触的面(以下称为“侧面”)，沿着滑轮3、滑轮5的径向(图5的上下方向)以规定的间距形成有多个山部10a和槽部10b。此外，上文的图4中，省略山部10a和槽部10b的图示。
此外，本实施方式中，齿10中形成于其侧面的多个槽部10b的排列间距p相同，但如图6的(a)、图6的(b)所示，使用槽部10b的位置不同的两种齿10A、10B。具体而言，图6的(a)、图6的(b)所示的两种齿10A、10B中，形成于这些齿的侧面的多个槽部10b的间距p相同，但槽部10b在滑轮3、滑轮5的径向(图6的上下方向)的位置在齿10A、齿10B中互不相同。即，本实施方式中，两种齿10A、齿10B的槽部10b在滑轮3、滑轮5的径向的位置以半间距p/2相互错开，其中一个齿10A的槽部10b位于另一个齿10B的山部10a的中央(滑轮3、滑轮5的径向中央)，并且另一个齿10B的槽部10b位于其中一个齿10A的山部10a的中央。此外，其中一个齿10A(10B)的槽部10b未必一定要位于另一个齿10B(10A)的山部10a的中央，只要至少其中一个齿10A(10B)的槽部10b位于另一个齿10B(10A)的山部10a的区域即可。
另外，本实施方式的金属带6中，如图6的(a)、图6的(b)所示，各齿10中山部10a从外周端(图6的(a)、图6的(b)的上端部)开始，并且其起点的位置(上下方向的位置)对于所有齿10相同。
此外，例如图6的(a)、图6的(b)所示的两种齿10A、10B可在这些齿的连结方向上一片一片交替地配置，或者也可如图8所示，两种齿10A、10B可在连结方向上同种的多片的组交替地配置。即，图8所示的示例中，在同种的四片齿10A的组之后配置有另一种类的三片齿10B的组，以后重复进行此排列。
另外，图8所示的示例中，齿10B的板厚tB(＝1.6mm)大于另一个齿10A的板厚tA(＝1.5mm)，这些齿10B也用于调整金属带6的间隙而发挥功能。通过使用这些间隙调整用的齿10B，从而可适当地确保金属带6的齿10(10A、10B)间的间隙。
例如，在使用包含图6的(a)、图6的(b)所示的两种齿10A、10B的金属带6的情况下，如图6的(a)所示，其中一个齿10A的多个槽部10b并无使滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b磨耗的作用，仅山部10a使滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b磨耗。因此，在齿10A经过后的滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b，形成有图6的(a)所示的突起(实际上极微小的突起3c(5c)。
但是，形成于滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b的突起3c(5c)因随后经过的齿10B的山部10a而被磨去，因而滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b如图6的(b)所示那样变平坦。
而且，本实施方式的金属带6中，如图6的(a)、图6的(b)所示，各齿10中山部10a从外周端(图6的上端部)开始，并且其起点的位置对于所有齿10相同，因而在经各齿10的山部10a磨削的滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b不会产生凸起，这些接触面3a、3b、5a、5b被加工成完美的平滑面状。
附带而言，如图7的(a)、图7的(b)所示，若在邻接的两个齿10中山部10a的起点的位置(距图7的上端的、各山部10a的起点位置)不同，则在经各山部10a磨削的滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b产生局部的凸起，因而产生这些接触面3a、3b、5a、5b未被加工成完美的平滑面等问题。
因此，即便在图1所示的带式无级变速机1的低(LOW)变速比或OD变速比时，金属带6在滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b的相同位置旋转，滑轮3、滑轮5的表面也均匀地磨耗而不产生突起。因此，即便在变速时金属带6在滑轮3、滑轮5的径向移动，所述金属带6的齿10A、齿10B也不会越过滑轮3、滑轮5的接触面3a、接触面3b、接触面5a、接触面5b的突起3c(5c)，可防止变速时产生杂音，并且防止由偏磨耗所致的滑轮3、滑轮5的耐久性降低。
另外，如以上那样，利用金属带6来防止杂音的产生及滑轮3、滑轮5的偏磨耗所致的耐久性降低，因而可提高包括所述金属带6的带式无级变速机1的静音性及耐久寿命。
此外，本实施方式的带式无级变速机1中，如上文所述那样，设有限制驱动滑轮3的可动带轮3B在低(LOW)变速比时打开的打开挡件9，图9中示出在从动滑轮侧设有闭合挡件的情况、与在驱动滑轮侧设有打开挡件的情况下的输入扭矩与带打滑率的关系。
由图9所示的结果表明，设有限制驱动滑轮的可动带轮在低(LOW)变速比时打开的打开挡件的情况下，与设有限制从动滑轮的可动带轮闭合的闭合挡件的情况相比，打滑率变大，而在结构上无法在从动滑轮侧设置闭合挡件的情况下，也可通过如本实施方式那样在驱动滑轮3侧设置打开挡件9(参照图2)，从而即便稍许牺牲打滑率也获得所述效果。
此外，以上的实施方式中，使用槽部的位置不同的两种齿，但也可使用三种以上的齿，只要各齿的槽部在滑轮的径向与山部相互重叠，则可获得所述效果。
此外，本发明不限定适用于以上所说明的实施方式，可在权利要求及说明书和附图所记载的技术思想的范围内进行各种变形。

Claims (5)

1.一种金属带，为环状，是将多个齿连结成环状而构成并绕挂于带式无级变速机的一对滑轮之间，在各所述齿的与所述滑轮的接触面，沿所述滑轮的径向交替形成有多个山部和槽部，所述金属带的特征在于，
各所述齿中所述山部从外周端开始，并且其起点的位置对于所有齿相同，
所述金属带包括所述槽部的排列间距相同且所述槽部的位置在所述滑轮的径向互不相同的至少两种齿，
所述至少两种齿中的一种的所述槽部的位置在所述滑轮的径向位于所述至少两种齿中的另一种的所述山部的区域。
2.根据权利要求1所述的金属带，其特征在于，至少两种所述齿在连结方向上一片一片交替地配置，或者至少两种所述齿在连结方向上同种的多片的组交替地配置。
3.根据权利要求1所述的金属带，其特征在于，至少两种所述齿中的至少一种齿为板厚与其他种类的齿不同，用于调整间隙。
4.一种带式无级变速机，其特征在于，在驱动滑轮与从动滑轮之间绕挂权利要求1至3中任一项所述的金属带而构成，所述驱动滑轮包括固定于驱动主轴的固定带轮及能够在轴向移动的可动带轮，所述从动滑轮包括固定于从动主轴的固定带轮及能够在轴向移动的可动带轮。
5.根据权利要求4所述的带式无级变速机，其特征在于，设有打开挡件，所述打开挡件限制所述驱动滑轮的可动带轮在低变速比时打开。
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