DE102005014207B4

DE102005014207B4 - Stufenloses Riemenantriebsgetriebe

Info

Publication number: DE102005014207B4
Application number: DE102005014207.9A
Authority: DE
Inventors: Makoto Yoshida; Yoshiaki Katou; Yasuo Ito; Nobuo Kino
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP4210661B2; JP2005321090A; KR101088587B1; US7806793B2; KR20060044717A; DE102005014207A1; US20050221938A1

Abstract

Stufenloses Riemengetriebe, welches aufweist:eine Eingangsriemenscheibe (1), die sich verjüngende Oberflächen (52) aufweist, die einander in Axialrichtung der Eingangsriemenscheibe (1) gegenüberliegen;eine Ausgangsriemenscheibe (2), die sich verjüngende Oberflächen (53) aufweist, die einander in Axialrichtung der Ausgangsriemenscheibe (2) gegenüberliegen; undeinen Endlosriemen (3), der mehrere Metallelemente (30) aufweist, die jeweils gegenüberliegende Seitenoberflächen (31) aufweisen, die mit den jeweiligen, sich verjüngenden Oberflächen (52, 53) der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) in Berührung stehen, wobei jede der gegenüberliegenden Seitenoberflächen (31) mit mehreren mikroskopischen Vorsprüngen (31B) und Ausnehmungen (31A) versehen ist, die entlang der Radialrichtung der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) angeordnet sind, und in Berührung mit den jeweiligen, sich verjüngenden Oberflächen (52, 53) der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) stehen,wobei die sich verjüngenden Oberflächen (52, 53) zumindest der Eingangsriemenscheibe (1) mit Mikronuten (50) versehen sind, die in Radialrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die Mikronuten (50) einen Abstand aufweisen, der nicht größer ist als die Breite jedes der mikroskopischen Vorsprünge (31B) auf den Seitenoberflächen des Metallelements (30); und wobei die mit den Mikronuten (50) versehenen, sich verjüngenden Oberflächen (52) eine Oberflächenrauhigkeit Ra im Bereich von 0,05 µm bis 0,25 µm aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Riemenantriebsgetriebe, und spezieller die Mikrostruktur auf einer Oberfläche einer Riemenscheibe, die mit einem Riemen in Berührung steht.
Das japanische Patent Nr. JP 3 209 323 B2 beschreibt ein Metallelement eines Endlosriemens für stufenlose Riemengetriebe. Das Metallelement weist eine Seitenoberfläche auf, die dazu ausgebildet ist, in Berührung mit sich verjüngenden Oberflächen von Eingangs- und Ausgangsriemenscheiben zu gelangen, wobei mikroskopische Ausnehmungen und Vorsprünge vorgesehen sind, um den Reibungskoeffizienten auf der Seitenoberfläche des Metallelements und den sich verjüngenden Oberflächen der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe zur Verfügung zu stellen.
Allerdings wird ein ausreichender Reibungskoeffizient selbst dann nicht sichergestellt, wenn die Ausnehmungen und Vorsprünge nur auf der Seitenoberfläche des Metallelements des Riemens vorgesehen sind, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Bei derartigen stufenlosen Riemengetrieben wird es, wenn ein Gleitvorgang zwischen Berührungsabschnitten der sich verjüngenden Oberfläche der Eingangs- oder Ausgangsriemenscheibe und der Seitenoberfläche des Metallelements des Riemens auftritt, schwierig, ein Antriebsdrehmoment von einer Brennkraftmaschine auf ausgangsseitige Teile zu übertragen. Aus diesem Grund wird, um das Auftreten eines Gleitvorgangs zu verhindern, eine Kraft, nachstehend als Riemenscheiben-Axialdruckbelastung bezeichnet, auf die Eingangs- und Ausgangsriemenscheiben ausgeübt, um so die Breite einer V-förmigen Nut zwischen Riemenscheibenhälften der Eingangsriemenscheibe bzw. der Ausgangsriemenscheibe zu steuern. Bei einem niedrigen Untersetzungsverhältnis tritt besonders leicht ein Gleitvorgang zwischen der sich verjüngenden Oberfläche der Eingangs- oder Ausgangsriemenscheibe und den Seitenoberflächen der Metallelemente auf, infolge eines kleinen Berührungsbereiches zwischen diesen, und infolge eines großen Eingangsdrehmoments auf der Seite mit kleinem Durchmesser der sich verjüngenden Oberfläche der Eingangsriemenscheibe. Daher muss die Riemenscheiben-Axidaldruckbelastung auf einen hohen Wert eingestellt werden. Dies erfordert einen hohen Hydraulikdruck zur Erzeugung der hohen Riemenscheiben-Axialdruckbelastung, was die Belastung einer Ölpumpe vergrößert, und daher zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch führt. Bei diesem Stand der Technik ist üblicherweise der Koeffizient der dynamischen Reibung, der zwischen der jeweiligen Riemenscheibe und dem Metallelement des Riemens hervorgerufen wird, gleich 0,1 bis 0,12. Es besteht ein Bedürfnis dafür, den Koeffizienten der dynamischen Reibung zu verbessern, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern.
In der US 4 947 533 A wird ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe für ein stufenloses Riemengetriebe mit einem Metallriemen, der sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rollflächen befindet, die einen v-förmigen Graben bilden, offenbart. Jede Rollfläche wird mit einer nummerisch gesteuerten Drehbank bearbeitet, um in ihr eine Spiralnut auszubilden, die eine Oberflächenrauigkeit im Bereich von 0,8 bis 0,4 µm aufweist. Die US 5 011 461 A offenbart ein stufenloses Riemenantriebsgetriebe, wobei an den sich einander gegenüberliegenden Seitenoberflächen eines aus Metallelementen gebildeten Riemens, Vorsprünge mit einer Breite von bis zu 100 µm vorgesehen sind.
Aus einer Veröffentlichung von Claudio Bertalan, mit dem Titel „Hochpräzisions-Hartdrehbearbeitung von Hartmetall“, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Aachen, ist ein Hartmetalldrehen beschrieben. Mittels eines solchen Prozesses kann eine Rauigkeit von 0,1 µm erhalten werden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines stufenlosen Riemengetriebes, welches den Reibungskoeffizienten der sich gegenseitig berührenden Oberflächen des Riemens und der Riemenscheiben verbessern kann, um hierdurch den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines stufenlosen Riemengetriebes, welches den Abriebwiderstand von Seitenoberflächen eines Metallelements des Riemens verringern kann, welche in Berührung mit sich verjüngenden Oberflächen der Riemenscheiben stehen, und stabiler den Reibungskoeffizienten der sich gegenseitig berührenden Oberflächen des Riemens und der Riemenscheiben zur Verfügung stellen kann, durch Verhinderung einer Änderung der Oberflächenrauhigkeit der sich verjüngenden Oberflächen der Riemenscheiben im Verlauf der Zeit.
Zur Lösung des oben genannten Problems schlägt die vorliegende Erfindung ein stufenloses Riemengetriebe mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgerufen. Es zeigt:

1A eine schematische Vorderansicht eines stufenlosen Riemengetriebes, wobei Eingangs- und Ausgangsriemenscheiben dargestellt sind, bei welchen die vorliegenden Erfindung einsetzbar ist;
1B eine Seitenansicht von Eingangs- und Ausgangsriemenscheiben für das stufenlose Riemengetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte Perspektivansicht eines Teils eines Riemens des stufenlosen Riemengetriebes;
3 einen vergrößerten, schematischen Querschnitt der Mikrostrukturen einander berührender Oberflächen der Eingangsriemenscheibe und eines Metallelements des in 2 gezeigten Riemens;
4 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit Ra und dem Reibungskoeffizienten µ der Riemenscheibenoberfläche von Versuchsproben, die bei einem Gleitversuch verwendet werden;
5 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem Abstand Fm und dem Reibungskoeffizienten µ der Riemenscheibenoberfläche der Versuchsproben, die bei diesem Gleitversuch verwendet werden;
6 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der ursprünglichen Oberflächenrauhigkeit Ra und der Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra der Versuchsproben vor und nach dem Gleitversuch;
7 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der ursprünglichen Rauhigkeit Ra der Versuchsproben und dem Ausmaß des Abriebs mit mikroskopischer Vorsprünge des Metallelements, gemessen nach dem Gleitversuch;
8A und 8B schematische Darstellungen eines Querschnittsprofils einer Oberfläche der Riemenscheibenoberfläche;
9 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Querschnittsfläche RaxSm/4 eines Vorsprungs des Profils und dem Reibungskoeffizienten µ einer Oberfläche der Riemenscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 eine dreidimensionale Aufsicht auf eine Mikrostruktur einer Oberfläche einer der Versuchsproben, die bei dem Gleitversuch verwendet werden;
11 eine ähnliche Ansicht wie 10, wobei jedoch hier eine Mikrostruktur einer Oberfläche der Versuchsprobe gezeigt ist, die sich von jener in 10 unterscheidet;
12 eine ähnliche Ansicht wie 10, wobei jedoch eine Mikrostruktur einer Oberfläche der Versuchsprobe gezeigt ist, die sich von jener in 10 unterscheidet; und
13 eine ähnliche Ansicht wie 10, wobei jedoch eine Mikrostruktur einer Oberfläche der Versuchsprobe dargestellt ist, die sich von jener in 10 unterscheidet.

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1A zeigt schematisch die gegenseitige Anordnung einer primären Riemenscheibe 1, einer sekundären Riemenscheibe 2, und eines Endlosriemens 3 eines stufenlosen Riemengetriebes (nachstehend bezeichnet als Riemenantrieb-CVT). 1B zeigt die primäre Riemenscheibe 1 auf einer Eingangswelle und eine sekundäre Riemenscheibe auf einer Ausgangswelle gesehen in Axialrichtung der Eingangs- und Ausgangswelle. Wie aus 1A hervorgeht, ist die primäre Riemenscheibe 1 als Eingangsriemenscheibe so ausgebildet, dass sie eine ortsfeste Riemenscheibenhälfte 11 aufweist, die vereinigt mit der Eingangswelle ausgebildet ist, und eine bewegbare Riemenscheibenhälfte 12, die sich in Axialrichtung der Eingangswelle bewegen kann. Entsprechend besteht die sekundäre Riemenscheibe 2 als Ausgangsriemenscheibe aus einer ortsfesten Riemenscheibenhälfte 21, die vereinigt mit der Ausgangswelle ausgebildet ist, und aus einer bewegbaren Riemenscheibenhälfte 22, die sich in Axialrichtung der Ausgangswelle bewegen kann. Ein Endlosriemen 3 ist zwischen der primären und der sekundären Riemenscheibe 1 bzw. 2 vorgesehen, und steht im Eingriff mit einer V-förmigen Nut zwischen der ortsfesten Riemenscheibenhälfte 11 und der bewegbaren Riemenscheibenhälfte 12 der primären Riemenscheibe 1, und mit einer V-förmigen Nut zwischen der ortsfesten Riemenscheibenhälfte 21 und der bewegbaren Riemenscheibenhälfte 22 der sekundären Riemenscheibe 2. Die jeweiligen V-förmigen Nuten werden durch einander gegenüberliegende, sich verjüngende Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälfte 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 und einander gegenüberliegende, sich verjüngende Oberflächen 53 der Riemenscheibenhälften 21 und 22 der sekundären Riemenscheibe 2 gebildet. Die sich verjüngenden Oberflächen 52 verjüngen sich zu einer gemeinsamen Achse der Riemenscheibenhälfte 11 und 12 hin, nämlich zur Achse der primären Riemenscheibe 1, und liegen einander in Axialrichtung der primären Riemenscheibe 1 gegenüber. Die sich verjüngenden Oberflächen 53 verjüngen sich zu einer gemeinsamen Achse der Riemenscheibenhälfte 21 und 22 hin, nämlich zur Achse der sekundären Riemenscheibe 2, und liegen einander in Axialrichtung der sekundären Riemenscheibe 2 gegenüber. Der Endlosriemen 3 überträgt eine Eingangsdrehung der Eingangswelle an die Ausgangswelle. Die Breite jeder der V-förmigen Nuten wird änderbar in Beziehung auf die Riemenscheiben-Axialdruckbelastung gesteuert. Das wie voranstehend geschildert aufgebaute Riemenantriebs-CVT ändert stufenlos und variabel das Untersetzungsverhältnis.
In 2 ist ein Teil des Endlosriemens 3 dargestellt. Der Endlosriemen 3 weist mehrere plattenförmige Metallelemente 30 auf, die aufeinander gestapelt in Richtung ihrer Dicke angeordnet sind, und darauf mehrere, laminierte Metallringe 40, welche die Metallelemente 30 haltern. Jedes der Metallelemente 30 weist Seitenoberflächen 31 auf, die in Längenrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Dicke beabstandet angeordnet sind, und von denen eines in 2 dargestellt ist. Seitenoberflächen 31 stehen in Berührung mit sich verjüngenden Oberflächen 52 der ortsfesten Riemenscheibenhälfte 11 und der bewegbaren Riemenscheibenhälfte 12 der primären Riemenscheibe, und mit sich verjüngenden Oberflächen 53 der ortsfesten Riemenscheibenhälfte 21 und der bewegbaren Riemenscheibenhälfte 22 der sekundären Riemenscheibe 2, wie dies in 1A gezeigt ist.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Mikrostrukturen, die auf jeweiligen Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 vorgesehen sind, und auf jeweiligen, sich verjüngenden Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1, die miteinander in Berührung stehen, entlang der Radialrichtung der primären Riemenscheibe 1. Jede der Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 weist mikroskopische Ausnehmungen 31A und Vorsprünge 31B auf, die entlang der Dickenrichtung des Metallelements 30 vorgesehen sind, also entlang der Umfangsrichtung der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1, nach Berührung mit der sich verjüngenden Oberfläche 52 jeder der Riemenscheibenhälften 11 und 12. Durch Bereitstellung der Ausnehmungen 31A und der Vorsprünge 31B kann Schmieröl in geeigneter Weise von der sich verjüngenden Oberfläche in Drehrichtung der primären Riemenscheibe 1 abgegeben werden. Dies führt dazu, dass eine Verringerung der Reibung zwischen dem Endlosriemen 3 und der primären Riemenscheibe 1 infolge eines so genannten Surfeffekts verhindert werden kann.
Die sich verjüngende Oberfläche 52 jeder der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 ist mit konzentrischen Mikronuten 50 versehen, wie dies in 1B gezeigt ist. Die Form der Mikronuten 50 auf den sich verjüngenden Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 ist frei wählbar, soweit diese im Wesentlichen in Radialrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Mikronuten 50 können beispielsweise die Form einer helixförmigen Nut aufweisen.
Wie in 3 gezeigt, sind mehrere Mikrovorsprünge 54 zwischen den Mikronuten 50 auf den sich verjüngenden Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 vorgesehen. Die Mikronuten 50 und die Mikrovorsprünge 54 sind daher abwechselnd in Radialrichtung der primären Riemenscheibe 1 angeordnet. In 3 ist mit W1 die Breite einer oberen Oberfläche jedes der Vorsprünge 31B bezeichnet, die sich in Richtung senkrecht zur Richtung der Dicke und zur Richtung der Länge des Metallelements 30 erstrecken; ist mit W2 die Breite einer oberen Oberfläche jedes der Mikrovorsprünge 54 bezeichnet, die sich in Radialrichtung der primären Riemenscheibe 1 erstrecken; ist mit W3 die Breite jeder der Mikronuten 50 bezeichnet; und ist mit H1 die Höhe der Mikrovorsprünge 54 bezeichnet, also die Mikronut 50. Die Breite W3 ist hierbei die Entfernung in Radialrichtung zwischen den oberen Oberflächen der benachbarten Mikrovorsprünge 54, also zwischen beiden Endumfängen der Mikronut 50 gegenüberliegend in Radialrichtung der primären Riemenscheibe 1. Der Abstand zwischen den jeweiligen Mikronuten 50 ist mit Sm bezeichnet, und stellt die Summe der Breite W2 des Mikrovorsprungs 54 und der Breite W3 der Mikronut 50 dar, also Sm=W2+W3. Die sich verjüngende Oberfläche 52 jeder der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 weist eine Mikrostruktur auf, bei welcher die Oberflächenrauhigkeit Ra im Bereich von 0,05 bis 0,25 µm liegt, die Höhe H1 des Mikrovorsprungs 54 liegt im Bereich von 0,5 bis 2,5 µm, und der Abstand der Mikronuten 50 beträgt 30 µm oder weniger.
Die Ausnehmungen 31A und die Vorsprünge 31B auf Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 und die Mikronuten 50 auf den sich verjüngenden Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 sind so ausgebildet, dass die Summe der Breite W2 des Mikrovorsprungs 54 und der Breite W3 der Mikronut 54, also der Abstand Sm der Mikronuten 50, nicht größer ist als die Breite W1 des Vorsprungs 31B. Im einzelnen sind bei jedem Berührungsort zwischen dem Metallelement 30 und den sich verjüngenden Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 ein oder mehrere Mikronuten 50 ständig gegenüberliegend einem Vorsprung 31B angeordnet.
Die Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 stehen grundsätzlich in Berührung mit den sich verjüngenden Oberflächen 52 der Riemenscheibenhälften 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1, und mit den sich verjüngenden Oberflächen 53 der Riemenscheibenhälften 21 und 22 der sekundären Riemenscheibe 2, über einen Ölfilm. Der Ölfilm umfasst einen ein Drehmoment übertragenden Film, der von Zusatzbestandteilen aufgenommen wird, die in dem Schmieröl zur Erzeugung einer Scherkraft enthalten sind, sowie einen Schmierfilm, der als Schmieröl dient. Um daher ordnungsgemäß den Ölfilm zu steuern, ist es erforderlich, den ein Drehmoment übertragenden Film auszubilden, wobei eine ausreichende Menge an Öl, welches den Schmierfilm bildet, von dem Berührungsabschnitt zwischen den Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 und den sich verjüngenden Oberflächen 52 und 53 der primären Riemenscheibe 1 und der sekundären Riemenscheibe 2 abgegeben wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt jeder der Vorsprünge 31B, die eine Breite W1 auf Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 aufweisen, ständig zumindest einer der Mikronuten 50 auf den sich verjüngenden Oberflächen 52 der primären Riemenscheibe 1 gegenüber, wodurch die Ölmenge, welche den Schmierfilm bildet, abgegeben werden kann. Dies führt dazu, dass die Abgabe der Ölmenge, welche den Schmierfilm bildet, von der sich verjüngenden Oberfläche 52 verbessert werden kann, und der ein Drehmoment übertragende Film wirksam ausgebildet werden kann. Dies stellt eine ausreichende Berührung zwischen den Seitenoberflächen 31 des Metallelements 30 und den sich verjüngenden Oberflächen 52 der primären Riemenscheibe 1 sicher, und vergrößert den entsprechenden Reibungskoeffizienten.
Wie in 1B gezeigt, sind Mikronuten 50 in einem Bereich radial einwärts der sich verjüngenden Oberfläche 52 jeder Riemenscheibenhälfte 11 und 12 der primären Riemenscheibe 1 vorgesehen, wobei das Riemenscheibenverhältnis gleich 1 oder größer ist. Der Grund hierfür ist folgender. In dem Bereich radial nach innen, in welchem die Bedingung erfüllt ist, dass das Riemenscheibenverhältnis größer gleich 1 ist, wird das auf die Riemenscheiben einwirkende Drehmoment groß, da der Berührungsradius zwischen dem Endlosriemen 3 und der primären Riemenscheibe 1 klein ist, so dass das Drehmoment vergrößert wird, welches auf die einzelnen Metallelemente 30 einwirkt. Infolge der Ausbildung von Mikronuten 50 in einem derartigen Minimalbereich, also in dem Bereich radial innen der sich verjüngenden Oberfläche 52, kann ein hoher Reibungskoeffizient sichergestellt werden, und kann gleichzeitig die Anzahl an Bearbeitungsschritten verringert werden. Selbstverständlich können die Mikronuten 50 in anderen Bereichen der sich verjüngenden Oberfläche 52 der primären Riemenscheibe 1 vorgesehen sein, zusätzlich dazu, da sie in dem Bereich radial innen vorhanden sind, in welchem die Beziehung von ≤ 1 für das Riemenscheibenverhältnis gilt. Weiterhin können die Mikronuten 50 in einem Bereich radial außen der sich verjüngenden Oberfläche 53 der sekundären Riemenscheibe 2 vorgesehen sein, der sich außerhalb eines Bereiches befindet, welcher dem Bereich radial innen der sich verjüngenden Oberfläche 52 der primären Riemenscheibe 1 entspricht, in welchem die Beziehung eines Riemenscheibenverhältnisses von ≤ 1 erfüllt ist.
Verfahren zur Messung der Oberflächenrauhigkeit Ra und des Abstandes Sm der Mikronuten:
Ein Verfahren zur Messung der Oberflächenrauhigkeit Ra und des Abstands Sm der Mikronuten, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wird nachstehend erläutert.
Die Oberflächenrauhigkeit Ra ist der arithmetische Mittelwert der Rauhigkeit Ra gemäß der Definition der JIS B 0601-1994. Die arithmetische Mittelwertrauhigkeit Ra ist jener Wert, der auf die Art und Weise erhalten wird, die in der JIS B 0601-1994 beschrieben wird. Ein Teil einer Rauhigkeitskurve einer Oberfläche eines Gegenstands, welcher einer Bezugslänge L entspricht, wird hierbei in Richtung der Mittellinie der Rauhigkeitskurve abgetastet. Es werden Absolutwerte der Abweichung des abgetasteten Teils von der Mittellinie aufsummiert, und dann wird ein Mittelwert der Summe der Absolutwerte berechnet.
Der Abstand Sm der Mikronuten ist der mittlere Abstand der Profilunregelmäßigkeiten Sm, wie dies in der JIS B 0601-1994 definiert ist. Der mittlere Abstand der Profilunregelmäßigkeiten Sm ist jener Wert, der auf die Art und Weise erhalten wird, die in der JIS B 0601-1994 beschrieben wird. Ein Teil einer Rauhigkeitskurve einer Oberfläche eines Gegenstands, welcher einer Bezugslänge L entspricht, wird nämlich in Richtung der Mittellinie der Rauhigkeitskurve abgetastet. Bei dem abgetasteten Teil werden Segmentlängen der Mittellinie, welche einem Profilspitzenwert und einem Profilzahlwert entsprechen, benachbart dem einen Profilspitzenwert, aufsummiert, und dann wird ein Mittelwert der Summe der Segmentlängen berechnet.
Die voranstehend geschilderte Oberflächenrauhigkeit Ra und der Abstand Sm der Mikronuten werden unter folgenden Bedingungen gemessen.

• Messeinrichtung: Form Talysurf S5, hergestellt von Taylor Hobson
• Messlänge: 5 mm
• Bewertungslänge: 4 mm
• Abschneidgrenze: 0,8 mm
• Filter: Gauss
• Bandbreite: 100:1
• Radius der Sondenspitze: 2 µm

Versuch zur Bewertung verschiedener Parameter, welche die Mikrostruktur der sich verjüngenden Oberfläche der Riemenscheibe festlegen:
Die Mikrostruktur der sich verjüngenden Oberflächen der Riemenscheibe, welche die voranstehend geschilderten Auswirkungen erzielen kann, wird durch Parameter festgelegt, also die Oberflächenrauhigkeit Ra, den Abstand Sm der Mikronuten, und die Höhe H1 der Mikrovorsprünge. Diese Parameter Ra, Sm und H1 werden nachstehend genauer erläutert. Bei diesem Bewertungsversuch wurde ein Metallelement des Riemens vorbereitet, bei welchem der Abstand der mikroskopischen Vorsprünge und der Ausnehmungen auf rückwärtigen Oberflächen des Metallelements etwa 200 µm betrug, und die Breite W2 der mikroskopischen Vorsprünge etwa 30 µm betrug. Es wurden mehrere Versuchsproben vorbereitet für die Riemenscheibe, die verschiedene Bereiche der Oberflächenrauhigkeit Ra und den Abstand Sm der Mikronuten aufwiesen. Die so hergestellten Metallelemente des Riemens und Versuchsproben des Riemens wurden bei dem Versuch eingesetzt. Bei dem Versuch ließ man, während das Metallelement mit den Oberflächen der Versuchsprobe unter einer Belastung von 392 N in Berührung stand, das Metallelement dauernd über die Oberfläche der Versuchsprobe gleiten, damit es sich nach oben und unten relativ zu deren Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von 0 bis 0,8 m/s bewegte, mit CVT-Schmieröl mit einer Öltemperatur von 110 °C, um den Reibungskoeffizienten µ bei der Abwärtsgleitbewegung zu messen. Der voranstehend geschilderte Versuchszustand entspricht einem hohen Untersetzungsverhältnis bei Anbringung des Riemenantriebs-CVT bei tatsächlichen Fahrzeugen.
Oberflächenrauhigkeit Ra:
4 erläutert die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit Ra und dem Reibungskoeffizienten µ der Versuchsproben. In 4 wurde der Reibungskoeffizient µ eingesetzt, der bei einer Geschwindigkeit von 0,7 m/s beim Versuch gemessen wurde. Markierungen (○) repräsentieren die Ergebnisse von Messungen des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, deren Oberfläche geschliffen wurde. Markierungen (●) repräsentieren die Ergebnisse von Messungen des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, deren Oberfläche zunächst geschliffen und dann mittels Zapfen-Rollierung behandelt wurde, um die Höhe H1 der Mikrovorsprünge zu steuern, und die Oberflächenrauhigkeit Ra zu verringern. Markierungen (△) repräsentieren die Ergebnisse von Messungen des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, deren Oberfläche mittels Kugelstrahlen behandelt wurde, unter Verwendung von Schrot mit einem Durchmesser von 0,05 momentan, um deren Oberflächenrauhigkeit Ra zu steuern. Markierungen (∇)repräsentieren die Ergebnisse der Messung des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, deren Oberfläche mittels Kugelstrahlen behandelt wurde, unter Verwendung von Schrot mit einem Durchmesser von 0,03 mm, um deren Oberflächenrauhigkeit Ra zu steuern. Markierungen (▲) repräsentieren die Ergebnisse von Messungen des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, die so behandelt wurde, dass ihre Oberfläche mittels Kugelstrahlen mit Schrot mit einem Durchmesser von 0,05 mm behandelt wurde, und dann ein Schichtläppen durchgeführt wurde, um ihre Oberflächenrauhigkeit Ra zu steuern. Markierungen (■) repräsentieren die Ergebnisse der Messung des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, die so hergestellt wurde, dass ihre Oberfläche geschliffen wurde, und dann mittels Schichtläppen behandelt wurde, um ihre Oberflächenrauhigkeit Ra zu steuern. Markierungen (◇) repräsentieren die Ergebnisse der Messung des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, mit deren Oberfläche ein HM-Drehen durchgeführt wurde, um Mikronuten mit einem Abstand Sm von 15 µm auszubilden. Markierungen (♦) repräsentieren die Ergebnisse der Messung des Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, die so hergestellt wurde, dass ihre Oberfläche mittels HM-Drehen behandelt wurde, um Mikronuten mit einem Abstand Sm von 10 µm zu erzeugen.
10 ist eine dreidimensionale Aufsicht (Perspektivansicht) auf eine Mikrostruktur der Oberfläche der Versuchsprobe, die durch die Markierungen (○) in 4 angegeben ist. 11 ist eine dreidimensionale Aufsicht (Perspektivansicht) auf eine Mikrostruktur der Oberfläche jener Versuchsprobe, die mit den Markierungen (△) in 4 dargestellt ist. 12 ist eine dreidimensionale Aufsicht (Perspektivansicht) auf eine Mikrostruktur der Oberfläche jener Versuchsprobe, die mit den Markierungen (▲) in 4 dargestellt ist. 13 ist eine dreidimensionale Aufsicht (Perspektivansicht) auf eine Mikrostruktur der Oberfläche jener Versuchsprobe, die mit den Markierungen (♦) in 4 dargestellt ist.
Die Oberflächenrauhigkeit Ra ist als jener Wert angegeben, den man dadurch erhält, dass ein Bereich eines Oberflächenprofils, welches Mikrovorsprünge und Mikronuten enthält, die oberhalb einer Mittellinie der Höhen der Mikrovorsprünge angeordnet sind, wenn die Mikronuten auf die Mittellinie zurückgeklappt sind, und nachfolgendes Dividieren einer Fläche pro Längeneinheit erhalten wird, wobei der Bereich durch die Länge geteilt wird. Die Oberflächenrauhigkeit Ra und der Abstand Sm der Mikronuten sowie die Höhe H1 der Mikrovorsprünge stehen daher allgemein in folgender Beziehung, wie sie durch die nachstehende Formel angegeben ist: $Ra = k \cdot f (Sm) \cdot g/ H 1),$
wobei f und g jeweils eine Funktion darstellen, welche einen Mittelwert angibt, der durch die Form der Mikronuten festgelegt wird, und k eine Konstante ist. Grundsätzlich wird, wenn Sm zunimmt, f(Sm) vergrößert, und wird, wenn H1 zunimmt, g(H1) größer.
Vergleich zwischen dem Vorgang unter Verwendung nur von Schleifen und jenem, bei welchem sowohl Schleifen als auch Zapfen-Rollieren verwendet werden:
Beim Stand der Technik, wie durch einen schraffierten Abstand B in 4 angedeutet, betrug die Oberflächenrauhigkeit Ra 0,28 oder mehr, und war der Reibungskoeffizient µ kleiner als 0,113. Wenn jedoch, wie durch die Markierungen (○) in 4 angedeutet, mit der Versuchsprobe nur ein Schleifvorgang durchgeführt wurde, kann dann, wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der mit den Mikronuten versehenen Oberfläche auf 0,25 oder weniger verringert wird, der Reibungskoeffizient µ verbessert werden.
Im Vergleich zu jener Versuchsprobe, bei welcher nur ein Schleifvorgang erfolgte, wie durch die Markierungen (○) in 4 angedeutet, stellt sich heraus, dass der Reibungskoeffizient µ noch weiter bei jener Versuchsprobe verbessert wurde, mit welcher sowohl ein Schleifvorgang als auch ein Zapfen-Rolliervorgang durchgeführt wurde, um die Höhe H1 der Mikrovorsprünge zu verringern, wobei die Oberflächenrauhigkeit Ra der mit den Mikronuten versehenen Oberfläche im folgenden Wertebereich lag: 0,05 ≤ Ra ≤ 0,25, wie dies durch die Markierungen (●) in 4 angedeutet ist. Das Zapfen-Rollieren zum Steuern der Höhe H1 der Mikrovorsprünge dient nicht nur zur Verringerung der Oberflächenrauhigkeit Ra, sondern auch zum geeigneten Glätten der oberen Oberfläche der Mikrovorsprünge an der Oberfläche. Dies führt dazu, dass der Bereich vergrößert wird, welcher eine Ausbildung des Drehmomentübertragungsfilms sicherstellt, so dass der Reibungskoeffizient µ verbessert werden kann. Ist die Oberflächenrauhigkeit Ra kleiner als 0,05, so neigen die Mikronuten in der Hinsicht zu einer Beeinträchtigung, dass das Schmieröl von der sich verjüngenden Oberfläche abgegeben wird. Daher ist die Oberflächenrauhigkeit Ra vorzugsweise gleich 0,05 oder größer, also Ra ≥ 0,05. Die Höhe H1 der Mikrovorsprünge entsprechend der voranstehend geschilderten Oberflächenrauhigkeit Ra liegt hierbei im Bereich von 0,50 bis 2,5 µm. Daher sind die Mikronuten vorzugsweise so ausgebildet, dass die Höhe H1 der Mikrovorsprünge in diesem Bereich liegt.
Vergleich zwischen dem Verfahren unter Verwendung nur von Schleifen und jenem, bei welchem sowohl Schleifen als auch Schichtläppen verwendet werden:
Im Vergleich zur Versuchsprobe, welche nur geschliffen wurde, wie durch die Markierungen (○) in 4 angedeutet, stellte sich heraus, dass der Reibungskoeffizient µ bei jener Versuchsprobe weiter verbessert wurde, die nicht nur geschliffen wurde, sondern bei welcher auch ein Schichtläppen durchgeführt wurde, um die Höhe H1 der Mikrovorsprünge und die Oberflächenrauhigkeit Ra der mit den Mikronuten versehenen Oberfläche zu verringern, unter der Bedingung 0,03 ≤ Ra ≤ 0,2, wie durch die Markierungen (■) in 4 angedeutet. Wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra kleiner ist als 0,03, neigen die Mikronuten dazu, in Bezug auf die Auswirkung des Abgebens des Schmieröls von der sich verjüngenden Oberfläche beeinträchtigt zu werden. Daher ist die Oberflächenrauhigkeit Ra vorzugsweise gleich 0,03 oder größer, also Ra ≥ 0,03. Die Höhe H1 der Mikrovorsprünge entsprechend dem voranstehend geschilderten Bereich der Oberflächenrauhigkeit Ra liegt im Bereich von 0,5 bis 2,5 µm. Daher werden die Mikronuten vorzugsweise so ausgebildet, dass die Höhe H1 der Mikrovorsprünge in diesem Bereich liegt.
Vergleich zwischen dem Verfahren unter Verwendung nur von Kugelstrahlen und jenem, bei welchem sowohl Kugelstrahlen als auch Schichtläppen eingesetzt werden:
Im Vergleich zu jenen Versuchsproben, bei welchen Kugelstrahlen unter Verwendung von Schrot mit einem Durchmesser von 0,05 momentan bzw. 0,03 mm durchgeführt wurde, stellte sich heraus, dass der Reibungskoeffizient µ verbessert wurde, obwohl die Oberflächenrauhigkeit Ra sich nicht stark änderte, wie dies durch die Markierungen (△) und (∇) in 4 angedeutet ist. Weiterhin stellte sich heraus, dass dann, wenn mit der Versuchsprobe Kugelstrahlen unter Verwendung von Schrot mit 0,05 mm Durchmesser durchgeführt wurde, und dann ein Schichtläppen erfolgte, der Reibungskoeffizient µ größer wurde, wie durch die Markierungen (▲) in 4 angedeutet, im Vergleich zum Reibungskoeffizienten µ der Versuchsprobe, bei welcher Kugelstrahlen unter Verwendung von Schrot mit einem kleineren Durchmesser von 0,03 mm durchgeführt wurde, wie dies durch die Markierungen (∇) in 4 angedeutet ist. Es wird angenommen, dass der Grund hierfür darin besteht, dass der Schichtlappvorgang die Ausbildung des Drehmomentübertragungsfilms sicherstellt, wobei in ausreichender Weise Schmieröl von den sich verjüngenden Oberflächen abgegeben wird. Wie aus 12 hervorgeht, werden Mikronuten ähnlich jenen, die in 10 gezeigt sind, auf der Oberfläche der Versuchsprobe durch sowohl Kugelstrahlen als auch Schichtläppen erzeugt. Hierbei sieht man, dass beim Vergleich mit derselben Oberflächenrauhigkeit Ra der Reibungskoeffizient µ der Oberfläche, die sowohl durch Kugelstrahlen als auch Schichtläppen erhalten wurde, besser war als dann, wenn allein Kugelstrahlen durchgeführt wurde.
Wie voranstehend erläutert, wird der Reibungskoeffizient µ der Oberfläche durch Verringerung der Oberflächenrauhigkeit Ra wesentlich vergrößert. Man erkennt, dass der Reibungskoeffizient µ dadurch verbessert werden kann, dass die Oberflächenrauhigkeit Ra auf den Bereich von 0,05 bis 0,25 µm eingestellt wird, und auf den Bereich von 0,03 bis 0,2 µm, unter Verwendung verschiedener Verfahren.
6 erläutert die Beziehung zwischen der ursprünglichen Rauhigkeit Ra der Versuchsprobe und der Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra vor und nach dem voranstehend geschilderten Versuch. In 6 bezeichnen die Markierungen (○), (■), (◇) und (♦) die Oberflächenrauhigkeit Ra, die bei der Versuchsprobe gemessen wird, die geschliffen wurde, bzw. jene, bei welcher sowohl Schleifen als auch Schichtläppen durchgeführt wurde, bzw. jene, bei welcher HM-Drehen durchgeführt wurde, um einen Abstand Sm von 15 µm bereitzustellen, bzw. jene, bei welcher HM-Drehen durchgeführt wurde, um einen Abstand Sm von 10 µm bereitzustellen. Wie aus 6 hervorgeht, wird dann, wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der Versuchsprobe gleich 0,2 oder kleiner ist, die Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra, also die Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra im Verlauf der Zeit verringert. Es wird darauf hingewiesen, dass nicht nur der Abrieb der Riemenscheibe, sondern auch eine Änderung des Oberflächenprofils und der Oberflächenrauhigkeit Ra im Verlauf der Zeit dadurch verringert werden kann, dass die Oberflächenrauhigkeit Ra auf 0,2 oder weniger gesteuert wird. Hierdurch wird der Reibungskoeffizient µ stabilisiert, der deutlich durch die Oberflächenrauhigkeit Ra beeinflusst wird, wie dies voranstehend erläutert wurde.
7 erläutert die Beziehung zwischen der ursprünglichen Rauhigkeit Ra der Versuchsprobe und dem Ausmaß des Abriebs der mikroskopischen Vorsprünge des Metallelements des Riemens, der gemessen wurde, nachdem der voranstehend geschilderte Versuch beendet wurde. In 7 bezeichnen die Markierungen (○), (■), (◇) und (♦) die Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra, die bei der Versuchsprobe gemessen wurde, welche geschliffen wurde, bei der Versuchsprobe, welche sowohl geschliffen als auch mittels Schichtläppen behandelt wurde, bei der Versuchsprobe, welche mittels HM-Drehen bearbeitet wurde, um einen Abstand Sm von 15 µm zur Verfügung zu stellen, bzw. bei jener Versuchsprobe, welche mittels HM-Drehen behandelt wurde, um einen Abstand SM von 10 µm zur Verfügung zu stellen. Wie aus 7 hervorgeht, wird dann, wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der Versuchsprobe gleich 0,2 oder kleiner ist, das Ausmaß des Abriebs der mikroskopischen Vorsprünge des Metallelements verringert. Daraus wird deutlich, dass dann, wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra der sich verjüngenden Oberflächen der Riemenscheibe auf 0,2 oder weniger gesteuert wird, die Abriebeigenschaften der Riemenscheibe und die Änderung des Oberflächenprofils und der Oberflächenrauhigkeit Ra im Verlauf der Zeit unterdrückt werden können, und der Abriebwiderstand des Metallelements verbessert werden kann.
Abstand Sm:
In 4 sind die Reibungskoeffizienten µ der Versuchsproben, die bei den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhalten werden, in vier Gruppen auf Grundlage von vier Bereichen des Abstands Sm der Mikronuten unterteilt. Wie aus 4 hervorgeht, erkennt man, dass selbst im Zustand mit derselben Oberflächenrauhigkeit Ra der Reibungskoeffizient µ zunimmt, wenn der Abstand Sm abnimmt. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Abstand Sm der Mikronuten und dem Reibungskoeffizienten µ der Versuchsproben unter den Bedingungen einer Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,25. In 5 werden die Markierungen (○), (●), (△), (∇), (▲), (■), (◇), (♦) dazu verwendet, Messergebnisse derselben Versuchsproben anzugeben, die in 4 dargestellt sind. Es stellte sich heraus, dass ein ausreichender Reibungskoeffizient nicht bei den Versuchsproben sichergestellt werden konnte, mit denen nur Kugelstrahlen durchgeführt wurde, so dass sie einen mittleren Abstand Sm von mehr als 40 µm aufwiesen, wie dies durch die Markierungen (△) in 5 angedeutet ist. Im Gegensatz hierzu stellte sich heraus, dass der Reibungskoeffizient µ vergrößert wurde, wie durch die Markierungen (▲) in 5 angedeutet, wenn bei den Versuchsproben sowohl Kugelstrahlen als auch Schichtläppen durchgeführt wurde, um den Abstand Sm auf etwa 30 µm zu steuern.
Weiterhin stellte sich heraus, dass der Reibungskoeffizient µ beträchtlich vergrößert wurde, wie durch die Markierungen (◇) und (♦) in 5 angedeutet, wenn bei den Versuchsproben HM-Drehen ein Steuern des Abstands Sm der Mikronuten auf einen kleinen Wert durchgeführt wurde, insbesondere auf 20 µm oder weniger, oder 15 µm oder weniger. Es wird darauf hingewiesen, dass der Reibungskoeffizient µ dadurch vergrößert werden kann, dass auf entsprechende Art und Weise die Oberflächenrauhigkeit Ra gesteuert wird, und der Abstand Sm der Mikronuten auf etwa 30 µm gesteuert wird, bevorzugt auf 20 µm oder weniger, und bevorzugter auf 15 µm oder weniger. Das Verfahren zum Steuern des Abstandes Sm der Mikronuten ist nicht auf HM-Drehen beschränkt, und kann auch Präzisionsschleifen und dergleichen darstellen.
Weiterhin hat das Zapfen-Rollieren oder das Schichtläppen nach Ausbildung der Mikronuten mittels Schleifen grundsätzlich einen Einfluss nicht auf den Abstand Sm der Mikronuten, sondern auf die Höhe H1 der Mikrovorsprünge. Der Abstand Sm der Mikronuten, der durch Zapfen-Rollieren erhalten wird, ist daher ebenso groß wie im Wesentlichen der Wert (30 µm oder weniger), wie dies durch die Markierungen (●) und (■) angedeutet ist. Im Ergebnis stellt sich heraus, dass dann, wenn die Mikronuten auf der Oberfläche durch HM-Drehen oder Schleifen erzeugt werden, eine geeignete Oberflächenmikrostruktur dadurch hergestellt werden kann, dass sowohl die Oberflächenrauhigkeit Ra als auch der Abstand Sm der Mikronuten gesteuert wird.
Vergleich zwischen dem Verfahren, bei welchem nur geschliffen wird, und jenem, welches HM-Drehen einsetzt:
Wie in 5 gezeigt, wurde der Reibungskoeffizient µ bei den jeweiligen Versuchsproben erhöht, bei welchen HM-Drehen durchgeführt wurde, um den Abstand Sm der Mikronuten auf 15 µm bzw. 10 µm zu steuern, wie durch die Markierungen (◇) und (♦) angedeutet, im Vergleich zu jenen Versuchsproben, die nur geschliffen wurden, wie durch die Markierungen (○) angedeutet. $Ra \times Sm/ 4 :$
Die 8A und 8B zeigen schematische Profile der sich verjüngenden Oberflächen der Riemenscheibe. In den 8A und 8B wird die Querschnittsfläche S eines Vorsprungs jedes der Profile, die in Berührung mit dem Metallelement stehen, durch folgende Formel ausgedrückt: $S = Ra \times Sm/ 4$
9 erläutert die Beziehung zwischen der Querschnittsfläche S, nämlich RaxSm/4, des Vorsprungs des Profils, sowie dem Reibungskoeffizienten µ. In 9 werden die Markierungen (○), (●), (△), (∇), (▲), (■), (◇), (♦) dazu verwendet, die Messergebnisse bei denselben Versuchsproben zu bezeichnen, wie sie anhand von 4 erläutert wurden. Aus 9 geht hervor, dass dann, wenn die Querschnittsfläche S, also RaxSm/4, des Vorsprungs bei dem Profil der Versuchsprobe klein wird, der Reibungskoeffizient µ zunimmt. Weiterhin stellt sich heraus, dass der Reibungskoeffizient µ wesentlich verbessert wurde, wenn die Querschnittsfläche S, also Ra×Sm/4, auf weniger als 1,5 gesteuert wurde.
Die Funktionsweise und die Auswirkungen der Mikrostruktur der Oberfläche der Riemenscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erläutert.

(1) Wie in 3 gezeigt, sind konzentrische oder helixförmige Mikronuten 50 auf der sich verjüngenden Oberfläche 52 der primären Riemenscheibe 1 so vorgesehen, dass die Summe der Breite W3 der Mikronut 50 und der Breite W2 des Mikrovorsprungs 54, also der Abstand Sm der Mikronuten 50, nicht größer ist als die Breite W1 des Vorsprungs 31B, der auf der Seitenoberfläche 31 des Metallelements 30 des Riemens 3 vorgesehen ist. Bei einer derartigen Anordnung sind ein oder mehrere Mikronuten 50 sicher gegenüberliegend dem Vorsprung 31B des Metallelements 30 angeordnet, was eine glatte Abgabe des Schmieröls von der sich verjüngenden Oberfläche 52 sicherstellt, sowie eine ausreichende Berührungsfläche zwischen der sich verjüngenden Oberfläche 52 und dem Metallelement 30 über den ein Drehmoment übertragenden Film.
(2) Die Oberflächenrauhigkeit Ra der sich verjüngenden Oberfläche 52, die mit den Mikronuten 50 versehen ist, liegt im Bereich von 0,05 bis 0,25 µm. In diesem Bereich wird ermöglicht, einen ausreichenden Reibungskoeffizienten der sich verjüngenden Oberfläche 52 auf stabile Art und Weise sicherzustellen, wie dies in 4 gezeigt ist.
(3) Die Oberflächenrauhigkeit Ra der sich verjüngenden Oberfläche 52, die mit den Mikronuten 50 versehen ist, liegt im Bereich von 0,03 bis 0,2 µm. In diesem Bereich wird ermöglicht, einen ausreichenden Reibungskoeffizienten der sich verjüngenden Oberfläche 52 auf stabile Art und Weise sicherzustellen, wie dies in 4 gezeigt ist. Weiterhin wird in diesem Bereich, wie in 6 gezeigt, die Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra im Verlauf der Zeit verringert, nämlich die Änderung von Ra vor und nach dem Versuch. Daher wird ermöglicht, einen Abrieb der Riemenscheibe zu verhindern, eine Änderung des Oberflächenprofils, und eine Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra im Verlauf der Zeit. Hierdurch wird der Reibungskoeffizient stabilisiert, der beträchtlich durch die Oberflächenrauhigkeit Ra beeinflusst wird, wie dies voranstehend erläutert wurde. Weiterhin wird im Bereich von Ra = 0,03 bis 0,2 µm, wie in 7 gezeigt, das Ausmaß des Abriebs der mikroskopischen Vorsprünge des Metallelements verringert. Hierdurch wird ermöglicht, einen Abrieb der Riemenscheibe zu unterdrücken, eine Änderung des Oberflächenprofils, und eine Änderung der Oberflächenrauhigkeit Ra im Verlauf der Zeit, und wird ermöglicht, die Abriebfestigkeit des Metallelements zu verbessern.
(4) Die Höhe H1 der Mikrovorsprünge 54 auf der sich verjüngenden Oberfläche 52 liegt im Bereich von 0,5 bis 2,5 µm. Da die Höhe H1 so eingestellt wird, dass sie der voranstehend geschilderten, ordnungsgemäßen Oberflächenrauhigkeit Ra entspricht, wird ermöglicht, eine ausreichende Fläche auf der oberen Oberfläche der Mikrovorsprünge 54 sicherzustellen, und daher die Fläche zu vergrößern, auf welcher der ein Drehmoment übertragende Film vorgesehen ist.
(5) Der Abstand Sm der Mikronuten 50 beträgt 30 µm oder weniger. In diesem Bereich wird ermöglicht, wie in 5 gezeigt, selbst bei derselben Oberflächenrauhigkeit Ra, einen höheren Reibungskoeffizienten sicherzustellen.
(6) Der Abstand Sm der Mikronuten 50 beträgt 20 µm oder weniger. In diesem Bereich wird ermöglicht, wie in 5 gezeigt, selbst bei derselben Oberflächenrauhigkeit Ra einen höheren Reibungskoeffizienten sicherzustellen.
(7) Der Abstand Sm der Mikronuten 50 beträgt 15 µm oder weniger. In diesem Bereich wird ermöglicht, wie in 5 gezeigt, selbst bei derselben Oberflächenrauhigkeit Ra einen höheren Reibungskoeffizienten sicherzustellen.
(8) Mikronuten 50 sind so ausgebildet, dass die Oberflächenrauhigkeit Ra der sich verjüngenden Oberflächen der Riemenscheibe und dem Abstand Sm der Mikronuten folgender beispielsweise genügt: RaxSm/4 < 1,5. In diesem Bereich kann, wie in 9 gezeigt, der Reibungskoeffizient µ wesentlich vergrößert werden.
(9) Mikronuten 50 sind in dem Bereich der sich verjüngenden Oberfläche 52 vorgesehen, in welchem das Riemenscheibenverhältnis gleich 1 oder größer ist. Daher sind Mikronuten 50 nur auf dem Bereich vorgesehen, bei welchem ein hoher Reibungskoeffizient benötigt wird, wodurch die Bearbeitungszeit für die Riemenscheibe verkürzt werden kann.

Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-091984 , eingereicht am 26. März 2004, und auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-069942 , mit der Veröffentlichungsnummer JP 2005- 321 090 A , eingereicht am 11. März 2005. Der Gesamtinhalt der japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 2004-091984 und 2005-069942 wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmel dung eingeschlossen.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung voranstehend unter Bezugnahme auf Ausführungsformen und Beispiele der Erfindung geschildert, jedoch ist die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt. Fachleuten auf diesem Gebiet werden Abänderungen und Variationen der voranstehend geschilderten Ausführungsformen und Beispiele auffallen. Wesen und Umfang der Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen und sollen von den beigefügten Patentansprüchen umfasst sein.

Claims

Stufenloses Riemengetriebe, welches aufweist: eine Eingangsriemenscheibe (1), die sich verjüngende Oberflächen (52) aufweist, die einander in Axialrichtung der Eingangsriemenscheibe (1) gegenüberliegen; eine Ausgangsriemenscheibe (2), die sich verjüngende Oberflächen (53) aufweist, die einander in Axialrichtung der Ausgangsriemenscheibe (2) gegenüberliegen; und einen Endlosriemen (3), der mehrere Metallelemente (30) aufweist, die jeweils gegenüberliegende Seitenoberflächen (31) aufweisen, die mit den jeweiligen, sich verjüngenden Oberflächen (52, 53) der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) in Berührung stehen, wobei jede der gegenüberliegenden Seitenoberflächen (31) mit mehreren mikroskopischen Vorsprüngen (31B) und Ausnehmungen (31A) versehen ist, die entlang der Radialrichtung der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) angeordnet sind, und in Berührung mit den jeweiligen, sich verjüngenden Oberflächen (52, 53) der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) stehen, wobei die sich verjüngenden Oberflächen (52, 53) zumindest der Eingangsriemenscheibe (1) mit Mikronuten (50) versehen sind, die in Radialrichtung voneinander beabstandet sind, wobei die Mikronuten (50) einen Abstand aufweisen, der nicht größer ist als die Breite jedes der mikroskopischen Vorsprünge (31B) auf den Seitenoberflächen des Metallelements (30); und wobei die mit den Mikronuten (50) versehenen, sich verjüngenden Oberflächen (52) eine Oberflächenrauhigkeit Ra im Bereich von 0,05 µm bis 0,25 µm aufweisen.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikronuten (50) in Form konzentrischer Nuten vorgesehen sind.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikronuten (50) in Form einer durchgehenden, helixförmigen Nut vorgesehen sind.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngenden Oberflächen (52), die mit den Mikronuten (50) versehen sind, eine Oberflächenrauhigkeit Ra im Bereich von 0,05 µm bis 0,2 µm aufweisen.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mikrovorsprünge (54) zwischen den Mikronuten (50) vorhanden sind, und die Mikrovorsprünge (54) eine Höhe im Bereich von 0,5 µm bis 2,5 µm aufweisen.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mikronuten (50) 30 µm oder weniger beträgt.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mikronuten (50) gleich 20 µm oder weniger ist.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mikronuten (50) 15 µm oder weniger beträgt.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit Ra der sich verjüngenden Oberflächen (52) und dem Abstand der Mikronuten (50) folgender Bedingung genügt: $Ra \times Sm/ 4 < 1,5 μ m^{2},$
wobei Sm den Abstand der Mikronuten (50) bezeichnet.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikronuten (50) zumindest in einem Bereich der sich verjüngenden Oberflächen (52) zumindest der Eingangsriemenscheibe (1) vorgesehen sind, in welchem das Riemenscheibenverhältnis gleich 1 oder größer ist.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikronuten (50) im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Mikronuten (50) gleich der Summe der Breite jedes der Mikrovorsprünge (54) und der Breite jeder der Mikronuten (50) ist.
Stufenloses Riemengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite jedes der Mikrovorsprünge (54) die Breite von dessen oberer Oberfläche ist, die sich in Radialrichtung der Eingangs- und Ausgangsriemenscheibe (1, 2) erstreckt, die Breite jeder der Mikronuten (50) die Radialentfernung zwischen den oberen Oberflächen der benachbarten Mikrovorsprünge (54) ist, und die Breite jedes der mikroskopischen Vorsprünge (31B) auf den Seitenoberflächen des Metallelements (30) die Breite von dessen oberer Oberfläche ist, die sich in Richtung senkrecht zur Richtung der Dicke des Metallelements (30) erstreckt.