DE112009004505B4

DE112009004505B4 - V-riemen

Info

Publication number: DE112009004505B4
Application number: DE112009004505.7T
Authority: DE
Inventors: Shinya Kuwabara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2029-03-14
Also published as: CN102348909B; JP5252075B2; CN102348909A; US20110300980A1; DE112009004505T5; US8647223B2; JPWO2010103656A1; WO2010103656A1

Abstract

V-Riemen mit: einem plattenartigen Element (1) mit einer Sattelfläche (4a), einer Säule (6, 7), die sich radial nach außen von jedem seitlichen Ende der Sattelfläche (4a) erstreckt, und einer Flankenfläche (2, 3), die an jedem seitlichen Ende der Säule (6, 7) ausgebildet ist, um mit einer Nut (5a) einer V-Riemenscheibe (5) in Kontakt zu kommen, um Leistung zu übertragen; und einem Ring (9), der an der Sattelfläche (4a) angeordnet ist, um eine Reihe der Elemente (1), die ringförmig aneinander angeordnet sind, in einer Weise zu befestigen, dass die Sattelfläche (4a) zu einer Außenumfangsseite ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein geometrischer Winkel (θ1) zwischen Außenumfangsabschnitten (2a, 3a) der Flankenflächen (2, 3) des Elements (1) im Wesentlichen identisch zu oder geringfügig kleiner als ein konstanter Öffnungswinkel (θ0) der Nut (5a) der V-Riemenscheibe (5) ist; ein geometrischer Winkel (θ2) zwischen Innenumfangsabschnitten (2b, 3b) der Flankenflächen (2, 3) des Elements (1) größer ist als der geometrische Winkel (θ1) zwischen den Außenumfangsabschnitten (2a, 3a) der Flankenflächen (2, 3) des Elements (1); und der Innenumfangsabschnitt (2b, 3b) der Flankenfläche (2, 3) des Elements (1) mit der Nut (5a) der V-Riemenscheibe in Berührung ist, wenn das Element (1) durch eine von der V-Riemenscheibe aufgebrachte Last der Breite nach zusammengedrückt ist.

Description

Diese Erfindung betrifft einen V-Riemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, der durch Befestigen einer Vielzahl von plattenartigen Elementen in einer ringförmigen Weise durch einen bandartigen Ring ausgebildet ist.
STAND DER TECHNIK
Ein Antriebsriemen der Druckbauart, der in einem stufenlos einstellbaren Getriebe der Riemenbauart zu verwenden ist, ist im Stand der Technik bekannt. Der Antriebsriemen dieser Art ist durch ringförmiges Aneinanderordnen einer Vielzahl von Plattenbauteilen, die ein „Element” oder ein „Block” genannt werden, in einer gleichen Ausrichtung und durch Befestigen der aneinandergeordneten Plattenbauteile durch ein ringförmiges Bauteil wie ein Band, Bandstahl und ein Ring (was nachstehend einfach ein „Ring” genannt wird) ausgebildet. Beide Seitenflächen des Elements sind gemäß einer Neigung einer V-Nut geneigt, die zwischen Antriebsscheiben einer Riemenscheibe ausgebildet ist, um einen V-förmigen Querschnitt oder einen trapezförmigen Querschnitt zu haben. Die Seitenflächen des Elements, die auf diese Weise geneigt sind, berühren einzeln eine Außenfläche der V-Nut, um als eine Flankenfläche zu dienen, wenn das Element in die V-Nut eintritt. Deshalb wird in einem V-Riemen, der auf diese Weise aufgebaut ist, Leistung durch Reibung zwischen der Antriebsriemenscheibe und dem Ring durch eine Keilwirkung zwischen der Außenfläche der V-Nut der Riemenscheibe und der Flankenfläche des Elements übertragen.
Ein Beispiel des vorstehend erklärten V-Riemens ist in JP S64-065347 A offenbart. Gemäß dem V-Riemen, der durch die JP S64-065347 A gelehrt wird, ist ein quer verlaufendes Element (d. h. ein Element) einer allgemeinen Trapezform mit einer Basis und Rippen ausgebildet, die in Bezug auf die Basis geneigt sind. Eine Vielzahl der quer verlaufenden Elemente, die auf diese Weise ausgebildet sind, sind durch eine Elastomermasse über eine Längsverstärkung/Längsverstärkungen miteinander verbunden.
Gemäß dem Beispiel, das durch die JP S64-065347 A gelehrt wird, ist ein Winkel von seitlichen Seiten eines Innenrands jedes quer verlaufenden Elements (d. h. der Flankenfläche) geringfügig größer als ein Neigungswinkel von inneren Wänden der Riemenscheiben (d. h. der Öffnungswinkel der V-Nut).
Deshalb ist gemäß der JP S64-065347 A eine Aussparung, die zu einer Außenumfangsseite öffnet, an der Mitte der Breite des quer verlaufenden Elements ausgebildet. Im Falle des Anwendens des V-Riemens, der diese Art der Elemente verwendet, auf das stufenlos einstellbare Getriebe der Riemenbauart, wird eine radiale Last auf das Element durch eine Spannung des Rings aufgebracht und eine Klemmkraft wird auf das Element durch die Riemenscheibe aufgebracht, und zwar in der Situation, in der der V-Riemen durch eine Druckkraft der Riemenscheibe gedrückt wird, um das stufenlos einstellbare Getriebe anzutreiben. In dieser Situation wird das Element der Breite nach elastisch komprimiert. Als eine Folge verringert sich ein Winkel zwischen den Flankenflächen, um enger als ein anfänglicher Winkel zu sein, und ein Kontaktpunkt zwischen der Flankenfläche und der Außenfläche der V-Nut wird zu einer Innenumfangsseite gegenüber einem anfänglichen Kontaktpunkt versetzt. Demzufolge sind die Elemente in der Riemenscheibe aus dem Gleichgewicht gebracht, und eine Drehmomentkapazität zwischen der Riemenscheibe und dem V-Riemen wird dadurch verschlechtert. Darüber hinaus kann sich die Haltbarkeit des V-Riemens verschlechtern. Um die vorstehend erklärten Nachteile zu vermeiden, ist gemäß dem quer verlaufenden Element, das durch die JP S64-065347 A gelehrt wird, der Winkel zwischen den Flankenflächen des quer verlaufenden Elements verbreitert, um geringfügig größer als ein Öffnungswinkel der V-Nut der Riemenscheibe zu sein.
Falls jedoch der Winkel zwischen den Flankenflächen auf diese Weise breiter als der Öffnungswinkel der V-Nut ist, wird das Element durch die Riemenscheibe ungleichmäßig nur an seinem oberen Abschnitt (d. h. an der Außenumfangsseite) geklemmt, bis der Winkel zwischen den Flankenflächen kongruent zu dem Öffnungswinkel der V-Nut als eine Folge einer elastischen Verformung wird. In dieser Situation werden Säulen, die von Seitenenden des Elements in Richtung zu der Außenumfangsseite vorstehen, an der die Flankenfläche ausgebildet ist, individuell einem Biegemoment unterzogen, um nach innen gebogen zu werden (d. h. zu der Mitte der Breite). Als eine Folge ist eine Haltbarkeit des Elements, d. h. eine Haltbarkeit des V-Riemens verschlechtert. Deshalb muss der herkömmliche V-Riemen verbessert werden, um dessen Haltbarkeit zu verbessern.
US 4 915 677 A (korrespondiert zu JP S64-065347 A ) offenbart einen V-Riemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit einem plattenartigen Element mit einer Sattelfläche, einer Säule, die sich radial nach außen von jedem seitlichen Ende der Sattelfläche erstreckt, und einer Flankenfläche, die an jedem seitlichen Ende der Säule ausgebildet ist, um mit einer Nut einer V-Riemenscheibe in Kontakt zu kommen, um Leistung zu übertragen; und einem Ring, der an der Sattelfläche angeordnet ist, um eine Reihe der Elemente, die ringförmig aneinander angeordnet sind, in einer Weise zu befestigen, dass die Sattelfläche zu einer Außenumfangsseite ausgerichtet ist.
WO 2008/094035 A2 zeigt zwei Ausgestaltungen eines Elements, wobei bei der einen der Ausgestaltungen der (geometrische) Winkel der Flankenflächen größer ist als der durch die Riemenscheiben definierte (geometrische) Winkel und bei der anderen der Ausgestaltungen sich der (geometrische) Winkel der Flankenflächen kontinuierlich nach radial außen vergrößert.
US 5 318 484 A zeigt einen aus zwei beweglichen Elementen bestehenden Lastblock.
In JP H11-125316 A wird der Winkel von Flankenflächen ein wenig größer gewählt als der Winkel einer V-Nut von Riemenscheiben.
In JP H06-307510 A wird vorgeschlagen, dass Flankenflächen beider Riemenscheiben und eines Elements jeweils zwei unterschiedliche Winkel aufweisen.
In JP 2002-031215 A ändert sich der Flankenwinkel eines Elements kontinuierlich über die gesamte Länge der Flanke, wobei das Element in Eingriff ist mit Riemenschieben, welche einen nicht konstanten Winkel einschließen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen V-Riemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu verbessern, dass sich die Haltbarkeit des V-Riemens erhöht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen V-Riemen mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Bevorzugt ist wenigstens der Innenumfangsabschnitt der Flankenfläche in einer Weise ausgebildet, um mit der Nut der V-Riemenscheibe ebenenartig in der Situation in Kontakt gebracht zu werden, in der das Element durch eine Last von der V-Riemenscheibe komprimiert ist.
Bevorzugt ist die Flankenfläche eine Wellenfläche, in der eine konvexe Fläche und eine konkave Fläche abwechselnd in einer Längsrichtung zwischen einem Außenumfangsende und einem Innenumfangsende der Flankenfläche ausgebildet sind. In der Wellenfläche, die auf diese Weise ausgebildet ist, ist nur eine Krümmung der konvexen Fläche, die an einer Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt der Flankenfläche ausgebildet ist, größer als diejenigen der anderen konvexen Flächen.
Darüber hinaus kann eine Höhe der Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt der Flankenfläche in der Radialrichtung auf einer gleichen Höhe angeordnet sein, wie die Sattelfläche.
Somit ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Neigung der Flankenfläche des Elements an dem Außenumfangsabschnitt im Wesentlichen identisch zu oder geringfügig kleiner als die der Nut der V-Riemenscheibe. Deshalb kann der Außenumfangsabschnitt der Flankenfläche die Nut der V-Riemenscheibe ebenenartig in der Situation berühren, in der das Element des V-Riemens der Breite nach durch die V-Riemenscheibe komprimiert wird. Aus diesem Grund wird die Flankenfläche nicht ungleichmäßig der Last von der V-Riemenscheibe unterzogen, so dass verhindert werden kann, dass die Säulen des Elements einem beträchtlichen Biegemoment unterzogen werden.
Darüber hinaus, da die Neigung der Flankenfläche an dem Außenumfangsabschnitt auf diese Weise im Wesentlichen identisch zu oder geringfügig kleiner als die der Nut der V-Riemenscheibe ist, berührt das Element, das in die Nut der V-Riemenscheibe eingesetzt wird, anfänglich die Nut der V-Riemenscheibe an dem Außenumfangsabschnitt der Flankenfläche, wo eine Biegesteifigkeit oder Flexibilität hoch ist. Deshalb kann ein Stoß, der von einem Kontakt des Elements mit der Nut der V-Riemenscheibe resultiert, abgeschwächt oder absorbiert werden. Aus diesem Grund können Schwingungen, die von einem Antreiben des V-Riemens resultieren, verringert werden.
Des Weiteren ist eine Neigung des Innenumfangsabschnitts der Flankenfläche geringfügig größer als die der Nut der V-Riemenscheibe. Deshalb, nachdem die Außenumfangsabschnitte des Elements der Breite nach komprimiert worden sind, berührt der Innenumfangsabschnitt der Flankenfläche schließlich die Nut der V-Riemenscheibe ebenenartig. Aus diesem Grund kann, selbst falls das Element durch die Last von der V-Riemenscheibe verformt wird, verhindert werden, dass die Flankenfläche die Nut der V-Riemenscheibe ungleichmäßig berührt und eine Spannungskonzentration an der Flankenfläche kann abgebaut werden. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Haltbarkeit des V-Riemens durch Verhindern einer Verschlechterung der Haltbarkeit des Elements verbessert werden.
Das heißt, der Innenumfangsabschnitt der Flankenfläche des Elements ist ausgebildet, um mit der Nut der V-Riemenscheibe ebenenartig in Kontakt zu kommen, wenn der Außenumfangsabschnitt des Elements durch eine von der V-Riemenscheibe aufgebrachte Last komprimiert wird. Deshalb kann verhindert werden, wie vorstehend beschrieben ist, dass die Flankenfläche die Nut der V-Riemenscheibe ungleichmäßig berührt, so dass die Spannungskonzentration an der Flankenfläche selbst nach der Kompressionsverformung des Elements abgebaut werden kann.
Darüber hinaus, um Schmieröl zwischen der Flankenfläche und der Nut der V-Riemenscheibe zu halten, ist eine Wellenfläche an der Flankenfläche durch Ausbilden einer Vielzahl von Nuten an der Flankenfläche in der Dickenrichtung ausgebildet. Wie beschrieben ist, ändert sich die Neigung der Flankenfläche des Elements an der Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt. Deshalb wird der Grenzabschnitt der Flankenfläche einer ungleichmäßigen Last von der V-Riemenscheibe unterzogen, und eine Spannung konzentriert sich an dem Grenzabschnitt. Jedoch ist die konvexe Fläche an dem Grenzabschnitt ausgebildet, um eine größere Krümmung als die der anderen konvexen Flächen zu haben. Deshalb kann ein Kontaktdruck zwischen der Flankenfläche und der Nut der V-Riemenscheibe verringert werden, so dass verhindert wird, dass sich die Haltbarkeit des Elements verschlechtert.
Darüber hinaus wird das Element dem maximalen Biegemoment an einem Basisabschnitt der Säule auf einer Höhe der Sattelfläche in der Situation unterzogen, in der die Last von der V-Riemenscheibe auf das Element aufgebracht wird. Jedoch ist gemäß dem Element, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist, die Höhe der Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt der Flankenfläche auf einer gleichen Höhe in der Radialrichtung wie die Sattelfläche angeordnet. Deshalb kann verhindert werden, dass der Basisabschnitt der Säule dem höchsten Biegemoment und einer ungleichmäßigen Last unterzogen wird, und die Spannungskonzentration an dem Basisabschnitt der Säule kann abgebaut werden, selbst falls sich die Neigung der Flankenfläche an der Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt und dem Innenumfangsabschnitt ändert oder die Wellenfläche an der Flankenfläche ausgebildet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht, die schematisch ein Beispiel des V-Riemens und des Elements der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht (oder eine Teilschnittansicht), die schematisch ein Beispiel des V-Riemens und des Elements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESTE FORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Als Nächstes wird ein Beispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Zuerst werden Strukturen eines Elements und eines Rings mit Bezug auf 1 und 2 erklärt. Beispielsweise wird der V-Riemen B, der in den 1 und 2 gezeigt ist, in einem stufenlos einstellbaren Getriebe der Riemenbauart verwendet. Im Speziellen wird der V-Riemen B auf Nuten einer Antriebsriemenscheibe (d. h. eine Eingabewellenriemenscheibe) und einer Abtriebsriemenscheibe (d. h. eine Ausgabenwellenriemenscheibe) angewendet, um ein Drehmoment zwischen diesen zu übertragen. Das Element 1 ist ein Metallplattenbauteil mit: einem Hauptkörper (oder einer Basis) 4; und geneigten seitlichen Flächen 2 und 3, die an seitlichen Enden (in der Richtung der X-Achse in 1) des Hauptkörpers 4 ausgebildet sind. Die geneigten Flächen 2 und 3 sind mit einer (V-förmigen) Nut 5a von einer von der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe 5 des stufenlos einstellbaren Getriebes in Reibkontakt, um das Drehmoment zwischen diesen zu übertragen.
Im Speziellen ist die Riemenscheibe 5 eine V-Riemenscheibe, in der ein Querschnitt der Nut 5a eine V-Form hat. Deshalb dienen die geneigten Flächen 2 und 3 des Elements 1 als eine Flankenfläche 2 und 3 zum Übertragen des Drehmoments zwischen der Riemenscheibe 5 und dem V-Riemen B. Gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich eine Neigung eines Außenumfangsabschnitts 2a (oder 3a) der geneigten Fläche (2 oder 3) von einer Neigung eines Innenumfangsabschnitts 2b (oder 3b) der geneigten Fläche 2 (oder 3). Jedoch werden Details der Struktur der Flankenflächen 2 und 3 später beschrieben.
Säulen 6 und 7 sind einstückig an beiden seitlichen Enden des Hauptkörpers 4 in einer Weise ausgebildet, um radial nach außen vorzustehen (d. h. nach oben in der Richtung der Y-Achse in 1 und 2). Deshalb ist eine Aussparung 8, die in der Richtung zu der Außenumfangsseite des V-Riemens B öffnet, durch eine obere Fläche 4a als ein oberer Rand des Hauptkörpers 4 in 1 und 2, und Innenwände 6a und 7a der Säulen 6 und 7 ausgebildet, die in Richtung zur einer Mitte der Breite des Hauptkörpers 4 zugewandt sind.
Um eine Reihe der Elemente 1, die nah aneinander angeordnet sind, in einer ringförmigen Weise durch einen riemenartigen Ring 9 zu befestigen, wird der Ring 9 in die Aussparung 8 eingesetzt. Deshalb dient die obere Fläche 4a des Hauptkörpers 4 als eine Sattelfläche 4a, die mit einer Innenfläche des Rings 9 in Kontakt zu bringen ist, der in der Aussparung 8 gehalten wird, um die Elementreihe zu befestigen. Das heißt, mit anderen Worten gesagt sind die Säulen 6 und 7 an jedem der seitlichen Enden der Sattelfläche 4a ausgebildet, um in Richtung zu der Außenumfangsseite (d. h. nach oben in 1 und 2) vorzustehen.
Der Ring 9 ist ein geschichteter Ring, der durch Stapeln einer Vielzahl von dünnen Metallringen (einzelner Ring genannt) in der Radialrichtung (oder Dickenrichtung) ausgebildet ist, und der Ring 9 ist in zwei Ringe 9a und 9b geteilt. Die zwei Reihen der geteilten Ringe 9a und 9b sind parallel zueinander in der Aussparung 8 gehalten und werden durch eine Spannung von jedem der einzelnen Ringe und eine Reibung, die zwischen den einzelnen Ringen wirkt, in dem Stapel gehalten.
Zungenabschnitte 10 und 11 sind einzeln an Außenumfangsenden der Säulen 6 und 7 ausgebildet, und Vorsprünge 10a und 10b stehen einzeln von den Zungenabschnitten 10 und 11 in Richtung zu der Mitte der Breite des Hauptkörpers 4 vor. Mit anderen Worten gesagt sind die Zungenabschnitte 10 und 11 einzeln an Außenumfangsenden von Innenwänden 6a und 7a in einer Weise ausgebildet, um in Richtung zu der Mitte der Breite der Aussparung 8 vorzustehen. Das heißt ein Abstand zwischen den Vorderenden der Vorsprünge 10a und 11a ist eine Öffnungsbreite W₁ der Aussparung 8. Des Weiteren ist eine innere Breite W₂ der Aussparung 8 zwischen den Innenwänden 6a und 7a an einer Seite eines Bodens 8a (d. h. der Sattelfläche 4a) breiter als die Öffnungsbreite W₁ zwischen den Vorsprüngen 10a und 11a.
Wie beschrieben ist, weist der Ring 9 die zwei Reihen geteilter Ringe 9a und 9b auf. Deshalb können die geteilten Ringe 9a und 9b in ihrer Längsrichtung teilweise der Dicke nach überlappt sein, während verbleibende Abschnitte parallel zueinander gehalten werden.
Im Speziellen sind eine Breite von jedem geteilten Ring 9a und 9b und Abmessungen der Aussparung 8 bestimmt, um eine Gesamtbreite D₁ der geteilten Ringe 9a und 9b, die parallel zueinander ausgerichtet sind (d. h. eine Gesamtbreite des Rings 9) breiter zu machen als die Öffnungsbreite W₁, aber enger als die innere Breite W₂. Deshalb kann die Gesamtbreite des Rings 9 durch Überlappen der geteilten Ringe 9a und 9b zeitweise verringert werden, um schmäler als die Öffnungsbreite W₁ zu sein.
Das heißt, der Ring 9 kann in die Aussparung 8 von dem überlappten Abschnitt der geteilten Ringe 9a und 9b durch den Abstand zwischen den Vorsprüngen 10a und 10b, d. h. durch eine Öffnung 8b, hindurch eingepasst werden. Nachdem der überlappte Abschnitt der geteilten Ringe 9a und 9b auf diese Weise in die Aussparung 8 von der Öffnung 8b eingepasst worden ist, wird das Element 1 zu dem Abschnitt bewegt, wo die Ringe 9a und 9b parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass die Ringe 9a und 9b einzeln durch die Zungenabschnitte 10 und 11 in der Aussparung 8 gehalten werden, während sie parallel zueinander ausgerichtet sind. Alternativ ist es auch möglich, die teilweise überlappten Ringe 9a und 9b wieder parallel zueinander in der Aussparung 8 auszurichten. Als eine Folge kann eine Loslösung des Rings 9 aus der Aussparung 8 verhindert werden.
Wie beschrieben ist, ist der V-Riemen B durch Befestigen der Vielzahl von Elementen 1, die ringförmig aneinander angeordnet sind, in der gleichen Ausrichtung, mit Hilfe des Rings 9 ausgebildet, und der auf diese Weise zusammengebaute V-Riemen B ist auf die Antriebsriemenscheibe und die Abtriebsriemenscheibe 5 angewendet. Falls der V-Riemen B auf die Riemenscheibe 5 angewendet wird, breiten sich einige der Elemente 1 um die Riemenscheibe 5 herum wie ein Fächer aus. Das heißt die Elemente 1 um die Riemenscheibe 5 herum müssen in dieser Situation einen engen Kontakt haben. Aus diesem Grund ist, wie in 1 und 2 dargestellt ist, eine Dicke des Elements an dessen unterem Abschnitt (d. h. an dem Abschnitt nahe zu der Drehmitte der Riemenscheibe 5) verringert.
Im Speziellen ist eine vordere Fläche 4f (d. h. eine linke Fläche in 2) des Hauptkörpers 4 fortschreitend in Radialrichtung des Elements 1 (d. h. in der Vertikalrichtung) von der Sattelfläche 4a in Richtung zu der Innenumfangsseite (d. h. in Richtung zu der unteren Seite) dünner gemacht. Deshalb berühren sich die Elemente 1 um die Riemenscheibe 5 herum, die sich wie ein Fächer aufweiten, mit anderen Worten gesagt, die Elemente, die in einem gekrümmten Abschnitt des V-Riemens B um die Riemenscheibe 5 herum aneinander angeordnet sind, miteinander an einem Grenzabschnitt, wo die Dicke des Elements auf diese Weise geändert ist. Das heißt ein Rand des Grenzabschnitts dient als ein Schwenk- bzw. Kipprand 12.
Die Sattelfläche 4a des Elements 1 berührt somit den Ring 9, der die Elemente 1 befestigt. Deshalb ist ein Kontaktdruck zwischen diesen erhöht, falls der V-Riemen B das Drehmoment überträgt. Insbesondere wenn die Elemente 1, die sich nach vorne in einem geraden Bereich bewegen, in die Nut der Riemenscheibe 5 kommen und in der fächerartigen Weise hin und her bewegt werden, gleitet der Ring 9 auf der Sattelfläche 4a und dies führt zu einer Erzeugung einer großen Reibungskraft. In dieser Situation, falls ein vertikaler Abstand (in der Radialrichtung) zwischen der Sattelfläche 4a und dem Kipprand 12 lang ist, ist ein Moment erhöht, das von solch einer Reibungskraft resultiert. Demzufolge wird ein merkliches Rutschen zwischen dem Ring 9 und der Sattelfläche 4a hervorgerufen. In diesem Fall erhöht sich ein Reibungsverlust, wenn der V-Riemen B angetrieben wird, und ein Übertragungswirkungsgrad des V-Riemens B wird dadurch verschlechtert.
Um den vorstehend erklärten Nachteil zu vermeiden, ist in dem V-Riemen B der Kipprand 12 an der vorderen Fläche 4f auf derselben Höhe oder im Wesentlichen auf derselben Höhe wie die Sattelfläche 4a in der Vertikalrichtung (oder Radialrichtung) des Elements 1 ausgebildet. Deshalb kann das Moment, das aus der Reibungskraft resultiert, die zwischen dem Ring 9 und der Sattelfläche 4a wirkt, soweit wie möglich verringert werden. Aus diesem Grund kann der Reibungsverlust verringert werden, wenn der V-Riemen B angetrieben wird, so dass der Leistungsübertragungswirkungsgrad des V-Riemens B verbessert werden kann.
Eine Nabe 13 und ein Loch 14 sind jeweils an jeder Fläche des Hauptkörpers 4 bei der Mitte der Breite des Elements 1 ausgebildet. Im Speziellen ist die Nabe 13 in Form eines kreisförmigen kegelstumpfartigen Konus an der vorderen Fläche 4f des Hauptkörpers ausgebildet. Des Weiteren ist das zylindrische Sackloch 14, in das die Nabe 13 des benachbarten Elements 1 mit Spiel eingesetzt ist, an einer hinteren Fläche 4r (d. h. der rechten Fläche in 2) ausgebildet. Deshalb können die Elemente 1 in einer Linie innerhalb eines geraden Bereichs des Antriebsriemens B gehalten werden, wo das Element 1 die Riemenscheibe 5 nicht berührt. Mit anderen Worten gesagt ist die Nabe 13 ausgebildet, um von der vorderen Fläche 4f des Elements 1 vorzustehen, und das Loch 14 ist an der hinteren Fläche 4r eines weiteren Elements 1 ausgebildet, das vor der Nabe 13 angeordnet ist.
Somit sind gemäß Element 1 des V-Riemens B sowohl die Nabe 13 als auch das Loch 14 an dem Element in einer Innenumfangsseite des Kipprands 12 (d. h. der unteren Seite in 1 und 2) ausgebildet. Darüber hinaus ist die Dicke des Elements 1 an dem Abschnitt verringert, an dem die Nabe 13 und das Loch 14 ausgebildet sind, und ist an einer Außenumfangsseite des Kipprands 12 (d. h. an einer oberen Seite in 1 und 2) vergrößert. Deshalb, wenn der Ring 9 gezogen wird, berühren sich die Elemente 1, die in dem geraden Bereich des Rings 9 aneinander angeordnet sind, miteinander an dem Abschnitt, wo die Dicke von ihnen größer ist. Des Weiteren breiten sich die Elemente in dem gebogenen Bereich des Rings 9 wie ein Fächer aus und berühren sich aneinander an dem Kipprand 12. Deshalb, um die Nabe 13 in sowohl dem geraden Bereich als auch dem gebogenen Bereich des Rings 9 in das Loch 12 des benachbarten Elements eingesetzt zu halten, ist die Nabe 13 ausgebildet, um weiter vorzustehen als der dickere Abschnitt der Außenumfangsseite des Kipprands 12.
Somit können die Elemente 1 in sowohl einer radialen Richtung (d. h. einer vertikalen Richtung) und einer Breitenrichtung (d. h. einer horizontalen Richtung) ausgerichtet werden durch Einsetzen der Nabe 13 in das Loch 14 des benachbarten Elements 1 in dem geraden Bereich des V-Riemens B. Deshalb kann ein Rattern, das aus einem Antreiben des V-Riemens B resultiert, der auf die Riemenscheibe 5 angewendet ist, verhindert werden, so dass das stufenlos einstellbare Getriebe unter Verwendung des V-Riemens B sanft angetrieben werden kann.
Falls jedoch eine Druckkraft auf die Riemenscheibe 5 aufgebracht wird, um das stufenlos einstellbare Getriebe der Riemenbauart anzutreiben, mit anderen Worten gesagt, falls der V-Riemen B durch die Riemenscheibe 5 geklemmt wird, wird eine Drucklast, die von einer Reaktionskraft des Rings 9 resultiert, auf das Element 1 in der Radialrichtung in Richtung zu einer Mittelachse der Riemenscheibe 5 aufgebracht. Als eine Folge wird das Element 1 verformt, so dass es der Breite nach komprimiert wird, und ein Winkel zwischen den Flankenflächen 2 und 3 wird kleiner, d. h. ein Öffnungswinkel des V-förmigen oder trapezförmigen Querschnitts des Elements 1 wird kleiner. In dieser Situation wird jeder Kontaktpunkt zwischen der Riemenscheibe 5 und dem Element 1, d. h. ein Leistungsübertragungspunkt zwischen der Riemenscheibe 5 und dem V-Riemen B, in Richtung zu der Innenumfangsseite der Flankenfläche von dem anfänglichen Punkt versetzt. Als eine Folge werden eine Leistungsübertragungskapazität, d. h. eine Drehmomentübertragungskapazität und ein Leistungsübertragungswirkungsgrad, zwischen der Riemenscheibe 5 und dem V-Riemen B verschlechtert.
Der vorstehend genannte Nachteil kann durch Erhöhen des Winkels zwischen den Flankenflächen 2 und 3, um breiter als der Öffnungswinkel der V-förmigen Nut 5a der Riemenscheibe 5 zu sein, gelöst werden. In diesem Fall wird jedoch das Element 1 durch die Riemenscheibe 5 ungleichmäßig an jedem von dem Außenumfangsabschnitt (d. h. einem oberen Abschnitt) der Flankenflächen 2 und 3 geklemmt. Das heißt in dieser Situation werden die Säulen 6 und 7 des Elements 1 einem Biegemoment an den Punkten unterzogen, die die Riemenscheibe 5 berühren, um in Richtung zu der Mitte in der Breite gebogen zu werden. Als eine Folge verschlechtert sich eine Haltbarkeit des Elements 1.
Um den vorstehend erklärten Nachteil zu vermeiden unterscheidet sich gemäß der vorliegenden Erfindung ein Winkel zwischen dem Außenumfangsabschnitt 2a der Flankenfläche 2 und dem Außenumfangsabschnitt 3a der Flankenfläche 3 von einem Winkel zwischen dem Innenumfangsabschnitt 2b der Flankenfläche 2 und dem Innenumfangsabschnitt 3b der Flankenfläche 3. Mit anderen Worten gesagt hat der V-Riemen B verschiedene Trapezwinkel an dem Außenumfangsabschnitt des Elements 1 und an dem Innenumfangsabschnitt des Elements 1.
Im Speziellen ist jede der Flankenflächen 2 und 3 in die Außenumfangsabschnitte 2a und 3a und die Innenumfangsabschnitte 2b und 3b durch eine Grenzlinie L geteilt, die auf der gleichen Höhe wie die Sattelfläche 4a in der Radialrichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten gesagt ist der Abschnitt der Flankenfläche 2, der in der Außenumfangsseite eines Grenzabschnitts 2c angeordnet ist, der Außenumfangsabschnitt 2a, und der Abschnitt der Flankenfläche 2, der in der Innenumfangsseite des Grenzabschnitts 2c angeordnet ist, ist der Innenumfangsabschnitt 2b. In gleicher Weise ist der Abschnitt der Flankenfläche 3, der in der Außenumfangsseite eines Grenzabschnitts 3c angeordnet ist, der Außenumfangsabschnitt 3a, und der Abschnitt der Flankenfläche 3, der in der Innenumfangsseite des Grenzabschnitts 3c angeordnet ist, ist der Innenumfangsabschnitt 3b.
In dem Element, das auf diese Weise aufgebaut ist, ist ein Winkel θ2 zwischen den Innenumfangsabschnitten 2b und 3b der Flankenflächen 2 und 3 größer als ein Winkel θ1 zwischen den Außenumfangsabschnitten 2a und 3a. Mit anderen Worten gesagt ist θ1 der Winkel zwischen schrägen Seiten eines Trapezes, in dem ein Liniensegment, das den Grenzabschnitt 2c und 3c verbindet, eine obere Basis von diesem ist, und in dem ein Liniensegment, das das Außenumfangsende 2d des Außenumfangsabschnitts 2a und das Außenumfangsende 3d des Außenumfangsabschnitts 3a verbindet, eine untere Basis von diesem ist.
Andererseits ist θ2 der Winkel zwischen schrägen Seiten eines Trapezes, in dem ein Liniensegment, das den Grenzabschnitt 2c und 3c verbindet, eine untere Basis von diesem ist, und in dem ein Liniensegment, das ein Innenumfangsende 2e des Innenumfangsabschnitts 2b und ein Innenumfangsende 3e des Innenumfangsabschnitts 3b verbindet, eine obere Basis von diesem ist. Somit sind die Flankenflächen 2 und 3 ausgebildet, um unterschiedliche Winkel zwischen den Außenumfangsabschnitten 2a und 3a und zwischen den Innenumfangsabschnitten 2b und 3b zu haben.
Darüber hinaus ist der vorstehend erklärte Winkel θ1 zwischen den Außenumfangsabschnitten 2a und 3a im Wesentlichen identisch zu dem Öffnungswinkel θ0 der V-förmigen Nut 5a der Riemenscheibe 5, d. h. identisch zu einem Trapezwinkel des Querschnitts der V-förmigen Nut 5a. Alternativ kann der Winkel θ1 zwischen den Außenumfangsabschnitten 2a und 3a auch verringert sein, um geringfügig kleiner als der Öffnungswinkel θ0 der V-förmigen Nut 5a zu sein. Somit ist der Winkel θ1 identisch zu dem Öffnungswinkel θ0 oder geringfügig kleiner als der Öffnungswinkel θ0.
Des Weiteren ist der vorstehend erklärte Winkel θ2 zwischen den Innenumfangsabschnitten 2b und 3b geringfügig breiter als der Öffnungswinkel θ0 der V-förmigen Nut 5a der Riemenscheibe 5. Jedoch ist der Winkel θ2 kleiner als ein Gesamtwinkel von dem Öffnungswinkel θ0 und einem Winkel der einer Minderung des Winkels zwischen den Flankenflächen 2 und 3 entspricht (d. h. einer Minderung eines Durchschnittswinkels von θ1 und θ2), falls das Element 1 der Breite nach komprimiert wird, wenn das maximale Geschwindigkeitsänderungsverhältnis des stufenlos einstellbaren Getriebes festgelegt und deshalb das maximal übertragbare Drehmoment des V-Riemens B auf die Riemenscheibe 5 aufgebracht wird.
Im Speziellen ist der Winkel θ2 zwischen dem Innenumfangsabschnitt 2b der Flankenfläche 2 und dem Innenumfangsabschnitt 3b der Flankenfläche 3 innerhalb des folgenden Bereichs festgelegt: 0 < θ2 < α, wobei α einen Reduktionswinkelbetrag des Winkels zwischen den Flankenflächen 2 und 3 darstellt, falls das Element 1 der Breite nach komprimiert wird.
Der Winkel α kann durch die folgende Formel erhalten werden: α = {(L² + 2LW – 2W²)·F/(24EI)}·2, wobei L die maximale Breite des Elements 1 darstellt, W eine Breite zwischen den Säulen 6 und 7 darstellt, F eine Drucklast darstellt, die durch den Ring auf das Element 1 aufgebracht wird, falls das maximal übertragbare Drehmoment des V-Riemens B auf die Riemenscheibe 5 aufgebracht wird, wenn das maximale Geschwindigkeitsänderungsverhältnis des stufenlos einstellbaren Getriebes eingestellt ist, I ein Flächenträgheitsmoment des Elements 1 darstellt und E ein E-Modul des Materials des Elements 1 darstellt. Im Speziellen ist der Winkel α auf ungefähr 0,6° festgelegt.
Darüber hinaus ist eine Wellenfläche 15 an jeder der Flankenflächen 2 und 3 ausgebildet. Deshalb kann Schmieröl zwischen jeder von der Flankenfläche 2 und 3 und der V-förmigen Nut 5a gehalten werden, um zwischen diesen zu kühlen und zu schmieren. Im Speziellen sind eine Vielzahl von feinen Nuten von mehreren 10 μm Tiefe an den Flankenflächen 2 und 3 in der Dickenrichtung in Abständen von ungefähr 1 mm oder weniger ausgebildet. Wie schematisch in 1 dargestellt ist, ist im Speziellen ein Querschnitt der Nut gebogen, wobei ein Krümmungsradius ungefähr 0,1 bis 0,2 mm ist. Das heißt die Nut ist eine konkave Wölbung, deren Krümmungsradius ungefähr 0,1 bis 0,2 mm ist.
Um eine Spannungskonzentration zu vermeiden, die von einem Kerbeneffekt durch eine Kante resultiert, die zwischen den konkaven Flächen ausgebildet ist, ist die Wellenfläche 15 durch abwechselndes Ausbilden der konkaven Wölbungen und der konvexen Wölbungen an jeder von der Flankenfläche 2 und 3 ausgebildet. Darüber hinaus ist die Wellenfläche 15 gänzlich an jeder der Flankenflächen 2 und 3 in einer Längsrichtung zwischen dem Innenumfangsende und dem Außenumfangsende von diesen ausgebildet.
Jedoch ist in der Wellenfläche 15, die auf diese Weise ausgebildet ist, eine Anordnung der konvexen Wölbung, die an der Mitte von jeder der Flankenflächen 2 oder 3 in der Radialrichtung ausgebildet ist, d. h. eine Anordnung von jeder der konvexen Wölbungen, die an den Grenzen zwischen dem Außenumfangsabschnitt 2a und dem Innenumfangsabschnitt 2b ausgebildet ist, und zwischen dem Außenumfangsabschnitt 3a und dem Innenumfangsabschnitt 3b ausgebildet ist, verschieden von denen der verbleibenden konvexen Wölbungen. Im Speziellen ist nur ein Krümmungsradius der konvexen Wölbung 15a, die an der Grenzlinie L ausgebildet ist, die auf der Höhe der Sattelfläche 4a angeordnet ist, größer als die der verbleibenden konvexen Flächen in der Wellenfläche 15. Somit sind die Wellenflächen 15 über die gesamte Länge der Flankenflächen 2 und 3 ausgebildet, und die konvexen Wölbungen 15a mit einem größeren Krümmungsradius sind an Grenzabschnitten 2c und 3c der Flankenflächen 2 und 3 ausgebildet.
Das heißt, die konvexe Wölbung 15a ist ausgebildet, um einen Spannungskonzentrationsfaktor an einem Basisabschnitt von jeder von der Säule 6 und 7 um die Grenzlinie L herum zu verringern, wo sich die Biegespannung konzentriert. Zu diesem Zweck ist in dem in 1 gezeigten Beispiel ein Krümmungsradius R2 der konvexen Wölbung 15a, die an jedem der Grenzabschnitte 2c und 3c ausgebildet ist, größer als ein Krümmungsradius R1 der verbleibenden konvexen Wölbungen, die an dem Innen- und Außenumfangsabschnitt 2b und 2a der Flankenfläche 2 und dem Innen- und Außenumfangsabschnitt 3b und 3a der Flankenfläche 3 ausgebildet sind.
Somit sind gemäß dem V-Riemen B der vorliegenden Erfindung die Neigungen der Außenumfangsabschnitte 2a und 3a der Flankenflächen 2 und 3 identisch oder geringfügig kleiner als diejenigen der Innenflächen der Nut 5a der Riemenscheibe 5. Deshalb können die Außenumfangsabschnitte 2a und 3a die Nut 5a der Riemenscheibe 5 ebenenartig in der Situation berühren, in der das Element 1 des V-Riemens B der Breite nach durch die Riemenscheibe 5 komprimiert wird. Aus diesem Grund werden die Flankenflächen 2 oder 3 nicht ungleichmäßig der Last von der Riemenscheibe 5 an den Außenumfangsabschnitten 2a und 3a unterzogen, so dass verhindert werden kann, dass die Säulen 6 und 7 des Elements 1 einem merklichen Biegeelement unterzogen werden.
Darüber hinaus sind die Neigungen der Innenumfangsabschnitte 2b und 3b der Flankenflächen 2 und 3 geringfügig größer als diejenigen der Innenflächen der Nut 5a der Riemenscheibe 5. Deshalb berühren die Innenumfangsabschnitte 2b und 3b der Flankenflächen 2 und 3 die Nut 5a der Riemenscheibe 5 im Wesentlichen ebenenartig, nachdem die Außenumfangsabschnitte 2a und 3a der Flankenflächen 2 und 3 der Breite nach komprimiert worden sind. Aus diesem Grund, selbst falls das Element 1 durch die Last von der Riemenscheibe 5 verformt wird, kann verhindert werden, dass die Flankenflächen 2 und 3 die Nut 5a der Riemenscheibe 5 ungleichmäßig berühren, und eine Spannungskonzentration an den Flankenflächen 2 und 3 kann abgebaut werden. Als eine Folge kann eine Haltbarkeit des V-Riemens B verbessert werden, wodurch eine Verschlechterung der Haltbarkeit des Elements 1 verhindert wird.
Des Weiteren ist die Wellenfläche 15 an jeder der Flankenflächen 2 und 3 der Dicke nach ausgebildet, um Schmieröl zwischen diesen zu halten. Wie beschrieben ist, unterscheidet sich der Winkel zwischen den Außenumfangsabschnitten 2a und der Nut 5a von dem Winkel zwischen dem Innenumfangsabschnitt 2b und der Nut 5a, und der Winkel zwischen dem Außenumfangsabschnitt 3a und Nut 5a unterscheidet sich von dem Winkel zwischen dem Innenumfangsabschnitt 3b und der Nut 5a. Das heißt die Neigungen der Flankenflächen 2 und 3 sind an den Grenzabschnitten 2c und 3c individuell geändert. Deshalb werden die Grenzabschnitte 2c und 3c als die Basisabschnitte der Säulen 6 und 7 einer ungleichmäßigen Last von der Riemenscheibe 5 unterzogen, und auch eine Spannung konzentriert sich an diesen. Jedoch ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Krümmungsradius der konvexen Wölbungen 15a, die an den Grenzabschnitten 2c und 3c individuell ausgebildet sind, größer als der der verbleibenden konvexen Wölbungen. Deshalb kann der Kontaktdruck zwischen jeden von den Grenzabschnitten 2c und 3c und der Nut 5a der Riemenscheibe 5 verringert werden. Aus diesem Grund wird eine Haltbarkeit des Elements 1 selbst an den Grenzabschnitten 2c und 3c als die Basisabschnitte der Säulen 6 und 7, d. h. selbst an den Ecken zwischen der Säule 6 und der Sattelfläche 4a und zwischen der Säule 7 und der Sattelfläche 4a, nicht verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die Beispiele begrenzt werden, die soweit beschrieben sind. Beispielsweise ist in den vorstehend erklärten Beispielen der V-Riemen B auf ein stufenlos einstellbares Getriebe der Riemenbauart angewendet. Jedoch kann der V-Riemen B der vorliegenden Erfindung auch auf andere Arten von Übertragungsmechanismen der Riemenbauart angewendet werden, die einen Riemen und Riemenscheiben verwenden.

Claims

V-Riemen mit: einem plattenartigen Element (1) mit einer Sattelfläche (4a), einer Säule (6, 7), die sich radial nach außen von jedem seitlichen Ende der Sattelfläche (4a) erstreckt, und einer Flankenfläche (2, 3), die an jedem seitlichen Ende der Säule (6, 7) ausgebildet ist, um mit einer Nut (5a) einer V-Riemenscheibe (5) in Kontakt zu kommen, um Leistung zu übertragen; und einem Ring (9), der an der Sattelfläche (4a) angeordnet ist, um eine Reihe der Elemente (1), die ringförmig aneinander angeordnet sind, in einer Weise zu befestigen, dass die Sattelfläche (4a) zu einer Außenumfangsseite ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein geometrischer Winkel (θ₁) zwischen Außenumfangsabschnitten (2a, 3a) der Flankenflächen (2, 3) des Elements (1) im Wesentlichen identisch zu oder geringfügig kleiner als ein konstanter Öffnungswinkel (θ₀) der Nut (5a) der V-Riemenscheibe (5) ist; ein geometrischer Winkel (θ₂) zwischen Innenumfangsabschnitten (2b, 3b) der Flankenflächen (2, 3) des Elements (1) größer ist als der geometrische Winkel (θ₁) zwischen den Außenumfangsabschnitten (2a, 3a) der Flankenflächen (2, 3) des Elements (1); und der Innenumfangsabschnitt (2b, 3b) der Flankenfläche (2, 3) des Elements (1) mit der Nut (5a) der V-Riemenscheibe in Berührung ist, wenn das Element (1) durch eine von der V-Riemenscheibe aufgebrachte Last der Breite nach zusammengedrückt ist.
V-Riemen nach Anspruch 1, wobei: wenigstens der Innenumfangsabschnitt (2b, 3b) der Flankenfläche (2, 3) ausgebildet ist, um mit der Nut (5a) der V-Riemenscheibe (5) ebenenartig in der Situation in Kontakt zu sein, in der das Element (1) durch eine Last von der V-Riemenscheibe (5) verformt ist.
V-Riemen nach Anspruch 1, der des Weiteren Folgendes aufweist: eine Wellenfläche (15), die an der Flankenfläche (2, 3) durch Ausbilden einer konvexen Fläche und einer konkaven Fläche abwechselnd in einer Längsrichtung zwischen einem Außenumfangsende und einem Innenumfangsende der Flankenfläche (2, 3) ausgebildet ist; und wobei eine Krümmung der konvexen Fläche, die an einer Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt (2a, 3a) und dem Innenumfangsabschnitt (2b, 3b) der Flankenfläche (2, 3) ausgebildet ist, größer ist als diejenigen der anderen konvexen Flächen.
V-Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: eine Höhe der Grenze zwischen dem Außenumfangsabschnitt (2a, 3a) und dem Innenumfangsabschnitt (2b, 3b) der Flankenfläche (2, 3) auf einer gleichen Höhe wie die Sattelfläche (4a) in der Radialrichtung angeordnet ist.