DE112012006666T5 - Element für metallischen Riemen - Google Patents

Element für metallischen Riemen

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c/o Honda R&D Co. Ltd. Sumida Soichiro
c/o Honda R&D Co. Ltd. Yagasaki Toru
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    • F16H9/16Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members using two pulleys, both built-up out of adjustable conical parts
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Abstract

Ein Element für einen metallischen Riemen in einem stufenlos variablen Getriebe, das fähig ist, die Fehlausrichtung zu verringern, während die Reibungskraft in einem Zustand mit kleinem Durchmesser sichergestellt wird, wird bereitgestellt. Ein Element 40 für einen metallischen Riemen in einem stufenlos variablen Riemengetriebe hat eine Struktur, in der ein Seitenrand des Elements 40 eines metallischen Riemens 7, der eine Antriebsriemenscheibe 5 und eine angetriebene Riemenscheibe 8 kontaktiert, umfasst: einen radial äußeren Riemenabschnitt 46b, der sich auf einer radial äußeren Seite des metallischen Riemens 7 befindet und linear geformt ist, um einem radial inneren Abschnitt 11a als in einem konstanten Winkel geneigter Mantellinienabschnitt zu folgen; und einen radial inneren Riemenabschnitt 46a, der sich auf einer radial inneren Seite des metallischen Riemens 7 befindet und gekrümmt ist, so dass er sich in der radialen Riemenrichtung einwärts verjüngt, um einen Neigungswinkel allmählich zu vergrößern.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Element für einen metallischen Riemen, der um eine Antriebsriemenscheibe und eine angetriebene Riemenscheibe in einem stufenlos variablen Getriebe gewickelt ist.
  • Hintergrundtechnik
  • Ein stufenlos variables Riemengetriebe mit einer Antriebsriemenscheibe, einer angetriebenen Riemenscheibe und einem metallischen Riemen, der um die zwei Riemenscheiben gewickelt ist, ist herkömmlicherweise (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1) bekannt.
  • 6 zeigt eine Abweichung Δe in einer Längsmittellinie eines metallischen Riemens 97 in einem Querschnitt einschließlich der Mittelachsen einer Antriebsriemenscheibe 98 und einer angetriebenen Riemenscheibe 95 in dem Fall, in dem die Kontaktflächen (auf die hier nachstehend als „V”-Oberflächen Bezug genommen wird) zwischen der jeweiligen Antriebsriemenscheibe 98 und der angetriebenen Riemenscheibe 95 und dem metallischen Riemen 97 im Querschnitt linear geformt sind. Wenn, wie in 6 gezeigt, das Übersetzungsverhältnis von maximal (niedriges Verhältnis) über dazwischen (mittleres Verhältnis) auf minimal (Overdrive (OD) Verhältnis) geändert wird, bewegt sich der metallische Riemen 97 gemäß Änderungen der Breite der Riemenscheibennuten der zwei Riemenscheiben 98 und 95 in die Richtung der Mittelachsen der Antriebsriemenscheibe 98 und der angetriebenen Riemenscheibe 95. Da die Größe der Bewegung des metallischen Riemens 97 sich hier zwischen der Seite Antriebsriemenscheibe 98 und der Seite der angetriebenen Riemenscheibe 95 unterscheidet, ändert sich die Abweichung Δe in der Längsmittellinie des metallischen Riemens 97 in der Rechts-Linksrichtung, und die Ausrichtung 99 des metallischen Riemens schwankt nach rechts und links (auf diese Abweichung in der Längsmittellinie des metallischen Riemens 97 wird hier nachstehend als „Fehlausrichtung” Bezug genommen).
  • Wenn der metallische Riemen auf diese Weise fehlausgerichtet ist, tritt auf den Kontaktflächen (V-Oberflächen) eine ungleichmäßige Abnutzung zwischen den jeweiligen Antriebs- und angetriebenen Riemenscheiben und dem metallischen Riemen auf, oder der metallische Riemen wird verdreht, und als ein Ergebnis nimmt seine Haltbarkeit ab.
  • In der Patentliteratur 1 wird eine Fehlausrichtung auf die folgende Weise verhindert. Der Neigungswinkel (der Winkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Mittelachse der Riemenscheibe) der Mantellinie auf der Außendurchmesserseite der Riemenscheibe ist größer festgelegt als der Neigungswinkel der Mantellinie auf der Seite des Innendurchmessers der Riemenscheibe, um die Riemenscheibennut zu verbreitern, während der Grenzabschnitt zwischen der Außendurchmesserseite und Innendurchmesserseite der Riemenscheibe als eine glatte konvex gekrümmte Oberfläche geformt ist. Der Seitenrand des Körperabschnitts jedes Elements des metallischen Riemens ist entsprechend der Riemenscheibe auf eine derartige Weise ausgebildet, dass der Winkel auf der Außendurchmesserseite des metallischen Riemens derart festgelegt ist, dass er den Linienkontakt mit der Innendurchmesserseite der Riemenscheibe herstellt, und der Winkel auf der Innendurchmesserseite des metallischen Riemens ist derart festgelegt, dass er den Linienkontakt mit der Außendurchmesserseite der Riemenscheibe herstellt.
  • Ein stufenlos variables Getriebe, in dem die Mantellinie von der Innendurchmesserseite zu der Außendurchmesserseite der Riemenscheibe eine glatte Kurve ist, um die Fehlausrichtung zu vermeiden, ist ebenfalls bekannt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 2).
  • Referenzliste
  • Patentdokumente
    • Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H6-307510
    • Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2002-31215
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der Patentliteratur 1 ist der Grenzabschnitt eine glatte konvex gekrümmte Oberfläche, aber die Größe der Änderung des Winkels der Mantellinie in dem Grenzabschnitt ist groß. Dies bewirkt ein Problem darin, dass die Gangwechselsteuerung, wenn das Element den Grenzabschnitt kontaktiert, schwierig ist.
  • In der Patentliteratur 2 ist der Kontaktteil zwischen der Riemenscheibe und dem Element ein Punktkontakt. Dies bewirkt ein Problem in der Hinsicht, dass der Reibungskoeffizient zwischen dem Element und der Riemenscheibe in einem Zustand mit kleinem Durchmesser, in dem das Element die Innendurchmessereite der Riemenscheibe kontaktiert, abnimmt.
  • Angesichts des Vorstehenden hat die vorliegende Erfindung eine Aufgabe, ein Element für einen metallischen Riemen in einem stufenlos variablen Getriebe bereitzustellen, das fähig ist, die Fehlausrichtung zu verringern, während es die Reibungskraft zwischen einem Element und einer Riemenscheibe in einem Zustand mit kleinem Durchmesser sicherstellt.
  • Lösung des Problems
    • [1] Um die vorstehend dargelegte Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung ein Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, wobei das stufenlos variable Riemengetriebe umfasst: eine Antriebsriemenscheibe und eine angetriebene Riemenscheibe, von denen jede eine Riemenscheibennut hat, die durch eine feste Riemenscheibenhälfte und eine bewegliche Riemenscheibenhälfte definiert ist; und einen Riemen, der ein Element umfasst und um die Riemenscheibennut jeder der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe gewickelt ist, wobei ein in konstantem Winkel geneigter Mantellinienabschnitt, in dem eine Mantellinie in einem konstanten Winkel geneigt ist, um die Riemenscheibennut radial auswärts zu verbreitern, auf einer radial inneren Seite einer Kontaktfläche mit dem Element wenigstens der festen Riemenscheibenhälfte von der festen Riemenscheibenhälfte und der beweglichen Riemenscheibenhälfte ausgebildet ist, wobei ein gekrümmter Mantellinienabschnitt, in dem die Mantellinie gekrümmt ist, um einen Neigungswinkel allmählich zu vergrößern, während die Riemenscheibennut radial auswärts verbreitert wird, auf einer radial äußeren Seite der Kontaktfläche ausgebildet ist, wobei das stufenlos variable Riemengetriebe ein Übersetzungsverhältnis ändert durch: Bewegen der beweglichen Riemenscheibenhälfte einer Riemenscheibe von der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe weg von der festen Riemenscheibenhälfte der Riemenscheibe, um eine Breite der Riemenscheibennut der Riemenscheibe zu vergrößern; und Bewegen der beweglichen Riemenscheibenhälfte der anderen Riemenscheibe von der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe näher an die feste Riemenscheibenhälfte der anderen Riemenscheibe, um eine Breite der Riemenscheibennut der anderen Riemenscheibe zu verringern, und wobei das Element dadurch gekennzeichnet ist, dass ein radial äußerer Riemenabschnitt eines Seitenrands des Elements des Riemens, der die Antriebsriemenscheibe und die angetriebene Riemenscheibe kontaktiert, linear geformt ist, um dem in konstantem Winkel geneigten Mantellinienabschnitt zu folgen, und ein radial innerer Riemenabschnitt des Seitenrands des Elements eine gekrümmte Form hat, die gekrümmt ist, um sich radial einwärts zu verjüngen, um einen Neigungswinkel (einen Neigungswinkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Mittelachse der Riemenscheibe) allmählich zu vergrößern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kontaktieren sich der in konstantem Winkel geneigte Mantellinienabschnitt der Riemenscheibe und der linear geformte Abschnitt des Seitenrands des Elements in dem Fall, in dem der Riemen in einem kleinen Durchmesser um die Riemenscheibe gewickelt ist, gegenseitig, wo das Element und die Riemenscheibe in Linienkontakt miteinander sind. In dem Fall, in dem der Riemen in einem großen Durchmesser um die Riemenscheibe gewickelt ist, kontaktieren der gekrümmte Mantellinienabschnitt der Riemenscheibe und der gekrümmt geformte Abschnitt des Seitenrands des Elements einander, wo das Element und die Riemenscheibe in Punktkontakt miteinander sind. Die vorliegende Erfindung kann somit eine Abnahme des Reibungskoeffizienten in dem Fall, in dem der Riemen um die Riemenscheibe mit einem kleinem Durchmesser gewickelt ist, und eine Verringerung der Haltbarkeit des Riemens und der Riemenscheibe aufgrund des hohen Oberflächendrucks verhindern.
    • [2] Überdies wird in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der gekrümmte radial innere Riemenabschnitt des Seitenrands des Elements von dem Neigungswinkel des linear geformten radial äußeren Riemenabschnitts des Seitenrands des Elements zu einem Winkel, der größer oder gleich einem Tangentenwinkel eines äußersten Durchmessers, in einem Kontaktbereich ist, in dem die Riemenscheibe und das Element einander kontaktieren, in eine Einwärtsrichtung sanft gekrümmt ist.
  • Der Seitenrand eines herkömmlichen Elements ist linear. Ein derartiges herkömmliches Element hat ein Problem geringer Haltbarkeit, da, wenn die Mantellinie der Riemenscheibe gekrümmt ist, das untere Ende des Seitenrands des Elements und die Riemenscheibe in Punktkontakt miteinander kommen und das untere Ende des Seitenrands des Elements leicht verschleißt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung bewegt sich der Kontaktteil zwischen dem Element und der Riemenscheibe mit der Getriebeverhältnisänderung. Dies verhindert, dass der gleiche Teil des Elements für eine relativ lange Zeit während des Gangwechsels in Kontakt mit der Riemenscheibe ist, womit die Haltbarkeit des Elements verbessert wird.
    • [3, 5] In dem Fall, in dem der um die Riemenscheibe gewickelte Riemen einen kleinen Durchmesser hat, kommen der radial äußere Abschnitt des Seitenrands des Elements und der radial innere Abschnitt der Riemenscheibe in Linienkontakt miteinander. Hier bewirkt ein Scheitern dabei, Schmieröl, das zwischen dem Element und der Riemenscheibe vorhanden ist, richtig abzuführen, zu einem Fluidschmierzustand und bringt den Riemen in Rutschgefahr.
  • Wenn eine Ölableitnut, die sich in einer Plattendickenrichtung des Elements erstreckt, in dem linear geformten radial äußeren Riemenabschnitt des Seitenrands des Elements ausgebildet ist, wird das Schmieröl zwischen dem Element und der Riemenscheibe richtig von der Ölableitnut abgeführt (freigegeben), so dass der Riemen davon abgehalten werden kann zu rutschen.
    • [4, 6] Überdies wird in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Ölableitnut in dem linear geformten Abschnitt des Elements, abgesehen von einem Grenzabschnitt zwischen dem linear geformten Abschnitt und dem gekrümmten Abschnitt des Elements, ausgebildet ist. Wenn bei einer derartigen Struktur ein Teil des Kontakts zwischen dem Element und der Riemenscheibe sich zwischen dem linear geformten Abschnitt der Riemenscheibe und dem gekrümmten Abschnitt der Riemenscheibe gemäß dem Gangwechsel ändert, wird der Gangwechsel reibungslos durchgeführt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein stufenlos variables Getriebe schematisch zeigt, das ein Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • 2 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen metallischen Riemen gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Element gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • 4 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Riemenscheibe und ein Element gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • 5A und 5B sind erläuternde Diagramme, die den Zustand des metallischen Riemens zeigen, der um Riemenscheiben gemäß der Ausführungsform gewickelt ist.
  • 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Fehlausrichtung eines herkömmlichen stufenlos variablen Getriebes zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine Gesamtstruktur eines stufenlos variablen Riemengetriebes 1, das ein Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Das stufenlos variable Riemengetriebe 1 umfasst: eine Getriebeeingangswelle 2, die über einen Schwungraddämpfer 10 mit einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors ENG als eine Antriebsquelle verbunden ist; eine Getriebevorgelegewelle 3, die parallel zu der Getriebeeingangswelle 2 angeordnet ist; einen metallischen Riemenmechanismus 4, der zwischen der Getriebeeingangswelle 2 und der Getriebevorgelegewelle 3 angeordnet ist; und einen Vorwärts-/Rückwärtsschaltmechanismus 20, der auf der Getriebeeingangswelle 2 angeordnet ist. Das stufenlos variable Riemengetriebe 1 ist mit einer Hydraulikpumpe 30 und einem Gangwechselsteuerventil 60 versehen. Die Hydraulikpumpe 30 überträgt über einen Öldurchgang 30c Hydrauliköl an das Gangwechselsteuerventil 60. Das Gangwechselventil 60 ist fähig, den Hydraulikdruck des übertragenen Hydrauliköls einzustellen/zu steuern. Das Gangwechselsteuerventil 60 überträgt das druckeingestellte Hydrauliköl über Öldurchgänge 30d und 30e auf den metallischen Riemenmechanismus 4. Der Gangwechsel des stufenlos variablen Riemengetriebes 1 wird auf diese Weise gesteuert.
  • Der metallische Riemenmechanismus 4 umfasst: eine Antriebsriemenscheibe 5, die drehbar auf der Getriebeeingangswelle 2 bereitgestellt ist; eine angetriebene Riemenscheibe 8, die auf der Getriebevorgelegewelle 3 bereitgestellt ist, um zusammen mit der Getriebegegenwelle 3 zu rotieren; und einen metallischen Riemen 7, der um zwei Riemenscheiben 5 und 8 gewickelt ist.
  • Der metallische Riemen 7 umfasst: viele kreisförmig verbundene Elemente 40; und zwei Ringbündel 50, die, wie in 2 gezeigt, an den Elementen 40 in einem gestapelten Zustand befestigt sind. Jedes Element 40 ist wie eine flache Platte ausgebildet und umfasst: einen Kopfabschnitt 41 mit einem Ohrabschnitt 42, der sich nach links und rechts erstreckt; einen Körperabschnitt 44, der sich nach rechts und links über dem Ohrabschnitt 42 erstreckt; und einen Halsabschnitt 43, der, wie in 3 gezeigt, den Körperabschnitt 44 und den Kopfabschnitt 41 verbindet.
  • Ein Nasenloch 41a ist auf einer Oberfläche des Kopfabschnitts 41 ausgebildet, und ein Nasenabschnitt 41b, der in das Nasenloch 41a des benachbarten Elements 40 eingesetzt werden kann, ist auf der anderen Oberfläche des Kopfabschnitts 41 ausgebildet. Die benachbarten Elemente 40 sind durch den Nasenabschnitt 41b eines Elements 40, der in das Nasenloch 41a des anderen Elements 40 eingepasst ist, miteinander verbunden.
  • Der Ring 50 wird durch radiales Stapeln ringförmiger endloser metallischer Bänder ausgebildet. Der Ring 50 ist in dem Raum angeordnet, der durch den Ohrabschnitt 42, den Halsabschnitt 43 und den Körperabschnitt 44 links und rechts von dem Element 40 definiert ist, und zwischen dem unteren Rand des Ohrabschnitts 42 und dem oberen Rand (eine Satteloberfläche 45) des Körperabschnitts 44 eingeschoben. Eine V-Oberfläche 46, die wie ein Buchstabe V geformt ist, um sich allmählich einwärts in der Riemenradialrichtung zu verjüngen, ist auf beiden rechten und linken Seitenrändern des Körperabschnitts 44 ausgebildet. Die V-Oberflächen 46 kontaktieren die V-Oberflächen 11 der Antriebsriemenscheibe 5 oder der angetriebenen Riemenscheibe 8, die später beschrieben werden, und sind dazwischen eingeschoben.
  • Die Antriebsriemenscheibe 5 umfasst: eine feste Riemenscheibenhälfte 5A, die drehbar, aber axial nicht beweglich auf der Getriebeeingangswelle 2 bereitgestellt ist; und eine bewegliche Riemenscheibenhälfte 5B, die relativ zu der festen Riemenscheibenhälfte 5A axial beweglich ist. Eine antriebsseitige Zylinderkammer 6 ist auf der Seite der beweglichen Riemenscheibenhälfte 5B ausgebildet, und ein Axialschub (Antriebsscheiben-Axialschub) zum axialen Bewegen der beweglichen Riemenscheibenhälfte 5B wird durch den Hydraulikdruck erzeugt, der über den Öldurchgang 30d von dem Gangwechselsteuerventil 60 geliefert wird. Eine V-Oberfläche 11 ist in dem Kontaktteil (Kontaktoberfläche) der festen Riemenscheibenhälfte 5A mit dem metallischen Riemen 7 ausgebildet. Die V-Oberfläche 11 ist auch in der beweglichen Riemenscheibenhälfte 5B ausgebildet, um der festen Riemenscheibenhälfte 5A zugewandt zu sein. Der metallische Riemen 7 ist zwischen den V-Oberflächen 11 eingeschoben, die in der festen Riemenscheibenhälfte 5A und der beweglichen Riemenscheibenhälfte 5B ausgebildet sind.
  • Die angetriebene Riemenscheibe 8 umfasst: eine feste Riemenscheibenhälfte 8A, die auf der Getriebevorgelegewelle 3 verbunden angeordnet ist; und eine bewegliche Riemenscheibenhälfte 8B, die relativ zu der festen Riemenscheibenhälfte 8A axial beweglich ist. Eine Zylinderkammer 9 der angetriebenen Seite ist auf der Seite der beweglichen Riemenscheibenhälfte 8B ausgebildet, und ein Axialschub (Axialschub der angetriebenen Riemenscheibe) zum axialen Bewegen der beweglichen Riemenscheibenhälfte 8B wird durch den Hydraulikdruck erzeugt, der von dem Gangwechselsteuerventil 60 über den Öldurchgang 30e geliefert wird. Die V-Oberflächen 11 sind in der angetriebenen Riemenscheibe 8 wie in der Antriebsriemenscheibe 5 ausgebildet, und der metallische Riemen 7 ist zwischen den V-Oberflächen 11 in der festen Riemenscheibenhälfte 8A und der beweglichen Riemenscheibenhälfte 8B eingeschoben.
  • Wie in 4 gezeigt, ist ein radial innerer Abschnitt 11a der V-Oberfläche 11 ein in konstantem Winkel geneigter Mantellinienabschnitt, in dem die Mantellinie in einem konstanten Winkel θ geneigt ist (wobei θ ein Winkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Mittelachse der Riemenscheibe ist), so dass eine Riemenscheibennut 5C oder 8C, die zwischen der festen Riemenscheibenhälfte 5A oder 8A und der beweglichen Riemenscheibenhälfte 5B oder 8B definiert ist, sich radial auswärts verbreitert. Ein radial äußerer Abschnitt 11b der V-Oberfläche 11 ist ein gekrümmter Mantellinienabschnitt, in dem die Mantellinie gekrümmt ist, so dass die Riemenscheibennut 5C oder 8C sich allmählich radial auswärts verbreitert, um den Neigungswinkel allmählich zu vergrößern. Der Neigungswinkel des äußersten Durchmessers der V-Oberfläche 11 als der Kontaktbereich, der das Element 40 kontaktiert, ist θ' + Δθ, wobei θ' = θ.
  • Ein radial äußerer Riemenabschnitt 46b der V-Oberfläche 46, der der Seitenrand des Elements 40 ist, ist linear geformt, um dem radial inneren Abschnitt 11a der V-Oberfläche 11 als eine in konstantem Winkel geneigte Oberfläche der Riemenscheibe 5 oder 8 zu folgen, und derart festgelegt, dass er einen Neigungswinkel von θ hat. Mehrere Ölableitnuten 47, die sich in der Plattendickenrichtung des Elements 40 erstrecken, sind in dem radial äußeren Riemenabschnitt 46b bereitgestellt. Ein radial innerer Riemenabschnitt 46a der V-Oberfläche 46 ist eine Form, die sich derart krümmt, dass sie in Punktkontakt mit dem radial äußeren Abschnitt 11b der V-Oberfläche 11 als eine gekrümmte geneigte Oberfläche der Riemenscheibe 5 oder 8 kommt. In dem Grenzabschnitt zwischen dem radial äußeren Riemenabschnitt 46b und dem radial inneren Riemenabschnitt 46a ist keine Ölableitnut 47 bereitgestellt.
  • Die gekrümmte Form des radial inneren Abschnitts 46a des Seitenrands des Elements 40 ist sanft gekrümmt, so dass der Neigungswinkel sich einwärts in der Riemenradialrichtung allmählich von dem Neigungswinkel θ (θ = θ') des linear geformten radial äußeren Abschnitts 46b des Seitenrands des Elements 40 auf den Tangentenwinkel (θ' + Δθ) des äußersten Durchmessers der V-Oberfläche 11 als wenn der Kontaktbereich, in dem die Riemenscheibe 5 oder 8 das Element 40 kontaktiert.
  • Das Gangwechselsteuerventil 60 steuert den Hydraulikdruck (Riemendrucksteuerhydraulikdruck), der an die antriebsseitige Zylinderkammer 6 und die Zylinderkammer 9 der angetriebenen Seite geliefert wird, als ein Ergebnis wovon ein Riemenscheibenaxialschub (auf den als „Schlupfverhinderungsaxialschub” Bezug genommen wird) festgelegt werden kann, um zu verhindern, dass der metallische Riemen 7 rutscht, und die Riemenscheibenbreiten der Antriebsriemenscheibe 5 und der angetriebenen Riemenscheibe 8 variabel festgelegt werden können. Dies ermöglicht, dass das stufenlos variable Riemengetriebe 1 den Wicklungsradius des metallischen Riemens 7 auf jeder der Riemenscheiben 5 und 8 kontinuierlich ändert, um das Übersetzungsverhältnis stufenlos (kontinuierlich) zu steuern.
  • Der Vorwärts-/Rückwärtsschaltmechanismus 20 umfasst: einen Planetenradsatz PGS; eine Vorwärtskupplung 24; und eine Rückwärtsbremse 25. Der Planetenradsatz PGS hat eine Einritzelstruktur, die besteht aus: einem Sonnenrad 21, das mit der Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist; einem Zahnkranz 23, der mit der festen Riemenscheibenhälfte 5A verbunden ist; und einem Träger 22, der ein Ritzel 22a, das mit dem Sonnenrad 21 und dem Zahnkranz 23 drehend und umlaufend verzahnt, drehbar hält.
  • Die Rückwärtsbremse 25 ist fähig, den Träger 22 an einem Gehäuse Ca zu fixieren und ihn in ihm zu halten. Die Vorwärtskupplung 24 ist fähig, das Sonnenrad 21 und den Zahnkranz 23 zu verbinden. Wenn die Vorwärtskupplung 24 in Eingriff ist, rotieren das Sonnenrad 21, der Träger 22 und der Zahnkranz 23 zusammen mit der Getriebeeingangswelle 2, und die Antriebsriemenscheibe 5 wird in die gleiche Richtung (Vorwärtsrichtung) wie die Getriebeeingangswelle 2 angetrieben. Wenn die Rückwärtsbremse 25 in Eingriff gebracht wird, ist andererseits der Träger 22 an dem Gehäuse Ca befestigt und wird darin gehalten, und der Zahnkranz 23 wird in die zu dem Sonnenrad 21 entgegengesetzte Richtung (Rückwärtsrichtung) angetrieben.
  • Der Planetenradsatz PGS kann eine Doppelritzelstruktur haben. In einem derartigen Fall ist die feste Riemenscheibenhälfte 5A mit dem Träger verbunden und der Zahnkranz ist mit der Rückwärtsbremse versehen.
  • Leistung von dem Verbrennungsmotor ENG wird durch einen Gangwechsel über den metallischen Riemenmechanismus 4 und den Vorwärts-/Rückwärtsschaltmechanismus 20 auf die Getriebevorgelegewelle 3 übertragen. Die auf die Getriebevorgelegewelle 3 übertragene Leistung wird über eine Startkupplung 26 und Zahnräder 27a, 27b, 28a und 28b auf einen Differentialmechanismus 29 übertragen und dann von dem Differentialmechanismus 29 getrennt auf (nicht gezeigte) rechte und linke Räder übertragen.
  • Das Gangwechselsteuerventil 60 steuert die Hydraulikdruckversorgung an die antriebsseitige Zylinderkammer 6 und die Zylinderkammer 9 der angetriebenen Seite, um die Gangwechselsteuerung, wie früher erwähnt, durchzuführen. Hier wird der Betrieb des Gangwechselsteuerventils 60 durch Gangwechselsteuersignale CDR und CDN von einer Gangwechselsteuereinheit 70 gesteuert.
  • Das Gangwechselsteuerventil 60 hat zwei Magnetventile zum Steuern der jeweiligen Hydraulikdrücke, die an die antriebsseitige Zylinderkammer 6 und die Zylinderkammer 9 der angetriebenen Seite geliefert werden. Diese Magnetventile werden gemäß den Gangwechselsteuersignalen CDR und CDN, die von der Gangwechselsteuereinheit 70 für die Gangwechselsteuerung ausgegeben werden, betrieben. Die Hydraulikdrücke in den Zylinderkammern 6 und 9 werden jeweils basierend auf den Gangwechselsteuersignalen CDR und CDN festgelegt, womit der auf die Antriebsriemenscheibe 5 angewendete Antriebsriemenscheibenaxialschub und der auf die angetriebene Riemenscheibe 8 angewendete Axialschub der angetriebenen Riemenscheibe festgelegt werden.
  • Für eine derartige Gangwechselsteuerung werden ein Motordrehzahlsignal Ne, ein Motordrosselöffnungsgradsignal TH, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V, ein Antriebsriemenscheibendrehsignal NDR, das durch eine Antriebsdrehzahlerfassungseinrichtung 71 gewonnen wird, und ein Drehsignal NDN der angetriebenen Riemenscheibe, das von einem Drehzahlsensor 72 für die angetriebene Rotation gewonnen wird, erfasst und in die Gangwechselsteuereinheit 70 eingegeben.
  • Die Mantellinie in dem radial inneren Abschnitt 11a der V-Oberfläche 11 der Riemenscheibe 5 oder 8 ist linear geformt, um eine in einem konstanten Winkel geneigte Oberfläche zu bilden, und der radial äußere Abschnitt 46b der V-Oberfläche 46 des Elements 40 ist linear geformt, um der in konstantem Winkel geneigten Oberfläche des radial inneren Abschnitts 11a der Riemenscheibe 5 oder 8 zu folgen. Dies stellt einen ausreichenden Reibungskoeffizienten μ zwischen der Riemenscheibe 5 oder 8 und dem metallischen Riemen 7 sicher und verhindert, dass der metallische Riemen 7 von der Riemenscheibe 5 oder 8 rutscht. Der Grund wird nachstehend beschrieben.
  • Der Reibungskoeffizient μ zwischen der V-Oberfläche 11 der Riemenscheibe 5 oder 8 und der V-Oberfläche 46 des Elements 40 ist nicht konstant. Der Reibungskoeffizient μ erhöht sich, wenn die V-Oberfläche 11 und die V-Oberfläche 46 in Linienkontakt miteinander sind, und nimmt ab, wenn die V-Oberfläche 11 und die V-Oberfläche 46 in Punktkontakt miteinander sind.
  • Dies liegt daran, dass die Riemenscheibe 5 oder 8 und der metallische Riemen 7 nicht in direktem Kontakt miteinander sind, aber ein Reaktionsfilm (Grenzfilm), der aus einem Zusatzstoff in Schmieröl besteht, ist in dem Kontaktteil zwischen der Riemenscheibe 5 oder 8 und dem metallischen Riemen 7 vorhanden. Wenn die V-Oberfläche 11 und die V-Oberfläche 46 in Punktkontakt miteinander sind, ist die Fläche des Kontaktteils kleiner, wenn die V-Oberfläche 11 und die V-Oberfläche 46 in Linienkontakt miteinander sind, so dass die Scherfestigkeit des Ölfilms zwischen der V-Oberfläche 11 und der V-Oberfläche 46 sinkt und der Reibungskoeffizient μ abnimmt. Wenn die V-Oberfläche 11 und die V-Oberfläche 46 in Linienkontakt miteinander sind, ist die Fläche des Teilkontakts größer als wenn die V-Oberfläche 11 und die V-Oberfläche 46 in Punktkontakt miteinander sind, so dass die Scherfestigkeit des Ölfilms zwischen der V-Oberfläche 11 und der V-Oberfläche 46 zunimmt und der Reibungskoeffizient μ zunimmt.
  • Folglich ist von dem radial inneren Abschnitt 11a und dem radial äußeren Abschnitt 11b der V-Oberfläche 11, der radial innere Abschnitt 11a, in dem die Mantellinie linear geformt ist, in Linienkontakt mit dem radial äußeren Abschnitt 46b der V-Oberfläche 46, um den Reibungskoeffizienten μ zu vergrößern, und der radial äußere Abschnitt 11b, in dem die Mantellinie gekrümmt ist, ist in Punktkontakt mit dem radial inneren Abschnitt 46a der V-Oberfläche 46, um den Reibungskoeffizienten μ zu verringern.
  • 5A zeigt den Zustand des metallischen Riemens 7, wenn ein Übersetzungsverhältnis i niedrig ist. Der Wicklungsradius des metallischen Riemens 7 ist auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 5 klein und auf der Seite der angetriebenen Riemenscheibe 8 groß. Folglich ist die Anzahl von Elementen 40, die mit der Antriebsriemenscheibe 5 eingreifen, kleiner als die Anzahl von Elementen 40, die mit der angetriebenen Riemenscheibe 8 eingreifen.
  • Das Übertragungsdrehmoment ist durch das Produkt der Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40, der Anzahl von Elementen 40, die mit der Riemenscheibe 5 oder 8 eingreifen, und des Abstands zwischen der Achse und der Wicklungsposition gegeben. Auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 5 sind die Anzahl von Elementen 40, die mit der Antriebsriemenscheibe 5 eingreifen, und der Abstand von der Achse zu der Wicklungsposition beide klein, was die Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40 erhöht. Auf der Seite der angetriebenen Riemenscheibe 8 sind andererseits die Anzahl von Elementen 40, die mit der angetriebenen Riemenscheibe 8 in Eingriff sind, und der Abstand von der Achse zu der Wicklungsposition beide groß, was die Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40 verringert.
  • Ob ein Schlupf zwischen der Riemenscheibe 5 oder 8 und dem metallischen Riemen 7 auftritt oder nicht, hängt folglich davon ab, ob ein ausreichender Reibungskoeffizient μ zwischen dem radial inneren Abschnitt 11a der Antriebsriemenscheibe 5 und dem Element 40 sichergestellt wird, während der Reibungskoeffizient μ zwischen dem radial äußeren Abschnitt 11b der angetriebenen Riemenscheibe 8 und dem Element 40 wenig Wirkung hat.
  • In dieser Ausführungsform ist die Mantellinie des radial inneren Abschnitts 11a der Antriebsriemenscheibe 5 linear geformt und der radial äußere Abschnitt 46b der V-Oberfläche 46 kommt in Linienkontakt mit dem radial inneren Abschnitt 11a der Antriebsriemenscheibe 5, um den Reibungskoeffizienten μ zu erhöhen. Dies verhindert zuverlässig, dass der metallische Riemen 7 rutscht. Selbst wenn die Mantellinie des radial äußeren Abschnitts 11b der Antriebsriemenscheibe 5 und der radial innere Abschnitt 46a des Elements 40 gekrümmt sind, um eine Fehlausrichtung zu kompensieren, wird außerdem der metallische Riemen 7 davon abgehalten, zu rutschen, weil die Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40 auf der großen Durchmesserseite klein ist.
  • 5B zeigt den Zustand des metallischen Riemens 7, wenn das Übersetzungsverhältnis i OD ist. Der Wicklungsradius des metallischen Riemens 7 ist auf der Seite der angetriebenen Riemenscheibe 8 klein und auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 5 groß. Folglich ist die Anzahl von Elementen 40, die mit der angetriebenen Riemenscheibe 8 auf der kleinen Durchmesserseite eingreifen, kleiner als die Anzahl von Elementen 40, die mit der Antriebsriemenscheibe 5 auf der großen Durchmesserseite eingreifen.
  • Das Übertragungsdrehmoment ist durch das Produkt der Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40, der Anzahl von Elementen 40, die mit der Riemenscheibe 5 oder 8 eingreifen, und des Abstands zwischen der Achse und der Wicklungsposition gegeben. Auf der Seite der angetriebenen Riemenscheibe 8 sind die Anzahl von Elementen 40, die mit der angetriebenen Riemenscheibe 8 eingreifen, und der Abstand von der Achse zu der Wicklungsposition beide klein, was die Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40 erhöht. Auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 5 sind andererseits die Anzahl von Elementen 40, die mit der Antriebsriemenscheibe 5 in Eingriff sind, und der Abstand von der Achse zu der Wicklungsposition beide groß, was die Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40 verringert.
  • Ob ein Schlupf zwischen der Riemenscheibe 5 oder 8 und dem metallischen Riemen 7 auftritt oder nicht, hängt folglich davon ab, ob ein ausreichender Reibungskoeffizient μ zwischen dem radial inneren Abschnitt 11a der angetriebenen Riemenscheibe 8 auf der kleinen Durchmesserseite und dem Element 40 sichergestellt wird oder nicht, und der Reibungskoeffizient μ zwischen dem radial äußeren Abschnitt 11b der Antriebsriemenscheibe 5 und dem Element 40 hat wenig Wirkung.
  • In dieser Ausführungsform ist die Mantellinie des radial inneren Abschnitts 11a der angetriebenen Riemenscheibe 8 linear geformt und der radial äußere Abschnitt 46b der V-Oberfläche 46 kommt in Linienkontakt mit dem radial inneren Abschnitt 11a der angetriebenen Riemenscheibe 8, um den Reibungskoeffizienten μ zu erhöhen. Dies verhindert zuverlässig, dass der metallische Riemen 7 rutscht. Selbst wenn die Mantellinie des radial äußeren Abschnitts 11b der Antriebsriemenscheibe 5 und der radial innere Abschnitt 46a des Elements 40 gekrümmt sind, um eine Fehlausrichtung zu kompensieren, wird außerdem der metallische Riemen 7 davon abgehalten, zu rutschen, weil die Reibungskraft jedes einzelnen Elements 40 auf der großen Durchmesserseite klein ist.
  • In dem stufenlos variablen Getriebe 1, das das Element 40 gemäß dieser Ausführungsform verwendet, kontaktieren in dem Fall, in dem der metallische Riemen 7 in einem kleinen Durchmesser um die Riemenscheibe 5 oder 8 gewickelt ist, der radial innere Abschnitt 11a als der in konstantem Winkel geneigte Mantellinienabschnitt der Riemenscheibe 5 oder 8 und der radial äußere Riemenabschnitt 46b als der lineare Abschnitt des Seitenrands des Elements 40 einander, wobei das Element 40 und die Riemenscheibe 5 oder 8 in Linienkontakt miteinander sind.
  • In dem Fall, in dem der metallische Riemen 7 in einem großen Durchmesser um die Riemenscheibe 5 oder 8 gewickelt ist, kontaktieren der radial äußere Abschnitt 11b als der gekrümmte Mantellinienabschnitt der Riemenscheibe 5 oder 8 und der radial innere Riemenabschnitt 46a als der gekrümmt geformte Abschnitt des Seitenrands des Elements 40 einander, wo das Element 40 und die Riemenscheibe 5 oder 8 in Punktkontakt miteinander sind.
  • Daher kann die Verringerung des Reibungskoeffizienten in dem Fall, in dem der metallische Riemen 7 in einem kleinen Durchmesser um die Riemenscheibe 5 oder 8 gewickelt ist, durch Linienkontakt verhindert werden, und die Verringerung der Haltbarkeit der Riemenscheiben 5 und 8 und des Elements 40 aufgrund des hohen Oberflächendrucks, der in dem Punktkontakt auftritt, kann durch den Linienkontakt verhindert werden.
  • In dem Fall, in dem der metallische Riemen 7 mit großem Durchmesser um die Riemenscheibe 5 oder 8 gewickelt ist, verschiebt sich der Kontaktteil zwischen dem Element und der Riemenscheibe, wenn sich das Übersetzungsverhältnis ändert. Dies verhindert, dass während des Gangwechsels für eine lange Zeit der gleiche Teil des Elements in Kontakt mit der Riemenscheibe ist, womit die Haltbarkeit des Elements verbessert wird.
  • In dem Fall, in dem der metallische Riemen 7 mit kleinem Durchmesser um die Riemenscheibe 5 oder 8 gewickelt ist, kommen der Seitenrand des Elements 40 und der radial innere Abschnitt 11a der Riemenscheibe 5 oder 8 in Linienkontakt miteinander. Hier bewirkt ein Scheitern dabei, Schmieröl, das zwischen dem Element 40 und der Riemenscheibe 5 oder 8 vorhanden ist, richtig abzuführen, einen Fluidschmierzustand und bringt den metallischen Riemen 7 in Rutschgefahr.
  • Wenn die Ölableitnut 47, die sich in der Plattendickenrichtung des Elements 40 erstreckt, in dem linear geformten radial äußeren Abschnitt, d. h. dem radial äußeren Riemenabschnitt 46b, des Seitenrands des Elements 40 ausgebildet ist, wird das Schmieröl zwischen dem Element 40 und der Riemenscheibe 5 oder 8 angemessen aus der Ölableitnut 47 abgegeben (freigegeben), so dass verhindert werden kann, dass der metallische Riemen 7 rutscht.
  • Außerdem sind in dieser Ausführungsform die mehreren Ölableitnuten 47 auf dem Seitenrand des Elements 40 in dem linear geformten radial äußeren Riemenabschnitt 46b des Elements 40, abgesehen von dem Grenzabschnitt zwischen dem linear geformten radial äußeren Riemenabschnitt 46b und dem gekrümmt geformten radial inneren Riemenabschnitt 46a des Elements 40, ausgebildet. Mit einer derartigen Struktur ändert sich der Kontaktteil zwischen dem Element 40 und der Riemenscheibe 5 oder 8 gemäß dem Gangwechsel reibungslos zwischen dem radial inneren Abschnitt 11a und dem radial äußeren Abschnitt 11b der Riemenscheibe 5 oder 8.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    stufenlos variables Riemengetriebe
    2
    Getriebeeingangswelle
    3
    Getriebevorgelegewelle
    4
    metallischer Riemenmechanismus
    5
    Antriebsriemenscheibe
    5A
    feste Riemenscheibenhälfte
    5B
    bewegliche Riemenscheibenhälfte
    5C
    Riemenscheibennut
    6
    antriebsseitige Zylinderkammer
    7
    metallischer Riemen
    8
    angetriebene Riemenscheibe
    8A
    feste Riemenscheibenhälfte
    8B
    bewegliche Riemenscheibenhälfte
    8C
    Riemenscheibennut
    9
    Zylinderkammer der angetriebenen Seite
    10
    Schwungraddämpfer
    11
    V-Oberfläche
    11a
    radial innerer Abschnitt (in konstantem Winkel geneigter Mantellinienabschnitt)
    11b
    radial äußerer Abschnitt (gekrümmter Mantellinienabschnitt)
    21
    Sonnenrad
    22
    Träger
    22a
    Ritzel
    23
    Zahnkranz
    24
    Vorwärtskupplung
    25
    Rückwärtsbremse
    26
    Startkupplung
    27a, 27b, 28, 28b
    Getriebe
    29
    Differentialmechanismus
    30
    Hydraulikpumpe
    30c, 30d, 30e
    Öldurchgang
    40
    Element
    41
    Kopfabschnitt
    41a
    Nasenloch
    41b
    Nasenabschnitt
    42
    Ohrabschnitt
    43
    Halsabschnitt
    44
    Körperabschnitt
    45
    Satteloberfläche
    46
    V-Oberfläche
    46a
    radial innerer Riemenabschnitt (gekrümmt geformt)
    46b
    radial äußerer Abschnitt (linear geformt)
    47
    Ölableitnut
    50
    Ring
    60
    Gangwechselsteuerventil
    70
    Steuereinheit
    71
    Antriebsdrehzahlerfassungseinrichtung
    72
    Drehzahlerfassungseinrichtung für die angetriebene Rotation
    Ca
    Gehäuse
    CDR, CDN
    Gangwechselsteuersignal
    ENG
    Verbrennungsmotor
    PGS
    Planetenradsatz
    Ne
    Motordrehzahlsignal
    TH
    Motordrosselöffnungsgradsignal
    V
    Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
    NDR
    Antriebsriemenscheibendrehsignal
    NDN
    Drehsignal für angetriebene Riemenscheibe

Claims (6)

  1. Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, wobei das stufenlos variable Riemengetriebe umfasst: eine Antriebsriemenscheibe und eine angetriebene Riemenscheibe, von denen jede eine Riemenscheibennut hat, die durch eine feste Riemenscheibenhälfte und eine bewegliche Riemenscheibenhälfte definiert ist; und einen Riemen, der ein Element umfasst und um die Riemenscheibennut jeder der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe gewickelt ist, wobei ein in konstantem Winkel geneigter Mantellinienabschnitt, in dem eine Mantellinie in einem konstanten Winkel geneigt ist, um die Riemenscheibennut radial auswärts zu verbreitern, auf einer radial inneren Seite einer Kontaktfläche mit dem Element wenigstens der festen Riemenscheibenhälfte von der festen Riemenscheibenhälfte und der beweglichen Riemenscheibenhälfte ausgebildet ist, wobei ein gekrümmter Mantellinienabschnitt, in dem die Mantellinie gekrümmt ist, um einen Neigungswinkel allmählich zu vergrößern, während die Riemenscheibennut radial auswärts verbreitert wird, auf einer radial äußeren Seite der Kontaktfläche ausgebildet ist, wobei das stufenlos variable Riemengetriebe ein Übersetzungsverhältnis ändert durch: Bewegen der beweglichen Riemenscheibenhälfte einer Riemenscheibe von der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe weg von der festen Riemenscheibenhälfte der Riemenscheibe, um eine Breite der Riemenscheibennut der Riemenscheibe zu vergrößern; und Bewegen der beweglichen Riemenscheibenhälfte der anderen Riemenscheibe von der Antriebsriemenscheibe und der angetriebenen Riemenscheibe näher an die feste Riemenscheibenhälfte der anderen Riemenscheibe, um eine Breite der Riemenscheibennut der anderen Riemenscheibe zu verringern, und wobei ein radial äußerer Riemenabschnitt eines Seitenrands des Elements des Riemens, der die Antriebsriemenscheibe und die angetriebene Riemenscheibe kontaktiert, linear geformt ist, um dem in konstantem Winkel geneigten Mantellinienabschnitt zu folgen, und ein radial innerer Riemenabschnitt des Seitenrands des Elements eine gekrümmte Form hat, die gekrümmt ist, um sich radial einwärts zu verjüngen, um einen Neigungswinkel allmählich zu vergrößern.
  2. Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte Form des radial inneren Riemenabschnitts des Seitenrands des Elements von dem Neigungswinkel des linear geformten radial äußeren Riemenabschnitts des Seitenrands des Elements zu einem Winkel, der größer oder gleich einem Tangentenwinkel eines äußersten Durchmessers in einem Kontaktbereich ist, in dem die Riemenscheibe und das Element einander kontaktieren, in eine Einwärtsrichtung sanft gekrümmt ist.
  3. Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, nach Anspruch 2, wobei eine Ölableitnut, die sich in einer Plattendickenrichtung des Elements erstreckt, in dem linear geformten radial äußeren Riemenabschnitt des Seitenrands des Elements ausgebildet ist.
  4. Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, nach Anspruch 3, wobei die Ölableitnut in dem linear geformten Abschnitt des Elements, abgesehen von einem Grenzabschnitt zwischen dem linear geformten Abschnitt und dem gekrümmten Abschnitt des Elements, ausgebildet ist.
  5. Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, nach Anspruch 1, wobei eine Ölableitnut, die sich in einer Plattendickenrichtung des Elements erstreckt, in dem linear geformten radial äußeren Riemenabschnitt des Seitenrands des Elements ausgebildet ist.
  6. Element für einen metallischen Riemen, das in einem stufenlos variablen Riemengetriebe verwendet wird, nach Anspruch 5, wobei die Ölableitnut in dem linear geformten Abschnitt des Elements, abgesehen von einem Grenzabschnitt zwischen dem linear geformten Abschnitt und dem gekrümmten Abschnitt des Elements, ausgebildet ist.
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