DE3643347A1

DE3643347A1 - V-foermiger getrieberiemen

Info

Publication number: DE3643347A1
Application number: DE19863643347
Authority: DE
Inventors: Torao Hattori; Minoru Nishimura; Masaki Gotoh
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; FUKUI SHINTA KK
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; FUKUI SHINTA KK
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1987-07-02
Also published as: FR2592120A1; GB2184513A; GB2184513B; DE3643347C2; US4741727A; GB8630568D0; FR2592120B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen V-förmigen Getrieberiemen zur Verwendung in einem kontinuierlich einstellbaren Getriebe für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In letzter Zeit sind V-förmige Getrieberiemen zur Verwendung in kontinuierlich einstellbaren Getrieben von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen worden, die durch ein schleifenförmiges bzw. endloses metallisches Band sowie eine Vielzahl von auf dem schleifenförmigen metallischen Band aufeinanderfolgend in dessen Längsrichtung montierten V-förmigen Blöcken gebildet sind. Wenn ein derartiges V-förmiges Band über antreibende und angetriebene V-förmige Riemenscheiben geführt wird, so werden die V-förmigen Blöcke von V-förmigen Nuten in den antreibenden und angetriebenen Riemenscheiben aufgenommen.

Ein Beispiel für einen derartigen V-förmigen Getrieberiemen ist in der JP-OS 60 10 1337 beschrieben. Das schleifenförmige metallische Band eines derartigen V-förmigen Riemens wird durch eine Vielzahl von gestapelten Stahlbandelementen gebildet. Der V-förmige Riemen besitzt weiterhin zylindrische Rollen, die jeweils innerhalb des metallischen Bandes angeordnet und zwischen jeweils zwei benachbarten V-förmigen Blöcken eingesetzt sind. Die Achsen dieser Rollen sind senkrecht zu einer Ebene orientiert, in welcher der V-förmige Riemen liegt. Die V-förmigen Blöcke besitzen in Längsrichtung des V-förmigen Riemens in ihren Vorder- und Hinterseiten bogenförmige Ausnehmungen, wobei jeweils eine Rolle von einem sich gegenüberliegenden Paar dieser bogenförmigen Ausnehmungen aufgenommen wird. Im V-förmigen Riemen sind ebenso viele Rollen wie V-förmige Blöcke vorhanden. Eine der gepaarten bogenförmigen Ausnehmungen, welche eine Rolle aufnehmen, besitzt eine bogenförmige Rollenaufnahmefläche mit größerem Krümmungsradius als derjenige der Rolle, während die andere bogenförmige Ausnehmung eine Rollenaufnahmefläche mit kleinerem Krümmungsradius als derjenige der Rolle besitzt. Wenn die V-förmigen Blöcke in die V-förmige Nut der antreibenden Riemenscheibe eingreifen, so übt die Riemenscheibe radial nach außen Reaktionskräfte auf die abgeschrägten, sich gegenüberliegenden Oberflächen der V-förmigen Blöcke aus, wodurch die Rollen gegen die bogenförmigen Rollenaufnahmeflächen mit größerem Krümmungsradius geklemmt werden können. Die so ausgeübten Reaktionskräfte dienen zur Vergrößerung des Spaltes zwischen benachbarten V-förmigen Blöcken, nämlich des Radius eines bogenförmigen Weges, längs dem die V-förmigen Blöcke um die Achse der antreibenden Riemenscheibe rotieren. Dabei werden die radial außen liegenden Oberflächen der V-förmigen Blöcke in reibenden Eingriff mit der radial innen liegenden Oberfläche des metallischen Bandes gepreßt, wodurch dieses durch die V-förmigen Blöcke zur Rotation mit der antreibenden Riemenscheibe gebracht wird. Das schleifenförmige metallische Band steht unter Spannung, wodurch Kraft von der antreibenden Riemenscheibe auf die angetriebene Riemenscheibe übertragen wird. Die Stahlbandelemente des metallischen Bandes werden bei unter Spannung stehendem metallischen Band zusammengepreßt.

Wie vorstehend beschrieben, werden die V-förmigen Blöcke und das metallische Band an den radial außen liegenden Oberflächen der V-förmigen Blöcke und der radial innen liegenden Oberfläche des Bandes in gegenseitigem reibendem Eingriff gehalten. Bei der Übertragung des -Drehmomentes entsteht daher zwischen den gegenseitig in reibendem Eingriff stehenden Oberflächen ein relativer Schlupf. Die gegenseitig in reibendem Eingriff stehenden Oberflächen tendieren zu einem größeren Schlupf und damit zur Erzeugung größerer Wärme und eines größeren Abriebs, wenn eine größere Last zur Einwirkung gelangt oder wenn eine größere Drehmomentänderung vorhanden ist. Dies gilt ebenso für die gegenseitig in reibendem Eingriff stehenden Oberflächen der Stahlbandelemente des metallischen Bandes, das unter hoher Spannung steht.

Eine Lösung des vorstehend erläuterten Problems besteht darin, Öl in Ölnuten einzubringen, die in wenigstens einer der reibend in Kontakt stehenden Oberflächen der V-förmigen Blöcke und des metallischen Bandes vorgesehen sind, wodurch ein Ölfilm zwischen den reibend in Kontakt stehenden Oberflächen gebildet wird. Dieser Lösungsvorschlag ist wirksam, wenn die V-förmigen Blöcke mit geringem Druck gegen das metallische Band gedrückt werden. Der Ölfilm geht jedoch bei höherem Kontaktdruck verloren. Ein weiteres Problem ist ein erhöhter Kontaktdruck, wodurch übermäßige Spannungen entstehen.

Eine Alternative würde darin bestehen, das Öl unter Druck auf die in Kontakt stehenden Oberflächen der V-förmigen Blöcke und des metallischen Bandes aufzubringen. Es ist jedoch extrem schwer, eine Ausgestaltung zur Einbringung von Öl unter Druck zu realisieren, da Spalten zwischen den Blöcken vorhanden sind.

Ein Schlupf des laminierten metallischen Bandes selbst kann dadurch vermieden werden, das Öl in in den Stahlbandelementen vorgesehenen Ölnuten eingebracht wird. Diese Ausführungsform ist jedoch für ein unter hoher Spannung stehendes metallisches Band nicht vorteilhaft, da die mechanische Festigkeit des Bandes durch die Ölnuten reduziert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Vermeidung der vorstehend erläuterten Nachteile konventioneller V-förmiger Getrieberiemen anzugeben, wobei Wärmeerzeugung und Abrieb selbst dann wirksam vermieden werden, wenn ein metallisches Band und V-förmige Blöcke unter hohem Druck gegeneinander gleiten, um einen sehr dauerhaften Getrieberiemen zu realisieren.

Dies soll insbesondere auch dann gelten, wenn Bandelemente eines laminierten Metallbandes unter hoher Spannung gegeneinander gleiten.

Diese Aufgabe wird bei einem V-förmigen Getrieberiemen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das schleifenförmige Metallband würde daher vorzugsweise durch einen Stapel metallischer Elemente gebildet. Die selbstschmierende, wärmebeständige, abriebfeste harte Schicht ist vorzugsweise auf wenigstens eine der sich gegenüberliegenden Oberflächen von übereinanderliegenden metallischen Elementen aufgebracht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Teilseitenansicht eines erfindungsgemäßen mit einer antreibenden Riemenscheibe in Eingriff stehenden V-förmigen Getrieberiemen;

Fig. 2 eine ebene Teilansicht des V-förmigen Riemens;

Fig. 3 einen Querschnitt in einer Ebene III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines geschichteten metallischen Bandes; und

Fig. 5 einen Teilschnitt eines V-förmigen Blocks.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen mit 1 bezeichneten erfindungsgemäßen V-förmigen Getrieberiemen. Dieser V-förmige Riemen 1 ist um eine V-förmige antreibende Riemenscheibe 100 und eine (nicht dargestellte) V-förmige angetriebene Riemenscheibe eines (nicht dargestellten) kontinuierlich einstellbaren Fahrzeuggetriebes geführt. Der V-förmige Riemen 1 besitzt ein schleifenförmiges bzw. endloses geschichtetes metallisches Band 2 aus zehn Stahlbandelementen 2 a, 2 b, . . ., 2 j sowie eine Vielzahl von auf dem metallischen Band 2 aufeinanderfolgend in dessen Längsrichtung montierten V-förmigen Blöcken 3 aus gesintertem metallischem Material. Das metallische Band 2 kann vorzugsweise 9 bis 15 Stahlbandelemente aufweisen. Jeder der V-förmigen Blöcke 3 besitzt abgeschrägte, sich gegenüberliegende Seitenflächen 3 a, die mit V-förmigen Nutenflächen 100 a der V-förmigen antreibenden Riemenscheibe 100 in Eingriff treten, sowie eine Ausnehmung 3 b, in der das metallische Band 2 angeordnet ist und die sich von der Bandschleife 2 radial nach außen öffnet. Wenn der V-förmige Riemen 1 an der Riemenscheibe 100 angreift, so liegt eine radial innen liegende Oberfläche 21 des metallischen Bandes 2 an einer radial außen liegenden Oberfläche 3 c der Ausnehmung 3 b an.

Der V-förmige Riemen besitzt weiterhin zylindrische Rollen 4, die innerhalb des metallischen Bandes 2 angeordnet und zwischen zwei benachbarte V-förmige Blöcke 3 eingesetzt sind. Die Achsen dieser Rollen 4 sind senkrecht zu einer Ebene angeordnet, in welcher der V-förmige Riemen 1 liegt. Die V-förmigen Blöcke 3 besitzen bogenförmige Ausnehmungen 3 e, 3 f in ihrer Vorder- und Hinterfläche in Längsrichtung des V-förmigen Riemens 1, wobei jede Rolle 4 von einem sich gegenüberliegenden Paar von bogenförmigen Ausnehmungen aufgenommen wird. Es sind ebenso viele Rollen 4 auf dem V-förmigen Riemen wie V-förmige Blöcke 3 vorhanden. Die vordere bogenförmige Ausnehmung 3 e besitzt eine bogenförmige Rollenaufnahmefläche mit einem Radius, der im wesentlichen gleich demjenigen der Rolle 4 ist, während die hintere bogenförmige Ausnehmung 3 f eine bogenförmige Rollenaufnahmefläche mit größerem Krümmungsradius als derjenige der Rolle 4 besitzt. Ein Anschlag 5 mit einer in Vorderansicht gesehenen invertierten Kanalform ist auf jedem V-förmigen Block 3 radial außerhalb des metallischen Bandes 2 montiert, um zu verhindern, daß der V-förmige Block 3 gegenüber dem metallischen Band 2 verrückt wird. Der Anschlag 6 verläuft quer zum V-förmigen Riemen 1 und greift mit sich gegenüberliegenden Enden an sich gegenüberliegenden Seiten des V-förmigen Blocks 3 an.

Wenn die V-förmigen Blöcke 3 in der V-förmigen Nut 100 a der antreibenden Riemenscheibe 100 angreifen, wirken von den V-förmigen Nuten 100 a radial nach außen gerichtete Reaktionskräfte an den abgeschrägten sich gegenüberliegenden Oberflächen 3 a der V-förmigen Blöcke 3 an, wodurch die Rollen 4 gegen die bogenförmigen Rollenaufnahmeflächen der rückwärtigen Ausnehmungen 3 f verkeilt werden können. Diese so wirkenden Reaktionskräfte dienen zur Vergrößerung des Spaltes zwischen benachbarten V-förmigen Blöcken 3, nämlich des Radius eines bogenförmigen Weges, längs dem die V-förmigen Blöcke 3 um die Achse der antreibenden Riemenscheibe 100 rotieren. Dabei werden die radial außen liegenden Oberflächen 3 c der V-förmigen Blöcke 3 in reibenden Eingriff mit der radial innen liegenden Oberfläche 21 des metallischen Bandes 2 gedrückt, daß dadurch durch die V-förmigen Blöcke 3 mit der antreibenden Riemenscheibe 100 zur Rotation gebracht wird. Das schleifenförmige metallische Band 2 steht nun unter Spannung, um Kraft von der antreibenden Riemenscheibe 100 auf die angetriebene Riemenscheibe zu übertragen. Die Stahlbandelemente 2 a, 2 b, . . ., 2 f des metallischen Bandes 2 werden unter Spannung stehend zusammengedrückt. Wie oben beschrieben, werden die V-förmigen Blöcke 3 und das metallische Band 2 an den Oberflächen 3 c, 21 gegenseitig in reibendem Eingriff gehalten, wobei auch die Stahlbandelemente 2 a, 2 b, . . ., 2 f an ihren radial inneren und äußeren Oberflächen in gegenseitigem reibendem Eingriff gehalten werden. Wenn ein Drehmoment übertragen wird, wird daher ein Schlupf zwischen diesen gegenseitig reibend in Eingriff stehenden Oberflächen hervorgerufen. Der Schlupf der gegenseitig reibend in Eingriff stehenden Oberflächen wird größer, wenn eine größere Last zur Einwirkung gelangt oder wenn eine größere Drehmomentänderung vorhanden ist.

Wird der V-förmige Riemen 1 in einem kontinuierlich einstellbaren Fahrzeuggetriebe verwendet, so wird Schmieröl auf diesen Riemen und die antreibende Riemenscheibe 100 gespritzt. Da das Schmieröl jedoch nicht unter Druck aufgebracht wird, besteht die Tendenz zum Verschwinden in Bereichen, in denen der Kontaktdruck hoch ist, d.h., zwischen dem metallischen Band 2 und den V-förmigen Blöcken 3 sowie zwischen den Stahlbandelementen 2 a, 2 b, . . ., 2 f, so daß der Ölfilm in diesen Bereichen verlorengehen kann.

Gemäß Fig. 4 besitzt das metallische Band 2 Oberflächen, die mit selbstschmierenden, wärmebeständigen, abriebfesten dünnen harten Schichten 6 beschichtet sind. Speziell sind das innere Stahlbandelement 2 a, das mit den Außenoberflächen 3 c der V-förmigen Blöcke 3 in Kontakt steht, sowie die Stahlbandelemente 2 c, 2 e, 2 g, 2 i, welche abwechselnd radial außerhalb des Stahlbandelementes 2 a angeordnet sind, an ihren vollen Umfangsoberflächen mit den selbstschmierenden, wärmebeständigen, abriebfesten dünnen harten Schichten 6 beschichtet.

Gemäß Fig. 5 sind die untere Oberfläche 3 c der Ausnehmung 3 b jedes V-förmigen Blocks 3 sowie die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 3 d als selbstschmierende, wärmebeständige, abriebfeste dünne harte Schicht 6 ausgebildet. Die Flächen 3 c, 3 d stehen mit den Innen- und den Seitenflächen des metallischen Bandes 2 in Kontakt.

Die Schichten 6 sind aus einem Material hergestellt, das aus der Gruppe Molybdändisulfide, Graphit, Fluoreszenzkunststoff, Metalloxid, Kunstharz oder eines Komplexes dieser Materialien gewählt ist. Die Schichten 6 werden durch Grundierung der zu beschichtenden Oberflächen, Beschichten dieser Oberflächen mit dem vorgenannten Material und Trocknen an Luft oder Sintern hergestellt. Durch Sintern können die Schichten 6 fester aufgebracht werden. Jede Schicht 6 besitzt eine Dicke im Bereich von vorzugsweise 5 bis 15 µm. Da die V-förmigen Blöcke 3 aus gesintertem metallischen Material hergestellt ist, kann das für die Schichten 6 aufgebrachte Material zur Realisierung einer festeren Beschichtung den porösen Teil der V-förmigen Blöcke 3 imprägnieren.

Die innere Oberfläche und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen des metallischen Bandes 2 sowie die Oberflächen 3 c, 3 d der Ausnehmungen 3 b der V-förmigen Blöcke 3 sind als selbstschmierende dünne Schichten 6 ausgebildet. Daher wird eine Erwärmung und ein Abrieb dieser beschichteten Oberflächen minimal gehalten, selbst wenn das metallische Band 2 und die V-förmigen Blöcke 3 einen Schlupf gegeneinander erfahren, wenn aufgrund eines hohen Kontaktdruckes kein Ölfilm zwischen ihnen vorhanden ist, mit dem Ergebnis, daß die beschichteten Oberflächen wie gewünscht sehr dauerhaft sind. Um eine Wärmeerzeugung und einen Abrieb aufgrund eines Schlupfes zwischen der radial inneren Oberfläche 21′ und den sich gegenüberliegenden Seitenflächen des metallischen Bandes 2 selbst sowie den radial außen Liegenden Oberflächen 3 c′ und sich gegenüberliegenden Seitenflächen 3 d′ der V-förmigen Blöcke 3 selbst zu vermeiden, reicht es für das metallische Band 2 oder die V-förmigen Blöcke 3 aus, ihre Oberflächen mit Schichten 6 zu beschichten, speziell dort, wo das metallische Band 2 als einzige Schicht ausgebildet ist.

Die abwechselnden Stahlbandelemente 2 a, 2 c, 2 e, 2 g, 2 i sind an ihren vollständigen Umfangsflächen mit den selbstschmierenden dünnen Schichten 6 beschichtet. Selbst wenn ein Schlupf zwischen den Stahlbandelementen 2 a, 2 b, . . ., 2 j, vergrößert auftritt, wenn unter hoher Spannung der Ölfilm verloren geht, werden dennoch die Wärmeerzeugung und der Abrieb minimal gehalten, was zu der gewünschten Dauerhaftigkeit der Stahlbandelemente 2 a, 2 b, . . ., 2 j führt. Um die Wärmeerzeugung und den Abrieb aufgrund eines Schlupfes zwischen den Stahlbandelementen 2 a, 2 b, . . ., 2 j zu vermeiden, reicht es aus, wenigstens eine der sich gegenüberliegenden Oberflächen von übereinanderliegenden Stahlbandelementen 2 a bis 2 j mit einer Schicht 6 zu beschichten. Es ist jedoch auch möglich, Schichten 6 auf den radial innen liegenden Oberflächen und den sich gegenüberliegenden Seitenflächen aller Stahlbandelemente 2 a bis 2 j selbst aufzubringen. In einem solchen Fall besitzt jede der Schichten 6, in Vorderansicht gesehen, eine relativ weite Kanalform. Lediglich die inneren Umfangsflächen der entsprechenden Stahlbandelemente können mit Schichten 6 beschichtet werden. Wenn die Freiräume oder die Dicken der entsprechenden Stahlbandelemente geeignet gewählt werden, um eine größere Spannung für das innere Stahlbandelement zu erzeugen, können die Innen- und Außenumfangsflächen lediglich des inneren Stahlbandelementes mit Schichten 6 beschichtet werden.

Aufgrund der vorbeschriebenen Ausgestaltung kann der V-förmige Riemen 1 größere Drehmomente übertragen, da er einen höheren Kontaktdruck und eine höhere Spannung aushalten kann.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind auch auf einen V-förmigen Riemen anwendbar, bei dem zwischen benachbarten V-förmigen Blöcken keine Rollen vorgesehen sind. Darüber hinaus kann auch wenigstens eine der radial außen liegenden Oberflächen des schleifenförmigen metallischen Bandes 2 oder die radial innen liegende Oberfläche jedes Anschlages 5 mit einer harten Schicht 6 beschichtet sein.

Claims

1. V-förmiger Getrieberiemen (1), der zur Kraftübertragung über antreibende und angetriebene Riemenscheiben geführt ist und
ein eine radial innen liegende Oberfläche (21′) sowie sich gegenüberliegende Seitenflächen aufweisendes schleifenförmiges metallisches Band (2)
sowie eine Vielzahl von auf dem metallischen Band (2) aufeinanderfolgend in dessen Längsrichtung montierten V-förmigen Blöcken (3) aufweist, die jeweils eine der radial innen liegenden Oberfläche (21′) des metallischen Bandes (2) gegenüberliegende radial außen liegende Oberfläche (3 c′) sowie sich gegenüberliegende Seitenflächen (3 d′) besitzen,
gekennzeichnet durch eine Beschichtung wenigstens der radial innen liegenden Oberfläche (21′), der sowie gegenüberliegenden Seitenflächen des Metallbandes (2), der radial außen liegenden Oberflächen (3 c′) oder den sich gegenüberliegenden Seitenflächen (3 d′) der V-förmigen Blöcke (3).

2. V-förmiger Getrieberiemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schleifenförmige metallische Band (2) durch einen Stapel von metallischen Elementen (2 a bis 2 j) gebildet ist und daß die selbstschmierende, wärmebeständige, abriebfeste harte Schicht (6) auf wenigstens eine von sich gegenüberliegenden Oberflächen der übereinanderliegenden metallischen Elemente (2 a bis 2 j) aufgebracht ist.

3. V-förmiger Getrieberiemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Schicht (6) auf die radial innen liegende Oberfläche (21′) und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen des metallischen Bandes (2) aufgebracht ist.

4. V-förmiger Getrieberiemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Schicht (6) auf die radial außen liegenden Oberflächen (3 c′) und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen (3 d′) der V-förmigen Blöcke (3) aufgebracht ist.

5. V-förmiger Getrieberiemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die V- förmigen Blöcke (3) aus gesintertem metallischen Material hergestellt sind.

6. V-förmiger Getrieberiemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Schicht (6) auf die radial innen liegende Oberfläche (21′) und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen des metallischen Bandes (2) sowie auf die radial außen liegenden Oberflächen (3 c′) und die sich gegenüberliegenden Seitenflächen (3 d′) der V-förmigen Blöcke (3) aufgebracht ist.

7. V-förmiger Getrieberiemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Schicht (6) aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe Molybdändisulfid, Graphit, Fluoreszenzkunststoff, Metalloxyd, Kunstharz sowie einem Komplex dieser Stoffe gewählt ist.

8. V-förmiger Getrieberiemen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Schicht (6) eine Dicke im Bereich von 5 bis 15 µm besitzt.