-
BEREICH DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Riemen für ein stufenlos
einstellbares Getriebe, in dem ein Paar von linken und rechten Ringschlitzen,
die in jedem von einer großen
Anzahl von Metallelementen definiert sind, auf einem Paar linker und
rechter Metallringanordnungen gelagert ist, von denen jede jeweils
aus einer Mehrzahl von endlosen, übereinander geschichteten Metallringen
gebildet ist, wobei der Riemen um eine Antriebsscheibe und eine angetriebene
Scheibe gewunden ist, um eine Antriebskraft zu übertragen.
-
STAND DER
TECHNIK
-
Solche
Riemen für
stufenlos einstellbare Getriebe sind herkömmlich bekannt von der japanischen Patentoffenlegungsschrift
No. 63-40979 und dem US-Patent No. 4,915,677, in denen, um sicherzustellen,
dass linke und rechte V-Flächen
eines Metallelements mit einheitlichem Anpressdruck in engen Kontakt
mit V-Führungen
einer Riemenscheibe gebracht werden, um das Erzeugen einer ungleichmäßigen Abnutzung
zu verhindern, nach oben gerichtete Aussparungen an seitlich gegenüberliegenden
Enden in der Nähe
der V-Flächen
an einem unteren Rand eines Elementkörpers definiert sind, so dass
der Elementkörper
an Positionen, die den Aussparungen entsprechen, vertikal leicht
gebeugt ist.
-
Beim
herkömmlich
bekannten Riemen werden die V-Flächen
jedoch mit verschiedenen Winkeln anstatt parallel zueinander verschoben,
wenn die V-Flächen
des Metallelements eine zusammenpressende Last von den V-Führungen
der Riemenscheibe erfahren. Aus diesem Grund werden die oberen oder
unteren Bereiche der V-Flächen
in eine ungleichmäßige Anlage
gegen die V-Führungen
der Riemenscheibe gebracht, und folglich ist es schwierig, eine
ungleichmäßige Abnutzung
notwendigerweise wirkungsvoll zu überwinden. Ein weiteres Problem besteht
darin, dass, wenn eine abwärts
gerichtete Last auf Sattelflächen
des Metallelements durch die Spannung der Metallringanordnung ausgeübt wird, die
Verteilung einer Biegebeanspruchung auf den Sattelflächen lateral
ungleichmäßig ist,
mit dem Ergebnis einer verringerten Haltbarkeit des Metallelements.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die oben aufgeführten Umstände ausgeführt, und es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Haltbarkeit des Metallelements
durch Erfinden einer Form eines unteren Randes des Elementkörpers des Metallelements
zu erhöhen.
-
Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, wird entsprechend der vorliegenden
Erfindung ein Riemen für
ein stufenlos einstellbares Getriebe zur Verfügung gestellt, in dem ein Paar
linker und rechter Ringschlitze, die in jedem von einer Anzahl von
Metallelementen definiert sind, auf einem Paar linker und rechter
Metallringanordnungen gelagert ist, wobei jede Metallringanordnung
jeweils aus einer Mehrzahl endloser Metallringe gebildet ist, die übereinander
geschichtet sind, wobei der Riemen um eine Antriebsscheibe und eine
angetriebene Scheibe gewunden ist, um eine Antriebskraft zu übertragen,
wobei das Metallelement einen Ansatz umfasst, der zwischen dem Paar
von linken und von rechten Ringschlitzen vorgesehen ist, einen Fortsatz,
der integral mit einem oberen Bereich des Ansatzes verbunden ist,
einen Elementkörper,
der integral mit einem unteren Bereich des Ansatzes verbunden ist,
ein Paar linker und rechter Sattelflächen, die auf einer oberen Fläche des
Elementkörpers
gebildet ist, um ein untere Fläche
der Metallringanordnung zu lagern, ein Paar linker und rechter V-Flächen, die
an seitlich gegenüber
von Enden des Elementkörpers
gebildet sind, um an den beiden Riemenscheiben anzuliegen, und ein
Paar linker und rechter Aussparungen, die in einem unteren Rand
des Elementkörpers
definiert und nach oben vertieft sind, dadurch gekennzeichnet dass,
wenn ein oberes Ende der V-Fläche
durch a dargestellt ist; ein
unteres Ende des V-Fläche
durch b dargestellt ist; ein
inneres Ende der Sattelfläche durch c dargestellt ist; und ein äußeres Ende
der Sattelfläche durch d dargestellt ist, eine erste
Linie auf dem unteren Rand des Elementkörpers bestimmt ist, eine zweite
Linie bestimmt ist, welche geradlinig das untere Ende b der V-Fläche und das innere Ende c der Sattelfläche verbindet,
und eine Position der Aussparung in der Nähe eines Schnittpunkts e der ersten und der zweiten
Linie bestimmt ist, wobei der untere Rand des Elementkörpers durch
die erste Linie definiert ist, welche die innere Seite der Aussparung
definiert, und durch die zweite Linie, welche die äußere Seite
der Aussparung definiert, wodurch die Widerstandsfestigkeit gegen
Faltung des Elementkörpers lateral
gleichmäßig ist,
wenn eine abwärts
gerichtete Last von der Metallringanordnung auf das äußere Ende d der Sattelfläche aufgebracht
wird.
-
Mit
der oben genannten Anordnung ist die erste Linie innerhalb der Aussparung
im unteren Rand des Elementkörpers
des Metallelements so bestimmt, dass die Widerstandsfestigkeit gegen
Faltung des Elementkörpers
lateral gleichmäßig ist, wenn
die abwärts
gerichtete Last von der Metallringanordnung auf das äußere Ende d der Sattelfläche aufgebracht
wird. Folglich ist es möglich
zu verhindern, dass die Belastung auf einen Bereich des Elementkörpers konzentriert
ist, wodurch die Haltbarkeit verringert wird. Zusätzlich ist
die zweite Linie außerhalb
der Aussparung im unteren Rand des Elementkörpers des Metallelements derart
bestimmt, dass das untere Ende b der
V-Fläche
und das innere Ende c der Sattelfläche geradlinig
miteinander verbunden sind. Folglich kann selbst dann verhindert
werden, dass ein überschüssiges Moment
auf dem Elementkörper
oder der Sattelfläche
erzeugt wird, wenn eine Last von den V-Führungen der Riemenscheibe auf das
Metallelement ausgeübt
wird. Ferner ist es möglich,
einen Reibungskoeffizienten zwischen den V-Führungen
und den V-Flächen
sicherzustellen und das Erzeugen einer anormalen Abnutzung wirkungsvoll
zu verhindern, indem der Schnittpunkt der ersten und zweiten Linie
derart definiert wird, dass der Winkel der V-Flächen des Metallelements nicht
verändert wird.
-
Zusätzlich zur
oben genannten Anordnung wird ein Riemen für ein stufenlos einstellbares
Getriebe zur Verfügung
gestellt, wobei ein Dreieck, das durch das obere Ende a der V-Fläche, das untere Ende b der V-Fläche und das innere Ende c der Sattelfläche gebildet
wird, ein gleichschenkliges Dreieck ist, in dem die Länge einer
Seite ca und die Länge einer
Seite cb gleich sind.
-
Mit
der oben genannten Anordnung ist das Dreieck, das durch das obere
Ende a der V-Fläche, das
untere Ende b der V-Fläche und
das innere Ende c der Sattelfläche gebildet
wird, das gleichschenklige Dreieck und folglich können die
V-Flächen
parallele zueinander verschoben werden durch Lasten, welche von
den V-Führungen
der Riemenscheibe auf die V-Flächen
des Elementkörpers
ausgeübt
werden, um einen ausreichenden Reibungskoeffizienten zwischen den
V-Führungen
und den V-Flächen sicherzustellen
und um zusätzlich
die Erzeugung einer anormalen Abnutzung wirkungsvoll zu verhindern.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 bis 10B zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. 1 ist eine skizzenhafte Darstellung
eines Kraft übertragenden
Systems in einem Fahrzeug, das ein stufenlos einstellbares Getriebe
darauf angebracht hat; 2 ist eine perspektivische Teilansicht
eines Metallriemens; 3 ist eine Vorderansicht eines
Metallelements; 4 ist eine Ansicht in der Richtung
eines Pfeils 4 in 3; 5A,
nicht in Übereinstimmung
mit der Erfindung, und 5B sind Diagramme, welche die Deformation
des Metallelements unter Einfluss einer Last zeigen; 6 ist
ein Diagramm zum Erläutern einer
Technik zur Herstellung einer ersten Linie S1 auf einem unteren
Rand eines Elementkörpers; 7 ist
ein Diagramm zur Erklärung
einer Technik zur Herstellung einer zweiten Linie S2 auf dem unteren
Rand des Elementkörpers; 8 ist
eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der Parallelität der V-Flächen und
dem Reibungskoeffizienten aufzeigt; 9 ist eine
Grafik, welche das Verhältnis
zwischen E und de zeigt; und 10A und 10B sind
Diagramme zum Erklären
des Verfahrens, wenn die Position eines inneren Endes c einer Sattelfläche verschoben worden ist.
-
BESTE ART
UND WEISE FÜR
DAS AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
-
Eine
Art und Weise, die vorliegenden Erfindung auszuführen, wird jetzt beschrieben
mit Bezug auf eine Ausführungsform
der Erfindung, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt ist.
-
1 bis 10B zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
-
Die
Definition von Vorwärts-
und Rückwärtsrichtungen,
einer seitlichen Richtung, einer vertikalen Richtung und Richtungen
nach innen und nach außen
bei einem Metallelement, welche in der vorliegenden Ausführungsform
verwendet werden, sind in 2 dargestellt.
-
1 zeigt
schematisch die Struktur eines stufenlos einstellbaren Getriebes
T vom Metallriemen-Typ, das in ein Automobil eingebaut ist. Eine über einen
Dämpfer 2 mit
einer Kurbelwelle 1 eines Brennkraftmotors E verbundene
Eingangswelle 3 ist mit einer Antriebswelle 5 des
stufenlos einstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ über eine
Starterkupplung 4 verbunden. Eine Antriebsscheibe 6,
welche auf der Antriebswelle 5 vorgesehen ist, umfasst eine
stationäre
Scheibenhälfte 7,
die an der Antriebswelle 5 befestigt ist, und eine bewegbare
Scheibenhälfte 8,
welche in Richtung hin zu und weg von der stationären Riemenscheibehälfte 7 bewegt
werden kann. Die bewegbare Riemenscheibehälfte 8 ist in Richtung
zur stationären
Riemenscheibenhälfte 7 durch
einen hydraulischen Druck, der auf eine Ölkammer 9 wirkt, vorgespannt.
-
Eine
angetriebene Scheibe 11 ist auf einer angetriebenen Welle 10 vorgesehen,
die parallel zur Antriebswelle 5 angeordnet ist, und umfasst
eine stationäre
Scheibenhälfte 12,
welche an der Antriebswelle 10 befestigt ist, und eine
bewegbare Scheibenhälfte 13,
welche in Richtung hin zu und weg von der stationären Riemenscheibehälfte 12 bewegt
werden kann. Die bewegbare Scheibenhälfte 13 ist zur stationären Riemenscheibenhälfte 12 hin
durch einen hydraulischen Druck vorgespannt, der auf eine Ölkammer 14 wirkt.
Ein Metallriemen 15 ist um die Antriebsscheibe 6 und
die angetriebene Scheibe 11 gewunden. Der Metallriemen 15 umfasst
eine große
Anzahl von Metallelementen 32, die auf einem Paar von linken
und rechten Metallringanordnungen 31, 31 (siehe 2)
gelagert sind. Jede der Metallringanordnungen 31 umfasst
12 Metallringe 33, welche übereinander geschichtet sind.
-
Ein
Vorwärtsantriebsrad 16 und
ein Rückwärtsantriebsrad 17 sind
relativ zueinander drehbar auf der angetriebenen Welle 10 gelagert.
Die Vorwärts-
und Rückwärtsantriebsräder 16 und 17 können selektiv
mit der angetriebenen Welle 10 durch einen Selektor 18 verbunden
werden. Ein vorwärts
angetriebenes Zahnrad 20, das mit dem Vorwärtsantriebszahnrad 16 verzahnt
ist, und ein rückwärts angetriebenes
Zahnrad 22, das mit dem Rückwärtsantriebsrad 17 durch
ein Rückwärtsleerlaufzahnrad 21 im
Eingriff ist, sind an einer Ausgangswelle 19 befestigt,
welche parallel zur angetriebenen Welle 10 angeordnet ist.
-
Die
Revolution oder die Rotation der Ausgangswelle 19 wird
einem Differenzial 25 durch ein letztes Antriebszahnrad 23 und
ein letztes angetriebenes Zahnrad 24 zugeführt und
wird von dort durch linke und rechte Achsen 26, 26 auf
die angetriebenen Rädern
W, W übertragen.
-
Eine
Antriebskraft des Brennkraftmotors E wird an die angetriebene Welle 10 übermittelt
durch die Kurbelwelle 1, den Dämpfer 2, die Eingangswelle 3,
die Startkupplung 4, die Antriebswelle 5, die
Antriebsscheibe 6, den Metallriemen 15 und die
angetriebene Scheibe 11. Wenn ein Vorwärtsfahrbereich gewählt ist,
wird die Antriebskraft der angetriebenen Welle 10 durch
das Vorwärtsantriebszahnrad 16 und das
vorwärts
angetriebene Zahnrad 20 auf die Ausgangswelle 19 übertragen,
wodurch dem Fahrzeug ermöglicht
wird, vorwärts
zu fahren. Wenn ein Rückwärtsfahrbereich
gewählt
ist, wird die Antriebskraft der angetriebenen Welle 10 durch
das Rückwärtsantriebsrad 17,
das Rückwärtsleerlaufzahnrad 21 und das
rückwärts angetriebene
Zahnrad 22 auf die Ausgangwelle 19 übertragen,
wodurch dem Fahrzeug ermöglicht
wird, rückwärts zu fahren.
-
Zu
diesem Zeitpunkt werden hydraulische Drücke, die auf die Ölkammer 9 der
Antriebszahnscheibe 6 und die Ölkammer 14 der angetriebenen Zahnscheibe 11 des
stufenlos einstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ ausgeübt werden,
durch eine hydraulische Steuereinheit U2 gesteuert, welche durch
einen Befehl von einer elektronischen Steuereinheit U1 betrieben
wird, wodurch das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich
oder in stufenloser Weise eingestellt wird. Das heisst, wenn ein
auf die Ölkammer 14 der
angetriebenen Zahnscheibe 11 beaufschlagter Hydraulikdruck
im Verhältnis
zu einem Hydraulikdruck erhöht
wird, der auf die Ölkammer 9 der
Antriebszahnscheibe 6 wirkt, wird die Führungsbreite der angetriebenen
Zahnscheibe 11 verringert, was zu einem erhöhten effektiven
Radius führt,
und entsprechend ist die Führungsbreite
der Antriebszahnscheibe 6 vergrößert, was zu einem verringerten effektiven
Radius führt.
Folglich wird das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos einstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ in Richtung "LOW" (NIEDRIG) kontinuierlich
oder in stufenloser Weise verändert.
Auf der anderen Seite, wenn der Hydraulikdruck, der auf die Ölkammer 9 der
Antriebsscheibe 6 wirkt, im Verhältnis zu dem Hydraulikdruck
erhöht wird,
welcher auf die Ölkammer 14 der
angetriebenen Zahnsscheibe 11 wirkt, wird die Führungsbreite der
Antriebsscheibe 6 reduziert, was zu einem erhöhten effektiven
Radius führt,
und entsprechend wird die Führungsbreite
der angetriebenen Zahnscheibe 11 erhöht, was zu einem reduzierten
effektiven Radius führt.
Folglich wird das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos einstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ in Richtung "OD" kontinuierlich oder
in stufenloser Weise verändert.
-
Wie
in 2 und 3 gezeigt umfasst jedes der
durch Stanzen oder Stempeln aus einer Metallplatte geformten Metallelemente 32 einen
im wesentlichen trapezförmigen
Elementkörper 34,
einen Ansatz 36, der zwischen einem Paar von linken und rechten
Ringschlitzen 35, 35 gelegen ist, in welche die
Metallringanordnungen 31, 31 eingepasst sind, und
einen im wesentlichen dreieckiger Fortsatz 37, der mit
einem oberen Teil des Elementkörpers 34 durch
das Ansatzteil 36 verbunden ist. Der Elementkörper 34 hat
an seinen seitlich gegenüberliegenden Enden
einen Paar V-Flächen 39, 39 ausgeformt,
die in der Lage sind, an V-Führungen 38, 38 der
Antriebszahnscheibe 6 und der getriebenen Zahnscheibe 11 anzuliegen.
Das Metallelement 32 hat an seinen bezüglich der Bewegungsrichtung
vorderen und hinteren Bereichen ein Paar vorderer und hinterer Hauptflächen 40, 40 geformt,
die zur Bewegungsrichtung senkrecht und zueinander parallel sind.
Eine geneigte Fläche 42 ist
unterhalb der bezüglich
der Bewegungsrichtung vorderen Hauptfläche 40 gebildet mit
einer sich seitlich ausdehnenden Schaukelkante 41, welche
dazwischen liegt. Ferner hat der Fortsatz 37 herausragende
und vertiefte Kontaktbereiche 43, die an seinen vorderen
beziehungsweise hinteren Flächen gebildet
sind, um die Metallelemente 32, 32 zu verbinden,
welche in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
aneinander angrenzend angeordnet sind. Untere Ränder und obere Ränder von
Ringschlitzen 35, 35 werden jeweils als Sattelflächen 44, 44 beziehungsweise
als untere Fortsatzflächen 45, 45 bezeichnet,
und untere Flächen
der Metallringanordnungen 31, 31 liegen an den
Sattelflächen 44, 44 an. Ferner
ist ein unterer Rand des Elementkörpers 34 nicht gerade
und hat ein Paar nach oben vertiefte Aussparungen 46, 46,
die an seitlich gegenüberliegenden
Seiten vorgesehen sind.
-
3 zeigt
eine Last, welche auf das Metallelement 32 ausgeübt wird,
wenn der Metallriemen 15 um die Antriebszahnscheibe 6 und
die angetriebene Zahnscheibe 11 gewunden ist. Abwärtsgerichtete Lasten
F1, F1 werden auf die linken und rechten Sattelflächen 44, 44 des
Metallelements 32 durch die Spannungen der Metallringanordnung 31, 31 ausgeübt, und
Lasten F2, F2 von den V-Führungen 38, 38 der
Antriebszahnscheibe 6 oder der angetriebenen Zahnscheibe 11 werden
auf die linken und rechten V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 ausgeübt.
In 3 sind obere Enden der V-Flächen 39, 39 durch a, a gekennzeichnet; untere Enden der V-Flächen 39, 39 sind
durch b, b gekennzeichnet; innere Enden der Sattelflächen 44, 44 sind
durch c, c gekennzeichnet; und äußere Enden der Sattelflächen 44, 44 sind durch d, d gekennzeichnet. In der vorliegenden Ausführung stimmen
die oberen Enden a, a der V-Flächen 39, 39 im
Wesentlichen mit den äußeren Enden d, d der Sattelflächen 44, 44 überein.
-
Wenn
das Metallelement 32 wie in 5A gezeigt
verformt ist und infolgedessen der Winkel der V-Flächen 39, 39 weitgehend
verschieden ist vom Winkel der V-Führungen 38, 38 der
Antriebsscheibe 6 oder der angetriebenen Scheibe 11,
tritt das folgende Problem auf: eine Aushöhlung tritt zwischen den V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 und der V-Führungen 38, 38 der
Antriebsscheibe 6 oder angetriebenen Scheibe 11 auf,
was eine anormale Abnutzung verursacht. Im Gegensatz dazu, kann,
selbst wenn das Metallelement 32 wie in 5B gezeigt verformt
wurde, das Erzeugen der oben beschriebenen anormalen Abnutzung verhindert
werden, wenn der Winkel der V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 parallel zum Winkel der V-Führungen 38, 38 der Antriebszahnscheibe 6 oder
der angetriebenen Zahnscheibe 11 verschoben wird.
-
Hier
bezeichnet in 5B das Bezugszeichen E1 einen
Drehpunkt für
eine Gesamtsumme von Momenten, die auf die Sattelflächen 44, 44 ausgeübt werden;
Zeichen ± zeigen
die Richtung der Momente an, die auf die Sattelflächen 44, 44 ausgeübt werden;
Zeichen E zeigt einen Abstand zwischen einem Punkt c und E1 an; und Zeichen de zeigt einen Abstand zwischen O und e an.
Um unter Berücksichtigung
des Vorliegens eines vorbestimmten Winkels bei den V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 den Einfluss der Gesamtsumme der Momente
zu minimieren, die auf die Sattelflächen 44, 44 ausgeübt werden,
ist es wünschenswert,
dass die Position e von jeder
der Aussparungen 46, 46 in der Nähe eines Schnittpunkts
einer Geraden, die vom Punkt E1 parallel zu den V-Flächen 39, 39 gezeichnet
wird, mit einer ersten Linie S1 liegt. Dies ist so, weil der Drehpunkt
der Gesamtsumme der Momente, die auf die Linie Oe ausgeübt werden, der Punkt e ist.
-
In 9 ist
eine Linie m = 1 zur Verfügung gestellt,
bei welcher der Abstand de gleich
dem Abstand E ist, und der Punkt e,
der mit dem Punkt E1 abgestimmt ist, durch den Einfluss des Winkels α der V-Flächen des
Metallelements 32 in Richtung zu O (nach links) auf einer
Abszisse verschoben ist. Folglich kann die Position des Punktes e abhängig vom Einfluss des Winkels α der V-Flächen des
Metallelements 32 genau bestimmt werden. Es sollte angemerkt
werden, dass die Menge des Metallelements 32, die verformt
wurde, in 5A und in 5B ungefähr 1.000-fach
hervorgehoben dargestellt ist.
-
Wenn
die Unterseiten der Metallringanordnungen 31, 31 gleichmäßig in Kontakt
mit den Sattelflächen 44, 44 des
Metallelements 32 sind, wird eine Last auf den gesamten
Bereichen der Sattelflächen 44, 44 von
der Unterseite der Metallringanordnungen 31, 31 ausgeübt. Jedoch,
wenn ein Rollen in einem Augenblick auftritt, in dem das Metallelement 32 in die
Antriebszahnscheibe 6 oder in die getriebene Zahnscheibe 11 greift,
werden die Lasten F1, F1 der Metallringanordnungen 31, 31 auf
die äußeren Enden
d, d der Sattelflächen 44, 44 konzentriert
ausgeübt,
wobei die Biegebeanspruchung des Elements 32 erhöht wird.
Um dieses zu vermeiden, ist es wünschenswert
sicherzustellen, dass die Biegebeanspruchung auf dem Element 32 (eine
biegebeständige
Festigkeit) im schwierigsten Zustand gleichmäßig ist, nämlich in einem Zustand, in
dem die Lasten F1, F1 von den Metallringanordnungen 31, 31 konzentriert
an den äußeren Enden d, d der Sattelflächen 44, 44 ausgeübt worden
sind (siehe 3).
-
Folglich
wird angenommen, dass der Elementkörper 34, der seitlich
vom Ansatz 36 des Metallelements 32 hervorsteht,
in der Form eines Auslegers ist, bei welchem die vertikale Höhe Y wie
in 6 dargestellt in einer seitlichen Richtung (in
Richtung der X-Achse) variiert ist, und dass die konzentrierte Last
F1 auf ein freies Ende des Elementkörpers 34 (die Spitze
des Auslegers mit einer Länge
L) ausgeübt
worden ist, wobei die Höhe
eines festen Endes des Auslegers mit Yr gekennzeichnet ist. In diesem Fall
kann die Höhe
Y des Auslegers als Funktion von X gegeben werden, um sicherzustellen,
dass die Biegebeanspruchung auf den Ausleger in Richtung der X-Achse gleichmäßig ist,
wie es auf einem Gebiet der Materialdynamik entsprechend der folgenden
Gleichung allgemein bekannt ist: Y = Yr·√{(L – X/L} (1)
-
Eine
durch die obige Gleichung (1) gegebene Linie ist definiert als die
erste Linie S1, und in 3 ist ein Teil einer durch den
unteren Rand des Elementkörpers 34 des
Metallelements 32 gegebenen Linie, der sich von einer Mittellinie
CL zu den Aussparungen 46, 46 erstreckt, als eine
Linie definiert, welche die erste Linie S1 annähert.
-
Es
wird weiter unten betrachtet, dass Lasten F2, F2 auf die V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 ausgeübt
worden sind. Verglichen mit einer zweiten Linie S2, welche jedes
der unteren Enden b, b der V-Flächen 39, 39 und
jedes der inneren Enden c, c der Sattelflächen 44, 44 direkt
verbindet, wird auf einer zweiten Linie S2', die jeden der Punkte c', c', die noch weiter
innerhalb der unteren Enden c, c der Sattelflächen 44, 44 liegen,
direkt mit jedem der unteren Enden b, b der V-Flächen 39, 39 verbindet,
wie in 10A gezeigt, an einem zentralen
Teil des Elementkörpers 34 ein
weiteres Moment erzeugt und folglich muss, wenn dieses Moment berücksichtigt ist,
der Wert der Höhe
Yr des festen Endes, welche in der oben genannten Gleichung (1)
beschrieben ist, erhöht
werden. Auf einer zweiten Linie S2'',
welche jeden der weiter außerhalb
der inneren Enden c, c der Sattelflächen 44, 44 liegenden
Punkte c'', c'' mit jedem der unteren Enden b, b der
V-Flächen 39, 39 geradlinig
verbindet, wie in 10B gezeigt, wird in Betracht
gezogen, dass ein Moment um den Punkt c'' auf
der Sattelfläche
erzeugt wird, wobei das Metallelement 32 beschädigt wird.
Folglich, damit verhindert wird, dass das Metallelement 32 durch
eine Last beschädigt
wird, welche durch Klemmen der V-Flächen 39, 39 durch
die Riemenscheibe 6 oder 11 erzeugt wird, ist
es wünschenswert,
dass ein Linienabschnitt, der jedes der unteren Enden b, b der
V-Flächen 39, 39 und
jedes der inneren Enden c, c direkt verbindet, als eine
zweite Linie S2 definiert ist.
-
Ferner
werden in einem Zustand, in dem die Metallelemente 32 in
der Antriebszahnscheibe 6 und in der angetriebenen Scheibe 11 festgeklemmt
worden sind, die Lasten F1, F1 von den Metallringanordnungen 31, 31 auf
den gesamten Bereichen der Sattelflächen 44, 44 ausgeübt, und
die Lasten F2, F2 werden auf die V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 ausgeübt.
Eine Änderung
des Winkels der V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 zu diesem Zeitpunkt wird unten betrachtet.
-
Angenommen,
dass
Biegewinkel der Sattelfläche: θ
Betrag der gebogenen
Sattelfläche:
w
Abstand vom inneren Ende der Sattelfläche: X
Moment auf der
Sattelfläche:
M
Länge
der Sattelfläche:
L
longitudinales Elastizitätsmodul:
E
Sekundärmoment
im Schnitt: I,
dann wird der folgende Ausdruck aufgestellt: θ ≈ tanθ = dw/dX (2), da der Biegewinkel θ der Sattelfläche sehr
klein ist.
-
Allgemein
gilt, d2w/dX2 = -M/EI (3)und
folglich wird die oben genannte Gleichung (3) über die gesamte Länge der
Sattelfläche 44, 44 integriert,
wodurch sich die folgende Gleichung ergibt: θ =
dw/dX = –(1/E)∫(M/I)dX (4)
-
Diese
Gleichung (4) zeigt, dass ein Wert, der aus der Integration des
Moments M über
die gesamte Länge
von jeder der Sattelflächen 44, 44 resultiert, gleich
Null sein kann, um sicherzustellen, dass der Biegewinkel θ der Sattelflächen 44, 44 des
Elementkörpers 34 an
den äußeren Enden
(an einer Position von X = L) der Sattelflächen 44, 44 gleich
Null ist. Mit anderen Worten, wenn der Punkt e des Schnittpunkts der
ersten und zweiten Linien S1 und S2 derart definiert ist, dass der
Wert, der aus der Integration des Momentes M über die gesamte Länge von
jeder der Sattelflächen 44, 44 resultiert,
gleich Null ist, wird der Winkel der V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 nicht verändert.
-
Wie
aus 3 zu ersehen ist, wird die zweite Linie S2 außerhalb
des Elementkörpers 34 des
Metallelements 32 von einem Abschnitt einer Geraden gebildet,
welche jedes der unteren Enden b, b der V-Flächen 39, 39 mit
jedem der inneren Enden c, c der Sattelflächen 44, 44 verbindet.
Die Aussparungen 46, 46 am unteren Rand des Elementkörpers 34 sind
in der Nähe
des Punktes e definiert, der
ein Schnittpunkt der ersten und der zweiten Linie S1 und S2 ist.
-
Wie
aus 7 zu ersehen ist, formen die drei Punkte: jedes
der inneren Enden c, c der Sattelflächen 44, 44 des
Elementkörpers 34 des
Metallelements 32 in der vorliegenden Ausführung; jedes
der oberen Enden a, a der V-Flächen 39, 39;
und jedes der unteren Enden b, b der V-Flächen 39, 39;
ein gleichschenkliges Dreieck, und die V-Flächen 39, 39 bilden
eine Basis ab des Dreiecks.
Folglich liegt der Scheitelpunkt c auf
der Mittelsenkrechten der Basis ab,
und kein großes
Moment wird auf der Seite ca erzeugt
(nämlich,
auf jeder der Sattelflächen 44, 44) aufgrund
der Last F2, die in gleicher Weise auf jede der V-Flächen 39, 39 ausgeübt wird
(siehe 5A und 5B). Aus
dem vorher gesagten folgt, dass entsprechend der vorliegenden Ausführung die
Biegung der Sattelflächen 44, 44 durch
die Last F2, die in gleicher Weise auf jede der V-Flächen 39, 39 ausgeübt wird,
gehemmt werden kann.
-
Und
zwar kann die biegebeständige
Festigkeit des Elementkörpers 34 des
Metallelements 32 durch die Form der ersten Linie S1 innerhalb
jeder der Aussparungen 46, 46 in der seitlichen
Richtung des Metallelements 32 gleichförmig gestaltet werden, wodurch
verhindert wird, dass die Belastung in einem Bereich des Elementkörpers 34 konzentriert
wird, was zu einer Verbesserung in der Haltbarkeit beiträgt. Zusätzlich ist
es möglich,
zu verhindern, dass durch die Form der zweiten Linie S2 außerhalb
jeder der Aussparungen 46, 46 ein überschüssiges Moment
am zentralen Bereich des Elementkörpers 34 oder auf
jeder der Sattelflächen 44, 44 erzeugt
wird, wodurch zu einer Verbesserung der Haltbarkeit beigetragen
wird. Ferner ermöglicht
der Schnittpunkt e der ersten
und zweiten Linien S1 und S2 den V-Flächen 39, 39 gleichmäßig gegen
die V-Führungen 38, 38 anzuliegen,
um die Erzeugung einer anormalen Abnutzung zu verhindern, und ermöglicht es,
einen ausreichenden Reibungskoeffizienten zwischen den V-Führungen 38, 38 von
jeder der Riemenscheiben 6 und 11 und den V-Flächen 39, 39 des
Metallelements 32 sicherzustellen.
-
In 3 ist
es wünschenswert,
dass die Form eines unteren Abschnitts des Metallelements 32 tatsächlich eine
Kurve ist, die seitlich in Bezug auf die Mittellinie CL symmetrisch
ist. Um jedoch eine Referenz zum Einstellen des Metallelements 32 auf einer
Spannvorrichtung zu bestimmen, ist es wünschenswert bei der aktuellen
Herstellung des Metallelements 32, das Metallelement 32 derart
zu schneiden, dass eine Linie, welche die Punkte c', c' verbindet, eine
Gerade ist, wenn eine zur Mittellinie CL parallele Linie von jedem
der Punkte c, c gezogen wird, um einen Schnittpunkt c', c' mit der ersten Linie
S1 zu erzeugen.
-
8 zeigt
die Beziehung zwischen der Parallelität der V-Flächen 39, 39 des
unter der Wirkung der von den V-Führungen 38, 38 der
Riemenscheibe 6 oder 11 zur Verfügung gestellten
Lasten bewegten Elementkörpers 34,
und dem Reibungskoeffizienten zwischen den V-Flächen 39, 39 und
den V-Führungen 38, 38,
wobei der Reibungskoeffizienten mit einer Abnahme der Parallelität der V-Flächen 39, 39 verringert
wird. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann die Parallelität innerhalb
eines Bereiches von –1
bis +1 niedergehalten werden, um einen ausreichenden Reibungskoeffizienten
sicherzustellen.
-
Obgleich
die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden ist, ist es
selbstverständlich,
dass verschiedene Änderungen
im Design vorgenommen werden können,
ohne vom Geltungsbereich der Erfindung, der durch die Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.
-
INDUSRTIELLE
ANWENDBARKEIT
-
Wie
oben besprochen kann der Riemen für das stufenlos einstellbare
Getriebe entsprechend der vorliegenden Erfindung in einem stufenlos
einstellbaren Getriebe vom Riementyp für ein Automobil zweckmäßig verwendet
werden und kann auch in einem stufenlos einstellbaren Getriebe vom
Riementyp in einer von einem Automobil abweichenden Anwendung verwendet
werden.