DE60115803T2

DE60115803T2 - Riemen für stufenlos regelbares Getriebe

Info

Publication number: DE60115803T2
Application number: DE60115803T
Authority: DE
Inventors: Ken Wako-shi Kanokogi; Hideaki Wako-shi Yoshida
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2021-10-20
Also published as: CA2359521A1; DE60115803D1; JP2002130383A; US20020052261A1; EP1199494B1; JP3497460B2; EP1199494A3; US6599212B2; EP1199494A2; CA2359521C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallelement für einen Riemen für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Riemen für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe leidet an dem folgenden Problem: Wenn linke und rechte V-Flächen des Metallelements eine axiale Belastung von den V-Rinnen der Riemenscheibe empfangen und die V-Flächen des Metallelements durch die Belastung schräg anstatt parallel bewegt werden, so wird ein Ende der V-Fläche vertikal in starken Kontakt mit der V-Rinne gebracht und im Ergebnis wird das andere Ende von der V-Rinne der Riemenscheibe abgehoben, wodurch ein ungleichmäßiger Verschleiß an dem Metallelement und der Riemenscheibe auftritt.
Die Erfinder haben daher einen Riemen für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe in der Druckschrift JP-A-2001/200895, veröffentlicht nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung, vorgeschlagen, in welchem die V-Flächen des Metallelements, welche die Belastung von der Riemenscheibe empfangen, parallel bewegt werden können, indem die Form eines Paars linker und rechter Ausnehmungen gestaltet wird, die in einer unteren Kante eines Elementkörpers des Metallelements ausgebildet und nach oben eingesenkt sind, wodurch das oben beschriebene Problem gelöst wird.
Um das Kippmoment um eine Blockierkante 41' eines Metallelements 32' zum Stabilisieren des Verhaltens des Metallelements 32' zu reduzieren, ist es wünschenswert, dass sich das Zentrum der V-Fläche 39' des Metallelements 32', d.h. das Belastungszentrum, an einem Punkt befindet, welcher so nah wie möglich an der Blockierkante 41' liegt, um, wie in 10A gezeigt, einen Hebelarm zu verkürzen. Verglichen mit dem in 10B gezeigten Metallelement 32' mit größerer V-Flächenhöhe Hv' ist das in 10C gezeigte Metallelement 32' mit einer kleineren V-Flächenhöhe Hv' für den Zweck, das Belastungszentrum an den Punkt nahe der Blockierkante 41' zu verlegen, daher geeignet. Wird jedoch die V-Flächenhöhe Hv' reduziert, so kann die Form einer Vertiefung 46' in dem Metallelement 32' nicht geeignet bestimmt werden und es ist schwierig, sicherzustellen, dass die Gesamtsumme der auf die Sattelfläche 44' des Metallelements wirkenden Momente gleich 0 (Null) ist. Im Ergebnis stößt man auf das folgende Problem: Die V-Flächen 39' des Metallelements 32' werden aufgrund der von der Riemenscheibe empfangenen Belastung schräg anstatt parallel bewegt und aus diesem Grund tritt ein ungleichmäßiger Verschleiß in dem Metallelement 32' und der Riemenscheibe auf.
Ein Metallelement für einen Riemen für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in der Druckschrift EP-A-0962679 offenbart. In dem bekannten Metallelement sind insbesondere die erste Höhe eines ersten Nicht-Kontaktabschnitts, welcher von einer Sattelfläche zu einem Kontaktabschnitt einer schrägen seitlichen Fläche reicht, und eine zweite Höhe eines zweiten Nicht-Kontaktabschnitts, welcher von dem Kontaktabschnitt zu einer der Sattelfläche gegenüberliegenden Unterseite reicht, so bemessen, dass die erste Höhe größer ist als die zweite Höhe. Wie oben herausgestellt wurde, weisen solche Metallelemente jedoch den Nachteil auf, dass sie sich verformen, wenn durch die Riemenscheiben eines CVT während der Benutzung eine Belastung auf die schrägen Seitenflächen ausgeübt wird.
Bezüglich des fachlichen Hintergrunds kann auch Bezug genommen werden auf die Druckschriften JP-A-63057942 und JP-A-58152956, welche Metallelemente gemäß einigen der Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbaren. Insbesondere weisen die in diesen Druckschriften beschriebenen Metallelemente einen Nicht-Kontaktabschnitt auf, welcher von einer Sattelfläche zu einem Kontaktabschnitt einer jeweiligen schrägen seitlichen Fläche reicht, während an der unteren Kante der jeweiligen schrägen seitlichen Fläche im Wesentlichen kein Nicht-Kontaktabschnitt vorgesehen ist.
AUFGABE UND ABRISS DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben genannten Umstände erlangt worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Veränderung der Winkelorientierung der V-Fläche aufgrund der Belastung von der Riemenscheibe zu verhindern und den ungleichmäßigen Verschleiß des Metallelements und der Riemenscheibe zu vermeiden, wobei die V-Flächenhöhe des Metallelements reduziert wird.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird ein Metallelement nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Mit der oben genannten Anordnung wird die Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche größer gesetzt als die Höhe Hs'' des unteren Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche und Hs und Hs'' werden auf bestimmte Art gewählt. Somit kann selbst dann, wenn die V-Flächenhöhe Hv reduziert wird, um das Kippmoment an dem Metallelement aufgrund der auf die V-Fläche wirkenden Belastung zu reduzieren, ein Schrägstellen der V-Fläche aufgrund der Belastung zur Reduzierung der Parallelität verhindert werden, wodurch der ungleichmäßige Verschleiß der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe verhindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Metallelement gemäß Anspruch 2 bereitgestellt.
Mit der Anordnung von Anspruch 2 wird das Verhältnis der Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche zur Höhe Hv der V-Fläche in einem Bereich von 0,149 ≤ Hs/Hv ≤ 0,258 gesetzt. Daher kann selbst dann, wenn die V-Flächenhöhe Hv zur Reduzierung des Kippmoments an dem Metallelement aufgrund der auf die V-Fläche wirkenden Belastung reduziert wird, ein Schrägstellen der V-Fläche aufgrund der Belastung zur Reduzierung der Parallelität verhindert werden, wodurch ein ungleichmäßiger Verschleiß der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe verhindert wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Metallelement gemäß Anspruch 3 bereitgestellt.
In Anspruch 3 erfüllt die Beziehung zwischen der V-Flächenhöhe Hv (mm) und der Höhe Hs (mm) des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche die Beziehung –0,5265Hv + 2,768 ≤ Hs ≤ –0,5934Hv + 3,524. Ein Fachmann wird erkennen, dass beispielsweise der Ausdruck „–0,5265Hv" bedeutet: –0,5265 multipliziert mit Hv. Daher kann selbst dann, wenn die V-Flächenhöhe Hv reduziert wird, um das Kippmoment am Metallelement aufgrund der auf die V-Fläche wirkenden Belastung zu reduzieren, ein Schrägstellen der V-Fläche aufgrund der Belastung zur Reduzierung der Parallelität verhindert werden, wodurch der ungleichmäßige Verschleiß der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe verhindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Ölnuten in der V-Fläche, d.h. in den schrägen seitlichen Flächen, definiert.
Mit der oben genannten Anordnung kann eine benötigte Menge an Öl zwischen der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe gehalten werden und eine Zusatzmenge an Öl kann sofort ausgelassen werden, wodurch der Reibungskoeffizient zwischen der V-Fläche und der V-Rinne stabilisiert wird.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung einen Riemen gemäß Anspruch 5 für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe bereit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Skelettdarstellung eines Kraftübertragungssystems in einem mit einem kontinuierlich veränderbaren Getriebe ausgestatteten Fahrzeug.
2 ist eine perspektivische Teilansicht eines Metallriemens.
3 ist eine Vorderansicht eines Metallelements.
4 ist eine Ansicht entlang der Richtung eines Pfeils 4 in 3.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 3 gezeigten wesentlichen Abschnitts.
6A und 6B sind Diagramme, welche die Verformung des Metallelements aufgrund einer Belastung zeigen und einen Vergleich der vorliegenden Erfindung mit dem Stand der Technik zeigen.
7A und 7B sind Diagramme, welche die Verteilung eines auf eine Sattelfläche wirkenden Biegemoments zeigen.
8 ist eine Grafik, welche Bereiche der Höhe Hv einer V-Fläche und der Höhe Hs eines oberen Nicht-Kontaktabschnitts zeigt, in welchen die Parallelität der V-Fläche geringer als ±1 μm ist.
9 ist eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der Parallelität der V-Fläche und einem Reibungskoeffizient zeigt.
10 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Höhe des Belastungszentrums und dem Kippmoment eines herkömmlichen Elements für einen Riemen für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Der Weg zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird nun mit Hilfe von in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 bis 9 zeigen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine Skelettdarstellung eines Kraftübertragungssystems in einem mit einem kontinuierlich veränderbaren Getriebe ausgestatteten Fahrzeug; 2 ist eine perspektivische Teilansicht eines Metallriemens; 3 ist eine Vorderansicht eines Metallelements; 4 ist eine Ansicht entlang der Richtung eines Pfeils 4 in 3; 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 3 gezeigten wesentlichen Abschnitts; 6A und 6B sind Diagramme, welche die Verformung des Metallelements aufgrund einer Belastung zeigen; 7A und 7B sind Diagramme, welche die Verteilung eines auf eine Sattelfläche wirkenden Biegemoments zeigen; 8 ist eine Grafik, welche Bereiche der Höhe Hv einer V-Fläche und der Höhe Hs eines oberen Nicht-Kontaktabschnitts zeigt, in welchen die Parallelität der V-Fläche geringer als ±1 μm ist; und 9 ist eine Grafik, welche die Beziehung zwischen der Parallelität der V-Fläche und einem Reibungskoeffizient zeigt.
Die Definition von Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen, einer seitlichen Richtung, einer vertikalen Richtung sowie von Einwärts- und Auswärtsrichtungen eines Metallelements, welche in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, ist in 2 gezeigt.
1 zeigt schematisch die Struktur eines kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp, welches in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Eine Eingangswelle 3, welche mit einer Kurbelwelle 1 einer Maschine E über eine Dämpfungseinrichtung 2 verbunden ist, ist mit einer Antriebswelle 5 des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp durch eine Startkupplung 4 verbunden. Eine an der Antriebswelle 5 vorgesehene Antriebsriemenscheibe 6 enthält eine stationäre Riemenscheibenhälfte 7, welche an der Antriebswelle 5 befestigt ist, und eine bewegliche Riemenscheibenhälfte 8, welche auf die stationäre Riemenscheibenhälfte 7 zu und von dieser weg bewegt werden kann. Die bewegliche Riemenscheibenhälfte 8 ist zur stationären Riemenscheibenhälfte 7 hin durch einen an einer Ölkammer 9 angelegten Hydraulikdruck vorgespannt.
Eine angetriebene Riemenscheibe 11 ist an einer parallel zur Antriebswelle 5 angeordneten angetrieben Welle 10 vorgesehen und enthält eine stationäre Riemenscheibenhälfte 12, welche an der angetriebenen Welle 10 befestigt ist, sowie eine bewegliche Riemenscheibenhälfte 13, welche zur stationären Riemenscheibenhälfte 12 hin und von dieser weg bewegt werden kann. Die bewegliche Riemenscheibenhälfte 13 ist zur stationären Riemenscheibenhälfte 12 hin durch einen an einer Ölkammer 14 angelegten Hydraulikdruck vorgespannt. Ein Metallriemen 15 ist um die Antriebsriemenscheibe 6 und die angetriebene Riemenscheibe 11 herum gewunden (siehe 2). Der Metallriemen 15 umfasst eine große Anzahl an Metallelementen 32, welche an einem Paar linker und rechter Metallringanordnungen 31, 31 getragen sind. Jede der Metallringanordnungen 31 umfasst zwölf Metallringe 33, welche übereinander geschichtet sind.
Ein Antriebsrad für den Vorwärtslauf 16 und ein Antriebsrad für den Rückwärtslauf 17 sind relativ drehbar an der angetriebenen Welle 10 getragen. Die Antriebsräder für den Vorwärts- und Rückwärtslauf 16 und 17 können durch eine Wähleinrichtung 18 wahlweise mit der angetriebenen Welle 10 gekoppelt werden. Ein angetriebenes Rad für den Vorwärtslauf 20, welches mit dem Antriebsrad für den Vorwärtslauf 16 kämmt, und ein angetriebenes Rad für den Rückwärtslauf 22, welches über ein Zwischenrad für den Rückwärtslauf 21 mit dem Antriebsrad für den Rückwärtslauf 17 kämmt, sind an einer Ausgangswelle 19 befestigt, welche parallel mit der angetriebenen Welle 10 angeordnet ist.
Die Rotation der Ausgangswelle 19 wird über ein Antriebsendrad 23 und ein angetriebenes Endrad 24 in ein Differential 25 eingegeben und wird von dort durch linke und rechte Achsen 26, 26 auf angetriebene Räder W, W übertragen.
Eine Antriebskraft der Maschine E wird auf die angetriebene Welle 10 durch die Kurbelwelle 1, die Dämpfungseinrichtung 2, die Eingangswelle 3, die Startkupplung 4, die Antriebswelle 5, die Antriebsriemenscheibe 6, den Metallriemen 15 und die angetriebene Riemenscheibe 11 übertragen. Wenn ein Vorwärtsbewegungsbereich ausgewählt ist, so wird die Antriebskraft der angetriebenen Welle 10 zur Ausgangswelle 19 durch das Antriebsrad für den Vorwärtslauf 16 und das angetriebene Rad für den Vorwärtslauf 20 übertragen, wodurch dem Fahrzeug ein Vorwärtsfahren ermöglicht wird. Wenn ein Rückwärtsbewegungsbereich ausgewählt ist, so wird die Antriebskraft von der angetriebenen Welle 10 auf die Ausgangswelle 19 durch das Antriebsrad für den Rückwärtslauf 17, das Zwischenrad für den Rückwärtslauf 21 und das angetriebene Rad für den Rückwärtslauf 22 übertragen, wodurch dem Fahrzeug ein Rückwärtsfahren ermöglicht wird.
Zu dieser Zeit wird ein Hydraulikdruck, welcher an der Ölkammer 9 der Antriebsriemenscheibe 6 und an der Ölkammer 14 der angetriebenen Riemenscheibe 11 des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp angelegt ist, durch eine Hydraulikdrucksteuer-/Regeleinheit U2 gesteuert/geregelt, welche durch eine Anweisung von einer elektronischen Steuer-/Regeleinheit U1 betätigt wird, wodurch das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich oder in stufenloser Weise eingestellt wird. Wenn insbesondere an die Ölkammer 14 der angetriebenen Riemenscheibe 11 angelegter Hydraulikdruck relativ zu dem an die Ölkammer 9 der Antriebsriemenscheibe 6 angelegten Hydraulikdruck erhöht wird, so wird die Rinnenbreite der angetriebenen Riemenscheibe 11 verringert, was zu einem vergrößerten effektiven Radius führt, und dementsprechend wird die Rinnenbreite der Antriebsriemenscheibe 6 vergrößert, was zu einem reduzierten effektiven Radius führt. Das Übersetzungsänderungsverhältnis des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp wird daher kontinuierlich oder in stufenloser Weise in Richtung „LOW" verändert. Wenn andererseits der an die Ölkammer 9 der Antriebsriemenscheibe 6 angelegte Hydraulikdruck relativ zu dem an die Ölkammer 14 der angetriebenen Riemenscheibe 11 angelegten Hydraulikdruck vergrößert wird, so wird die Rinnenbreite der Antriebsriemenscheibe 6 verringert, was zu einem vergrößerten effektiven Radius führt, und dementsprechend wird die Rillenbreite der angetriebenen Riemenscheibe 11 vergrößert, was zu einem reduzierten effektiven Radius führt. Das Übersetzungsänderungsverhältnis des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp wird daher kontinuierlich oder in stufenloser Weise in Richtung „OD" verändert.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist ein Metallelement 32 durch Stanzen oder Prägen aus einer Metallplatte gebildet und umfasst einen im Wesentlichen trapezförmigen Elementkörper 34 einen Hals 36, welcher sich zwischen einem Paar linker und rechter Ringschlitze 35, 35 befindet, in die die Metallringanordnungen 31, 31 eingesetzt sind, sowie eine im Wesentlichen dreieckige Lasche 37, welche über den Hals 36 mit einem oberen Abschnitt des Elementkörpers 34 verbunden ist. Der Elementkörper 34 ist an seinen seitlich gegenüberliegenden Enden mit einem Paar von V-Flächen 39, 39 (Neigungswinkel α) ausgebildet, welche dafür ausgelegt sind, an den V-Rinnen 38, 38 (Neigungswinkel α) der Antriebsriemenscheibe 6 und der angetriebenen Riemenscheibe 11 anzuliegen. Das Metallelement 32 ist an seinen – in Fortbewegungsrichtung betrachtet – vorderen und hinteren Bereichen mit einem Paar vorderer und hinterer Hauptflächen 40, 40 ausgebildet, welche orthogonal zur Bewegungsrichtung und parallel zueinander sind. Eine schräge Fläche 42 ist – bei Betrachtung in Bewegungsrichtung – unterhalb der vorderen Hauptfläche 40 ausgebildet und zwischen diesen befindet sich eine seitlich verlaufende Blockierkante 41. Ferner weist die Lasche 37 vorstehende und vertiefte Eingriffsabschnitte 43 auf, welche an ihrer vorderen bzw. hinteren Fläche ausgebildet sind, um einander benachbarte Metallelemente 32, 32 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu koppeln. Jede untere Kante und jede obere Kante der Ringschlitze 35, 35 werden als Sattelfläche 44 bzw. untere Laschenfläche 45 bezeichnet. Eine untere Fläche jeder Metallringanordnung 31 liegt an den jeweiligen Sattelflächen 44, 44 an. Ferner ist eine untere Kante des Elementkörpers 34 nicht geradlinig und weist ein Paar nach oben eingesenkter Vertiefungen 46, 46 auf, welche an seinen seitlich gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind.
Wenn, wie in 3 gezeigt ist, der Metallriemen 15 um die Antriebsriemenscheibe 6 und die angetriebene Riemenscheibe 11 herum gewunden ist, so werden durch die Wirkung der Spannungen der Metallringanordnungen 31, 31 nach unten gerichtete Belastungen F1, F1 auf die linken und rechten Sattelflächen 44, 44 des Metallelements 32 ausgeübt und Belastungen F2, F2 werden von den V-Rinnen 38, 38 in der Antriebsriemenscheibe 6 oder der angetriebenen Riemenscheibe 11 auf die linken und rechten V-Flächen 39, 39 des Metallelements 32 ausgeübt. Wie in 6A gezeigt, wird ein herkömmliches Metallelement 32' durch die Belastungen F1, F1 und die Belastungen F2, F2 verformt. Im Ergebnis ist der Winkel der V-Flächen 39', 39' signifikant verschieden von einem Winkel α der V-Rinnen 38', 38' in der Antriebsriemenscheibe 6 oder der angetriebenen Riemenscheibe 11. Es tritt das folgende Problem auf: Zwischen den V-Flächen 39', 39' des Metallelements 32' und den V-Rinnen 38', 38' der Antriebsriemenscheibe 6 oder der angetriebenen Riemenscheibe 11 tritt eine Fuge auf, was zu unnormalem Verschleiß führt. Im Gegensatz dazu kann selbst dann, wenn das Metallelement 32 der vorliegenden Erfindung, wie in 6B gezeigt, verformt wird, ein unnormaler Verschleiß verhindert werden, wenn der Winkel α der V-Fläche 39, 39 des Metallelements 32 sich parallel 26 zum Winkel der V-Rinnen 38, 38 der Antriebsriemenscheibe 6 oder der angetriebenen Riemenscheibe 11 bewegt. In einem Zustand, in weichem das Metallelement 32 zwischen der Antriebsriemenscheibe 6 und der angetriebenen Riemenscheibe 11 aufgenommen ist, wirken die Belastungen F1, F1 von den Metallringanordnungen 31, 31 auf die gesamten Bereiche der Sattelflächen 44, 44 und die Belastungen F2, F2 von den V-Rinnen 38, 38 in der Riemenscheibe 6 oder 11 wirken auf die V-Flächen 39, 39. Eine Variation des Winkels der V-Flächen 39, 39 des Metallelements 32 zu diesem Zeitpunkt wird nachfolgend betrachtet:
Es wird angenommen, dass
Biegewinkel der Sattelfläche: θ
Betrag der gebogenen Sattelfläche: w
Abstand vom inneren Ende der Sattelfläche: X
Moment an der Sattelfläche: M
Länge der Sattelfläche: L
Längselastizitätsmodul: E
Sekundärmoment im Schnitt: I
so dass sich der folgende Ausdruck ergibt: θ ≈ tanθ = dw/dX (1)da der Biegewinkel θ der Sattelfläche sehr gering ist. Im Allgemeinen gilt: d2w/dX2 = –M/EI (2)und somit wird die oben genannte Gleichung (2) über die gesamte Länge der Sattelfläche 44 integriert, wodurch die folgende Gleichung bereitgestellt wird: θ = dw/dX = –(1/E)∫(M/I)dX (3)
Diese Gleichung (3) zeigt, dass ein Wert, welcher sich aus der Integration des Moments M über die gesamte Länge jeder der Sattelflächen 44, 44 ergibt, Null sein kann, um sicherzustellen, dass der Biegewinkel θ der Sattelflächen 44, 44 des Elementkörpers 34 an den äußeren Enden (an einer Position X = L) der Sattelflächen 44, 44 gleich Null ist. Mit anderen Worten, wenn sichergestellt ist, dass der aus der Integration des Moments M über die gesamte Länge jeder der Sattelflächen 44, 44 resultierende Wert gleich Null ist, so wird der Winkel α der V-Flächen 39, 39 der Metallelemente 32 nicht verändert.
Wie in 5 gezeigt ist, ist ein bogenförmiger Abschnitt a an dem Metallelement 32 an einem unteren Abschnitt der V-Fläche 39 ausgebildet, so dass dieser nicht in Kontakt mit der V-Rinne 38 in der Antriebsriemenscheibe 6 oder der angetriebenen Riemenscheibe 11 gebracht ist. Ein bogenförmiger Abschnitt b und ein geradliniger Abschnitt c sind an dem Metallelement 32 an einem oberen Abschnitt der V-Fläche 39 ausgebildet, so dass diese nicht in Kontakt mit der V-Rinne 38 in der Antriebsriemenscheibe 6 oder der angetriebenen Riemenscheibe 11 gebracht sind. In der vorliegenden Erfindung ist eine Höhe von einem unteren Ende des unteren bogenförmigen Abschnitts a zu einem oberen Ende des oberen bogenförmigen Abschnitts b, nämlich der Sattelfläche 44, als eine Höhe Hv der V-Fläche definiert. Eine Summe der Höhen des oberen bogenförmigen Abschnitts b und des geradlinigen Abschnitts c ist als eine Höhe Hs eines oberen Nicht-Kontaktabschnitts definiert. Eine Höhe des unteren bogenförmigen Abschnitts a ist als eine Höhe Hs'' eines unteren Nicht-Kontaktabschnitts definiert. Eine Höhe von einem oberen Ende des unteren bogenförmigen Abschnitts a zu einem unteren Ende des geradlinigen Abschnitts c ist als eine Höhe Hc (= Hv – Hs – Hs'') eines Kontaktabschnitts definiert. In der vorliegenden, in den 5 und 6B gezeigten Erfindung ist die Höhe Hs des Nicht-Kontaktabschnitts um einen Wert entsprechend der Höhe des geradlinigen Abschnitts c kleiner als die im in 6A gezeigten Stand der Technik. Im Ergebnis liegt die Position des Belastungszentrums an der V-Fläche 39 auf einem niedrigeren Niveau als die im Stand der Technik.
7A und 7B zeigen die Verteilung eines Biegemoments, welches auf die Sattelfläche 44 des Metallelements 32 wirkt. Das Biegemoment nimmt an einem inneren Abschnitt der Sattelfläche 44, d.h. an einem dem Hals 36 benachbarten Abschnitt, einen positiven Wert an und nimmt an einem äußeren Abschnitt der Sattelfläche, d.h. an einem der V-Fläche 39 benachbarten Abschnitt, einen negativen Wert an. Im Stand der Technik ist ein Punkt, an welchem das Biegemoment 0 (Null) ist, nach außen verlagert, wie in 7A gezeigt ist. Der Integrationswert des positiven Biegemoments ist daher größer als der Integrationswert des negativen Biegemoments. In der Ausführungsform der Erfindung ist dagegen ein Punkt, an welchem das Biegemoment gleich 0 „Null" ist, nach innen verlagert, wie in 7B gezeigt ist, indem die Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche 39 größer ist als die Höhe Hs'' des unteren Nicht-Kontaktabschnitts, d.h. indem die Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche 39 vergrößert ist, um die Position des Belastungszentrums abzusenken. Somit ist der Integrationswert des positiven Biegemoments im Wesentlichen gleich dem Integrationswert des negativen Biegemoments.
8 zeigt Bereiche der Höhe Hv der V-Fläche des Metallelements 32 und der Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts durch schräge Linien, in welchen die Parallelität der V-Fläche 39 kleiner als ±1 μm ist, wenn die Beziehung zwischen der Höhe Hv und der Höhe Hs verändert wird. Parallelität ist durch eine Differenz zwischen dem Betrag eines bewegten oberen Abschnitts der V-Fläche 39 und dem Betrag des bewegten unteren Abschnitts definiert. Wenn sich die V-Fläche parallel bewegt und nicht schräggestellt wird, so ist die Parallelität gleich 0 μm, und wenn der Betrag des bewegten oberen Abschnitts der V-Fläche 39 größer ist als der Betrag des bewegten unteren Abschnitts, wie in 6A gezeigt, so nimmt die Parallelität einen negativen Wert an.
Wenn die Parallelität gleich –1 μm ist und konstant ist, so nimmt die Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts linear entsprechend einer Erhöhung der Höhe Hv der V-Fläche ab und die Beziehung zwischen den Höhen Hs und Hv wird durch die folgende Gleichung repräsentiert: Hs = –0,5265Hv + 2,768
Wenn die Parallelität gleich 1 μm ist und konstant ist, so wird die Beziehung zwischen den Höhen Hs und Hv durch die folgende Gleichung repräsentiert: Hs = –0.5964Hv + 3,524
Aus der Restriktion des Hertz'schen Oberflächendrucks, welcher an einer Kontaktzone zwischen der V-Fläche 39 und der V-Rinne 38 der Riemenscheibe 6 oder 11 erzeugt wird, ist es notwendig, dass der Minimalwert der Höhe Hc des Kontaktabschnitts 0,98 mm beträgt. Daher ist der Minimalwert der Höhe Hv der V-Fläche bei der Parallelität von –1 μm gleich 2,456 mm und der Minimalwert der Höhe Hv der V-Fläche ist bei der Parallelität von 1 μm gleich 2,827 mm.
Selbst dann, wenn die Höhe des Belastungszentrums angehoben wird, um das Kippmoment um die Blockierkante 41 zu reduzieren, indem die Höhe Hv der V-Fläche des Metallelements 32 reduziert wird, ist der Integrationswert des auf die Sattelflächen 44, 44 wirkenden Biegemoments nicht gleich Null und es ist somit schwierig, die V-Flächen 39, 39 parallel zu bewegen. Die V-Flächen 39, 39 können jedoch gegen die Belastung von den Riemenscheiben 6 oder 11 parallel bewegt werden, indem der obere Nicht-Kontaktabschnitt so ausgebildet wird, dass er an jeder der V-Flächen 39, 39 die Höhe Hs in dem in 8 gezeigten schräg linierten Bereich aufweist. Es ist somit möglich zu verhindern, dass lediglich einer der oberen und unteren Abschnitte der V-Flächen 39, 39 des Metallelements 32 in Kontakt mit den V-Rinnen 38, 38 der Riemenscheibe 6 oder 11 gelangt und zu einem verstärkten Verschleiß führt, wodurch die Haltbarkeit des Metallelements, der Antriebsriemenscheibe 6 und der angetriebenen Riemenscheibe 11 gesteigert werden.
9 zeigt die Beziehung zwischen der Parallelität der V-Flächen 39, 39 an dem Metallelement 32, welches eine allgemeine V-Flächenhöhe Hv von 4,22 mm aufweist, und dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Metallelement 32 und der Riemenscheibe 6 oder 11. In diesem Fall ist zu sehen, dass in einem Bereich der Höhe Hs von 0,149Hv bis 0,258Hv die Parallelität innerhalb von ±1 liegt und gleichzeitig für den Reibungskoeffizienten ein großer Wert von gleich oder größer als 0,090 sichergestellt ist. Eine benötigte Menge an Öl kann zwischen den V-Flächen 39, 39 und den V-Rinnen 38, 38 durch eine Mehrzahl von Ölnuten 39a gehalten werden, welche in den V-Flächen 39, 39 definiert sind, und eine zusätzliche Menge an Öl kann schnell ausgelassen werden, um zur Stabilität des Reibungskoeffizienten beizutragen.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, so ist es selbstverständlich, dass verschiedene Abwandlungen in der Konstruktion durchgeführt werden können, ohne den Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Wie oben diskutiert wurde, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche größer gesetzt als die Höhe Hs'' des unteren Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche. Daher kann selbst dann, wenn die V-Flächenhöhe Hv reduziert wird, um das Kippmoment an dem Metallelement aufgrund der auf die V-Fläche wirkenden Belastung zu reduzieren, ein Schrägstellen der V-Fläche aufgrund der Belastung zur Reduzierung der Parallelität verhindert werden, wodurch der ungleichmäßige Verschleiß der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe verhindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche zur Höhe Hv der V-Fläche im Bereich von 0,149 ≤ Hs/Hv ≤ 0,258 eingestellt. Daher kann selbst dann, wenn die V-Flächenhöhe Hv zum Reduzieren des Kippmoments an dem Metallelement aufgrund der auf die V-Fläche wirkenden Belastung reduziert wird, ein Schrägstellen der V-Fläche aufgrund der Belastung zur Reduzierung der Parallelität verhindert werden, wodurch der ungleichmäßige Verscheiß der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe verhindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt die Beziehung zwischen der V-Flächenhöhe Hv (mm) und der Höhe Hs (mm) des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche die Beziehung –0,5265Hv + 2,768 ≤ Hs ≤ –0,5934Hv + 3,524. Daher kann selbst dann, wenn die V- Flächenhöhe zur Reduzierung des Kippmoments an dem Metallelement aufgrund der auf die V-Fläche wirkenden Belastung reduziert wird, ein Schrägstellen der V-Fläche aufgrund der Belastung zur Reduzierung der Parallelität verhindert werden, wodurch der ungleichmäßige Verschleiß der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe verhindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die benötigte Menge an Öl zwischen der V-Fläche des Metallelements und der V-Rinne der Riemenscheibe gehalten werden und die zusätzliche Menge an Öl kann schnell ausgelassen werden, wodurch der Reibungskoeffizient zwischen der V-Fläche und der V-Rinne stabilisiert wird.
Ein Schrägstellen der V-Fläche eines Metallelements aufgrund einer Belastung von einer Riemenscheibe wird verhindert, indem die Höhe Hs eines oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche des Metallelements vergrößert wird. Wenn beispielsweise die Höhe der V-Fläche durch Hv (mm) und die Höhe des oberen Nicht-Kontaktabschnitts der V-Fläche durch Hs (mm) repräsentiert werden, so sind die Höhe Hv der V-Fläche und die Höhe Hs des oberen Nicht-Kontaktabschnitts so gesetzt, dass eine Beziehung –0,5265Hv + 2,768 ≤ Hs ≤ –0,5934Hv + 3,524hergestellt ist.

Claims

Metallelement (32) für einen Riemen eines kontinuierlich veränderbaren Getriebes, wobei das Metallelement (32) umfasst: einen Elementkörper (34), eine Lasche (37), welche in einer Abstandsbeziehung zu dem Elementkörper (34) vorgesehen ist, einen Hals (36), welcher zwischen dem Elementkörper (34) und der Lasche (37) verläuft, wobei ein Endabschnitt des Halses (36) integral mit dem Elementkörper (34) verbunden ist und ein anderer Endabschnitt des Halses (36) integral mit der Lasche (37) verbunden ist, wobei an zwei gegenüberliegenden seitlichen Seiten des Halses (36) ein Schlitz (35) vorgesehen ist, welcher durch eine dem Elementkörper (34) zugewandte Laschenfläche (45), den Hals (36) und eine der Lasche (37) zugewandte Sattelfläche (44) des Elementkörpers (34) begrenzt ist, wobei jeder Schlitz (35) dafür ausgelegt ist, eine Metallringanordnung (31) aufzunehmen, und jede Sattelfläche (44) dafür ausgelegt ist, eine zugeordnete Fläche der Metallringanordnung (31) in Anlageeingriff abzustützen, wobei an jedem seitlichen Endabschnitt des Elementkörpers (34) eine schräge seitliche Fläche (39) vorgesehen ist, wobei jede der schrägen seitlichen Flächen (39) einen Kontaktabschnitt aufweist, welcher dafür ausgelegt ist, in Anlageeingriff mit Innenflächen einer eine V-Rinne bildenden Riemenscheibe zu sein, wobei jede schräge seitliche Fläche (39) einen ersten Nicht-Kontaktabschnitt (b, c) umfasst, welcher von der zugehörigen Sattelfläche (44) zu dem Kontaktabschnitt der jeweiligen schrägen seitlichen Fläche (39) reicht, und einen zweiten Nicht-Kontaktabschnitt (a) umfasst, welcher von dem Kontaktabschnitt zu einer der Sattelfläche (44) gegenüberliegenden unteren Fläche (46) des Elementkörpers (34) reicht, wobei die Nicht-Kontaktabschnitte dafür ausgelegt sind, den Innenflächen der Riemenscheiben in einem Abstand von den Innenflächen zugewandt zu sein, wobei eine erste Höhe (Hs) des ersten Nicht-Kontaktabschnitts, gemessen von der Sattelfläche (44) und orthogonal zu dieser in einer von der Lasche (37) weg weisenden Richtung, größer ist als eine zweite Höhe (Hs'') des zweiten Nicht-Kontaktabschnitts, gemessen orthogonal zu der Sattelfläche (44), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Höhe (Hs) und die zweite Höhe (Hs'') so gewählt sind, dass eine Verteilung eines auf die Sattelfläche (44) wirkenden Biegemoments derart ist, dass ein Integrationswert eines positiven Biegemomentabschnitts im Wesentlichen gleich einem Integrationswert eines negativen Biegemomentabschnitts ist.
Metallelement (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe (Hv) der schrägen seitlichen Fläche (39), gemessen von der Sattelfläche (44) und orthogonal zu dieser in einer von der Lasche (37) weg weisenden Richtung, durch Hv in mm repräsentiert ist und dass die erste Höhe (Hs) durch Hs in mm repräsentiert ist, wobei die schrägen seitlichen Flächen (39) so konstruiert sind, dass ein Verhältnis Hs/Hv in einem Bereich von 0,149 ≤ Hs/Hv ≤ 0,258 eingerichtet ist.
Metallelement (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe (Hv) der schrägen seitlichen Fläche (39), gemessen von der Sattelfläche (44) und orthogonal zu dieser in einer von der Lasche (37) weg weisenden Richtung, durch Hv in mm repräsentiert ist und die erste Höhe (Hs) durch Hs in mm repräsentiert ist, wobei die schrägen seitlichen Flächen (39) so konstruiert sind, dass eine Beziehung –0,5265Hv + 2,768 ≤ Hs ≤ –0,5934Hv + 3,524 hergestellt ist.
Metallelement (32) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Ölnuten (39a) in den schrägen seitlichen Flächen (39) definiert sind.
Riemen (15) für ein kontinuierlich veränderbares Getriebe, umfassend eine Mehrzahl von Metallelementen (32) gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche und ein Paar linker und rechter Metallringanordnungen (31), welche die Metallelemente (32) tragen, wobei der Riemen (15) dafür ausgelegt ist, um eine Antriebsriemenscheibe (6) und eine angetriebene Riemenscheibe (11) herum gewunden zu werden, um Antriebskraft zu übertragen.