DE69913474T2

DE69913474T2 - Metallischer Riemen

Info

Publication number: DE69913474T2
Application number: DE69913474T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Wako-shi Aoyama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-08
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: EP1018608A1; DE69913474D1; EP1018608B1; US6342020B1; JP2000199545A; JP4505068B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Metallriemen, der als ein Kraftübertragungsmittel in einem stufenlos veränderbaren Riemengetriebe verwendet wird, und insbesondere einen Metallriemen, der Metallelementglieder umfasst.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Art von Metallriemen ist aus der Vergangenheit bekannt und wurde beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr.62-1311143(A) und der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-225840(A) offenbart. Diese Metall-V-Riemen umfassen ein endloses, riemenförmiges Metallringglied und eine Mehrzahl von Metallelementgliedern, die entlang des Metallringglieds gelagert sind und die Kraft zwischen einer Antriebsriemenscheibe und einer Abtriebsriemenscheibe übertragen. Beide Riemenscheiben können die V-Kanalbreite variabel steuern/regeln, und mittels variabler Steuerung/Regelung der V-Kanalbreite beider Riemen kann der Wicklungsradius des V-Riemens an beiden Riemenscheiben verändert werden und zusätzlich kann das Übersetzungsverhältnis stufenlos verändert werden. Ein Riemen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist ferner in der EP-0626 526 A1 offenbart.
Wie beispielsweise in ASME: International Computers in Engineering Conference and Exhibition, Vol. 3 (1987), Seiten 461–465, betreffend das Verhalten der Metallelementglieder (hierin im Folgenden als Elemente bezeichnet) während des Betriebs dieser Art von Metall-V-Riemen beschrieben ist, ist bekannt, dass insbesondere im gekrümmten Abschnitt, der von der Abtriebsriemenscheibe weg in Richtung zur Antriebsriemenscheibe hin gerichtet ist, zwei Bereiche existieren.
In einem dieser Bereiche (nahe bei dem Abtriebsriemenscheibenauslass) tritt ein Spalt zwischen den vorderen und den hinteren Elementgliedern auf und in dem anderen Bereich (nahe dem Antriebsriemenscheibeneinlass) tritt kein Spalt zwischen den vorderen und den hinteren Elementen auf und sie sind miteinander verbunden.
Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-12177(A) beschriebene Verfahren ist bekannt, das Reibung und Verbesserungen an der Effizienz dieser Art von Metall-V-Riemen betrifft. In einem Metall-V-Riemen verursacht die geometrische Beziehung zwischen den Riemenscheiben und dem Riemen, dass der Riemen sich zwischen den Riemenscheiben unpräzise bewegt, wobei die Elemente in die Antriebsriemenscheibe in einem Zustand eintreten, in dem die Elemente etwas geneigt sind innerhalb einer Ebene in einem rechten Winkel zu dem Metallringglied (hierin im Folgenden als Ring bezeichnet). Wenn zugelassen wird, dass dieser Zustand existiert, treten Reibung der V-Fläche und Verringerungen der Kraftübertragungseffizienz auf, weil eine Seite in Kontakt mit der Riemenscheiben-V-Fläche tritt.
Wenn die Kontaktposition zwischen der innersten Umfangsfläche des Rings und einem Element und der Abstand in der horizontalen Richtung zwischen zwei Kontaktpositionen der äußersten Umfangsfläche des Rings und einem Element A ist und der Zwischenraum zwischen der äußersten Umfangsfläche des Rings und einem Element B ist, ist danach die Position des Kontaktpunkts des Rings und des Elements derart spezifiziert, dass der Winkel tan^–1 B/A kleiner wird als 1 Grad. Mittels Spezifizieren der Position in dieser Weise begrenzt der Ring den Oszillationswinkel des Elements am Antriebsriemenscheibeneinlass, was wiederum die Reibung und Kraftübertragungseffizienz verbessert.
Ein definitives Verfahren, um den Winkel tan^–1 B/A auf 1 Grad oder weniger einzustellen, ist jedoch in den oben genannten Anmeldungen nicht offenbart. Wie in den oben genannten Anmeldungen und der Literatur festgestellt wird, ist es ferner bei dieser Art von Metall-V-Riemen nötig, einen ausreichenden Freiheitsgrad für die Translationsbewegung der Elemente und für das Vorwärts- und Rückwärts neigen sicherzustellen, um die sogenannte Schließbewegung zu begrenzen, die im gekrümmten Auslassabschnitt der Abtriebsriemenscheibe gegen die Elemente auftritt. Dies führte zu einem ernsten Problem der geeigneten Einstellung der Werte A und B der obigen Gleichung.
Weiterhin wirken das vordere und das hintere Element gegenseitig zusammen durch beide Kupplungsabschnitte in dem unstabilen Bereich des gekrümmten Abtriebsriemenscheibenauslassabschnitts und in dem Riemenscheibeneinlassabschnitt, wenn sich die Riemenscheibenbreite ändert. Zu dieser Zeit wird zugelassen, dass die Kupplungsabschnitte als ein Wellenmittelpunkt oszillieren. Diese Oszillation wird durch Kontakt zwischen dem Ring und dem Elementabschnitt begrenzt. Am Kontaktabschnitt wirkt in diesem Moment ein Flächendruck auf den Ring und das Element proportional zur Drehbewegung des Elements.
Die Größe dieses Flächendrucks wurde in großem Maße beeinflusst durch die Lebensdauer des Metallringglieds, das aus einer Mehrzahl von besonders dünnen, ungefähr 0,2 mm dicken Metallringen besteht, die aufeinander gestapelt sind, und eine Reduzierung dieses Flächendrucks war ein Hauptpunkt für Verbesserungen der Lebensdauer des Rings.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Oszillationswinkel zu begrenzen, ohne die Vorwärts- und Rückwärtsneigung oder die Translationsbewegung der Elemente zu behindern, und darüber hinaus den Zustand der Elemente in der Nähe des Riemenscheibeneinlasses zu stabilisieren.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mittels Stabilisieren des Zustands der Elemente Oszillation und Lärm zu reduzieren, die V-Flächenreibung der Riemenscheiben zu steuern/regeln und die Kraftübertragungseffizienz zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Dauerhaftigkeit des Rings, der den Metallriemen umfasst, zu verbessern.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch einen Metallriemen wie in Anspruch 1 beansprucht.
Bei der vorliegenden Erfindung umfasst der Metallriemen, der Kraft zwischen der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe überträgt, ein Metallringglied, das durch eine Mehrzahl von endlosen riemenförmigen Metallringgliedern gebildet ist, die aufeinander gestapelt sind (zum Beispiel der Ring 20 in der Ausführungsform), und eine Mehrzahl von Metallelementgliedern, die entlang des Rings gelagert sind (zum Beispiel das Element 10 in der Ausführungsform). Wenn eine Welle, die sowohl durch die Mitte der an der Vorder- und Rückseite des Elements angeordneten Kupplung geht als auch durch die Hauptfläche des Elements in der Richtung durch die Vorder- und Rückfläche geht, als eine Wellenmitte wirkt und zugelassen wird, dass das Element oszilliert, weist der Metallriemen MV die Beziehung (Lα/Lβ) > 0,8 auf. Hier ist der Abstand zwischen der Stelle, wo die äußerste Umfangsfläche des Rings und das Element in Kontakt gelangen, und der oben genannten Wellenmitte Lα und der Abstand zwischen der Stelle, wo die innerste Umfangsfläche des Rings und das Element in Kontakt gelangen, und der oben genannten Wellenmitte Lβ.
Mit anderen Worten sind die Elemente des Metallriemens der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass der Oszillationswinkel kleiner ausgebildet ist als bei herkömmlichen Elementen mittels Verschiebens des Kontaktpunkts zwischen der äußersten Umfangsfläche des Rings (zum Beispiel 20a in der Ausführungsform), wenn die Elemente oszillieren, und der Fläche der Elemente, die dem Boden zugewandt ist (zum Beispiel der unteren Fläche des Ohrabschnitts 12a in der Ausführungsform) relativ zu der äußersten Umfangsfläche des Rings in Richtung zur Außenseite der Riemenscheiben hin.
Alternativ sind die Elemente derart aufgebaut, dass α < β ist, wenn der Ring an der Mittelposition des Elementschlitzes angeordnet ist, wobei der Oszillationswinkel, der verursacht, dass die äußerste Umfangsfläche des Rings und die Flä che der Elemente, die dem Boden relativ zu dieser Fläche zugewandt ist, in Kontakt gelangen, α ist, und der Oszillationswinkel, der verursacht, dass die innerste Umfangsfläche des Rings und die Fläche der Elemente, die der Oberseite der Elemente zugewandt ist, in Kontakt gelangen, β ist, in dem Moment, in dem die Elemente um die Wellenmitte der Kupplungen in einer Weise entsprechend dem obigen Aufbau oszillieren.
Gemäß dieser Arten von Aufbau ist es möglich, den gesamten Oszillationswinkel der Elemente zu verringern, ohne den Zwischenraum zwischen den Elementen und dem Ring (zum Beispiel den Gesamtzwischenraum C_L in der Ausführungsform) zu verschmälern. Verringerungen des Oszillationswinkels können nämlich erreicht werden, ohne die Translationsbewegung der Elemente und den Vorwärtsneigewinkel zu begrenzen (ohne die Schließbewegung der Elemente zu behindern).
Ferner verschiebt sich gemäß dem oben genannten Aufbau die Kontaktstelle, bei der die Elemente oszillieren und die äußerste Umfangsfläche des Rings und die untere Fläche des Ohrabschnitts in Kontakt gelangen, von der Kupplungsmitte (Wellenmitte) um einen Betrag, der dem Anstieg der Länge des Momentenarms gleich ist. Darüber hinaus kann dann, wenn eine Oszillationsbewegung mit demselben Bewegungsgrad auftritt, der auf den Ohrabschnitt und die äußerste Umfangsfläche des Rings wirkende Flächendruck reduziert werden.
Ferner ist der Metallriemen der vorliegenden Erfindung derart aufgenbaut, dass der Durchmesser des ungefähr zylindrisch geformten, konkaven Abschnitts (zum Beispiel das Loch 15 in der Ausführungsform) größer ist als der Durchmesser des ungefähr zylindrisch geformten, konvexen Abschnitts (zum Beispiel die Nase 14 in der Ausführungsform) an der vorderen und hinteren Kupplung (nämlich eine Rinne aufweist, wenn sie verbunden sind).
Der oben genannte Aufbau ermöglicht es, den Zwischenraum zwischen den Kupplungen des vorderen und des hinteren Elements zu vergrößern, während der Elementoszillationswinkel identisch zu einem herkömmlichen Fall erhalten wird.
Demzufolge ermöglicht es dies, die zulässige Breite bezüglich der Kupplungsmitte zu erhöhen, die sich zwischen dem vorderen und dem hinteren Element am Abtriebsriemenscheibenauslassabschnitt verschiebt.
Ein weiteres Ziel der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich, die hierin im Folgenden gegeben wird. Es versteht sich jedoch, dass die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, lediglich beispielhaft gegeben werden, da verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb der Idee und des Rahmens der Erfindung für den Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung offensichtlich sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird deutlicher verstanden aus der hierin im Folgenden gegebenen detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen, die lediglich beispielhaft gegeben werden und daher nicht für die vorliegende Erfindung einschränkend sind und wobei:
1 eine Vorderquerschnittsansicht ist, die den Metallriemen der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Seitenansicht des Metallelementglieds des oben genannten Metallriemens ist,
3 eine schematische Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem der oben genannte Metallriemen um die Antriebsriemenscheibe und die Abtriebsriemenscheibe gewickelt ist,
4 eine beschreibende Ansicht ist, die das Verhalten der Metallelementglieder am gekrümmten Abtriebsriemenscheibenauslassabschnitt des Metallriemens zeigt,
5 eine Querschnittsansicht ist, die den Metallriemen in einem um die Antriebsriemenscheibe gewickelten Zustand zeigt,
6 eine beschreibende Ansicht ist, die die Beziehung zwischen den Metallelementgliedern des Metallriemens und dem Metallringglied zeigt,
7 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Länge des Endes des Ohrabschnitts des Metallelementglieds und dem Oszillationswinkel zeigt,
8 ein Graph ist, der Änderungen im Oszillationswinkel zeigt, wenn der Abstand bis zu dem Kontaktpunkt zwischen der unteren Fläche des Ohrabschnitts der Metallelementglieder und dem Metallringglied verändert wird,
9 eine beschriebene Ansicht ist, die einen Vergleich zwischen den Metallelementgliedern des Metallriemens der vorliegenden Erfindung und herkömmlichen Metallelementgliedern zeigt,
10 ein Graph ist, der Veränderungen im Oszillationswinkel zeigt, wenn der Zwischenraum zwischen den Metallelementengliedern und dem Metallringglied verändert wird,
11 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Länge des Endes des Ohrabschnitts und dem Oszillationswinkel zeigt, wenn eine Rinne an dem vorderen und hinteren Kupplungsabschnitt der Metallelementglieder gegeben ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Metallriemen MV der vorliegenden Erfindung den Ring 20 (Metallringglied), der eine Mehrzahl von aufeinander gestapelten, endlosen, riemenförmigen Ringen umfasst, sowie eine Mehrzahl von Elementen 10 (als Metallelementglieder oder -blöcke bezeichnet), die entlang des Rings 20 gelagert sind. Die V-Kanalbreite wird je nach Anforderung gesteuert/geregelt durch ein Antriebskraftmittel, wie einen Öldruck (hydraulisch), wobei Kraft zwischen der Antriebsriemenscheibe 1 und der Abtriebsriemenscheibe 5 übertragen wird.
5 zeigt den Metallriemen in einem um die Antriebsriemenscheibe 1 gewickelten Zustand. In dieser Figur sind die Elemente 10 zu einem Zustand bewegt, in dem sie innerhalb des V-Kanals der Antriebsriemenscheibe 1 kämmen, die einen festen Riemenscheibenhalbkörper 1a und einen bewegbaren Riemenscheibenhalbkörper 1b umfasst. Der feste Riemenscheibenhalbkörper 1a ist derart angeordnet, dass er in der Axialrichtung der Riemenscheibe (Richtung, die durch die X-Achse in der Figur angezeigt wird) bewegbar ist und mittels Bewegen des bewegbaren Riemenscheibenhalbkörpers 1b in dieser Richtung wird der Riemenscheiben-V-Kanal verändert, was den Wicklungsradius des Metallriemens MV verändert. Ein identisches Verfahren kann verwendet werden, um den Windungsradius des Metallriemens für die Abtriebsriemenscheibe 5 ebenso zu variieren. Das Übersetzungsverhältnis zwischen beiden Riemenscheiben kann stufenlos mittels Steuern/Regeln des Windungsradius beider Riemenscheiben frei eingestellt werden.
1 und 2 zeigen detaillierter den Metallriemen der vorliegenden Erfindung. Aus diesen beiden Figuren zeigt 1 eine Frontansicht des Metallriemens und 2 zeigt eine Seitenansicht von rechts des Elements des Metallriemens. Dieses Element 10 weist einen Körperabschnitt 11 auf, der eine V-Fläche 11b auf jeder Seite umfasst, die mit der V-Kanalfläche der Riemenscheibe in Kontakt tritt, und einen Ohrabschnitt 12, der sich von der Mitte des Körperabschnitts 11 zu beiden Seiten und nach oben erstreckt. Eine Sattelfläche 11a ist auf jeder Seite der oberen Fläche des Körperabschnitts 11 ausgebildet und eine Haltefläche 12a ist auf der unteren Fläche jeder Seite des Ohrabschnitts 12 ausgebildet. Ferner ist ein Paar von Schlitzen 13 auf jeder Seite zwischen der Sattelfläche 11a und der Haltefläche 12a ausgebildet. Zusätzlich ist ein Paar von Ringen 20 (Metallringglied) innerhalb des Schlitzes 13 auf jeder Seite eingeführt und aufgenommen. Auf diese Weise ist ein Metallriemen MV aufgebaut, der eine Mehrzahl von Elementen durch Anordnen der Mehrzahl von Elementen 10 entlang des Rings 20 hält.
Ein ungefähr zylindrisch geformter, konvexer Abschnitt 14 (Nase) ist an dem oberen Abschnitt der Vorderfläche des Elements 10 ausgebildet und ein ungefähr zylindrisch geformter, konkaver Abschnitt 15 (Loch) ist an einer identischen Position zur Achse auf der Rückfläche des Elements ausgebildet. Dieser konkave Abschnitt 15 bildet eine Verbindung mit dem konvexen Abschnitt des hinteren Elements. Eine Verbindung beider Abschnitte wird als Kupplung bezeichnet.
In der Nähe des Auslasses der Antriebsriemenscheibe 1 wird jedes Element 10 sukzessiv gegen die Abtriebsriemenscheibe 5 mittels Elementen 10 gepresst, die von der Antriebsriemenscheibe 1 eins nach dem anderen vorwärts geschickt werden. Diese Presskraft überträgt ein Drehmoment der Antriebsriemenscheibe 1 auf die Abtriebsriemenscheibe 5. Demzufolge wirkt eine Kompressionskraft auf jedes Element 10 am gekrümmten Abschnitt der Antriebsriemenscheibe 1 in Richtung zur Abtriebsriemenscheibe 5, ohne dass ein Spalt zwischen jedem Element existiert. Im Gegensatz hierzu wird ein Drehmoment zur Abtriebsriemenscheibe 5 übertragen und eine Zugkraft wirkt auf den Ring 20 am gekrümmten Abschnitt des Rings von der Abtriebsriemenscheibe 5 in Richtung zur Antriebsriemenscheibe 1. Ein Zwischenraum zwischen den Elementen des gesamten Umfangs des Riemens akkumuliert sich jedoch am gekrümmten Rückführabschnitt des Riemens, was verursacht, dass Spalte auftreten, ohne dass eine Zugkraft auf jedes Element 10 wirkt, weil jedes Element 10 ein unabhängiger plattenförmiger Körper ist.
Hierauf tritt dann, wenn dieser Spalt am Windungsabschnitt der Antriebsriemenscheibe 1 ermöglicht wird, ein intermittierendes Pressen der Elemente 10 am Auslass der Antriebsriemenscheibe 1 auf. Dies verursacht nicht nur Oszillation und Lärm, sondern beeinflusst auch in großem Maße die Lebensdauer des Riemens.
Danach umfasst diese Art von Metallriemen Elemente, die eine Linie ohne jegli chen Spalt zwischen jedem Element bilden, bevor sie den Einlass der Abtriebsriemenscheibe erreichen. Dies wird erreicht durch Einstellen des Schwerpunkts des Elements außerhalb des Rollkreisradius der Riemenscheibe (Kippende 1c an dem Element). Mit anderen Worten wird die Freigabegeschwindigkeit der Elemente an dem Abtriebsriemenscheibenauslass erst bei einer Geschwindigkeit festgesetz, die den Rollkreisradius der Abtriebsriemenscheibe überschreitet. Weil die Umfangsgeschwindigkeit an der Postion des Schwerpunkts an der Außenseite, die größer ist als dieser Rollkreisradius, größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit, die den Rollkreisradius überschreitet, neigen sich ferner die von der Abtriebsriemenscheibe freigegebenen Elemente derart, dass die Position des Schwerpunkts vorangeht und der Ring in Richtung zum vorderen Element vorsteht, um das Element zu ziehen.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht dieses Zustands. Diese Figur ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des in 3 gezeigten Abtriebsriemenscheibenauslassbereichs von der Abtriebsriemenscheibe 5 zu der Antriebsriemenscheibe 1. Wie oben beschrieben worden ist, bewegen sich die von der Abtriebsriemenscheibe 5 vorstehenden Elemente 10 mit einer schnelleren Geschwindigkeit als die Umfangsgeschwindigkeit des Riemens 20 in Richtung zu der vorderen Riemenscheibe in einem geringfügig geneigten Zustand im Bereich des gekrümmten Riemenabschnitts von der Abtriebsriemenscheibe 5 in Richtung zur Antriebsriemenscheibe 1, wo ein Zwischenraum zwischen jedem Element sich akkummuliert und Spalte auftreten. Diese Bewegungsgeschwindigkeitsdifferenz verursacht, dass das von der Abtriebsriemenscheibe 5 freigegebene Element zu dem vorderen Element im gekrümmten Riemenabschnitt von der Abtriebsriemenscheibe 5 zu der Antriebsriemenscheibe 1 hin aufschließt. Wie in der Figur gezeigt ist, gibt es mit anderen Worten einen Bereich, in dem keine Spalte zwischen den Elementen existieren (Bereich II von 3 und 4), und einen Bereich, wo Spalte existieren, bevor sie zu dem vorderen Element aufschließen (Bereich I von 3 und 4). Bewegen der Elemente in dieser Weise derart, dass die Spalte zwischen den Elementen und den vorderen Elementen (Stücken) eng zusammenpassen, wird Schließbewegung der Elemente genannt.
Andererseits wird in einem Bereich I, in dem Spalte existieren, eine Vorwärtsneige- und Translationsbewegung (Schließbewegung) als die Gesamtbewegungsrichtung der Elemente 10 durchgeführt, und andererseits wird, während eine durch die Verbindung der vorderen und hinteren Kupplung 14, 15 erzeugte Beschränkung und eine durch den Ring 20 erzeugte Beschränkung aufgenommen sind, ermöglicht, dass die Elemente innerhalb des Bereichs dieser Beschränkung sich frei bewegen.
Unter diesen Zwischenräumen ist der Zwischenraum zwischen dem Ring 20 und dem Schlitz 13 eines Elements größer gewählt als der Abstand zwischen der Nase 14 und dem Loch 15 der Kupplung, so dass sie nicht mit der Schließbewegung stört und als ein Ergebnis, die Elemente oszillieren und sich mit der Verbindungsachse der Kupplung als Mittelpunkt bewegen.
Diese Oszillationsbewegung wird gesteuert/geregelt mittels Kontakt zwischen der Sattelfläche 11a oder der unteren Fläche des Ohrabschnitts 12a der Elemente und des Rings 20. Ein Flächendruck proportional zum Bewegungsgrad der Elemente wirkt auf den Kontaktpunkt zwischen dem Ring während dieser Steuerung/Regelung. Ferner verursachen Elemente, die zwischen den Bereich ohne einen Spalt gebracht werden (Bereich II von 3 und 4) in einem Zustand, in dem ein großer Oszillationswinkel existiert, einen einseitigen Kontakt mit der Riemenscheiben-V-Fläche (1af oder 1bf) am Antriebsriemenscheibenwindungsabschnitt, was zu V-Flächenreibung führt.
Aufgrund dessen wird der Oszillationswinkel in den Elementen 10 des Metallriemens MV der vorliegenden Erfindung kleiner gemacht, ohne mit der Schließbewegung der Elemente zu stören. Darüber hinaus wird die Länge des Ohrabsschnitts 12 verlängert, um den Flächendruck zu steuern/regeln, der an der äußersten Umfangsfläche eines Rings 20a auftritt. Der Metallriemen MV ist derart aufgebaut, dass er die Beziehung (Lα/Lβ) > 0,8 aufweist, wenn dieses Element oszilliert, wobei die Wellenmitte 30 der Kupplung als die Wellenmitte funktioniert, wenn der Abstand zwischen der äußersten Umfangsfläche des Rings 20a und der unteren Fläche des Ohrabschnitts 12a und dem Kontaktpunkt Pα und der oben genannten Wellenmitte 30 Lα ist und der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die innerste Umfangsfläche des Rings 20b und die Sattelfläche 11a und der Kontaktpunkt Pβ und die oben genannte Wellenmitte 30 Lβ ist, wie in 6 gezeigt.
Ferner ist der Metallriemen MV derart aufgebaut, dass er die Beziehung α < β aufweist, wenn der Oszillationswinkel, der verursacht, dass die äußerste Umfangsfläche des Rings 20a und die untere Fläche des Ohrabschnitts 12a in Kontakt gelangen, α ist und der Oszillationswinkel, der verursacht, dass die innerste Umfangsfläche des Rings 20b und die Sattelfläche 11a in Kontakt gelangen, β ist, wenn das Element oszilliert, wobei die Kupplungsmitte 30 der Kupplung als Wellenmitte funktioniert in einer Weise, wie oben beschrieben worden ist, in einem Zustand, in dem der Ring 20 an der Mittelposition des Schlitzes 13 angeordnet ist.
Weiterhin zeigen die in 6 gezeigten p1 ~ p5 die relative positionsmäßige Beziehung zwischen dem Element 10 und dem Ring 20. Wenn der Ring 20 an der Mittelposition bezüglich des Schlitzes des Elements 10 angeordnet ist, ist die Position p3. Diese Beziehung zeigt die Position, wenn die Position des Rings 20 sich in Schritten von 0,05 mm nach oben und nach unten (Richtung der Dicke des Riemens) verschiebt. Zum Beispiel zeigt p2 den Ring 20 0,05 mm oberhalb der Schlitzmitte. Der Zwischenraum zwischen dem Element und dem Ring, wenn der Ring an der Mittelposition (Position p3) angeordnet ist, ist C_L1, = C_L2 = 0,133 mm, identisch zu einem herkömmlichen Beispiel, und die Länge des Endes der Sattelfläche L_S ist bei L_S = 12 mm fixiert, was ebenfalls identisch zu einem herkömmlichen Beispiel ist.
7 zeigt Veränderungszustände des Oszillationswinkels (Kontaktwinkel, entweder α oder β) der Elemente bis zum Kontakt zwischen dem Ring und dem Element, wenn die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y verändert wird und die Länge des Endes der Sattelfläche L_S bei einem herkömmlichen Wert für jede der oben genannten Relativpositionen p1 ~ p5 fixiert ist.
Zunächst verändert sich der Oszillationswinkel der Elemente sogar dann nicht, wenn die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y verlängert wird, gerade bevor Kontakt mit der Riemenscheiben-V-Fläche an Positionen p4, p5 hergestellt wird, wo der Ring 20 stromabwärts innerhalb des Schlitzes eines Elements 10 angeordnet ist. Dies deutet an, dass der Oszillationswinkel derart spezifiziert ist, dass die innerste Umfangsfläche des Rings 20 immer in Kontakt mit der Sattelfläche 11a des Elements kommt, wenn der Ring an den Positionen p4, p5 angeordnet ist. Der Oszillationswinkel zu diesem Zeitpunkt β, was ein fester Wert ist, weil die Länge des Endes der Sattelfläche L_S fixiert ist.
Im Gegensatz hierzu verändet sich der Oszillationswinkel innerhalb der Gesamtheit der Graphen, wenn die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y bei den Positionen p1 und p2 (Relativpositionen der Elemente und des Rings) verändert wird. Dies deutet an, dass der Oszillationswinkel derart spezifiziert ist, dass die äußerste Umfangsfläche des Rings 20a immer in Kontakt mit der unteren Fläche eines Ohrabschnitts 12a des Elements an diesen Positionen gelangt, und es versteht sich, dass es einen Effekt (Oszillationswinkel-Steuer/Regeleffekt) gibt, dass der Oszillationswinkel durch Verlängern der Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y kleiner wird. Mit anderen Worten ist der Oszillationswinkel als α spezifiziert, was eine Variable der Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y ist.
Wenn die Relativposition der Elemente und des Rings die Position p3 ist und der Ring 20 exakt bei der Mittelposition bezüglich des Schlitzes 13 eines Elements angeordnet ist, existiert ferner ein Bereich, in dem der Oszillationswinkel des Elements 10 sich aufgrund der Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y verändert, und ein Bereich existiert, in dem keine Veränderung auftritt. Wie aus der Beschreibung bis hierher klar ist, bedeutet dies, dass der Bereich, in dem der Oszillationswinkel sich nicht verändert, ein Bereich ist, in dem die innerste Umfangsfläche des Rings 20b und die Sattelfläche 11a des Elements im Voraus in Kontakt gelangen, und der Bereich, in dem der Oszillationswinkel sich verändert, ein Bereich ist, in dem die äußerste Umfangsfläche des Rings 20a und die untere Fläche eines Ohrabschnitts 12a des Elements im Voraus in Kontakt gelangen.
Aus der Beziehung zwischen dem Oszillationswinkel der Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y und dem Element in Position p3 zeigt sich der Steuer/Regeleffekt des Oszillationswinkels selbst, wenn die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y = 8,25 mm eine Beziehung aufweist von L_Y >= 10,5 mm in herkömmlicher Technologie, wenn der Ring 20 in der Mitte des Schlitzes 13 eines Elements angeordnet ist. Darüber hinaus bedeutet die Existenz des Oszillationswinkel-Steuer/Regeleffekts an dieser Mittelposition p3, dass es einen Oszillationswinkel-Steuer/Regeleffekt in einem Bereich gibt, in dem die relative Positionsbeziehung, die durch den Ring 20 und das Element 10 erhaltbar ist, 50% oder mehr ist (Bereiche p1 ~ p3 oder höher).
Zusätzlich ist bei Betrachtung von 7 der Steuer/Regeleffekt des Oszillationswinkels, wenn beispielsweise die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y 12 mm ist, ungefähr 0,144 Grad (14,3%) in Position p3 und ungefähr 0,216 Grad (33,8%) in Position p2, was verdeutlicht, dass ein großer Effekt existiert.
In 8 ist der Veränderungszustand des Oszillationswinkels in Position p3 in 7 nicht die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y, sondern wird durch die Abstände Lα und Lβ von der Kupplungsmitte 30 zu dem Kontaktpunkt repräsentiert und zeigt ferner den Veränderungszustand des Oszillationswinkels des oben genannten Elements, der durch diese Verhältnisse Lα/Lβ spezifiziert ist. Zusätzlich sind die tatsächlich gemessenen Werte von Lα und Lβ in 8 beide der rechten vertikalen Achse hinzugefügt.
Der Bereich in 8, bei dem Lα/Lβ (angedeutet durch die gestrichelte Linie) 0,822 oder mehr ist, ist dem Bereich in 7 äquivalent, in dem die Länge des Endes des Ohrabschnitts L_Y 10,5 mm oder mehr ist, und ist der Abschnitt des Bereichs, in dem der Steuer/Regeleffekt des Oszillationswinkels aufgrund der Verlängerung der Länge des Endes des Ohrabschnitts in dem Bereich, in dem die durch den Ring 20 und das Element 10 erhaltbare relative Positionsbeziehung 50% oder mehr ist, offensichtlich ist. Ferner ist dieser Bereich der Bereich, in dem der Oszillationswinkel α < β ist, wenn der Ring an der Mittelposition (Position p3) des Schlitzes 13 eines Elements angeordnet ist. Dies ist der Bereich, der den Metallriemen der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
Der Maximalwert dieses Bereichs wird durch die Positionsbeziehung zwischen den Riemen-V-Flächen 1a, 1b und des Endes des Ohrabschnitts spezifiziert und ist innerhalb eines Bereichs gewählt, in dem das Ende des Ohrabschnitts nicht in Kontakt mit der V-Fläche der Riemenscheibe gelangt. Diese Beziehung zwischen dem Element 10 und der Riemenscheibe am Riemenscheibenwindungsabschnitt wird durch beide V-Flächen und den Kipprand bestimmt, der dazu führt, dass die Position der Elemente unstabil wird und auch verursacht, dass die Kraftübertragungseffizienz sich verschlechtert. Ferner wird eine Reaktionskraft von den Riemenscheiben-V-Flächen zu dem Ohrabschnitt erzeugt, wenn das Ende des Ohrabschnitts in Kontakt mit den Riemenscheiben-V-Flächen gelangt. Verstärkungen würden notwendig, um dieser Reaktionskraft Rechnung zu tragen, aber sind hinsichtlich der Festigkeit der Elemente nicht ratsam.
9 zeigt ein Vergleichsbeispiel zwischen dem Element 10 des Metallriemens der vorliegenden Erfindung, das auf diese Weise erhalten wird, und einem herkömmlichen Element 40. Das herkömmliche Element 40 wird durch eine doppelpunktierte, gestrichelte Linie repräsentiert und ein Beispiel des Maximalwerts des Elements der vorliegenden Erfindung wird durch die gestrichelte Linie 10a repräsentiert.
Die obige Beschreibung galt für einen festen Wert des Zwischenraums des Schlitzes 13 eines Elements und des Rings 20 (C_L1 = C_L2 = 0,133 mm, *Gesamtzwischenraum C_L = 0,266 mm), obwohl der oben genannte Oszillationswinkel-Steuer/Regeleffekt sich abhängig von diesem Abstand verändert. 10 zeigt den Veränderungszustand des Oszillationswinkels, wenn dieser Gesamtzwischenraum C_L von dem Mittelwert C_L = 0,266 mm (Position s3) in Schritten von +/- 127 mm verändert wird.
Wie in der Figur gezeigt ist, wird ein Verlängerungseffekt des Endes des Ohrabschnitts bemerkbar, wenn der Zwischenraum zwischen dem Ring 20 und dem Element 10 kleiner wird. Zum Beispiel kann ein Bereich, in dem α < β ist, in einem Bereich erhalten werden, in dem die Länge des Endes des Ohrabschnitts 9,7 mm oder mehr in Position s2 ist, wobei der Gesamtzwischenraum C_L 0,127 mm kleiner als der Mittelwert C_L ist.
Ferner ermöglicht es eine Betrachtung dieser Figur beispielsweise, einen Zwischenraumwert zu finden, der ausgedehnt werden kann, wenn der Oszillationswinkel eines Elements identisch mit einem herkömmlichen Element ist. Obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, ist der Gesamtzwischenraum (wobei der Oszillationswinkel eines Elements 0,8 Grad eines herkömmlichen Winkels ist, wenn die Länge des Endes des Ohrabschnitts 12 mm ist) zwischen s3 und s4, was es ermöglicht, den Gesamtzwischenraum C_L durch Spezifizieren der Länge des Endes des Ohrabschnitts und zweier Oszillationswinkel von Elementen zu bestimmen.
11 zeigt die Wirkung des Kupplungsabschnitts, der die Wellenmitte wird, wenn das Element oszilliert und sich um das Ausmaß des Zwischenraums verschiebt, der von der Differenz der Durchmesser der konkaven und konvexen Seite erzeugt wird. Diese Figur zeigt einen Fall, in dem der Unterschied im Durchmesser der konkaven Seite (Loch 15) und konvexen Seite (Nase 14) der Kupplungen auf 0,1 mm gewählt ist und ist ein Beispiel des Effekts, wenn die Mitte der Kupplung auf der konkaven Seite und die Mitte der Kupplung auf der konvexen Seite es ermöglichen, dass die Wellenmitte sich um +/- 0,05 mm verschiebt.
Die in 11 gezeigte Bestimmung c1 ist ein Beispiel, wenn die Kupplung auf der konkaven Seite auf 0,05 mm bezüglich der konvexen Seite fällt. Ferner zeigt c2, dass dann, wenn die Wellenmitten beider Kupplungen zusammenpassen, und c3 zeigt, wenn die konkave Seitenkupplung 0,05 mm oberhalb der konvexen Seitenkupplung liegt.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Element hat das Element, dessen Länge des in der Ausführungsform gezeigten Ohrabschnitts auf 10,5 mm verlängert ist, keinen Effekt im Vergleich zu dem herkömmlichen Element im Zustand von c3. In Position c2 versteht es sich, dass der Effekt der Reduzierung des Oszillationswinkels im Vergleich zu dem herkömmlichen Element durch 0,0936 Grad und in Position c3 der Winkel durch 0,15116 Grad im Vergleich zur herkömmlichen Ausführungsform reduziert ist.
Wie oben gezeigt wurde, versteht es sich, dass die Elemente des Metallriemens der vorliegenden Erfindung ein unstabiles Verhalten in der Nähe des in 4 gezeigten Abtriebsriemenscheibenauslasses aufweisen, und ein Verlängern des Ohrabschnitts kann in dem Bereich gesehen werden, in dem ein Spalt zwischen der Sattelfläche und dem Ring existiert.
Zusätzlich zeigte die oben beschriebene Ausführungsform als ein Arbeitsbeispiel des Metallriemens der vorliegenden Erfindung in einem Fall, in dem die Querschnittsform des Rings 20 und die Form der unteren Fläche des Ohrabschnitts 12a rechtwinklig waren und die Form der Sattelfläche 11a eine sanft konvexe Fläche aufwies. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diese Formen beschränkt und kann in entsprechender Weise für jegliche Kombination dieser Formen angewendet werden (zum Beispiel eine Kombination von konvexen Flächen und konkaven Flächen).
Ein Metallriemen ist derart aufgebaut, dass er die Beziehung (Lα/Lβ) > 0,8 aufweist, wenn erlaubt wird, dass eine Kupplung 14 eines Elements als eine Wellenmitte oszilliert, wobei der Abstand zwischen der Stelle, an dem die äußerste Umfangsfläche eines Rings 20a und die untere Fläche eines Ohrabschnitts 12a in Kontakt mit der oben genannten Wellenmitte gelangen, Lα ist, und der Abstand zwischen der Stelle, an der die innerste Umfangsfläche eines Rings 20b und eine Sattelfläche 11a in Kontakt mit der oben genannten Wellenmitte gelangen, Lβ ist. Als ein klareres Arbeitsbeispiel kann der Kontaktpunkt zwischen der äußersten Umfangsfläche des Rings und der unteren Fläche des Ohrabschnitts von der Kupplung entfernt positioniert werden durch Verlängern eines Ohrabschnitts 12 in der Richtung der Riemenscheiben-V-Fläche. Verwendung dieses Typs von Zusammensetzung ermöglicht es, die Oszillation der Elemente zu reduzieren, was wiederum den Vibrationslärm verringert und die Dauerhaftigkeit des Riemens verbessert.

Claims

Metall-Riemen (MV), der ein Metallringglied (20) umfasst, das durch eine Mehrzahl von endlosen riemenförmigen Metallen gebildet ist, die aufeinander gestapelt sind, und eine Mehrzahl von Metallelementgliedern (10), die entlang des Metallringglieds (20) gelagert sind; wobei die Metallelementglieder (10) einen Schlitz (13) aufweisen, der das Metallringglied (20) aufnimmt, und eine Kupplung (14, 15), die einen ungefähr zylindrisch geformten konvexen Abschnitt (14) und einen konkaven Abschnitt (15) umfasst, die zum Verbinden des vorderen und des hinteren Metallelementgliedes (10) mit der Frontfläche und der Rückfläche der Hauptfläche der Metallelementglieder (10) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung (Lα/Lβ) > 0,8 erfüllt ist, wenn eine Welle (30), die sowohl durch die Mitte der Kupplung (14, 15) geht als auch die Hauptfläche des Metallelementglieds (10) in der Richtung durch die Front- und Rückfläche durchsetzt, als eine Wellenmitte wirkt und es ermöglicht wird, dass das Metallelementglied (10) sich neigt, wobei der Abstand zwischen der Stelle, wo die äußerste Umfangsfläche (20a) des Metallringglieds (20) und das Metallelementglied (10) in Kontakt gelangen, und der oben genannten Wellenmitte (30) Lα ist, und wobei der Abstand zwischen der Stelle, wo die innerste Umfangsfläche (20b) des Metallringglieds (20) und das Metallelementglied (10) in Kontakt gelangen, und der oben genannten Wellenmitte (30) Lβ ist.
Metall-Riemen (MV) nach Anspruch 1, bei dem α < β ist, wenn ein Ring (20) an der Mittelposition eines Elementschlitzes (13) angeordnet ist, wobei α der Oszillationswinkel ist, der bewirkt, dass die äußerste Umfangsfläche des Rings (z. B. 20a in der Ausführungsform) und die Fläche (12a) der Elemente, die relativ zu dieser Fläche (20a) dem Boden zugewandt ist, in Kontakt gelangen, und wobei β der Oszillationswinkel ist, der bewirkt, dass die innerste Umfangsfläche des Rings (z. B. 20b in der Ausführungsform) und die Fläche (11a) der Elemente (10), die der Oberseite zugewandt ist, in Kontakt gelangen, in dem Moment, in dem die Elemente um die Wellenmitte (30) der Kupplungen (14, 15) zentriert oszillieren.
Metall-Riemen (MV) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ungefähr zylinderförmigen konkaven Abschnitts (15) größer ist als der Durchmesser des konvexen Abschnitts (14) in den Kupplungen.