DE69937448T2

DE69937448T2 - Riemen für stufenloses getriebe

Info

Publication number: DE69937448T2
Application number: DE69937448T
Authority: DE
Inventors: Ken Wako-shi Kanokogi; Takamichi Wako-shi Shimada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: EP1069343A4; JPH11351335A; EP1069343B1; EP1069343A1; WO1999053219A1; DE69937448D1; US6332854B1

Description

Hintergrund der Erfindung
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Riemen für ein stufenlos veränderbares Getriebe, welches eine große Anzahl von an Metallelementen umfasst, die an Metallringanordnungen gelagert sind, von denen jede durch eine Mehrzahl von übereinander geschichteten endlosen Metallringen gebildet ist.
Stand der Technik:
In 2 und 3 gezeigt ist, sind ein Paar von Hauptflächen 28 und 39, die orthogonal zu einer Bewegungsrichtung und parallel zueinander verlaufen, an einer vorderen Seite und einer hinteren Seite eines Metallelementes 32 in der Bewegungsrichtung vorgesehen, und eine Schräge 41 ist radial innerhalb der Hauptfläche 38 an der Vorderseite in der Bewegungsrichtung derart ausgebildet, dass sie mit der letzteren zusammenfällt. Ein Paar von benachbarten der Metallelemente 32 kann relativ zueinander um eine Kippkante 40, die zwischen der Hauptfläche 38 und der Schräge 41 verläuft, geneigt werden. Wie in 4 gezeigt ist, sind daher dann, wenn die Metallelemente 32 von einer Antriebsriemenscheibe 6 zu einer Abtriebsriemenschreibe 11 bewegt werden, die Hauptflächen 38 und 39 von benachbarten der Metallelemente 32 in Anlage aneinander angeordnet, um eine Antriebskraft zu übertragen. Wenn sich die Metallelemente 32 in einem um die Antriebsriemenscheibe 6 oder die Abtriebsriemenscheibe 11 herumgeführten Zustand befinden, kann die Störung der Metallelemente 32 miteinander durch die Neigung um die Kippkante 40 vermieden werden.
Die Metallelemente 32 des Riemens für das stufenlose veränderbare Getriebe führen eine geradlinige Translationsbewegung in einem Sehnenbereich des Riemens zwischen der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsrie menscheibe 11 aus, und folglich sind die Bewegungsgeschwindigkeiten verschiedener Bereiche des Metallelements 32 zueinander gleich. Jedoch führen in einem Zustand, in welchem die Metallelemente 32 um die Antriebsriemenscheibe 6 und die Abtriebsriemenscheibe 11 herumgeführt sind, die Metallelemente 32 eine Drehbewegung um die Achsen der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsriemenscheibe 11 aus, und folglich ist die Bewegungsgeschwindigkeit eines radial äußeren Bereichs des Metallelements 32 größer als diejenige eines radial inneren Bereichs des Metallelements 32.
In dieser Situation sind die um die Riemenscheiben 6 und 11 herumgeführten Metallelemente 32 in Anlage aneinander an der Kippkante 40 gebracht. Daher ist die Geschwindigkeit der Kippkante 40 eines jeden der Metallelemente 32, welche um die Riemenscheiben 6 und 11 herumgeführt sind, (die Neigungskreisgeschwindigkeit) gleich der Geschwindigkeit der verschiedenen Bereiche der Metallelemente 32, welche die geradlinige Translationsbewegung in dem Sehnenbereich durchführen. Es ist nämlich die Geschwindigkeit der Kippkante 40 der Metallelemente 32 in Riemenbereichen, welche um die Riemenscheiben 6 und 11 herumgeführt sind, und die Geschwindigkeit der Kippkante 40 der Metallelemente 32 in Riemenbereichen, welche nicht um die Riemenscheiben 6 und 11 herumgeführt sind, (das heißt der Sehnenbereich) zueinander gleich. Daher ist in dem Zustand, in welchem die Metallelemente 32 um die Riemenscheiben 6 und 11 herumgeführt sind, die Geschwindigkeit des radial äußeren Bereichs des Metallelements 32 größer als die Geschwindigkeit der Kippkante 40, und die Geschwindigkeit des radial inneren Bereichs des Metallelements 32 als die Kippkante 40 kleiner als die Geschwindigkeit der Kippkante 40.
Wenn nun sich die Metallelemente 32 in dem Sehnenbereich zwischen der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsriemenscheibe 11 zu befinden, um die Antriebskraft zu übertragen, sind die Hauptflächen 38 und 39 von benachbarten der Metallelement 32 in engen Kontakt miteinander gebracht und werden daher daran gehindert sich zu neigen. Wenn jedoch die Metallelemente 32 sich in dem Sehnenbereich zwischen der Abtriebsriemenscheibe 11 und der Antriebsriemenscheibe 6 befinden, um keine Antriebskraft zu übertragen, wird ein schmaler Spalt zwischen den benachbarten der Metall element 32 gebildet und folglich können in manchen Fällen in einem Bereich A in 4 die Metallelemente 32 mit der Antriebsriemenscheibe 6 in Kämmung gebracht werden, während sie in der Bewegungsrichtung geneigt sind (wobei die Neigung aufrechterhalten bleibt). Wenn die Metallelemente 32 mit der Antriebsriemenscheibe 6 in Kämmung gebracht sind, während sie in der Bewegungsrichtung geneigt bleiben, tritt eine Bewegung zum Auflösen der Neigung der Metallelemente 32 und zum Verdichten des Spaltes zwischen den Metallelementen in dem Sehnenbereich in der Nähe eines Ausgangs der Antriebsriemenscheibe 6, um einer zwischen den Elementen wirkenden Zwangskraft zu widerstehen, auf, und folglich entstehen die folgenden Probleme: der Verschleiß der Metallelemente 32 und der Riemenscheiben 6 wird erhöht und die Kraftübertragungseffizienz wird verringert.
Daher ist ein in der JP-425840 A beschriebener Riemen für ein stufenloser veränderbares Getriebe derart konstruiert, dass der Schwerpunkt G des Metallelements 32 sich in der Nähe der Kippkante 40 oder radial außerhalb der Kippkante 40 befindet, wodurch verhindert wird, dass ein Spalt zwischen den Metallelementen 32 in den Sehnenabschnitt zwischen der Abtriebsriemenscheibe 11 und der Antriebsriemenscheibe 6 gebildet wird, so dass die Metallelemente 32 in engem Kontakt miteinander sanft mit der Antriebsriemenscheibe 6 in Kämmung gebracht werden.
Insbesondere ist die Geschwindigkeit der Metallelemente 32 in dem Sehnenbereich zwischen den Riemenscheiben 6 und 11 gleich der Teilkreisgeschwindigkeit, aber die Geschwindigkeit des Schwerpunkts G der Metallelemente 32, welche um die Riemenscheiben 6 und 11 herumgeführt sind, ist größer als die Teilkreisgeschwindigkeit, wenn der Schwerpunkt G radial außerhalb der Kippkante 40 liegt. Anders ausgedrückt, ist die kinetische Energie der die Abtriebsriemenscheibe 11 verlassenden Metallelemente größer als die kinetische Energie der in dem Sehnenabschnitt liegenden Metallelemente 32. Die in dem Sehnenabschnitt liegenden Metallelemente 32 werden nach vorn gezwängt (zu der Antriebsriemenscheibe 6 hin) durch einen Unterschied zwischen den kinetischen Energien und werden sanft mit der Antriebsriemenscheibe 6 in Kämmung gebracht in einem Zustand, in welchem sie in engem Kontakt miteinander angeordnet sind.
Bei dem oben beschriebenen Stand der Technik ist zugelassen, dass der Schwerpunkt G des Metallelements 32 radial innerhalb der Kippkante 40 liegt, sogar in einem Abstand von 0,5 mm von letzterem. Wenn jedoch der Schwerpunkt G radial innerhalb der Kippkante 40 liegt, wird die kinetische Energie des die Abtriebsriemenscheibe 11 verlassenden Metallelements 32 kleiner als diejenige eines Metallelements 32, welches sich in dem Sehnenbereich befindet, und folglich können die sich in dem Sehnenbereich befindenden Metallelemente nicht mit der Antriebsriemenscheibe 6 in Kämmung gebracht werden, ohne in einem Zustand, in welchem sie sich in engem Kontakt miteinander befinden, nach vorn geneigt zu sein. Daher ist es erforderlich, dass der Schwerpunkt G des Metallelements 32 radial außerhalb der Kippkante 40 liegen sollte. Anders ausgedrückt ist es erforderlich, dass eine Beziehung Vr < Vg hergestellt ist, wenn Vr eine Geschwindigkeit der Kippkante 40 zu einem Zeitpunkt, zu dem das Metallelement 32 die Abtriebsriemenscheibe 11 verlässt, wiedergibt, und Vg eine Geschwindigkeit des Schwerpunkts G des Metallelements 32 wiedergibt.
Wenn weiterhin der Schwerpunkt G des Metallelements 32 sich radial nach außen zu weit weg von der Kippkante 40 bewegt, wird die kinetische Energie der Metallelemente 32, welche die Abtriebsriemenscheibe 11 verlassen haben, übermäßig, und die Metallelemente 32 drehen sich derart, dass sie nach vorne fallen, wie in 10 gezeigt ist. Als Ergebnis wird die Energie durch die Störung zwischen einer Metallringanordnung 31 und einem unteren Bereich eines Ohrbereichs 36 oder durch die Störung von Kopplung aufgewendet, was dadurch zu einem Verlust einer Kraft zum Befördern der Metallelemente 32 nach vorne führt. Daher gibt es eine Möglichkeit, dass die Metallelemente 32 nicht mit der Antriebsriemenscheibe 6 in einem Zustand, der frei von Neigung ist, in Kämmung gebracht werden können.
Ein weiterer Riemen für ein stufenlos veränderbares Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der JP 05 240 309 A bekannt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sicherzustellen, dass der Schwerpunkt der Metallelemente in einem geeigneten Bereich korrekt definiert ist, wodurch die sich in dem Sehnenbereich befindenden Metallelemente mit der Antriebsriemenscheibe in einem Zustand frei von Neigung in Kämmung gebracht werden.
Zur Lösung der obigen Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Riemen für ein stufenlos veränderbares Getriebe vorgesehen, wie in Anspruch 1 beansprucht, umfassend eine große Anzahl von Metallelementen, welche an Metallringanordnungen gelagert sind, von denen eine jede eine Mehrzahl von endlosen Metallringen, welche übereinander geschichtet sind, umfasst, wobei der Ring um eine Antriebsriemenscheibe und eine Abtriebsriemenscheibe zur Übertragung einer Antriebskraft zwischen den beiden Riemenscheiben geführt ist, wobei die Metallelemente Ringschlitze umfassen, um die Metallringanordnungen zu lagern und in sich neigender Anlage aneinander sind, wobei ein Kippkante dazwischen angeordnet ist. Die folgende Beziehung ist erfüllt: Vr < Vg < Vswobei Vr eine Geschwindigkeit der Kippkante zu einem Zeitpunkt bezeichnet, zu dem das Metallelement die Abtriebsriemenscheibe verlässt, Vg eine Geschwindigkeit des Schwerpunkts des Metallelements bezeichnet; und Vs eine Geschwindigkeit eines radial äußeren Endes des Ringschlitzes bezeichnet.
Mit der obigen Anordnung ist die Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts der Metallelemente größer gewählt als die Geschwindigkeit Vr Kippkante zu einem Moment, in welchem die Metallelemente die Abtriebsriemenscheibe verlassen. Daher besitzen die die Abtriebsriemenscheibe verlassenden Metallelemente eine größere kinetische Energie als die sich in dem Sehnenbereich befindenden Metallelemente, wodurch die sich in dem Sehnenbereich befindenden Metallelemente zwangsläufig nach vorwärts gedrängt werden können und mit der Antriebsriemenscheibe in einem Zustand in engem Kon takt miteinander, ohne geneigt zu sein, in Kämmung gebracht werden können. Weiterhin ist die Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts der Metallelemente kleiner gewählt als die Geschwindigkeit Vs des radial äußerem Endes des Ringschlitzes. Daher kann im Voraus vermieden werden, dass die die Abtriebsriemenscheibe verlassenden Metallelemente in einer Bewegungsrichtung mit übermäßiger kinetische Energie umfallen, wodurch die sich in dem Sehnenbereich befindenden Metallelemente sanft in engem Kontakt miteinander gebracht werden können und, ohne geneigt zu werden, mit der Antriebsriemenscheibe in Kämmung gebracht werden können.
Weiterhin ist eine Beziehung Vr < Vk < Vg < Vs erfüllt, wobei Vk die Geschwindigkeit eines radial inneren Endes des Ringschlitzes des Metallelements bezeichnet.
Mit der obigen Anordnung kann dann, wenn eine Wirkung zum Verdichten eines Spalts zwischen den Metallelemente in dem Sehnenbereich, der sich von der Abtriebsriemenscheibe zu der Antriebsriemenscheibe erstreckt, auftritt, ein auf die Metallelemente wirkendes Neigemoment verringert werden, um es den Metallelemente zu ermöglichen, sanft in engen Kontakt miteinander gebracht zu werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 bis 9 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine Skelettdarstellung eines Kraftübertragungssystems in einem Fahrzeug, an welchem ein kontinuierlich veränderbares Getriebe angebracht ist; 2 ist eine Perspektivansicht eines Metallriemenbereichs; 3 ist eine Ansicht in der Richtung eines Pfeils 3 in 2; 4 ist eine Ansicht eines um eine Antriebsriemenscheibe und eine Abtriebsriemenscheibe herumgeführten Metallriemens; 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Technik zum Regulieren des Schwerpunktes eines Metallelements; 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Beziehung Vr < Vk < Vg < Vs entsprechend 3; 7 ist eine Ansicht, welche eine Abmessung eines jeweiligen Abschnitts des Metallelements zeigt; 8 ist eine Ansicht, die einen jeweiligen Bereich des Metallriemens zeigt; 9 ist ein Schaubild, welches eine Variation von Geschwindigkeit in einem jeweiligen Bereich des Metallriemens zeigt; und 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Probleme des Standes der Technik.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Der Modus zur Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun mittels einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, erläutert.
1 zeigt die Skelettstruktur eines kontinuierlich veränderbaren Getetriebes T vom Metallriementyp, welches an einem Kraftfahrzeug angebracht ist. Eine Eingangswelle 3 ist mit einer Kurbelwelle 1 eines Motors E durch einen Dämpfer 2 verbunden und ist darüber hinaus mit einer Antriebswelle 5 des kontinuierlich veränderlichen Getriebes T vom Metallriementyp durch eine Startkupplung 4 verbunden. Eine Antriebsriemenscheibe 6 ist an der Antriebswelle 5 angebracht und umfasst eine stationäre Riemenscheibenhälfte 7, welche an der Antriebswelle 5 befestigt ist, sowie eine bewegliche Riemenscheibenhälfte 8, welche zu der stationären Riemenscheibenhälfte 7 hin und von derselben weg bewegbar ist. Die bewegliche Riemenscheibenhälfte 8 wird zu der stationären Riemenscheibenhälfte 7 hin beaufschlagt durch einen Hydraulikdruck, welcher auf eine Kammer 9 ausgeübt wird.
Eine Abtriebsriemenscheibe 11 ist an der Abtriebswelle 10 parallel zu der Antriebswelle 5 angeordnet und umfasst eine stationäre Riemenscheibenhälfte 12, welche an der Abtriebswelle 10 befestigt ist, sowie eine bewegliche Riemenscheibenhälfte 13, welche zu der stationären Riemenscheibenhälfte 12 hin und von derselben weg bewegbar ist. Die bewegliche Riemenscheibenhälfte 13 ist zu der stationären Riemenscheibenhälfte 12 hin beaufschlagt durch einen Hydraulikdruck, welcher auf eine Ölkammer 14 ausgeübt wird. Ein Metallriemen 15, welcher eine große Anzahl von Metallelementen 32 umfasst, welche an einem Paar einer linken und einer rechten Metallriemenanordnung 31, 31 gelagert sind, ist zwischen der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsriemenscheibe 11 herumgeführt (siehe 2). Jede der Metallringanordnungen 31 umfasst 12 übereinander geschichtete Metallringe 33.
Ein Vorwärts-Antriebsrad 16 und ein Rückwärts-Antriebsrad 17 sind drehbar an der Abtriebswelle 10 gelagert und sind in der Lage, selektiv mit der Abtriebswelle 10 durch eine Wähleinrichtung 18 gekoppelt zu werden. Mit einer Ausgangswelle 19, welche parallel zu der Abtriebswelle 10 angeordnet ist, sind ein Vorwärts-Abtriebsrad 20, welches mit dem Vorwärts-Antriebsrad 16 kämmt, sowie ein Rückwärts-Abtriebsrad 22, welches mit dem Rückwärts-Antriebsrad 17 durch ein Rückwärts-Zwischenrad 21 kämmt, befestigt.
Die Drehung der Ausgangswelle 19 wird durch ein letztes Antriebsrad 23 und ein letztes Abtriebsrad 24 zu einem Differenzial 25 eingegeben und dann von dem Differenzial 25 durch eine linke und eine rechte Achse 26, 26 zu Antriebsrädern W, W übertragen.
Eine Antriebskraft von dem Motor E wird durch die Kurbelwelle 1, den Dämpfer 2, die Eingangswelle 3, wie Startkupplung 4, die Antriebswelle 5, die Antriebsriemenscheibe 6, den Metallriemen 15 und die Abtriebsriemenscheibe 11 zu der Abtriebswelle 10 übertragen. Wenn ein Vorwärts-Fahrbereich ausgewählt ist, wird die Antriebskraft von der Abtriebswelle 10 durch das Vorwärts-Antriebsrad 16 und das Vorwärts-Abtriebsrad 20 zu der Ausgangswelle 19 übertragen, um das Fahrzeug nach vorn zu bewegen. Wenn ein Rückwärts-Fahrbereich ausgewählt ist, wird die Antriebskraft von der Abtriebswelle 10 durch das Rückwärts-Antriebsrad 17, das Rückwärts-Zwischenrad 21 und das Rückwärts-Abtriebsrad 22 zu der Ausgangswelle 19 übertragen, um das Fahrzeug nach rückwärts zu bewegen.
Hierbei wird das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich reguliert durch Steuern/Regeln der der Ölkammer 9 in der Antriebsriemenscheibe 6 und der Ölkammer 14 in der Abtriebsriemenscheibe 11 des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp zugeführten Hydraulikdrücke durch eine Hydraulikdruck-Steuer/Regeleinheit U2, welche durch einen Befehl von einer elektronischen Steuer/Regeleinheit U1 betrieben wird. Insbesondere wird, wenn der der Ölkammer 14 in der Abtriebsriemenscheibe 11 zugeführ te Hydraulikdruck relativ zu dem der Ölkammer 9 in der Antriebsriemenscheibe 6 zugeführten Hydraulikdruck erhöht wird, eine Nutbreite der Abtriebsriemenscheibe 11 verringert, was er zu einem erhöhten effektiven Radius führt. Hiermit verbunden wird eine Nutbreite der Antriebsriemenscheibe 6 erhöht, was zu einem verringerten effektiven Radius führt. Daher wird das Schaltverhältnis des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp kontinuierlich in Richtung auf "LOW" variiert. Umgekehrt wird dann, wenn der der Ölkammer 9 in der Antriebsriemenscheibe 6 zugeführte Hydraulikdruck relativ zu dem der Ölkammer 14 in der Abtriebsriemenscheibe 11 zugeführten Hydraulikdruck erhöht wird, die Nutbreite der Antriebsriemenscheibe 6 verringert, was er zu einem erhöhten effektiven Radius führt. Hiermit verbunden wird eine Nutbreite der Abtriebsriemenscheibe 11 erhöht, was zu einem verringerten effektiven Radius führt. Daher wird das Schaltverhältnis des kontinuierlich veränderbaren Getriebes T vom Metallriementyp kontinuierlich in Richtung auf "OD" variiert.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, umfasst das Metallelement 32, welches durch Stanzen aus einer Metall Platte geformt ist, einen im Wesentlichen trapezförmigen Elementkörper 34 und einen im Wesentlichen dreiteckigen Ohrbereich 36, welcher mit einem oberen Bereich des Elementkörpers 34 durch ein paar eines linken und eines rechten Ringschlitzes 35, 35, in welchen die Metallringanordnungen 31, 31 eingesetzt sind, verbunden ist. Ein Paar von Riemenscheibenanlageflächen 37, 37 sind an einem linken und einer rechten gegenüberliegenden Rand des Elementkörpers 34 ausgebildet und sind in der Lage, an V-Flächen der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsriemenscheibe 11 anzuliegen. Ein Paar einer vorderen und einer hinteren Hauptfläche 38 und 39, welche orthogonal zu einer Bewegungsrichtung und parallel zueinander sind, sind an vorderen und hinteren Seiten des Metallelements 32 in der Bewegungsrichtung ausgebildet, und eine Schräge 41 ist unterhalb der Hauptfläche 38 an der Vorderseite in der Bewegungsrichtung ausgebildet, wobei eine lateral verlaufende Kippkante 40 dazwischen angeordnet ist. Ferner sind ein Vorsprung 42 und eine Vertiefung 43 jeweils an der Hauptfläche 38 an der Vorderseite in der Bewegungsrichtung und der Hauptfläche 39 an der Rückseite in der Bewegungsrichtung ausgebildet, welche dem Ohrbereich 36 entsprechen.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist ein Schwerpunkt G des Metallelements 32 radial außerhalb der Kippkante 40 angeordnet und ist radial innerhalb der radial äußeren Enden 35₁ und 35₁ der Ringschlitze 35, 35 angeordnet. Anders ausgedrückt, wenn die Geschwindigkeit der Kippkante 40 in einem Moment, in welchem das Metallelement 32 die Abtriebsriemenscheibe 11 verlässt, durch Vr bezeichnet wird, die Geschwindigkeit des Schwerpunkts G des Metallelements 32 durch Vg bezeichnet wird, und die Geschwindigkeit der radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35 durch Vs bezeichnet wird, ist eine Beziehung Vr < Vg < Vs erfüllt.
Wie in 4 gezeigt ist, übertragen die benachbarten der Metallelemente 32, welche sich in einem Sehnenbereich der Voraus-Seite befinden, welcher von der Antriebsriemenscheibe 6 zu der Abtriebsriemenscheibe 11 hin verläuft (das heißt in einem Sehnenbereich, der in der Lage ist, die Antriebskraft zu übertragen), die Antriebskraft in einem Zustand, in welchem die Hauptfläche 38 der Vorderseite des Metallelements 32 und die Hauptfläche 39 der Rückseite des Metallelements 32 in Anlage aneinander sind und der Vorsprung 42 in der Vorderseite des Metallelements 32 in die Vertiefung 43 der Rückseite des Metallelements 32 eingesetzt ist. Die Metallelemente 32, die um die Antriebsriemenscheibe 6 und die Abtriebsriemenscheibe 11 herumgeführt sind, sind um die Kippkante 40 geschwenkt durch Freigeben des Kontakts der Hauptflächen 38 und 39 miteinander, und sind radial in einer radialen Richtung der Riemenscheiben 6 und 11 angeordnet.
Andererseits wird ein schmaler Spalt an einer Auslassseite der Abtriebsriemenscheibe 11 zwischen den Metallelementen 32, welche sich in einem Sehnenbereich der Rückführseite befinden, der von der Abtriebsriemenscheibe 11 zu der Antriebsriemenscheibe 6 hin verläuft, (das heißt in einem Sehnenbereich, in dem es er nicht möglich ist, die Antriebskraft zu übertragen) erzeugt. Aus diesem Grund haben die Metallelemente 32, welche die Haltung mit in Anlage aneinander gebrachten Hauptflächen 38 und 39 nicht aufrecht erhalten können, eine Tendenz, geneigt zu werden. Da in dieser Ausführungsform jedoch Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts G des Metallelements 32 größer gewählt ist als die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 in einem Moment, in welchem das Metallelement 32 von der Abtriebsriemenscheibe 11 weg bewegt wird, wird das Metallelement 32, welches die Abtriebsriemenscheibe 11 verlässt, zum Sehnenbereich auf der Rückführungsseite mit einer größeren kinetischen Energie freigegeben als diejenige des Metallelements 32, welches sich in dem Sehnenbereich auf der Rückführseite befindet. Daher kann das Element 32 an dem Sehnenbereich mit einer solchen Energie zwangsweise zu der Antriebsriemenscheibe 6 hin gezwängt werden. Im Ergebnis wird der Spalt, der an der Auslassseite der Abtriebsriemenscheibe 11 zwischen den Metallelementen 32 an dem Sehnenbereich auf der Rückführseite erzeugt wird, mit zunehmender Annäherung an die Antriebsriemenscheibe 6 allmählich verringert und weiterhin werden die geneigten Metallelemente 32 allmählich aufgerichtet und in engem Kontakt miteinander an der Einlassseite der Antriebsriemenscheibe 6 angeordnet, wodurch sie mit der Antriebsriemenscheibe 6 in einer Haltung frei von Neigung in Kämmung gebracht werden. Daher ist es möglich, ein Problem, dass der Verschleiß der Metallelemente 32 und der Antriebsriemenscheibe 6 erhöht ist, sowie ein Problem, das die Kraftübertragungseffizienz verringert ist, zu eliminieren.
Da weiterhin die Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts G es Metallelements 32 kleiner gewählt ist als die Geschwindigkeit Vs der radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35 kann verhindert werden, dass das die Abtriebsriemenscheibe 11 verlassende Metallelement 32 eine übermäßige kinetische Energie aufweist, um ein großes Moment um die Metallringanordnungen 31, 31 zu erzeugen, und das Umfallen des Metallelements 32 in der Neigungsrichtung kann zuvor vermieden werden, wodurch die Metallelemente 32 in engen Kontakt miteinander gebracht werden können und sanft mit der Antriebsriemenscheibe 6 in Kämmung gebracht werden können.
5 zeigt eine Technik zum Regulieren der Position des Schwerpunkts G des Metallelements 32. Um den Schwerpunkt G des Metallelements 32 radial nach außen zu bewegen (in 5 nach oben), kann der untere Rand des Elementkörpers 34 zu einer Position 34₁ geändert werden und/oder der obere Rand des Ohrbereichs 36 zu einer Position 36₁ geändert werden. Um den Schwerpunkt G des Metallelements 32 radial nach innen zu bewegen (nach unten in 5), kann der untere Rand des Elementkörpers 34 zu einer Position 34₂ geändert werden und/oder der obere Rand des Ohrbereich 36 kann zu einer Position 36₂ geändert werden.
Man beachte hier, dass zusätzlich zu der oben beschriebenen Beziehung, Vr < Vg < Vs, wenn die Geschwindigkeit der radial inneren Enden 35₂ , 35₂ , der Ringschlitze 35, 35 (eines Sattelflächengeschwindigkeit) durch Vk bezeichnet wird, ferner Effekte erhalten werden können, welche unter unter Bezugnahme auf 4 und 6 bis 9 beschrieben werden, wenn die Beziehung Vr < Vk < Vg < Vs erfüllt ist.
Wie in 6 gezeigt ist, wirken kleine vertikale Widerstände N, N zwischen den radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ und den radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 und der Metallringanordnungen 31, 31 sogar in dem Sehnenbereich, an welchem die Kräfte, welche zwischen den Elementen wirken, nicht wirken. Eine innere Umfangsgeschwindigkeit Va und eine äußere Umfangsgeschwindigkeit Vb der Metallringanordnungen 31, 31 in dem Sehnenbereich sind nicht dieselben wie die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 in dem Metallelement 32 und die Beziehung ist Va > Vr und Vb > Vr, wie im Folgenden beschrieben wird.
In dem Sehnenbereich, mit welchem die Metallelement 32 sich parallel bewegen, ist die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 des Metallelements in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit Vk der radial inneren Enden 35₂, 35₂ und der Geschwindigkeit Vk der radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35. Wenn daher die inneren Umfangsflächen der Metallringanordnungen 31, 31 mit den radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 stören, wird das Metallelement 32, welches eine niedrige Geschwindigkeit aufweist, durch die Metallringanordnungen 31, 31, welche eine hohe Geschwindigkeit aufweisen, aufgrund der Reibungskraft nach vorwärts angetrieben. Ferner wird, wenn daher die äußeren Umfangsflächen der Metallringanordnungen 31, 31 mit den radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35 stören, wird das Metallelement 32, welches eine niedrige Geschwindigkeit aufweist, durch die Metallringanordnungen 31, 31, welche eine hohe Geschwindigkeit aufweisen, aufgrund der Reibungskraft nach vorwärts angetrieben. Im Ergebnis tritt eine Wirkung zum Verdichten des Spaltes zwischen dem Metallelement 32 in dem Sehnenbereich auf.
Hier soll der Grund, warum die Beziehungen Va > Vr und Vb > Vr erfüllt sind, im Folgenden beschrieben werden.
Wenn in 4 die Geschwindigkeit der Kippkante 40 des Metallelements 32 in dem Sehnenbereich zwischen der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsriemenscheibe 11 (die Geschwindigkeit einer Teilkreislinie) durch Vr bezeichnet wird, eine Winkelgeschwindigkeit der Abtriebsriemenscheibe 6 durch omegaDR bezeichnet wird, eine Winkelgeschwindigkeit der Abtriebsriemenscheibe 11 durch ω_DN bezeichnet wird, ein Teilkreisradius der Antriebsriemenscheibe 6 durch R_DR bezeichnet wird und ein Teilkreisradius der Abtriebsriemenscheibe 11 durch R_DN bezeichnet wird, sind die folgenden Gleichungen erfüllt: ωDR = Vr/RDR ωDN = Vr/RDN Wenn hierbei d die Differenz zwischen dem Radius von radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 (einen Radius der Sattelfläche) und der Teilkreisradien R_DR, R_DN bezeichnet, sind die Geschwindigkeiten Vk_DR und Vk_DN der radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 in der Antriebsriemenscheibe 6 und der Abtriebsriemenscheibe 11 (eine Sattelflächengeschwindigkeit) jeweils durch die folgenden Gleichungen gegeben: VkDR = (RDR + d)·ωDR = (RDR + d)·(Vr/RDR) VkDN = (RDN + d)·ωDN = (RDN + d)·(Vr/RDN)
Wenn das Schaltverhältnis sich auf der "LOW"-Seite von 1,0 befindet, drehen auf der Seite der Abtriebsriemenscheibe 11 die radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 und jede Schicht des Metallrings 33 im Wesentlichen ohne zu rutschen. Daher ist er die innere Umfangsgeschwindigkeit Va der Metallringanordnungen 31, 31 im Wesentlichen dieselbe wie die Geschwindigkeit Vk_DN der radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 in der Abtriebsriemenscheibe 11.
Daher kann, wenn die Differenz zwischen der inneren Umfangsgeschwindigkeit Va der Metallringanordnungen 31, 31 in dem Sehnenbereich und die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 berechnet wird, die folgende Gleichung erhalten werden Va – Vr = VkDN – Vr = (RDN + d)·(Vr/RDN) – Vr = (d/RDN)·Vr > 0
Die innere Umfangsgeschwindigkeit Va der Metallringanordnungen 31, 31 ist größer als die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40.
Wenn das Schaltverhältnis sich auf der "OD"-Seite von 1,0 befindet, drehen sich auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 6 die radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 und jede Schicht des Metallrings 33 im Wesentlichen ohne relatives Rutschen. Daher ist die innere Umfangsgeschwindigkeit Va der Metallringanordnungen 31, 31 im Wesentlichen dieselbe wie die Geschwindigkeit Vk_DR der radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 in der Antriebsriemenscheibe 6.
Wenn daher die Differenz zwischen der inneren Umfangsgeschwindigkeit Va der Metallringanordnungen 31, 31 in dem Sehnenbereich und die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 berechnet wird, kann die folgende Gleichung erhalten werden: Va – Vr = VkDR – Vr = (RDR + d)·(Vr/RDR) – Vr = (d/RDR)·Vr > 0und die innere Umfangsgeschwindigkeit Va der Metallringanordnungen 31, 31 ist größer als die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40.
Aus dem vorangehenden wird die Gleichung Va > Vr in allen den Schaltverhältnissen erfüllt.
Andererseits kann die Differenz Vb – Vr zwischen der äußeren UmfangsGeschwindigkeit Vb der Metallringanordnungen 31, 31 und der Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 erhalten werden definieren der Dicke der Metallringanordnungen 31, 31 als t und Ersetzen von d der obigen Theorie durch d + t. Insbesondere, wenn das Schaltverhältnis sich auf der "LOW"-Seite von 1,0 befindet, ist auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 11 die äußere Umfangsgeschwindigkeit Vb der Metallringanordnungen 31, 31 Wesentlichen dieselbe wie die Geschwindigkeit Vs_DN der radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35 und folglich kann die folgende Gleichung erhalten werden: Vb – Vr = VsDN – Vr = (RDN + d + t)·(Vr/RDN) – Vr = {(d + t)/RDN)}·Vr > 0und die äußere Umfangsgeschwindigkeit Vb der Metallringanordnungen 31, 31 ist größer als die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40.
Wenn wenn das Schaltverhältnis sich auf der "OD"-Seite von 1,0 befindet, ist auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 6 die äußere Umfangsgeschwindigkeit Vb der Metallringanordnungen 31, 31 Wesentlichen dieselbe wie die Geschwindigkeit Vs_DR der radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35, und folglich kann die folgende Gleichung erhalten werden: Vb – Vr = VsDR – Vr = (RDR + d + t)·(Vr/RDR) – Vr = {(d + t)/RDR)}·Vr > 0und die äußere Umfangsgeschwindigkeit Vb der Metallringanordnungen 31, 31 ist größer als die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40.

Aus dem Vorangehenden wird die Beziehung Vb > Vr in allen Schaltverhältnissen erfüllt. Tabelle 1 Geschwindigkeit eines jeweiligen Bereichs in der Fortbewegungsrichtung des Riemens (m/s).

	Name des Bereichs	Herumgeführter Bereich D der DR Scheibe	Sehnenbereiche A, C	Herumgeführte r Bereich B der DN Scheibe
Vs	Äußeres Ende des Schlitzes	43,79	41,66	45,16
Vb	Äußerer Umfang des Rings	43,67	43,67	43,67
Va	Innerer Umfang des Rings	42,30	42,30	42,30
Vk	Inneres Ende des Schlitzes	42,30	41,66	42,69
Vr	Kippkante	41,66	41,66	41,66
Vg	Schwerpunkt	42,60	41,66	43,20

Tabelle 1 und 9 zeigen Variationen in den Geschwindigkeiten Vs, Vb, Va, Vk, Vr und Vg von jeweiligen Bereichen des Metallrings 15 in jeweiligen von Bereichen A, B, C und D, wenn das Getriebe mit der maximalen Ausgabe bei einem Eingangsdrehmoment von 14,4 kgf-m, einer Eingangsdrehzahl von 6000 UpM und bei einem Schaltverhältnis von 0,61 betrieben wird unter Verwendung des Metallrings 15, welcher die Metallelemente 32 der in 7 gezeigten Abmessung aufweist. Die Definition eines jeweiligen der Bereiche A, B, C und D des Metallrings 15 ist in 8 gezeigt.
Wie aus Tabelle 1 und 9 ersichtlich ist, zeigt es sich, dass in den Sehnenbereichen A und C, bei welchen die Metallelemente 32 sich parallel bewegen, die Geschwindigkeit Vs der radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35, die Geschwindigkeit Vk der radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35, die Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 und Geschwin digkeit Vg des Schwerpunktes G dieselben sind, und dass die äußere und die innere Umfangsgeschwindigkeit Vb und Va der Metallringanordnungen 31, 31 die Geschwindigkeiten Vs, Vk, Vr und Vg eines jeden der Bereiche des Metallelements 32 überschreiten. Weiterhin zeigt es sich, dass die Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts G in den Bereichen B und D, in welchen die Metallelemente 32 um die Abtriebsriemenscheibe 11 und die Antriebsriemenscheibe 6 herumgeführt sind, die Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts G in den Sehnenbereichen A und C überschreiten.
Nun zurückkehrend zur Erläuterung von 6 wirken in dem Sehnenbereich, in welchem die zwischen den Elementen wirkende Zwangskraft nicht wirkt, die Reibungskräfte μN, μN (μ ist ein Reibungskoeffizient), welche von den Metallringanordnungen 31, 31 auf das Metallelement 32 durch die vertikalen Widerstände N, N ausgeübt werden, auf die radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ oder auf die radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35. Sogar wenn Angriffspunkte der Reibungskräfte μN, μN in einem aus den radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ oder den radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 liegen, kann dann, wenn der Schwerpunkt G des Metallelements 32 zwischen den radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ und den radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 angeordnet ist, ein Moment, welches um den Schwerpunkt G durch die Reibungskraft μN, welche auf die radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ der Ringschlitze 35, 35 wirkt oder durch die Reibungskraft μN, μN welche auf die radial inneren Enden 35₂ , 35₂ wirkt, als S·μN oder weniger aufrecht erhalten werden, wobei S die Breite der Ringschlitze 35, 35 bezeichnet.
Wenn der Schwerpunkt G von dem Bereich zwischen den radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ und den radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 abweicht, wirkt ein relativ großes Moment, welches S·μN überschreitet, um den Schwerpunkt G, wodurch eine Möglichkeit entsteht, dass das Verhalten des Metallelements 32 in dem Sehnenbereich, in welchem die zwischen den Elementen wirkende Zwangskraft nicht wirkt, instabil sein kann. Um das Verhalten des Metallelements 32 in dem Sehnenbereich zu stabilisieren, ist es daher erforderlich, dass die Beziehung Vk < Vg < Vs wenigstens in einem Moment, in welchem das Metallelement 32 die Abtriebsriemenscheibe 11 verlässt, erfüllt ist, und zwar durch Positionieren des Schwerpunkt G des Metallelements 32 zwischen den radial äußeren Enden 35₁ , 35₁ und den radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35.
Ferner wie im Stand der Technik beschrieben, ist es erforderlich, dass die Beziehung Vr < Vg zwischen der Geschwindigkeit Vr der Kippkante 40 und der Geschwindigkeit Vg des Schwerpunkts G in einem Moment, in welchem das Metallelement 32 die Abtriebsriemenscheibe 11 verlässt, erfüllt ist, und dass die Beziehung Vr < Vk zwischen der Geschwindigkeit der Kippkante 40 und der Geschwindigkeit Vk der radial inneren Enden 35₂ , 35₂ der Ringschlitze 35, 35 in einem allgemeinen Entwurf des Metallriemens 15 erfüllt ist. Die selben berücksichtigend ist es erforderlich, dass die Beziehung Vr < Vk < Vg < Vs schließlich erfüllt ist. Wenn die Beziehung Vr < Vk < Vg < Vs erfüllt ist, ist es sogar dann, wenn die Wirkung zum Verdichten des Spalts zwischen den Metallelement 32 in dem Sehnenbereich, welcher von der Abtriebsriemenscheibe 11 zu der Antriebsriemenscheibe 6 verläuft, auftritt, möglich, das Neigungsmoment zum Umfallen des Metallelements 23 auf einem Minimum zu halten und die Metallelemente 32 auf sanfte Weise in engen Kontakt miteinander zu bringen.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und verschiedene Modifikationen im Design gemacht werden können, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen.

Claims

Riemen für ein stufenlos einstellbares Getriebe, welches eine große Anzahl von Metallelementen (32) umfasst, die an Metallringanordnungen (31) gelagert sind, von denen jede eine Mehrzahl von endlosen Metallringen (33) umfasst, die übereinander geschichtet sind, wobei der Riemen um eine Antriebsriemenscheibe (6) und eine Abtriebsriemenscheibe (11) herumgeführt ist, um eine Antriebskraft zwischen den beiden beiden Riemenscheiben (6, 11) zu übertragen, wobei die Metallelemente (32) Ringschlitze (35) zum Lagern der Metallringanordnungen (31) umfassen und sich in sich neigender Weise in Anlage miteinander befinden, wobei zwischen ihnen ein Kippkante (40) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die folgende Beziehung erfüllt ist: Vr < Vk < Vg < Vswobei in einem Moment, in dem das Metallelement (32) die Abtriebsriemenscheiben (11) verlässt, Vr eine Geschwindigkeit der Kippkante (40) bezeichnet; Vg eine Geschwindigkeit des Schwerpunkts (G) der Metallelemente (32) bezeichnet; Vs eine Geschwindigkeit eines radialen äußeren Endes (35₁ ) des Ringschlitzes (35) bezeichnet; und Vk die Geschwindigkeit eines radial inneren Endes (35₂ ) des Ringschlitzes (35) des Metallelements (32) bezeichnet.