JP2008170430A - 駆動ベルト製造工程内で横断要素の品質を監視する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ベルト製造工程内、または、製造工程のために生産される横断要素の品質を監視する方法を提供する。
【解決手段】要素３２へ向けて光源１０から離れる方向へ走り、要素３２のそれぞれの主面４０、４１の部分を照明する、実質的に平面の光線ｌを発生するステップと、それぞれの主面４０、４１からの光線ｌの反射Ｒ−ｌを検出するステップと、横断要素３２の品質を反射Ｒ−ｌの密度、形状または他の特性に関係付けるステップとを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、駆動ベルト製造工程内で品質、特に、駆動ベルトの横断要素部品の品質を監視する方法に関する。そのような駆動ベルトは主に自動車に適用される周知な無段変速機の２つの調整可能なプーリ間での動力伝達手段として一般的に使用される。本発明は、さらに、そのような方法を実施する装置に関する。

いくつかの型式の駆動ベルトは、一般的に周知であり、それらの内の一例は特許文献１に記載され、各々が相互に網状の平坦金属リングセット、代わりに帯で示される２つの薄板状のエンドレス引張り手段上にスライド可能に組込まれる多数の比較的に薄い横断金属から構成される。リングは、通常、大きい引張り強度と、引張り応力および曲げ疲労に対する良好な抵抗とを結合するマルエージ鋼から製造される。横断要素は、通常、例えば、７５Ｃｒ１のような塩基性炭素鋼のストリップまたは板からブランキングにより切断される。通常、いくつかの別の工程段階は、例えば、バリを除去し、および／または表面硬度を増加するための岩粉タンブリングおよび／またはショットピーニング、焼入硬化のような要素の表面品質や材料強度を改良するために適用される。

これらの周知な横断要素は、比較的に幅広の底部分と、比較的に幅広の頂部の部分と、頂部の部分と底部分とを相互に結合する比較的に薄く、本質的に長方形の柱部分とを含む。これにより、底部分の全体的な外形は、典型的には台形状であり、他方、頂部の部分は典型的には通常、多少、三角形であるが、実質的に丸い角を備える。さらに、周知な横断要素は、各々、それぞれの要素の第１主面と本質的に垂直に突出するスタッドを備え、スタッドは、典型的には、前記頂部の部分内で本質的に円筒形状または円錐切頭形状を備える。例えば、要素の反対、つまり、逆に方位される主面では、駆動ベルト内で連続する要素のスタッドが、それぞれ先行する要素の孔内で収容され、または、少なくとも収容できるように、補足的な孔がある。この周知な処置では、駆動ベルト内の隣接する要素は、比較的に相互に配置され、駆動ベルトの全体の機能での好ましい効果を有することが知られている。

この駆動ベルトの適用は、特に、また、個々に生産される要素間で極度に均一さを必要とする寸法精度に関して、横断要素の非常に厳格な品質要求を有する。

横断要素の生産において典型的に生じる第１の問題は、孔の主面に設けられる前記孔に関連する。特に、孔の深さは、要素の構造強度を過度に弱めることなく、前記スタッドを完全に受入れることができるように厳格な要求を満たす必要がある。現在、有効な商業上の実施可能な生産工程により、そのような厳格な要求を継続的に満たそうとしている。さらに、典型的な生産環境では、金属小片のような汚染物は孔内に捕捉され、汚染物は駆動ベルトの望ましい品質に対し潜在的な欠陥を生じる。それで、孔の深さや清潔さは、好ましくは、駆動ベルト製造工程の一部分として監視され、これに関して、ある許容水準に適合しない横断要素は、ベルト組立体のために除外される。

横断要素の生産において典型的に生じる第２の問題は、横断要素、すなわち、横断要素の主面の全体の平坦性であり、それは、最終製品の駆動ベルトの品質および性能のために非常に重要な基準であり、生産工程中の種々のステップで維持することは困難である。すなわち、横断要素の平坦性は、柱部分の捩れ、すなわち、歪みにより容易に損なわれ、それにより、それぞれの要素の底の部分は、要素の頂部の部分に関してわずかに回転される。それで、横断要素のそのような柱の捩れは、好ましくは、生産中に監視され、これに関してある許容水準に越える場合は、許容水準に適合しない要素はベルト組立体のために除外される。

すなわち、特に柱の捩れに関して横断要素を検査する後者の場合、従来手段は日本国特許出願として特許文献２により提供されることは注目される。この周知な柱の捩れ検査手段は、横断要素の公称厚さを厳密に受けることができるように定められる少なくとも１つの寸法を有するスリットを含む。平坦性基準に適合しない任意の要素は、そのようなスリットを通して適合せず、それで、正確に生産される要素から容易に分離でき、ベルト組立体のために除外される。もちろん、上記の選別方法は、それ自体、十分に働くことができる。しかしながら、要素がスリットを通して押される時、横断要素は、かき傷、窪みおよび／または突出部の形態で損傷し勝ちで不利となる。特に、横断要素が、まさにスリットを通して適合し、すなわち、柱の捩れのための、まさに、最大に許容される水準のための基準セットを満足する時に、横断要素を固着する危険があり、すなわち、スリット内で楔留めされる危険があり、要素を移動するために相当の力が必要となる。さらに、周知な検査手段は、各々別々の横断要素の厚さに適用する必要があり、それで、例外なく適用できない。
ヨーロッパ特許公開第１５５４５０７号公報 特開２００１−１２９４８５号公報

本発明の目的は、横断要素、特に横断要素の孔および柱の部分を検査する方法を提供することであり、この方法は駆動ベルト生産工程から、これらに関して所定の品質基準を満たさない横断要素を除去するために適用できる。さらに、特に、自動的に実行でき、そのようにして、迅速で信頼できる品質管理を有利に実現できる方法を提供することを目指す。好ましくは、そのような方法は、それにより横断要素が損傷する危険がほとんどないように設定される。

本発明によると、上記の目的は一般的に次の請求項１の方法で実現される。この新規な方法では、光学手段が採用されるので、横断暖要素は実際の検査自体では損傷を受けることはない。さらに、そのような方法は、自動的工程で行われることに特に好都合であり、正確な結果を迅速に提供し、比較的に少ない労働費で提供できる。請求項１による方法は、駆動ベルトから１つ以上の所定の品質および／または設計基準を満たす任意の要素を自動的に除外するために使用できる。また、この発明によると、この一般的な方法は、孔の清潔さと深さ、柱の捩れに関して要素を検査するために特に改良することができる。

さて、本発明を、さらに添付図面を参照して説明する。

（図面の簡単な説明）
図１は、駆動ベルトと２つのプーリとを備えた周知な無段変速機の斜視図での概要描写である。
図２は、駆動ベルトの縦方向での周知な駆動ベルトの断面図である。
図３は、周知な駆動ベルトの２つの横断要素の簡単化された側面図であり、横断要素の孔の不十分な深さに関連する問題を図で図示する。
図４は、周知な駆動ベルトの２つの横断要素の簡単化された頂面図であり、柱の捩れの現象に関連する問題を図で図示する。
図５は、本発明による方法を実施できる装置の可能な設定における本発明による方法を図示する。
図６は、本発明による方法の第１の改良を図示する。
図７は、横断要素の側面図（図７）に沿った本発明による方法の第２の改良を図示する。
図８は、横断要素の正面図（図８）に沿った本発明による方法の第２の改良を図示する。
図９は、本発明による方法の第３の改良を図示する。
図１０は、前記第３の改良による本発明による方法を実施する内で記録される横断要素の画像を示す。

図１は、エンジンと、エンジンの駆動輪との間の自動車の駆動ラインに普通に適用される周知な無段変速機の中央部分を示す。
変速機は２つのプーリ１、２を含み、各々のプーリは２つのプーリディスク４、５を備え、プーリディスクの間には、一方のプーリ１、２から他方のプーリ２、１への回転運動Ｍと付随するトルクを伝達するために、いわゆるプッシュベルト型駆動ベルト３が存在する。プーリディスク４、５は、全体的に円錐の形状であり、少なくとも一方のプーリディスク４は、両方のディスク４、５が設置されるそれぞれのプーリ軸６、７に沿って変速機内で軸方向へ移動可能に組込まれる。また、変速機は通常、前記少なくとも一方の可動ディスク４上で、駆動ベルト３がディスク間でクランプされるように、それぞれの他方のプーリディスク５の方向に向けて軸方向に配向されるクランプ力を付加する活動手段を備える。

駆動ベルト３は、エンドレス引張り手段３１と、エンドレス引張り手段の縦方向に沿って運動でき、エンドレス引張り手段に対してもっぱら、横断的に方位され、エンドレス引張り手段３１上に設けられる多数の比較的に薄い横断要素３２とを含む。駆動プーリ１の回転において、ディスク４、５と駆動ベルト３との間の摩擦が前記駆動するプーリ１から駆動されるプーリ２への前記運動方向Ｍにおいて、要素３２を押し進め、再び戻し、それにより、引張り手段３１により案内されて支持されるように、要素３２は前記クランプ力を受取る。変速機の幾何学的な変速比は、駆動されるプーリ２での駆動ベルト２有効接触半径Ｒ２と駆動プーリ１での駆動ベルト３の有効接触半径Ｒ１との商により決定され、値の範囲内で連続的に変化できる。

図２は、周知な駆動ベルト３の横断面を提供し、横断面は駆動ベルトの縦方向に方位される。図２において、駆動ベルト３の横断要素部品３２は正面図で示される。横断要素３２は３つの主要な部分、すなわち、比較的に幅広くて本質的に、矢じり形状の頂部の部分３３と、比較的に幅広くて本質的に台形の底部分３５と、頂部の部分３３と底部分３５を相互連結する比較的に限定された幅の本質的に長方形の柱部分３４とを含む。

横断要素３２は、駆動ベルトのエンドレス引張り手段３１上に装着される駆動ベルト３内に組込まれ、エンドレス引張り手段は、２つの薄板状部分から成り、各薄板状部分は多数の薄く平坦な金属リング３０により形成され、これらの金属リングは半径方向で他方の周囲で一方が網状化され、各薄板状部分は横断要素３２内のそれぞれの開口または凹所３６内に収容され、一方の凹所３６は横断要素の頂部３３と底部分３５との間の柱部分３４の片側に設けられる。

さらに、縦に突出するスタッド３９は、横断要素３２の前方主面４０上に設けられ、スタッド３９は隣接する横断要素３２の後方主面４１内に設けられる孔４２内に収容される。変速機内での操作中に、スタッド３９と孔４２は、縦方向に対して横に駆動ベルト３の隣接する横断要素３２を相互に整列するために設けられる。プーリ１、２のディスク４、５間でクランプされる時に、軸方向に方位される傾斜エッジ３２の周囲で隣接要素３２が相互に傾斜できるように、いわゆる傾斜エッジ３６の下方での横断要素３２の底部分３５において、傾斜エッジの厚さは少なくとも有効に先細りとなる。

この形式の横断要素３２を生産する時に生じる第１の問題は、図３で図示されるようにスタッド３９を十分に収容するためには、孔４２が浅すぎることである。そのような孔４２の不十分な深さは、生産工程での偏差により生じるか、単純に、孔内に存在する外部の小片により生じるのかもしれない。

図３は、駆動ベルト３内に適用できるような２つの隣接する横断要素３２ａ、３２ｂの側面図を提供するけれども、それによれば、先行する要素３２ａの孔４２は他の続く要素３２ｂの完全なスタッド３９を受けるためには浅すぎる。横断要素３２ａ、３２ｂ間の接触力Ｆｓは、前記スタッド３９において不都合に集中され、スタッドは典型的には、少なくとも変速機の操作中に発せられる騒音を増加するが、また、横断要素を破壊することになる。さらに、プーリ１、２間において、前記要素３２ａ、３２ｂは相互に関してわずかに傾斜して、典型的にはエンドレス引張り手段３１の不都合な追加の負荷を生じる。

この形式の横断要素３２を生産する時に生じる第２の問題は、比較的に幅のある頂部の部分３３と底部分３５を含み、他方、相互連結する柱部分３４が比較的に制限された幅である、それらの特定の設計に関するものである。この特別な設計のために、最終生産物の駆動ベルト３の品質および性能にとって非常に重要な基準である横断要素３２の平坦性は、生産工程中の種々な段階で維持することは困難である。すなわち、横断要素の平坦性は、柱部分３４の捩れ、つまり、歪みにより容易に影響され、それにより、それぞれの要素３２の底部分３５は、図４で図示されるように、頂部の部分３３に関してわずかに回転される。

図４は、駆動ベルト３内に適用できるような２つの隣接横断要素３２ａ、３２ｂの頂面図を提供し、その最低の一方の要素３２ａは柱捩りの上記の現象を受ける。駆動ベルト３の操作中において、横断要素３２ａ、３２ｂは、図３において力矢印Ｆｃで示され、要素３２ａ、３２ｂを相互に関して堅固に押す圧縮負荷を受ける。これにより、柱捩りの程度が両方の隣接要素３２ａ、３２ｂで同じでない時、無負荷状態で存在する横断要素のそれぞれの底部分３３の間の周辺方向での間隔Ａ１は、０に減少される。例えば、図示の場合、結果として、回転Ｍ１は最下方横断要素３２ａのヘッド部分３５に適用され、それにより、特に、柱部分３４は追加の応力、さらに、循環的に可変の応力、すなわち、疲労応力を受ける。これらの応力は、早期の故障を生じ、すなわち、横断要素の破壊を生じ、それにより、不運にも全体として駆動ベルト３の寿命に影響を及ぼす。

したがって、駆動ベルト３の最終製品の最適な品質を実現するために、孔４２の深さと清潔さ、並びに柱捩れの量は、好ましくは、生産工程において監視され、それにより、これに関して、ある許容水準を越える任意の横断要素３２は、駆動ベルト３の組立工程から除外される。

本発明は、そのような不完全な横断要素３２を特定する方法を提供し、図５に沿って図示され、少なくとも、光源１０から離れて要素３２へ向かう方向へ走り、それで、要素３２のそれぞれの主面４０、４１の部分を照明する、実質的に平面の光線ｌを発生するステップと、前記それぞれの主面４０、４１からの光線１の反射Ｒ−１を検出するステップと、横断要素３２の品質を前記反射Ｒ−１の密度、形状または他の特性に関係付けるステップを含む。前記品質が所定の基準を満足しなければ、それから、それぞれの横断要素３２は駆動ベルト３を製造する工程から除外され、または、再加工のために選別もしくはマークされる。

好ましくは、レーザ１０は光線１を発生するために使用され、レーザ光がレーザ１０と照明される物体、すなわち、要素３２との間で最少の散乱で十分に明瞭にされる平面ビーム形状で提供されるように、多分、１つ以上の長方形開口またはスロットを有するマスクの後ろに設置される。好ましくは、また、例えば、適切にプログラムされる一般の適切なコンピュータを使用することにより、関連する所定の基準と比較して、前記反射Ｒ−１の密度、形状または他の特性に関して自動的に分析できるデジタル画像を記録することにより、カメラ１１が、横断要素３２の光線１の反射Ｒ−１を検出するために使用される。

本発明による上記の方法の第１の改良は、特に、孔４２の清潔さを監視するために応用される。この場合、図６で図示されるように、光線ｌは孔４２を含む横断要素３２（ここでは、頂部の部分３３の断面で示される）の主面４１の部分を照明する。光線１の検出される反射Ｒ−１が孔４２の位置から歪められる（すなわち、長方形でない、または密度が非常に低い）ならば、それぞれの孔４２は汚され、つまり、外部の小片Ｐが孔内に存在すると仮定できる。小片の反射特性は、孔４２の底を形成すると仮定される滑らかな金属表面の特性とは相当に異なるので、実質的に、すべての外部の小片Ｐは、このようにして検出できる。

本発明による上記の方法の第２の改良は、特に、孔４２の深さを
監視するために応用される。この場合、図７で図示されるように、光線ｌは孔４２を含む横断要素３２（ここでは、側面図で示される）
の主面４１の部分を照明し、他方、光線は前記主面４１のそれぞれに照明される部分と鋭角α−１で方位される。孔４２の位置での光線ｌの反射Ｒ−１_４２と、前記主面４１上の位置での光線ｌの反射Ｒ−１_４１との間の垂直距離Ｄを測定することにより、要素３２の正面図の図８で示されるように、孔４１の深さは前記距離Ｄ×前記角度α−１のタンジェントとして容易に計算ができる。

最後に、本発明による上記の方法の第３の改良は、特に、柱の捩れ量を監視するために応用され、第３の改良は図９で図示される。この場合、実質的に２本の平面の光線ｌとｌｌが発生され、それらの光線の内、一方の光線ｌは要素の頂部の部分３３の位置で要素３２の主面４１を照明し、他方の光線ｌｌは要素３２の底部分３５内のそれぞれの主面４１を照明し、それにより、前記光線ｌ、ｌｌはそれぞれの主面４１に関して鋭角入射に方位される。

図１０は、横断要素３２の照明されたそれぞれの主面４１の実際の写真画像を表し、角度βは、それぞれの前記光線ｌ、ｌｌの長方形反射Ｒ−ｌとＲ−ｌｌの長軸線の間で観察される。光線ｌ、ｌｌのそれぞれの空間的方位に対して後者の角度βを相関することにより、柱の捩れ量を容易に測定できる。前記光線ｌ、ｌｌが相互に平行に発生され、すなわち、平行な平面を占め／定めるならば、もちろん、このために必要とされる計算は、かなり簡単化できる。
この後者の場合、０から角度βの任意の偏差は、それぞれの横断要素が柱の捩れを受けることを示す。

駆動ベルトと２つのプーリとを備えた周知な無段変速機の斜視図での概要描写である。 縦方向での周知な駆動ベルトの断面図である。 周知な駆動ベルトの２つの横断要素の簡単化された側面図であり、横断要素の孔の不十分な深さに関連する問題を図で図示する。 周知な駆動ベルトの２つの横断要素の簡単化された頂面図であり、柱の捩れの現象に関連する問題を図で図示する。 本発明による方法を実施できる装置の可能な設定における本発明による方法を図示する。 本発明による方法の第１の改良を図示する。 横断要素の側面図（図７）に沿った本発明による方法の第２の改良を図示する。 横断要素の正面図（図８）に沿った本発明による方法の第２の改良を図示する。 本発明による方法の第３の改良を図示する。 前記第３の改良による本発明による方法を実施する内で記録される横断要素の画像を示す。

符号の説明

１、２ プーリ
３ 駆動ベルト
４、５ プーリディスク
１０ 光源
３２ 横断要素
４０ 主面
４１ 主面
４２ 孔
ｌ、ｌｌ 光線
Ｒ−１ 反射

Claims (11)

1. 駆動ベルト（３）製造工程内、または、製造工程のために生産される横断要素（３２）の品質を監視する方法において、前記要素（３２）へ向けて光源（１０）から離れる方向に走り、それで、要素（３２）のそれぞれの主面（４０、４１）の部分を照明する、実質的に平面の光線（ｌ）を発生するステップと、前記それぞれの主面（４０、４１）から光線（ｌ）の反射（Ｒ−ｌ）を検出するステップと、横断要素（３２）の品質を前記反射（Ｒ−ｌ）の密度、形状または他の特性と関係付けるステップと含む前記方法。
2. 前記品質が所定の基準を満たさなければ、横断要素（３２）は駆動ベルト（３）製造工程から除外され、または、少なくとも、再加工のために選別もしくはマークされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 光線（ｌ）は孔（４２）を含む主面（４１）の部分を照明し、孔（４２）は横断要素（３２）の反対主面（４０）に設けられ、反対主面から延びるスタッド（３９）を収容するために前記要素（３２）の材料内に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 孔（４２）の位置で、歪められた、光線（ｌ）のわずかな反射（Ｒ−ｌ）が検出され、または、反射（Ｒ−ｌ）が検出されなければ、それぞれの横断要素（３２）は、駆動ベルト（３）製造工程から除外され、または、少なくとも、再加工、特に、横断要素の孔（４２）の清浄化のために選別もしくはマークされることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 光線（ｌ）は孔（４２）を含む主面（４１）の部分を照明し、孔（４２）は横断要素（３２）の反対主面（４０）に設けられ、反対主面から延びるスタッド（３９）を収容するために前記要素（３２）の材料内に設けられ、光線（ｌ）が位置する平面は前記主面（４１）のそれぞれの照明部分と鋭角（α―１）で方位され、前記主面（４１）上の位置で光線（ｌ）の反射（Ｒ−ｌ_４１）の間で垂直距離（Ｄ）が測定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
6. 前記垂直距離（Ｄ）が許容可能な値の所定範囲外の値であるならば、それぞれの横断要素（３２）は、駆動ベルト製造工程から除外され、または、少なくとも、再加工、特に、横断要素の孔（４２）の再加工のために選別もしくはマークされることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. さらに、同様に前記要素（３２）に向けて光源（１０）から離れる方向へ走り、それで、また、要素（３２）のそれぞれの主面（４０，４１）の部分を照明する、別の実質的に平面の光線（ｌｌ）を発生し、それにより、前記光線（ｌ、ｌｌ）は、各々、それらの光線により照明される前記主面（４０、４１）と鋭角で方位されるステップと、それぞれの主面（４０、４１）からの前記光線（ｌ、ｌｌ）の長方形の反射（Ｒ−ｌ、Ｒ−ｌｌ）の長軸線との間の角度（β）を測定するステップと、横断要素（３２）の品質を、そのように測定された角度（β）に関係付けるステップとを含む前記請求項の内の１項に記載の方法。
8. 前記測定角度（β）は、許容可能な値の所定範囲外の値であるならば、それぞれの横断要素（３２）は駆動ベルト（３）製造工程から除外され、または、少なくとも、再加工、特に、横断要素を真直ぐにする、すなわち、捩れを直すために選別もしくはマークされることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記測定角度（β）は、前記光線（ｌ、ｌｌ）の入射鋭角間の差により修正されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の方法。
10. 前記光線（ｌ、ｌｌ）は、相互に平行な面内にあることを特徴とする請求項７、請求項８または請求項９に記載の方法。
11. 少なくとも、前記平面の光線（ｌ、ｌｌ）の内の少なくとも一方を発生するための、好ましくはスロットのあるマスクの後に配置されるレーザ（１０）を含む、光源（１０）と、前記光線（ｌ、ｌｌ）により照明されるように横断要素（３２）を取付ける手段と、光線（ｌ、ｌｌ）の前記反射（Ｒ−ｌ、Ｒ−ｌｌ）を決定し、それぞれの横断要素（３２）の品質を前記反射（Ｒ−ｌ、Ｒ−ｌｌ）の密度、形状または他の特性に連続して関係付ける手段とを組込み、好ましくは、これらの後者の手段は自動化され、少なくとも、横断要素（３２）のそれぞれ照明される表面部分または複数の部分のデジタル画像を生成するカメラを備える前記請求項の内の１項に記載の方法を実施できる装置。

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