JP5231795B2 - 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 - Google Patents

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。

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１組の相互に入れ子となった平坦金属リング、或いは帯で構成される２つの積層の無端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（突出部）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、横断要素の反対、つまり、反対側の主面では、駆動ベルト内で連続する横断要素のスタッドが、それぞれ先行する横断要素の孔内に収容され、または、少なくとも収容可能なである。この周知な方法では、駆動ベルト内の隣接する要素は、互いに相対的に配置され、駆動ベルトの全体的機能に好ましい効果を与えることが知られている。

この駆動ベルトへの使用は、横断要素に対し非常に厳格な品質要求を、特に、寸法精度に関して課し、それはまた個々に生産される要素間で高い均一性を必要とする。

横断要素の生産において典型的に生じる第１の問題は、主面に設けられる孔に関連する。特に、孔の深さは、横断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が孔内に捕捉され、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、ベルト組立から除外される。

横断要素の生産において典型的に生じる第２の問題は、横断要素全体の平坦性、すなわち、横断要素の主面の平坦性であり、それは、最終製品の駆動ベルトの品質および性能に対する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、それぞれの横断要素の底の部分は、要素の頂部の部分に関してわずかに回転している。従って、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、これに関するある許容水準を越える横断要素はベルト組立から除外される。

後者の場合、すなわち、特に柱の捩れに関して横断要素を検査に対して、従来手段が日本国特許出願の特許文献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かろうじて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要素は全て、そのようなスリットを通過適合せず、それで、正確に生産された横断要素から容易に分離でき、ベルト組立から除外される。もちろん、上記の選別方法は、それ自体、十分に機能する。しかしながら、横断要素がスリットを押されて通過する時、横断要素は、かき傷、窪みおよび／または突出部の形態の損傷を受けやすいという欠点がある。特に、横断要素が、ほぼスリットに通過適合し、すなわち最大許容水準に設定された基準、即ち柱の捩れの許容水準を満足する時に、まさに、横断要素が動かなくなる、すなわち、スリット内で楔留めされる危険性があり、その場合横断要素を移動するためには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デザインの厚さに適応される必要があり、それで、普遍的には適用できない。
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、これらに関する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、１つ以上の所定の品質および／または設計基準を満たさない任意の横断要素を自動的に駆動ベルトから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、特に孔の清潔さと深さ、柱の捩れに関する横断要素の検査に対して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概要を示す斜視図である。
図２は、長手方向に向く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伴う問題を示す。
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、柱の捩れの現象に伴う問題を示す。
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示す図である。
図６は、本発明による方法の第１の改良を示す図である。
図７は、本発明による方法の第２の改良を示す横断要素の側面図である。
図８は、本発明による方法の第２の改良を示す横断要素の正面図である。
図９は、本発明による方法の第３の改良を示す図である。
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である。

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一般的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駆動手段を備える。

駆動ベルト３は、無端引張り手段３１と、無端引張り手段の長手方向に沿って運動でき、無端引張り手段に対してもっぱら、横断的に方位され、無端引張り手段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プーリ１から従動プーリ２への前記運動方向Ｍにおいて、横断要素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、横断要素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、従動プーリ２での駆動ベルト２の有効接触半径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長手方向に向いている。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、比較的に幅広く本質的に矢じり形状の頂部の部分３３と、比較的に幅広く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、駆動ベルトの無端引張り手段３１上に装着される駆動ベルト３内に組込まれ、無端引張り手段は、２つの積層部分から成り、各積層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互いに入れ子にされ、各積層部分は横断要素３２内のそれぞれの開口または凹所３６内に収容され、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の両側に設けられる。

さらに、長手方向に突出するスタッド（突出部）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。変速機内での作動中に、スタッド３９と孔４２は、駆動ベルト３の隣接する横断要素３２を相互に長手方向に対して横方向に整列させ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、軸方向に向いた傾斜エッジ３２の周りを隣接する横断要素３２が相互に傾斜できるように、いわゆる傾斜エッジ３６の下方の横断要素３２の底部分３５において、横断要素の厚さは少なくとも実質的に先細りとなる。

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、又は単純に、孔内に存在する異物により生じる可能性がある。

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の側面図を示すが、それによれば、先行する横断要素３２ａの孔４２は後続の横断要素３２ｂのスタッド３９の全体を受け入れるには浅すぎる。横断要素３２ａ、３２ｂ間の接触力Ｆｓは、前記スタッド３９において不都合なことに集中するのは明白であり、そのことが典型的に変速機の操作中に発せられる騒音を少なくとも増加させるが、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おり、そのことが典型的に無端引張り手段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と、他方、その間を連結する比較的に制限された幅の柱部分３４とを含む特定の設計に関係する。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において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に対してわずかに回転している。

図４は、駆動ベルト３内に適用されているような２つの隣接する横断要素３２ａ、３２ｂの頂面図を示し、その最下方の一方の要素３２ａは柱捩れの上記の現象を受ける。駆動ベルト３の作動中において、横断要素３２ａ、３２ｂは、図３において力矢印Ｆｃで示される、要素３２ａ、３２ｂを順番に強く押す圧縮負荷を受ける。これにより、柱捩れ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の間の周方向間隔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、さらに周期的に変化する応力、すなわち、疲労応力を受ける。これらの応力は、横断要素３２ａの早期の故障、すなわち、破壊を生じ、それにより、全体としての駆動ベルト３の寿命に悪影響を及ぼす。

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、これに関して一定の許容水準を越える横断要素３２は、駆動ベルト３の組立工程から除外される。

本発明は、そのような不良な横断要素３２を識別する方法を提供し、図５に沿って図示されるように、その方法は、光源１０から離れて要素３２へ向かう方向へ走り、それにより、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Ｉ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Ｉの反射光Ｒ−Ｉを検出するステップと、横断要素３２の品質を前記反射光Ｒ−Ｉの強度、形状または他の特性に関係付けるステップを少なくとも含む。その後前記品質が所定の基準を満足しない場合、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、手直しのために選別もしくは標識付けされる。

好ましくは、レーザ１０は光線Iを発生するために使用され、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、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のよく定義された平面ビーム形状で提供される。また好ましくは、カメラ１１が、横断要素３２の光線Iの反射光Ｒ−Ｉを検出するために使用され、例えば、関連する所定の基準と比較して、前記反射光Ｒ−Ｉの強度、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、それは適切にプログラムされた一般の適切なコンピュータを使用することによる。

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Ｉ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Ｉの検出される反射光Ｒ−Ｉが孔４２の位置から歪められる（すなわち、長方形でない、または強度が非常に低い）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Ｉ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の一部を照明し、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−Iをなす。孔４２の位置での光線Ｉの反射光Ｒ−Ｉ _４２と、前記主面４１上の位置での光線Ｉの反射光Ｒ−Ｉ _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−Iのタンジェントとして容易に計算できる。

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ＩとＩＩが発生され、それらの光線の内、一方の光線Ｉ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ＩＩ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Ｉ、ＩＩはそれぞれの主面４１に対して鋭角の入射角をなす。

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Ｉ、ＩＩの細長い長方形の反射光Ｒ−ＩとＲ−ＩＩの長軸線の間で観察される。光線Ｉ、ＩＩのそれぞれの空間的方位と後者の角度βを相関させることにより、柱の捩れ量を容易に測定できる。前記光線Ｉ、ＩＩ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、角度βの０から任意の偏移は、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概要を示す斜視図である。 長手方向に向く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伴う問題を示す。 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、柱の捩れの現象に伴う問題を示す。 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示す図である。 本発明による方法の第１の改良を示す図である。 本発明による方法の第２の改良を示す横断要素の側面図である。 本発明による方法の第２の改良を示す横断要素の正面図である。 本発明による方法の第３の改良を示す図である。 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図である。

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
Ｉ、ＩＩ 光線
Ｒ−Ｉ 反射光

Claims (4)

1. 駆動ベルト（３）の製造工程内で、または製造工程用に、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、それにより前記要素（３２）のそれぞれの主面（４０；４１）の一部を照明する、実質的に平面の光線（Ｉ）を発生するステップと、
   前記主面（４１）は孔（４２）を含み、前記孔（４２）は前記要素（３２）の材料内に設けられ、
   前記それぞれの主面（４０；４１）から前記光線（Ｉ）の反射光（Ｒ−Ｉ）を検出するステップと、
   前記孔（４２）の位置で、前記光線（Ｉ）の前記反射光（Ｒ−Ｉ）が歪められ、非常に弱く、又は検出されない場合、前記横断要素の前記孔（４２）のクリーニングのために前記それぞれの横断要素を選別もしくは標識付けすることにより、前記横断要素（３２）の品質を前記反射光（Ｒ−Ｉ）の強度、形状または他の特性と関係付けるステップと、
   を含むことを特徴とする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。
2. 駆動ベルト（３）の製造工程内で、または製造工程用に、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、それにより前記要素（３２）のそれぞれの主面（４０；４１）の一部を照明する、実質的に平面の光線（Ｉ）を発生するステップと、
   別の実質的に平面の光線（ＩＩ）を発生するステップと、
   ここにおいて前記別の光線（ＩＩ）は、同様に前記要素（３２）に向けて前記光源（１０）から離れる方向へ走り、そして同様に前記要素（３２）の前記主面（４０；４１）のそれぞれの部分を照明し、２つの光線（Ｉ、ＩＩ）は、各々、前記光線により照明される前記主面（４０；４１）と鋭角をなし、
   それぞれの主面（４０；４１）からの前記２つの光線（Ｉ、ＩＩ）の細長い長方形の反射光（Ｒ−Ｉ、Ｒ−ＩＩ）を検知するステップと、
   それぞれの主面（４０；４１）からの前記２つの光線（Ｉ、ＩＩ）の細長い長方形の反射光（Ｒ−Ｉ、Ｒ−ＩＩ）の長軸線の間の角度（β）を測定するステップと、
   前記測定された角度（β）が、既定の許容範囲外の値である場合、それぞれの前記横断要素（３２）を前記駆動ベルト（３）製造工程から除外し、または、少なくとも、それぞれの前記横断要素（３２）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標識付けすることにより、
   前記横断要素（３２）の品質を、そのように測定された前記角度（β）に関係付けるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
3. 前記測定された角度（β）は、前記２つの光線（Ｉ、ＩＩ）の鋭角な入射角度の間の差に等しい値により修正される、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記２つの光線（Ｉ、ＩＩ）は、相互に平行な面内にあることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。

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