JP5882376B2 - 接触領域が設けられた横断エレメントを備えた連続可変変速機のための駆動ベルト - Google Patents

Description

本発明は、２つのプーリを有する連続可変変速機のための駆動ベルトに関する。

本発明は、２つのプーリを有する連続可変変速機のための駆動ベルトであって、前記プーリはそれぞれ、２つのプーリ滑車又は駆動車から成っており、対になって駆動ベルトを噛ませるための少なくとも部分的に円錐形の接触面を有している。公知の駆動ベルトは、無端の、すなわち自己完結型の、リボン状のリングの１つ又は２つ以上のアセンブリを含み、前記リングには、多数の比較的薄い横断エレメントが、ほぼ連続的に、前記リングの円周に沿って可動であるように、嵌合させられている。この目的のために、横断エレメントには、リングアセンブリを少なくとも部分的に収容するための凹所が設けられている。このような駆動ベルトは、例えば欧州特許出願公開第０６２６５２６号明細書より公知であり、時にはVan Doorneプッシュベルトとも呼ばれている。

公知の横断エレメントには、リングアセンブリを収容するための少なくとも１つの凹所が設けられており、前記凹所の半径方向内側に位置するベース部分と、凹所の間に位置する結合片と、凹所の半径方向外側に位置するヘッド部分とから成る。少なくとも１つの主側面、若しくは前側において、ベース部分には、ベース部分上に軸方向又は横方向に延びたいわゆる傾斜領域が設けられており、この傾斜領域は、少なくとも実質的に一定の公称厚さを備えた横断エレメントの半径方向で最も外側若しくは上部の部分と、半径方向内方へ減少する、すなわち少なくとも効果的にその方向でテーパしている厚さを備えた前記横断エレメントの半径方向で最も内側若しくは下側の部分との間の、移行部を形成している。部分的にこのために、駆動ベルトにおける隣接する横断エレメントは、互いに対して傾斜可能であり、駆動ベルト全体は、周方向でフレキシブルである。さらに、ベース部分の両横方向縁部において、横断エレメントには、プーリとの摩擦接触を生ぜしめるためのプーリ滑車接触面が設けられている。

変速機における駆動ベルトの作動中、横断エレメントは、変速機の駆動プーリから被動プーリに沿って互いに押し付けられ、横断エレメントの前側が、先行する横断エレメントの別の主側面、若しくは後側と接触し、その過程において押付け力を加える。このような押し付け接触を正確に規定された形式で生ぜしめるために、２つの主側面のうちの少なくとも一方、概して前側に接触領域を提供することが知られており、この接触領域は、当該主側面の他の部分（これらは接触領域を包囲している）よりも高くなっている。したがって、これらの接触領域の位置において、横断エレメントの厚さは、接触領域の外側よりも大きい。残りの部分について、これは通常単に、５〜１０マイクロメートルの最小と約１００マイクロメートルの最大との間のオーダの、厚さの最小限の差である。

このような正確に規定された接触領域の使用は横断エレメントの製造のために及び駆動ベルトにおける横断ベルトの使用のために有利であることが、概して知られており、特に欧州特許出願公開第１０６１２８５号明細書に開示されている。この目的のために、公知の横断エレメントには、ベース部分における１つ又は２つ以上の接触領域、又は底部接触領域が設けられており、ヘッド部分における１つ又は２つ以上の接触領域、又は上部接触領域が設けられており、前記上部接触領域の位置における横断エレメントの厚さは、底部接触領域の位置における厚さよりも大きい。これは、駆動プーリと被動プーリとの間の連続的な横断エレメントの僅かに凸状に湾曲した円弧の形成を許容し、これにより、駆動ベルトのこの部分の半径方向の振動は抑制される。

実地において、公知のタイプの横断エレメントは、駆動ベルトが、特に、高い変速機トルク等の比較的大きな負荷を受けている時に現れる欠点を有することが分かった。特に、前記状況において、使用者が望ましくないと認める振動が駆動ベルトに生じるおそれがあり、このような振動は、駆動ベルトの早期故障にさえつながるかもしれない。

欧州特許出願公開第０６２６５２６号明細書 欧州特許出願公開第１０６１２８５号明細書

本発明の目的は、公知の駆動ベルトの耐荷力をさらに改良することである。この目的は、本発明によれば、駆動ベルトの個々の横断エレメントの間の押付け接触をさらに最適化することによって達成されることができる。

本発明によれば、前記目的は、請求項１による駆動ベルトを用いて達成される。本発明による駆動ベルトには、横断エレメントが設けられており、この横断エレメントの、ヘッド部分における合計接触領域、又は合計上部接触領域は、ベース部分における合計接触領域、又は合計底部接触領域と少なくとも等しく、好適にはそれよりも大きい。

本発明は、横断エレメントの間に加えられる押付け力の影響を受けながら上部接触領域が著しく弾性的に圧縮させられ、前記円弧が形成されることができない場合に、前記振動が生じるおそれがあるという仮説に基づく。しかしながら、本発明による手段を用いることによって、上部接触領域と底部接触領域との間の横断エレメントの厚さの差が、作動中に前記領域が弾性的に圧縮された場合でさえも存在したままであり、振動を抑制する駆動ベルトの適切な円弧が形成されている。

本発明のさらなる発展において、合計底部接触領域は、ベース部分のそれぞれの側に配置された２つの底部接触領域から成り、これらの底部接触領域の間には、同様に凹まされた結合片と直列に位置する、前記領域の凹んだ中央部分を有している。底部接触領域のこのような形状、この場合接触領域は、プーリと摩擦接触しながらプーリ滑車接触面に作用する力の結果としてのベース部分の最小限の変形を提供する。このことは、駆動ベルトの耐荷力のために有利であり、その原理は既に欧州特許出願公開第１４５８９９２号明細書に開示されている。これに関して、原理的に、実質的にベース部分の横方向の全寸法又は幅に亘って延びた１つの接触領域も十分であるが、いずれにしても大量生産において、許容できる製造費用で、一般的に使用される製造技術を用いてこのような大きな接触領域に十分に正確な形状を与えることは、実地においてかなり時間を消費するということが分かっている。

本発明によれば、この場合における合計上部接触領域は、好適には、横断エレメントの２つの側縁部に向かって延びており、この方向で、合計上部接触領域と２つの底部接触領域との間に重なりが生じている。本発明によれば、合計上部接触領域が、全体として、又は１つの連続的な領域として形成されているかどうか、又は例えば２つの部分的な領域又は接触島状部から成るかどうかは、第１の実施例においてここではあまり関係がない。後者の場合には、もちろん、前記部分的な領域が、前記ヘッド部分の中央に位置する対称軸線のそれぞれの側に実質的に鏡面対称的にヘッド部分に設けられていることが実際には好適である。本発明によれば、合計接触領域が、２つの底部接触領域の上方に横方向に延びているならば、又はその方向で見た場合に横方向でのその個々の寸法の少なくとも２５％、好適には５０％以上重なり合っていると、特に有利である。

本発明は、ここで、図面を参照した以下の説明に基づいて例を用いてより詳細に説明される。

本発明の駆動ベルトが使用されている部分的に切り取られた変速機の斜視図である。 公知の駆動ベルトの周方向での断面図であり、横断エレメントの概略的な正面図を有しており、横断エレメントの主面の輪郭が示されている。 図２の横断エレメントの概略的な側面図である。 前記エレメントの上側部分の断面図を含む、図２の公知の横断エレメントをより詳細に示す図である。 本発明による駆動ベルトの第１の典型的な実施形態の周方向での断面図である。 本発明による駆動ベルトの第２の典型的な実施形態の周方向での断面図である。

図１は、例えば個人用の自動車の駆動装置の連続可変変速機の中央部分を概略的に示している。この変速機は概して自体公知であり、少なくとも第１及び第２の駆動車若しくはプーリ１，２と、プーリ１及び２の滑車の間に収容された駆動ベルト３とを有している。プーリ１，２の滑車は円錐形であり、少なくとも一方の滑車は、個々のプーリ１，２のシャフト上で軸方向に可動に取り付けられている。この目的のために、電子制御可能な、液圧式に作用する移動手段が、概して変圧器に収容されており、この手段は図示されていない。これらの移動手段の作動は、個々の滑車の軸方向移動を生ぜしめ、その結果、プーリ１，２の滑車の間での駆動ベルト３の位置の半径方向の調整を生ぜしめる。プーリ１，２の駆動力は、滑車と駆動ベルトとの間の円錐形の接触面における摩擦によって伝達される。

図２は、図１の駆動ベルト３の周方向における断面を示しており、公知の形式で成形された前記ベルトから横断エレメント４の正面図を備える。駆動ベルト３はさらに自己完結式のベアラ５を有しており、各ベアラは、重ねられた薄い金属リングのセットから成り、横断エレメント４を支持しており、過程において、駆動ベルト３とプーリ１，２との間に生じる力の少なくとも半径方向成分を吸収する。横断エレメント４は、ベアラ５に対して、駆動ベルト３の周方向に自由に可動であるように、駆動ベルト３に収容されている。

公知の横断エレメントは、ベアラ５の下方に配置された、実質的に台形のベース部分６と、ベアラ５の上方に配置されたほぼ三角形のヘッド部分７と、ベアラ５の間に設けられておりかつベース部分６とヘッド部分７とを互いに結合する結合片８とを有している。前記横断エレメントのヘッド部分７における横断エレメント４の図示された前面９において、突出する突出部１０も設けられており、傾斜ライン１１を備えており、この傾斜ラインの下方で横断エレメント４の厚さが減少しており、この傾斜ライン上で、駆動ベルト４における隣接する横断エレメント４が、相対的に傾斜することができる。横断エレメントの前面９と後面１３（図３参照）との間に延びた横断エレメントの周面の部分を形成した、ベース部分６の、実質的に軸方向に向けられた側面１２は、プーリ１，２の滑車と摩擦接触するようになっている。図３は、公知の横断エレメント４を再び側面図で示しており、この図において横断エレメント４の後面１３に設けられた凹所１８の輪郭も示されており、この凹所に、駆動ベルト３における隣接する横断エレメント４の突出部１０が収容される。

さらに、公知の横断エレメント４は、前面９に３つのいわゆる接触領域１４〜１６を備え、これらの接触領域は正面図において、斜線によって概略的に示されており、これらの接触領域は前面９の他の部分に対して比較的突出して配置されている。すなわち、前記接触領域の位置において、横断エレメント４の厚さ、若しくは横断エレメントの前面９と後面１３との間の寸法が、これらの領域の外側よりも大きい。３つの接触領域１４，１５のうちの２つが、前記ベース部分の個々の最も外側の側縁部分の近傍においてベース部分６に設けられている。これらの２つのいわゆる底部接触領域１４，１５は、ここでは前記横方向若しくは横断方向で横断エレメント４の中央において、少なくとも結合片８の幅に亘って、互いから分離されている。第３の接触領域１６は、横方向又は横断方向で見て前記ヘッド部分の中央においてヘッド部分７に設けられている。この後者のいわゆる上部接触領域１６は、ここでは横断方向に、結合片８の幅をほぼ横切ってヘッド部分７において延びている。２つの接触領域１４，１５の間に配置されたベース部分６の部分の位置と、上部接触領域１６の下方に配置された結合片８の部分の位置と、上部接触領域１６の外側に配置されたヘッド部分７の部分の位置とにおいて、横断エレメント４は、したがって、前記接触領域１４〜１６の位置におけるよりも薄い。ここでは、図２及び図３における横断エレメント４は実寸で示されておらずかつ例えば接触領域１４〜１６の比較的突出した位置が著しく誇張されていることが指摘される。実際には、約１．５ｍｍの公称横断エレメント厚さに対して、通常は僅か数十マイクロメートルである。また、より高い位置にある接触領域１４〜１６と、接触領域に隣接する横断エレメント４の前面９の凹所との間の移行部において、移行部は、概して鋭く規定されていない、すなわちそれほど段状ではないが、これらの間のほぼ自然に傾斜する移行部としてより徐々に形成されていることも指摘される。今適用される定義に従って、該当する接触領域１４〜１６の最も高い箇所よりも５〜１０マイクロメートル未満だけ下方に位置する前面９のこれらの部分は、個々の接触領域１４〜１６の部分であると考えられる。このような寸法の精度は、偶然に、ペルトメータ（perthometer）及び白色光干渉計等の様々な一般的に利用可能な測定機器を用いて容易に達成可能である。

駆動ベルト３において、２つの隣接する横断エレメント４の間の押付け接触は、したがって、実質的に、後続の横断エレメント４の前面９における接触領域１４〜１６と、先行する横断エレメント４の実質的に平坦な後面１３における対応する位置とによって生じる。前記上部接触領域１６の位置における公知の横断エレメント４の厚さはやはり前記底部接触領域１４，１５の位置における厚さよりも僅かに大きいので、連続的な横断エレメント４の僅かに凸状に湾曲した円弧がここでは駆動プーリと被動プーリとの間において形成され、これにより、駆動ベルト３のこの部分の半径方向での振動が抑制される。

この公知の横断エレメント４は、それ自体でよく機能し、傾斜ライン１１の上方の実質的に平坦な前面９を備えた従来の横断エレメント４と比較して著しい製造及び機能の改良を提供するが、実際には、この設計は、駆動ベルト３の特定の作動条件のためにはあまり適していないことが分かった。特に、駆動ベルト３が、実際には以前は可能ではなかった又はそうではなかった比較的重い荷重を受けた時に、望ましくない振動が駆動ベルトに生じる。このような振動は、望ましくないと使用者に認識され、駆動ベルト３の早期故障にさえつながるかもしれない。

本発明によれば、前記問題は、合計上部接触領域１６が合計底部接触領域１４，１５よりも小さい場合に生じ、これは実際には、欧州特許出願公開１０６１２８５号明細書の図面が提案しているものとは対照的に、公知の横断エレメント４の場合にもそうである。

第１に、公知の接触領域１４〜１６は事実実際には、本願の図４に示されているように、横断エレメント４、すなわち前面９の縁部まで完全に延びていない。これは、材料収縮の概して公知の現象から生じ、この材料収縮は、前記横断エレメントの周縁部に沿った、横断エレメント４のシート状ベース材料からの打抜き加工の間に生じる。様々な接触領域１４〜１６へのこの材料収縮の影響は、横断エレメント４の上縁部１９の中央の位置において又は上部接触領域１６の位置において最も大きい。

第２に、実際には横断エレメント４に突出部１０の周囲においても同様に接触領域１４〜１６よりも低い領域２０が設けられていることが必要である又は少なくとも極めて有利であることが分かった。これは、駆動ベルト３における隣接する横断エレメント４の間の接触が不可能であり、上部接触領域１６の有効な前面がさらに制限されることを意味する。より低い前記領域２０は、突出部の形成を可能にするように十分な材料の流れを生ぜしめるために、形成過程の間に横断エレメント４に局所的に加えられるより高い圧力によって生ぜしめられる。さらに、より低い前記領域２０の機能は、突出部１０の凹面状に丸味付けられた根元部分と、凹所１８の凸状に丸味付けられた縁部との間の接触を回避することである。

前記効果の両方は、図２及び図３における公知の横断エレメント４の上部接触領域１６が実際には、図４に示されているように、著しくより小さい表面を有することを保証する。実際には、公知の上部接触領域１６の合計表面、又は上部接触表面は、２つの公知の底部接触領域１４，１５の合計表面、又は底部接触表面よりも一層小さい。本発明によれば、これは、上部及び底部の接触領域１４〜１６の間の厚さの差が、駆動ベルト３における横断エレメント４の間に加えられる押付け力の影響下で消滅することができ、その場合、前記望ましくない振動が駆動ベルトにおいて生じる。

それとは逆に、駆動ベルト３の作動中にも、上部接触領域１６の表面積が底部接触領域１４，１５の表面積と少なくとも等しくかつ好適にはそれよりも大きく、これにより、上部接触領域１６と底部接触領域１４，１５との間の横断エレメント４の厚さの差が個々に存在したままであるならば、本発明に従ってこれらの振動は回避されることができる。本発明による横断エレメントのこのような設計は図５に示されている。

図５の横断エレメント４にはここでは、横断方向にベース部分６の側縁部から前記ベース部分における切欠１７まで延びた２つの底部接触領域１４，１５が設けられており、前記切欠１７はベース部分６と結合片８との間の移行部を形成しており、前記横断エレメントには、ヘッド部分７の中央に配置された上部接触領域１６が設けられており、この上部接触領域１６の幅は、前記切欠１７を含む結合片８の幅よりも著しく大きい。このように、個々の底部接触領域１４，１５と上部接触領域１６との間には、横断方向で、図４に示された重なりＯＬが存在する。やはり本発明による横断エレメント４の設計におけるこの手段は、駆動ベルト３において生じる前記振動を抑制するという利点を有する。

本発明によるこの第２の手段は、駆動ベルト３における横断エレメント４が、底部接触領域１４又は１５のうちの一方と上部接触領域１６との間の仮想軸線を中心として、相対的に回転することができる、又は少なくとも相対的に回転する傾向を有するという現象と関係がある。ここでは前記仮想軸線がより横断方向に向けられている、すなわち底部接触領域１４，１５と上部接触領域１６とがその方向でより離れて配置されているほど、より簡単に前記回転が、駆動ベルト３において生じる力の影響によって生じる。この特定の付加的な洞察に基づき、本発明は、上部接触領域１６と底部接触領域１４，１５との横方向寸法が、重なりＯＬがこれらの間に横断方向で存在するように、相対的に調整されることを提案する。これは、この手段によって、底部接触領域１４又は１５の一方と上部接触領域１６との間の前記仮想回転軸線が実質的に垂直又は半径方向に、すなわち前記横断方向に対して垂直に向けられることが保証されるからである。その結果、前記軸線を中心として回転する横断エレメント４の傾向が有利には最小限に抑制される。

本発明によれば、上部接触領域１６は、さもなければ、必ずしも１つの連続的な領域から成る必要はない。駆動ベルト３の断面図において図６に示されているように、２つの別個の部分的な上部接触領域１６１，１６２が提供されることもでき、これらの接触領域は、横断方向で見て、横断エレメント４の中央において互いから分離されている。本発明の実施形態のこの第２の変化形態は、上部接触領域１６１及び１６２と個々の底部接触領域１４，１５との間に比較的大きな横方向重なりＯＬが設けられていることができ、２つの部分的な領域１６１及び１６２の合計としての上部接触領域１６の合計寸法が制限されたままであることができるという利点を有する。

１，２ プーリ、 ３ 駆動ベルト、 ４ 横断エレメント、 ５ ベアラ、 ６ ベース部分、 ７ ヘッド部分、 ８ 結合片、 ９ 前面、 １０ 突出部、 １１ 斜線、 １２ 側面、 １３ 後面、 １４，１５，１６ 接触領域、 １７ 切欠、 １８ 凹所、 １９ 上縁部、 ２０ より低い領域

Claims (7)

1. 自動車のための連続可変変速機において使用するための駆動ベルト（３）であって、
   前記連続可変変速機に２つの駆動車（１，２）が設けられており、該駆動車の間に前記駆動ベルト（３）が収容されており、該駆動ベルト（３）が２つのベアラ（５）を含み、該ベアラに多数の横断エレメント（４）が収容されており、該横断エレメント（４）がベアラ（５）の少なくとも周方向で自由に可動であり、ベアラ（５）が個々の横断エレメント（４）の２つの凹所に配置されており、該凹所の下方には横断エレメントのベース部分（６）が配置されており、前記凹所の上方には横断エレメントのヘッド部分（７）が配置されており、前記ベース部分（６）及びヘッド部分（７）が、ベアラ（５）の間に横断方向に配置された、横断エレメント（４）の結合片（８）によって相互に結合されており、横断エレメント（４）がさらに２つの主側面（９，１３）を有しており、これらの主側面が、隣接する横断エレメント（４）の間の相互の押付け接触の時に駆動ベルトの相互に反対の周方向に向けられ、少なくとも一方の主側面（９）に３つ以上の規定された接触領域（１４，１５，１６；１６１，１６２）が設けられており、該接触領域が、そのために、該当する主側面（９）の他の部分よりも高くなっており、該他の部分がより低くなっておりかつ少なくとも結合片（８）をカバーしており、ベース部分（６）に２つの底部接触領域（１４，１５）がベース部分のそれぞれの側縁部に設けられており、これらの２つの底部接触領域（１４，１５）が、より低くなった、前記主側面（９）の部分によって、横断方向で互いに分離されており、ヘッド部分（７）に１つ又は２つ以上の上部接触領域（１６；１６１，１６２）が設けられている形式のものにおいて、
   １つの上部接触領域（１６）又は２つ以上の上部接触領域（１６；１６１，１６２）の表面積が、底部接触領域（１４，１５）の表面積よりも大きく、
   前記１つの上部接触領域（１６）又は前記２つ以上の上部接触領域（１６；１６１，１６２）が、前記２つの底部接触領域（１４，１５）の上方において、両方の場合において、該底部接触領域の横断方向の個々の寸法の少なくとも２５％以上に亘って、横断方向に延びていることを特徴とする、駆動ベルト。
2. 横断方向で互いに分離された２つの個々の上部接触領域（１６１，１６２）が、前記横断エレメント（４）の前記ヘッド部分（７）に設けられており、前記上部接触領域の間に、より低くなった、前記主側面（９）の部分が配置されている、請求項１記載の駆動ベルト（３）。
3. 前記２つの上部接触領域（１６１，１６２）が、前記ヘッド部分（７）の、中央に位置した対称軸線のそれぞれの側において鏡面対称的に前記駆動ベルトに収容されている、請求項２記載の駆動ベルト（３）。
4. 前記横断エレメントの前記ヘッド部分（７）における、前記横断エレメント（４）の前面（９）に、突出した突出部（１０）が設けられており、該突出部（１０）の周囲に、接触領域（１４，１５，１６；１６１，１６２）よりも低くなった領域（２０）が設けられており、該領域が、より低くなった、前記主側面（９）の前記部分の部分を形成している、請求項１から３までのいずれか１項記載の駆動ベルト（３）。
5. 前記１つの上部接触領域（１６）又は前記２つ以上の上部接触領域（１６；１６１，１６２）が、前記２つの底部接触領域（１４，１５）の上方において、両方の場合において、該底部接触領域の横断方向の個々の寸法の５０％以上に亘って、横断方向に延びている、請求項１から４までのいずれか１項記載の駆動ベルト（３）。
6. 前記接触領域（１４，１５，１６；１６１，１６２）の位置における横断エレメント（１６）の厚さと、前記主側面（９）の前記他の部分の位置における横断エレメントの厚さとの差が、最小で５マイクロメートルから最大で１００マイクロメートルまでの範囲の値を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の駆動ベルト（３）。
7. 前記接触領域（１４，１５，１６；１６１，１６２）の位置における前記横断エレメント（１６）の厚さと、前記主側面（９）の前記他の部分の位置における前記横断エレメントの厚さとの差が、最小で１０マイクロメートルから最大で１００マイクロメートルまでの範囲の値を有している、請求項６記載の駆動ベルト（３）。

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