JP5968332B2 - 表面形状を有するフレキシブルな金属リング、及び積層されたフレキシブルな金属リングセットを備える駆動ベルト - Google Patents

Description

本発明は、表面形状を有するフレキシブルな金属リングと、該フレキシブルな金属リングが利用される駆動ベルトとに関する。公知の型式の駆動ベルトは、欧州特許出願公開第１３７１８７６号明細書に記載されており、技術的にプッシュベルトと呼ばれている。公知の駆動ベルトは、少なくとも１つ、一般的には２つの窪みを備える複数の金属セグメント、一般的には炭素鋼セグメントを有していて、当該窪みのそれぞれは、一対の複数の、互いに同心に組み込まれた、即ち積層されたフレキシブルな金属リング、一般的には駆動ベルトのマレージング鋼リングに適応している。金属セグメントは、積層されたリングセットに連結されておらず、そのリングセットの円周に沿って摺動することができる。積層されたリングセットにおける個々のリングもまた、互いに対して摺動することができる。

技術的に、駆動ベルトのセグメントは、横方向エレメント、環状バンド又は無端のバンドとしての駆動ベルトのリング、及び無端の張力手段又は無端の坦持体としての駆動ベルトの積層されたリングセットとも呼ばれる。現在の型式の駆動ベルトは、一般的に、よく知られた、自動車用のプーリ形式の無段変速機又はＣＶＴに適用される。本願において、駆動ベルトの一般的な寸法は、２４ｍｍ又は３０ｍｍの軸方向幅、及び５００ｍｍから１０００ｍｍまでの範囲における周方向寸法であるのに対し、一般的にリングは、約１８５μｍの半径方向厚さと５ｍｍから２５ｍｍまでの範囲の軸方向幅を有する。

公知のリングの、半径方向内側及び半径方向外側を向いた主要面の少なくとも１つ、即ちリングの内周面及び／又は外周面は、突出部又は隆起を交互に交差するパターンの形態の表面形状を有している。公知の表面形状の隆起は、リングの周方向に対し鋭角に方向付けられている。隆起の間に、低い位置にあるとともに独立した複数の凹部又は凹部が前記主要面上に形成されている。前記凹部によって、潤滑流体、即ち一般的にＣＶＴ内で利用されるオイルを収容することが可能になる。この公知の表面形状において、凹部は、リングの半径方向を向いた面領域全体の約５６％を成す。

公知の表面形状の別の構成は、欧州特許出願公開第００１４０１４号明細書及び特開２００３−２４００６０号公報によって提供される。これらのうち後者（特開２００３−２４００６０号公報）の公知のリング表面形状は、高い位置にあるとともに独立した複数の突出部又は隆起部の間に形成される溝を交互に交差するパターンによって構成されている。

公知の駆動ベルトは全く申し分なく機能し、比較的高い効率でＣＶＴ内において作動し得るにもかかわらず、ベルト内部でのエネルギ損失が、とりわけ、連続する組物、即ち無端の坦持体内で隣接するリング間における摩擦の結果として、生じることもまた事実である。駆動ベルトの効率性を更に改良すること、特に前記リング間の摩擦を減少することが、本発明の目的である。

本発明によって前記目的を実現するため、リングの主要面は、独立した凹部の表面形状を有する。この独立した凹部は、当該凹部に対して半径方向に突出する、高い位置にある連続した部分の間で規定されている。その凹部は、当該凹部が設けられているリングの主要面の半径方向を向いた面領域の、５％から３０％、好ましくは１０％から２０％の範囲を成す。結果として、オイル、場合によっては摩耗粒子も、表面形状の凹部内に蓄積することができるが、特に従来技術と比較して、主要面の表面形状の大部分が、無端の坦持体内で隣接するリングと接触するのに利用可能である。本発明によると、この特徴により、リング間の摩擦が好適に減少され、幾つかの事例では外面の摩耗も低減されることが発見され、よって駆動ベルトの耐久性が改良される。

本発明による表面形状の更に詳細な実施形態において、リングの周方向における個々の凹部の寸法は、好ましくは、２５μｍから２５０μｍの範囲、より好ましくは５０μｍから１５０μｍの範囲にある。更に、深さ、即ち高い位置にある表面部分に対するリングの半径方向における個々の凹部の寸法、即ち凹部の深さは、好ましくは、２．５μｍから２５μｍの範囲、より好ましくは４．５μｍから１０μｍの範囲である。

本発明によれば、凹部は、当該凹部を取り囲む少なくともリング表面の部分に対し、局所的に変形（例えば押圧）又はリング材料を除去することにより、リングの表面に形成されてよい。従って、凹部を取り囲む部分は、比較的高い位置にある隆起を、直接、即ち坦持体において隣接するリングと物理的に接触するために利用可能となる。凹部を形成するための好ましい工程において、凹部は、レーザによって放射されるなど、高エネルギ電磁放射のペンシルビームでリング材料を蒸発させることによって形成される。

上述の実施形態と同じ利点を有し、組み合わせて利用されることが好ましい本発明の択一的な実施形態において、前記表面形状は、長軸線を有する、凹部又は凹部の列を備える。この長軸線は、リングの周方向に対して、横方向又は軸方向（幅方向）に向けられており、且つ／又は当該リングの周方向と平行に向けられている。好ましくは、この凹部又は凹部の列は周方向に繰り返されており、その結果、周方向に見られるように、連続的な凹部又は連続的な凹部の列は、各々、前後の凹部又は前後の凹部の列と同一であり、等間隔に配置されている。したがって、択一的に規定されたリングの表面形状は連続的な隆起を備える。この隆起は、周方向に対し横方向を向いた長軸線を有するとともに周方向におけるリングの全体的な寸法に亘って設けられ、及び／又は周方向と平行に向けられている。

本発明の基本原理は、具体的で例示的な実施形態、図面によって説明される。

駆動ベルトを有する公知の無段変速機の実施例を概略的に示す。 駆動ベルトの断面を斜視図で示す。 （欧州特許出願公開第１３７１８７６号明細書から再現された）駆動ベルトリング構成要素のための公知の表面形状の概略図である。 本発明による駆動ベルトリング構成要素のための表面形状の概略図である。 本発明による駆動ベルトリング構成要素のための表面形状の別の実施例の概略図である。 本発明による駆動ベルトリング構成要素のための表面形状の最後の実施例の概略図である。

図１は、エンジンと車両の駆動ホイールとの間における車両の駆動ラインで通常利用される、公知の無段変速機又はＣＶＴの主要な部品を示す。無段変速機は、２つの円錐形プーリディスク４，５を各々備える２つのプーリ１，２を備え、前記２つの円錐形プーリディスク４，５の間に、全体的にＶ字形をしたプーリ溝を形成しており、そのうちの一方のディスク４は、各々のプーリ軸６，７を覆って配置されるとともに該プーリ軸６，７に沿って軸方向に移動可能である。駆動ベルト３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ωと付随するトルクＴとを伝達するために、プーリ１，２の周りに巻き掛けられている。無段変速機は、概して、ベルト３がプーリディスク４，５間で緊締されるように、他方のプーリディスク５に向かって方向づけられた、軸方向の緊締力Ｆ_ａｘを、少なくとも１つのディスク４に加える作動手段を備える。また、被駆動プーリ２の回転速度と駆動プーリ１の回転速度との間の伝達比（速度比）は、それによって決定される。

公知の駆動ベルト３の例が、更に詳細な図２に、無端の坦持体３１を組み合わせたベルト３の断面として示されている。無端の坦持体３１は部分的にのみ示されており、この例においては、薄く平坦、即ちバンド状の２組のフレキシブルな金属リング３２から構成されている。ベルト３は、さらに、プレート状の複数の金属セグメント又は横方向エレメント３３を備えており、図２では３つの横方向エレメント３３だけが示されている。横方向エレメント３３は、当該横方向エレメント３３の窪み３４内に配置された無端の坦持体３１によって、一緒に保持されている。横方向エレメント３３に前記緊締力Ｆが加えられ、その結果、入力トルクＴが所謂駆動プーリ１に掛けられたとき、ディスク４，５とベルト３との間の摩擦力によって、駆動プーリ１の回転が、同様に回転する駆動ベルト３を介して、所謂被駆動プーリ２に伝達される。

ＣＶＴでの作動中、駆動ベルト３、特に駆動ベルト３のリング３２は、張力を掛けられたうえで回転される。一般的に、無端の坦持体３１の各々の連続するリング３２は、プーリ１，２の間で僅かに異なる速度比で作動する。なぜなら、プーリ１，２における各々のリング３２の半径方向位置間の比が異なるからである。結果として、無端の坦持体３１の各リング３２は一般的に僅かに異なる速度で回転し、相対運動又は相対移動、即ちリング滑りが、無端の坦持体３１の隣接するリング３２の対の間で生じる。リング滑りによって、摩擦と摩擦損失とが生じる。

リング３２間の摩擦を減らすため、半径方向内側及び半径方向外側を向いたリング３２の主要面の少なくとも１つ、即ちリング３２の主要面の内周面及び／又は外周面は、表面形状３５，３６を有する。図３において、公知の表面形状３５，３６の実施例が示されており、連続的な網目状のパターンを形成する突出した隆起３５が交互に交差されている。隆起３５の間に、低い位置にあるとともに独立した複数の凹部３６が形成される。隆起３５と凹部３６とを設けることによって、一方では、無端の坦持体３１の隣接するリング３２間の接触領域が減少され、他方では、潤滑オイル及び摩耗粒子を収容するための空間が提供される。公知の隆起３５は、作動中の移動方向に対して、即ち無端の坦持体３１における隣接するリング３２に対するリング３２の周方向に対して、鋭角に方向付けられている。図３の公知の表面形状３５，３６において、凹部３６は、リング３２の半径方向を向いた面領域全体の約５６％を占めており、即ち、面領域全体としてはさらに、約４４％の突出した面領域である隆起３５を有する。

本発明は、類似した表面形状３５，３６、即ち、個別の、つまり独立した凹部３６を有する表面形状３５，３６に関連している。前記凹部３６は、リング３２の主要面３４の、有効に連続的に高い位置にある部分３５によって囲まれている。連続的に高い位置にある部分３５は隆起３５を交互に交差することによって形成されている。本発明による表面形状３５，３６の第１の実施例は、図４に概略的に示されている（縮尺は正しくない）。本発明のこの特別な実施例において、凹部３６は、リング３２の半径方向を向いた面領域全体の約２２．５％を占める。結果として、無端の坦持体３１のリング３２間における摩擦及び／又は摩耗は、適切に減らされ得る。

図４の表面形状３５，３６は、上述の特徴に対して、択一的に又は追加して適用される、本発明の更なる特徴を図示している。本発明によると、リング３２の表面形状３５，３６は、連続する複数の凹部３６によって構成されている。その凹部３６の各々は、リング３２の移動方向に対して、横方向又は軸方向（幅方向）を向いた長軸線３９によって規定されている。凹部３６の各々は、全体的ではないが十分に、リング３２の横方向寸法に亘っており、リング３２の移動方向に見られるように、移動方向に対し同様に横方向を向いた長軸線３７を有する連続的な隆起３５によって、隣接する凹部３６から分離されている。

図５に概略的に図示されるように、この実施例において、表面形状３５，３６は、択一的に、円形の凹部３６の連続的な列３８を有してもよい。凹部３６の各列３８は、リング３２の移動方向に対して横方向を向いた長軸線３８を有している。凹部３６の連続的な列３８は、２対の連続的な隆起３７ａ，３７ｂによって分けられている。その第１の対３７ａは、移動方向に対して横方向を向いた長軸線を有し、その第２の対３７ｂは、移動方向と平行に向いた長軸線を有する。

最後に、図６には、本発明に特に適合した凹部３６の好適な形状が示されている。本発明によると、リング３２の表面形状３５，３６の凹部３６は、好適には、山形状又はＶ字形状である。この形状の端部は、無端の坦持体３１内の隣接するリング３２に対する、（主たる）移動方向を向いている。いわゆる凹部３６の方向性を有する形状により、無端の坦持体３１のリング３２間の摩擦は、より一層減少され得る。

１，２ プーリ
３ 駆動ベルト
４，５ 円錐形プーリディスク
６，７ プーリ軸
３１ 無端の坦持体
３２ フレキシブルな金属リング
３３ 横方向エレメント
３４ 窪み
３５，３７ａ，３７ｂ 隆起（表面形状）
３６ 凹部（表面形状）
３７，３９ 長軸線
３８ 列
Ｆ_ａｘ 緊締力
Ｔ トルク
ω 回転運動

Claims (5)

1. 周期的に半径方向外側を向いた周面と、主に半径方向内側を向いた周面とを有するフレキシブルな金属リング（３２）であって、
   少なくとも１つの周面は、該周面の高い位置にある部分（３５）を備える表面形状（３５，３６）を有し、
   前記高い位置にある部分（３５）は、前記表面形状（３５，３６）の、低い位置にあるとともに独立した複数の部分（３６）を画成している、フレキシブルな金属リング（３２）において、
   前記一方の周面における表面形状（３５，３６）の、低い位置にあるとともに独立した部分（３６）の長軸線（３９）又は低い位置にあるとともに独立した部分（３６）の列の長軸線（３９）は、前記リング（３２）の周方向に対して直角に方向付けられており、
   前記低い位置にあるとともに独立した複数の部分（３６）は、前記高い位置にある部分（３５）によって囲まれていることを特徴とする、フレキシブルな金属リング（３２）。
2. 前記表面形状（３５，３６）の、前記低い位置にあるとともに独立した部分（３６）は、前記リング（３２）の周方向に対し直角に方向付けられた長軸線（３９）を有する略長方形に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のフレキシブルな金属リング（３２）。
3. 前記表面形状（３５，３６）の、低い位置にあるとともに独立した部分（３６）は、円形であることを特徴とする、請求項１記載のフレキシブルな金属リング（３２）。
4. 前記表面形状（３５，３６）の、低い位置にあるとともに独立した部分（３６）は、主にＶ字形であり、前記低い位置にあるとともに独立した部分（３６）の、Ｖ字形に形成された尖端部は、前記リング（３２）の移動方向を向いていることを特徴とする、請求項１記載のフレキシブルな金属リング（３２）。
5. 横方向セグメント（３３）と少なくとも１つの無端の坦持体（３１）とを備える駆動ベルト（３）であって、
   前記無端の坦持体（３１）は、前記横方向セグメント（３３）の凹部（３７）内に備えられるものであって、互いに半径方向に重ねられた複数のフレキシブルな金属リング（３２）から成っており、該フレキシブルな金属リング（３２）の少なくとも１つは、請求項１から４までのいずれか１項記載のフレキシブルな金属リング（３２）である、駆動ベルト（３）。

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