KR20010015437A - 구동 벨트 및 이 구동 벨트를 이용하는 변속기 - Google Patents

구동 벨트 및 이 구동 벨트를 이용하는 변속기 Download PDF

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KR20010015437A
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cross
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KR1020000043035A
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브란드스마아르얀
반리트요한스헨드리쿠스
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반 도르네스 트랜스미씨 비.브이.
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Abstract

무단 변속기(1), 특히 자동차의 무단 변속기용 구동 벨트(7)는 각각 상기 구동 벨트(7)의 종방향을 실질적으로 횡단하도록 배향되어 있는 2개의 주요면(17)을 갖는 복수 개의 횡부재(15)에 의해 미끄러질 수 있도록 지지되는 하나 이상의 연속 밴드를 포함하며, 상기 횡부재(15)는 폭이 B이고 비중은이다. 매개변수 폭(B)과 비중()은 다음 방정식을 만족한다.

Description

구동 벨트 및 이 구동 벨트를 이용하는 변속기{DRIVE BELT AND TRANSMISSION WHEREIN SUCH IS USED}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 의한 구동 벨트(driving belt)에 관한 것이다. 이러한 구동 벨트는 예를 들어, 유럽 특허 제EP-A-0.522.612호에 출원되어 공지되어 있으며, 자동차용 무단 변속기(continuously variable transmission) 또는 CVT에 적용하는 것이 특히 적합하다. 또한, 본 발명은 본 발명에 의한 구동 벨트를 포함하는 무단 변속기가 마련되어 있는 자동차에 관한 것이다.
공지된 구동 벨트는 주동 샤프트(primary shaft)에 제공되는 주동 가변 풀리와 종동 샤프트(secondary shaft)에 제공되는 종동 가변 풀리가 마련되어 있는 형태의 CVT에 적용하기 적합하다. 구동 벨트는 상기 두 풀리 사이에서 토크를 전달하기 위하여 상기 풀리 둘레에 감겨 있다. 각 가변 풀리는 2개의 원뿔형 원판을 포함하며, 그 중 하나 이상의 원판은 한편으로는 풀리의 원판 사이에 있는 구동 벨트의 회전 반경에 변화를 주기 위해서, 또 한편으로는 구동 벨트에 핀칭력(pinching force)을 적용하기 위해 다른 한 원판에 대해 축방향으로 움직일 수 있다. 구동 벨트에 적용되는 핀칭력의 크기는 구동 벨트와 풀리 사이에서 발생하는 미끄러짐 없이 상기 두 샤프트 사이에서 전달될 수 있는 토크의 양을 결정한다. 적용될 수 있는 핀칭력의 최대 크기는 구동 벨트의 토크 전달 용량, 즉 구동 벨트에 걸릴 수 있는 토크의 최대 크기에 의해 결정된다. 구동 벨트의 토크 전달 용량이 이상될 경우, 구동 벨트의 수명이 현저하게 줄어들어 조기에 고장날 것이다.
공지된 구동 벨트는 복수 개의 횡부재에 의해 미끄러질 수 있게 지지되는 하나 이상의 연속(환형) 밴드를 포함한다. 상기 횡부재들은 그 두께에 걸쳐 측면에 의해 분리되는 전방 주요면과 후방 주요면을 포함한다. 각 주요면의 단면은 사다리꼴형이며, 상기 사다리꼴에서 가장 폭이 넓은 면은 또한 횡부재의 폭이다. 상기 단면의 두 측면은 기울어져 있으며 소위 벨트 각으로 불리우는 각으로 서로 배향되어 있다. 상기 단면에 인접한 횡부재의 측면들은 원뿔형 풀리 원판과 상호 작동하기에 적합하도록 설계되어 있다. 일반적으로, 횡부재는 적어도 부분적으로 연속 밴드를 수용하는 밀폐 공간을 형성하도록 상기 횡부재의 헤드부에 연결되는 하나 이상의 기둥 부분이 마련되어 있다.
구동 벨트가 작동되는 동안, 풀리 원판은 상기 사다리꼴 단면의 위치에서 횡부재의 측면에 핀칭력을 작용시킨다. 원뿔형 풀리 원판과 결합하여, 주동 풀리 및 종동 풀리에 의해 작용되는 핀칭력은 횡부재를 반경방향 바깥쪽으로 압압하며, 이로 인해 연속 밴드는 인장된다. 구동 벨트의 토크 전달 용량은 연속 밴드의 허용 가능한 최대 응력 수준과 관계가 있으며, 따라서 구동 벨트의 종방향을 횡단하는 연속 밴드의 단면의 표면적에 비례한다.
따라서, 구동 벨트의 토크 전달 용량을 증가시키기 위한 공지된 수단은 연속 밴드의 반경 방향 두께를 증가시킴으로써 상기 표면적을 증가시키는 것이다. 그러나, 구동 벨트의 필요한 유연성 및 피로 저항성을 유지하기 위해서 연속 밴드의 반경 방향 두께는 제한된다. 따라서, 구동 벨트는 하나의 적층형 링을 형성하기 위해 하나의 연속 밴드 주위에 다른 하나를 반경방향으로 쌓는 복수 개의 연속 밴드가 일반적으로 마련된다. 대개 2개의 상기 적층형 링은 축방향으로 상호 일정 간격을 두고 떨어져서 단일 구동 벨트에 적합하도록 되어 있다.
구동 벨트의 토크 전달 용량을 증가시키기 위한 공지된 또 다른 수단은 유럽 특허 제EP-A-0.798.492호에 개시된 바와 같이 풀리 원판과 구동 벨트 사이에 작은 접촉각을 채택하는 것이다. 주어진 핀칭력의 영향을 받아 횡부재는 반드시 접촉각에 의해 비례적으로 결정되는 힘으로 바깥쪽으로 급속히 압압된다. 따라서, 상기 접촉각이 감소되면, 연속 밴드는 주어진 핀칭력에서 덜 인장된다. 사실상 이는 허용 가능한 핀칭력 및 구동 벨트의 토크 전달 용량이 접촉각을 줄임으로써 증가될 수 있다는 것을 의미한다. 구동 벨트의 경우, 이는 사다리꼴 단면의 2개의 경사진 단면이 상호 배향되는 벨트 각이 더 작아지게 됨을 의미한다.
구동 벨트의 토크 전달 용량을 증가시키기 위한 공지된 또 다른 수단은 연속 밴드(들)의 축방향 폭을 증가시키는 것이다. 이와 같이 하려면, 횡부재의 축 방향 치수 즉, 폭이 연속 밴드(들)를 충분히 지지하기 위해 적절히 증가되어야 한다. 1994년 11월 발행된 기계 공학 저널의 "CVT는 미래의 자동차 변속기인가"란 기사 폭이 24, 30 및 40 미리미터인 강철 횡부재를 논한다. 이러한 구동 밸브는 머레이징(maraging) 강으로 만들어진 9개, 10개 또는 12개의 연속 밴드에 의해 각각 형성된 2개의 적층형 링으로 제작된다. 상기 기사로부터, 횡부재의 폭을 증가시킴으로써 또는 연속 밴드의 수를 증가시킴으로써 구동 벨트의 토크 전달 용량이 증가될 수 있다고 이해된다.
그러나, 실제로는 이와 같이 벨트의 폭이 넓어질수록 구동 벨트의 동력 전달 용량이 자동적으로 증가되지는 않는다고 이해된다. 또한, 접촉각을 변화시키는 것이 풀리, 변속 제어 시스템, 수압 펌프 등의 설계에서의 변화를 동반하여 그 결과가 각 경우 바람직하지 못하기 때문에, 일련의 자동차 산업 전반에 걸쳐 막대한 기술적 산물 뿐만 아니라 고비용이 수반된다. 연속 밴드의 수를 변화시키는 것은 논리 기호학상, 제조상 뿐만 아니라 비용상의 이유로 대개 바람직하지 못하다. 본 발명이 해결코자 하는 문제는 앞서 언급된 제약의 범위 내에서 구동 벨트의 토크 전달 용량에 어떻게 영향을 미칠 것인에 있다.
따라서, 본 발명은 앞서 언급된 제약의 범위 내에서 구동 벨트용 공구를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 횡부재가 어떤 재료로 만들어지는가도 고려한다. 본 발명에 의하면, 횡부재 및 연속 밴드(들)의 폭은 횡부재의 비중(specific mass)을 청구항 제1항의 특징 부분에 의한 방정식을 적용함에 따라 결정될 수 있다. 또한, 상기 방정식은 주어진 접촉각 및 연속 밴드의 수의 제약의 범위 내에서 실질적으로 최대 토크 전달 용량을 갖는 구동 벨트의 설계를 결정하는 간단한 수단을 제공한다. 본 발명은 구동 벨트를 사용하는 동안 연속 밴드(들)에서의 응력이 구동의 길이 방향을 횡단하는 연속 밴드(들)의 단면의 표면적에 의해서 결정될 뿐만 아니라, 상당한 범위에서 횡부재의 무게에 의해서도 결정된다는 것을 이용한다. 구동 벨트의 토크 전달 용량은 제한되며, 연속 밴드 및 지지 횡부재의 폭을 더 증가시켜 특정값을 현저히 넘어서게 증가될 수 없다. 본 발명에 의하면 횡부재의 폭이 특정값을 넘어서면 실제로 구동 벨트의 토크 전달 용량이 감소할 수 있다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 청구항 제1항에 기재된 기술적 특징은 구동 벨트가 장착된 무단 변속기가 작동하는 동안 구동 벨트에 작용하는 원심력은 상기 벨트에 의해 전달되는 토크로 인해 발생되는 구동 벨트에서의 힘과 거의 동일하게 되는 상황이 발생한다는 것이다. 본 발명에 의하면, 이는 연속 밴드(들) 및 횡부재의 유효 폭의 상한 값을 결정한다.
이러한 특징은 다음과 같이 이해될 수 있을 것이다. 구동 벨트의 토크 전달 용량은 그 연속 밴드(들)의 폭에 실질적으로 비례한다. 상기 폭이 증가할 때, 지지 횡부재의 폭, 즉 축방향 치수는 연속 밴드를 지지할 수 있도록 적절히 증가되어야만 한다. 횡부재는 풀리 원판 사이에서 압축 핀칭력을 받기 때문에, 횡부재의 높이 및 두께는 횡부재의 강도, 특히 내좌굴성을 유지할 수 있도록 적절히 증가된다. 횡부재의 두께를 증가시키는 것이 구동 벨트의 전체 질량을 증가시키지는 않으며, 이는 단지 구동 벨트를 구성하는데 더 적은 횡부재가 필요하다는 것을 의미하기 때문이다. 그러나, 구동 벨트의 질량과 상기 구동 벨트에 작용하는 원심력은 여전히 횡부재의 높이와 폭에 실질적으로 비례한다. 전술한 바로부터 구동 벨트의 토크 전달 용량은 그 연속 밴드(들) 및 횡부재의 폭에 실질적으로 비례하여 증가하며, 또한 원심력으로 인해 횡부재의 높이 및 폭에는 실질적으로 비례하여 감소한다고 결론내릴 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 높이는 폭이 증가함에 따라 증가된다고 여겨지며, 그 결과 토크 전달 용량은 횡부재의 폭을 제곱한 값에 실질적으로 비례하여 감소된다고 이해된다.
횡부재의 폭을 결정하기 위한 방정식, 즉 비례적은 다음과 같이 비슷하게 만들수 있다고 이해된다.
[kg/m]
상기 B는 횡부재의 폭이고,는 횡부재의 비중이다. 실제, 임계값은 특정 자동차의 구동 벨트에 따라 결정되지만, 자동차에 일반적으로 적용 가능한 값은 대략 10 kg/m인것으로 알려져 있다. 강철 횡부재를 구비한 구동 벨트의 경우, 이는 횡부재의 폭이 대략 36mm 이하 이어야 한다는 것을 의미한다. 횡부재의 폭이 24mm 및 30mm 인 공지된 구동 벨트는 상기 방정식을 만족시키지만, 횡부재의 폭이 40mm 인 구동 벨트는 미리 예상된 바와 같이 잘 적용되지 못할 것이다.
또한, 본 발명은 실질적으로 최대 토크 전달 용량을 갖는 구동 벨트를 제공한다. 본 발명에 의하면, 이러한 구동 벨트는 다음 관계를 만족시키는 폭(B)을 갖는 횡부재인 것을 특징으로 한다:
본 발명에 의하면, 적층형 링을 형성하는 연속 밴드의 수 또한 제한되어 있다. 상기 연속 밴드의 수는 최대 15일 수 있다. 16번째 연속 밴드를 추가한 경우의 토크 전달 용량의 증가는 작동시 중량 및 마찰 손실 그리고 추가 조립체 비용 등과 같은 동반되는 단점을 극복하지 못한다.
본 발명에 의하면, 상기 사다리꼴 단면의 2개의 경사면이 0.14 라디안 이상 0.38 라디안 미만의 벨트 각, 실질적으로는 동일한 벨트 각 0.26 라디안으로 배향되는 것이 바람직한 횡부재를 채택하는 것이 더 바람직하다. 상기 벨트 각이 0.14 라디안 보다 작을 때, 구동 벨트의 회전 반경과 상기 회전 반경에 의한 CVT의 변속비를 변화시키는 것은 거의 불가능하게 되지만, 상기 벨트 각이 0.38 라디안 이상일 때는, 핀칭력으로 인한 연속 밴드의 인장력이 비효율적으로 커지게 된다. 상기 임계값 가운데 최적값은 약 0.26 라디안 인것으로 밝혀졌다.
본 발명은 또한 청구항 제11항에 따른 자동차에 관한 것이다. 청구항 제11항의 방정식으로, 횡부재의 폭(B)은 주어진 자동차의 구동 벨트에 대해 계산되어질 수 있다. 청구항 제11항에 의한 상기 방정식은 청구항 제1항에 의한 방정식에 비하면 다소 극한적인 최대 엔진 속도, 엔진 토크 또는 벨트 회전 반경을 갖는 응용에 적용될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 벨트에 걸리는 부하는 원심력에 의해 부분적으로 결정되기 때문에, 횡부재의 폭(B)은 구동 벨트에 작용하는 원심력에 의해 결정된다. 일반적으로, 원심력은 구동 벨트가 사용되는 자동차가 최대 차량 속도로 움직일 때 최대가 된다. 좀더 일반적인 관점에서, 물체에 작용하는 원심력(Fc)을 결정하는 잘 알려진 방정식으로부터 결론지을 수 있는 것과 같이, 구동 벨트의 종방향 속도를 제곱한 값을 구동 벨트의 회전 반경으로 나눈 몫이 최소일 때, 최고 원심력이 구동 벨트에 작용한다:
상기 m은 질량이고, v는 속도이며, r은 물체의 궤적 반경이다. 앞서 논의된 바와 같이, 구동 벨트에서의 응력도 또한 구동 벨트에 의해 전달되는 엔진 토크에 의해 결정된다. 또한, 구동 벨트가 곡선 궤적을 그리며 풀리의 원판사이에서 구동할 때 발생하는 굽힙 응력도 벨트 내의 전체 응력의 원인이 된다. 이러한 통찰과 상기 원심력 결정 방정식을 결합하여 사용하면, 본 발명에 의해 횡부재의 폭(B)의 종속관계를 결정하기 위한 방정식이 다음식에 의해 주어진다는 것을 알 수 있다:
상기 T는 엔진 토크이고, r은 구동 벨트의 회전 반경이며, v는 구동 벨트의 속도이다. 모든 매개 변수들은 일반적으로 최대 차량 속도에서의 조건인 최고 임계 조건에서 벨트에 걸리는 응력을 고려하여 결정된다. 일반적으로, 최대 차량 속도에서 r의 최소값은 종동 풀리에서 나타난다. 넓은 응용 범위에서 사용되는 일반적으로 적용 가능한 값은 2000 및 1600 인 것으로 알려져 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 더 자세히 설명될 것이다.
도 1은 구동 벨트 및 풀리를 구비한 무단 변속기의 개략적인 대표도이며,
도 2는 무단 변속기의 단순화한 단면도이고,
도 3은 횡부재의 2개의 유형을 도시하고 있으며.
도 4는 횡부재의 폭과 구동 벨트의 토크 전달 용량과의 관계를 나타낸 그래프이고,
도 5는 청구항 제1항에 의한 방정식을 그래프로 나타낸 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 주동 샤프트
8 : 종동 샤프트
3, 9 : 고정 원판
4, 10 : 가동 원판
2, 3, 4 : 주동 풀리
8, 9, 10 : 종동 풀리
5, 6, 13 : 이동 수단
7 : 구동 벨트
15 : 횡부재
16 : 적층형 링
17 : 전방 주요면
20 : 헤드부
21 : 기둥 부분
도 1은 엔진(M)과 부하(L) 사이의 속도비와 토크비를 변경하기 위해 엔진(M)과 부하(L) 사이에 배치되는 무단 변속기(1)의 개략적인 대표도이다. 상기 변속기는 엔진(M)에 의해 구동되는 주동 샤프트(2)와 부하(L)에 의해 구동되는 종동 샤프트(8)를 포함한다. 고정된 원판(3)과 축방향으로 가동 원판(4)을 포함하는 주동 풀리(2, 3, 4)는 주동 샤프트(2)에 제공된다. 고정된 원판(9)과 축방향으로 가동 원판(10)을 포함하는 종동 풀리(8, 9, 10)는 종동 샤프트(8)에 제공된다. 주동 풀리(2, 3, 4)의 가동 원판(4)은 예를 들어, 가속기 패들의 누름 정도() 및 종동 샤프트(8)의 회전 속도(Ns) 등과 같은 복수 개의 매개 변수에 의해 챔버(5)내의 압력을 결정하는 이동 수단(5, 6, 13)에 의해 작동된다. 종동 풀리(8, 9, 10)의 가동 원판(10)은 예를 들어, 스로틀의 열림 정도(), 엔진(M)의 회전 속도(Nm), 주동 샤프트(2)의 회전 속도(Np) 및 종동 샤프트의 회전 속도(Ns) 등과 같은 복수 개의 매개 변수에 의해 챔버(11)내의 압력을 결정하는 이동 수단(11, 12, 14)에 의해 작동된다. 구동 벨트(7)는 주동 샤프트(2)에서 종동 샤프트(8)로 토크를 전달하기 위한 상기 풀리(2, 3, 4 ; 8, 9, 10)의 둘레에 제공된다. 챔버(5, 11)의 압력비는 변속비를 결정하지만, 상기 압력의 수준은 엔진(M)과 부하(L) 사이에서 구동 벨트(7)에 의해 전달될 수 있는 토크의 최대량을 결정한다.
도 2는 무단 변속기(1)의 단순화한 단면도이다. 구동 벨트(7)는 도시되어 있는 바와 같이, 복수 개의 횡부재(15)와 복수 개의 연속 밴드에 의해 형성되는 적층형 링(12)에 마련된다. 화살표로 표시된 Rs는 종동 풀리(8, 9, 10)에서의 구동 벨트(7)의 회전 반경을 나타내며 화살표로 표시된 Rp는 주동 풀리(2, 3, 4)에서의 회전 반경을 나타낸다. 상기 화살표 Rs와 Rp의 길이 사이의 비는 무단 변속기(1)의 변속비를 측정하기 위한 수단이다.
도 3은 2가지 유형의 횡부재(15)를 도시한다. 횡부재(15)의 전방 주요면(17)은 사다리꼴 형태의 단면을 가지며, 그 상측면 및 하측면이 점선(19)으로 나타나 있다. 상기 단면은 폭이 B이고 높이가 H이다. 2개의 경사진 측면(18)은 벨트 각으로 배향되어 있다. 전방 주요면(17)과 후방 주요면(도시 생략)에 인접한 횡부재의 측면(도시 생략)들은 적어도 사다리꼴 단면에 인접한 위치에서 풀리의 원판(3, 4 ; 9, 10)과 상호 작동하기에 적합하도록 설계되어 있다. 적층형 링(16)도 또한 도시되어 있다. 횡부재(15)에는 적층형 링(16)을 구속하기 위한 헤드부(20) 및/또는 기둥 부분(21)이 더 마련된다.
도 4는 연속 밴드가 가급적 횡부재(15)의 주어진 폭(B)만큼 넓다고 가정하여, 주어진 벨트 설계에서 횡부재(15)에 의해 결정되는 구동 벨트(7)의 토크 전달 용량의 변화량()를 도시하고 있는 그래프이다. 점선(22)은 본 발명에 의해서 횡부재(15) 즉, 연속 밴드(들)의 폭(15)과와의 양의 선형 종속관계를 도시한다. 괘선(23)은 본 발명에 의해서 횡부재(15)의 폭(15)과와의 음의 이차 종속관계를 도시한다. 끝으로, 실선형 곡선(24)은 상기 점선형 곡선(22)과 괘선형 곡선(23)의 합을 도시한다. 실선형 곡선은 폭(B)이 점(25)까지 일때는 토크 전달 용량의 변화량()이 양의 값을 가지기 때문에, 상기 폭(B)이 점(25)까지 일때는 토크 전달 용량이 증가하지만, 상기 폭(B)이 점(25) 이상 일때는 토크 전달 용량이 감소한다.
도 5는 횡부재(15)의 소재의 비중()과 상기 비중에 의해 결정되는 횡부재(15)의 최대 적용 가능한 폭(B)의 값의 종속관계가 곡선(26)에 의해 도시되어 있는 그래프이다. 상기 최대 적용 가능한 값(B)은 구동 벨트(7)의 토크 전달 용량이 증가하는 곳까지의 폭(B)으로 정의된다. 상기 그래프는 청구항 제1항에 의한 방정식을 나타낸다. 경계값 10kg/m은 경험적으로 수립되었으며, 일반적으로 특히, 비교적 높은 토크를 구동 벨트에 적용하는 경우 적용가능하다고 알려져 있다. 2개의 예제가 도 5에 주어져 있다. 강철 횡부재(15)의 경우 폭(B)은 대략 36mm 까지인 것으로 밝혀졌으며, 알루미늄 합금으로 만들어진 횡부재의 경우에는 폭(B)은 대략 60mm 까지인 것으로 밝혀졌다.
제조 비용 및 편리성 뿐만 아니라 구동 벨트가 작동하는 동안 발생하는 소음 수준 등의 이유로 부하를 전달하는 횡부재(15)의 단면의 두께(T) 및 높이(H)가 실제로는 각각 2mm 내지 기껏해야 8mm 인 것이 바람직하다고 이해된다. 이는 앞서 논의된 바와 같이, 필요한 강도와 내좌굴성을 유지하기 위해서는 횡부재(15)의 폭(B), 높이(H) 및 두께(T)를 동시에 증가시켜야 하기 때문에, 횡부재(15)의 폭(B)도 또한 제한된다는 것을 의미한다. 좌굴 효과로 인해 최대 폭(BB)은 다음에서 대략적으로 설명될 것이다. 대략적으로 보면, 예를 들어, 자동차를 선적하는 중과 같은 저속에서 가장 높은 핀칭력이 적용되며, 그 결과 구동 벨트가 저속일 때 좌굴 위험성이 최대 임계점에 도달하기 때문에, 허용 가능한 원심력의 영향은 무시된다. 앞서 언급된 바와 같이, 구동 벨트(7)의 토크 전달 용량 즉, 구동 벨트에 의해 전달되는 토크의 최대량(TMAX)은 다음식에 의해 횡부재(15)의 폭(B)에 실질적으로 비례한다.
TMAX= C1·B
상기 C1은 상수이다.
풀리와 구동 벨트 사이에서 미끄럼 없이 상기 토크의 최대량(TMAX)을 전송하기 위해서, 최소 핀칭력이 요구된다.
FCL= C2·TMAX
상기 C2는 상수이다. 따라서:
FCL= C3·B
공지된 벨트 응용 및 설계를 상세화함으로써, C3에 적용 가능한 대략적인 값 5·104이 계산되어 진다.
오일러 방정식으로 물체가 좌굴하는 힘(FB)이 계산될 것이다:
상기 E는 영 탄성계수이고, I는 관성 면적 모멘트이며, L은 FB방향에서 관찰되는 물체의 길이이다. 여기에서 L은 횡부재(15)의 폭(B)에 의해 대체된다.
뒤의 두 방정식을 결합하면, 최대 폭(BB)을 추정하기 위한 한 방정식이 얻어진다:
상기 방정식을 강철 횡부재에 사용하면 BB값으로 59mm 가 얻어진다. 이 값은 청구항 제1항에 의한 방정식을 사용하여 얻은 36mm 보다 훨씬 크며, 여기에서는 횡부재의 좌굴은 따라서 쟁점이 아니다. 그러나, 알루미늄 합금으로 만들어진 횡부재의 경우, BB값은 대략 42mm 로 도 6에서 얻어지는 최대값보다 상당히 작다. 이러한 경우, 횡부재의 폭(B)은 구동 벨트에 작용하는 원심력에 의해 제한되는 것이 아니라 좌굴효과에 의해 제한된다. 이러한 상황은 횡부재를 더 두껍게 및/또는 더 높게 만듦으로써 최대 폭(BB)을 증가시키고, 또는 탄성 계수를 증가시키는 것이 변함없이 당연히 가능하게 한다.
본 발명의 구동 벨트 및 그 구동 벨트를 이용한 변속기는 구동 벨트의 횡부재의 폭과 밀도의 매개 변수로 주어진 방정식을 만족하는 여러 조건의 값을 결정하여 제조 기술상 또는 비용상 제약되는 범위내에서 최대 성능 즉, 구동 벨트의 토크 전달 용량이 최대가 되게 한다.

Claims (12)

  1. 무단 변속기(1), 특히 자동차의 무단 변속기용 구동 벨트(7)로서, 각각 상기 구동 벨트(7)의 종방향을 실질적으로 횡단하도록 배향되어 있는 2개의 주요면(17)을 갖는 복수 개의 횡부재(15)에 의해 미끄러질 수 있도록 지지되는 하나 이상의 연속 밴드를 포함하며, 상기 횡부재(15)는 폭이 B이고 비중은인 구동 벨트에 있어서,
    상기 폭 B와 비중의 매개 변수는 다음 방정식을 만족하는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
    (여기서, 식에서는 폭(B)이 30mm 이하인 강철 횡부재를 구비한 구동 벨트(7)는 제외)
  2. 제1항에 있어서, 상기 강철 횡부재(15)의 폭(B)이 36mm 이하인 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폭(B)은 32mm 이상인 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  4. 제1항에 있어서, 알루미늄 합금으로 만들어진 횡부재(15)는 실질적인 두께(T)가 2mm 이고 폭(B)은 42mm 이하인 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 벨트(7)은 적층형 링(16)을 형성하는 복수 개의 반경방향으로 쌓이는 연속 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구동 벨트(7)는 축방향으로 상호 일정 간격으로 떨어져 있는 2개의 적층형 링(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 적층형 링(들)(16)이 15개 이하의 복수 개의 반경방향으로 쌓이는 연속 밴드에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적층형 링의 수는 14 또는 15인 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  9. 선행항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 사다리꼴 단면을 갖는 횡부재(15)의 주요면(17)을 구비한 구동 벨트는 상기 단면의 2개의 측면(18)이 0.14 라디안 이상 0.38 라디안 미만의 벨트 각으로 상호 배향되는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 벨트 각은 약 0.26 라디안인 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
  11. 구동 벨트(7)가 마련되어 있는 무단 변속기(1)를 구비한 자동차로서, 상기 구동 벨트(7)의 종방향을 실질적으로 횡단하도록 배향되어 있는 2개의 주요면(17)을 각각 갖는 복수 개의 횡부재(15)에 의해 미끄러질 수 있도록 지지되는 하나 이상의 연속 밴드를 포함하며, 상기 횡부재(15)의 폭이 B이고 비중은인 차량에 있어서,
    상기 폭 B와 비중의 매개 변수는 다음 방정식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 무단 변속기를 구비한 자동차.
    (여기서 T는 엔진의 토크이고, r은 구동 벨트의 최소 회전 반경이며, v는 차량이 최고 차량 속도로 운행되는 동안의 구동 벨트의 회전 속도이고, 상기 식에서는 폭(B)이 30mm 이하인 강철 횡부재를 구비한 구동 벨트(7)는 제외)
  12. 제11항에 있어서, 구동 벨트(15)의 횡부재(15)의 주요면(17)이 실질적으로 사다리꼴 단면을 갖는 차량은, 상기 단면의 2개의 측면(18)이 약 0.26 라디안의 벨트 각으로 상호 배향되고, 상기 구동 벨트(7)는 반경방향으로 쌓이는 14개의 연속 밴드에 의해 각각 형성되는 축방향으로 상호 일정 간격으로 떨어져 있는 2개의 적층형 링(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1768456B1 (en) * 2004-05-27 2013-06-26 Kyocera Corporation Ceramic heater, and glow plug using the same
WO2006068462A1 (en) 2004-12-24 2006-06-29 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing push belts of distinguishable type and a composition of push belt types
JP4910045B2 (ja) * 2006-06-30 2012-04-04 ロベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング プッシュベルト試験法
JP4710898B2 (ja) * 2007-12-03 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 伝動ベルトの製造方法
CN102667232B (zh) * 2009-11-19 2014-07-23 丰田自动车株式会社 传动带
WO2017138217A1 (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 伝動ベルト
JP6852787B2 (ja) * 2017-06-02 2021-03-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 伝動ベルト用エレメントおよび伝動ベルト

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8204379A (nl) * 1982-11-12 1984-06-01 Doornes Transmissie Bv Drijfriem voorzien van dwarselementen en dwarselement voor een dergelijke drijfriem.
US5004450A (en) * 1988-11-04 1991-04-02 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Belt for a continuously variable transmission
JPH0723643Y2 (ja) * 1989-11-16 1995-05-31 本田技研工業株式会社 金属ｖベルト
NL9001263A (nl) * 1990-06-05 1992-01-02 Doornes Transmissie Bv Geprofileerd dwarselement.
JP2529017B2 (ja) * 1990-07-25 1996-08-28 日産自動車株式会社 伝動ベルト
NL9101218A (nl) 1991-07-11 1993-02-01 Doornes Transmissie Bv Dwarselement voor een drijfriem.
JP2641011B2 (ja) * 1992-09-30 1997-08-13 本田技研工業株式会社 ベルト式無段変速機の制御装置
US5533940A (en) * 1994-05-24 1996-07-09 Van Doorne's Transmissie B.V. Drive belt
JP3660047B2 (ja) 1996-03-27 2005-06-15 本田技研工業株式会社 金属ｖベルト式無段変速機
JP3136999B2 (ja) * 1996-07-30 2001-02-19 日産自動車株式会社 無段変速機用ｖベルト
EP0931959B1 (en) * 1998-01-21 2001-11-07 Van Doorne's Transmissie B.V. Continuously variable transmission
JP3524766B2 (ja) * 1998-06-08 2004-05-10 本田技研工業株式会社 金属ｖベルト
JP3611968B2 (ja) * 1998-06-26 2005-01-19 本田技研工業株式会社 金属ｖベルトの厚さ設定方法

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Publication number Publication date
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DE69922002T2 (de) 2005-12-22

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