CN1123709C - 无级变速器用皮带 - Google Patents

Abstract

一种无级变速器用皮带，在形成于金属部件的前后面的凸部与凹部之间形成有第1间隙CL_NH，另外，在金属环集合体的上面与金属部件的耳部下面之间形成有第2间隙CLy。通过设定CLy＞CL_NH，使得当金属部件俯仰时凸部与凹部最先接触，能防止耳部下面与金属环集合体的上面接触而导致耐久性下降。另外，在设金属环集合体的厚度为T_L，环状槽的上下方向的间隙为D时，当D/T_L的值超过11/8，则传动效率减少，所以，通过将上述D/T_L的值设定为不到11/8，可防止传动效率下降。这样，可防止由于金属部件的俯仰导致的金属环集合体的耐久性的下降，且能确保传动效率。

Description

无级变速器用皮带

技术领域

本发明涉及一种无级变速器用皮带，该无级变速器用皮带包括通过重叠多片环状的金属环而构成的金属环集合体和具有金属环集合体嵌合的环状槽的多个金属部件，卷挂于驱动皮带轮与从动皮带轮上，在两皮带轮之间进行驱动力的传递。

背景技术

日本特开平7-12177号公报公开的发明是：这样的无级变速器用皮带，为了抑制支承于一对金属环集合体上的金属部件的侧滚，使其顺利地与皮带轮接合，规定金属部件的环状槽内的金属环集合体的上下方向(皮带厚度方向)的间隙(环状槽的槽宽与金属环集合体的厚度的差)。

图11所示是上述特开平7-12177号公报所记载的无级变速器用皮带的横断面，在金属部件01的左右一对环状槽02、02上接合有金属环集合体03、03。当金属部件01不侧滚动时，金属环集合体03、03的下面与鞍面04、04接触，在金属环集合体03、03的上面与耳部下面05、05之间设定间隙B。当金属部件01朝图11的箭头a方向侧滚时，一金属环集合体03的下面在b点与鞍面04接触，另一金属环集合体03的上面在c点与耳部下面05接触。当设b点与c点间的距离为A时，通过使tan^-1B/A＜1°成立地设定上述间隙B，使得在金属部件01至少侧滚1°时一对金属环集合体03、03在b点和c点与鞍面04和耳部下面05接触，由从那里接受的反力防止金属部件01进一步侧滚。

上述特开平7-12177号公报所记载的发明是用于抑制金属部件侧滚的，但是，众所周知，金属环集合体的上面与耳部下面之间的间隙对金属部件情况下的金属环集合体的耐久性产生很大的影响。即，金属部件咬住时，耳部下面的边缘与金属环集合体的上面接触，在其接触部产生应力，使金属环集合体的耐久性下降。金属部件的俯仰因以下原因在从动皮带轮的出口近旁发生。

如图3所示，当使环状槽35、35嵌合在金属环集合体31、31上并且被支承的金属部件32向行进方向前方倾斜时，构成环状槽35、35上缘的耳部下面45、45的行走方向前端与金属环集合体31、31的上面接触(参照图3的○标记)，所以，在该部分产生大的交变(ヘルツ)应力，存在对金属环集合体31、31的耐久性产生不良影响的问题。上述金属部件32朝行进方向前方倾斜，是由于在金属部件32和皮带轮的接触面上所承受的切线方向的摩擦力F和金属部件32相互间的推力E所产生的，该倾向在从动皮带轮的出口部分特别显著(参照图10)。其中P1为朝行进方向前方倾斜的金属部件。下面说明其理由。

如图3所示，由上述切线方向的摩擦力F产生的箭头M方向的力矩的作用是使金属部件32绕摆动中心C朝行进方向前方倒下。另一方面，由金属部件32间的推力E产生的径向(上下方向)的摩擦力μE使其在金属部件32上产生与箭头M相反方向的力矩，该力矩的作用使金属部件32绕摆动中心C朝行进方向后方倒下。

如图9A所示，在驱动皮带轮6或从动皮带轮11的出口部分，金属部件32从皮带轮6、11接受的切向方向的摩擦力F变大，其值由于皮带轮6、11变形、轴推力集中等原因，已知可达到假设切线方向的摩擦力F在皮带轮6、11的卷绕区域整个范围平均分布时的值的4倍。另外，如图9B所示，金属部件32间的推力E在驱动皮带轮6的出口部分具有大的值，但在从动皮带轮11的出口部分为0。因此，在使金属部件32朝行进方向前方倾斜的切线方向的摩擦力F最大而且抑制金属部件32朝行进方向前方倾斜的推力E为0的位置，即在从动皮带轮11的出口部分，金属部件32最易于朝行进方向前方倾斜。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而作出的，其目的在于防止由于金属部件的俯仰导致的金属环集合体的耐久性下降并同时确保动力传递效率。

为了达到上述目的，按照本发明，能提供一种无级变速器用皮带，该无级变速器用皮带包括通过重叠多片环状的金属环而构成的金属环集合体和具有金属环集合体嵌合的环状槽的多个金属部件，卷挂在驱动皮带轮和从动皮带轮上，在两皮带轮之间进行驱动力的传递，其特征在于：在金属部件的前后面具有用于与前后的金属部件接合的凸部和凹部，如设金属部件的凸部和凹部间的上下方向的第1间隙为CL_NH，在环状槽内的金属环集合体的上下方向的第2间隙为CLy，金属环集合体的厚度为T_L，环状槽的上下方向的间隙为D，则下式成立。

(CL_NH/T_L)+1＜D/T_L＜(0.86/T_L)+1

按照上述构成，由于环状槽内的金属环集合体的上下方向的第2间隙CLy设定得比金属部件的凸部与凹部间的上下方向的第1间隙CL_NH大，所以，当金属部件俯仰时，上述第1间隙CL_NH先消失，抑制俯仰角进一步增加，防止上述第2间隙CLy的消失。这样，可防止金属环集合体的上面与环状槽的上缘接触，避免金属环集合体的耐久性下降。

另外，当D/T_L超过(0.86/T_L)+1时，传动效率降低，所以，通过将D/T_L设定得小于(0.86/T_L)+1，可防止传动效率的下降。

另外，本发明提出的无级变速器用皮带的特征是：在上述构成的基础上，1＜D/T_L＜11/8成立。

按照上述构成，对于一般的宽度为24mm左右的金属皮带，通过设定D/T_L的比，使1＜D/T_L＜11/8成立既能避免金属环集合体的耐久性下降，还能防止传动效率下降。

附图说明

图1～图10所示是本发明的一实施例，图1为搭载了无级变速器的车辆的传动系的示意图，图2为金属皮带的局部透视图，图3为图2的3向放大向视图，图4A、图4B、图4C为金属部件俯仰时的作用说明图，图5所示为接触时的俯仰角θ_NH、θy的变化与第2间隙CLy的变化的关系的图(第1间隙CL_NH＝0.10mm的场合)，图6所示为接触时的俯仰角θ_NH、θy的变化与第2间隙CLy的变化的关系的图(第1间隙CL_NH＝0.18mm的场合)，图7A、图7B所示为传动效率的变化与第2间隙CLy的变化的关系图(改变了金属环的片数的场合)，图8A、8B所示为传动效率的变化与第2间隙CLy的变化的关系图(将金属环的片数固定为12片，并从CLy计算出D/T_L的范围的场合)，图9A、图9B所示为金属部件从皮带轮接受到的切线方向的摩擦力F和金属部件间的推力E的分布的图，图10所示为从动皮带轮的出口附近的金属部件的倾角的图，图11所示为现有技术的金属皮带的横断面的图。

具体实施方式

下面根据附图所示的本发明的实施例对本发明的实施形式进行说明。

图1～图10所示是本发明的一实施例。

本实施例中使用的金属部件的前后方向、左右方向、上下方向的定义如图2所示。

图1所示是搭载于机动车上的金属皮带式无级变速器T的概略构造，如该图所示，通过缓冲器2与发动机E的曲轴1相连接的输入轴3，通过起动用离合器4与金属皮带式无级变速器T的驱动轴5相连接。设于驱动轴5上的驱动皮带轮6具有固定于驱动轴5上的固定侧皮带轮半体7和可相对该固定侧皮带轮半体7接近、分离的可动侧皮带轮半体8，可动侧皮带轮半体8由作用于油室9的液压使其具有朝固定侧皮带轮半体7方向移动的趋势。

平行于驱动轴5配置从动轴10，设于从动轴10上的从动皮带轮11具有固定于从动轴10上的固定侧皮带轮半体12和可相对该固定侧皮带轮半体12接近、分离的可动侧皮带轮半体13，可动侧皮带轮半体13由作用于油室14的液压使其具有朝固定侧皮带轮半体12方向移动的趋势。在驱动皮带轮6与从动皮带轮11之间卷挂金属皮带15(参照图2)，该金属皮带15通过在左右一对金属环集合体31、31上支承多个金属部件32而构成。各金属环集合体31通过重叠12片金属环33…而构成。

在从动轴10上可相对自由回转地支承有前进用驱动齿轮16和后退用驱动齿轮17，这些前进用驱动齿轮16和后退用驱动齿轮17可由选择器18有选择地与从动轴10结合。平行于从动轴10配置输出轴19，在输出轴19上固定有与上述前进用驱动齿轮16啮合的前进用从动齿轮20和通过后退用空转齿轮21与上述后退用驱动齿轮17啮合的后退用从动齿轮22。

输出轴19的回转通过末端驱动齿轮23和末端从动齿轮24输入到差速器25，从这里通过左右的车轴26、26传递到驱动轮W、W。

发动机E的驱动力通过曲轴1、缓冲器2、输入轴3、起动用离合器4、驱动轴5、驱动皮带轮6、金属皮带15、及从动皮带轮11传递到从动轴10。当选择前进行走档时，从动轴10的驱动力通过前进用驱动齿轮16和前进用从动齿轮20传递到输出轴19，使车辆向前行走。另外，当选择后退行走档时，从动轴10的驱动力通过后退用驱动齿轮17、后退用空转齿轮21、及后退用从动齿轮22传递到输出轴19，使车辆向后行走。

此时，由根据电子控制装置U₁发出的指令动作的液压控制装置U₂对作用于金属皮带式无级变速器T的驱动皮带轮6的油室9和从动皮带轮11的油室14的液压进行控制，从而能无级地调整其变速比。即，如针对作用于驱动皮带轮6的油室9的液压，相对增加作用于从动皮带轮11的油室14的液压，则从动皮带轮11的槽宽减少，有效半径增加，与此相随，驱动皮带轮6的槽宽增加，有效半径减少，所以，金属皮带式无级变速器T的变速比朝LOW无级变化。相反，如针对作用于从动皮带轮11的油室14的液压，相对增加作用于驱动皮带轮6的油室9的液压，则驱动皮带轮6的槽宽减少，有效半径增加，与此相随，从动皮带轮11的槽宽增加，有效半径减少，所以，金属皮带式无级变速器T的变速比朝OD无级变化。

如图2和图3所示，由金属板材冲压形成的金属部件32具有：大体为梯形的部件本体34；位于金属环集合体31、31嵌合的左右一对环状槽35、35之间的颈部36；通过颈部36与上述部件本体34上部连接的大体为三角形的耳部37。在部件本体34的左右方向两端部形成有可与驱动皮带轮6和从动皮带轮11的V面接触的一对皮带轮接触面39、39。另外，在金属部件32的前进方向前侧和后侧形成有与该前进方向正交并相互平行的前后一对主面40、40，另外，在前进方向前侧的主面40的下部通过朝左右方向延伸的锁定边缘41形成有倾斜面42。另外，为了接合前后邻接的金属部件32、32，在耳部37部的前后面分别形成有凸部43f和凹部43r。环状槽35、35下缘和上缘分别称为鞍面44、44和耳部下面45、45，金属环集合体31、31的下面与鞍面44、44接触，金属环集合体31、31的上面与耳部下面45、45相对置。

由图3可知，形成于金属部件32前面的凸部43f的直径设定得比形成于后面的凹部43r的直径小，在凸部43f与凹部43r之间形成有第1间隙CL_NH。凸部43f和凹部43r的横断面为共有轴线的圆形，因此，凸部43f外周面与凹部43r内周面之间的间隙为CL_NH/2。另一方面，在金属环集合体31、31的上面与金属部件32的耳部下面45、45之间形成有第2间隙CLy，该第2间隙CLy相当于环状槽35、35的槽宽与金属环集合体31、31的厚度的差。另外，设金属环集合体31的厚度为T_L，环状槽35、35的上下方向的间隙为D。

图4C表示设定成CLy＝CL_NH的金属部件32相对位于前方的金属部件32朝前方俯仰的状态。在该场合，当金属部件32的俯仰角增加时，第1间隙CL_NH减少，前侧的金属部件32的凹部43r和后侧的金属部件32的凸部43f在d点进行接触，同时，第2间隙CLy减少，金属环集合体31的上面与金属部件32的耳部下面45在e点接触。因此，如图4A所示，如设定CLy＜CL_NH，则随着金属部件32的俯仰角增加，金属环集合体31上面与金属部件32的耳部下面45先于上述d点在e点接触。将此时的金属部件32的俯仰角定义为θy。相反，如图4B所示，如设定CLy＞CL_NH，则随着金属部件32的俯仰角的增加，金属部件32的凸部43f和凹部43r先于上述e点在d点接触。此时的金属部件32的俯仰角定义为θ_NH。

图5所示是在将第1间隙CL_NH固定为0.10mm的状态下，使第2间隙CLy变化时，上述俯仰角θy、θ_NH是怎样变化的，图中，θ为接触时的俯仰角(度)，P为效率下降区域，S为部件的凸部和凹部先于金属环集合体和耳部下面进行接触的区域(CLy＞CL_NH)。在第2间隙CLy达到与第1间隙CL_NH相等的0.10mm之前，是θ_NH＞θy，金属部件32的实际俯仰角由θy限制。即，金属部件32的实际俯仰角通过金属环集合体31的上面与金属部件32的耳部下面45的接触进行限制。另一方面，当第2间隙CLy超过与第1间隙CL_NH相等的0.10mm时，为θy＞θ_NH，金属部件32的实际俯仰角由θ_NH限制。即，金属部件32的实际俯仰角由金属部件32的凸部43f和凹部43r的接触进行限制。因此，通过设定为θy＞θ_NH，使金属部件32的凸部43f和凹部43r先接触，可防止金属环集合体31的上面和金属部件32的耳部下面45接触。

图6所示是在将第1间隙CL_NH固定为0.18mm的状态下，使第2间隙CLy变化时，上述俯仰角θy、θ_NH是怎样变化的，图中，θ为接触时的俯仰角(度)，P为效率下降区域，S为部件的凸部和凹部先于金属环集合体和耳部下面进行接触的区域(CLy＞CL_NH)。在该场合也是当第2间隙CLy超过与第1间隙CL_NH相等的0.18mm时，为θy＞θ_NH，首先使金属部件32的凸部43f和凹部43r接触，可防止金属环集合体31的上面和金属部件32的耳部下面45接触。

图7A、图7B所示是在使金属环集合体31的金属环33…的片数从12片每减少1片使第2间隙CLy逐渐增加同时测定传动效率η变化的结果，图中，N为环重叠片数，TT为第2间隙CLy扩大导致的效率下降。图7A所示是金属皮带或无级变速器T在变速比为0.61、输入转矩为5kgfm、输入转速为2000rpm、4000rpm时运行的场合，图7B所示是金属皮带式无级变速器T在变速比为0.61、输入转矩为10kgfm、输入转速为2000rpm、4000rpm时运行的场合。

由该图可知，随着金属环集合体31的金属环33…的片数从12片减少，传动效率增加，当金属环33…的片数为8片时，传动效率达到最大，之后，转为减少。即，当金属环33…的片数为8片时，即金属环集合体31的上面与耳部下面45之间的第2间隙CLy为0.86mm时，动力传递效率达到最大。

如按以上那样设定成

CL_NH＜CLy＜0.86…(1)

则可防止金属环集合体31的上面和金属部件32的耳部下面45接触，且能将传动效率保持在较高的值。将1片的金属环33的厚度设为T，用T除上述(1)式的各边将其变型，则成为

CL_NH/T＜CLy/T＜0.86/T   …(2)

在金属环集合体31为重合n片的金属环33…的集合体的场合，由于n×T＝T_L(金属环集合体31的厚度)，所以，上述(2)式成为

n×CL_NH/T_L＜n×CLy/T_L＜n×0.86/T_L    …(3)

在这里，由于CLy＝D-T_L，所以，上述(3)式成为

n×CL_NH/T_L＜n×(D-T_L)/T_L＜n×0.86/T_L    …(4)

用n除上述(4)式的各边加以变型，则成为

CL_NH/T_L＜D/T_L-1＜0.86/T_L    …(5)

在上述(5)式的各边加1，变型成

(CL_NH/T_L)+1＜D/T_L＜(0.86/T_L)+1  …(6)

即，如确定D/T_L的范围，使其满足上述(6)式，则可防止金属环集合体31的上面和金属部件32的耳部下面45接触，且能将传动效率保持在较高的值。

因此，由于一般的24mm宽的金属皮带15为CL_NH≈0.1mm，所以，如12片重合的金属环集合体31的厚度T_L的最大值，假设其公差为0.006mm，则

T_L＝0.1×12+0.006×12＝2.292(mm)  …(7)

在这里，当计算CL_NH/T_L的值时，可近似为

CL_NH/T_L＝0.1÷2.292＝0  …(8)

另外，当计算0.86/T_L的值时，可近似为

0.86/T_L＝0.86÷2.292＝3/8  …(9)

所以，上述(6)式成为

1＜D/T_L＜11/8  …(10)

即，对于一般的24mm宽的金属皮带15，如将D/T_L限制在上述(10)式的范围内，则可防止金属环集合体31的上面和金属部件32的耳部下面45接触，且能将传动效率保持在较高的值。

根据上述图7A、图7B对在将金属环集合体31的金属环33…的片数保持于12片的状态下增加第2间隙CLy的场合的传动效率的变化进行模拟，并利用上述式子从第2间隙CLy算出换算值D/T_L的范围，计算结果如图8A、图8B所示。图8A表示使金属皮带式无级变速器T在变速比为0.61、输入转矩为5kgfm、输入转速为2000rpm、4000rpm时运行的场合，图8B表示使金属皮带式无级变速器T在变速比为0.61、输入转矩为10kgfm、输入转速为2000rpm、4000rpm时运行的场合。

由该图可知，D/T_L的值处于1.0～11/8时，传动效率η大体保持为一定，但D/T_L的值达到11/8以上时，传动效率减少。因此，通过将D/T_L的值保持在不到11/8，可防止传动效率的下降。图中Q为第2间隙CLy扩大导致的效率下降区域。

一般情况下，金属部件32的板厚为1.5mm时的凸部43f和凹部43r设定在0.8mm～0.9mm(板厚方向)以内的高度，所以，为了防止弦部的金属部件32的俯仰，希望第2间隙CLy的值在这以下，本试验结果满足这一要求。

如以上那样，由于将第2间隙CLy设定得比第1间隙CL_NH大，所以能防止金属环集合体31、31的上面与耳部下面45、45接触而导致耐久性下降，另外，由于将第2间隙CLy设定为不到0.86mm，所以能防止金属皮带15的传动效率下降。即，如设金属环集合体31的厚度为T_L，环状槽35、35的上下方向的间隙为D时，则最好设定上述D和T_L的值，使得处于以下范围

(CL_NH/T_L)+1＜D/T_L＜(0.86/T_L)+1

特别是对于24mm宽的金属皮带15，最好设定上述D和T_L的值，使得处于以下范围

1＜D/T_L＜11/8

以上说明了本发明的实施例，但可在不脱离其要旨的范围进行各种设计变更。

产业上利用的可能性

如以上说明的那样，本发明的无级变速器用皮带对于机动车用的皮带式无级变速器来说是能很适合地使用的，对于机动车以外的用途的皮带式无级变速器来说也是能使用的。

Claims (2)

1.一种无级变速器用皮带，包括通过重叠多片环状的金属环(33)而构成的金属环集合体(31)和具有金属环集合体(31)嵌合的环状槽(35)的多个金属部件(32)，卷挂在驱动皮带轮(6)和从动皮带轮(11)上，在两皮带轮(6、11)之间进行驱动力的传递，

在其金属部件(32)的前后面上具有用于与前后的金属部件(32)接合的凸部(43f)和凹部(43r)，

其特征在于：

当设金属部件(32)的凸部(43f)和凹部(43r)间的上下方向的第1间隙为CL_NH，在环状槽(35)内的金属环集合体(31)的上下方向的第2间隙为CLy，金属环集合体(31)的厚度为T_L，环状槽(35)的上下方向的间隙为D时，则：

(CL_NH/T_L)+1＜D/T_L＜(0.86/T_L)+1

成立。

2.权利要求1所述的无级变速器用皮带，其特征在于：

1＜D/T_L＜11/8

成立。

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