DE60206458T2

DE60206458T2 - Verfahren zur Messung des Durchmessers eines spannungsfreien Metallringes

Info

Publication number: DE60206458T2
Application number: DE60206458T
Authority: DE
Inventors: Mamoru Wako-shi Arikawa; Shigeru Wako-shi Kanehara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2022-10-19
Also published as: DE60206458D1; EP1304502B1; US20030084583A1; EP1304502A3; EP1304502A2; JP3748800B2; JP2003121140A; US6763602B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Messen eines Durchmessers im freien Zustand eines Metallrings von einem Metallriemen für ein stufenlos verstellbares Getriebe durch Schneiden des Metallrings.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein in einem stufenlos verstellbaren Getriebe verwendeter Metallriemen umfasst typischerweise eine Vielzahl von Metallelementen, die auf Metallringanordnungen montiert sind, wobei jede Metallringanordnung eine Mehrzahl von Metallringen aufweist, die aufeinander geschichtet sind. Dementsprechend wird eine Antriebskraft durch eine Schubkraft zwischen den miteinander in Kontakt stehenden Metallelementen in einem Zustand übertragen, in dem der Metallriemen um eine Antriebsscheibe und eine angetriebene Scheibe aufgezogen ist. Eine Spannung, die auf jeden, die Metallelemente lagernden, Metallring im Metallriemen angewendet wird, wird periodisch während des Bewegens des Metallriemens entlang der Antriebsscheibe und der angetriebenen Scheibe verändert. Außerdem ist die angewandte Spannung zwischen einer inneren peripheren Oberfläche und einer äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings unterschiedlich. Wenn die auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings angewendete Spannung und die auf die äußere periphere Oberfläche angewendete Spannung nicht einheitlich sind, ermüdet eine Fläche des Metallrings, die eine große Spannung erfährt, früh, was eine Verringerung der gesamten Ermüdungslebensdauer des gesamten Metallrings verursacht.
Herkömmliche Metallriemen sind in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 63-20945 und der japanischen Patentveröffentlichung No. 7-110390 offengelegt, worin eine Restspannung vorher auf jeden Metallring derart angewendet wird, dass die Spannungen, die auf die innere und äußere periphere Oberfläche des Metallrings wirken, so einheitlich wie möglich sind. Auf diese Weise wird jede mögliche Spannung, die durch den Betrieb eines stufenlos verstellbaren Getriebes erzeugt wird, durch die Restspannung ausgeglichen und die Ermüdungslebensdauer des Metallrings wird verlängert.
Um zu überprüfen, ob die Größe der Restspannung, die auf den Metallring angewendet wird, gleich einem vorgegebenen Wert ist, wird bei herkömmlich bekannten Metallriemen der Metallring an einem Punkt geschnitten, um einen Zustand (einen freien Zustand) zur Verfügung zu stellen in dem eine Summe von Momenten, die durch die Restspannung erzeugt werden, Null ist, und der Durchmesser des Metallrings im freien Zustand wird gemessen, wie durch EP-A-0 283 303 offengelegt ist. Wenn die Restspannung, die auf den Metallring angewendet wird, eine Zugspannung auf der äußeren peripheren Oberfläche und eine Druckspannung auf der inneren peripheren Oberfläche ist, werden die Schnittenden, die nach dem Schneiden des Metallrings gebildet werden, von einander weg verschoben, und der Durchmesser im freien Zustand ist größer als derjenige im endlosen Zustand (einem nicht-geschnittenen Zustand). Wenn jedoch die Restspannung, die auf den Metallring wirkt, eine Druckspannung auf der äußeren peripheren Oberfläche und eine Zugspannung auf der inneren peripheren Oberfläche ist, werden die Schnittenden, die nach Schneiden des Metallrings gebildet werden, in einer Richtung zueinander verschoben, so dass sie, wie in 10B gezeigt, einander stören und aus diesem Grund, kann der Durchmesser des freien Zustands (siehe 10C), nicht genau gemessen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung sicherzustellen, dass der Durchmesser im freien Zustand von jedem Metallring des stufenlos verstellbaren Getriebes genau gemessen werden kann.
Um das oben genannt Ziel zu erreichen, wird, entsprechend einer Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung gestellt für das Messen eines Durchmesser im freien Zustand von jedem Metallring eines Metallriemens für ein stufenlos verstellbares Getriebe, indem der Metallring geschnitten wird, wobei der Durchmesser im freien Zustand des Metallrings so bestimmt wird, dass jeweils eine vorbestimmte Druckspannung und eine vorbestimmte Zugspannung auf eine äußeren periphere Oberfläche und eine innere periphere Oberfläche des Metallrings in einem Endlos-Zustand angewendet werden, wobei der Metallring an mindestens zwei Punkten derart geschnitten wird, dass sich die nach dem Schneiden des Metallrings gebildeten Schnittenden in einem freien Zustand nicht gegenseitig stören, und ein Durchmesser im freien Zustand gemessen wird.
Mit der oben genannten Konfiguration wird der Durchmesser im freien Zustand des Metallrings derart bestimmt, dass die vorbestimmte Druckspannung und die vorbestimmte Zugspannung jeweils auf die äußere periphere Oberfläche und auf die innere peripheren Oberfläche des Metallrings im endlosen Zustand angewendet werden. Folglich stören die Schnittenden einander, wenn der Metallring an einem Punkt geschnitten wird, um den Durchmesser im freien Zustand zu messen, aber die Störung kann vermieden werden, indem man den Metallring an zwei Punkten schneidet, um den Durchmesser im freien Zustand zu messen, wodurch die genaue Messung erzielt werden kann.
Das oben genannte und weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offensichtlich, die in Verbindung mit den Zeichnungen im Anhang vorgenommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Kraft übertragenden Systems eines Fahrzeugs, das ein stufenlos verstellbares Getriebe der Riemen-Art darin eingebaut hat;
2 ist eine Perspektivansicht eines Teils eines Metallriemens;
3 ist eine Darstellung zum Erklären einer Zugspannung, die an einen Metallring wirkt;
4 ist eine Darstellung, die eine Änderung der Spannung zeigt, die an einer inneren peripheren Oberfläche des Metallrings auftritt;
5 ist eine Darstellung, die eine Änderung der Spannung zeigt, die an einer äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings auftritt;
6A und 6B sind Diagramme, die Formen des Metallrings in einem Nicht-im-Einsatz-Zustand (einen endlosen Zustand) und in einem Im-Einsatz-Zustand zeigen;
7 ist ein Graph zur Bestimmung korrigierter Spannungsamplituden σai' und σao';
8 ist ein Graph für die Bestimmung eines Durchmessers im freien Zustand Ro des Metallrings aus den korrigierten Spannungsamplituden σai' und σao';
9 ist ein Flussdiagramm für das Erklären der Schritte für die Bestimmung des Durchmesser im freien Zustand Ro des Metallrings; und
10A, 10B und 10C sind Darstellungen zum Erklären einer Technik für das Messen des Durchmessers im freien Zustand Ro des Metallrings.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen im Anhang.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines stufenlos verstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ, das in einem Automobil eingebaut ist. Eine durch einen Dämpfer 2 mit einer Kurbelwelle 1 eines Brennkraftmotors E verbundene Eingangswelle 3 ist mit einer Antriebswelle 5 des stufenlos verstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ durch eine Start-Kupplung 4 verbunden. Eine auf der Antriebswelle 5 montierte Antriebsscheibe 6 umfasst eine stationäre Riemenscheibenhälfte 7, die an der Antriebswelle 5 befestigt ist, und eine bewegbare Riemenscheibenhälfte 8, die in der Lage ist, in Richtung hin zur und weg von der stationären Riemenscheibenhälfte 7 bewegt zu werden. Die bewegbare Riemenscheibenhälfte 8 ist in Richtung zur stationären Riemenscheibenhälfte 7 durch einen hydrostatischen Druck vorgespannt, der auf eine Ölkammer 9 angewendet wird.
Eine auf einer angetriebenen Welle 10 angebrachte angetriebene Welle 11, die parallel zur Antriebswelle 5 angeordnet ist, umfasst eine stationäre Riemenscheibenhälfte 12, die an der angetriebenen Welle 10 befestigt ist, und eine bewegbare Riemenscheibenhälfte 13, die in der Lage ist, in Richtung hin zur und weg von der stationären Riemenscheibenhälfte 12 verschoben zu werden. Die bewegbare Riemenscheibenhälfte 13 ist in Richtung zur stationären Riemenscheibenhälfte 12 durch einen hydrostatischen Druck vorgespannt, der auf eine Ölkammer 14 angewendet wird. Ein Metallriemen 15, der eine große Anzahl von Metallelementen 32 umfasst, die auf einem Paar aus linken und rechten Metallringanordnungen 31, 31 gelagert sind, ist zwischen der Antriebsscheibe 6 und der angetriebenen Scheibe 11 aufgezogen (siehe 2). Jede der Metallringanordnungen 31, 31 umfasst 12 Metallringe 33, die aufeinander geschichtet sind.
Ein Vorwärtsantriebsrad 16 und Rückwärtsantriebsrad 17 sind relativ zueinander drehbar auf der angetriebenen Welle 10 gelagert und können selektiv mit der angetriebenen Welle 10 durch einen Selektor 18 verbunden werden. Ein mit dem Vorwärtsantriebsrad 16 verzahntes vorwärts angetriebenes Zahnrad 20 und ein mit dem Rückwartsantriebszahnrad 17 durch ein Rückwärtsleerlaufrad 21 verzahntes rückwärts angetriebenes Zahnrad 22 sind an einer Ausgangswelle 19 befestigt, die parallel zur angetriebenen Welle 10 angeordnet ist.
Die Rotation der Ausgangswelle 19 wird einem Differenzial 25 durch ein letztes Antriebszahnrad 23 und ein letztes angetriebenes Zahnrad 24 zugeführt und wird von dort durch linke und rechte Achsen 26, 26 auf die angetriebenen Räder W, W übertragen.
Auf diese Art wird eine Antriebskraft des Brennkraftmotor E zu der angetriebenen Welle 10 übertragen durch die Kurbelwelle 1, den Dämpfer 2, die Antriebswelle 3, die Startkupplung 4, die Antriebswelle 5, die Antriebsscheibe 6, den Metallriemen 15 und die angetriebene Scheibe 11. Wenn ein Vorwärtsfahrbereich gewählt wird, wird die Antriebskraft der angetriebenen Welle 10 auf die Kraftabgabewelle 19 durch das Vorwärtsantriebszahnrad 16 und das vorwärts angetriebene Zahnrad 20 übertragen, um einem Fahrzeug zu erlaubt, vorwärts zu fahren. Wenn ein Rückwärtsfahrbereich gewählt wird, wird eine Antriebskraft der angetriebenen Welle 10 auf die Ausgabewelle 19 durch das Rückwärtsantriebszahnrad 17, das Rückwärtsleer laufzahnrad 21 und das rückwärts angetriebene Zahnrad 22 übertragen, um dem Fahrzeug zu erlauben, rückwärts zu fahren.
Hier werden die hydraulischen Drücke, die auf die Ölkammer 9 in der Antriebsscheibe 6 und auf die Ölkammer 14 in der angetriebenen Scheibe 11 im stufenlos verstellbaren Getriebe T vom Metallriemen-Typ angewendet werden, durch eine hydraulische Druck-Steuereinheit U2 gesteuert, die durch einen Befehl von einer elektronischen Steuereinheit U₁ betrieben wird, wobei das Getriebeübersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes T gleichmäßig oder auf eine stufenlose Art und Weise reguliert wird. Genauer gesagt, wenn der auf die Ölkammer 14 der angetriebenen Scheibe 11 angewendete hydraulische Druck relativ zum auf die Ölkammer 9 der Antriebsscheibe 6 angewendeten hydraulischen Druck erhöht wird, so wird die Rillenbreite der angetriebenen Scheibe 11 verringert, was zu einem erhöhten effektiven Radius führt und entsprechend wird die Rillenbreite der Antriebsscheibe 6 erhöht, was zu einem reduzierten effektiven Radius führt. Deshalb wird das Getriebeübersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ in Richtung LOW (ein Zustand eines größten Verhältnisses) gleichmäßig verändert. Auf der anderen Seite, wenn der auf die Ölkammer 9 der Antriebsscheibe 6 angewendete hydraulische Druck relativ zum auf die Ölkammer 14 der angetriebenen Scheibe 11 angewendeten hydraulischen Druck erhöht wird, wird die Rillenbreite der Antriebsscheibe 6 verringert, was zu einem vergrößerten effektiven Radius führt und entsprechend wird die Rillenbreite der angetriebenen Scheibe 11 vergrößert, was zu einem reduzierten effektiven Radius führt. Deshalb wird das Getriebeübersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ in Richtung OD (ein Zustand eines kleinsten Verhältnisses) kontinuierlich verändert.
3 zeigt einen Zustand, in dem das Fahrzeug sich in einem Bewegungszustand mit einer Höchstgeschwindigkeit (ein Zustand mit einem TOP Übersetzungsverhältnis) befindet, wobei der effektive Radius der Antriebsscheibe 6 größer ist als derjenige der angetriebenen Scheibe 11 ist. Die Dicke des Metallriemens 15 in 3 stellt graphisch die Größe einer Zugspannung auf jedem Metallring 33 aufgrund der Anspannung des Metallriemens 15 dar. Wie durch gestrichelte Linien in 4 und 5 gezeigt, hat die Zugspannung in einem Gurtbereich auf der Rückkehrseite (eine Region A), in dem der Metallriemen 15 von der angetriebenen Scheibe 11 zur Antriebszahnscheibe 6 zurückgebracht wird, einen konstanten Wert σT_LOW und in einem Gurtbereich auf der Vorschubseite (eine Region C), in der der Metallriemen 15 von der Antriebsscheibe 6 an die angetriebene Scheibe 11 gebracht wird, hat die Zugspannung einen konstanten Wert σT_HIGH. Der Spannung σT_LOW in der Region A ist kleiner als die Spannung σT_HIGH in der Region C. In einem Abschnitt (eine Region B), in dem der Metallriemen 15 um die Antriebsscheibe 6 gewunden ist, wird die Spannung von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite hin von σT_LOW auf σT_HIGH erhöht und in einem Abschnitt (eine Region D), in dem der Metallriemen 15 um die angetriebene Scheibe 11 gewunden ist, wird die Spannung von einer Eingangsseite hin zu einer Ausgangsseite von σT_HIGH auf σT_LOW verringert.
Die auf der Anspannung des Metallriemens 15 basierende Zugspannung auf dem Metallring 33 ist konstant in einer Richtung der Breite des Metallrings 33. Genauer gesagt sind, wie durch die gestrichelten Linien in 4 und 5 gezeigt, die Zugspannungen auf einer inneren peripheren Oberfläche und einer äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 einander gleich.
Zusätzlich zur auf der Anspannung basierenden Zugspannung wirken eine auf dem Biegen des Metallrings 33 basierende Zug- und Druckspannung am Metallring 33. Wie in 6A gezeigt, ist der Metallring 33 in einem Nicht-im-Einsatz-Zustand, in dem keine externe Kraft angewendet wird, kreisförmig, aber, wie in 6B gezeigt, wird der Metallring in einem Im-Einsatz-Zustand in eine Form verformt, welche die Regionen A bis D hat. Im Gurtabschnitt auf der Rückkehrseite (die Region A) und im Abschnitt auf der Vorschubseite (die Region C), wird der Krümmungsradius, der im Nicht-im-Einsatz-Zustand R annimmt, unendlich erhöht (∞). In der Region B, in der der Metallriemen 15 auf die Antriebsscheibe 6, die den größeren Durchmesser aufweist, gewickelt wird, wird der Krümmungsradius, der im Nicht-im-Einsatz-Zustand R annimmt, auf R_DR verringert, und in der Region D, in der der Metallriemen 15 auf die angetriebenen Scheibe 11, die den kleineren Durchmesser aufweist, gewickelt wird, wird der Krümmungsradius, der im Nicht-im-Einsatz-Zustand R annimmt, auf R_DN verringert.
Auf diese Art wirkt in den Regionen A und C, in denen der Krümmungsradius des Metallrings 33 erhöht ist, eine Zug-Biegespannung σV_ST auf die inneren peripheren Oberfläche des Metallrings 33, und eine Druck-Biegespannung σV_ST wirkt auf die äußere periphere Oberfläche. Andererseits wirkt in den Regionen B und D, in denen der Krümmungsradius des Metallrings 33 verringert wird, eine Zug-Biegespannung σV_DR, σV_DN auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings 33, und eine Druck-Biegespannung σV_DR, σV_DN wirkt auf die äußere periphere Oberfläche.
In Darstellungen in 4 und 5 sind auch Veränderungen der Biegungsspannungen gezeigt, die an der inneren peripheren Oberfläche und an der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 angewendet werden, wenn sich das Fahrzeug im Bewegungszustand mit Höchstgeschwindigkeit befindet, der in 3 beschrieben ist. Wie in 4 gezeigt, wird eine konstante Zug-Biegespannung σV_ST auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings 33 in den zwei Gurtabschnitten (den Regionen A und C) angewendet. In der Region B, in der der Metallriemen 15 auf die Antriebsscheibe gewickelt wird, die den größeren Krümmungsradius hat, wird eine verhältnismäßig kleine Druck-Biegespannung σV_DR auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendet, und in der Region D, in der der Metallriemen 15 auf die angetriebene Scheibe gewickelt wird, die den kleineren Krümmungsradius hat, wird eine verhältnismäßig große Druck-Biegespannung σV_DN auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendet. Andererseits wird, wie in 5 gezeigt, eine konstante Druck-Biegespannung σV_ST an der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 in den zwei Gurtabschnitten (den Regionen A und C) angewendet. In der Region B, in der der Metallriemen 15 auf die Antriebsscheibe gewickelt wird, die den größeren Krümmungsradius hat, wird eine verhältnismäßig kleine Zug-Biegespannung σV_DR auf die äußere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendet, und in der Region D, in der der Metallriemen 15 auf die angetriebene Scheibe, die den kleineren Krümmungsradius hat, gewickelt wird, wirkt eine verhältnismäßig große Zug-Biegespannung σV_DN an der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33.
Indem zuvor eine Restspannung in einer entgegen gesetzten Richtung an der inneren peripheren Oberfläche und an der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 angewendet wird, können zu diesem Zeitpunkt die auf der inneren peripheren Oberfläche und der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 erzeugten Biegespannungen σV_ST σV_ST und σV_DN durch die Restspannungen erhöht oder verringert werden, wobei die Änderungen der Biegespannungen, die in den Darstellungen in 4 und 5 gezeigt sind, reguliert werden können. Irgendwelche Mittel wie beispielsweise ein Kugelbeschuss, ein Rollen, eine thermische Behandlung und dergleichen können als Mittel zum Anwenden der Druck-Restspannung am Metallring 33 verwendet werden.
Eine durchgezogene Linie in 4 zeigt eine Änderung der Gesamtspannung, die aus der Addition der basierend auf der Anspannung des Metallrings 33 angewendeten Spannungen σ_LOW und σ_HIGH und der basierend auf dem Biegen des Metallrings 33 auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendeten Spannungen σV_DR und σV_DN resultiert, und die auf die innere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendet wird. Eine durchgezogene Linie in 5 zeigt eine Veränderung der Gesamtspannung an, die aus der Addition der basierend auf der Anspannung des Metallrings 33 angewendeten Spannungen σ_LOW und σ_HIGH und der basierend auf dem Biegen des Metallrings 33 auf die äußere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendeten Spannungen σV_DR und σV_DN resultiert, und die auf die äußere periphere Oberfläche des Metallrings 33 angewendet wird.
In 4 ist die Amplitude σai der Spannung auf der inneren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 definiert als eine halbe Differenz zwischen der größten Zugspannung und der größten Druckspannung, und ein Mittelwert σmi der Spannung auf der inneren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 ist definiert durch eine Spannung in der Mitte der Amplitude σai der Spannung. Ebenso ist in 5 die Amplitude σao der Spannung auf der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 definiert als eine halbe Differenz zwischen der größten Zugspannung und der größten Druckspannung, und ein Mittelwert σmo der Spannung auf der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 ist definiert durch eine Spannung in der Mitte der Amplitude σao der Spannung.
7 ist ein Graph, der erstellt ist, indem der Mittelwert σmi der Spannung auf der inneren peripheren Oberfläche des Ringes auf der Abszisse abgetragen ist und die Amplitude σai der Spannung auf der inneren peripheren Oberfläche des Ringes auf der Ordinante abgetragen ist, wobei eine nach rechts absinkende Linie eine Kombination des Mittelwerts σmi der Spannung mit der Amplitude σai der Spannung anzeigt, in der die Ermüdungslebensdauern des Metallrings 33 untereinander ausgeglichen sind. Wenn der Mittelwert σmi der Spannung Null ist, ist die Amplitude σai der Spannung am größten, und die Amplitude σai der Spannung ist zu diesem Zeitpunkt als eine korrigierte Spannungsamplitude σai' definiert. Die korrigierte Spannungsamplitude σai' wird nämlich gebildet entsprechend σai' = σai + (1/3)σmiunter Verwendung der Spannungsamplitude σai und des Mittelwerts der Spannung σmi. Ebenso wird eine korrigierte Spannungsamplitude σao' auf der äußeren peripheren Oberfläche des Ringes gebildet entsprechend σao' = σao + (1/3)σmounter Verwendung der Spannungsamplitude σao und des Mittelwerts σmo der Spannung.
Die korrigierten Spannungsamplituden σai' und σao', die als Funktionen der Spannungsamplituden σai und σao und der mittleren Spannungswerte σmi und σmo berechnet sind, sind geeignete Parameter, welche die Ermüdungslebensdauern der inneren peripheren Oberfläche und der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 repräsentieren.
Ein Graph in 8 zeigt Eigenschaften von Veränderungen der korrigierten Spannungsamplituden σai' und σao' im TOP Zustand (der Bewegungszustand bei Höchstgeschwindigkeit) und im OD Zustand (der Zustand in dem das Übersetzungsverhältnis am kleinsten ist), wenn der Durchmesser Ro vom Metallring 33 in einem freien Zustand im stufenlos verstellbaren Getriebe vom Metallriemen-Typ T sich geändert hat, wobei der Mittellinie-Mittellinie Abstand 155 mm beträgt und der Innendurchmesser des Metallrings 33 in einem Endlos-Zustand (ein nicht-geschnitten-Zustand) 210 mm ist. Hier wird der freie Zustand des Metallrings 33 als ein Zustand definiert, in dem ein Teil des Metallrings geschnitten worden ist, um die Restspannung freizugeben.
Im TOP Zustand, der eine härteste Betriebsbedingung für den Metallring 33 darstellt, wenn der Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 auf 165 mm eingestellt ist, sind die korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche und die korrigierte Spannungsamplitude σao' auf der äußeren peripheren Oberfläche gleich (siehe einen Punkt a in 8) und folglich können die Ermüdungslebensdauer der inneren peripheren Oberfläche und die Ermüdungslebensdauer der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 aneinander angeglichen werden, wodurch die Ermüdungslebensdauer des gesamten Metallrings 33 verlängert werden kann.
Wenn der freie Zustand 2Ro des Metallrings 33 größer ist als 165 mm, ist das korrigierte Spannungsamplitude σao' auf der äußeren peripheren Oberfläche größer als die korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche. Wenn eine Differenz zwischen der korrigierten Amplitude σao' und der korrigierten Amplitude σai' weiter erhöht wird, wird die korrigierte Spannungsamplitude σao' auf der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 erhöht und infolgedessen ist es möglich, dass das Brechen des Metallrings 33 von der äußeren peripheren Oberfläche aus gestartet wird. Andererseits, wenn der Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 kleiner ist als 165 Millimeter, ist die korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche größer als die korrigierte Spannungsamplitude σao' auf der äußeren peripheren Oberfläche. Wenn eine Differenz zwischen der korrigierte Amplitude σao' und der korrigierte Amplitude σai' weiter erhöht wird, wird die korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 erhöht und infolgedessen, ist es möglich, dass das Brechen des Metallrings 33 von der inneren peripheren Oberfläche aus gestartet wird.
Im OD-Zustand, in dem die Gebrauchs-Frequenz höher ist als im TOP Zustand, sind die korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche und die korrigierte Spannungsamplitude σao' auf der äußeren periphere Oberfläche gleich (siehe ein Punkt b in 8), wenn der Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 auf 135 mm eingestellt ist, und folglich, können die Ermüdungslebensdauern der inneren periphere Oberfläche und die Ermüdungslebensdauern der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 angleichen werden, wodurch die Ermüdungslebensdauer des gesamten Metallrings 33 verlängert werden kann.
Aus dem vorher Erwähnten folgt, dass, es optimal ist, den Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 in Zusammenhang mit dem OD-Zustand, welcher der härteste Betriebszustand ist, auf 165 mm einzustellen, und es ist angemessen, den Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 in Zusammenhang mit dem OD-Zustand, welcher der härteste Betriebszustand ist und dem OD-Zustand, welcher ein Betriebszustand ist, in dem in die Gebrauchs-Frequenz am höchsten ist, auf einen Wert in einem Bereich von 135 mm bis 165 mm (siehe eine Region A1 in 8) einzustellen.
Wenn der Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 auf 165 mm eingestellt wird, welches ein optimaler Wert im TOP Zustand ist, ist die korrigierte Spannungsamplitude σao' (siehe einen Punkt c in 8) auf der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 im OD-Zustand 4,5 N/mm², und der Durchmesser im freien Zustand 2Ro, bei dem die korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche im TOP Zustand erzeugt wird, die gleich der korrigierten Spannungsamplitude σao' ist, ist 130 mm (siehe einen Punkt d in 8). Wenn der Durchmesser im freien Zustand 2Ro des Metallrings 33 auf einen Wert in einem Bereich von 130 mm bis 165 mm eingestellt wird (siehe eine Region A2 in 8), können daher die korrigierten Spannungsamplituden σai' und σao' auf 4,5 N/mm² oder weniger in allen Betriebszuständen gedrückt werden.
Wie oben beschrieben ist der geeignete Bereich des Durchmesser im freien Zustand Ro kleiner als 210 mm (eine Linie an einem Punkt e in 8), was der Innendurchmesser des Metallrings 33 im endlosen Zustand (nicht-geschnitten-Zustand) ist, wie in 8 gezeigt ist.
Eine Technik für die Einstellung des oben beschriebenen Durchmesser im freien Zustand Ro des Metallrings 33 wird wieder mit Bezug auf ein in 9 dargestelltes Flussdiagramm beschrieben.
Zunächst werden in Schritt S1 Betriebsbedingungen, d.h. das Übersetzungsverhältnis, die Eingangsdrehmoment, die Eingangsrotationsgeschwindigkeit und dergleichen, für das stufenlos verstellbare Getriebe vom Metallriemen-Typ T eingelesen. In Schritt S2 wird eine Anspannung (siehe die gestrichelten Linien in 4 und 5) des Metallrings 33 aus einer Kraft übertragenden Eigenschaft des stufenlos verstellbaren Getriebes T vom Metallriemen-Typ berechnet, und in Schritt S3 werden Durchmesser des Metallrings 33, der um die Antriebsscheibe 6 und die angetriebenen Scheibe 11 gewunden ist, berechnet. Im folgenden Schritt S4 werden Spannungsverteilungen auf der inneren peripheren Oberfläche und der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings berechnet (siehe die durchgezogene Linien in 4 und 5), indem sie eine Druckspannung und eine Zugspannung addiert werden, die aus den Durchmessern des Metallrings 33 berechnet werden, der zu einer auf der Anspannung des Metallrings basierenden Zugspannung gewunden ist.
Anschließend werden in Schritt S5 eine Amplitude σai und ein Mittelwert σmi einer Spannung auf der inneren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 und eine Amplitude σao und ein Mittelwert σmo einer Spannung auf der äußeren peripheren Oberfläche des Metallrings 33 aus den in 4 und 5 gezeigten Diagrammen berechnet. Dann werden eine korrigierte Spannungsamplitude σai' auf der inneren peripheren Oberfläche und eine korrigierte Spannungsamplitude σao' (siehe 8) auf der äußeren peripheren Oberfläche von den Werten σai, σmi, σao und σmo in Schritt S6 berechnet. Ein Durchmesser im freien Zustand Ro des Metallrings 33 wird in Schritt S7 berechnet, basierend auf den korrigierten Spannungsamplituden σai' und σao' vom Diagramm aus 8.
Wenn jetzt der optimale Durchmesser im freien Zustand Ro des Metallrings 33, bei dem das Ermüdungslebensdauer des Metallrings 33 verlängert werden kann, in der oben genannten Weise bestimmt worden ist, wird eine Restspannung, die es zulässt, dass solch ein Durchmesser im freien Zustand Ro zur Verfügung gestellt wird, am Metallring 33 angewendet, der sich im endlosen Zustand befindet. Um zu bestätigen, dass die Restspannung, die gleich einem vorgegebenen Wert ist, auf den Metallring 33 im endlosen Zustand angewendet wurde, ist es erforderlich, dass ein Teil des Metallrings 33 geschnitten wird, um den Metallring 33 in einen freien Zustand zu bringen, und ein Durchmesser im freien Zustand Ro wird in diesem Zustand gemessen.
Wenn die Restspannung auf dem Metallring 33 im Endlos-Zustand eine Druckspannung auf der äußeren peripheren Oberfläche und eine Zugspannung auf der inneren peripheren Oberfläche zu der Zeit ist, wenn der Metallring 33 im Endlos-Zustand, wie in 10A gezeigt, bei einem Punkt A geschnitten wurde, wird die Restspannung freigegeben, wie in 10B gezeigt, wobei der Metallring 33 derart verformt wird, dass er geschlossen ist und ein Schnittende 33a des Metallrings 33 mit einem Zwischenteil in Konflikt kommt, wodurch ein richtiger freier Zustand nicht erzielt wird. Folglich kann der Durchmesser im freien Zustand Ro nicht gemessen werden.
Im Gegenteil dazu stören sich in der vorliegenden Ausführungsform ein Paar von Schnittenden 33a und 33b des Metallrings 33 nicht, wenn die Eigenspannung, die den Metallring 33 dazu veranlassen derart verformt zu sein, dass er geschlossen ist freigegeben wird, wie in 10C gezeigt, durch Schneiden des Metallrings 33 im endlosen Zustand, der in 10A gezeigt ist, an zwei Punkten: Punkte A und B. Auf diese Weise kann ein genauer Durchmesser im freien Zustand Ro gemessen werden.
Die Zahl an Punkten, an denen der Metallring 33 im endlosen Zustand geschnitten wird, ist nicht auf zwei begrenzt und kann drei oder mehr sein. Das heißt, wenn die Störung auftritt, wenn der Metallring 33 im endlosen Zustand zuerst an zwei Punkten geschnitten worden ist, kann der Metallring sooft geschnitten werden, bis die Störung nicht auftritt.
Obgleich die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt ist, und dass verschiedene Änderungen im Design gebildet werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, der im Anspruch definiert ist.
Ein Durchmesser im freien Zustand (ein Durchmesser in einem Zustand, in dem eine Restspannung durch Schneiden freigegeben worden ist) von jedem Metallring in einem stufenlos verstellbaren Getriebe wird bestimmt, so dass eine vorbestimmte Druckspannung und eine vorbestimmte Zugspannung jeweils an den äußeren und inneren Oberflächen des Metallrings in einem endlosen Zustand angewendet werden, in dem der Metallring nicht geschnitten ist. Wenn der Metallring geschnitten wird, um den Durchmesser im freien Zustand zu messen, wird der Metallring mindestens an zwei Punkten geschnitten, so dass Schnittenden sich gegenseitig im freien Zustand nicht stören und der Durchmesser im freien Zustand wird dann gemessen. So kann der Durchmesser im freien Zustand des Metallrings in einem stufenlos verstellbaren Getriebe genau gemessen werden.

Claims

Verfahren zum Messen eines Durchmessers im freien Zustand von jedem Metallring eines Metallriemens für ein stufenlos verstellbares Getriebe durch Schneiden des Metallrings, wobei der Durchmesser im freiem Zustand des Metallrings bestimmt wird, so dass eine vorbestimmte Druckspannung und eine vorbestimmte Zugspannung jeweils auf eine äußere periphere Oberfläche und auf eine innere periphere Oberfläche des Metallrings in einem Endlos-Zustand angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring mindestens an zwei Punkten derart geschnitten wird, dass nach Schneiden des Metallrings gebildete Schnittenden in einem freien Zustand sich gegenseitig nicht stören und ein Durchmesser im freien Zustand gemessen wird.