JP5322122B2 - 駆動ベルトのための横断エレメントを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブルな駆動ベルトの横断エレメントコンポーネントを製造する方法に関する。このような駆動ベルトは、主に自動車において使用される公知の連続可変トランスミッションの２つの調節可能なプーリの間で動力を伝達するための手段として主に用いられている。このようなタイプの駆動ベルトは一般的に知られており、例えば欧州特許出願公開第１５５４５０７号明細書に開示されている。

公知の駆動ベルトは、択一的に帯材と呼ばれる、互いに嵌合された平坦でかつ薄い金属製のリングのセットからそれぞれ成る、ベルトの２つの積層された無端引張り手段に、摺動可能に設けられた多数の比較的薄い金属製の横断エレメントから成る。リングは、通常、高い引張強さと、引張応力及び曲げ疲労に対する良好な耐久性との特性を両立するマルエージング鋼から形成されている。横断エレメントは、通常、７５Ｃｒ１等の基本的なクロム−炭素鋼から形成されている。横断エレメントの製造は、少なくとも、母材のらせん状に巻成された条片を徐々に巻き出し、この条片をブランキング装置へ前進させる、すなわち送るステップと、ブランキング装置によって条片から横断エレメントを次々に切り取るステップと、硬化熱処理においてこのような横断エレメントのバッチに付加的な材料硬さを提供するステップとを有する。最後の硬化するプロセスステップは、通常、少なくとも３つの段階を有する。硬化プロセスの第１の段階若しくはオーステナイト化段階において、基本フェライト材料構造からオーステナイトへの相変化が、横断エレメントを、オーステナイト相形成のための臨界温度よりも高く、この相変化を完了させるために十分に長く加熱し、第２の段階若しくは急冷段階において、横断エレメントは、マルテンサイトを形成するように急速に冷却され、第３の段階若しくは焼きもどし段階において、横断エレメントは再び、しかしながら、横断エレメント材料の脆性を減じるために、上記オーステナイト化温度よりもかなり低い温度に加熱される。

従来技術、例えば特開２００４−１３６３６１号公報において、ブランキングプロセスステップにおいて横断エレメントをほとんど切り取るが完全には切り取らず、これによって、エレメントの周囲と条片の残りのフレーム部分との間に結合タブを残しておくことによって上記製造方法を変更し、その後、条片をブランキング装置から硬化プロセスステーションへ送って、条片全体を硬化させることが提案されている。硬化した後に初めて横断エレメントは前記フレーム部分から完全に分離される。これにより、横断エレメントのブランキング及び硬化のための連続的なプロセスが実現され、より重要なことには、ブランキングと硬化との間における、まだ硬化されていない、ひいてはデリケートで、損傷されやすい個々の横断エレメントの入念な取扱いが好適には回避される。

公知の製造方法は、取扱いの努力が限定されているという点で好ましいが、その有効性、すなわち効率は、最適ではないと考えられる。この問題は、一般的なブランキング装置を用いて得られる生産速度が、最適化された硬化プロセスステーションの生産速度をも、かなり超えているという事実から生じる。例えば、公知のブランキング装置は、毎秒５回を超えるブランキング行程の速度で容易に作動することができるが、そのためには、条片は、毎秒横断エレメントの幅寸法の５倍を超えて、又は通常は毎秒２００ｍｍ以上で、ブランキング装置へ進められる、すなわち送られる必要がある。しかしながら、硬化プロセスの少なくとも焼きもどし段階は、通常、完了するのに１時間のオーダを必要とし、このことは、焼きもどし段階において条片を加熱するための炉が、前進する条片を処理するために、すなわちブランキング装置の製造速度に遅れないように、約０．５ｋｍの全く非実用的な長さを有さなければならないことを意味する。したがって、この公知の製造方法の実用的な実施形態において、ブランキング装置は、最大行程速度に満たない速度でしか実行、すなわち作動されることができない。

ブランキングのプロセスステップを製造方法の他のステップから分離するために、ブランキングのすぐ後に再び条片をらせん状コイルに巻成することが理論的に選択されることができ、この方法も特開２００４−１３６３６１号公報によって提案されている。しかしながら、公知の製造方法のこの変化態様は、理論的な妥当性があるように見えるだけである。なぜならば、現実には、横断エレメントは、コイルの層において及びコイルの層の間に加えられる力を受けて曲がり、絡まり、かつ／又は前記結合タブがせん断することにより条片のフレーム部分から破断さえするからである。この場合、ブランキングの後、母材は依然として比較的柔軟であり、少なくともまだ硬化されていないので、横断エレメントは比較的容易に変形しかつ／又は損傷されることがある。

本発明は、上記公知の製造方法に改良を加え、実用的に実現可能でかつ好適にはブランキング装置が著しくより高い行程速度で作動することを可能にする前記公知の製造方法の変化態様を提供する。

本発明によれば、前記目的は、一般に、以下の請求項１の製造方法を用いて達成される。本発明によれば、少なくとも前記ブランキングのプロセスステップの後に、ただし焼きもどしの前記硬化プロセス段階の少なくとも前に、母材の連続的条片が、制限された長さ、例えば０．５〜２．５ｍ、好適には約１ｍの条片区分に次々に切断される。この場合、各条片区分は少なくとも１つの横断エレメントを含んでいるが、好適にはより多数の、例えば２５〜１５０個の横断エレメントを含んでいる。したがって、硬化されていない横断エレメントは、個々に又は直接に取り扱われる必要がない。なぜならば、前記条片区分のフレーム部分がそのために利用されるからである。さらに、１つの焼きもどし炉において複数の前記条片区分を並行して焼きもどしすることによって及び／又は複数のこのような焼きもどし炉を並行して配置することによって、硬化プロセスステーションは、ブランキング装置の製造速度に遅れないように容易にかつ好適に配置されることができる。これに関して、前記条片区分は、好適には、硬化プロセスの焼きもどし段階の前に、多数のこのような条片区分を保持することができるキャリヤラックに装填される。この場合、焼きもどし炉は、１つ又は２つ以上のこのようなキャリヤラックを収容するように設計されており、これにより、ブランキング装置の製造速度に遅れないために、幾つかの又は場合によっては１つだけの焼きもどし炉が必要とされる。好適には、キャリヤラックには、条片区分の前記フレーム部分だけに係合する、前記条片区分を保持するための締付け手段が設けられている。

さらに、上記に関して、オーステナイト化段階において母材の条片を誘導加熱することが極めて好適であると考えられ、この誘導加熱は、全体として行われ、そのために、制御された高周波電磁場を生ぜしめる誘導コイルを通って条片が連続的に搬送されるか、又は個々の条片区分に切断され、これらの条片区分が多数のこのような誘導コイル内で並行して加熱される。特にプロセスのこの後者の方式において、製造方法の前記後続の急冷段階は、オーステナイト化段階が完了した後に、加熱された条片区分を含んでいる誘導コイルに液体又は気体を勢いよく流すことによって、極めて有効に行うことができる。このように、横断エレメントの硬化熱処理は、最終的に均一となり、容易にかつ正確に制御することができる。

すなわち、オーステナイト化及び急冷の硬化プロセス段階が、前進する条片の全体に対する連続的なプロセスとして行われるか、又は予め切断された複数の条片区分を並行して処理することによってバッチ式プロセスとして行われるかに応じて、本発明による、条片を制限された長さの区分に切断するプロセスステップは、前記急冷段階が完了した後に初めて行われるか、又は硬化のプロセスステップの前に、すなわちブランキングのプロセスステップのすぐ後にそれぞれ行われる。

ここで本発明を添付の図面を参照しながらさらに詳しく説明する。

駆動ベルトと２つのプーリとが設けられた公知の連続可変トランスミッションを示す概略的な斜視図である。 横断エレメントの正面図を提供する、公知の駆動ベルトの長手方向に向けられた駆動ベルトの横断面図である。 横断エレメントのための公知の製造方法のうちの本発明で関連する部分の概略図である。 ブランキングのプロセスステップが行われた後の母材の条片を示す図である。 本発明による横断エレメントのための製造方法の可能な流れを示す概略図である。

図１は、エンジンと駆動ホイールとの間において自動車の駆動ラインにおいて一般的に用いられる公知の連続可変トランスミッションの中心的な部分を示している。トランスミッションは２つのプーリ１，２を有しており、各プーリには２つのプーリディスク４，５が設けられており、これらのプーリディスクの間には、一方のプーリ１，２から他方のプーリ２，１へ回転運動Ｍ及び付随するトルクを伝達するためにいわゆるブッシュベルトタイプの駆動ベルト３が設けられている。プーリディスク４，５はほぼ円錐形に形成されており、少なくとも一方のプーリディスク４は、両方のディスク４，５が配置された個々のプーリシャフト６，７に沿って軸方向に可動にトランスミッションに組み込まれている。トランスミッションは、通常、プーリディスクの間に駆動ベルト３が締め付けられるように、前記少なくとも一方の可動なディスク４に、個々の他方のプーリディスク５に向かって軸方向の締付力を加える作動手段も有している。トランスミッションの幾何学的な変速比は、被動プーリ２における駆動ベルト３の有効接触半径Ｒ２と、駆動プーリ１における駆動ベルト３の有効接触半径Ｒ１との比によって決定され、この比は、ある値の範囲で連続的に変化させられてよい。

駆動ベルト３は、２つの積層された無端引張り手段３１と、引張り手段３１の長手方向に沿って可動でかつ引張り手段に対して主に横断方向に向けられた、引張り手段３１に設けられた数百の比較的薄い横断エレメント３２とを有している。横断エレメント３２は、前記締付力を受け取り、駆動プーリ１が回転すると、ディスク４，５と駆動ベルト３との摩擦により横断エレメント３２は前記運動方向Ｍへ前記駆動プーリ１から被動プーリ２へ、また再び被動プーリ２から駆動プーリ１へ推進され、この場合、引張り手段３１によって案内及び支持されている。

図２は、公知の駆動ベルト３の横断面を示しており、この横断面は、駆動ベルトの長手方向に向けられている。図２において、駆動ベルト３の横断エレメント３２は正面図で示されている。横断エレメント３２は、３つの主な部分、すなわち、ほぼ矢印形の上側部分３３と、ほぼ台形の下側部分３５と、前記上側部分３３と下側部分３５とを結合した、幅が比較的制限されたほぼ長方形の柱状部分３４とを有している。横断エレメント３２は、駆動ベルト３に組み込まれており、駆動ベルトの無端引張り手段３１に取り付けられている。無端引張り手段３１は、それぞれ、半径方向で互いに嵌合された多数の薄くて平坦な金属製のリング３０によって形成されており、それぞれ横断エレメント３２における個々の開口若しくは凹所３６に収容されている。それぞれの凹所３６は、横断エレメントの上側部分３３と下側部分３５との間に、柱状部分３４のそれぞれの側に設けられている。

さらに、長手方向に突出した突起３９が横断エレメント３２の前側主面４０に設けられており、この突起３９は、隣接する横断エレメント３２の後側主面４１に設けられた孔４２に収容される。突起３９と孔４２とは、トランスミッションの作動中に、駆動ベルトの長手方向に対して横断方向で、駆動ベルト３の隣接する横断エレメント３２を互いに整合させるために設けられている。いわゆる傾斜エッジ３７の下方の横断エレメント３２の下側部分３５において、横断エレメントの厚さは少なくとも事実上テーパしており、これにより、隣接するエレメント３２は、プーリ１，２のディスク４，５の間に締め付けられた場合に、軸方向に向けられた傾斜エッジ３７を中心として互いに傾斜することができる。

図３において、横断エレメント３２を製造するための従来公知の方法の関連する部分が示されている。公知の方法は、連続して以下のステップを有している：
Ａ）鋼母材から成るらせん状に巻成された連続的な条片５０のコイル６０を、数メートルの長さだけ徐々に巻き出し、前進する条片５０をブランキング装置７０へ送る
Ｂ）ブランキング装置７０によって前進する条片５０から横断エレメント３２を切り抜き、すなわちブランキングし、その際、横断エレメント３２の周囲と条片５０の残りのフレーム部分５２との間には結合タブ５１が残され、この条片配置が図４に示されている
Ｃ）硬化プロセスステーション８０によって、横断エレメントに付加的な硬さを提供するために横断エレメントを熱処理、すなわち硬化し、この熱処理は、鋼母材をオーステナイト化するために横断エレメント３２が加熱されるオーステナイト化段階Ｉと、マルテンサイトを形成するために横断エレメント３２が急速に冷却される急冷段階ＩＩと、横断エレメント材料の脆性を減じるために、横断エレメント３２が、オーステナイト化温度よりもかなり低い温度まで再び加熱される焼きもどし段階ＩＩＩとを有している
Ｄ）分離プロセスステーション９０において結合タブ５１を切断することによって条片５０のフレーム部分５２から横断エレメント３２を分離する。

図４には、ブランキングの上記プロセスステップが条片５０に対して行われた後の、条片５０の上面図が示されている。ブランキングの後、条片５０は、フレーム部分５２と横断エレメント３２とから成り、条片５０の主要な部分５２，３２は依然として結合タブ５１を介して互いに結合されている。

この公知の製造方法の問題は、個々のプロセスステップＡ−Ｄの実際に達成可能な生産速度、特にブランキングＢ及び硬化Ｃの生産速度、少なくともそのうちの焼きもどし段階ＩＩＩ（しかし、一般的に、オーステナイト化及び急冷の段階Ｉ及びＩＩそれぞれも）の生産速度が、全く異なるということである。その結果、最も遅い硬化プロセスステップＣが、連続して行われるプロセスステップＡ−Ｄのプロセスライン全体の生産速度を決定し、少なくとも潜在的に、著しくより速いブランキングプロセスステップＢは、最適なレベルで行われない。本発明は、硬化Ｃの間は横断エレメント３２が条片５０のフレーム部分５２に結合されているという利点を、ブランキングプロセスステップＢの生産速度を最適に利用することができるようにするという要求と両立することを目的とし、この目的は、図５に示された、横断エレメント３２のための製造方法の新たな手順によって達成される。

図５は、本発明による横断エレメント３２のための製造方法の好適な手順を示している。新たな方法では、ブランキングプロセスステップＢの後、条片切断の付加的なプロセスステップＥにおいて、比較的制限された長さ、例えば１ｍの条片区分５３が、前進する連続的な条片５０から、条片切断プロセスステーション１００によって次々に切断される。これらの切断された条片区分５３は、引き続き、例えば、まず複数のこれらの条片区分５３をキャリヤラック１０１に装填し、次いで、ラック１０１全体を、図５に示したように硬化プロセスステーション８０へ搬送することによって、運搬される。したがって、硬化されていない横断エレメント３２は、個々に若しくは直接に取り扱われる必要がない。なぜならば、前記条片区分５３のフレーム部分５２が、取扱いのために利用されるからである。さらに、複数の前記条片区分５３を並行して硬化することにより、硬化プロセスステーション８０は、ブランキング装置７０の最大生産速度に遅れないように容易にかつ好適に構成されることができる。

１，２ プーリ、 ３ 駆動ベルト、 ４，５ プーリディスク、 ６，７ プーリシャフト、 ３１ 引張り手段、 ３２ 横断エレメント、 ３３ 上側部分、 ３４ 柱状部分、 ３５ 下側部分、 ３６ 凹所、 ３７ 傾斜エッジ、 ３９ 突起、 ４０ 前側主面、 ４１ 後側主面、 ４２ 孔、 ５０ 条片、 ５１ 結合タブ、 ５３ 条片区分、 ６０ コイル、 ７０ ブランキング装置、 ８０ 硬化プロセスステーション、 ９０ 分離プロセスステーション、 １０１ キャリヤラック

Claims (8)

1. 積層された無端の引張り手段（３１）に摺動可能に設けられた金属製の多数の横断エレメント（３２）から成る駆動ベルト（３）のための横断エレメント（３２）を製造する方法であって、該方法が、
   横断エレメント（３２）のための鋼母材の条片（５０）をブランキング装置（７０）へ送るステップと、
   横断エレメント（３２）を条片（５０）から結合タブ（５１）を残して切り取り、この場合、横断エレメントを条片（５０）の残りのフレーム部分（５２）に結合タブ（５１）を介して結合させておくステップと、
   条片（５０）のフレーム部分（５２）に結合されたまま横断エレメント（３２）を硬化させるステップと、
   前記結合タブ（５１）を切断することによって横断エレメント（３２）を条片（５０）のフレーム部分（５２）から完全に分離するステップとを有する方法において、
   横断エレメント（３２）を条片（５０）から結合タブ（５１）を残して切り取るステップが完了した後の所定の段階において、条片（５０）を、フレーム部分（５２）の区分と該区分に結合された少なくとも１つの横断エレメント（３２）全体とをそれぞれ含む条片区分（５３）に切断することを特徴とする、駆動ベルト（３）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
2. 前記横断エレメント（３２）を硬化させるステップが開始する前に、条片（５０）を条片区分（５３）に切断する、請求項１記載の駆動ベルト（３）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
3. 横断エレメント（３２）を硬化させるステップが、横断エレメント（３２）をオーステナイト化、急冷及び焼きもどしする連続した段階を有しており、前記急冷の段階が完了した後でかつ前記焼きもどしの段階が開始する前に条片（５０）を条片区分（５３）に切断する、請求項１記載の駆動ベルト（３）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
4. 各条片区分（５３）が、２５〜１５０個の横断エレメント（３２）を含んでいる、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）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
5. 各条片区分（５３）の長さが、０．５〜２．５ｍである、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）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
6. 横断エレメント（３２）を硬化させるステップにおいて、条片（５０）又は条片区分（５３）を誘導加熱する、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）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
7. 前記条片（５０）を条片区分（５３）に切断するステップの後の所定の段階において、多数の条片区分（５３）をキャリヤラック（１０１）に装填し、前記横断エレメント（３２）を硬化させるステップの焼きもどしの段階の少なくとも１つの焼きもどし炉が、前記キャリヤラック（１０１）のうちの１つ又は２つ以上を収容するように設計されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の駆動ベルト（３）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。
8. 前記キャリヤラック（１０１）に、前記条片区分（５３）の前記フレーム部分（５２）のみに係合する、前記条片区分（５３）を保持するための締付け手段が設けられている、請求項７記載の駆動ベルト（３）のための横断エレメント（３２）を製造する方法。

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