KR20010067423A - 연속 가변 변속기용 구동 벨트, 그 연속 밴드 및 연속밴드 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속적으로 조정 가능한 변속 비율을 구현하는 변속기용 구동 벨트(1)에 관한 것으로서, 길이 방향으로 신장된 상태(단면 A-A)일 때 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡단 방향으로 곡률을 보여주는 부분을 갖는 적어도 하나의 연속 밴드(20)를 포함하고, 상기 곡률은 다수의 횡 요소(30)와 관련된 신장된 밴드 반경(R_SB)를 갖는 통상의 호형이고, 횡 요소의 각각은 연속 밴드(20)의 주 면(24)과 상호 작용하는 접촉면(31)을 갖고 면 반경(R_S)을 갖는 통상의 호형의 횡단 볼록 곡률에 제공된다. 면 반경(R_S)의 역수 값(1/R_S)에 신장 밴드 반경(R_SB)의 역수 값(1/R_SB)을 빼면 이론적으로 -5 [m^-1] 보다 크고 바람직하게는 -3.5 [m^-1] 보다 크다.

Description

연속 가변 변속기용 구동 벨트, 그 연속 밴드 및 연속 밴드 제조 방법{DRIVE BELT FOR A CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION, CONTINUOUS BAND THEREOF AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A CONTINUOUS BAND}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연속 가변 변속비를 구현하는 변속기용 구동 벨트에 관한 것이다. 더욱이 본 발명은 그러한 벨트를 위한 연속 밴드와 그 연속 밴드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 타입의 구동 벨트는 일반적으로 연속 가변 변속기에서의 적용을 통해 알려져 있다. 현재 적용 및 실험된 연속 밴드는 8 내지 35 mm의 범위의 횡단폭과, 0.10 내지 0.30 mm의 범위의 반경 두께와, 200 내지 700 mm의 범위의 길이방향의 길이를 갖는다. 이러함 범위들은 구동 벨트의 자동차 적용을 대표한다. 공지의 구동 벨트는 연속 가변 변속기에서 채택되고, 여기에서 구동 벨트는 조정 가능한 풀리쌍의 원추형 시브들의 사이에서 이동하고, 이로써 풀리 시브는 횡 요소상에 고정력을 인가한다. 일측상의 고정력은 풀리들과 구동 벨트의 사이에 마찰을 통해토크 전달을 할 수 있게 하고 다른 측상에서는 풀리의 회전축에 대해 반경 외향으로 횡 요소를 가압한다. 횡 요소의 실제 반경 이동은 연속 밴드에 의해 제한되어 고정력이 횡 요소에 의해 요소들과 연속 밴드의 사이에서 수직력을 통해 연속 밴드로 전달된다. 이로써 연속 밴드는 구동 벨트의 이탈없이 하나의 풀리로부터 다른 풀리로 서로 가압하는 횡 요소에 의해 토크를 전달할 수 있는 인장하에 놓인다. 연속 가변 변속기의 변속비는 풀리에서 구동 벨트의 이동 반경의 비율에 의해 결정되고 제1 풀리에서의 구동 벨트의 이동 반경이 최대이고 제2 풀리에서는 최소인 최대 변속비로부터 양 상기 이동 반경이 최소 비율로 사실상 동일하는 중간 변속비를 통해 제1 풀리에서의 이동 반경이 최소이고 제2 풀리에서는 최대인 최소비까지 달라질 수 있다.

통상적으로, 적어도 연속 밴드 또는 밴드들은 자동차의 적용에서 발생하는 고 토크 수준에 신뢰성 있게 대항하도록 금속으로 이루어져 있다. 또한, 통상적으로 구동 벨트의 분리 횡 요소들은 금속으로 이루어지고 사실상 합치되게 치수화된다. 연속 가변 변속기에서의 사용상 특징으로 인해, 공지의 구동 벨트는 작동 중에 길이 방향으로의 굽힘량과 변속기에 의해 전달되는 토크와 그로부터 발생하는 연속 밴드에서의 장력으로 높이가 달라지면서 극히 큰 굽힘 응력 및 인장 응력을 받는다. 이러한 이유로 예를 들어, 피로 및/또는 마모에 의해 인가되는 변속기 또는 차량의 수명 중 구동 벨트의 파손의 회피가 주요한 논지이다. 독일특허 제DE-A-2.643.528호에서, 연속 밴드의 측부와 풀리 또는 횡 요소, 보다 상세하게는 상기 횡 요소의 목부분의 사이의 마모 접촉은 연속 밴드의 과도한 마모와 초기 파손을일으킨다. 상기 접촉을 피하기 위해, 연속 밴드, 바람직하게는 방사상으로 안착된 일군의 연속 밴드들과 이 연속 밴드와의 상호 작용을 의도하고 벨트의 길이 방향에 횡단하는 방향으로 볼록의 곡률이 제공되는 소위 안착부로도 알려진 접촉면을 각각 갖는 다수의 횡요소들을 포함하는 구동 벨트를 개시한다. 횡 요소들의 접촉면의 이러한 횡단 곡률은 연속 밴드와 횡 요소들의 상호 지향성이 진행되고 연속 밴드의 측면과 횡 요소의 사이의 마모 접촉이 피하는 것을 통해 추적(tracking) 효과를 얻기 위해 의도된 것이다.

종래의 기술에 따라 매끄럽고 평평하고 실질적으로 연속면을 갖는 연속 밴드로 구동 벨트가 구성되는 경우에서도 예상될 수 있었던 것과 관련하여 연속 밴드의 부가적인 마모와 벨트의 빈번한 조기 파손의 문제점이 여전히 관찰된다. 이러한 문제점의 분석은 적어도 일부의 경우에 연속 밴드의 측부 부근으로부터 지향하는 피로 크랙에 의해 발생된 것으로 나타났다. 이는 작동 중 연속 밴드의 부근에 비교적 높은 헤르츠의 응력이 여전히 발생할 수 있어서 하중이 연속 밴드의 측부에 의해 현저한 정도로 보유되는 것을 의미하였다.

본 발명은 연속 밴드의 측부의 부근에서 비교적 큰 헤르츠 응력을 방지함으로써 드라이브 벨트의 수명을 향상하기 위한 해결책을 제공하는 것에 그 목적이 있다. 보다 상세하게는, 본 발명은 종래 알려진 추적 효과를 유지하면서 적절한 횡단 곡률을 제공함으로써 연속 밴드에서, 보다 상세하게는 그 측부의 부근에서 작동 중에 발생하는 응력 수준을 저하시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 이는 청구항 1의 특징부에 따른 구동 벨트에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 구동 벨트는 길이 방향에 횡단 방향으로 곡률을 나타내는 연속 밴드를 갖고, 그 곡률은 횡 요소들의 접촉면의 횡단 곡률에 연관되어 있다. 본 발명에 따른 구동 벨트는 향상된 수명을 갖고 구동 벨트의 횡 요소에 관련하여 형성된 연속 밴드를 가짐으로써, 구동 벨트의 측부 부근에서 발생하는 예를 들어 헤르츠 응력의 과도한 고응력 없이 밴드와 요소들의 접촉이 강화된다.

제EP-A-0.305.023호에서 나타난 종래의 기술의 상태에서 첨부된 도면이 횡 요소의 접촉면과 동일한 곡률을 갖는 연속 밴드를 도시한 것에 유의하여야 한다. 그러한, 그 기술은 도면에서 나타난 환경을 표시하지 않는다. 즉, 변속기의 구성 및 구동 벨트의 하중량을 표시하지 않는다. 이러한 정보의 부재로, 이 도면들은 작동 중에 연속 밴드와 횡 요소의 사이의 수직력이 밴드를 탄성적으로 변형시켜 횡 요소의 접촉면에 끼워맞춤되는 구동 벨트를 나타내는 것으로 결론된다. 더욱이, 현재 형태의 상업적으로 입수가능한 구동 벨트의 연속 밴드들이 횡단 곡률을 나타낼 수 있는 것을 유의하여야 한다. 그러나, 그러한 구동 벨트로부터 알려진 곡률은 구동 벨트의 횡 요소의 접촉면의 곡률과 관계 없는 것으로, 보다 상세하게는 본 발명에 따르지 않는 것으로 보인다. 따라서, 상기 횡단 곡률은 연속 밴드의 제조 공정의 결과인 것으로 결론된다.

본 발명에 따른 해결책은 제조 공정의 특성에 기인할 수도 있고, 그러나 어떠한 경우에도 반 파쇄 굽힘(anti-clastic bending)의 현상에 기인하여 연속 밴드가 횡단 곡률을 불가피하게 보여주는 근본적인 통찰력을 반영한다. 본 발명의 근본적인 통찰력에 따르면, 공지의 구동 벨트에서의 연속 밴드는 구동 벨트의 길이 방향의 굽힘에 기인하여 응력을 받을 뿐만 아니라 사실상 축선 방향인 구동 벨트의 길이 방향에 횡단하여 연장하는 평면에 굽힘에 기인하여 상당한 정도의 응력을 받는다. 후술하는 바와 같이, 본 발명은 횡 요소와 연속 밴드의 사이에 수직력이 상당한 정도로 강화될 때 밴드의 횡단 곡률이 접촉면보다 작아져야 하는 조건을 포함하고 이를 기초를 하고 있다. 이는 문제점의 분석이 연속 밴드의 측부의 부근에서의 상기 비교적 높은 헤르츠 응력이 연속 밴드와 풀리 또는 횡 요소의 목 부분의 축방향 접촉에 의해 발생될 뿐만 아니라 밴드의 횡단 곡률의 특성에 의해서도 발생된다는 것을 나타냈기 때문에 특히 중요하다. 특히 놀랍게도 상기 비교적 높은 헤르츠 응력은 밴드의 측부와 접촉면의 사이의 접촉에 기인하여 발견되었다. 본 발명에 따른 연속 밴드상의 하중은 분배되고, 특히 밴드의 측부의 부근에 응력 집중을 보이지 않는 이점이 있다.

그러나, 평평한 연속 밴드의 반 파쇄 굽힘은 의도된 길이 방향의 굽힘의 다음에 밴드는 반대의 지향성으로 길이 방향에 횡단하는 평면에서 굽혀지고, 예를 들어 밴드가 길이 방향으로 볼록하게 굽혀질 경우, 즉 반경 내향일 경우, 반 파쇄 굽힘의 현상에 의해 오목한 방식으로 횡방향으로 굽혀질 것이다. 그 역으로도 마찬가지이다. 연속 밴드에 횡단 곡률의 초기량이 제공될 경우, 이는 길이 방향으로 굽혀질 때 밴드의 횡단 형상에 영향을 미칠 것이다. 예를 들면, 비하중 상태에서, 즉 밴드를 개념적으로 변형할 정도로 큰 외력을 받지 않는 상태에서 직사각형 횡단면을 갖는 연속 밴드로부터 벗어날 것이다. 후자는 연속 밴드가 매끄럽고 수평한표면 상의 측면에 따라 통상의 호형에 위치될 때의 경우이고, 이때 그 주면들은 상기 표면에 실질적으로 직각으로 연장한다. 상기 비하중 상태에서 그러한 평평한 연속 밴드에서 벗어나서, 밴드의 횡단 곡률은 연속 밴드가 길이 방향으로 굽혀질 때의 방사상의 오목 형상과 밴드가 길이 방향으로 펴질 때의 방사상의 볼록 형상의 사이에서 교대로 변한다.

변속기에서 사용될 때 구동 벨트는 구동 벨트가 변속기로부터 분리되어 취해질 때만 가능한, 비적재 상태에서의 원형 등의 자유로운 구성에 대항하는 변속기의 구성으로 형태를 갖는다. 구동 벨트의 변속기의 구성은 구동 벨트가 하나의 풀리에서 다른 풀리로 또는 그 역으로 이동하는 2개의 길이 방향으로 신장된 부분들과 자유로운 원형 구성의 것보다 작은 실질적으로 일정한 이동 반경에서 2개의 풀리의 시브들의 사이에서 구동 벨트가 이동하는 2개의 길이 방향으로 굽혀진 부분들과, 상기 신장된 부분과 상기 굽혀진 부분이 합쳐지는 4개의 천이부로 이루어진다. 상기 천이부에서 길이 방향으로 연속 밴드의 곡률의 반경은 무한대로부터, 즉 펴진 상태에서, 각 풀리의 실질적인 이동 반경으로 또는 그 역으로 원활하게 변경한다. 종래의 기술에서 잘 알려진 바와 같이, 횡 요소와 연속 밴드의 사이의 상기 수직력은 상기 반경이 감소할 때 상기 수직력이 증가하는 방식으로 길이 방향으로 곡률의 반경에 따라 상기 천이부에서 제로와 최대 수준의 사이에서 강화 또는 약화된다. 결론적으로, 상기 수직력이 증가하면 구동 벨트의 길이 방향의 굽힘이 증가하고 연속 밴드의 축선 곡률량은 감소 또는 오목해지는 것으로 알게 되었다.

본 발명에 따르면, 청구항 1의 특징부에 따른 구동 벨트는 연속 밴드의 축방향 폭의 위로 개선된 하중 분포를 갖고 이로써 피로에 대한 개선된 저항을 가질 것이고 결론적으로 연장된 수명을 가질 것이다. 보다 상세하게는, 연속 밴드의 횡단 곡률은 밴드와 이 밴드의 측부에서만의 횡 요소의 사이의 접촉이 연속 밴드와 각 횡 요소의 사이에 비교적 작은 수직력에 이르기 까지만 허용되도록 한정된다. 본 발명에 따른 구동 벨트는 신장된 조건에서 다음의 수학식에 따라 접촉면의 볼록한 곡률의 반경(R_S), 즉, 표면 반경과 관련되는 반경(R_B), 즉 신장된 밴드 반경을 갖는 통상의 호형의 횡단 지향성 곡률을 보여주는 연속 밴드를 갖는다.

여기에서, 상수 C는 개념적으로 미터 당 -5 보다 크고 바람직하게는 미터 당 -3.5보다 크다. 미터당 -5 및 -3.5의 수치 한정은 연속 밴드와 횡 요소의 사이에 허용될 수 있는 수직력의 강화의 백분율에 관련되어 있다. 연속 밴드의 횡단 곡률이 횡 요소의 접촉면의 곡률과 같거나 작기 전에 그 최대 수준의 약 25%의 수직력의 강화가 수명의 사실상의 저하가 없이 허용될 수 있는 것으로 확립되었다. 이로부터, 상수 C를 위해 미터 당 -5의 수치가 얻어졌다. 그러나, 상수 C를 위해 미터 당 -3.5의 수치가 얻게 되는 경우에 강화의 약 10%만이 허용된다면 바람직하다.

명백하게는, 상수 C의 제로의 값이, 즉, 연속 밴드의 길이 방향으로 신장된 부분이 횡 요소의 접촉면의 볼록한 곡률보다 같거나 작은 횡단 곡률을 보여주는 구동 벨트에서, 연속 밴드상에 상술한 역하중이 발생되는 것을 완전히 방지하여 최대로 바람직스럽게 된다. 그러나, 본 발명에 따르면 하기의 내용이 고려되어야 한다.

구동 벨트가 길이 방향으로 가장 팽팽하게 굽혀질 때 연속 밴드의 길이 방향의 굽힘량에 따라, 밴드의 횡단 곡률은 반 파쇄 굽힘에 의해 오목하게 될 수 있다. 다음에, 연속 밴드는 횡 요소의 횡방향으로 만곡된 접촉면에 끼워맞춤되도록 상기 수직력에 의해 현저하게 변형될 것이다. 작동 중에 이와 같이 가장 팽팽하게 굽혀진 구성 벨트의 구성에서, 수직력은 일방적으로 최대일 것이기 때문에, 연속 밴드에 동반하는 응력이 현저한 크기로 될 것이고, 다시 구동 벨트 수명상에 역 효과를 갖는다. 본 발명의 완성에 따르면, 이러한 상태에서 밴드의 횡단 곡률이 제로이거나 오목할 때 밴드의 변형량과 동반하는 응력 수준을 억제하는 이점이 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 상태에서 밴드의 횡단 곡률이 볼록하고 횡 요소의 접촉면의 곡률과 동일할 때 가장 바람직한 상태가 발생된다. 이러한 경우에, 밴드 의 방사상의 변형과 동반하는 힘은 수직력에 의해 가장 최대로 하중될 때 제로일 것이다.

연속 밴드와 횡 요소의 접촉면의 사이의 접촉을 위해 본 발명에 의해 기재되고 청구된 것은 2개 이상의 방사상으로 안착된 연속 밴드를 포함하는 구동 벨트에서 상호간에 연속 밴드들의 사이의 접촉을 큰 정도로 유지하는 것에 유의하여야 한다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 구동 벨트용 연속 밴드에 관한 것이다. 이러한 연속 밴드는 일반적으로 압연 공정 및/또는 사전 인장 공정 등의 적어도 소성 변형 방법에 의해 연속 금속 스트립으로부터 제조된다. 상기 양 공정은 그 원주를 따라 사실상 균일하나 연속 밴드의 길이 방향에 횡단하는 방향으로 형태를 가질 수 있는 연속 밴드의 기하학을 특징으로 한다.

자동차로의 적용을 위해 현재 바람직한 구동 벨트의 디자인에서 사용하고자 하는 본 발명에 따른 연속 밴드의 신장된 밴드 반경(R_SB)은 50 mm 내지 250 mm의 범위에서 값을 갖는다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 구동 벨트가 제공되는 연속 가변 변속기에 관한 것이다. 이러한 변속기는 그 사이에서 가변 변속비에서 구동 벨트에 의해 토크가 전달될 수 있는 한쌍의 풀리를 포함한다. 이를 위해, 각 풀리에는 그 사이에 구동 벨트의 일부가 위치하는 2개의 원추형 시브가 제공된다. 시브는 횡단 지향의 요소들의 측면에 고정력을 인가할 수 있어서, 토크는 마찰에 의해 풀리와 구동 벨트의 사이에 전달될 수 있다. 연속 가변 변속기에서의 작동 중에, 구동 벨트는 최소로 가능한 이동 반경으로 풀리의 시브의 사이에서 이동할 때 길이 방향으로 가장 팽팽하게 굽혀진다.

방해 없이, 즉 연속 밴드에 힘을 가하여 상기 축 곡률을 변경하지 않고서 본 발명에 따른 연속 밴드의 비교적 작은 축 곡률을 측정하기 위해 레이저 비임 또는 다른 전자기 수단을 채택한 공지 수단 등의 원격 감지할 수 있는 표면 곡률 측정 수단이 채택된다. 그러나, 피측정면 위로 이동하는 감지기(feeler)의 수직 이동을 감지하는 측정 수단 등의 연속 밴드에 기계 접촉을 사용하는 면 곡률 측정 수단으로 상기 곡률을 측정하는 것이 보다 편리한 것으로 여겨진다. 본 발명은 또한 단순히 간단하고 바로 이용가능한 수단을 요구하여 연속 밴드의 횡단 곡률을 국부적으로 측정하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 방법은,

바람직하게는 롤러의 축방향으로 만곡된 반경면이 제공되는 2개의 실린더 롤러들의 위로 연속 밴드를 장착하는 단계와,

상기 연속 밴드에 장력을 인가하기 위해 상기 롤러들을 이격 이동시키는단계와,

상기 롤러들의 사이에서 연속 밴드의 길이 방향으로 신장된 부분인 연속 밴드의 부분을 선택하는 단계와,

연속 밴드의 내측 주면 또는 외측 주면의 어느 쪽에 사실상 수직하게 접촉하는 감지기를 위치 조정하는 단계와,

연속 밴드를 가로질러 축방향으로 감지기를 이동시키는 단계와,

그 축방향의 위치에 따라 감지기의 수직 이동을 결정하는 단계와,

밴드의 횡단 곡률과 다양한 반경들을 갖는 다수의 호와 비교함으로써 수학적 끼워맞춤 또는 광학적 선택 등의 적절한 도움을 받아 그 축선 위치에 따라 감지기의 상기 수직 이동에 대한 반경(R_B)의 원의 최대 끼워맞춤을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법에 있어서, 연속 밴드의 횡단 곡률량은 길이 방향으로 신장된 상태에서 측정된다. 반 파쇄 굽힘 현상은 상기 길이 방향으로 신장된 상태에서와 연속 밴드가 길이 방향으로 다소 굽혀지는 다른 상태에서의 곡률량의 사이의 관계를 결정한다. 따라서, 비하중 상태에서의 곡률량은 예를 들어 현상의 수학적 분석, 추정 복합 인자 또는 경험적인 데이터를 사용하여 신장된 상태에서의 곡률량을 추정할 수 있다. 또한, 예를 들어, 180도 이외의 각도에서 연속 밴드의 일부를 지향하고 이와같이 지향된 부분들의 사이에서 측정되도록 상기 부분을 선택함으로써, 길이 방향으로 굽혀질 때 연속 밴드의 일부분의 축 곡률을 측정하도록 상기 방법을 채택하는 것도 실행할 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 연속 벨트를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 방법은,

밴드가 2개의 회전 변형 요소들의 면 사이에서 안내되는 압연 공정 및/또는 밴드가 서로로부터 방사상으로 격리된 밴드의 주위에 2개의 회전 롤러를 축방향으로 이동시킴으로써 변형되는 사전 인장 공정에 의해 밴드를 변형시키는 단계와,

밴드의 적어도 일부분이 상기 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 한정된 밴드의 곡률에 일치하는 곡률을 나타내도록 적절하게 만곡된 반경면을 갖는 변형 요소 및/또는 롤러들을 사용하는 단계와,

밴드를 어닐링하는 단계와,

공지의 표면상의 반영구의 압축층을 화학적으로 생성하기 위해 바람직하게는 질소 환경에서 밴드를 가열시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 어닐링 및 사전 인장 단계의 순서는 연속 밴드의 소정 재료의 특성에 따라 변경될 수 있다.

도1은 본 발명과 관련한 변속기, 구동 벨트 및 연속 밴드를 개략적으로 나타낸 도면.

도2는 구동 벨트의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.

도2a 내지 도2e는 도2의 도면의 여러 부분의 구성도.

도3은 비하중된 상태에서 단일 연속 밴드를 개략적으로 나타낸 도면.

도4는 도3에서 표시된 단면 B-B와 도1에서 도시된 단면 A-A, C-C 및 D-D을 나타낸 것으로서 비하중된 상태에서 횡방향으로 평평한 밴드로부터 이탈하는 연속 밴드의 횡단 형상에 반 파쇄 굽힘의 영향을 도시한 도면.

도5는 도3에서 표시된 단면 B-B와 도1에서 도시된 단면 A-A, C-C 및 D-D을 나타낸 것으로서 최대한 팽팽하게 길이방향으로 굽혀진 상태에서 횡방향으로 평평한 밴드로부터 이탈하는 연속 밴드의 횡단 형상에 반 파쇄 굽힘의 영향을 도시한 도면.

도2 내지 도5는 본 발명을 더욱 명백하게 도시하기 위해 확대 방식으로 길이 방향에 대해 평평한 횡단으로 연속 밴드(20)의 횡단 곡선을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 구동 벨트

4, 5: 제1 및 제2 풀리

20: 연속 밴드

22, 23: 측부

30: 횡 요소

31: 접촉면

도1은 그 길이 방향으로 비교적 용이하게 굽혀질 수 있는 방사상으로 안착된 비교적 얇은 일군의 연속 밴드(20)와 접촉면(31)을 갖는 다수의 단면 요소(30)들을 포함하는 구동 벨트(1)를 갖는 연속 가변 변속기 또는 CVT의 개략적인 횡단면을 나타낸다. 구동 벨트(1)는 회전축(6, 7)을 각각 갖는 각 풀리(4, 5)쌍의 시브들 사이에서 움직인다. 풀리(4, 5)들 사이에서 토크 전달을 할 수 있도록 구동 벨트(1)와 풀리(4, 5)의 시브들의 사이의 마찰이 풀리의 시브의 서로를 향해 축방향으로 이동시킴으로써 확립되고, 이로써 구동 벨트(1)에 고정력을 인가한다. 이를 위해 구동 벨트(1)의 횡 요소(30)에는 도2a에 도시한 바와 같이 상호 각도 지향적인 측면(32)이 제공된다. 경사진 측면(32)과 함께 풀리(4, 5)들의 원뿔형으로 인해 횡 요소(30)는 외향 방사상으로 가압되어 결과로서 장력하에 놓여진 연속 밴드(20)상에 법선 방향의 힘 F_E-B를 가한다. 서로의 압력을 상호 인가하는 요소(30)들에 의한 풀리(4, 5)들의 사이의 토크 전달은 연속 밴드(20)에서의 장력으로 인해 구동 벨트(1)의 굽힘이 없이 가능하다. 구동 벨트(1)가 각 풀리(4, 5)의 시브의 사이에서 이동하는 반경 범위는 무단으로 가변적이어서 연속 가변 토크 전달율이 상기 풀리(4, 5)들의 사이에서 달성될 수 있다. CVT의 작동 중에, 횡 요소(30)는 그 접촉면(31)을 통해 밴드(20)의 반경 방향의 내측면(24)에 접촉하면서 연속 밴드(20)를 따라 활주할 수 있다. 이러한 연속 가변 변속기는 공지되어 있다. 연속 밴드(20)의 길이방향의 신장부의 단면은 A-A로 표시된다. 단면 C-C는 길이방향으로 굽힘 부분에서 밴드(20)를 횡단하고 마지막으로 단면 D-D는 길이방향으로 가장 팽팽하게굽혀진 부분에서 밴드(20)를 횡단한다.

추적(tracking)을 실행하기 위해, 횡 요소(30)의 접촉면(31)에는 도2a에 도시된 바와 같이, 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡단하는 방향으로 볼록 곡률이 제공된다. 일반적으로, 상기 곡률은 표면 반경(Rs)을 갖는 사실상의 호형을 갖는다. 이러한 구성에 있어서, 작동 중 연속 밴드(20)는 접촉면(31)에 중심에 정렬되고, 밴드의 측면(22, 23)과 풀리(4, 5) 또는 횡 요소(30)의 사이의 마모 접촉은 현저한 정도로 방지된다. 도2a에는 풀리(4, 5)의 시브들과 상호 작용하는 2개의 측면(32)과 2개의 연속 밴드(20)와 상호 작용하는 2개의 접촉면(31)과 결합하여 구동 벨트(1)의 횡단면이 도시되어 있다. 도2a의 일부가 도2b 내지 도2f로서 확대되어 도시되어 있다. 도2b에서, 접촉면(31)은 반경(Rs)의 통상적인 호형을 갖고 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡방향으로 지향된 평면에 위치하는 곡률을 나타내는 한편, 연속 밴드(20)는 횡단 곡률을 나타내지 않고 사실상 평평한 횡단면을 갖는 것을 볼 수 있다.

도2c 내지 도2e는 접촉면(31)에 대해 연속 밴드(20)의 3개의 다른 지향점을 도시한 것이다. 도2c에서, 연속 밴드(20)는 면 반경(R_S)보다 큰 반경(R_B)을 갖는 볼록한 횡단 곡률을 보여주는데, 밴드(20)의 횡단 곡률의 양은 접촉면(31)의 것보다 작다. 도2d에서, 연속 밴드(20)는 면 반경(R_S)보다 작은 반경(R_B)을 갖는 볼록한 횡단 곡률을 보여준다. 마지막으로, 도2e에서, 연속 밴드(20)는 면 반경(R_S)에 대해 반대의 반경(R_B)을 갖는 볼록한 횡단 곡률을 보여준다.

도2f에서, 구동 벨트(1)의 구성이 도시되어있고, 여기에서, 풀리(4) 또는 풀리(5)와 횡 요소(30)의 사이의 고정력 F_P-E로 인해 횡 요소(30)와 연속 밴드(20)의 사이의 수직력 F_E-B이 영향을 받는다. 상기 수직력 F_E-B의 영향 하에 연속 밴드(20)는 횡요소(31)의 접촉면(31)에 끼워맞춤되도록 탄성 변형된다.

본 발명에 따르면 도2d 및 도2e는 이 구성들이 작동 중 연속 밴드(20)에서 고강도 수준을 발생한다는 점에서 바람직하지 못한 구동 벨트(1)의 구성을 나타낸다. 도2d에 도시된 상태는 하중, 특히 상기 수직력 F_E-B이 밴드(20)의 상기 측부(22, 23)에 의해 현저한 정도로 전달되기 때문에 연속 밴드의 측부(22, 23)의 부근에 고 헤르츠 응력을 유도하는 점에서 바람직하지 못하다. 도2e에 도시된 상태는 횡요소(30)의 접촉면(31)에 끼워맞춤되도록 반경감으로 연속 밴드(20)의 비교적 큰 탄성 변형을 요구하는 점에 바람직하지 않다. 밴드(20)의 상기 변형에 수반하는 응력은 연속 밴드(20)의 상기 측부(22, 23)의 부근에서 가장 클 것인데, 이는 이들 위치에서, 요구되는 반경 변형이 가장 크기 때문이다. 도2d 및 도2에 의해 도시된 어느 한 쪽 또는 양 쪽의 구성들이 변속기내에서 구동 벨트(1)의 작동 중에 일어날 때, 연속 밴드(20)에서 하중 및 그 분포는 최적이지 않을 것이고 구동 벨트(1)는 예를 들어 밴드(20)의 측부(22, 23)로부터 비롯되는 피로 파손의 결과로서 부가적인 마모 및/또는 조기 파손을 보여줄 수 있다.

도2c는 본 발명에 따라 구동 벨트(1)의 바람직한 구성을 나타낸다. 이러한 구성과 이탈하여 연속 밴드(20)가 수직력 F_E-B에 의해 하중을 받을 때, 연속밴드(20)상의 하중은 유리하게 분포되고 특히 밴드(20)의 측부(22, 23)의 부근에 현저한 집중을 보여주지 않는다.

도3에서, 단일 연속 밴드(20)가 예를 들어 비하중 상태에서 사실항 호형의 구성으로 도시되어 있다. 참조 부호 "21"은 그 원주를 따라 길이 방향으로 연장하는 연속 밴드(20)의 중심부를 표시한다. 참조 부호 "22" 및 "23"은 중심부(21)의 양 측부상에 위치하는 연속 밴드(20)의 측부를 표시한다. 연속 밴드(20)는 방사상의 내측 주면(24)과 방사상의 외측 주면(25)을 갖는다. 비하중 상태에서 연속 밴드의 단면은 B-B로 표시된다.

도4 및 도5에서, 연속 밴드(20)의 횡단 곡률 상에서의 반 파쇄의 굽힘의 영향이 상기 단면 A-A, B-B, C-C 및 D-D을 위해 도시되어 있다. 반 파쇄 굽힘의 실질적 양은 연속 밴드(20)의 전체 기하학과 길이 방향의 굽힘량에 주로 의존한다.

도4에서는, 비하중 상태에서 단면 B-B로 나타내어 횡단 곡률을 보여주지 않는 연속 밴드(20)로부터 시작된다. 이러한 밴드(20)는 단면 A-A에서 도시된 바와 같이 길이 방향으로 신장될 때 횡단 곡면으로 볼록하게 될 것이다. 길이 방향으로의 굽힘량과는 관계없이 연속 밴드(20)는 단면 C-C 및 D-D에서 도시된 바와 같이 길이 방향으로 횡단면에서 점점 볼록하게 굽혀질 것이다.

도5에서는, 가장 팽팽하게 굽혀진 상태에서, 단면 D-D로 나타내어 횡단 곡률을 보여주지 않는 연속 밴드(20)로부터 시작된다. 그러한 밴드(20)는 단면 C-C, B-B 및 A-A에서 도시된 바와 같이 길이 방향의 굽힘량이 감소할 때 길이 방향으로 횡단하는 면에 점점 볼록하게 횡단하여 만곡할 것이다.

도4 및 도5는 반 파쇄 굽힘의 결과로서 밴드(20)의 길이 방향의 굽힘량에 따라 연속 밴드(20)의 불가피한 횡단 굽힘을 도시한 것이다. 볼록한 신장 밴드의 곡률을 갖는 연속 밴드(20)의 횡단 지향성의 볼록한 곡률량은 길이 방향으로 증가하여 굽혀질 때 작아진다. 밴드(20)의 횡단 지향성의 곡률의 초기량에 따라 상기 곡률은 오목하게 될 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동 벨트(1)는 단면 A-A로 도시된 바와 같이 길이 방향으로 신장된 상태일 때 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대한 횡단 방향으로의 곡률을 도시한 일부분을 갖는 연속 밴드(20)를 포함하고, 상기 곡률은 신장된 밴드 반경인 (R_SB)의 통상의 호형을 갖는다. 신장된 밴드 반경(R_SB)은 면 반경 (R_S)의 역수(1/R_S)에서 신장 밴드 반경 (R_SB)의 역수(1/R_SB)를 뺀 값이 개념적으로 -5[m^-1], 바람직하게는 -3.5[m^-1]보다 크도록 면 반경 (R_S)의 통상의 호형을 갖는 횡 요소(30)의 접촉면(31)의 횡단 곡률의 반경과 관련이 있다. 이러한 방식으로, 연속 밴드(20)의 측부(22, 23)와 횡 요소(30)의 사이에 도2d에서 도시된 바람직하지 못한 접촉은 수직력 F_E-B의 상당 수준 이상으로부터 적어도 상방향으로 방지되는 이점이 있다. 더욱이, 밴드(20)의 횡단 지향성 볼록 곡률은 길이 방향으로 가장 팽팽하게 굽혀질 때 밴드(20)의 길이 방향으로 신장된 상태에서 비교적 큰 횡단 지향성의 볼록 밴드 곡률을 채택함으로써 회피될 수 있는 이점이 있다. 바람직하게는, 가장 팽팽하게 굽혀질 때, 이러한 경우에 밴드(20)가 작동 중 가장 높은 하중을 받을 때 반경감에서 연속 밴드(20)의 탄성 변형이 실질적으로 제로이기 때문에 밴드(20)의 횡단 지향성의 볼록 곡률은 접촉면(31)의 곡률과 사실상 동일하다. 그러나, 청구항1에 따른 조건을 만족할 수 있도록 횡 요소(30)의 곡률량을 채택하는 것이 필요할 수 있다.

유럽 특허출원 제EP-A-0.950.830호로부터 수명을 연장하기 위한 또다른 기술적 방법이 공지되어 있는 것을 주의하여야 한다. 이러한 문헌은 밴드의 중심부(21)가 밴드의 측부(22, 23) 부근의 부분보다 다소 두꺼워지도록 횡단 방향, 즉 축방향으로 지향적인 외관을 가지면서 구동 벨트(1)의 길이 방향에서 도시된 바와 같이 실질적으로 균일한 방사상의 두께 T와 실질적으로 균일한 축방향 폭 W를 갖는 연속 밴드(20)를 제공하는 것을 개시한다. 이러한 공지의 기술 방법은 본 발명에 따른 방법과 결합할 수 있어서, 횡단면이 더 이상 통상의 호형을 가지지 않는 효과를 갖는다. 본 발명에 따르면, 그러한 경우에 신장된 밴드 반경(R_SB)은 다음의 수학식으로 접근될 수 있다.

여기에서, 도4에 도시된 바와 같이 SD는 방사상의 내측 주면(24)의 접선 TG의 2개의 접촉점의 사이의 길이이고, PD는 방사상의 내측 주면(24)과 상기 접선 TG의 사이의 최대 수직 거리이다. 이는 중요한 것은 연속 밴드(20)의 중심부(21)와횡 요소(30)의 사이의 접촉이 달성되는 길이 방향의 굽힘량이기 때문에 허용된다.

본 발명은 다음의 청구범위와 도면에서 나타내는 모든 상세한 설명들에 관련한 것이다.

본 발명에 의하면, 연속 밴드의 측부의 부근에서 비교적 큰 헤르츠 응력을 방지함으로써 드라이브 벨트의 수명을 향상한 효과가 있다.

Claims (11)

1. 연속적으로 조정 가능한 변속 비율을 구현하는 변속기용 구동 벨트(1)로서 길이 방향으로 신장되는 상태(단면 A-A)일 때 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡단 방향으로 곡률을 보여주는 부분을 갖는 적어도 하나의 연속 밴드(20)를 포함하고 상기 곡률은 밴드(20)가 다수의 횡 요소(30)와 관련된 신장된 밴드 반경(R_SB)을 갖는 통상의 호형이고 횡 요소의 각각은 연속 밴드(20)의 주요면(24)과 상호작용하는 접촉면(31)을 갖고 면 반경(R_S)의 통상의 호형을 갖는 횡단 볼록 곡률에 제공되는 변속기용 구동 벨트(1)에 있어서,

   면 반경(R_S)의 역수 값(1/R_S)으로부터 신장 밴드 반경(R_SB)의 역수 값(1/R_SB)을 뺀 값이 이론적으로 -5 [m^-1] 보다 크고 바람직하게는 -3.5 [m^-1] 보다 큰 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
2. 제1항에 있어서, 연속 밴드(20)는 방사상의 내측 주면(24)과 방사상의 외측 주면(25)을 갖고 측부(22, 23)의 어느 측에서 보다 축 중간부(21)에서의 반경감에서 가장자리이나 이론적으로 더 두껍고 신장되는 밴드 반경(R_SB)은 다음의 수학식을 만족하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.

   여기에서, SD는 방사상의 내측 주면(24)의 접선 TG의 2개의 접촉점의 사이의 길이이고, PD는 방사상의 내측 주면(24)과 상기 접선 TG의 사이의 최대 수직 거리임.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 길이 방향으로 신장된 상태(단면 A-A)일 때 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡단 방향으로 곡률을 보여주는 상기 부분은 횡 요소(30)의 접촉면(31)의 볼록한 곡률 보다 동일하거나 작은 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가장 팽팽하게 길이 방향으로 굽혀진 상태(단면 D-D)일 때의 상기 부분은 곡률이 없거나 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡단하는 방향으로 볼록한 곡률을 나타내는 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
5. 제4항에 있어서, 가장 팽팽하게 길이 방향으로 굽혀진 상태(단면 D-D)일 때 구동 벨트(1)의 길이 방향에 대해 횡단하는 방향으로 볼록한 곡률을 나타내는 상기 부분은 횡 요소(30)의 접촉면(31)의 볼록한 곡률과 사실상 동일한 것을 특징으로 하는 구동 벨트.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 구동 벨트(1)에 사용하기에 적합한 연속 밴드.
7. 제6항에 있어서, 연속 밴드(20)는 그 길이 방향의 원주를 따라 실질적으로 균일한 방사상의 두께(T)와 실질적으로 균일한 축방향의 폭(W)을 갖는 것을 특징으로 하는 연속 밴드.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 그 길이 방향으로 신장되는 연속 밴드(20)의 일부분이 50 mm 내지 250 mm의 범위에서 값을 갖는 밴드 반경(R_B)을 갖는 통상의 호형의 밴드(20)의 길이 방향에 대해 횡단 방향으로 곡률을 나타내는 것을 특징으로 하는 연속 밴드.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 연속 밴드(20)을 구비하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 구동 벨트(1)와 결합하고, 제1 풀리(4)의 시브와 제2 풀리(5)의 시브의 사이에서 적어도 부분적으로 위치하고 시브에 의해 가해진 고정력의 영향하에 그 사이에 토크를 전달할 수 있고 상한치 및 하한치의 사이에서 연속적으로 조정가능하는 변속비를 구현하는 것을 특징으로 하는 변속기.
10. 연속적으로 조정가능하는 변속비를 구현하는 변속기용 구동 벨트(1)에서 사용하기 위해 방사상의 내측 주면(24)과 방사상의 외측 주면(25)을 갖는 연속 밴드(20)의 횡단 방향으로 연속 밴드(20)의 일부분의 곡률의 반경(R_B)을 측정하는 방법으로서,

    롤러의 축방향으로 만곡된 반경면이 제공되는 2개의 실린더 롤러들의 위로 연속 밴드(20)를 장착하는 단계와,

    상기 연속 밴드(20)에 장력을 인가하기 위해 상기 롤러들을 이격 이동시키는단계와,

    상기 롤러들의 사이에서 연속 밴드(20)의 길이 방향으로 신장되는 부분인 연속 밴드(20)의 상기 부분을 선택하는 단계와,

    연속 밴드(20)의 내측 주면(24) 또는 외측 주면(25)의 어느 쪽에 사실상 수직하게 접촉하는 감지기를 위치 조정하는 단계와,

    연속 밴드(20)를 가로질러 축방향으로 감지기를 이동시키는 단계와,

    그 축방향의 위치에 따라 감지기의 수직 이동을 결정하는 단계와,

    그 축방향의 위치에 따라 감지기의 상기 수직 이동에 대해 반경(R_B)의 원의 최대의 끼워맞춤을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 연속적으로 조정가능하는 변속비를 구현하는 변속기용 구동 벨트(1)에 사용하는 연속 밴드(20)를 제조하는 방법에 있어서,

    밴드(20)가 2개의 회전 변형 요소들의 면 사이에서 안내되는 압연 공정 및/또는 밴드(20)가 서로로부터 방사상으로 격리된 밴드(20)의 주위에 2개의 회전 롤러를 축방향으로 이동시킴으로써 변형되는 사전 인장 공정에 의해 밴드(20)를 변형시키는 단계와,

    밴드(20)의 적어도 일부분이 상기 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 한정된 밴드(20)의 곡률에 일치하는 곡률을 나타내도록 적절하게 만곡된 반경면을 갖는 변형 요소 및/또는 롤러들을 사용하는 단계와,

    밴드(20)를 어닐링시키는 단계와,

    밴드(20)를 질소 환경에서 가열하고 공지된 표면상의 반영구의 압축층을 화학적으로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.