NL1027685C2 - Drijfriem voor een transmissie met gebombeerde poelieschijven. - Google Patents

Description

DRIJFRIEM VOOR EEN TRANSMISSIE MET GEBOMBEERDE POELIESCHIJVEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een drijfriem, in het bijzonder bestemd voor toepassing in een continu variabele transmissie met poelies voorzien 5 van gebombeerde poelieschijven, zoals is omschreven in de aanhef van de conclusie 1. Een voorbeeld van een dergelijke drijfriem en transmissie is beschreven in het Duitse octrooischrift DE-A-100 62 463.

Deze als duwband bekend staande drijfriem wordt ondermeer gekenmerkt door een reeks van aanwezige dwarselementen, elk omvattende een onderlijf, een 10 middenlijf en een bovenlijf. De laterale zijden, oftewel flanken van het onderlijf zijn daarbij in de hoogterichting voorzien van een convexe kromming en zijn bestemd voor wrijvingscontact met de enigszins gebolde, d.w.z. in radiale richting eveneens convex gekromde, schijfvlakken van een aandrijvende oftewel primaire, en die van een aangedreven oftewel secundaire poelie van de transmissie. Een deel van de in 15 de richting van het bovenlijf gekeerde bovenzijde van het onderlijf, oftewel een radiaal buitenwaarts georiënteerde rand daarvan, vormt een steunvlak voor een in zichzelf gesloten trekelement, dat doorgaans wordt gevormd door één of meer groepen van een aantal onderling geneste, platte, relatief dunne en uit metaal vervaardigde ringen. Het in hoofdzaak pijlpuntvormige bovenlijf van de 20 dwarselementen bevindt zich boven, oftewel radiaal buiten het trekelement en sluit dit in de hoogterichting op, terwijl het middenlijf, dat zich ter hoogte van het trekelement bevindt, het onder- en het bovenlijf met elkaar verbindt. De zijwaarts gerichte randen van het middenlijf vormen daarbij elk een aanslagvlak in axiale richting voor een groep ringen van het trekelement.

25 De dwarselementen zijn ten opzichte van de omtreksrichting van het trekelement beweegbaar in de duwband opgenomen. Hierbij is een hoofdvlak van elk dwarselement, bijvoorbeeld het achtervlak, voorzien van kuil en het respectievelijke andere hoofdvlak daarvan, bijvoorbeeld het voorvlak, voorzien van een nok, waarbij de nok van een dwarselement telkens is opgenomen in de kuil van een aangrenzend 30 dwarselement. Daarnaast is het onderlijf van de dwarselementen voorzien van een zogenaamde kantelrand, te weten een doorgaans enigszins afgeronde overgang tussen een bovenzijde van het dwarselement met een nagenoeg constante dikte een taps toelopende onderzijde, die zich in het voor- of achtervlak van het dwarselement tussen de flanken uitstrekt. De kantelrand staat een onderlinge kantel- of 35 afrolbeweging toe tussen aangrenzende dwarselementen, waarbij de duwband in zijn 1027685 2 omtreksrichting een gekromde baan volgt, zoals ter plaatse van de poeljes nodig is.

De bekende duwband omvat een zodanig aantal van deze dwarselementen dat althans nagenoeg de gehele omtrek van het trekelement wordt gevuld, waarbij een reeks dwarselementen wordt ingeklemd tussen de schijven van de beide 5 poelies, zodat daartussen met behulp van wrijving kracht kan worden overgedragen. Mede hierdoor kan tussen de poelies van de transmissie een aandrijvend vermogen worden overgedragen, waarbij de dwarselement elkaar onderling voortduwen daarbij ondersteund en geleid door het trekelement.

Hoewel de bekende drijfriem op zich goed functioneert, is aan Aanvraagster 10 gebleken, dat tijdens bedrijf in de continu variabele transmissie de wrijvingscoëfficiënt in het theoretische puntcontact tussen de flanken en de schijfvlakken onverwachts en ongewenst een relatief lage waarde toont, wanneer deze wordt vergeleken met de uit het algemeen bekende en reeds veelvuldige toegepaste conventionele transmissie-ontwerp met een -weliswaar door 15 profielgroeven onderbroken- lijncontact tussen de dwarselementen en de poelieschijven bekende wrijvingscoëfficiënt. Bijvoorbeeld in EP-A-0 931 959 wordt voor dit type transmissie een wrijvingscoëfficiënt van 0,09 gerapporteerd, terwijl deze parameter voor het onderhavige type transmissie onder specifieke bedrijfscondities een waarde van 0,05 of zelfs minder kan aannemen. Een dergelijk kleinere waarde is 20 zeer nadelig vanwege de dan ten behoeve van dezelfde wrijvingskracht benodigde (evenredig) hogere normaalkracht in het wrijvingscontact, alsmede de bijhorende hoge mechanische belasting en slijtage van de overbrenging.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om op basis van het onderhavige type transmissie met convex gekromde flanken en schijfvlakken de in 25 het met olie gesmeerde wrijvingscontact tussen de drijfriem en de poellies optredende wrijvingscoëfficiënt te verhogen, waarbij deze bij voorkeur de conventionele waarde van ongeveer 0,09 dicht benadert of zelfs een hogere waarde aanneemt. Volgens de uitvinding kan dit doel worden bereikt door de maatregel uit de conclusie 1 in het ontwerp van de drijfriem toe te passen.

30 Hoewel de maatregel op zichzelf bekend is uit de genoemde conventionele transmissie, lag het niet voor de hand deze ook toepassen in het onderhavige type transmissie. In het daarin tussen de flanken en de schijfvlakken gedefinieerde puntcontact zal een groef in de flank naar verwachting geen noemenswaardige invloed hebben op de smeringcondities, althans niet in vergelijking met de invloed 35 daarvan op een lijn- of opperviaktecontact. Het is dan ook niet bekend om een 1 027685 3 dergelijke groef of groeven toe te passen in combinatie met de bijvoorbeeld uit US-A- 4,622,025 of US-A-3,916,709 bekende ketting, die -in tegenstelling tot de genoemde duwband- al sinds tientallen jaren als drijfriem met sferische of anderszins convex gekromde poelieschijf contactvlakken wordt toegepast.

I 5 Een oplossing voor het probleem van de lage wrijvingscoëfficiënt zal dus normaalgesproken veel eerder gezocht worden in de algemeen als wrijvingsverhogend bekend staande maatregelen, zoals het verhogen van de ; ruwwaarde van één of beide contactvlakken, het -verder- verhogen van de contactdruk en/of het toevoegen van additieven aan het smeermiddel. Desondanks i 10 heeft Aanvraagster op basis van experimentele waarneming onverwachts kunnen vaststellen dat, althans tenminste in het geval van de duwband, de aanwezigheid van één of meer groeven in de flanken de genoemde wrijvingscoëfficiënt in een aanzienlijke mate verbeterd, oftewel een duidelijk hogere waarde aanneemt.

Hierbij wordt opgemerkt, dat ondanks het bovenstaande de onderhavige 15 uitvinding mede betrekking heeft op de genoemde ketting, nu naar verwachting met behulp van de groef of groeven in de flanken ook voor dit type drijfriem een hogere wrijvingscoëfficiënt in het wrijvingscontact met de schijfvlakken kan worden gerealiseerd en/of een lagere contactdruk met minder slijtage als gevolg daarvan kan worden toegelaten.

20 In een eerste uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding wordt de flank voorzien van één of meer groeven, die zich in hoofdzaak in de genoemde hoogterichting uitstrekt. Bij voorkeur zijn dergelijke, althans ten opzichte van de poelieschijven, radiaal georiënteerde groeven daarbij min of meer gelijkmatig over de dikte van het dwarselement verdeeld in de flank aangebracht, zodat deze feitelijk in 25 twee of meer delen van in hoofdzaak gelijke afmetingen wordt verdeeld. In het kader van de onderhavige uitvinding is in het bijzonder de uitvoeringsvorm met één enkele radiale groef bijzonder effectief gebleken en werd hiervoor een wrijvingscoëfficiënt zelfs hoger dan de genoemde conventionele waarde gemeten.

Een belangrijk nadeel van deze uitvoeringsvormen met radiale groef of 30 groeven is echter, dat deze althans in het conventionele vormingsproces -(fijn-jstansen- van de dwarselement in een additionele processtap, zoals slijpen of vonken, in het oppervlak van de flank moeten worden aangebracht. Teneinde dit nadeel te ondervangen voorziet de onderhavige uitvinding tevens in een tweede uitvoeringsvorm van het dwarselement waarin de flank is voorzien van een aantal 35 groeven die zich in hoofdzaak over de dikte van het dwarselement uitstrekken. Bij 1027685 4 voorkeur zijn dergelijke, althans ten opzichte van de poelieschijven, in hoofdzaak tangentieel georiënteerde groeven daarbij min of meer gelijkmatig over de hoogte van het dwarselement verdeeld. Een onderlinge afstand tussen de groeven is daarbij bij voorkeur kleiner dan de maximale afmeting in hoogterichting van een zogenaamd 5 Hertze contact- oftewel inveringsgebied op de flank zoals dat volgens berekening tijdens bedrijf in de transmissie in afwezigheid van de groeven zou optreden. In samenhang met deze tweede uitvoeringsvorm werden wrijvingscoëfficiënten gemeten, die duidelijk boven de oorspronkelijk gemeten waarde liggen en die in de belangrijkste bedrijfscondities de conventionele waarde van 0,09 dicht benaderen.

10 De onderhavige uitvinding wordt hieronder bij wijze van voorbeeld, aan de hand van bijgevoegde figuren nader verklaard, waarbij figuur 1 op schematische wijze een continu variabele transmissie voorzien van twee poelies en een drijfriem volgens de stand der techniek toont, figuur 2 een tangentieel gerichte doorsnede van de transmissie uit de figuur 1 15 toont ter plaatse van een poelieschijf, figuur 3 een vooraanzicht van een dwarselement van de drijfriem volgens de uitvinding toont, gezien in de bewegings- oftewel omtreksrichting van de drijfriem, figuur 4 een zijaanzicht toont van het dwarselement uit de figuur 3, figuur 5 een zijaanzicht toont van een tweede uitvoering van een 20 dwarselement volgens de uitvinding, en waarbij figuur 6 een grafiek is waarin het effect van de onderhavige uitvinding wordt geïllustreerd.

De figuur 1 toont op schematische wijze een aanzicht van de centrale delen een continu variabele transmissie volgens de stand der techniek. De bekende 25 transmissie omvat een primaire poelie 1 op een ingaande as 6 van de transmissie die door een niet afgebeelde motor kan worden aangedreven met een primair (kracht-)koppel Tp en een secundaire poelie 2 op een uitgaande as 7 van transmissie die een niet afgebeelde last kan aandrijven met een secundair koppel Ts. Beide poelies 1, 2 zijn voorzien van een vast aan de respectievelijke poelie-as 6, 7 30 bevestigde en in hoofdzaak kegelvormige poelieschijf 5 en van een ten opzichte van die as 6, 7 axiaal verplaatsbare en eveneens in hoofdzaak kegelvormige poelieschijf 4. Tussen de poelieschijven 4, 5 van de beide poelies 1, 2 is een drijfriem 3 ingeklemd, waarbij deze telkens een in hoofdzaak cirkelsegmentvormige baan beschrijft met radius, oftewel loopstaal R. Met behulp van wrijving tussen de drijfriem 35 3 en de poelies 1, 2 kan nu een mechanisch vermogen tussen de beide poelie-assen 1027685 5 6, 7 worden overgebracht, waarbij de overbrengingsverhouding van de transmissie 1 wordt gegeven door het quotiënt van de loopstraal R van drijfriem 3 ter plaatste van de primaire en de secundaire poelie 1 en 2 respectievelijk.

De hier getoonde drijfriem 3 is van het zogenaamde duwband-type, welke 5 een reeks van dwarselementen 32 omvat, elk opgebouwd uit een onderlijf 33, een bovenlijf 35 en een middenlijf 34 dat het onder- en het bovenlijf 33, resp. 35 met elkaar verbindt. Een deel van de in de richting van het bovenlijf 35 gekeerde bovenzijde van het onderlijf 33, ofwel een radiaal buitenwaarts georiënteerde rand 36 daarvan, vormt aan weerszijde van het middenlijf 34 een tweetal steunvlakken 36 10 voor een in zichzelf gesloten trekelement 31, dat wordt gevormd door twee of meer groepen 31a, 31b van een aantal onderling geneste, platte, relatief dunne en uit metaal vervaardigde ringen. Het in hoofdzaak pijlpuntvormige bovenlijf 35 van de dwarselementen 32 bevindt zich radiaal buiten het trekelement 31 en sluit dit in de hoogterichting op, terwijl het middenlijf 34 zich tussen de groepen ringen 31a, 31b 15 van het trekelement 31 bevindt. De axiaal zijwaarts gerichte randen 37 van het middenlijf vormen daarbij elk een aanslagvlak 37 in axiale richting voor een groep ringen 31a, 31b.

De dwarselementen 32 zijn ten opzichte van de omtreksrichting van het trekelement 31 beweegbaar in de duwband 3 opgenomen. Hierbij is een hoofdvlak 20 van elk dwarselement, bijvoorbeeld het achtervlak 42, voorzien van kuil (niet getoond) en het respectievelijke andere hoofdvlak daarvan, bijvoorbeeld het voorvlak 43, voorzien van een nok 44, waarbij de nok 44 van een dwarselement 32 telkens is opgenomen in de kuil van een aangrenzend dwarselement 32. Het onderlijf 33 van de dwarselementen 32 voorzien van een zogenaamde kantelrand 45, te weten een 25 doorgaans enigszins afgeronde overgang tussen een bovenzijde van het dwarselement 32 met een nagenoeg constante dikte een effectief taps toelopende onderzijde daarvan, welke kantelrand 45 zich in dwarsrichting in het voorvlak 43 van het dwarselement 32 uitstrekt. De kantelrand 45 staat een onderlinge kantel- of afrolbeweging toe tussen aangrenzende dwarselementen 32, waardoor de duwband 30 3 geizen in de omtreksrichting een gekromde baan kan volgen tussen de schijven 4, 5 van de poelies 1,2.

Uit de stand der techniek is het bekend om het kegeloppervlak van de schijven 4, 5 van de beide poelies 1, 2 sferisch, oftewel gebombeerd, uit te voeren, hetgeen in de figuur 2 op schematische wijze is weergegeven in een tangentieel 35 gerichte doorsnede van de transmissie uit de figuur 1 ter plaatse van een poelieschijf 1027685 6 4, 5. In dit is voorbeeld is het kegelvormige oppervlak 10 van de poelieschijf 4, 5 in radiale richting convex enigszins gekromd met een constante kromtestraal Rr10. Ook de zijwaarts georiënteerde contactvlakken oftewel flanken 40 aan weerszijden van het onderlijf 33 van de dwarselementen 32 zijn voorzien van een convexe kromming 5 met kromtestraal Rr40 in de radiale, oftewel hoogte richting. In de praktijk zijn de beide genoemde kromtestralen Rr10 en Rr40 overigens veel groter dan in de figuur 2 (en verder) is weergegeven ten behoeve van de duidelijkheid. Daarnaast wordt de in de praktijk in tegenstelling tot de genoemde constante kromtestraal Rr10, Rr40 ook wel kromtestralen toegepast die variëren in de radiale, oftewel hoogte richting.

10 In de hierboven omschreven transmissie vindt het wrijvingscontact tussen de schijfvlakken 10 van de poelies 1,2 en de respectievelijke flanken 40 van de drijfriem 3 plaats in zogenaamde Hertze elliptische puntcontacten, waarin overigens een vloeibaar smeermiddel wordt toegepast om slijtage en/of beschadiging van de respectievelijke wrijvingsvlakken 10, 40 zoveel mogelijk te beperken. Hoewel een 15 dergelijk wrijvingscontact al geruime tijd wordt toegepast in combinatie met drijfriemen van het zogenaamde ketting-type, welke zijn voorzien van continue wrijvingsvlakken 10, 40, is aan Aanvraagster gebleken dat, tenminste in combinatie met de onderhavige drijfriem 3 van het duwband-type, de in het genoemde wrijvingscontact werkende wrijvingsvlakken 10, 40 aanmerkelijk kan worden 20 verhoogd door in de flanken 40 één of meer groeven 41 aan te brengen.

In de figuren 3 en 4 is de onderhavige uitvinding op schematische wijze geïllustreerd aan de hand van een dwarselement 32 waarvan de flanken 40 zijn voorzien van een aantal in hoofdzaak in de dikterichting van het dwarselement 32 georiënteerde groeven 41, die zich tussen het achtervlak 42 en het voorvlak 43 25 daarvan uitstrekken. De figuur 3 toont daarbij een vooraanzicht van het dwarselement 32 volgens de uitvinding en de figuur 4 toont een zijaanzicht daarvan.

In de getoonde uitvoering van het dwarselement 32 wordt de continue, convex gekromde contour van de flank 40 door de groeven 41 onderbroken, waardoor de delen 40(a), 40(b) van die contour aan weerszijde van een groef 41 (a) 30 onderling onder een weliswaar kleine hoek georiënteerd zijn. Het is vanzelfsprekend ook mogelijk om de continue contour van de flank 40 te behouden door de genoemde delen 40(a), 40(b) telkens in eikaars verlengde te oriënteren. Dit laatste bleek echter niet noodzakelijk te zijn voor een goede werking van de transmissie.

De breedte van de groeven 41 bedraagt bij voorkeur ongeveer 1 tot 5% van 35 de totale, oftewel bruto afmeting van de flank 40 in de hoogte of radiale richting, 1027685 7 waarbij die afmeting bij voorkeur tussen de 10% tot 50% uit groeven 41 bestaat. Opgemerkt wordt, dat volgens de onderhavige uitvinding een radiale afstand tussen twee naburige groeven 41, bij voorkeur ten hoogste gelijk is aan de helft van de maximale radiale afmeting van het Hertze contact- oftewel inveringsgebied op de 5 flank 40 zoals dat tijdens bedrijf van de transmissie in afwezigheid van de groeven 41 zou optreden. Overigens neemt de genoemde maximale radiale afmeting doorgaans toe over de hoogte van de flank 40 gezien in de richting van het bovenlijf 35, zodat het mogelijk is om ook de afstand tussen twee naburige groeven 41 in die richting te doen laten toenemen.

10 De diepte van een groef 41 is een minder kritische parameter. Echter, in het bijzonder vanuit het oogpunt van maakbaarheid bedraagt deze diepte volgens de uitvinding bij voorkeur 25% tot 50% van de breedte van de groeven 41.

In een tweede uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding, die in de figuur 5 is geïllustreerd in een zijaanzicht van het dwarselement 32, is de flank 40 15 voorzien van één zich over de volledige hoogte daarvan uitstrekkende groef 41, waarvan de breedte volgens de uitvinding bij voorkeur ongeveer 10% tot 25% van de dikte van het dwarselement 32 bedraagt. In het kader van de onderhavige uitvinding is in het bijzonder deze tweede uitvoeringsvorm zeer effectief gebleken.

De grafiek uit de figuur 6 vat de hierboven besproken bevindingen nog eens 20 samen. In de grafiek is voor een viertal drijfriemtypen l-IV de wrijvingscoëfficiënt μ in het wrijvingscontact tussen de flanken 40 en de schijfvlakken 10 uitgezet in relatie tot het logaritme van kengetal K waarin de belangrijkste invloedsparameters zijn gerepresenteerd en waarvan K* een typisch tijdens bedrijf optredende waarde representeert. Uit deze figuur blijkt dat de wrijvingscoëfficiënt μ tussen gekromde 25 maar continu gevormde contactvlakken de door de curve II getoonde relatief lage waarde toont. Zeker wanneer deze waarde wordt vergeleken met de door de curve I weergegeven wrijvingscoëfficiënt μ in een conventioneel transmissie-ontwerp met rechte flanken 40 en schijfvlakken 10.

In de figuur 6 geeft de curve III de genoemde wrijvingscoëfficiënt μ weer voor 30 de in de figuur 3 geïllustreerde uitvoering van de drijfriem 3 volgens de uitvinding, terwijl de curve IV de wrijvingscoëfficiënt μ representeert voor het dwarselement 32 uit de figuur 5. Deze laatste twee curven III en IV geven aan dat onder toepassing van de onderhavige uitvinding de wrijvingscoëfficiënt μ tussen de poelies 1, 2 en de drijfriem 3 het daarvoor uit de conventionele transmissie bekende niveau (curve I) 35 benadert (curve III) en dit zelfs kan overstijgen (curve IV).

1027685

Claims (7)

1. Drijfriem (3) voor een continu variabele transmissie voor motorvoertuigen voorzien van twee poelies (1, 2), elk omvattende twee in hoofdzaak kegelvormige poelieschijven (4, 5) waartussen de drijfriem (3) wordt opgenomen op een variabele 5 radiale positie (R), welke drijfriem (3) is voorzien van dwarselementen (32) die aan beide laterale zijden zijn voorzien van een flank (40), welke bestemd is voor wrijvingscontact met de poelies (1, 2) en welke tenminste in de ten opzichte van de poelies (1,2) gedefinieerde radiale richting is voorzien van een convexe kromming, met het kenmerk, dat in de flank (40) één of meer groeven (41) zijn aangebracht.

2. Drijfriem (3) volgens de conclusie 1, met het kenmerk, dat de groef (41) of groeven (41) zich in hoofdzaak in de radiale richting uitstrekken.

3. Drijfriem (3) volgens de conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de flank (40) is voorzien van één enkele groef (41), die zich in hoofdzaak in de radiale richting over de volledige hoogte van de flank (40) uitstrekt en die zich daarbij althans nagenoeg 15 in het midden van de flank (40) bevindt.

4. Drijfriem (3) volgens de conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de groef (41) of groeven (41) zich in hoofdzaak in een richting loodrecht op de radiale richting uitstrekken.

5. Drijfriem (3) volgens de conclusie 4, met het kenmerk, dat de flank is voorzien 20 van een aantal onderling in hoofdzaak parallel georiënteerde groeven (41), die zich in hoofdzaak in een richting loodrecht op de radiale richting over de volledige breedte van de flank (40) uitstrekken, waarbij de groeven (41) tussen de 10% en 50% uitmaken van het bruto oppervlak van de flank (40), welke wordt bepaald door het product van de breedte en de hoogte van de flank (40).

6. Drijfriem (3) volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze tevens is voorzien van een in zichzelf gesloten trekelement (31) dat de dwarselementen (32) in de radiale richting opsluit en dat een beweging van de dwarselementen (32) in de omtreksrichting daarvan toestaat.

7. Transmissie voorzien van twee poelies (1, 2) elk omvattende twee in 30 hoofdzaak kegelvormige poelieschijven (4, 5) waartussen de drijfriem (3) volgens één of meer der voorgaande conclusies is opgenomen op een variabele radiale positie (R), met het kenmerk dat de poelieschijven (4, 5) van de poelies in de radiale richting daarvan zijn voorzien van een convexe kromming. 1027685