(57)【要約】  複数の連続する帯（１１）の少なくとも１つの積層体からなる無端の支持体（１０）を具備し、この帯の少なくとも１つが横方向に湾曲し、この湾曲が帯（１１）の縦方向に真っ直ぐな状態でのクラウニング半径Ｒｃｒによって定められ、また支持体（１０）の周囲に沿って移動可能である多数の横方向エレメント（２０）を具備し、この横方向エレメントがそれぞれ、支持体（１０）の半径方向内側に位置する下側部分（２３）と、支持体（１０）の半径方向外側に位置する上側部分（２１）とを有し、この下側部分と上側部分の間に、半径方向高さＳｈを有する凹部（２４）が形成され、支持体（１０）がこの凹部内に取付けられている、無段変速装置で使用するための駆動ベルト（３）である。凹部（２４）の外側で半径方向に測定した支持体（１０）の有効厚さＴｃＥＦＦが、ベルト（３）のほぼ全部の横方向エレメント（２０）について、前記半径方向高さＳｈよりも大きい。【選択図】  図５
2009503398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の連続する帯（１１）の少なくとも１つの積層体からなる無端の支持体（１０）を具備し、この帯の少なくとも１つが横方向に湾曲し、この湾曲が帯（１１）の縦方向に真っ直ぐに伸びた区間で測定したクラウニング半径Ｒｃｒによって定められ、更に支持体（１０）の周囲に沿って移動可能である多数の横方向エレメント（２０）を具備し、この横方向エレメントがそれぞれ、支持体（１０）の半径方向内側に位置する下側部分（２３）と、支持体（１０）の半径方向外側に位置する上側部分（２１）とを有し、この下側部分と上側部分の間に、半径方向高さＳｈを有する凹部（２４）が形成され、支持体（１０）がこの凹部内に取付けられている、無段変速装置で使用するための駆動ベルト（３）において、凹部（２４）の外側で半径方向に測定した支持体（１０）の有効厚さＴｃＥＦＦが、ベルト（３）のほぼ全部の横方向エレメント（２０）について、凹部（２４）の半径方向高さＳｈよりも大きいことを特徴とする駆動ベルト（３）。
【請求項２】
有効厚さＴｃＥＦＦが次式
【数１】
2009503398.tif 000006
によって概算的に求められ、ここでＴｃは、個々の帯（１１）の平均半径方向厚さと支持体（１０）内で使用される帯（１１）の数とを掛けることによって定められる支持体（１０）の公称厚さであり、Ｂは帯（１１）の軸方向幅であることを特徴とする請求項１記載の駆動ベルト（３）。
【請求項３】
半径方向高さＳｈが次式
【数３】
2009503398.tif 000007
を満すことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項４】
支持体（１０）の半径方向外側に向いた表面の表面粗さが、支持体（１０）の半径方向内側に向いた表面の表面粗さを上回っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項５】
凹部（２４）の上方に位置する上側部分（２１）の半径方向内側に向いた表面の表面粗さが、凹部（２４）の下方に位置する下側部分（２３）の半径方向外側に向いた表面の表面粗さを上回っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動ベルト（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した駆動ベルトに関する。このような駆動ベルトは、エンジンと特に自動車のための負荷との間の連続的に変更可能な速度比およびトルク比において、機械的動力を伝達するための無段変速装置への適用によって周知である。このような駆動ベルトは、特許文献１によって知られている。公知の駆動ベルトは一般的に、無端の支持体と、数百個の横方向エレメントの列とからなっている。この横方向エレメントは駆動ベルトの縦方向に対して横向きに互いに平行に向いている。それによって、支持体は、横方向エレメントが帯に沿って帯の縦方向に自由にスライドできるように、横方向エレメントの溝内に設けられている。典型的な支持体は、同心的に積層された比較的に薄い複数の連続帯の２つの積層セットからなっている。この手段により、支持体はかなりの引張り強度を有し、しかもその縦方向に比較的に容易に曲げることができる。
【背景技術】
【０００２】
無段変速装置において、ベルトは２個のプーリを回転連結する。プーリはそれぞれ、ほぼ円錐状に形成された２個のプーリディスクを有し、このプーリディスクは可変の幅のＶ字状溝を形成している。このＶ字状溝内に駆動ベルトの縦方向に湾曲した区間が位置する。このような変速装置におけるベルトの延長形状は、一方のプーリから他方のプーリまで延在する縦方向に真っ直ぐな２つの軌道部分と、前記の２個のプーリの各々についてそれぞれの曲率半径でプーリのディスクの間を走行する縦方向に曲がる２つの軌道部分を有する。上記曲率半径は変速装置の幾何学的な変速比を決定する。
プーリディスクはベルトの横方向エレメントに締付け力を加える。この締付け力は一方では、各プーリと駆動ベルト間で摩擦によるトルク伝達を可能にし、他方では各プーリの回転軸線に対して半径方向外側へ横方向エレメントを付勢する。横方向エレメントの実際の半径方向移動は支持体によって制限され、締付け力は横方向エレメントによって支持体に、それぞれの間の垂直力を介して伝達される。これによって、支持体は張力をかけられ、横方向エレメントによって駆動プーリから被駆動プーリへのトルク伝達を可能にする。その際、横方向エレメントは支持体の周囲に沿って前方へ他の横方向エレメントを押し、支持体によって支持および案内される。駆動ベルトの他方の側で、横方向エレメントはその間に存在する非常に小さな押圧力で、もしかすると零の押圧力で、被駆動プーリから駆動プーリへ戻される。
【０００３】
一般的には、隣接する少なくとも２つの横方向エレメントの間において縦方向に隙間が存在するようにおよび／または駆動ベルトを容易に組み立てることができるように、ベルトの横方向エレメントの組み合わせ厚さが、支持体の周囲よりも幾分短くなっている。この隙間はベルトの縦方向クリアランスである。このクリアランスはベルトを円形の状態にして、隣接する２個のエレメントを互いに離れるように、すなわち支持体の周囲に沿って互いに反対向きに縦方向にスライドさせることによって定められ、かつ測定される。このスライドは、ベルトのすべての横方向エレメントが互いに接触して連続する列を形成するまで行われる。このようにして隣接する２個のエレメントの間に形成された隙間はいわゆる静的な縦方向ベルトクリアランスである。変速装置において、縦方向におけるエレメント間の実際のまたは動的なクリアランスは、ベルトの正確な状態、すなわち幾何学的な変速比とエレメントに加えられる負荷に依存して変化する。更に、静的クリアランスは、変速装置の作動中の横方向エレメントの摩耗に起因して、時間の経過と共に増大する傾向がある。
縦方向ベルトクリアランスはベルトの組み立てを非常に容易にするが、変速効率に対して不利な影響を及ぼすことが認められた。この不利な影響は次のように理解される。横方向エレメントが駆動プーリに走入するときに、横方向エレメントは駆動プーリによって保持される前に或る抵抗に打ち勝たなければならない。すなわち、変速装置内の力の相互作用に起因して、駆動プーリのディスクの間で横方向エレメントを積極的に押す必要がある。更に、このようなエレメントが駆動プーリに摩擦接触すると、エレメントは駆動プーリの回転によって前方へ加速される。この２つの作用によって、駆動プーリのベルト縦方向曲がり軌道の第１部分すなわち入口部分において、動的クリアランスが蓄積される傾向がある。これは、この曲がり軌道の一部だけしか、エレメント間の押圧力を発生するために使用できないことを意味する。ベルト縦方向曲がり軌道の後方の第２部分は、エレメントが互いに接触する、この曲がり軌道の活動的な部分である。このような活動的な部分では、横方向エレメントは駆動プーリの回転と相対的に後方へスリップする。それによって、入口部分において蓄積された、隣接するエレメントの間のクリアランスが除去される。しかしながら、このようなスリップによって、エネルギーが浪費され、変速装置効率が不利な影響を受ける。
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−１．１１１．２７１
【発明の開示】
【０００４】
本発明の目的は、変速装置の効率を改善することと、特に縦方向ベルトクリアランスの上記の不利な影響を軽減することである。
このような目的が原理的には、例えば特許文献ＪＰ−Ａ−６３／２６６２４７と特許文献ＷＯ−Ａ−９８／０４８４７で既に提案された静的クリアランスの量の低減によって達成されることは明らかである。しかしながら、これらの解決策は、このようなベルトの組み立てを困難にするという問題のために望ましくない。
【０００５】
本発明に従って、上記目的は、好ましくは縦方向ベルトクリアランスの量について特別な要求をせずに、請求項１による駆動ベルトを適用することによって代替的に達成可能である。
請求した手段を適用することにより、ベルトの真っ直ぐな軌道部分において、支持体が横方向エレメントの上側部分と下側部分の間に少なくともある程度押し込まれる。これにより、特にベルト軌道のたるんだ部分、すなわちエレメントが被駆動プーリから駆動プーリに戻る真っ直ぐな軌道部分において、横方向エレメントが被駆動ブーリを離れるときに、この位置で支持体の縦方向速度が横方向エレメントの縦方向速度を上回るため支持体との摩擦によって横方向エレメントを加速することにより、回転方向前方への横方向エレメントの搬送が補助される。その結果、動的クリアランスの少なくとも一部が被駆動プーリの近くにおいて前記のたるんだ軌道部分に位置し、それによって駆動プーリの入口部分における横方向エレメントの間のクリアランスが減少する。少なくとも理論的には最も極端な状況では、動的クリアランス全体が被駆動プーリからちょうど離れたエレメントの間に位置するように、横方向エレメントが被駆動プーリから離れる方向に加速される。
【０００６】
本発明の根底をなす重要な実現様相は、ＥＰ−Ａ−１．１１１．２７１（特許文献１）による現在の駆動ベルト設計において、支持体の連続帯が正確な長方形の断面を有するのではなく、少なくとも縦方向の真っ直ぐな状態に入っているときに、帯の断面が湾曲したアーチ状の形状を横方向に有することである。このような縦方向の真っ直ぐな延長状態でアーチ状の形の半径は、クラウニング半径Ｒｃｒと呼ばれる。このクラウニング半径Ｒｃｒの場合、支持体の個々の帯の有効厚さ、すなわち駆動ベルトに対して半径方向の帯の寸法と、支持体全体の有効厚さＴｃＥＦＦは、帯自体の厚さまたは支持体内で使用されるすべての帯の組み合わせ厚さＴｃよりも大きい。これによって、支持体の有効厚さＴｃＥＦＦは次式によって概算的に求めることができる。
【数１】
2009503398.tif 000003
上記式（１）において、ＴｃＥＦＦは支持体の有効厚さ、Ｔｃは個々の帯の厚さと支持体内で使用される帯の数によって決定される支持体の公称厚さであり、Ｒｃｒは帯のクラウニング半径、そしてＢは帯の（軸方向）幅である。
【０００７】
従って、本発明による駆動ベルトの第１の詳細な実施形態では、横方向エレメントの上側部分と下側部分の間の分離部、すなわち支持体受け入れ溝の半径方向高さＳｈが、式（１）に従って決定される支持体の有効厚さＴｃＥＦＦよりも小さくセットされる。すなわち、
【数２】
2009503398.tif 000004
駆動ベルトのこのような設計では、横方向エレメントの支持体受け入れ溝への支持体の所望な押し込みが達成される。勿論、溝の高さＳｈと支持体の有効厚さＴｃＥＦＦの差が大きくなると、このような押し込み効果が改善される。しかしながら同時に、ベルトの縦方向曲がり部分内の横方向エレメントと支持体の間の遊びが小さくなり、ベルトの組み立てを妨害する。本発明では、ベルト設計のこの２つの様相の間の最適条件が、次式に従って溝高さＳｈを設計することによって発見された。
【数３】
2009503398.tif 000005
実際的見地から、用いられる製作プロセスによって生じる溝の高さＳｈ内の製造差異を考慮することができる。押し込み効果が十分に有効であることを保証するためには、実際にベルトのすべての（すなわち、＞９５％、好ましくは＞９９％）横方向エレメントについて、式（２）の基準を満さなければならない。
【０００８】
更に、上記の式（１）と（３）は理論的な状況を示している。この理論的な状況では、クラウニング半径Ｒｃｒが支持体のすべての帯について全く同じである。実際には、支持体の有効厚さＴｃＥＦＦが支持体に用いられる帯のクラウニングの蓄積効果によって決定されるように、クラウニング半径Ｒｃｒが変化に従うこととなる。
更に、本発明に従って、横方向エレメントおよび／または支持体の表面粗さを増大させて、その間に大きな摩擦を生じることにより、エレメントの支持体受け入れ溝内への支持体の上記の押し込みが改善される。しかしながら、伝達効率の観点からは、このような方法は原則的に好ましくない。というのは、大きな摩擦力は一般的に、機械的エネルギーを熱として消失するので、大きな効率低下を意味するからである。
【０００９】
従って、本発明のより詳細な実施形態では、支持体の半径方向外側に向いた表面が、支持体の半径方向内側に向いた表面よりも大きな表面粗さを有し、および／または支持体受け入れ溝の位置における横方向エレメントの上側部分の半径方向内側に向いた表面が、支持体受け入れ溝の位置における横方向エレメントの下側部分の半径方向外側に向いた表面よりも大きな表面粗さを有する。この手段により、前記の押し込み作用が改善され、同時に支持体とエレメントの下側部分の間の上記の垂直力の作用下での摩擦接触が不利な影響を受けない。
【００１０】
（図面の簡単な説明）
以下の詳細な説明から明らかになる本発明の上記様相および他の様相が、添付の図に示してある。
図１は、本発明による駆動ベルトを使用する変速装置の概略的な斜視図である。
図２は、駆動ベルトの断面図である。
図３は、静的な縦方向ベルトクリアランスの特徴を概略的に示すものである。
図４は、動的な縦方向ベルトクリアランスの特徴を示す、作動中の図１の変速装置の概略的な断面図である。
図５は、変速装置プーリの間における真っ直ぐな軌道部分内の本発明による駆動ベルトの断面図である。
図６は、図５の一部の拡大図である。
図７は、図６の駆動ベルトを備えた作動中の変速装置の概略的な断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明による駆動ベルト３を使用する変速装置の概略的な斜視図である。この駆動ベルトは多数の横方向エレメント２０を備え、このエレメントは、エレメント２０が支持体の縦方向に沿って支持体１０上をスライドできるように無端支持体１０に取付けられている。変速装置は２個のプーリ１，２を備え、このプーリはそれぞれ変更可能な幅のテーパ溝を形成している。このテーパ溝内には、駆動ベルト３の縦方向に曲げられた部分が取付けられている。図において、駆動ベルト３は第１プーリ１内で最も強く曲げられている。すなわち、縦方向Ｒｍｉｎにおいて最小曲率半径で曲げられている。ほぼ真っ直ぐな軌道に沿いながら、駆動ベルトはプーリ１，２の間を横断する。この型の変速装置とその作動は、当技術分野において良く知られている。
【００１２】
図２は縦方向に見た駆動ベルト３の断面図である。この図は横方向エレメント２０の正面図であり、かつ支持体１０の断面図である。この支持体は駆動ベルト３のこの実施形態において２つの部分からなり、この部分はそれぞれ、「入れ子式に重ねられた」、すなわち半径方向に積層された複数の連続帯１１からなり、この連続帯はエレメント２０の各凹部または溝２４内に取付けられている。このような各溝２４はエレメント２０の台形の下側部分２３と矢じり形の上側部分２１の間に設けられ、エレメント２０の横方向に開放している。この上側部分２１と下側部分２３はエレメント２０の中央柱部分２２を介して相互連結されている。エレメント２０は変速装置の作動中、側方接触面２１を介してプーリ１，２に接触する。図２に示すように、支持体部分１０は幾分半径方向遊びをもって溝２４内に設けられている。すなわち、溝２３の半径方向高さＳｈは支持体部分１０の半径方向高さまたは厚さＴｃよりも幾分大きくなっている。
【００１３】
図３は円形状態に置かれた駆動ベルト３の概略側面図であり、静的な縦方向ベルトクリアランスＣｓの特徴を示している。このような静的なクリアランスＣｓは、ベルト３のすべての横方向エレメント２０が連続するほぼ円形の列をなして互いに接触するときに、隣接する２つの横方向エレメント２０（ａ）と２０（ｂ）の間に存在する隙間の幅として定義することができる。一般的に、駆動ベルトを容易に組み立てできるようにするために、或る量の静的クリアランスＣｓが設けられている。この静的クリアランスは変速装置の作動中特に横方向エレメント２０の摩耗によっても生じ得る。更に、実際には作動中にエレメント２０の間に生じるいわゆる動的クリアランスＣｄは、変速装置におけるベルト３の正確な状態、すなわち幾何学的変速比と、ベルトに加えられる負荷とに依存して変化する。
【００１４】
図４は図１の変速装置の簡単化した軸方向断面図である。図４は駆動ベルト３の４つの主要軌道部分、すなわち駆動プーリ１の位置における縦方向曲がり部分Ｉと、ベルト３の横方向エレメント２０が駆動プーリ１から被駆動プーリ２に運ばれるピンと張った真っ直ぐな部分ＩＩと、被駆動プーリ２の位置における他の縦方向曲がり部分ＩＩＩと、エレメント２０が被駆動プーリ２から駆動プーリ１に戻される、たるんだ真っ直ぐな部分ＩＶとを示している。これによって、駆動プーリ１における湾曲した矢印は駆動プーリの回転方向を示している。灰色で示した横方向エレメント２０は変速装置の作動中比較的に大きな押圧力を受ける。この押圧力は駆動プーリ１から被駆動プーリ２へエレメントを効果的に押す。これに対して、被駆動プーリ２から駆動プーリ１へ戻るベルト３の他のエレメント２０の間には、比較的に小さな力が作用する。
作動中のプーリの変形のために、横方向エレメント２０は駆動プーリ１に走入するときに、すなわち駆動プーリのディスクに摩擦接触するときに抵抗を受ける。この走入抵抗に打ち勝つために、たるんだ真っ直ぐなこの部分ＩＶにおけるこの位置で横方向エレメント２０の間に、少なくとも或る程度の圧縮力を発生させなければならない。それによって、この軌道部分において、エレメントの連続する列が形成される。その結果として、駆動プーリ１上の縦方向曲がり部分Ｉの第１部分または入口部分Ｅｐに位置する横方向エレメント２０の間に、動的クリアランスＣｄが蓄積される傾向がある。この現象は図４に示してある。
【００１５】
これは、ベルト３内に押圧力を発生させるのに役立つように比較的に少数の横方向エレメント２０が駆動プーリ１上にとどまっていることを意味する。このエレメント２０は駆動プーリ１上で縦方向曲がり部分Ｉのいわゆる圧縮部分Ｃｐを形成する。入口部分Ｅｐ内のエレメント２０の間に存在するクリアランスＣｄは、圧縮部分Ｃｐ内のエレメントが駆動プーリ１の回転運動と相対的に後方へスリップすることによって除去される。この現象は、変速装置効率に不利な影響を及ぼすことは別として、駆動プーリ１のディスクによってエレメント２０に加えられる締付け力を、比較的に大きくし、不利にする。というのは、この圧縮部分Ｃｐだけが駆動プーリ１とベルト３の間における力の伝達のために役立つからである。
従って、駆動プーリ１における入口部分Ｅｐの長さを制限すると有利である。この入口部分では、エレメントの間に縦方向クリアランスＣｄが存在し、その発生全部を除去することが好ましい。本発明は、横方向エレメント２０が被駆動プーリ２から離れるときに、横方向エレメントを前方へ加速することにより、このような目的を達成する。この加速は、図５に示すようにベルトのたるんだ軌道部分ＩＩＩにおいて横方向エレメント２０の上側部分２１と下側部分２３の間に支持体１０をくさび状に押込むことによって達成される。これに関して、溝の高さＳｈが支持体の前記の実際の厚さＴｃと支持体の有効厚さＴｃＥＦＦの間の値になるように、支持体１０の設計とベルト３のエレメント２０の設計が互いに適合させられる。この支持体の有効厚さは、横方向に湾曲した、すなわち支持体の縦方向に対して横方向に湾曲した支持体の帯によって決定される。
【００１６】
図５は図２と同様に駆動ベルト３の断面を縦方向に見た図であるが、ベルト３は本発明に従って設計されている。支持体１０の左側部分１０（ａ）の外周は破線で示してある。この場合、支持体の左側部分は、ベルト３の真っ直ぐな軌道部分のクラウニング半径Ｒｃｒによって定められた、すなわち横方向エレメント２０の溝２４によって制限されていない自然の湾曲した弧状断面形状をなしている。この自然な湾曲した形状は、図６の拡大図により詳細に示してある。このように横方向に湾曲した形状のために、支持体１０は半径方向に見たときに有効厚さＴｃＥＦＦを有する。この有効厚さはその実際の厚さＴｃよりも幾分大きい。しかしながら、図５において支持体１０の右側部分１０（ｂ）によって示すように、支持体１０は実際には、横方向エレメント２０の上側部分２１と下側部分２３の間に押し込まれる。それによって、支持体の前記の弧状の形状は、支持体１０を弾性的に圧縮することを可能にする。この特徴は回転方向前方への横方向エレメント２０の搬送を促進すると考えられる。この搬送は、横方向エレメントが被駆動プーリ２を離れるときに、支持体１０との摩擦によって横方向エレメントを加速することによって行われる。というのは、この位置で、支持体１０の縦方向速度がベルトのエレメント２０の縦方向速度を上回るからである。
【００１７】
本発明による上記手段の効果が図７において、図４と類似する変速装置の軸方向断面図で示してある。この図７から明らかなように、最も極端な状況では、横方向エレメントは被駆動プーリ２から離れるように加速され、その加速は、動的クリアランスＣｄの全部が被駆動プーリ２から離れたばかりのエレメントの間、すなわちたるんだ軌道部分ＩＩＩの被駆動プーリ２の側のエレメントの間に存在するように行われる。これらの横方向エレメント２０が加速されて、たるんだ軌道部分ＩＩＩの駆動プーリ側にある横方向エレメント２０の連続体に衝突することにより（それによって再び減速する）、並びに支持体１０のくさび状押し込み作用によって摩擦力を上記の横方向エレメント２０に加えることにより、横方向エレメントは上記の走入抵抗に打ち勝つ。
それ故、この実施形態では、駆動プーリ１上においてエレメント２０の間に遊びはなく、入口部分Ｅｐは全く存在しない。従って、上記圧縮部分Ｃｐは駆動プーリ１上の縦方向曲がり部分Ｉ全体にわたって延在し、それに伴い変速装置の有効性および効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による駆動ベルトを使用する変速装置の概略的な斜視図である。
【図２】駆動ベルトの断面図である。
【図３】静的な縦方向ベルトクリアランスの特徴を概略的に示すものである。
【図４】動的な縦方向ベルトクリアランスの特徴を示す、作動中の図１の変速装置の概略的な断面図である。
【図５】変速装置プーリの間における真っ直ぐな軌道部分内の本発明による駆動ベルトの断面図である。
【図６】図５の一部の拡大図である。
【図７】図６の駆動ベルトを備えた作動中の変速装置の概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
３…駆動ベルト、１０…支持体、１１…帯、２０…横方向エレメント、２１…上側部分、２３…下側部分、２４…凹部
【図１】
2009503398.tif 000008
【図２】
2009503398.tif 000009
【図３】
2009503398.tif 000010
【図４】
2009503398.tif 000011
【図５】
2009503398.tif 000012
【図６】
2009503398.tif 000013
【図７】
2009503398.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月22日(2008.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009503398.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2009503398.tif 000016
【国際調査報告】
2009503398.tif 000017
2009503398.tif 000018