(57)【要約】  多数の横断要素（３３）が配置されている連続しているバンド・セット（３１）を備える駆動ベルト（３）。バンド・セット（３１）は、半径方向に一緒に入れ子状になっていて、比較的薄い少なくとも多数の金属バンド（３２）を備え、内側のバンド（３２；ｘ）の外面（３６）と外側のバンド（３２；ｘ＋１）の内面（３５）との間に、バンド・セット（３１）の少なくとも２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間に円周方向の長さの違いを有する。本発明によれば、少なくとも前記違いが正の値である場合には、駆動ベルト（３）が動作中、２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間の摩擦接触部に働く摩擦係数（μｘ＋１）が、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の半径方向に内側のバンド（３２；ｘ）の内面（３５）上の摩擦接触部に働く摩擦係数（μｘ）より大きくなるように選択され、その逆の選択も行われる。【選択図】  図３
2007527486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ベルト（３）が周囲に位置する２つのプーリを有する、乗用車用のような無段変速機で特に使用するための駆動ベルト（３）であって、前記駆動ベルト（３）は、多数の横断要素（３３）が配置されている連続しているバンド・セット（３１）を備え、前記要素は、少なくとも円周方向（Ｌ）に前記バンド・セット（３１）に沿って移動することができ、前記バンド・セット（３１）は、半径方向に一緒に重ねられていて、比較的薄い少なくとも多数の（ｚ個の）バンド（３２）を有し、半径方向に囲まれているすなわち内側のバンド（３２；ｘ）の外面（３６）、と半径方向に囲んでいるすなわち外側のバンド（３２；ｘ＋１）の内面（３５）、との間に前記バンド・セット（３１）の少なくとも２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間の円周方向の長さの違いがあり、少なくとも円周方向の長さの前記違いが正の値である場合、前記駆動ベルト（３）が動作している間、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間の摩擦接触部で働く摩擦係数（μｘ＋１）が、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の前記半径方向に内側のバンド（３２；ｘ）の前記内面（３５）上の摩擦接触部で働く摩擦係数（μｘ）よりも大きいことと、少なくとも円周方向の長さの前記違いが負の値である場合には、前記第１の摩擦係数（μｘ＋１）が、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の前記半径方向に内側のバンド（３２；ｘ）の前記内面（３５）上の前記摩擦接触部で働く前記摩擦係数（μｘ）より低いこととを特徴とする駆動ベルト。
【請求項２】
少なくとも円周方向の長さの前記違いが正の値である場合、全フィルム潤滑状態と呼ばれる状態が、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間に存在することと、少なくとも円周方向の長さの前記違いが負の値である場合、境界潤滑状態と呼ばれる状態が、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間に存在することとを特徴とする、請求項１に記載の駆動ベルト。
【請求項３】
前記摩擦係数（μｘ＋１，μｘ）が、下式：
【数４】
2007527486.tif 000012
（ここで、ｘおよびｘ＋１は、前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）のうちの半径方向に内側のバンドおよび半径方向に外側のバンドをそれぞれ示し、
ｚは、前記バンド・セット（３１）のバンド（３２）の全数を示し、
Ｆｎは、前記各バンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の前記内面（３５）上に働く最大の垂直方向の力を示し、
μは、前記各バンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の前記内面（３５）上の摩擦接触部で働く摩擦係数を示す）
を満足させることを特徴とする、請求項１または２に記載の駆動ベルト。
【請求項４】
前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の少なくとも一方が、その間にもっと低い谷の領域（４１）を有する高いピーク（４０）が形成する表面プロファイルを有することを特徴とする、請求項１、２または３に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項５】
前記ピーク（４０）のうちの少なくともいくつかが、前記谷の領域（４１）より３〜１５ミクロン高いところに位置していることと、これらのピーク（４０）の横方向の寸法が、この方向で前記谷の領域（４１）の寸法の１／７以下、好適には１／１０以下であることと、これらのピーク（４０）が、前記バンド（３２）の円周方向（Ｌ）に対して、１０〜８０度の範囲内のある角度、好適には５０〜８０度の範囲内のある角度を有することとを特徴とする、請求項４に記載の駆動ベルト。
【請求項６】
前記ピーク（４０）が、相互にある角度を有する少なくとも２つの主要な方向に延び、前記主要な方向が、前記バンド（３２）の円周方向（Ｌ）に対して事実上同じ角度を有することを特徴とする、請求項４または５に記載の駆動ベルト。
【請求項７】
円周方向の長さの前記違いが正の値を有していることと、前記２つの隣接するバンド（３２）が、約０．４〜０．１ミクロンの範囲内の結合表面の粗さ（Ｒａ’）を有し、前記駆動ベルト（３）が部分負荷状態である場合、摩擦接触部の前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の前記半径方法に内側のバンド（３２；ｘ）の前記内面（３５）上に働く少なくとも前記摩擦係数（μｘ）が最小値であることを特徴とする、前記請求項の何れか１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、下記の請求項１の前文記載の駆動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの駆動ベルトは、一般に周知のものであり、例えば、欧州特許公報ＥＰ−Ａ−０  ９０９  ９０７号（特許文献１）に記載されている。それ自身周知の駆動ベルトは、一連の連続して位置する横断要素、および少なくともこの例の場合には、半径方向に積み重なっている二組の多数の比較的薄く、連続しているバンドを有する。横断要素は、これらの要素が少なくともバンド・セットの円周方向に自由に移動することができるように駆動ベルト内に配置されている。このタイプの駆動ベルトは、別の一般に周知の無段変速機で変速機要素として広く使用されている。駆動ベルトは、２つのプーリの周囲および２つのプーリ間に配置されている。
このタイプの変速機においては、横断要素は、２つのプーリの位置のところで、すなわちこれらの横断要素がプーリのシーブ間に型締めされている場所で、バンド・セットの半径方向に内側のバンド上で垂直方向の力として支持されている半径方向に外側を向いている半径方向の力を受けることは周知である。その結果、その中に張力が発生する。しかし、半径方向に内側のバンドはこの張力のために延びる。しかし、このような延びは、バンドの各セット内の次のバンド、すなわち内側のバンドの次のバンドの存在により打ち消される。その結果、上記垂直方向の力の一部も、次のバンド上で支持され、その結果張力もその内部に発生する。力のこの働きは、全バンド・セット高さを通して、すなわちバンド・セットのすべてのバンドを横切って伝搬し、その場合、理論上の張力は、バンドを横切って均一に分配され、その結果、バンド・セット全体が定義の範囲に延びる。この場合、各バンド上に働く垂直方向の力は、半径方向に内側を向いている面、すなわち内側のバンドの内面上の半径方向の力のレベルから、半径方向に外側を向いている面上、すなわちバンド・セットの半径方向の外側のバンドの外面上のゼロに均一に低減する。
動作中、すなわち駆動ベルトが変速機で回転している場合、さらに、周辺速度の幾何学的に形成された違いのために、バンド・セットのバンド間に摩擦力が発生する。バンドの内面または外面上に働く摩擦力は、この場合、摩擦係数と局部的に掛かる垂直方向の力との積により定義される。垂直方向の力は、バンド・セットの高さを通して低減するので、バンドの内面には、上記バンドの外面に加わる摩擦力よりも大きな摩擦力が加わる。バンドの内面または外面に掛かる摩擦力間のこの違いは、特に、上記張力、すなわちバンド上に掛かるせん断応力以外の機械的負荷を表す。さらに、上記負荷には、周期的に再度発生する変動、すなわち変速機での駆動ベルトの回転中の振幅が掛かる。何故なら、上記垂直方向の力は、駆動ベルトの円周上でかなり変動するからである。それ故、バンドには疲労応力が掛かり、この疲労応力は、最終的には、駆動ベルトの耐用年数の決定的な要因になる。
それ故、摩擦力が全バンド・セットを横切って均一に、垂直方向の力に比例して分配され、またさらに、駆動ベルトの耐用年数を決める負荷の上記振幅が、すべてのバンドに対して等しくなり、そのため最小になるように、バンド・セットの種々のバンド間の摩擦係数を等しくすると有利であると結論づけることができる。
【特許文献１】欧州特許公報ＥＰ−Ａ−０  ９０９  ９０７号公報
【発明の開示】
【０００３】
このタイプの駆動ベルトの場合、一見摩擦力の分布は最適であるように見えるが、本発明によればこのような分布をさらに改善することができる。それ故、本発明は、駆動ベルトの耐用年数を改善するという目的、または特にバンド間の半径方向の遊びに関して、少なくともバンド・セットのバンド上の疲労応力の分布を最適化するという目的をベースとしている。この場合、本発明は、バンド・セット内の一対の隣接するバンド間のこのいわゆる半径方向の遊びの定義として、半径方向に囲まれている外側、すなわち、ペアの内側のバンド、および半径方向に囲んでいる内側、すなわちペアの外側のバンドの円周方向の長さの違いを２×ｐｉ（２π）で割った値を使用する。
この目的のために、本発明は、請求項１に記載の新規な駆動ベルト設計を提案し、実際には、バンド・セットのバンド間のある程度の半径方向の遊びがいつでもあるという事実をベースとしている。この半径方向の遊びは、上記摩擦力およびその分布にかなりの影響を有する。本発明は、この事実を２つのバンド間の接触部の摩擦挙動の新しい発見と結びつける。ここから驚くべきしかし非常に有用な結果が得られる。本発明による駆動ベルトは、実際に使用されていて、効果的な大量生産に適しているバンド・セットの設計を、バンド・セットのバンドを横切る疲労応力の有利な分布と結びつけるという利点を有する。
すでに説明したように、とりわけ、米国特許第４，５７９，５４９号（特許文献２）の場合には、実際に、小さなものであるが、半径方向の遊びが、通常、バンド・セットの２つの隣接するバンド間で使用されている。この場合、多数のバンドからバンド・セットを容易に組み立てることができるように、半径方向の遊びは通常正の遊びである。しかし、ある状況の場合には、周知のように、負の半径方向の遊びのほうが有利な場合もある。いずれにせよ、使用できる半径方向の遊びが大きければ大きいほど、その周辺方向の長さおよび／または半径方向の寸法または厚さがある幅を有している所与の数量の別々に製造したバンドから、より多くのバンド・セットを組立てるのがますます容易になる。
【特許文献２】米国特許第４，５７９，５４９号公報
【０００４】
しかし、上記の使用できる半径方向の遊びは、一対の隣接するバンド間に掛かる垂直方向の力に対して比較的大きな影響を有し、バンドが通常製造される熱処理により窒化し硬化した管理鋼のような比較的硬質な材料の場合には、確かに大きな影響を有する。その間に正または負の半径方向の遊びを有する一対の隣接するバンド間の接触部においては、２つのバンドの少なくとも一方は、上記遊びがなくなるまで延び、その前に他方のバンドも全体の張力の一部を吸収し始める。半径方向の遊びが正の場合には、一対のバンドの半径方向に内側のバンドが若干延びる。その結果、バンド・セットの複数の対の隣接するバンド間の半径方向の遊びがゼロに等しい理論的に理想的なバンド・セットと比較した場合、垂直方向の力およびそれ故摩擦力が、セットの高さを横切って加速された速度で小さくなる。半径方向の遊びが負の場合には、この状況は逆になる。
摩擦力は、局部的な垂直方向の力と摩擦係数との積により決まるので、本発明によれば、このタイプの垂直方向の力の比例しない低減は、少なくともバンドに加わる摩擦力に関しては、少なくともその一部を反対方向の摩擦係数を変更することにより補償することができる。さらに、このような摩擦係数の変化は、図面を参照しながら以下にさらに詳細に説明するように、驚くべき非常に簡単な方法で行うことができる。
【０００５】
（図面の簡単な説明）
図１は、  ２つのプーリおよび駆動ベルトを備える無段変速機の非常に簡単な部分断面図である。
図２は、  ２つのバンド・セットおよび横断要素を備える図１の駆動ベルトの一部である。
図３は、  バンド・セット上に働くおよびバンド・セットからの力を示す横断要素およびバンド・セットの簡単な側面図である。
図４は、  半径方向の力およびバンド・セットの別々のバンド上に加わる力に基づいて正規化した垂直方向の力を示す図面である。
図５は、  駆動ベルト内に働く関連摩擦係数が、本発明により定義される様子を示す図面である。
図６は、  バンド・セットの２つの隣接するバンド間の摩擦係数が、バンド間の摩擦の特徴を示す２つのパラメータに関連する測定結果に基づくグラフである。
図７は、  ピーク領域および谷の領域を有する粗さのプロファイルを有するバンド・セットのバンドの断面図である
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、例えば、乗用車のドライブで使用する無段変速機の主要部分である。変速機は、それ自身周知のものであり、それぞれが２つのプーリ・シーブ４、５、およびその間に位置する駆動ベルト３を有する２つのプーリ１、２を備える。プーリ・シーブ４、５は、ほぼ円錐形をしていて、プーリ１、２の少なくとも１つのシーブ４は、各プーリ１、２のシャフト６、７に沿って軸方向に移動することができる。さらに、変速機は、全体を電子的に制御することができ、油圧で動作し、駆動ベルト３が各プーリ１、２のシーブ４、５の間に型締めすることができ、駆動シャフト６の駆動力、すなわち供給トルクＴが、駆動プーリ１から被駆動プーリ２に、シーブ４、５と駆動ベルト３との間の円錐形の接触面内の摩擦により伝達されるように、上記一方のシーブ４へ軸方向の力Ｆａｘを供給することができる作動手段（図示せず）を含む。変速機の変速比は、被駆動プーリ２のシーブ４、５間の駆動ベルト３の実効走行半径Ｒ２、および駆動プーリ１のシーブ４、５間の駆動ベルト３の実効走行半径Ｒ１の商で決まる。
図２にその一部をより詳細に示す駆動ベルト３は、この例の場合、２つのバンド・セット３１を有する。各バンド・セットは、入れ子状になっている薄く連続している金属リングまたはバンド３２の組立体を有する。これらのリングまたはバンドは、一緒に一連の金属の横断要素３３に対するキャリアを形成していて、２つのプーリ１、２のシーブ４、５間にそれぞれ加わる型締力Ｆａｘを吸収する。横断要素３３がプーリ上で相互に傾斜することができるように、横断要素は、横方向に傾斜ライン３４と呼ばれる部材を有していて、その下で横断要素はテーパ状になっている。このような性質の駆動ベルト３のあるタイプは、Ｖａｎ  Ｄｏｏｒｎｅプッシュ・ベルトとも呼ばれ、例えば、欧州特許ＥＰ−Ａ−０  ６２６  ５２６号（特許文献３）により詳細に記載されている。駆動ベルト３は、駆動プーリ１の回転により被駆動プーリ３２の方向に移動する横断要素３３により機能し、バンド・セット３１の案内により相互に前方に押す。このようにして、被駆動プーリ２は回転し、次に、横断要素３３は駆動プーリ３２等に戻る。
【特許文献３】欧州特許ＥＰ−Ａ−０  ６２６  ５２６号公報
【０００７】
シーブ４、５が円錐形をしているので、軸方向の力Ｆａｘの一部は、半径方向の力の分力Ｆｒとして横断要素３３上に加わる。この力の分力Ｆｒは、垂直方向の力Ｆｎとして横断要素３３により、バンド・セット３１上に加わり、その結果、各バンド３２のための張力Ｆｔがその内部に生じる。３つのバンド３２−１、３２−２および３２−３を有するバンド・セット３１に対するこれらのすべてを図３に簡単に示す。図３は、また、駆動ベルト３が変速機で動作している間、横断要素３３とバンド・セット３１の半径方向に内側のバンド３２−１の間、および各バンド３２間に発生する摩擦力Ｆｗも示す。はっきり示すために、この図ではバンド３２の半径方向の厚さは誇張してある。
すでに説明したように、バンド３２が半径方向に相互に正確に隣接していると仮定する理論的状況の場合には、バンド３２の半径方向に内側を向いている面上に、すなわち内面３５上に加わる垂直方向の力Ｆｎは、半径方向に内側のバンド３２−１の内面３５上の上記半径方向の分力Ｆｒのレベルから、半径方向に外側を向いている面上、すなわち半径方向の外側のバンド３２−３の外面３６上のゼロに、バンド・セット３１を横切って均一に低減する。全部でｚ個のバンド３２を有するバンド・セット３１からのｘ番目のバンドの内面３５の上に加わる摩擦力Ｆｗｘは、この場合、下式により表される。
【０００８】
【数１】
2007527486.tif 000003
ここで、ｘ＝１は、バンド・セット３１からの半径方向に内側のバンド３２−１を示し、各垂直方向の力Ｆｎｘは、下式により表される。
【０００９】
【数２】
2007527486.tif 000004
それ故、摩擦係数μｘが一定の場合には、摩擦力Ｆｗｘは、垂直方向の力Ｆｎｘのそれに対応するバンド・セット３１のｚ個のバンド３２−ｘ上の、図３の矢印の長さで示すように均一に低減する。このような垂直方向の力Ｆｎの均一な低減を再度図４に示す。図４の場合には、クロスハッチングしたバーは、それぞれの場合に、バンド・セット３１の連続しているバンド３２−１、３２−２および３２−３の内面３５上に加わる各垂直方向の力Ｆｎｘを示す。垂直方向にハッチングした平行線は、同じパラメータを表すが、この場合には、その内部で数対の隣接するバンド３２の間のある正の半径方向の遊びを含むバンド・セット３１のためのものであって、水平方向にハッチングした平行線は、バンド間にある負の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１のパラメータを示す。それ故、図４の図面を見れば、正の半径方向の遊びの場合には、それぞれの場合、バンド・セット３１の連続しているバンド３２−１、３２−２および３２−３の内面３５に加わる摩擦力Ｆｗｘは、バンド・セット高さｚを横切って比較的急速に低減するが、負の半径方向の遊びの場合には状況は逆になる。実際には、通常、バンド・セット３１からのバンド３２間のある半径方向の遊びが存在し、ある状況下においては、ある程度の遊びがさらに慎重に選ばれる。
本発明によれば、バンド・セット３１の隣接するバンド３２−１、３２−２および３２−３の間に、識別できる正のまたは負の半径方向の遊びが存在する場合には、通常最も理想的な分布と見なされるバンド・セット高さｚを横切る摩擦力Ｆｗの均一な低減が依然として得られるか、または少なくとも処理される。この目的のために、本発明は、２つの連続しているバンド３２、すなわち、バンド・セット３１の一対の隣接するバンド３２の間の摩擦係数μを、適当な方法で、実際に発生する垂直方向の力Ｆｎｘからスタートして、バンド・セット高さｚを横切る摩擦力ｗＦｗｘの所望の低減に適応することを提案する。
【００１０】
【数３】
2007527486.tif 000005
より詳細に説明すると、摩擦力Ｆｗｘの有利な均一な低減は、下式で表される。
【００１１】
【数４】
2007527486.tif 000006
この場合、実際に発生するバンド・セット高さｚを横切る垂直方向の力Ｆｎの低減は、好適には、駆動ベルトの動作中発生する最も過酷な状態下で設定することが好ましい。その結果、特にこれらの状況の下で、摩擦力Ｆｗの所望の最適な低減が得られる。全負荷状態とも呼ばれるこのタイプの最も過酷な状態は、一般に、プーリ１、２間で伝達される機械的動力が最大であり、駆動ベルト３の実効走行半径Ｒ１が最小であるプーリ１の位置で発生する。例えば、本発明による駆動ベルト３を使用することができる乗用車においては、このタイプの最も過酷な動作条件は、通常、供給トルクＴが最大値の場合、および駆動ベルト３の回転速度が最大値の場合に発生する。
図５の図面は、横断要素３３とバンド・セット３１の半径方向に内側のバンド３２−１との間の接触部で、摩擦係数μ１に関連する一対の隣接するバンド３２間の、式（４）により決まる所望の摩擦係数μｘ＋１を示す。この場合、図４のバンド・セット３１の場合には、バンド・セット高さｚを横切る摩擦力Ｆｗｘの比例による低減が得られる。すなわち、その内部のバンド３２間に半径方向の遊びのないバンド・セット３１はクロスハッチングしたバーとなり、正の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１は垂直方向にハッチングしたバーとなり、および負の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１は水平方向にハッチングしたバーとなる。図５の図面を見れば、バンド３２間に正の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１の場合には、バンド・セット３１内のバンド３２間の摩擦係数μが、半径方向に外側に増大すると有利であり、一方、負の遊びの場合にはこの状況は逆になる。
本発明によれば、実際には、驚くほど簡単な方法で、目標とするやり方で、バンド３２間の摩擦係数μに影響を与えることができる。この点について図６を参照するが、この図の場合、２つの隣接するバンド３２間の摩擦接触部で測定した摩擦係数μが、上記摩擦接触部のいわゆる結合表面の粗さＲａ’の少なくとも３つの値に対して、特性パラメータΚＰ上でグラフとして描かれている。Ｒａ’は下式により表される。
【００１２】
【数５】
2007527486.tif 000007
ここで、Ｒａ１は、半径方向に内側のバンド３２−ｘの外面３６の表面の粗さであり、Ｒａ２は、上記摩擦接触部の半径方向に外側のバンド３２−（ｘ＋１）の内面３５の表面の粗さである。
図６の場合には、曲線Ｉの結合表面の粗さＲａ’は、ほぼ０．９μｍに等しく、曲線ＩＩの結合表面の粗さＲａ’は、ほぼ０．４μｍに等しい。両方の場合、摩擦接触部の表面３５、３６の一方の上記表面の粗さＲａ１、Ｒａ２は、それに適用した粗さプロファイルによるものである。粗さプロファイルは、とりわけ、摩擦接触を通して変速機で通常使用する潤滑剤または冷却剤の流れを制御する機能を有する。この例の場合、粗さプロファイルは、バンド３２の内面３５に適用され、その間に谷の領域４１を含む多数の重畳するもっと高いピーク４０を有する。このピーク４０は、バンド３２の円周方向Ｌに対して２つの主要な方向に延びていて、上記主要な方向は、両方とも上記円周方向Ｌに対して約４５度の角度を有する。最後に、曲線ＩＩＩは、約０．１μｍの値を有する結合表面の粗さＲａ’を有する２つの事実上平滑なバンド３２の間の摩擦接触部と関連する。この値は、摩擦接触部を通る上記潤滑剤の最小の流れの下限として使用することができる。これにより、特性パラメータΚＰは下式により表される。
【００１３】
【数６】
2007527486.tif 000008
ここで、Δｖは、その円周方向における上記２つのバンド３２−ｘおよび３２−（ｘ＋１）間の速度差であり、ｐＡＶは、摩擦接触部の接触圧力、すなわち、バンド３２間の接触の表面積で割った各垂直方向の力Ｆｎｘであり、ｆは、所与の変速機オイル、所与の温度および所与の表面の粗さＲａおよび粗さプロファイルに適用することができる一定の係数である。式（６）によれば、変速機で駆動ベルト３が動作している間、特性パラメータΚＰは、摩擦接触部の速度差Δｖの絶対値への影響により、例えば、変速機の変速比の関数として、またプーリが駆動ベルト３に加える軸方向の力Ｆａｘの半径方向の分力Ｆｒの関数として少なくとも若干変化し、明らかに、バンド・セットの高さを横切る垂直方向の力Ｆｎのプロファイルも、両方とも摩擦接触部ｐＡＶに加わる接触圧力に影響を与え、またバンド３２の軸方向の寸法により影響を受ける。
図６の曲線Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩの形は、潤滑を行った摩擦接触部で通常予想される形とは異なる。図６は、通常発生し、例えば、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１  ２２１  ５６２号（特許文献４）に記載されている曲線ＳＣも示す。予想以上に異なる形、特にその一番右の側の予想した曲線ＳＣと比較した場合の、各曲線Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩのかなりの増大は、本出願人が知る限りでは、バンド３２間の摩擦接触部が、円周方向および各運動方向に連続している特種な事情によるものである。その結果、潤滑剤は、通常の動作中、セット３１のバンド３２間に存在する潤滑剤の層またはフィルムの厚さを制限するバンド３２の側面からだけ上記接触部に流れることができる。それ故、曲線ＳＣで表され、一般的な専門書に記載されている厳格な比例増大と比較した場合、速度差Δｖによる上記フィルムの厚さの増大はもっとゆっくりしていると予想される。この場合、摩擦係数μは、例えば、摩擦接触部の表面３５、３６の近くで発生する潤滑剤内の乱流が、比較的薄いフィルムの厚さにより、全体の摩擦の挙動にかなりの影響を有するという事実のために、速度差Δｖが増大すると、増大は比較的急速に起こる。さらに、上記プロファイルを整形すると、おそらく上記乱流およびフィルムの厚さに対する影響によるものと思われる摩擦に対する影響が比較的大きくなることが分かっている。
【特許文献４】欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１  ２２１  ５６２号公報
【００１４】
定義した一定の係数Ｃの場合には、図６から、摩擦接触部の速度差Δｖおよび摩擦接触部の表面の粗さＲａ’の低減により、接触圧力ｐＡＶによる摩擦接触部の垂直方向の力Ｆｎにより、摩擦係数μが影響を受けることになる。図６は、垂直方向の力Ｆｎの関数として曲線Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩが通過する３つの領域、すなわち、摩擦係数μが垂直方向の力Ｆｎとは無関係に事実上一定である領域「Ａ」（この摩擦挙動は文献では境界潤滑と呼ばれている）、垂直方向の力Ｆｎが低減するにつれて摩擦係数が低減する領域「Ｂ」（この摩擦挙動は文献では混合潤滑と呼ばれている）、垂直方向の力Ｆｎが低減するにつれて摩擦係数が増大する領域「Ｃ」を全体的に示す。すでに説明したように、後者の挙動については、文献で説明していないが、潤滑条件という点では、文献に記載されていて、摩擦接触部３５、３６の表面が潤滑層により相互に完全に分離する全フィルム潤滑条件にほぼ対応する。図６の場合には、鎖線が領域Ａ、ＢおよびＣ間の境界を少なくとも概略示す。本発明が、本発明の方法で使用するのは、上記パラメータの関数としての摩擦係数μのこれらの変動である。
本発明によれば、まず第一に、バンド・セット３１の少なくとも３つの連続しているバンド３２間の、少なくとも２つの連続している摩擦接触部の垂直方向の力Ｆｎの変化が測定される。上記変化を、例えば、バンド３２間に存在する半径方向の遊びに基づいて定性的に測定することができ、または、例えば、以下の測定方法に基づいて定量的に測定することもできる。次に、上記少なくとも２つの摩擦接触部の摩擦係数μの必要なプロファイルを、この場合も定性的または定量的に定義することができる式（２）または（３）により決定することができる。例えば、定性的アプローチを選択した場合には、半径方向の遊びが正であるのか負であるのか測定するだけで十分な場合がある。すなわち、例えば、図６の測定データに基づいて、摩擦係数μがそれぞれ増大または低減するように、垂直方向の力が、バンド・セット高さｚを横切って比例的に低減するよりも、もっと大きくまたはもっと小さく、また上記パラメータを選択するために、この測定の関数として低減するかどうかを測定するだけで十分な場合がある。
【００１５】
もちろん、全バンド・セット高さｚを横切って、すなわち、すべての摩擦接触部または対の隣接するバンド３２に対して、本発明の方法を使用すれば非常に有利である。
本発明を使用することができる一例の出発点は、その内部のバンド３２間の正の半径方向の遊びのために、垂直方向の力Ｆｎが、バンド・セット高さｚを横切って比例によるよりも大きく低減するバンド・セット３１である。このバンド・セット３２は、図４の垂直方向にハッチングしたバーとして示してきた。このような場合、本発明によれば、好適には、動作中全負荷状態で起こる特性パラメータΚＰを、この場合には増大である、本発明により望ましいバンド・セット高さｚを横切る摩擦係数μｘの相対的変化が、特性パラメータΚＰ上の垂直方向の力Ｆｎの影響により、動作中自動的に行われるように、図６の領域Ｃ内で選択することが好ましい。その理由は、領域Ｃにおいては、バンド３２間の摩擦係数μが、垂直方向の力Ｆｎが低減すると、すなわち、バンド３２間の接触圧力ｐＡＶが低減すると増大するからである。この点に関して、特に、バンド３２の表面の粗さＲａ、およびそれに適用されるプロファイルの形は、曲線Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩを相互に比較すれば分かるように、動作中、それに対する可能な値の所望の範囲の方向にバンド・セット３１内に発生する摩擦係数μの絶対レベルを案内するのに適しているパラメータである。さらに、これらのパラメータも、摩擦係数μが変化する範囲、すなわち各曲線Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩの勾配を決定する。そのため、垂直方向の力Ｆｎの上記定義した変化と比較することができる。上記本発明を使用する１つの有意な利点は、バンド・セット３１のすべてのバンド３２が、対応する表面の粗さＲａおよび表面のプロファイルを備えることができ、それ故、同じ製造プロセスにより製造することができることである。
そのバンド３２間に負の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１の場合、同じ背景に対して設定すると、動作中全負荷状態で発生する特性パラメータΚＰを、好適には、このような場合に望ましい摩擦係数μの相対的低減を、特性パラメータΚＰ上の垂直方向の力Ｆｎの影響により行うような方法で、図６の領域Ｂ内で選択するのが好ましい場合と同じになる。
摩擦損失の面から考えると、絶対摩擦係数μを低くすると、すなわち０．４〜０．１ミクロンの範囲にすると有利であることに留意されたい。この下限は、摩擦接触部を通る上記潤滑剤の必要な最小限度の流れを得るために必要である。この点に関して、動作中全負荷状態で発生する特性パラメータΚＰを、図６の各曲線Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩが示す摩擦係数μの最小値内またはその近く、すなわち、領域ＢおよびＣ間の遷移の近く、すなわち、混合潤滑状態および全フィルム潤滑状態間の遷移領域内に選択するとさらに有利である。
そのバンド３２間に正の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１は、さらに、動作中全負荷状態で発生する特性パラメータΚＰを、特に、実際の上記最小値が、部分負荷状態で発生するように、摩擦係数μの最小値と関連するこのパラメータの値より若干大きく選択することにより、さらにもっと最適化することができる。この点に関して、本発明は、速度差Δｖの影響は、両方とも特性パラメータΚＰに影響を与える速度差Δｖおよび接触圧力ｐＡＶ間の比率において重要であるという観察に基づいている。それ故、通常の動作中、変速機でこれらのパラメータは、全負荷状態から上記部分負荷状態の方向に低減するので、また速度差Δｖの影響は、その内部において非常に重要なので、部分負荷の特性パラメータΚＰの値は、全負荷の場合よりも低い。この場合、本発明は、各曲線Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩの比較的平らな部分内に発生する摩擦係数μが最小値の結果としての、駆動ベルト３上の部分負荷の場合の低い摩擦損失を、全負荷の場合の丈夫な駆動ベルトの設計と結びつける。何故なら、特性パラメータΚＰの値が若干増大すると、各曲線Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩは、上昇傾向になり、摩擦係数μは、そのバンド３２間に正の半径方向の遊びを有するバンド・セット３１に対して本発明により必要な、バンド３２間の垂直方向の力Ｆｎｘが低減するにつれて増大するからである。
【００１６】
本発明の定量的なおよびもっと正確な適用のために必要な、発生する垂直方向の力Ｆｎの実際の値は、例えば、バンド・セット３１の各対の隣接するバンド３２間の半径方向の遊びの分布、およびバンド・セット３１上の各プーリ１、２の位置で各バンド・セット上に加わる半径方向の力Ｆｒに基づくモデル計算により、理論的に近似することができるが、これらの垂直方向の力は、また、例えば、変速機自身内で、またはバンド・セット３１が、２つの円筒状のロールを指定の型締力で相互に離れるように押すことにより、回転中に駆動される上記ロール間の試験スタンド上に型締めされる測定方法により測定することができる。好適には、この場合、ロールの寸法または半径は、好適には、同様に第１のロールが回転する速度に適用される上記全負荷状態で変速機の駆動ベルト３の実効走行半径Ｒ１およびＲ２に対応することが好ましい。バンド・セット３１のロールと接触している内側のバンド３２−１と、他のバンド３２との間の実効走行半径の違いのため、変速機で動作中に自動的に発生するのと同じ方法で、各バンド３２の他のバンド間に周辺速度Δｖに違いができる。適当な場合には、通常は半径が小さい方のロールである第２の各ロールは、このロールとバンド・セット３１の半径方向の内側のバンド３２−１の内面３５のロールとの間の周辺速度の違いが、駆動ベルト３内の全負荷状態中に、後者の内面３５と横断要素３３の間で発生する速度の違いに対応するように発生するように駆動することができる。好適には、また、型締力は、少なくとも第２のロールの位置で、後者の内面３５に、駆動ベルト３内に全負荷状態中に発生する上記半径方向の力に対応する垂直方向の力Ｆｎ１が掛かるように選択することが好ましい。
さらに、本発明による特性パラメータΚＰを使用すれば、特性パラメータΚＰの関連する値が上記全負荷状態でのその値に対応する場合には、上記測定方法は、全負荷状態で発生するレベルより低いレベルの半径方向の力Ｆｒ、すなわちバンド・セット３１の半径方向に内側のバンド３２−１上の垂直方向の力Ｆｎ１、および各バンド間の差速Δｖで実行することができるという実際の利点が得られる。全負荷状態からスタートすると、駆動ベルト３の耐用年数または負荷負担能力が最大限度に改善される。
その場合、ロールの場所に実際に発生する垂直方向の力Ｆｎを、例えば、歪み計測定により、個々のバンド３２の伸びεを測定し、それを下式により変換することにより正確に測定することができる。
【００１７】
【数７】
2007527486.tif 000009
ここで、Ｅは、対応するバンド３２を形成している材料のヤング率であり、Ｓは、円周方向に垂直方向を向いている対応するバンド３２の断面の表面積であり、αは、バンド・セット３１が伸びεを測定した位置でロールと接触する角度である。
歪み計測定のような現在の技術を使用した場合、半径方向に外側のバンド３２−３とは別にバンド３２の上記伸びεを測定するのは困難であるか、または不可能ですらあるので、本発明は、また、下記のもっと簡単な方法を提案する。この方法は、
バンド・セット３１の外側のバンド３２上の垂直方向の力ＦｎＢを上記測定方法により測定するステップと、
前は外側のバンドであったが、バンド・セット３１内の１つのバンドであるバンド３２が、その後で半径方向の最も外側に位置するバンド３２、すなわちコードの残りの組の外側のバンド３２となるように、バンド・セット３１の上記外側のバンド３２を除去するステップと、
完全なバンド・セット３１に掛かる半径方向の力Ｆｒとなる上記型締力を係数（Ｆｒ−ＦｎＢ）／Ｆｒだけ低減するステップとを含み、
セットが１つのバンド３２だけになるまで、すなわち、もとの完全なバンド・セット３１の内側のバンド３２−１だけになるまで、各例内に依然として残っているバンド・セットの外側のバンド３２に対して、上記３つのステップが反復して行われる。
一方、上記測定方法、および上記の簡単な方法も、バンド３２の内面３５上に実際に加わる摩擦係数μを測定するのに適している。この場合、スタート点は、バンド３２の周囲を横切る張力Ｆｔの大きさ、すなわち、発生する最大張力ＦｔＭＡＸから、発生する最低張力ＦｔＭＩＮを引いたものが下式を満足させるという理論である。
【００１８】
【数８】
2007527486.tif 000010
ここで、αは、バンド・セット３１が２つのロールのうちの小さい方のロールと接触する角度である。張力Ｆｔは、バンド３２のヤング率Ｅ、バンド３２の円周方向に垂直な方向の断面の表面積Ｓ、およびバンドの測定した伸びεの積により測定されるので、式（８）を下式のように書き換えることができる。
【００１９】
【数９】
2007527486.tif 000011
ここで、εＭＡＸおよびεＭＩＮは、それぞれバンド３２の円周を横切って測定した伸びεの最大値および最小値である。これらの値は、上記測定方法および上記の有用な方法により、バンド・セット３１のすべてのバンド３２について連続的に測定することができる。
図７は、図６の測定結果を入手した粗さプロファイルの略図である。図７は、その間に谷の領域４１が位置するその上に配置された高いピーク４０、および駆動ベルト３の円周方向Ｌおよびそのバンド３２を含むバンド３２の内面３５の小片を示す。本発明による摩擦係数μの所望のプロファイルを形成するのに特に適しているこのような粗さプロファイルは、ピーク４０の少なくともかなりの部分が、バンド３２の円周方向Ｌに対して２つの主要な方向に延びることを特徴とする。上記主要な方向は両方とも、谷の領域４１より３〜１５ミクロン高いこれらピーク４０により、および上記方向の谷の領域４１の長さの１／７以下、好適には１／１０以下になるこれらのピーク４０の横方向の長さにより、バンド３２の円周方向Ｌに対して１０〜８０度の範囲内の角度、好適には５０〜８０度の範囲内の角度の方を向いている。
すでに説明したように、図６の曲線Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩが示す摩擦挙動は、潤滑を行った摩擦接触部で通常発生し、曲線ＳＣが示す挙動からずれている。より詳細に説明すると、全フィルム潤滑状態が摩擦接触部に適用される特性パラメータΚＰの比較的高い値の場合には、摩擦係数μは、事実上一定な低い値を使用しないし、それどころか、対照的に、特性パラメータΚＰの増大する値によりかなり増大することが分かっている。このすべての結果は、特性パラメータの関数として、バンド３１間の摩擦接触部に、摩擦係数μの予測しなかった最小値が発生することである。それ故、前には、変速機の最適な設計は、特性パラメータΚＰの可能な最大値を目的としていたが、本発明によれば、最小値が発生することが分かり、さらに、この最小値の位置は、低減した粗さＲａ’により変化することが分かった。
この新しく入手した発見に基づいて、本発明は、摩擦損失を最小限度に低減するために、図６の各曲線Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩが示す摩擦係数μの最小値のところまたはその付近内で、すなわちラインＯＬで概略示す領域ＡまたはＢおよびＣ間の遷移場所で、駆動ベルト３を使用することを提案する。摩擦損失に関して、この点では、絶対摩擦係数μも小さくなるように選択するのが有利であり、その目的のために、本発明によれば、低減した粗さＲａ’を０．４〜０．１ミクロンの範囲内に入るように選択すべきである。０．１μｍの下限は、摩擦接触部を通して上記潤滑剤を十分に流すために必要である。
特性パラメータΚＰは、駆動ベルト３およびバンド・セット３１の幾何学的形状ばかりでなく、むしろそれどころか、例えば、一定の係数ｆおよび軸方向の力Ｆａｘの大きさにより、それが使用される変速機の動作パラメータによっても定義してあるために、その値は、通常、多かれ少なかれ一定になる。そのような場合、低減した粗さＲａ’を適当に選択すると、そうしたい場合には、摩擦係数μの最小値を特性パラメータΚＰの関連する値と一致させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】２つのプーリおよび駆動ベルトを備える無段変速機の非常に簡単な部分断面図である。
【図２】２つのバンド・セットおよび横断要素を備える図１の駆動ベルトの一部である。
【図３】バンド・セット上に働くおよびバンド・セットからの力を示す横断要素およびバンド・セットの簡単な側面図である。
【図４】半径方向の力およびバンド・セットの別々のバンド上に加わる力に基づいて正規化した垂直方向の力を示す図面である。
【図５】駆動ベルト内に働く関連摩擦係数が、本発明により定義される様子を示す図面である。
【図６】バンド・セットの２つの隣接するバンド間の摩擦係数が、バンド間の摩擦の特徴を示す２つのパラメータに関連する測定結果に基づくグラフである。
【図７】ピーク領域および谷の領域を有する粗さのプロファイルを有するバンド・セットのバンドの断面図である
【符号の説明】
【００２１】
１  プーリ    ２  プーリ    ３  駆動ベルト    ４  プーリ・シーブ
５  プーリ・シーブ    ６  駆動シャフト    ３１  バンド・セット
３２  バンド    ３３  横断要素    ３４  傾斜ライン    ３５  内面
３６  外面    
【図１】
2007527486.tif 000013
【図２】
2007527486.tif 000014
【図３】
2007527486.tif 000015
【図４】
2007527486.tif 000016
【図５】
2007527486.tif 000017
【図６】
2007527486.tif 000018
【図７】
2007527486.tif 000019
【国際調査報告】
2007527486.tif 000020
2007527486.tif 000021
2007527486.tif 000022