(57)【要約】  ２個のプーリを備え、自動車用のような無段変速トランスミッションで使用され、プーリの周りに配置される駆動ベルトである。駆動ベルトは連続するバンドセット（３１）を備え、このバンドセット上には多数の横方向エレメント（３３）が配置されている。この横方向エレメントはバンドセット（３１）に沿って少なくともバンドセットの周方向に移動可能であり、バンドセット（３１）は隣接する少なくとも２個の比較的に薄い金属バンドを備えている。このバンドは互いに半径方向に入れ子式に重ねられ、それぞれ半径方向内側に向いた主面と、半径方向外側に向いた主面を備えている。この主面は共に、０．９〜１．４マイクロメータの範囲の組み合わせ表面粗さＲａ′を定めている。【選択図】  図４
2008520930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個のプーリを備えた、自動車用のような無段変速トランスミッションで使用され、前記プーリの周りに配置される駆動ベルト（３）であって、連続するバンドセット（３１）を備え、このバンドセット上に多数の横方向エレメント（３３）が配置され、この横方向エレメントがバンドセット（３１）に沿って少なくともバンドセットの周方向に移動可能であり、バンドセット（３１）が隣接する少なくとも２個の比較的に薄い金属バンド（３２）を備え、このバンドが互いに半径方向に入れ子式に重ねられ、それぞれ半径方向内側に向いた主面（３５）と、半径方向外側に向いた主面（３６）を備え、これらの主面（３５，３６）が共に組み合わせ表面粗さＲａ′を定めている、上記駆動ベルト（３）において、組み合わせ表面粗さＲａ′が０．９〜１．４マイクロメータの範囲であることを特徴とする駆動ベルト（３）。
【請求項２】
バンド（３２）の１つの主面（３５，３６）が表面プロファイル（５０）を備え、この表面プロファイルが、交叉するように配向されかつ間に谷領域（５４）を有する隆起した山部（５３）の網状組織からなっていることを特徴とする請求項１に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項３】
山部（５３）とバンド（３２）の周方向の間の角度（θ）が２０〜７０°の範囲にあり、谷領域（５４）に対する山部（５３）の高さ（δ）が２〜１４μｍの範囲にあり、山部（５３）の横方向寸法（κ）が１〜２００μｍの範囲にあり、山部（５３）の累積寸法と谷領域（５４）の累積寸法の比（σ）が０．０４〜０．４の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項４】
山部（５３）の横方向寸法（κ）が１００μｍよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項５】
半径方向内側に向いた主面（３５）が表面プロファイル（５０）を有していることと、半径方向外側に向いた主面（３６）が少なくとも実質的に滑らかであることと、支持面（３７）が、横方向エレメント（３３）のバンドセット（３１）の半径方向最も内側のバンド（３２−１）の半径方向内側に向いた主面（３５）との接触のために、０．３マイクロメータ未満の分離された表面粗さＲａを有す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）。
【請求項６】
バンドセット（３１）の半径方向最も内側のバンド（３２−１）の半径方向内側に向いた主面（３５）との接触のための横方向エレメント（３３）の支持面（３７）が駆動ベルト（３）の縦方向において少なくとも実質的に真っ直ぐであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項７】
少なくとも、バンド（３２）が引張り力を受けていないときに、バンドセット（３１）の分離されたバンド（３２）の間において半径方向に多少遊びが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動ベルト（３）。
【請求項８】
請求凹１〜７のいずれか一項に記載の駆動ベルト（３）を備えた無段変速トランスミッション（１，２，３）。
【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。
【背景技術】
【０００２】
この種の駆動ベルトは周知であり、例えば特許文献１に記載されている。それ自体公知の駆動ベルトは、続けて配置された一連の横方向エレメントと、半径方向に束にされた比較的に薄い多数の連続した金属バンドのセット、この例では少なくとも２つのセットとを備えている。この横方向エレメントはバンドセットの少なくとも周方向に移動できるように駆動ベルト内で位置決めされている。この種の駆動ベルトは無段変速トランスミッションのトランスミッション要素として広く使用されている。この無段変速トランスミッションはそれ以外については周知である。駆動ベルトは２個のプーリ周りおよびプーリの間に配置されている。
この種のトランスミッションにおいて、横方向エレメントは、２個のプーリの位置で、すなわちプーリのシーブ間でそれらが締付けられる場所で、半径方向外向きの半径方向力を受ける。この半径方向力はバンドセットの半径方向最も内側のバンドで垂直力として支持され、それによって引張り力がバンドに発生する。半径方向最も内側のバンドはこの引張り力のために伸ばされる。しかしながら、この種の伸びは各々のバンドセット内の次のバンド、すなわち最も内側のバンドの次のバンドが存在することによって妨げられる。その結果、前記垂直力は次のバンドで部分的に支持され、それ故引張り力はこのバンドでも生じる。力のこの働きは、セットの全高さを通じて、すなわちバンドセットのすべてのバンドにわたって伝えられ、引張り力は理論上はバンドにわたって均一に分配され、従ってバンドセット全体は所定の程度まで伸ばされる。この場合、各バンドに作用する垂直力は、半径方向最も内側のバンドの半径方向内側に向いた面、すなわち内面における半径方向力のレベルから、バンドセットの半径方向最も外側のバンドの半径方向外側に向いた面、すなわち外面における零まで、均一に減少する。
【０００３】
作動中、すなわち駆動ベルトがトランスミッション内で回転しているときに、更に、幾何学的に定められたバンドの周速の差の結果として、摩擦力がバンドセットのバンドの間で作用する。この場合、バンドの内面または外面に作用する摩擦力は、摩擦係数と局所的な垂直力の積によって定められる。垂直力がセットの高さにわたって減少するので、バンドの内面は前記バンドの外面よりも大きな摩擦力を受ける。バンドの両側の表面に作用する摩擦力のこの差、すなわち剪断応力はバンドにかかる機械的な負荷を意味する。更に、上記の負荷は、バンドの引張り力で起こる変動の結果として、トランスミッションでの駆動ベルトの回転中、周期的に繰り返し発生する変動、すなわち振幅にさらされる。従って、バンドは、駆動ベルトの寿命を最終的に決定する要因である疲労応力にさらされる。
この種の摩擦状態は、例えば横方向エレメントと半径方向最も内側のバンドとの間の接触部に滑らかな面を使用することによって、バンドセットの摩擦負荷をできるだけ小さくすることが望ましいという第１の結論をもたらす。上記接触部に常に残余の摩擦が実際に存在するという事実は、各バンドにかる負荷を最小限に抑えるために、バンドセットに作用する残余の摩擦力をセット内に存在するバンド全体にわたって均一に分配することが望ましいという第２の結論をもたらす。従って、バンドセットの各バンドに作用する垂直力がほぼ同じであると仮定すると、摩擦係数もすべての接触部について同じあるべきである。しかしながら、このような最適な摩擦係数、すなわち均一な摩擦係数は特別な作動条件下でしか起こらないことがわかった。他の作動条件では、半径方向最も内側のバンドがバンドセットの残りのバンドよりも大きな負荷にさらされる。というのは、このような条件では、最も内側のバンドとエレメントとの間の摩擦係数が、最も内側のバンドと次のバンド、すなわちバンドセット内の隣接するバンドとの間の摩擦係数よりも大きいからである。それ故、係数の比で示されるこれらの摩擦係数の比は、或る作動条件では１とはかなり異なっていてもよい。
【０００４】
これらの後の方の作動条件において前記の係数比を１の方に移動させるために、バンドの内面の一方の側に配置された隆起した山部の網状組織を使用することを選択できるかもしれない。この網状組織は最も内側のバンドとバンドセットの残りのバンドとの間では互いに異なっている。このような網状組織がそれ自体知られており、互いに交叉する山部の網状組織以外の形状を含むために断面プロファイル、すなわち簡単な表面プロファイルと呼ばれることに留意すべきである。このような表面プロファイルの大きさと形状が潤滑特性と、またそれ故摩擦係数とに影響を与えることが知られている。しかしながら、この種の解決策は決して最適な解決策ではない。というのは、２個の異なる種類のバンドを製造しなければならず、バンドセットを組み立てる製造相まで互いに別々にして置かねばならないからである。これは、製造コストと２つの種類のバンドの取り違える望ましからざる危険の増大を意味する。
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−１  ２２１  ５６２
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、バンドセットの機械的な負荷がセットに属するバンドにわたって均一に有利に分配され、更にすべてのバンドが同じ粗さと表面プロファイルを備えることができる駆動ベルトを提供することである。この目的を達成するために、本発明は請求項１に従って新しい駆動ベルト設計を提供する。本発明による駆動ベルトは、実際に使用され、効率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にわたる疲労負荷の有利な分配と組み合わせる利点を有する。それによって、バンドセットの寿命が延びるかまたは同じ寿命の場合、より大きな負荷をバンドセットに加えることができる。
本発明の基礎をなす測定データによれば、少なくとも請求項１記載の駆動ベルト設計における、２個のバンドの間の前記接触部に作用する摩擦係数は、予想と異なり、トランスミッションでの作動中大きな値を有する。すなわち特に、バンドセットの半径方向最も内側のバンドと横方向エレメントの間の摩擦接触部で作用する摩擦係数に対する上記摩擦係数の比が、寿命の大部分でないとしてもかなりの部分で、ほとんど１に等しい値をとることができるような大きな値を有する。従って、バンドセットに作用する摩擦力全体が、バンドセットのすべてのバンドにわたってますます均一に分配されることになり、各バンドの平均疲労負荷が低減される。これに関連して、本発明は２個のバンドの間の接触部の摩擦状態への新規な洞察に基づいている。この洞察により、驚くべきかつ非常に有益な結果が得られる。更に詳細に説明すると、バンドセットのバンドの間の摩擦状態が、２つの物体の間の潤滑摩擦接触で通常予想可能な摩擦状態と異なっていることが発見された。試験中、Ｌ指数として知られている指数が比較的に大きな値であるとき、２個のバンドの間の摩擦係数は急にしてかなりの程度増大することが発見された。この摩擦係数は２個の物体の間の潤滑接触部で一般的に観察される摩擦状態と対照的であり、更に半径方向最も内側のバンドと横方向エレメントの間で観察され、そして上記の条件下で、摩擦係数が低下するという特徴がある。この場合、上記のＬ指数は摩擦状態を表す最も重要なパラメータを盛り込んだ無次元パラメータである。
【０００６】
【数１】
2008520930.tif 000003
ここで、η０は使用される潤滑剤の動粘性係数、Δｖは物体間の速度差、ｐｃは摩擦接触部で加えられる接触圧力そしてＲａ′は物体の組み合わせ表面粗さである。この組み合わせ表面粗さは次式（２）で定義される。
【０００７】
【数２】
2008520930.tif 000004
ここで、Ｒａ１とＲａ２は各物体の表面粗さを示している。
【０００８】
バンド間の組み合わせ表面粗さが高いと、この特性の摩擦係数の増大が早く発生する、すなわちＬ指数の小さな値で発生することが発見された。そして摩擦係数が一層一定になる。すなわち、Ｌ指数で表したように作動状態に関係ない。
従って、本発明では、バンドの比較的に高い組み合わせ表面粗さの使用は、半径方向最も内側のバンドの表面プロファイルを、他のバンドの表面プロファイルから逸脱させずに、前記係数比をほとんど１に等しくすることができる利点がある。
この種の付加的な利点は、バンド間で半径方向において少なくとも或る程度遊びを有するバンドセットと組み合わせて、バンド間の別の摩擦接触部に作用する摩擦係数が、バンドセットの高さにわたって半径方向内側から外側へ増大することにある。その結果、通常バンドセットのうちで最も大きな機械的負荷を受ける半径方向最も内側のバンドは、この負荷から少なくともある程度解放される。本発明による駆動ベルトのこの後の方の観点はオランダ国特許出願支持番号ＮＬ−１０２３８５８に一層詳細に記載してある。このオランダ国特許出願は本願の優先日前に公開されなかった。
【０００９】
そのために、本発明では、少なくとも自動車産業特有のトランスミッションおよび駆動ベルトとの組み合わせにおいて、ほぼ０．９〜１．４μｍの組み合わせ表面粗さが、ＣＬＡ基準として知られているものに従って、種々のバンド間の接触部で使用される。表面プロファイルが一方の側に形成されている場合、一般的に、ほぼ同じ値がプロファイルを備えたバンドの側の別個の表面粗さに適用される。というのは、バンドの他方の側、すなわち滑らかな側の表面粗さは無視できるからである。
組み合わせ表面粗さの上記の範囲が欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−１２１９８５９によって知られているけれども、これは半径方向最も内側のバンドと横方向エレメントの間の摩擦接触部にのみ、特別な目的の達成を考慮して適用される。従って、現在製造および使用されている、バンド間の組み合わせ表面粗さが０．３〜０．８マイクロメータである駆動ベルトと比べると、本発明は組み合わせ表面粗さの増大を含み、この増大は当業者の直感に反する。当業者は種々の理由から、例えば上述のＥＰ−Ａ−１２２１５６２に記載されているように、実際には摩擦力を低減しようとする。
【００１０】
次に、本発明の実施の形態を考察することにより、図を参照して本発明を詳しく説明する。
図１は、２個のプーリと１本の駆動ベルトを備えた無段変速トランスミッションを簡略化しておよび部分切断して示す図である。
図２は、２つのバンドセットと横方向エレメントを備えた図１の駆動ベルトの一部を示す図である。
図３は、バンドセットに、およびバンドセットから作用する力を示す、横方向エレメントとバンドセットの簡略化した側面図である。
図４は、表面プロファイルを備えたバンドセット３１の１個のバンド３２の斜視図とＡ−Ａ線に沿った簡略断面図である。
図５は、バンドセットの半径方向最も内側のバンドと横方向エレメントの間の摩擦係数がそれを特徴付けるパラメータに関連づけられた測定結果に基づくグラフである。
図６は、バンドセットの隣接する２つのバンドの間の摩擦係数がそれを特徴付けるパラメータに関連づけられた測定結果に基づくグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は例えば乗用車の駆動装置で使用されるような無段変速トランスミッションの主要部分を示している。トランスミッションはそれ自体一般的に知られており、それぞれ２個のプーリシーブ４，５からなる２個のプーリ１，２と、このプーリ間に配置された駆動ベルト３と備えている。プーリシーブ４，５は実質的に円錐の形をしており、プーリ１，２の少なくとも１個のプーリシーブ４が各プーリ１，２の軸６，７に沿って軸方向に移動可能である。トランスミッションは更に、一般的に電気的に制御可能で油圧的に作動する作動手段（図示せず）を備えている。この作動手段は前記の１個のシーブ４に軸方向力Ｆａｘを加えることができる。それによって、駆動軸３が各プーリ１，２のシーブ４，５の間で締付けられ、シーブ４，５と駆動ベルト３の間の円錐接触面内の摩擦によって、駆動軸６の駆動力、すなわち供給されたトルクＴが駆動プーリ１から被駆動プーリ２へ伝達される。トランスミッションの変速比は、被駆動プーリ２のシーブ４，５間の駆動ベルト３の有効回転半径Ｒ２と駆動プーリ１のシーブ４，５間の駆動ベルト３の有効回転半径Ｒ１との商によって決定される。
図２に一部を更に詳しく示す駆動ベルト３は、本例では２つのバンドセット３１を備えている。このバンドセットはそれぞれ、入れ子式に重ねられた比較的に薄い連続した金属リングすなわち金属バンド３２の集合体からなっている。この金属リングまたは金属バンドは一緒に、一連の金属製横方向エレメント３３のための支持体を形成し、それぞれ２個のプーリ１，２のシーブ４，５間で加えられる締付け力Ｆａｘを吸収する。横方向エレメント３３がプーリ上で相対的に傾動できるようにするために、横方向エレメントは傾動線３４として知られているものを横方向に備えている。この傾動線の下方で、横方向エレメントにはテーパが付けられている。この種の駆動ベルト３の１つのタイプが、ファンドールネ（Van Doorne)プッシュベルトとして知られており、例えば欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０６２６５２６に詳細に記載されている。駆動ベルト３は駆動プーリ１の回転の結果として被駆動プーリ２の方に動く横方向エレメント３３によって機能を発揮する。横方向エレメントはバンドセット３１によって案内されて互いに前方に押す。このようにして、被駆動プーリ２が回転させられ、そして横方向エレメント３３が被駆動プーリ２等に戻る。
【００１２】
シーブ４，５が円錐形であるので、軸方向力Ｆａｘの一部は、半径方向に向いた力成分Ｆｒとして横方向エレメント３３に加えられる。この力成分Ｆｒは、横方向エレメント３３の接触面すなわち支持面３７を介して、バンドセット３１に加えられる。この横方向エレメントはバンドセット３１の半径方向最も内側のバンド３２−１の半径方向内側に向いた主面３５に対して垂直力Ｆｎの形で接触しようとする。それによって、各バンド３２のための引張り力Ｆｔがここに生じる。これはすべて、バンドセット３１について図３に図示してある。このバンドセットは３個のバンド３２−１，３２−２，３２−３からなっている。図３は更に、駆動ベルト３がトランスミッション内で作動している間に、横方向エレメント３３とバンドセット３１の半径方向最も内側のバンド３２−１の間および各バンド３２間で生じる摩擦力Ｆｗを示している。バンド３２の半径方向厚さは明確にするために誇張して示してある。
既に言及したように、バンド３２が半径方向において互いに正確に隣り合うと仮定される理論的な状況では、半径方向内側に向いた面、すなわち内面３５においてバンド３２に作用する垂直力Ｆｎは、半径方向最も内側のバンド３２−１の内面３５における前記半径方向成分Ｆｒのレベルから、半径方向外側に向いた側、すなわち半径方向最も外側のバンド３２−３の外面３６における零まで、バンドセット３１にわたって均一に低下する。これに関連して、全部でｚ個のバンド３２からなるバンドセット３１のｘ番目のバンドの内面３５に作用する摩擦力Ｆｗｘは、次式（３）
【００１３】
【数３】
2008520930.tif 000005
によって定められる。
ここで、ｘ＝１はセット３１の半径方向最も内側のバンド３２−１を示し、各々の垂直力Ｆｎｘは次式（４）
【００１４】
【数４】
2008520930.tif 000006
によって定められる。
【００１５】
従って、一定の摩擦係数μで、摩擦力Ｆｗはバンドセットのｚ個のバンド３２−ｘにわたって、図３に示した矢印の長さによって示すように均一に低下する。
しかしながら、摩擦係数μは材料定数ではなく、摩擦を特徴づける多数のパラメータの関数としてかなり変化する。従って、上述した一定の摩擦係数μに関する要望は、適当な方法でこれらのパラメータに影響を及ぼすことによって間接的に実際に実現可能である。これらのパラメータは公知の理論に従って、バンド３２の表面プロファイル５０の形状に加えて、少なくとも、２個の物体の間の潤滑される摩擦接触において、上記の式（１）のＬ指数のパラメータを含んでいる。この種の表面プロファイル５０の１つの例が図４において、斜視図と簡略化した断面図Ａ−Ａの両方で示してある。図示した表面プロファイル５０は隆起した山部５３の網状組織からなる断面プロファイルである。この隆起した山部は互いに交叉し、そして本例ではバンド３２の幅方向Ｗにわたってバンドの周方向領域に対して角度θをなして延在している。断面プロファイルを特徴づけるパラメータは本発明に従い、上記の角度θと、山部５３の幅または横方向寸法κと、下側の谷領域５４に対する山部５３の高さδと、少なくともバンド３２の幅方向Ｗに対して垂直にバンドの周方向Ｒにわたって測定した山部５３の累積寸法と谷領域５４の累積寸法の比σ（図示せず）である。
【００１６】
更に、Ｌ指数が増大すると、摩擦係数μが低下し、その結果摩擦状態が、図５において連続曲線「ＮＬ」によって示すように、境界潤滑状態「ＢＬ」として知られている状態から、混合潤滑状態「ＭＬ」として知られている状態を経て、動圧潤滑状態「ＨＬ」に変化する。この種の摩擦状態は、図４において測定値によって示すように、横方向エレメント３３とバンドセット３１との間の摩擦接触部において実際に測定されている。従って、Ｌ指数（式（１）参照）の定義と図５から、組み合わせ表面粗さＲａ′に関して、物体間の比較的に高い接触圧力ｐｃで、摩擦係数μがその最高値になり、物体間の接触圧力ｐｃの低下によって小さくなることが予想される。
全体が金属で作られている本駆動ベルト３において、バンド３２間の接触圧力ｐｃは、半径方向最も内側のバンド３２−１と横方向エレメント３３との間の接触圧力よりもかなり低い。その理由は、前の摩擦接触がバンド３２の多少連続した表面にわたって起こるので、この表面の間における垂直力Ｆｎが比較的に大きな表面積にわたって均一に分布することにある。それに対して、他の摩擦接触では、同じ垂直力Ｆｎが実際に非常に局所的に加えられるように、多数の横方向エレメント３３が間隔をおいて最も内側のバンド３２−１に別々に作用している。従って、少なくとも、駆動ベルト３とそれを用いるトランスミッションの標準設計については、Ｌ指数は上記の後者の摩擦接触よりも上記の最初の摩擦接触の方が大きい。それ故、前の摩擦接触における摩擦係数μＢＢが後者の摩擦接触の摩擦係数μＢＥよりも小さくなると予想されるに違いない。加えて駆動ベルト３の設計またはトランスミッションの設計を変更することによるＬ指数の調節は、同じ方向に（すなわち、両方とも増大かまたは両方共減少）摩擦係数μＢＥ，μＢＢの変化をもたらし、従って摩擦係数の上述の比に対して大きな影響を及ぼすことができないと予想される。それ故、半径方向最も内側のバンド３２−１が他のバンド３２と異なる表面粗さＲａおよび／または表面プロファイル５０を有する解決策だけが効果的であることが明らかになる。というのは、これによって、２つの摩擦接触におけるＬ指数に互いに独立して影響を及ぼすことができるからである。
【００１７】
しかしながら、本発明の基礎をなす測定によれば、バンド３２間の摩擦作用が理論的な考察に基づいて予想されるものと大幅に異なっていることがわかった。図６は２個のバンド３２間の測定された摩擦作用を描いている。曲線「ＳＬ１」、「ＳＬ２」、「ＳＬ３」および「ＳＬ４」は、バンド３２間の接触部における組み合わせ表面粗さＲａ′のいろいろな値、特にそれぞれ０．１μｍ、０．４μｍ、０．９μｍおよび１．２μｍについての、傍らに断面プロファイル５０を有するバンド３２で測定された測定結果に基づいて描かれている。
予想される曲線ＮＬの極端に右側の部分に対する、各々の曲線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４の予想外の異なる形状と特に大きな上昇は、出願人が現在知る限り、特別な特徴によって生じる。この特徴によれば、バンド３２間の摩擦接触部は周方向においておよびバンド間の移動方向において連続している。それによって、潤滑剤はバンド３２の側から前記接触部内にのみ流れる。この接触部は、普通の動作中にセット３１のバンド３２の間に存在する、潤滑剤の層またはフィルム厚さを制限する。それ故、前記フィルム厚さが微分速度Δｖによって、曲線ＮＬで示される比例増分よりも遅く増大する。摩擦係数μは増大する微分速度Δｖによって実際に比較的に速く増大する。というのは、例えば比較的に薄いフィルム厚さのために摩擦接触部の表面３５，３６の近くで発生する潤滑剤の乱流が、摩擦作用全体に大きな影響を及ぼすからである。更に、上述の表面プロファイルの形状が摩擦に比較的に大きな影響を及ぼすことが観察された。これは、前記の乱流とフィルム厚さに対するその影響によって生じると思われる。
【００１８】
摩擦状態に関する既知の入手可能な情報のために、この特性の選択の余地、すなわち組み合わせ表面粗さＲａ′における増加を調べることは明白なことではなかった。結果として図６に示した、異なる摩擦作用についてこれまでは説明されなかった。
本発明に従い、図５，６の比較によって、次のことを結論づけることが可能である。駆動ベルト３において、
１）バンドセット３１の半径方向最も内側のバンド３２−１と横方向エレメント３３の間の摩擦接触部で作用する摩擦係数μＢＥは多少「慣用の」方法でＬ指数の値に関係づけることが可能である。この摩擦係数は実質的に、Ｌ指数の値が増大するにつれて減少する。上述の動圧潤滑状態ＨＬでは、本発明との関連においては無視することができる小さな増大が起こるかもしれないことに注意すべきである。そして
２）バンドセット３１の個々のバンド３２の間の摩擦接触部で作用する摩擦係数μＢＢは公知の方法でＬ指数の値に関係づけることはできない。この摩擦係数はＬ指数の値が増大するとき、かなり増大し得る。この場合、摩擦接触部における組み合わせ表面粗さＲａ′の増大は一方では、定数項における摩擦係数μＢＢを増大させることになり、他方ではこの摩擦係数の前記増大を早く発生させることになる、すなわちＬ指数の小さな値でこの増大を発生させることになる。
従って、本発明によれば、比較的に大きい、バンド３２間の組み合わせ表面粗さＲａ′（曲線ＳＬ４参照）を使用することにより、半径方向最も内側のバンド３２−１と横方向エレメント３３の間の摩擦係数μＢＥにほぼ一致するバンド間の摩擦係数μＢＢを、駆動ベルト３の全寿命の大部分でないとしても、少なくともかなりの割合の間実現することができる。本発明によれば、この特性の一致は、少なくとも、主として自動車工業で使用されるトランスミッションおよび駆動ベルトの設計と組み合わせて、０．９〜１．４μｍの範囲内のバンドの組み合わせ表面粗さＲａ′によって生じる。特にこの範囲の最高値が用いられるときに、上述の係数比は１よりも小さい値に達し得る。この値の場合、半径方向最も内側のバンドは他のバンドに匹敵する負荷から開放されるという利点がある。
【００１９】
組み合わせ表面粗さＲａ′が実質的に、バンド３２の一方の主面３５，３６、好ましくは内面３５に形成される断面プロファイル５０によって決定されることが好ましい。他方の主面３５，３６は比較的に滑らかに形成され、好ましくは０．２μｍよりも小さい表面粗さＲａを有する。本発明の基礎をなす試験では、断面プロファイル５０を特徴づける上述のパラメータ、すなわち山部５３の角度θ、高さδ、横方向寸法κおよび比σがそれぞれ、２０〜７０°、２〜１４μｍ、１〜２００μｍおよび０．０４〜０．４の値を有する。
これに関連して、前記横方向寸法κが例えば２０μｍ未満の比較的に小さな値を有すると、断面プロファイル自体がかなりの程度、バンド３２の各々の主面３５の表面粗さＲａの決定要因となること、すなわちその場合バンド３２の組み合わせ表面粗さＲａ′が断面プロファイル５０自体の形状によって影響を受けることに留意すべきである。他方では、例えば１００μｍよりも大きい横方向寸法κを有する粗い断面プロファイル５０が選択されると、本発明に従い、バンド３２の各々の主面３５の表面粗さＲａに対する断面プロファイル５０の影響がかなり減少し、その代わりにこの粗さがますます谷領域５４の表面粗さと山部５３の頂部の表面粗さによって決定されることが非常に適していることに留意すべきである。各主面３５の表面プロファイル５０の形状とその表面粗さＲａとをこれらの特性から少なくとも部分的に分離することは本発明による駆動ベルト３の設計および製作プロセスにとって有利である。というのは、前記のプロファイル形状と摩擦係数μＢＥ，μＢＢの間に組み合わせ表面粗さＲａ′を介して破壊的および予測不可能な相互作用が実質的に存在しないからである。
【００２０】
横方向エレメント３３とバンドセット３１との間の摩擦係数μＢＥとＬ指数の実際に生じる範囲「Ｚ」は図５に示してある。一方、図６は個々のバンド３２間の摩擦係数μＢＢの各曲線について実際に生じる類似の範囲「Ｚ」を別々に示している。前者の「Ｚ」はかなりの領域にわたって延在し、実際に生じる対応する摩擦係数μＢＥの値について、０．１２と０．０６〜０．０７の間で変化させることが可能である。この場合、最も低い値はおそらく摩擦接触部の摩耗の結果としておよびそれに関連する組み合わせ粗さＲａ′の減少の結果として特に駆動ベルト３の寿命の最後の方で測定可能である。更に、ＥＰ−Ａ−１２２１５６２に記載されているように、駆動ベルト３の縦方向におけるバンドセット３１のための横方向エレメント３３の支持面３７の形状と、バンドセット３１に関する傾動線３４の位置は両方とも、対応する摩擦係数μＢＥに対して影響を及ぼす。一例として、前記方向において真っ直ぐである支持面３７は、丸みのあるまたは弓形の支持面３７と比べて、大きな摩擦係数値をもたらす。
横方向エレメント３３とバンドセット３１の間の摩擦係数μＢＥのこの値を、個々のバンド３２の間の摩擦係数μＢＢの値、すなわち特に曲線ＳＬ２の「Ｚ」範囲によって示すような０．０７から０．０８〜０．０９までの値と比較すると、特に２つの値が既にオーバーラップしていることがわかる。それによって作動中の或る特別な条件下での上述の係数比μＢＥ／μＢＢは１に等しい値をとる。それでもやはり、比が１とは異なる作動状態がしばしば起こる。
【００２１】
本発明による手段の使用、すなわち個々のバンド３２の間の摩擦接触部における比較的に高い組み合わせ粗さＲａ′（０．９μｍから、すなわち曲線ＳＬ３から）の使用は、個々のバンド３２の間の摩擦係数μＢＢが実際に生じる、横方向エレメント３３とバンドセット３１の間の摩擦係数μＢＥに一層一致することを意味する。その結果、耐用年数全体の大部分にわたってほとんど１に等しい係数の比μＢＥ／μＢＢを生じる。更に、個々のバンド３２の間の摩擦係数μＢＢは一層均一になる、すなわち例えば上記式（１）によって表したように作動条件に左右されにくくなるという利点がある。更に、本発明による手段は横方向エレメント３３の前記支持面３７を駆動ベルト３の縦方向にほとんど真っ直ぐに作ることあるいは傾動線３４をバンドセット３１のすぐ近くに配置することを可能にする。これは、個々のバンド３２の間の摩擦接触部における本発明による比較的に高い組み合わせ粗さＲａ′の結果として、横方向エレメント３３とバンドセット３１の間の摩擦係数μＢＥの比較的に高い値が、個々のバンド３２の間の摩擦係数μＢＢの比較的に高い値によって補償されるからである。
高い組み合わせ表面粗さＲａ′が、片側に形成される表面プロファイル５０を通常配置したバンド３２の内面の表面粗さＲａの増大によって実現されると、これは勿論、半径方向最も内側のバンド３２−１と横方向エレメント３３の間の摩擦接触に影響を及ぼす。結局、この摩擦接触のために、Ｌ指数が式（１）に従って少し減少し、摩擦係数μＢＥが少し増大する（図４参照）。しかしながら、実際には、摩擦係数μＢＥの増大は個々のバンド３２の間の摩擦係数μＢＢの増大よりも少ない。更に、作動の間、これは、寿命全体の中の比較的に短いならし運転中の駆動ベルト３の摩擦接触部の増大した初期摩耗によって部分的に補償される。これは、恐らく横方向エレメント３３と半径方向最も内側のバンド３２−１の間の表面硬さの違いが原因で、前記初期摩耗がこの横方向エレメントと半径方向最も内側のバンドの間の摩擦接触部で最も大きいことに原因がある。更に、この摩耗が組み合わせ表面粗さＲａ′を減少させ、それ故式（１）に従ってＬ指数を増大させることになる。
【００２２】
更に、半径方向最も内側のバンド３２−１と横方向エレメント３３の間の組み合わせ表面粗さＲａ′は、横方向エレメント３３または少なくともその支持面３７の表面粗さＲａを、約０．４μｍの通常の値から０．３μｍよりも低い値、好ましくは０．２μｍよりも低い値に低下させることによって低減させることができる。これは例えば前記支持面３７を研磨または被覆加工することによって行われる。
本発明に従い、前記摩擦係数μＢＥ，μＢＢの間の最適な一致は少なくとも、トランスミッションで使用されるときの駆動ベルト３のオーバードライブ全負荷上昇として知られている状況で達成される。この状況は、駆動プーリ２のシーブ４，５間で駆動ベルト３の可能な最も小さな有効回転半径Ｒ２と、駆動ベルト３の供給トルクＴと回転速度のこの状況下での最大値によって特徴づけられる。
【００２３】
この場合、バンドセット３１の２個のバンド３２間で作用する摩擦係数μは、試験台上で回転駆動される２つの円筒ローラ周りにバンド３１を張り、これらのローラを所定の付勢力で互いに押し開きする方法によって測定される。この場合、好ましくは第１ローラが回転する速度で加えられるトランスミッションの駆動ベルトの最も危険な負荷、すなわち前記全負荷状況の間、ローラの寸法または半径が駆動ベルトの有効半径Ｒ１，Ｒ２に一致すると有利である。
ローラに接触するバンドセット３１の最も内側のバンド３２−１と他のバンド３２との間の有効回転半径の差の結果として、トランスミッションの作動中と同じ方法で、各バンド３２の間の周速の差Δｖが自動的に決められる。適切な場合、一般的に小さな半径を有するローラである各第２ローラは、このローラの周速とバンドセット３１の半径方向最も内側のバンド３２−１の内面３５の周速の差が、駆動ベルト３の全負荷状況の間駆動ベルトの内面３５と横方向エレメント３３の間で発生する速度差に従って求められるように駆動可能である。付勢力は好ましくは、少なくとも第２ローラの位置で第２ローラ内面３５が駆動ベルト３の全負荷状況の間に生じるような前記半径方向力に一致する垂直力Ｆｎ１にさらされるように選定される。
バンド３２の内面３５に実際に作用する摩擦係数μを決定することができる。というのは、バンド３２の周囲にわたる引張り力Ｆｔの振幅、すなわち発生する最大引張り力ＦｔＭＡＸから最小引張り力ＦｔＭＩＮを差し引いた値が、次式（５）を満足するという事実があるからである。
【００２４】
【数５】
2008520930.tif 000007
ここで、αはバンドセット３１が２個のローラの小さい方に接触する角度である。引張り力Ｆｔがバンド３２の弾性ヤング係数Ｅと、バンド３２の周方向に対して垂直な断面の表面積Ｓと、バンドの測定された伸びεの積によって決定されるので、式（５）は次式（６）のように書き換え可能である。
【００２５】
【数６】
2008520930.tif 000008
ここで、εＭＡＸとεＭＩＮはそれぞれ、バンド３２の周にわたって、例えばひずみ計によって測定したバンドの伸びεの最大値と最小値を表す。
【００２６】
前記のひずみ計測定のような既存の技術によって、半径方向最も外側のバンド３２−３以外のバンド３２の前記伸びεを測定することは困難であるかまたは不可能であるので、本発明では、簡単に実施できる次の方法を提案する。
−上記の測定方法を用いて、バンドセット３１の最も外側のバンド３２に作用する垂直力ＦｎＢを測定する。
−前記最も外側のバンド３２をバンドセット３１から取り外す。それによって、それまでは最も外側のバンド３２でなくバンドセット３１内の１つは今や、半径方向において更に外側に位置する。すなわち、ストリップの残りのセットの最も外側のバンド３２になる。
−完全なバンドセット３１に加えられる半径方向力Ｆｒとなる前記付勢力は因数（Ｆｒ−ＦｎＢ）／Ｆｒによって通分される。
−上記の３つのステップは、バンドセットがただ１個のバンド３２、すなわち元の全部揃ったバンドセット３１の最も内側のバンド３２−１からなるまで、いずれの場合にも残りのバンドセットの最も外側のバンド３２について繰り返される。
しかし一般的には、上記の簡単な測定方法を用いることにより、充分な精度の結果も得られる。この場合、バンドセット３２はただ２個のバンドからなり、測定は上述のパラメータの簡単に実現できる値で行われる。このパラメータは次のような程度まで摩擦状態を特徴づける。すなわち、これらのパラメータが一緒に式（１）に従って、作動中生じるＬ指数の値に一致する値でＬ指数を決定するような程度まで特徴づける。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】２個のプーリと１本の駆動ベルトを備えた無段変速トランスミッションを簡略化しておよび部分切断して示す図である。
【図２】２つのバンドセットと横方向エレメントを備えた図１の駆動ベルトの一部を示す図である。
【図３】バンドセットに、およびバンドセットから作用する力を示す、横方向エレメントとバンドセットの簡略化した側面図である。
【図４】表面プロファイルを備えたバンドセット３１の１個のバンド３２の斜視図とＡ−Ａ線に沿った簡略断面図である。
【図５】バンドセットの半径方向最も内側のバンドと横方向エレメントの間の摩擦係数がそれを特徴付けるパラメータに関連づけられた測定結果に基づくグラフである。
【図６】バンドセットの隣接する２つのバンドの間の摩擦係数がそれを特徴付けるパラメータに関連づけられた測定結果に基づくグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
３  駆動ベルト、３１  バンドセット、３２  バンド、３３  横方向エレメント、３５，３６  主面、３７  支持面、５０  表面プロファイル、５３  隆起した山部、５４  谷領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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