(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ベルト（３）が周囲に配置される２つのプーリを有する、無段変速機で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）が配置される連続する１組のバンド（３１）を備え、前記要素は、少なくとも周方向（Ｌ）に前記１組のバンド（３１）に沿って移動することができ、前記１組のバンド（３１）は、半径方向に一緒に重ねられている少なくとも複数の（ｚ個の）バンド（３２）を有し、前記１組のバンド（３１）の少なくとも２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間において、半径方向にとり囲まれる、すなわち内側、のバンド（３２；ｘ）の外面（３６）と、半径方向にとり囲む、すなわち外側、のバンド（３２；ｘ＋１）の内面（３５）と、の間に周方向の長さの違いがある駆動ベルト（３）において、
前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）間の摩擦接触において働く摩擦係数を第１の摩擦係数（μｘ＋１）とし、
前記２つの隣接するバンド（３２；ｘ，ｘ＋１）の前記半径方向内側のバンド（３２；ｘ）の前記内面（３５）上の摩擦接触において働く摩擦係数を第２の摩擦係数（μｘ）とした時、
少なくとも周方向の長さの前記違いが正の値である場合には、前記駆動ベルト（３）の動作中、前記第１の摩擦係数（μｘ＋１）が、前記第２の摩擦係数（μｘ）よりも大きく、
少なくとも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、前記第２の摩擦係数（μｘ）より小さい、
ことを特徴とする駆動ベルト。
【請求項２】
前記摩擦係数（μｘ＋１，μｘ）が、下式：
【数４】
0004673846.tif 000011
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１組のバンド（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）上の摩擦接触において働く摩擦係数を示し、
を満足させることを特徴とする、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、その間に複数のより低い谷の領域（４１）を有する複数の隆起した山部（４０）により形成される１つの表面形状を有し、  前記複数の山部（４０）のうちの少なくとも幾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、前記複数の山部（４０）の横断方向の寸法が、前記谷の領域（４１）の横断方向の寸法の１／７より小さく、前記複数の山部（４０）が、前記バンド（３２）の周方向（Ｌ）に対して、１０〜８０度の範囲内の１つの角度を有する、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】
前記複数の山部（４０）が、互いに１つの角度で方向づけられる少なくとも２つの主要な方向に伸長し、前記主要な方向が、前記バンド（３２）の１つの周方向（Ｌ）に対して同じ角度を有することを特徴とする、請求項３に記載の駆動ベルト。
【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、それが少なくとも１組のバンドの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挟み込まれている場所で、１組のバンドの半径方向内側のバンド上で垂直方向の力として支持されている、半径外側方向の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１組のバンドの高さを通して、すなわち１組のバンドのすべてのバンドを横断して伝搬し、その場合、理論上の張力は、バンドを横断して均一に分配され、その結果、１組のバンド全体が定義の範囲に延びる。この場合、各バンドに働く垂直方向の力は、半径方向内側面、すなわち内側のバンドの内側面上における半径方向の力のレベルから、半径方向外側面、すなわち１組のバンドの外側のバンドの半径方向外側面におけるゼロに均一に低減する。
さらに、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、幾何学的に画定された周回速度の違いにより、１組のバンド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、１組のバンドの高さに従って低減するので、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、バンド上に掛かる上記張力、すなわちせん断応力以外の機械的負荷を表す。さらに、上記負荷は、変速機での駆動ベルトの回転中に周期的に発生する変動、すなわち振幅、を受ける。何故なら、上記垂直方向の力は、駆動ベルトの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、１組のバンド内の種々のバンドの摩擦力が均一に設定され、それにより１組のバンド全体で摩擦力が均一にそして垂直方向の力に比例して配分され、それによりさらに、駆動ベルトの耐用年数を決める負荷の振幅が、すべてのバンドに対して等しくなり、従って最小になる、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１組のバンドの疲労応力の分布を最適化するという目的に基づいている。この明細書においては、本発明は、１組のバンド内の一対の隣接するバンド間のいわゆる半径方向の遊びの定義として、ペアの半径方向で囲まれる、すなわち、内側、のバンドの外側面と、ペアの半径方向に囲んでいる、すなわち外側、のバンドの内側面との、周方向の長さの違いをπの２倍（２π）で除した値を使用する。
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、１組のバンドのバンド間にはいつでも、ある程度の半径方向の遊びがあるという事実に基づいている。この半径方向の遊びは、上記摩擦力およびその分布に有意の影響を与える。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く獲得された洞察と結びつけ、ここから驚くべきしかし非常に有用な結果が得られた。本発明による駆動ベルトは、実際に使用されていて、効率的な大量生産に適している１組のバンドの設計を、１組のバンドのバンドを横断す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、１組のバンドの２つの隣接するバンド間に適用されている。この場合、多数のバンドから１組のバンド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、ある状況下では、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、許容された半径方向の遊びが大きいほど、その周方向の長さおよび／または半径方向の寸法または厚さが一定の分布を有する、別々に製造された一定の数量のバンドから、より多くの１組のバンドを組立てるのが容易になる。
【特許文献２】米国特許第４，５７９，５４９号公報
【０００４】
しかし、上記の許容された半径方向の遊びは、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マルエージング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。正または負の半径方向の遊びをその間に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、他方のバンドが全体の張力の一部を吸収し始める前に、上記遊びがなくなるまで伸長しなければならない。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内側のバンドが若干延びる。その結果、１組のバンドの隣接する複数の対の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１組のバンドと比較して、垂直方向の力およびそれ故摩擦力が、セットの高さを横断して加速的に小さくなる。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、反対方向の摩擦係数を変化させることにより、少なくとも部分的に補償することができる。さらに、この種の摩擦係数の変化は、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、驚くべきそして比較的単純な方法で実行されることが分かった。
【０００５】
（図面の簡単な説明）
図１は、  ２つのプーリと１つの駆動ベルトを有す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１組のバンドと複数の横断要素を有する図１の駆動ベルトの一部を示す図である。
図３は、  １組のバンドの間に働く力の表示を有する１つの横断要素および１組のバンドの簡単な側面図である。
図４は、  半径方向の力で正規化され、１組のバンドの別々のバンド上に加わる垂直方向の力を示す図表である。
図５は、  駆動ベルト内に働く関連する摩擦係数が、本発明により定義される様子を示す図表である。
図６は、  １組のバンドの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しているという測定結果に基づくグラフである。
図７は、  山および谷の領域からなる粗い表面形状を有する１組のバンドの１つのバンドの一部分の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、例えば乗用車の駆動部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の間に挟み込まれることができ、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１組のバンド３１を有する。各１組のバンドは、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１つの組立体を有する。これらの複数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がプーリ上で互い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先き細になっている。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、１組のバンド３１に導かれて順に前方に押してゆく。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、１組のバンド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１組のバンド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１組のバンド３１の半径方向内側のバンド３２−１の間、および、複数のバンド３２の間に発生する摩擦力Ｆｗも示す。明確化のため、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、複数のバンド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、複数のバンド３２の半径方向内側を向いている面、すなわち内面３５上に加わる垂直方向の力Ｆｎは、半径方向内側のバンド３２−１の内面３５上における上記半径方向の分力Ｆｒのレベルから、半径方向外側を向いている面、すなわち半径方向外側のバンド３２−３の外面３６上における「ゼロ」に、１組のバンド３１を横断して均一に低減する。全部でｚ個の複数のバンド３２を有する１組のバンド３１のｘ番目のバンドの内面３５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】
0004673846.tif 000002
ここで、ｘ＝１は、１組のバンド３１の半径方向内側のバンド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】
0004673846.tif 000003
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１組のバンド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、交差線の棒は、それぞれの場合に、１組のバンド３１の連続するバンド３２−１、３２−２および３２−３の内面３５に加わる其々の垂直方向の力Ｆｎｘを示す。縦線の棒は、同じパラメータを表すが、これは、隣接するバンド３２の間に正の半径方向の遊びを有する１組のバンド３１用であり、横線の棒は、バンド間に負の半径方向の遊びを有する１組のバンド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、１組のバンド３１の連続するバンド３２−１、３２−２、３２−３の内面３５に加わる摩擦力Ｆｗｘは、１組のバンドの高さｚを横断して他より急速に低減するが、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、１組のバンド３１の複数のバンド３２間には幾らかの半径方向の遊びが存在し、ある状況下においては、一定程度の遊びが意図して探される。
本発明によれば、１組のバンド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、これは通常最も理想的な分布と見なされるが、１組のバンド高さｚを横断して摩擦力Ｆｗの均一な低減が依然として得られるか、または少なくともそれに近似する。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、１組のバンド３１の一対の隣接するバンド３２の間の摩擦係数μを、適切な方法で、実際に発生する垂直方向の力Ｆｎｘからスタートして、摩擦力ｗＦｗｘの１組のバンドの高さｚを横断する所望の低減に対して適合することを提案する。
【００１０】
【数３】
0004673846.tif 000004
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】
0004673846.tif 000005
この場合、垂直方向の力Ｆｎの１組のバンドの高さｚを横断する実際に発生する低減は、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されることが好ましい。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、所望の摩擦係数μｘ＋１の、横断要素３３と１組のバンド３１の半径方向内側のバンド３２−１との間の接触における摩擦係数μ１との関係を示し、それは一対の隣接するバンド３２間で式（４）により決定される。そこでは、図４の１組のバンド３１の場合、１組のバンドの高さｚを横断して摩擦力Ｆｗｘの比例した低減が得られる。すなわち、その内部の複数のバンド３２間に半径方向の遊びのない１組のバンド３１は交差線の棒となり、正の半径方向の遊びを有する１組のバンド３１は縦線の棒となり、負の半径方向の遊びを有する１組のバンド３１は横線の棒となる。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１組のバンド３１の場合には、１組のバンド３１内の複数のバンド３２間の摩擦係数μが、半径方向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、目標とするように複数のバンド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間の摩擦接触で測定した摩擦係数μが、特性パラメータΚＰに対して点描されており、少なくとも３つの、上記摩擦接触のいわゆる複合表面粗さＲａ’の値毎に表示されている。Ｒａ’は下式により表される。
【００１２】
【数５】
0004673846.tif 000006
ここで、Ｒａ１は、半径方向内側のバンド３２−ｘの外面３６の表面粗さであり、Ｒａ２は、上記摩擦接触の半径方向外側のバンド３２−（ｘ＋１）の内面３５の表面粗さである。
図６では、曲線Ｉの複合表面粗さＲａ’は、ほぼ０．９μｍに等しく、曲線ＩＩの複合表面粗さＲａ’は、ほぼ０．４μｍに等しい。両方の場合、摩擦接触の表面３５、３６の一方の上記表面粗さＲａ１、Ｒａ２は、それに適合した粗さ形状によるものである。粗さ形状は、とりわけ、摩擦接触を通過する、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、粗さ形状は、バンド３２の内面３５に使用され、間に谷の領域４１を含む多数の重畳する高い山部４０を有する。この山部４０は、バンド３２の周方向Ｌに対して２つの主要な方向に延び、その主要な方向は、両方とも上記周方向Ｌに対して約４５度の角度を有する。最後に、曲線ＩＩＩは、２つの実質的に平滑なバンド３２の間の摩擦接触に関し、即ち約０．１μｍの値の複合表面粗さＲａ’を有し、この値は、摩擦接触を通過する上記潤滑剤の最小の流れに対する表面粗さの下限値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】
0004673846.tif 000007
ここで、Δｖは、その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粗さＲａおよび粗さ形状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、例えば、変速機の変速比の関数として、摩擦接触の速度差Δｖの絶対値への影響を有し、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、１組のバンドの高さを横切る垂直方向の力Ｆｎの形状も、両方とも摩擦接触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間の摩擦接触が、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、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、それにより１組のバンド３１の複数のバンド３２間に存在する潤滑剤の層または膜の厚さが制限される。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による上記膜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、比較的薄い膜厚により、全体の摩擦の挙動にかなりの影響を有するという事実があり、そのため速度差Δｖが増大すると、増大は比較的急速に起こる。さらに、上記形状の形成は摩擦に比較的大きな影響を有することが判っており、上記乱流および膜の厚さによるものと思われる
【特許文献４】欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１  ２２１  ５６２号公報
【００１４】
定義した定数Ｃの場合には、図６から、摩擦接触の速度差Δｖおよび摩擦接触の表面粗さＲａ’の低減により、接触圧力ｐＡＶによる摩擦接触の垂直方向の力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３５、３６の表面が潤滑層により相互に完全に分離する全膜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、新規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、１組のバンド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つの摩擦接触の摩擦係数μの必要な形状を、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、垂直方向の力が１組のバンド高さｚを横断して、比例的に計算された値より大きく又は小さく減少するかが判ればよい、そしてその決定の関数として上記パラメータを、摩擦係数が例えば図６の計測データに基づいてそれぞれ増減するように、選択する。
【００１５】
もちろん、全１組のバンド高さｚを横断して、すなわち、すべての摩擦接触または全ての隣接するバンド３２のペアに対して、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、内部の複数のバンド３２間の正の半径方向の遊びにより、垂直方向の力Ｆｎが、１組のバンドの高さｚを横断して比例的減少よりも大きく減少する１組のバンド３１である。この１組のバンド３１は、図４の縦線の棒として示した。このような場合、本発明によれば、好適には、全負荷状態で起こる特性パラメータΚＰが図６の領域Ｃ内で選択されることが好ましく、それは１組のバンド高さｚを横切る摩擦係数μｘの相対的変化、この場合には増大、が、垂直方向の力Ｆｎの特性パラメータΚＰによって動作中自動的に実現される。その理由は、領域Ｃにおいては、複数のバンド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の表面粗さＲａ、およびそれに適用される形状は、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、可能な所望の値の方向に、１組のバンド３１内に発生する摩擦係数μの絶対レベルを誘導するのに適したパラメータである。さらに、これらのパラメータは、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の勾配を決定し、垂直方向の力Ｆｎの上記定義された変化と比較することができる。本発明を使用する１つの有意な利点は、１組のバンド３１のすべてのバンド３２が、対応する表面粗さＲａおよび表面形状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。
その複数のバンド３２間に負の半径方向の遊びを有する１組のバンド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、図６の領域Ｂ内で選択するのが好ましく、このような場合に望ましい摩擦係数μの相対的低減は、垂直方向の力Ｆｎの特性パラメータΚＰに対する影響により実現される。
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注意する。この下限は、摩擦接触を通過す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膜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。
複数のバンド３２間に正の半径方向の遊びを有する１組のバンド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、摩擦係数μの最小値に随伴されるこのパラメータＫＰ値より若干大きく選択することにより、詳細には、実際の上記最小値が、部分負荷状態で発生するように選択することにより、さらに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間の比率において決定的であるという観察に基づいている。通常の動作中、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への変速中に低減するため、また速度差Δｖの影響は決定的なので、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、ＩＩＩの比較的平らな部分内で見られる摩擦係数μの最小値の結果としての、部分負荷の場合の駆動ベルト３上の低い摩擦損失を、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、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。それはバンド３２間に正の半径方向の遊びを有する１組のバンド３１に対して、本発明に基づき望まれたことである。
【００１６】
本発明の定量的なおよびより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、理論的に近似することができる。それは例えば、１組のバンド３１の隣接するバンド３２の各ペアの間の半径方向遊び分布と、各プーリ１、２の位置において各１組のバンドに加わる半径方向の力Ｆｒと、に基づく１つのモデル計算による。しかしこれらの垂直方向の力は、また、例えば、変速機そのものの内部で、またはある測定方法の助けにより測定することが出来る。それは、１組のバンド３１が、回転駆動する２つの円筒状のロールの間の試験スタンド上に、それらのロールを互いに離反させることにより所定の狭圧力で挟み込まれる測定方法である。この場合、ロールの寸法または半径は、変速機の駆動ベルト３の実効走行半径Ｒ１およびＲ２に一致することが好ましい。また同様に第１ロールの回転速度も一致することが好ましい。上記全負荷状態で、１組のバンド３１のロールと接触している内側のバンド３２−１と、他の複数のバンド３２と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と他のバンドの間に周方向速度Δｖに違いができる。適切な場合には、第２のロール、通常は半径が小さい方、は、このロールと１組のバンド３１の半径方向内側のバンド３２−１の内面３５との間の周方向速度の違いが、駆動ベルト３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と一致するように、駆動させることができる。また、狭圧力は、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の全負荷状態中に発生する半径方向の力と一致する垂直方向の力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、随伴する特性パラメータΚＰの値が上記全負荷状態の値に一致する場合には、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１組のバンド３１の半径方向内側のバンド３２−１に対する垂直方向の力Ｆｎ１、および各バンド間の差速Δｖで測定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ことにより、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、ロールの場所において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】
0004673846.tif 000008
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、対応するバンド３２の周方向と垂直な方向の断面の表面積であり、αは、１組のバンド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、
１組のバンド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、
１組のバンド３１の上記外側のバンド３２を除去し、以前外側から１つ内側のバンドであったバンドを、残りの１組のバンドの中で半径方向最外側に位置するバンド３２とする、ステップと、
完全な１組のバンド３１に掛かる半径方向の力Ｆｒに至る上記挟圧力が係数（Ｆｒ−ＦｎＢ）／Ｆｒだけ低減されるステップと、からなり、
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１組のバンド３１の内側のバンド３２−１だけになるまで、各段階で依然として残っている１組のバンドの外側のバンド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の周方向の張力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】
0004673846.tif 000009
ここで、αは、１組のバンド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の周方向に垂直な断面の表面積Ｓ、およびバンドの測定された伸びεの積により決定されるので、式（８）を下式のように書き換えることができる。
【００１９】
【数９】
0004673846.tif 000010
ここで、εＭＡＸおよびεＭＩＮは、それぞれバンド３２の周方向に測定した伸び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、１組のバンド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に採り入れられた測定結果が得られた、粗さ形状の略図である。図７は、高い山部４０を有するバンド３２の内面３５の小片を示し、山部の間に谷の領域４１があり、また、駆動ベルト３およびそのバンド３２の周方向Ｌを示す。本発明に基づき摩擦係数μの所望の形状を形成するのに特に適しているこのような粗さ形状は、山部４０の少なくとも有意の部分が、バンド３２の周方向Ｌに対して２つの主要な方向に延び、上記主要な方向は両方とも、バンド３２の周方向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。これは山部４０が谷の領域４１より３〜１５ミクロン高いことと、山部４０の横断方向の長さが上記方向の谷の領域４１の長さの１／７以下、好適には１／１０以下であることによる。
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、全膜潤滑状態が摩擦接触に適用される、特性パラメータΚＰが比較的高い値では、摩擦係数μは、事実上一定な低い値を取らず、むしろ対照的に、特性パラメータΚＰの増大に伴って有意に増大することが判った。このすべての結果は、摩擦係数μの予測しなかった最小値が、特性パラメータの関数として、バンド３１間の摩擦接触に発生することである。それ故、以前には、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、すなわち線ＯＬで概略示す領域ＡまたはＢとＣの間の遷移場所で、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、本発明に基づいて、低減粗さ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。０．１ミクロンの下限は、摩擦接触を通過する上記潤滑剤の十分な流量を確保するために必要である。
特性パラメータΚＰは、駆動ベルト３および１組のバンド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、定数ｆおよび軸方向の力Ｆａｘの大きさにより、使用される変速機の動作パラメータによっても定義されるため、その値は、通常、多かれ少なかれ固定される。そのような場合、低減粗さＲａ’の適切な選択により、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ができる。
【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１組のバンド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】１組のバンド上に働くおよび１組のバンドからの力を示す横断要素および１組のバンドの簡単な側面図である。
【図４】半径方向の力および１組のバンド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】１組のバンドの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】山部領域および谷の領域を有する粗さの形状を有する１組のバンドの１つ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  １組のバンド
３２  バンド    ３３  横断要素    ３４  傾斜ライン    ３５  内面
３６  外面    
【図１】
0004673846.tif 000012
【図２】
0004673846.tif 000013
【図３】
0004673846.tif 000014
【図４】
0004673846.tif 000015
【図５】
0004673846.tif 000016
【図６】
0004673846.tif 000017
【図７】
0004673846.tif 000018