(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1本の連続バンド（２２）を有し、連続可変式トランスミッション比を実現するトランスミッション用駆動ベルト（１）であって、
前記ベルト（１）は半径方向内側の表面と、一列の板状の前記横断要素（３０）とを有し、前記横断要素（３０）はそれぞれサドル面（３３）を有し、前記サドル面（３３）は前記横断要素（３０）が前記連続バンド（２２）の長さ方向（Ｌ）に沿って自由に滑動できる状態で前記連続バンド（２２）の半径方向内側の表面と接触するようになり、前記横断要素（３０）には、その横断傾斜縁（３２）の周りで２枚の相互に接触している該横断要素（３０）に相互の回動を可能にする先細部分（３１）が設けられており、それにより、前記長さ方向（Ｌ）に前記ベルト（１）および前記少なくとも1本の連続バンド（２２）が曲がる最小曲率半径（ＲMIN）が決定され、さらに、前記少なくとも1本の連続バンド（２２）には、予備曲げ半径（ＲPB）にて長さ方向に曲げられた形にして内部残留応力分布が与えられ、前記少なくとも一本の連続バンド（２２）の前記予備曲げ半径（ＲPB）が前記最小曲率半径（ＲMIN）の２．５倍と４．０倍の間の値であることを特徴とする前記駆動ベルト（１）。
【請求項２】
前記予備曲げ半径（ＲPB）が前記最小曲率半径（ＲMIN）の略３．３倍であることを特徴とする請求項１に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項３】
前記予備曲げ半径（ＲPB）が前記最小曲率半径（ＲMIN）の略３倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項４】
前記連続バンド（２２）が非金属含有物を含む材料から造られることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一つに記載の連続的に可変のトランスミッション比を実現するトランスミッションの前記駆動ベルト（１）であって、 少なくとも一本の連続バンド（２２）から構成され、前記連続バンド（２２）が一列の板状の横断要素（３０）と係合していて、前記横断要素（３０）は前記連続バンド（２２）の長さ方向（Ｌ）に沿って自由に滑動し、前記横断要素（３０）には前記横断要素（３０）の横断傾斜縁（３２）の周りで２枚の相互に接触している前記横断要素（３０）に相互の回動を可能にする先細部分（３１）が設けられており、それにより前記長さ方向（Ｌ）に駆動ベルト（１）および前記少なくとも一本の連続バンド（２２）が曲がる前記最小曲率半径（ＲMIN）が決定され、さらに、前記少なくとも1本の連続バンド（２２）には、前記予備曲げ半径（ＲPB）にて長さ方向に曲げられた形にして内部残留応力分布が与えられ、前記予備曲げ半径（ＲPB）は、最大の予備曲げ半径（ＲPB-MAX）と最小の予備曲げ半径（ＲPB-MIN）との間で前記連続バンド（２２）の周囲に沿って変化し、前記少なくとも一本の連続バンド（２２）の周回長さにわたって平均したとき、前記予備曲げ半径（ＲPB）の値が前記最小曲率半径（ＲMIN）の２．５倍と４倍との間にあることを特徴とするトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項６】
前記最小の予備曲げ半径（ＲPB-MIN）が最小曲率半径（ＲMIN）の２倍に等しいか、それよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項７】
前記最大の予備曲げ半径（ＲPB-MAX）と前記最小の予備曲げ半径（ＲPB-MIN）との間の比の値が１．５と２．５との間であることを特徴とする請求項５もしくは６に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項８】
前記少なくとも一本の連続バンド（２２）の周回長さにわたって平均すると前記予備曲げ半径（ＲPB）の値は前記最小曲率半径（ＲMIN）の３．０倍と３．３倍との間にあることを特徴とする請求項４、５もしくは６に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項９】
前記最大の予備曲げ半径（ＲPB-MAX）と前記最小の予備曲げ半径（ＲPB-MIN）の両方の値が前記最小曲率半径（ＲMIN）の２．５倍と４倍との間にあることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項１０】
前記駆動ベルト（１）を構成している少なくとも一つのリング（２１）が幾つかの同心状に積まれた連続バンド（２２−１，２２−２，２２−３，２２−４）から成り、そして前記少なくとも一本の連続バンド（２２）は前記リング（２１）の半径方向で最も内側のバンド（２２−１）であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項１１】
前記リング（２１）の半径方向で最も外側になるバンド（２２−４）が前記最小曲率半径（ＲMIN）の略１．９倍の予備曲げ半径（ＲPB）を与えられていることを特徴とする請求項１０に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項１２】
幾つかの同心状に積まれた連続バンド（２２−１，２２−２，２２−３，２２−４）の中の、請求項１０におけるその他の連続バンド（２２−２，２２−３，２２−４）、請求項１１におけるその他の連続バンド（２２−２，２２−３）に与えられている予備曲げ半径（ＲPB）が前記最小曲率半径（ＲMIN）の２倍であることを特徴とする請求項１０もしくは１１に記載のトランスミッションの駆動ベルト（１）。
【請求項１３】
少なくとも一本の連続バンド（２２）が一列の板状の横断要素（３０）と係合していて、前記横断要素（３０）は前記連続バンド（２２）の長さ方向（Ｌ）に沿って自由に滑動し、前記横断要素（３０）には前記横断要素（３０）の横断傾斜縁（３２）の周りで２枚の相互に接触している前記横断要素（３０）の相互の回動を与える先細部分（３１）が設けられており、それにより前記長さ方向（Ｌ）に前記駆動ベルト（１）および前記少なくとも一本の連続バンド（２２）が曲がる最小曲率半径（ＲMIN）を定め、予備曲げ半径（ＲPB）にて長さ方向に曲げられた形にして内部残留応力分布を前記連続バンド（２２）が与えられる前記駆動ベルト（１）と、溝幅が可変となるＶ字形溝をそれぞれが形成している二つのプーリ（２、４）とを設けた連続可変トランスミッションにおいて、前記トランスミッションの作動中前記長さ方向（Ｌ）で連続バンド（２２）が曲げられるときの最小曲率半径の２．５倍と４倍との間の範囲内に前記予備曲げ半径（ＲPB）の値があることを特徴とする連続可変トランスミッション。
【請求項１４】
二つの円筒ローラ（６）の周りに取り付けて回転させている間に連続バンド（２２）を僅かに延ばすことにより前記バンド（２２）を変形させる段階と、炉内で吊られている間に前記バンド（２２）を熱処理する段階とを備え、連続可変トランスミッションでの使用に適している、請求項１ないし１３のいずれか一つに記載の駆動ベルト（１）の連続バンド（２２）の製法において、前記ローラ（６）の直径（Ｄ）の値は５０ｍｍから７０ｍｍであることを特徴とする駆動ベルトの連続バンドの製法。
【請求項１５】
前記熱処理工程中前記炉内に吊られている間に連続バンド（２２）の周回は側面で見て楕円となるように吊られていることを特徴とする請求項１４に記載の駆動ベルトの連続バンドの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特許請求の範囲の請求項１の冒頭部分に記載の駆動ベルトに係るものである。更に本発明はそのような駆動ベルトの連続バンドの製法に係るものであり、そしてそのようなベルトを使用する連続可変トランスミッションに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
この形式の駆動ベルトは、特に自動車に使用するためエンジンと負荷との間で連続的に変化する速度とトルクとで機械的動力を伝達する連続可変トランスミッションに使用するものとして一般に知られている。このような駆動ベルトはＥＰ−０．２７９．６４５Ｂ１明細書（特許文献１)に開示されている。この既知の駆動ベルトは一つもしくは二つの無端リングと、駆動ベルトの長さ方向と直交して相互に平行に配置した板状の横断要素の列とから成り、無端リングはそれらの横断要素のスロットに配置され、横断要素は長さ方向でリングに沿って自由に滑動するようになっている。無端リングは幾つかの連続バンドを同心状に積み重ねた成層体である。こうすることによりリングはかなりの引っ張り強度を有し、しかも長さ方向で比較的容易に曲がれる。
【０００３】
連続可変トランスミッションの使用状態では、二つのプーリは回転するように接続されており、それぞれのプーリは二つのプーリディスクを有し、これらのディスクは幅が変化するＶ字形溝を形成している。このようにトランスミッションにおいて使用されるので、既知の駆動ベルトは、張力、屈曲、引っ張りをその作動中受けていて、高い内部応力を生じており、その内部応力の大きさはプーリの回転速度とトランスミッションにかかるトルクによって変わる。ベルトが辿る軌道曲線は、それが一方から他方のプーリに行く二つの長さ方向に真っ直ぐな部分と、二つのプーリのそれぞれの曲率半径でプーリのディスクの間を通る二つの長さ方向の屈曲部分とを含んでいる。二つのプーリのそれぞれの曲率半径はトランスミッションの変速比を決める。前記張力、屈曲、及び引っ張りの結果として、半径方向で内側に向いた面に近い連続バンドの引張応力と、半径方向で外側に向いた面に近い連続バンドの引張応力とは、トランスミッション内で駆動ベルトの作動中に最大応力レベルと最小応力レベルとの間で周期的に変化する。この周期的な変化によって駆動ベルトは疲労してひび割れする。これは究極的には駆動ベルトを破断する。この疲労ひび割れによる破断のリスクを最小にするために、もしくは疲労に対する抵抗を高めることによりできるだけベルトの寿命を延ばすために、既知のベルトは予め曲げている、即ち製造中に内部に応力を分布させ残存させるようにしている。この既知の技術で内部残留応力分布を与えて、駆動ベルトの作動中に半径方向で内側に向いた面に近い処の最大引張応力と、半径方向で外側に向いた面に近い処の最大引張応力とは等しくなるようにし、それにより全体の最大引張応力は最小となるようにしている。こうなるのは、連続バンドの内部残留応力分布が、作動中に連続バンドが屈曲する最小曲率半径の２倍の曲率半径で連続バンドを屈曲させるときの応力分布に一致するときである。内部残留応力分布によって連続バンドが湾曲するときの曲率半径、例えば連続バンドを切断して自由に放置したときに連続バンドが湾曲するときの曲率半径をここでは予備曲げ半径と言う。予備曲げ半径と最小の曲率半径との間の関係は正確に保たれており、特に、前記曲率の半径方向において見た連続バンドの厚みが前記最小の曲率半径に比べて小さいとき（大抵の駆動ベルトではそうなる）、予備曲げ半径と最小の曲率半径との間の関係は正確に保たれる。連続バンドを直交方向に切断して放置したとき、その切断したバンドが採る形の長さ方向における曲率半径を測定することにより連続バンドの内部残留応力分布を決めることはＥＰ−０．２８３．３０３Ｂ１（特許文献２）に説明されている。
【０００４】
この既知の技術では所望の予備曲げ半径は、駆動ベルトを使用しているトランスミッションの正常作動中に無端リングがそれの長さ方向に屈曲するときの最小の曲率半径の２倍である。一般に言って、そして少なくとも乗用車のトランスミッションに使用する駆動ベルトについて言えば、作動中に生じるこの最小の曲率半径は、隣接相互接触の横断要素の駆動ベルトの軸周りの最大相互回動を決めている横断要素の先細りと駆動ベルトの長さ方向の寸法である横断要素の厚みとによって、横断要素により決まる駆動ベルトの最小の曲率半径にかなり正確に一致する。勿論、この後の方の最小半径は、幾らか、通常はごく僅か、作動中実際に生じる最小曲率半径より小さく、トランスミッションの変速比の全範囲を実現している。実際には、連続バンドの最適の予備曲げ半径は、少なくとも乗用車の駆動ベルトに利用した典型的な場合には、駆動ベルトの物理的な最小の曲率半径を１０％増加することにより略得られる。
【特許文献１】
欧州特許−第０．２７９．６４５Ｂ１明細書
【特許文献２】
欧州特許−第０．２８３．３０３Ｂ１明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのような予備曲げ半径でもって予め曲げれるのであるが、その連続バンドはできるだけ動作寿命の長い駆動ベルトを齎すものでなければならないのに、実際には駆動ベルトは理論的に期待されるよりも早く故障してしまう。従って、現在使用されている駆動ベルトはそれらの公称トランスミッション・キャパシティに対して寸法を大きめにしており、そのことは既知技術で理論的に必要とされるよりも長さ方向で見て直交する横断面の面積を大きくした無端リングを装備していることを意味している。有利なこととしてこのような大きめの横断面の面積は連続バンドにおける最大応力レベルを低下させる。リングに使用される連続バンドの数を増大することにより、もしくはそれの横幅を増大することにより大きめの横断面の面積とすることができる。しかしながら、これらの手法は駆動ベルトの費用とサイズに影響し、原則として望ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、価格を高めることなく、もしくは所与の公称トルク伝達キャパシティに対して駆動ベルトの価格を低下させて、既知の駆動ベルトの動作寿命を改善することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によりこの目的は特許請求の範囲の請求項１の駆動ベルトにより驚くほどに達成されるのである。
二つの円筒ローラの周りを走る集合駆動ベルトと、別個の連続バンドとの両方で行った長期の疲労試験とそれの結果の分析とから驚くべきことが判明したのであり、それは駆動ベルトの故障が連続バンドの疲労によることが明らかな場合には、作動中に生じる最小曲率半径の２倍（これはこれまで最適値と思われていた）よりもかなり大きい予備曲げ半径を採用することにより、駆動ベルトの作動寿命を延ばすことができるということである。本発明ではこの現象を、リングの半径方向の最も内側の連続バンドの半径方向で外側に向いた表面近くよりも半径方向で内側に向いた表面近くでしばしば既知駆動ベルトの破断が始まることを観察したことによって説明できる。これらの観察から次のことが推定できる。即ち、駆動ベルトの描く湾曲した軌道部分において、半径方向の最も内側の連続バンドの半径方向で内側に向いた表面と横断要素との間の相互作用が、例えば局所的に生じた接触応力の結果として高められる。更に次のことも推定できる。既知の理論と実際の試験との間の齟齬が横断要素が連続バンドに接触応力を生じさせることを結果として招来させているのであり、これはプーリが半径方向外方で無端リングに横断要素を押し付けて無端リングはそれにより引っ張られ、半径方向の最も内側の連続バンドの半径方向で内側に向いた表面近くに主として接触応力が局在するようになる。これらの接触応力は、前記張力、屈曲、及び引っ張りに原因する駆動ベルトの作動中に連続バンド内で引張応力に重ね合わされ、そして不都合なことに引張応力の大きさを局所的に増大させる。非金属含有物（窒化チタン（ＴｉＮ）とかカーバイド化チタン（ＴｉＣ）のような含有物）を含んでいる材料から造られた連続バンドの場合にはこの現象ははっきりしており、重大なことになる。そのような非金属含有物は駆動ベルトの連続バンドに現在使用されているマルエイジング鋼のような材料に含まれているのが普通である。このような材料ではベルトの破断に至るバンドの疲労割れ目が、普通思われるようなバンド表面にではなく、非金属含有物のある場所で比較的表面に近い処でバンド材料の内側に現れる。そのような含有物が知覚し得るほどの大きさ、例えば５ミクロンより大きいと、前述の接触及び引張応力の公称レベルより大きく応力レベルを局所的に増加させる。
【０００８】
本発明に従って少なくとも無端リングの半径方向で最も内側の連続バンドを予め曲げることにより、前記曲げと引っ張りとによる最大の引張応力は、半径方向で外側に向いた表面近くで引張応力を大きくすると言う犠牲を払って、半径方向で内側に向いた表面近くで低減されるが、このことは望ましくないように思われる。その理由は、このやり方によって連続バンドにおける全体の最大応力レベルも増加し、その結果疲労強度が減少することが考えられるからである。ところが、このやり方で本発明を実施すると疲労強度は驚くほどに増加する。その理由は、連続バンドの半径方向で内側に向いた表面近くの接触応力の不都合な影響は曲げに原因する引張応力の減少によって少なくとも部分的に補償されるからである。こうして、連続可変トランスミッションに使用する駆動ベルトの連続バンドの性質が判ると、本発明の手法は作動中の最大引張応力レベルを多少安定させる。この手法により最も内側の連続バンドの疲労に対する抵抗は、作動中に駆動ベルトに掛かる最大許容負荷を低減させることなく、即ち公称トルク伝達能力を減少させることなく、驚くほど増大する。
【０００９】
リングのすべての連続バンドが同じ予備曲げ半径を有するならば、即ち、同じプロセス・セッティングを用いて同じ製作プロセスにより造られていれば、費用をかけただけの効果はあると一般に考えられていることに注目されたい。本発明によってもこれはそのとおりであり、その理由はその駆動ベルトのその他の連続バンドがそれらのそれぞれ外方に向いた表面近くで増加した最大応力レベルを受けても、半径方向で最も内側の連続バンドは、前記接触応力のような付加的な応力を駆動ベルトの作動中に受け、そして疲労により最も裂けやすくなるからである。勿論、所与の最大の予備曲げ半径を超えるとき、連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くの増大された最大の応力レベルは局所疲労亀裂を開始させる。半径方向外側近くの最大応力レベルと半径方向内側近くの最大応力レベルとの間の適当な最大運用可能比は約３であることが分かった。この値以下では裂け目が内側に向いた表面と外側に向いた表面との間でややランダムに分散して始まる。例えば、ＥＰ−Ｂ１−０．２７９．６４５(特許文献１)に示されているような予備曲げ半径と前記最大応力レベルを関係づけている既知の式を使って、前記最大応力比が約４の値を有する予備曲げ半径に一致することを計算できる。こうして、本発明によれば少なくとも一本の連続バンドの予備曲げ半径は、作動中に生じる無端リングの最小の曲率半径の２．５倍以上であり、２．５倍と４．０倍との間の値を有するのが好ましく、この範囲の半ばである、即ち駆動ベルトの長さ方向で湾曲した部分の最小半径の約３．３倍であるのが好ましく、更に好ましくは約３倍である。更に大きい予備曲げ半径を採用すると連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くで疲労による亀裂を生じると言う望ましくない結果となることが判明した。
【００１０】
ここで注目すべきことは、作動中既知ベルトでは無端リングの半径方向で最も外側の連続バンドと横断要素との間で相互作用が発生することがあるということである。この原因となる現象は、駆動ベルトの無端リングがＶ字形溝を出る処でプーリディスクが弾性変形し、この弾性変形のため、横断要素が、半径方向外側の連続バンドとの相互作用を介して、無端リングによりプーリから引き剥がされるまでプーリと一緒に回動し続けようとすることである。この相互作用は、半径方向で最も外側の連続バンドに、特に、半径方向外側に向いた表面近くで局所的に大きい負荷を結果として生じ接触応力を生じる原因となる。そこで本発明では、少なくとも二つの同心状に重ねた連続バンドから成る無端リングを設けた駆動ベルトにおいて、その無端リングの半径方向で最も外側のバンドに駆動ベルトの長さ方向で湾曲している部分の最小半径の２倍よりも小さい、好ましくは約１．９倍の予備曲げ半径を持たせているのである。
【００１１】
すべて同じ予備曲げ半径とされている連続バンドをリングに採用する方が好ましいと考えるのであれば、先に述べた３．３という好ましい値よりも幾らか小さい前記最大レベル間の比を採用し、それによって連続バンドの半径方向で外側の表面近くの最大応力レベルを減少すると言うことによって最も外側の連続バンドにかかる追加の負荷に配慮することができる。本発明によれば、駆動ベルトの長さ方向で湾曲した部分の最小半径の約３倍の予備曲げ半径がこの点で適当であった。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、最小の予備曲げ半径と最大の予備曲げ半径との間で周回に沿って連続バンドの予備曲げ半径は変化し、好ましくは楕円状に変化する。このような連続バンドは、周回に沿って連続バンドを均一に予め曲げて内部残留応力を多少とも均一に分布させる工程と、その後でその連続バンドを熱処理する工程とを少なくとも有する好ましい製造方法においてかなりの利点がある。この後の工程では連続バンドの表面をできるだけ多く曝すようにして炉内に連続バンドを確実に吊って置くのであるが、このことは完全にそして均一に熱処理を分布させるために必要である。非常に都合のいいことには、本発明では製品を容易に扱ってこれらの要件を満たすことができる。つまり、前記予め曲げる工程において生じた円形をバンドが採ろうとするその癖（傾向）を利用してバンドを楕円形にしてしっかり吊りデバイスにバンドを保持させてもよいのである。更に、楕円形は特に（準）連続製造工程の場合、工程容量（プロセス・キャパシティ）という理由で好ましい。熱処理中に生じる内部応力の解放が、この懸垂法の結果として、連続バンドの周回に沿って一様ではなく、予備曲げ半径は最小の予備曲げ半径と最大の予備曲げ半径との間で変わる。
【００１３】
既知技術から離れ、そして最小の予備曲げ半径と最大の予備曲げ半径との間で所望の比が与えられたとすると、好ましいと考えることは以下のことである。即ち、実際の最大と最小の予備曲げ半径は前記長さ方向曲率の最小半径の２倍の最適値の両側に鏡像関係に位置しており、連続バンドの半径方向で内側に向いた表面近くの最大引張応力と半径方向で外側に向いた表面近くの最大引張応力とは再び等しくなることである。つまり、変化する予備曲げ半径の既知の状態を与えるとすると、従来では通常、そのように変化する予備曲げ半径の最小値と最大値とが倍率の最適値２から均等に離れるように、バンドの周囲に沿った予備曲げ半径の変化を分布させることが考えられる。例えば、予備曲げ半径において、誤差の限界として１の全変化を付けて連続バンドが製造されるとする。従来は、最小曲率半径に対して、最小予備曲げ半径を１．５（＝２−０．５）倍に等しく、最大予備曲げ半径を２．５（＝２＋０．５）倍に等しくすることが望ましいとされただろう。しかし本発明の好ましい形態では、上記明白な説明から離れて、最小曲率半径に対する倍率の平均値、即ち実際の局部的予備曲げ半径がその上下に変化する最適値として２．５と４との間の値が選択されるべきである。例えば、最小予備曲げ半径は２と３．５（＝２．５−０．５と４．０−０．５）の間の倍率に、最大予備曲げ半径は３と４．５（＝２．５＋０．５と４．０＋０．５）の間の倍率に、それぞれ設定されるべきである。上に説明した洞察と経験とに基づいて、請求項６に記載の駆動ベルトで驚くほど優れた疲労特性が得られた。
【００１４】
予備曲げ半径の最も小さい値（これは主として連続バンドの半径方向で内側に向いた表面近くで疲労による亀裂が実際に始まるという洞察に基づいて、最もクリティカルであると考える）が駆動ベルトの長さ方向で湾曲した部分の最小半径の２倍に少なくとも等しいならば、更なる改善が実現される。少なくとも疲労強度を低下させることなく連続バンドの最適プロセス処理を有利に実現するには、複数の同心状に積まれた連続バンドが含まれている場合、連続バンドの最も小さい予備曲げ半径は本発明に従って前記長さ方向曲率の最小半径の２倍に等しいか、それよりも大きく、少なくとも一本の連続バンドの最小予備曲げ半径は２．５倍以上である。連続バンドの周回に沿う前記最大応力レベル間の差を許容範囲に保ちながら望ましいプロセス処理を実現するには、本発明によれば最大の予備曲げ半径と最小の予備曲げ半径との間の比は１．５と２．５との間であって、一層好ましくは、約２である。
【００１５】
本発明を更に精巧なものとすると、最小の予備曲げ半径と最大の予備曲げ半径との両方の倍率の値は既に決定した２．５と４との間にある。このようにして、最適駆動ベルト疲労抵抗は実現される。本発明により最大の予備曲げ半径と最小の予備曲げ半径との倍率の比は、最適値２を有する１．５と２．５の間の値とすべきであり、例えば、最小半径２であって、最大半径４のとき、最適値４／２＝２となる。前記予備曲げ半径の間の比はせいぜい１．６ぐらいであるので、プロセス処理は最適よりも僅かに少ない。前記予備曲げ半径の平均値のみならずその前記最小及び最大値、即ち、前記予備曲げ半径が前記バンドの周回方向に沿って変化する場合には、請求項１を満たす、１．６の値が達成される。即ち、２．５と４との間の値の請求項に記載されている好ましい範囲における値を持つ。この後者の場合には、最小予備曲げ半径のための最小値は２．５であり、最大予備曲げ半径のための最大値は４であり、前記比が４／２．５＝１．６になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な説明から明らかになる上述の、そして他の目的を視野に入れて、本発明に係る可撓性ベルト形式のトランスミッションの好ましい実施形態の例を添付図に示す。図１は、よく知られているこの種の形式の駆動ベルト１を装備した連続可変トランスミッションの側面断面図である。このトランスミッションは、駆動軸３の周りで回転する駆動プーリ２、被駆動軸５の周りで回転する被駆動プーリ４、及びプーリ２と４とを駆動接続している駆動ベルト１を備えている。トランスミッションの各プーリ２，４は、Ｖ字形の溝を形成する二つの円錐ディスクを備え、そのＶ字形溝にベルト１の長さ方向Ｌにおいて曲げられた軌道の形となって駆動ベルト１の部分が入り込んでいる。二つのプーリ２と４の間を駆動ベルト１は、長さ方向に真っ直ぐ延びた軌道部分を走る。軌道の曲がった部分における駆動ベルト１の二つの曲率半径Ｒは相互に統制した仕方で調整されて、プーリ２と４との間で所望の速度とトルクの伝達比を実現する。この制御はこの方面の技術では一般に知られており、ここでこれ以上説明することはない。トランスミッションの駆動ベルト１は、無端リング２０と多数の板状横断要素３０とを含み、駆動ベルト１の湾曲軌道部分では横断要素３０は駆動プーリ２と被駆動プーリ４のディスクの間で締め付けられ、摩擦接触してそれらの間でトルクを伝達するようにしている。
【００１７】
図２は図１の横断面Ａ−Ａで切断した駆動ベルト１を示している。この駆動ベルト１の二つの無端リング２１は成層構造となっていて、複数の同心状に積み上げた、即ち半径方向に組み合わせた連続バンド２２（２２−１，２２−２，２２−３，２２−４）から成り、これは駆動ベルト１の拡大断面図である図３に明らかである。これらのリング２１は横断要素３０に設けた溝に支給され、それぞれの溝は半径方向外向きの境界面（鞍部面）３３と半径方向内向きの境界面（上方面）３４とがあって、横断要素３０は無端リング２１の周回に沿って長さ方向に滑動するようになっている。駆動ベルト１を湾曲軌道部に通すようにさせるために、横断要素には半径方向で先細りとなっている内側部分３１を設けており、そこでは横断要素３０の厚み、即ち長さ方向Ｌの寸法は駆動ベルト１の半径方向内側に向かって減少している。このことにより二つの隣接し、相互に接触している横断要素はそれら要素の横断方向の傾斜縁３２の周りで傾くことができ、それにより駆動ベルト１はそれの長さ方向Ｌに曲がれる。図４に示されるように、先細り部分３１が二つの隣接横断要素３０の間の最大傾斜角ａを決め、これと横断要素３０の公称厚みとが一緒になって最小曲率半径ＲMINを決める。最小曲率半径ＲMINとは、作動中に曲げられるであろう最小の曲率半径をいう。この最小曲率半径で駆動ベルト１は、もっと正確に言えば無端リング２１はそれの長さ方向Ｌで曲がれる。従って、駆動ベルト１の長さ部分の曲率半径は無端リング２１が直線となる処での最大半径Ｒ∞と無端リング２１が長さ方向Ｌで最もきつく曲げられる処での最小半径ＲMINとの間で変化する。駆動ベルト１の典型的な使用例である自動車のトランスミッションでは、板状横断要素３０の厚みは１．０ｍｍから２．５ｍｍの範囲であり、無端リング２１の周回長さは６００ｍｍから９００ｍｍの範囲である。横断要素３０のテーパは、最小半径ＲMINが約２５ｍｍないし３５ｍｍであるように決められる。作動中にトランスミッション内で駆動ベルト１が実際に受ける最小曲げ半径は、長さ方向の曲げの前記最小半径ＲMINよりも幾らか大きくなっていて、駆動ベルト１とそれを使用するトランスミッションの製造誤差のためのある許容度を与えている。
【００１８】
プーリ２と４を回転するように接続している連続可変トランスミッションに使用すると言う本質のため、駆動ベルト１は、作動中に絶えず延ばされたり、曲げられたりする。これによって、各連続バンドの半径方向で内側に向いた表面近くと半径方向で外側に向いた表面近くの引張応力は最大応力レベルと最小応力レベルとの間で変化する。最大応力レベルを最小にするには、駆動ベルト１の各連続バンド２２−１，２２−２，２２−３，２２−４に連続バンド２２の製造中にそれの内部に応力分布を残存させるようにする。すると、図５に示すように連続バンド２２を切って放置すると、その連続バンド２２は曲率半径を有する長さ方向に湾曲した形を採り、ここではそう呼んでいる「予備曲げ半径」ＲPBは、一定であってもよく、バンドの周回方向に沿って最大値と最小値との間で変更することもできるバンドの予め曲げられる半径であって、これは最小曲率半径ＲMINの２倍である。図６のグラフは連続バンドの半径方向内側に向いた表面近くの最大引張応力σMAX-INと連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くの最大引張応力σMAX-OUTと予備曲げ半径ＲPBとの間の関係を示している。このグラフによれば最大引張応力σMAX-INとσMAX-OUTとは最小曲率半径ＲMINの２倍の予備曲げ半径２ＲMINで等しくなっている。破線のΔσMAXは応力σMAX-INとσMAX-OUTとの差を示している。従って、連続バンド２２内全体にわたって生じている最大引張応力レベルはこれらの状況下では最小である。
【００１９】
ここで本発明によれば、実際に観察されたこととして、少なくとも連続バンド２２の損傷がそれの疲労によるものであることが疑いもない場合、駆動ベルト１の作動寿命は、これまで最適と考えられていた作動中に生じる最小曲率半径ＲMINの２倍よりも実質的に大きい予備曲げ半径ＲPBにすることによって顕著に延命できると言うことである。更に具体的に言えば、本発明によればリング２１の少なくとも、半径方向で最も内側の連続バンド２２−１の予備曲げ半径ＲPBは、作動中に生じる前記の最小曲率半径ＲMINの少なくとも２．５倍とすべきである。ほぼ図６と一致する本発明のこれらの実施形態は図７のグラフに示されており、横軸にはＲPBとＲMINとの商ＲPB／ＲMINをプロットしている。本発明に従う手段により連続バンド２２の半径方向内側に向いた表面に前記の最小曲率半径ＲMINと比較して巾を小さくしている多数の横断要素３０と強制的に接触、滑動させている連続バンド２２を駆動ベルト１に使用したのものを考えてみる。駆動ベルト１の湾曲軌道部分の所で横断要素３０同士の相互作用、一層具体的には、鞍部面３３と半径方向で最も内側の連続バンド２２−１の半径方向で内側に向いた面との相互作用が局所的に引張応力を高めて、リング２１の他のバンド２２−２，２２−３，２２−４と比較してバンド２２−１を時期尚早に損傷させると考えている。
【００２０】
本発明によれば、その外の、一層半径方向外側に位置する連続バンド２２−２，２２−３，２２−４は、最も内側の連続バンド２２−１の予備曲げ半径とそれぞれ異なる個別の予備曲げ半径にしてもよいが、最も内側の連続バンド２２−１の予備曲げ半径と一致する予備曲げ半径ＲPBにするのが好ましい。図６から見えることは、本発明によるこの予備曲げ半径ではそれぞれのバンド２２−２，２２−３，２２−４において、全体の最大引張応力は増大し、そして特に連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くの最大引張応力σMAX−OUTは増大するけれども、駆動ベルトの作動中最も内側の連続バンド２２−１により受け止められる付加的な応力は更に大きく、そのためこの最も内側の連続バンド２２−１は疲労により最も損傷する傾向にある。勿論、所与の閾値である予備曲げ半径ＲPBを超えるとき、連続バンド２２の半径方向外側に向いた表面近くの大きくなった最大応力レベルは局所的な疲労亀裂を開始させる。連続バンド２２の屈曲と伸長とによる前記の最大応力レベル間の適当な最大作動比は３であることが判っており、これは図７における、前記の最大応力レベルの式（ＥＰ−Ｂ１−０．２７９．６４５(特許文献１)参照）で計算した駆動ベルト１の長さ方向の曲がった部分の最小半径の約４倍の最小の予備曲げ半径と一致する。更に大きな予備曲げ半径ＲPBでは連続バンド２２の半径方向で外側に向いた表面近くで疲労亀裂を開始させてしまうことになり望ましいことではない。
【００２１】
自動車、特に乗用車に典型的に使用される駆動ベルト１として本発明では、その寿命をかなり延命したものを得るため、少なくとも無端リング２１の半径方向で最も内側の連続バンド２２−１に無端リング２１の長さ方向の湾曲部の最小曲率半径ＲMINの約３．３倍の予備曲げ半径ＲPBを与える。
【００２２】
駆動ベルト１の作動中に無端リング２０のリング２１の半径方向で最も外側の連続バンド２２−４と横断要素３０、特に、それの上方面３４との間でも相互作用が生じる。このようなことを生じさせていると考えられる原因となる現象は、少なくとも駆動ベルト１の無端リング２１がＶ字形溝を出る処でプーリディスクの弾性変形が生じ、そのため、半径方向で最も外側の連続バンド２２−４と前記の上方面３４との間の相互作用を介して無端リング２１によりプーリ４もしくは５から横断要素３０が引き離されるまで、横断要素３０がプーリディスクと一緒に回転し続ける傾向にあると言うことである。この相互作用は接触応力となって、半径方向で最も外側の連続バンド２２−４の半径方向で外側に向いた表面近くで生じた引張応力を高める。多数の同心状に積み重ねた連続バンド２２を設けた少なくとも一つの無端リング２１を含む駆動ベルト１にも本発明にしたがって、それの半径方向で最も外側の連続バンド２２−４に最小曲率半径ＲMINの２倍よりも僅かに小さい、好ましくは約１．９倍の予備曲げ半径ＲPBを与える。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、一本の連続バンド２２の予備曲げ半径ＲPBは、それの周回に沿って変化するとき、最小の予備曲げ半径ＲPB-MINと最大の予備曲げ半径ＲPB-MAXとの間で、好ましくは次式にしたがって楕円状に変化する。
【００２４】
【数１】
0004310073.tif 000002
ここで、φは０から３６０度まで変わる回転角である。
【００２５】
切断すると、この楕円状に予め曲げた連続バンド２２は、図８に示したような曲率半径ＲPBが変わる長さ方向に曲がった形を採る。このような連続バンド２２は、本発明にしたがって連続バンド２２を製作する製作プロセスにおいて明らかにそれと認められる利点を有しており、その製作プロセスは予め曲げる工程と連続バンド２２の熱処理に続く工程とを少なくとも含んでいる。
【００２６】
図９に予め曲げる工程を示す。このプロセスにおいて所望の最小の予備曲げ半径ＲPB-MINより幾らか小さいローラ直径を有する二つの円筒ローラ６の周りに連続バンド２２を巻き掛ける。そのローラ６はその後で連続バンド２２と一緒に駆動回転させられる。同時に力をローラ６の少なくとも一つに加えて、それを他方のローラ６から引き離し、それによりそれらの間の中心距離Ａを増大させる。この工程によって連続バンド２２は予め曲げられ、そして同時に幾らか伸ばされ、それによりそれに伴う変形がバンド２２の周回に沿って均一に分布する。この工程の結果として内部残留応力の分布を均一にさせ、そして予備曲げ半径ＲPBにおいてバンド２２の周回に沿って内部残留応力はほぼ一定となる。本発明の目的から見て、少なくともこの好ましいと考える駆動ベルトと連続可変トランスミッション設計で５０ｍｍと７０ｍｍの間のローラ直径Ｄを使って予備曲げ半径ＲPBとすることができた。
【００２７】
熱処理の工程では連続バンド２２を炉内に確実に吊るしてそれの表面をできるだけ多く周囲環境に曝し、バンド２２に対して完全且つ均一に分布した熱処理を行う。本発明にしたがって、容易にバンドを扱えるとともにこの要件を満足させるとき、好都合にバンド２２を側面で見て楕円形にすることができる。図１０に示したように、このことは例えば３本もしくはそれ以上の棒を効果的に配置することにより実現できる。このやり方により、前記の予め曲げるプロセスにおいて実現された円形の形状を再び採ろうとするバンド２２の傾向は、図１０に示すように何本かの棒７と該バンド２２との間で反作用力ＦRをもたらす。この反作用力ＦRは、連続バンド２２を懸垂装置に確実に保持するために使える。連続バンド２２にこうして強制した楕円形もプロセス・キャパシティを最適化するのに、特に（準）連続製作工程の場合に好ましい。そのような（準）連続製作工程の場合、製品の一つの方向がプロセス・キャパシティを決めてしまう。熱処理中自然に生じる内部応力の弛緩がそのような垂下法の結果として、連続バンド２２の周回に沿って一様ではなく、従って予備曲げ半径ＲPBは、バンド２２の周回に沿って最小の予備曲げ半径ＲPB-MINと最大の予備曲げ半径ＲPB-MAXとの間で変化する。本発明にしたがってこのことは許容できることであり、特に最大の予備曲げ半径ＲPB-MAXと最小の予備曲げ半径ＲPB-MINとの間の比ＲPB-MAX／ＲPB-MINの値が、１．５と２．５との間にある、好ましくは約２であるときこのことは許容できる。
【００２８】
本発明は上記の駆動ベルト１の連続バンド２２を製作する方法にも係るものであり、その製法はバンド２２を２個の５０ｍｍから７０ｍｍの範囲の直径Ｄの円筒ローラ６の周りに取付け回転させて僅かに引き伸ばすことによりバンド２２を変形させる工程と、炉内に垂下させてバンド２２を熱処理する工程とを含んでいる。また、熱処理工程において連続バンド２２を吊るしてそれの周回が楕円の形を採るようにさせるということが非常に有利であると考えられる。
本発明は上記の説明と添付図に限定解釈さるべきものではなく、その技術的範囲は特許請求の範囲の記載により解釈さるべきである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動ベルトの動作寿命を、それの価格を高めることなく延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  周知の駆動ベルトを設けた連続可変トランスミッションの断面側面図を示す。
【図２】  図１のＡ−Ａで切断した既知の駆動ベルトを示す。
【図３】  図２の駆動ベルトの部分拡大詳細図である。
【図４】  既知の駆動ベルトの略図であって、駆動ベルトとそれの連続バンドの長さ方向に曲げられている最小曲率半径を示している。
【図５】  一定の予備曲げ半径を持つ切断した連続バンドの形を示す。
【図６】  既知の駆動ベルトの連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くの最大の引張応力と半径方向内側に向いた表面近くの最大の引張応力とを予備曲げ半径に対してプロットしたグラフを示す。
【図７】  既知の駆動ベルトの連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くの最大の引張応力と半径方向内側に向いた表面近くの最大の引張応力とをそれの予備曲げ半径と最小曲率半径との比に対してプロットしたグラフを示す。
【図８】  予備曲げ半径が最大と最小の予備曲げ半径の間で変わる連続バンドの切断したときの形状を示す。
【図９】  製作中に連続バンドを予備曲げするために使用する工程の略図である。
【図１０】  製作中に連続バンドを扱う好ましいやり方を説明する略図である。
【符号の説明】
１：駆動ベルト、２：駆動プーリ、３：駆動軸、４：被駆動プーリ、５：被駆動軸、２１：無端リング、２２：連続バンド、３０：横断要素、３１：横断要素の先細部分、３２：傾斜縁、３３：鞍部面、３４：上方面、ａ：最大傾斜角、Ｌ：長さ方向、ＲMIN：最小曲率半径、ＲPB：予備曲げ半径、Ｒ∞：最大半径、σMAX-OUT：連続バンドの半径方向外側に向いた表面近くの最大引張応力、σMAX-IN：連続バンドの半径方向内側に向いた表面近くの最大引張応力、ΔσMAX：破線（ΔσMAXは応力σMAX-INとσMAX-OUTとの差）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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