专利名称：环形金属带及其制造方法以及无级变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及环形金属带及其制造方法以及无级变速器。更具体地，本发明涉及具有多个(不同)厚度的元件的环形金属带。
背景技术：
例如在日本专利No.2532253中公开了一种常规环形金属带。
在日本专利No.2532253中，公开了一种随机布置两种或更多种元件以减小噪声的技术。
但是，仅仅是随机布置元件并不一定具有足够的降噪效果。
发明内容
本发明是根据上述问题而设计的，本发明的目的在于提供一种可以充分地减小噪声和振动的环形金属带及其制造方法以及无级变速器。
根据本发明的环形金属带包括环形体和多个配合在环形体上的金属制第一和第二元件。第一元件具有第一厚度。第二元件具有比第一厚度小的第二厚度，并且，第二元件的数目和第一元件的数目大致相等。第一和第二元件由环形体支承以根据最长序列(最大长度序列，maximum lengthsequence)沿厚度方向叠置。
在如上构造的环形金属带中，因为第一和第二元件根据最长序列沿厚度方向叠置，所以可以确保第一和第二元件更随机的布置。因而，可以减小由所述元件产生的振动和噪声。此外，使用最长序列使得可以容易地通过计算确定第一和第二元件的布置。
下面说明最长序列。最长序列是用于在长周期基础上(以长周期)产生高度精确的随机数的方法。在设定初始值N后，基于该初始值N确定第k(＞N)个数的值。当N＝7且第k-N和第k-1个数的值相等时，第k个数变为0。相反地，当第k-N和第k-1个数的值不同时，第k个数变为1。
更具体地，如果将初始值N(＝7)设定为0000001，则可从该初始值获得第1至第7个数0000001。为了设定第k＝8个数，参考第1(＝k-N＝8-7)和第7(＝k-1＝8-1)个数。因为第1个数为0而第7个数为1，则第8个数成为1。因此，以这种方式确定了最长序列的排列。基于这种排列，例如可以将第一元件设置在“0”位置，而将第二元件设置在“1”位置，从而根据最长序列排列随机地设置第一和第二元件。
应注意，对于最长序列的初始值，如果初始值N例如被设定为7，只能确定一种27-1＝127的排列，尽管可以通过重复该排列而生成超过127的排列。
根据本发明的环形金属带的制造方法是用于这样一种环形金属带的制造方法，该环形金属带具有多个配合在环形体上的金属制第一和第二元件。第一元件具有第一厚度。第二元件具有比第一厚度小的第二厚度，并且，第二元件的数目和第一元件的数目大致相等。第一和第二元件由环形体支承以沿厚度方向叠置。该制造方法包括以下工序通过根据多个随机数组沿厚度方向叠置第一和第二元件来制作多个环形金属带样品；将多个环形金属带样品中的每一个组装到无级变速器，并测量驱动时的噪声；以及基于在多个环形金属带样品中具有最小量噪声的环形金属带中叠置第一和第二元件时所使用的随机数，批量生产环形金属带。
根据用于如上结构的环形金属带的制造方法，可以从多个随机数组中基于能够最小化噪声的随机数来批量生产环形金属带。从而可以提供噪声减小的环形金属带。
根据本发明的无级变速器使用上述环形金属带。
从下面结合附图对优选实施例的说明，可以更清楚本发明的上述和/或其它目的、特征和优点，其中相同的标号用于表示相同的元件，其中图1是根据本发明的第一实施例的带式无级变速器的截面图；图2是用于说明环形金属带的局部透视图；图3是该环形金属带的透视图；图4是一元件的正视图；图5是示出在第一元件和第二元件交替叠置时环形金属带产生的噪声的曲线图；图6是示出在第一元件和第二元件设置成组时环形金属带产生的噪声的曲线图；图7是示出在第一元件和第二元件根据最长序列设置时环形金属带产生的噪声的曲线图；图8是示出在仅叠置有第一元件时环形金属带产生的噪声的曲线图；图9是示出在第一元件和第二元件根据随机数设置时环形金属带产生的噪声的曲线图；图10是示出一种用于根据第二实施例的环形金属带的制造方法的框图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施例。在下面的实施例中，相同的标号用于表示相同或等效的部分，并且不再重复对其详细的说明。
(第一实施例)图1是根据本发明的第一实施例的带式无级变速器的截面图。下面将参照图1说明根据本发明的第一实施例的带式无级变速器100。在带式无级变速器100中，环形带106绕在安装于输入轴200上的输入带轮(pulley)220和安装于输出轴300上的输出带轮320上。在该带式无级变速器100中还设置有一个助力部400，该助力部400向输出带轮320提供一个额外的夹紧力，以抵消由输出轴300从驱动轮接受到的旋转波动。
输入带轮220和输出带轮320各具有一对其槽宽度可以连续地变化的带轮(sheave)108。使用根据车辆行驶状态而被控制的液压回路来改变该槽宽度，将同时改变环形金属带106相对于输入带轮220和输出带轮320的盘绕半径。因此能够连续和无等级地改变输入轴200和输出轴300之间的转速比，即变速比。
图2是用于说明环形金属带的局部透视图。参照图2，环形金属带106具有互相沿厚度方向环形地并列设置的第一元件102和第二元件103。环形金属带106整体上由作为环形金属带的箍(running hoop)104而构成，该箍通过元件102、103的左右鞍部，用以固定(束缚)元件102、103。箍104是柔性金属件，用作构成环形金属带106的带。第一和第二元件102、103被支承在两个箍之间。此外，第一元件102具有第一厚度T1，而第二元件103具有第二厚度T2。
图3是该环形金属带的透视图。参照图3，环形金属带106呈环形，并通过沿箍104随机设置第一元件102和第二元件103而构成。
图4是一元件的正视图。参照图4，第一元件102沿宽度方向的两端的侧面是一对带轮摩擦面112。该带轮摩擦面112与带轮108上的锥形带轮面110接触，并形成为一个符合(仿照)带轮面110的锥形面。具有这一对带轮摩擦面112的基部114具有一个在宽度方向上的中央部位形成的颈部116。该颈部116朝向图4中的上侧延伸，并与左右延伸的头部118连接。在基部114与左右延伸的头部118之间形成有箍104通过其中的左右狭槽。基部114与箍104接触的面是鞍面120。
鞍面120的高度由距离横过基部114的节距线(pitch line)P的尺寸表示。此外，元件102的宽度由在节距线P上方的一个尺寸表示。在颈部116的一个位于头部118之中的延伸位置上，形成有一个一侧面凸出而另一侧面凹进的凹孔(dimple hole)122。彼此相邻的第一和第二元件102、103的凹孔122被设计成配合在一起。此外，凹孔122的凸出部在该元件的前面，而凹进部位于该元件的后面上。而且，第一和第二元件102、103具有宽度W，并且第一和第二元件102、103的宽度大致相等。第一和第二元件102、103的数目也大致相等。
环形金属带106被夹持在所述一对带轮108之间。因为带轮面110和相应的带轮摩擦面112都是锥形面，所以由于来自带轮108的夹紧力产生的负荷沿径向作用在各元件的外侧。但是，由于元件102被箍104束缚，所以各元件沿径向朝向外侧的运动被箍104的张紧力限制。结果，在带轮面110和相应的带轮摩擦面112之间产生摩擦力或者油膜剪切力，从而在带轮108和环形金属带106之间传递转矩。
因此，由于带轮108夹紧环形金属带106而产生将各元件102沿径向朝向外侧挤压的负荷。带轮108的该夹紧力由一另外设置的液压回路控制。如果当车辆在一路面随后成为沥青的低μ道路上行驶时轻轻踏下制动器之后轮胎锁定，则控制装置根据一定的行驶条件(例如输出轴转速的改变)来控制液压回路，以使环形金属带106不会因由于从轮胎传递来的转矩波动或由于变速器档位(速度)控制而造成在一对带轮摩擦面112和带轮108之间打滑。
以这种方式，当第一和第二元件102、103绕带轮108运转时，对该第一和第二元件施加有负荷。因而，当第一和第二元件102、103运转时，它们振动并产生噪声。在本发明中，第一和第二元件102、103根据最长序列设置以减小这种噪声。换句话说，根据本发明的环形金属带106具有一种环形体的箍104，和配合到该环形箍104上的多个金属制第一和第二元件102、103。第一元件102具有第一厚度T1。第二元件103具有比第一厚度T1小的第二厚度T2，并且第二元件103的数目与第一元件102的数目大致相等。第一和第二元件102、103都由箍104支承以根据最长序列沿厚度方向叠置。
即，为了减小由无级变速器的金属带产生的噪声和振动，使用了具有不同厚度的第一和第二元件102、103。此外，规定具有不同厚度的第一和第二元件102、103的设置可以进一步减小噪声级。更具体地，第一和第二元件102、103根据最长序列设置。
图5是示出在第一元件和第二元件交替叠置时环形金属带产生的噪声的曲线图。参照图5，通过交替设置共计420个厚度为1.80mm的第一元件102和厚度为1.65mm的第二元件103而构成环形金属带106。即逐个地设置厚度1.80mm(0)和1.65mm(1)。当环形金属带106在无级变速器中被驱动时，产生如图5中所示的噪声模式(pattern)。这种噪声在400Hz频率附近具有一个峰值，并且显然可知产生了特定频率的噪声。此外，纵轴的刻度表示噪声的幅值，由此可知产生了一大的噪声。
图6是示出在第一元件和第二元件设置成组时环形金属带产生的噪声的曲线图。在图6中，在420个元件中，第一元件102(厚度为1.80mm)形成前半部，而其余的第二元件103(厚度为1.65mm)形成后半部。如图6中所示，在两个频率处出现了峰值。因为这两个频率相邻，产生了与该频率差对应的隆起部。因此，即使是使用具有两种不同厚度的元件，这些元件的均匀排列也将产生会使驾驶员不舒适的两个频率的噪声。
图7是示出在第一元件和第二元件根据最长序列设置时环形金属带产生的噪声的曲线图。参照图7，只出现了一个峰值比图5中所示的噪声还小的峰。此外，由于不存在多个大的峰值，与图6相比可以抑制隆起部的产生。根据这种结果，可以通过将第一和第二元件102、103根据最长序列设置来减小噪声。
图8是示出在仅叠置有第一元件时环形金属带产生的噪声的曲线图。参照图8可知，当环形金属带106仅由第一元件102构成时，存在一个尖锐的峰。此外，图5-7中的纵轴表示相对于图8中的噪声的各个样品的噪声幅值。
图9是示出在第一元件和第二元件根据随机数设置时环形金属带产生的噪声的曲线图。图9中的水平轴表示噪声比，用以表示在各个样品中产生的噪声，当其越接近曲线图中的右侧时各噪声变得越大。该噪声比表示相对于图8中的噪声的幅值的各个样品的噪声的幅值。图9中的纵轴表示对于各个噪声比而示出的样品的数目。
制造1000个环形金属带样品，其中根据各种随机数而设置相同比例的第一元件102和第二元件103。在各个样品中共有420个第一和第二元件102、103。测量这1000个样品的噪声。通过比较所测量的噪声的峰值与在原型样品(图8的样品，即仅由厚度为1.80mm的第一元件102构成的环形金属带)中所产生的噪声，来计算噪声比。在图9中，曲线图中具有向右下方倾斜的阴影线的条表示当各样品具有50％比例的第二元件时各噪声比所出现的样品数目。而且，在图9中，无阴影线的条表示对于各具有33％比例的第二元件时的另1000个样品的等价样品数，具有向下左方倾斜的阴影线的条表示对于各具有25％比例的第二元件时的另外1000个样品的等价样品数。
根据图9可知，即使当第一和第二元件102、103根据各种随机数而设置时噪声比也存在变动。也分别求出示于图5-7中的模式1-3中的样品的噪声比。如图9所示，模式3(最长序列)的样品的噪声比较小，能够实现满意的噪声特性。
换句话说，根据本发明，通过将具有两种厚度的第一和第二元件102、103混合排列从而产生频率调制，可以使带噪声白噪声化。尽管存在由于随机决定顺序而产生的变动，但是通过使用约50％的混合比增加了噪声白噪声化的程度。此外，采用最长序列来设置第一和第二元件102、103允许稳定的带噪声的白噪声化。
对于各曲线图，如同在模式3的最长序列中一样，当存在足够的白噪声化时，在厚度为1.80mm的第一元件102和厚度为1.65mm的第二元件103的频率的中间附近具有一峰值频率。在模式2中，第一元件102和第二元件103的峰都很明显。
(第二实施例)在第二实施例中，使用另一方法来最小化噪声。图10是示出一种用于根据第二实施例的环形金属带的制造方法的框图。在第二实施例中，产生各种随机数，并根据这些随机数制作实际的样品。通过测量样品噪声，得出可以最小化噪声的随机数。
参照图10，首先，在步骤801中产生从第1随机数至第n随机数的n个随机数。对于该随机数产生方法可以使用物理随机数和伪随机数。此外，作为产生伪随机数的方法，还可以使用基于线性同余(linear congruence)法或最长序列的方法。而且，该随机数是使用0和1的排列的随机数。
然后，在步骤802中，分别根据所述随机数制造样品1至n。具有较大厚度的第一元件102对应于随机数中的0而设置，而具有较小厚度的第二元件103对应于随机数中的1而设置。以这种方式，通过根据随机数设置第一和第二元件102、103而制成环形金属带样品1至n。在各样品中，第一和第二元件102、103的数目大致相等。
随后在步骤803中，各样品被组装到带式无级变速器，以测量当实际驱动样品时的噪声。在测量噪声时，可以将无级变速器的操作条件设定为各种条件。然后在步骤804中，分析样品1至n的噪声，以识别出具有最小量噪声的样品。从而可以依次识别出能够最小化噪声的随机数。
在步骤805中，批量生产具有根据在步骤804中所得出的能够最小化噪声的随机数设置的第一和第二元件102、103的环形金属带106。
因此，根据本发明的第二实施例的环形金属带的制造方法，例如，可以应用为具有被装配到作为环形体的箍104的多个金属制第一和第二元件102、103的环形金属带106的制造方法。第一元件102具有第一厚度T1。第二元件103具有比第一厚度T1小的第二厚度T2，并且第二元件103的数目与第一元件102的数目大致相等。第一和第二元件102、103由箍104支承以沿厚度方向叠置。该制造方法包括以下工序通过根据多个随机数组沿厚度方向叠置第一和第二元件102、103来制作多个环形金属带样品(步骤801和802)；将多个环形金属带中的每一个组装到无级变速器，并测量当驱动时的噪声(步骤803)；基于在多个环形金属带样品中具有最小量噪声的环形金属带中设置第一和第二元件时所使用的随机数，批量生产环形金属带(步骤804和805)。
根据如上结构的环形金属带的制造方法，第一和第二元件根据能够最小化噪声的随机数而排列。因此，可以提供能够最大程度抑制噪声的产生的环形金属带。
如上说明了本发明的实施例，但是，也可以对在此所示的实施例进行各种变型。例如，在第一实施例中第一和第二元件的厚度指定为1.80mm和1.65mm。但是，该厚度并不限于此，可以采用各种元件厚度和宽度。而且，还可以将元件宽度(图4中的带宽度W)设定为30mm，而第一元件102的厚度为1.80mm，第二元件103的厚度为1.65mm。
此外，带宽度W可以设定为24mm，而第一元件102的厚度T1为1.50mm，第二元件103的厚度T2为1.40mm。
尽管对本发明参考其示例性实施例进行了说明，但是应当理解本发明并不限于上述示例性实施例或者结构。相反，本发明意在覆盖上述之外的各种变型和等效设置。此外，尽管示例性实施例的各种元件以各种示例性的组合和配置示出，但是包括更多、更少或仅有一个元件的其它组合和配置也在本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种环形金属带(106)，包括环形体(104)和多个金属制第一元件(102)以及数目与所述第一元件(102)的数目大致相等的金属制第二元件(103)，所述第一元件(102)和所述第二元件(103)配合在所述环形体(104)上，各个第一元件(102)具有第一厚度(T1)，各个第二元件(103)具有比所述第一厚度(T1)小的第二厚度(T2)，其特征在于所述第一和第二元件(102、103)由所述环形体(104)支承以根据最长序列沿所述第一和第二元件(102、103)的厚度方向叠置。
2.一种环形金属带(106)的制造方法，该环形金属带(106)具有多个配合在环形体(104)上的金属制第一和第二元件(102、103)，其中，各个第一元件(102)具有第一厚度(T1)，数目与所述第一元件(102)的数目大致相等的各个第二元件(103)具有比所述第一厚度(T1)小的第二厚度(T2)，所述第一和第二元件(102、103)由所述环形体(104)支承以沿该第一和第二元件(102、103)的厚度方向叠置，其特征在于，包括通过根据多个随机数组沿厚度方向叠置所述第一和第二元件(102、103)来制作多个环形金属带样品；将所述多个环形金属带样品中的每一个组装到无级变速器(100)，并测量驱动时的噪声；以及基于在所述多个环形金属带样品中具有最小量噪声的环形金属带中叠置所述第一和第二元件(102、103)时所使用的随机数，批量生产环形金属带。
3.一种使用根据权利要求1的环形金属带(106)或根据权利要求2的制造方法制造的环形金属带的无级变速器。
全文摘要
本发明涉及环形金属带及其制造方法以及无级变速器。第一元件(102)具有第一厚度(T1)。第二元件(103)具有比第一厚度(T1)小的第二厚度(T2)，并且第二元件(103)的数目与第一元件(102)的数目大致相等。第一和第二元件(102、103)都由箍(104)支承以根据最长序列沿厚度方向叠置。
文档编号F16G5/00GK1760566SQ200510108398
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者上田泰史, 青户一朗, 铃木裕二, 日比野良一, 大泽正敬, 服部雅士, 藤井克守, 中村亮 申请人:丰田自动车株式会社, 爱信艾达株式会社