CN101069031B - 用于尤其是汽车驱动装置的平环链 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于尤其是汽车驱动装置的平环链，具有多个通过压力件(5)铰接式相互连接的链板(6)，其中压力件(5)横向于平环链(1)的纵向延伸并且在压力件(5)和链板(6)上各构成弯曲构造的贴靠面(9，10，18，19，26，27)，压力件(5)和链板(6)沿着这些贴靠面相互贴靠以传递力并且各自的贴靠面(9，10，18，19，26，27)具有横向于平环链(1)纵向延伸的宽度并且在横向于该宽度延伸的剖面中在平环链(1)的纵向上观察具有弧长(28)，其特征在于，这些贴靠面(9，10，18，19，26，27)沿着弧长(28)具有至少三个具有不同曲率的区域。

Description

用于尤其是汽车驱动装置的平环链

技术领域

本发明涉及一种用于尤其是汽车变速器、汽车传动线路或汽车发动机辅助驱动装置的平环链，具有多个通过压力件铰接式相互连接的链板，其中，压力件横向于平环链纵向延伸并且在压力件和链板上各构成弯曲构造的贴靠面，压力件和链板沿这些贴靠面相互贴靠以传递力，各自的贴靠面具有横向于平环链纵向延伸的宽度并且在横向于该宽度延伸的剖面中在平环链纵向上观察具有弧长。

背景技术

对于这里所述类型的平环链，根据在汽车驱动装置中的使用不同而存在不同的构型。当用在锥形盘-链无级变速器(CVT)中时，作为汽车变速器的一部分，压力件具有特殊成形的端面，通过它们在锥盘与链之间作为摩擦力来传递拉力。在汽车驱动装置中的大多数其它应用情况下该平环链是齿形链，即链板在至少一侧具有齿，通过它们在齿轮与链之间传递拉力。在现有技术中例如由US-PS 4,906,224已知这种齿形链。这种齿形链用在汽车驱动装置中的多个位置上，例如在全轮分动器中、在用于跨接轴距以实现差速的前横置式变速器(Front-Quer-Getrieben)中、作为变速器内置的液压辅助装置的驱动链、作为内燃机气门机构控制链或者作为汽车的其它辅助装置(冷却剂泵、润滑剂泵、空调压缩机、发电机、启动机、混合式辅助马达、制动力放大器和类似件)的驱动链。

这里所述类型的平环链由多个链板组成，它们通过压力件铰接式相互连接。在此链板可以以板组的形式设置，它们通过将多个链板相互邻接且并排地被压力件穿过来产生，由此得到平环链，它可以在受拉的情况下传递大的力。

压力件与链板之间的力传递在贴靠面上进行，这些贴靠面不仅在压力件上形成而且在链板上形成并且压力件和链板沿着它们相互贴靠。力件也可称为销轴或销钉，它们分别成对地作为摆动铰链***两个板孔中，这些板孔在锥形盘缠绕传动装置的链中经常形成一个大孔。

在压力件上构成不同的功能面。在平环链的孔中相互对置的压力件对在滚动区域或滚动面上相互贴靠。在链的拐点处在该位置发生滚动运动，滚过根据压力件几何尺寸所给定的拐角。

在压力件的贴靠面上压力件贴靠在链板的贴靠面上，由此在这里在链板的贴靠面与压力件的贴靠面之间产生面压力。这些贴靠面必须满足多种要求。一方面所产生的面压力根据贴靠面形状不应过大，另一方面贴靠面也应这样用作防扭转装置，使得压力件在链板的孔中不转动。

为此已知这样的平环链，它们具有分段的贴靠面，每段具有两个明显不同的半径。US 6277046示出一种平环链，它在两个具有不同半径的压力件上具有两个贴靠面。通过这种不同的半径实现防扭转，使得压力件在链板的孔中不转动。在US 5236399中描述了另一种已知平环链，它仍在贴靠面上设置两个不同的半径或者使半径中心点错置，由此实现防扭转。

除了防扭转外贴靠面还必须满足平环链抗裂纹和耐久的要求。为此不允许压力件与链板之间的接触区的面压力超过给定值。按照目前的理解在此要求贴靠面具有小的曲率并由此具有大的曲率半径。因此按照上述已知平环链需要增大曲率半径，以达到减小贴靠面中的接触压力。

已经令人惊奇地证实，不是小曲率半径(由此大的曲率)的存在使得在压力件与平环链的贴靠面的接触区域中产生压应力峰值，而是在不同曲率半径的过渡区域中产生放大的局部应力峰值。这导致这种认识，在已知的平环链中在从一个曲率半径到另一曲率半径的过渡区域中出现明显的应力峰值，具体说即使该过渡部在切向上、即无拐点地延伸时也出现。

在图1中示出一个相应的视图。它示出，在以K标记的小曲率半径与以G标记的大曲率半径之间的过渡区域中产生一个压应力峰值，但小曲率半径区域中的压应力不明显大于大曲率半径区域中的压应力。因此这种认识也表示，不是小的曲率半径使得产生局部的高压应力峰值，而是从一个曲率半径到另一曲率半径的过渡区域成为干扰部位。

即已经证实，尽管压力件上的滚动面为平环链弯曲时的扭转设置，仍发生压力件在贴靠面上的扭转，即，即使在防扭转的平环链中在平环链的链板与压力件的接触面区域中发生相对转动，即在压力件与链板之间在贴靠面上发生剪切运动，这在从一个曲率半径到另一曲率半径的过渡部上导致贴靠面的错误配对，即链板的曲率不再与压力件的曲率一致。

这种剪切导致从压力件与链板之间接触区域中的面支承过渡到在压力件宽度上看的线支承并由此导致接触区域中的接触压力提高，由此在这里发生在图1中所示的压力最大值。这种状况迄今未被考虑，因为按照通常的理解仅根据尽可能大的曲率半径来安排以便降低压力件与链板之间接触面区域中的负荷。

因此存在这样的目标冲突：在贴靠面区域中一方面必须考虑允许的面压力的要求，另一方面也必须抵抗压力件相对于链板的扭转。现在，本发明的任务是，提出一种用于汽车驱动装置的平环链、尤其是用作CVT链或齿形链，它能够解决该冲突。

发明内容

为了解决该任务，本发明提出一种用于汽车驱动装置的平环链，它具有多个通过压力件铰接式相互连接的链板，其中压力件横向于平环链纵向延伸并且在压力件和链板上各构成弯曲构造的贴靠面，压力件和链板沿着这些贴靠面相互贴靠以传递力，各自的贴靠面具有横向于平环链纵向延伸的宽度并且在横向于该宽度延伸的剖面中在平环链纵向上观察具有弧长，所述贴靠面沿着该弧长具有至少三个具有不同曲率的区域。

换言之，由此本发明提出一种平环链，它具有贴靠面，该贴靠面沿其曲线长度在一个剖面中沿平环链纵向观察具有至少三个具有不同曲率的区域，由此避免曲率的大的跃变，但仍设置具有小的曲率半径和大的曲率半径的区域，用于防止压力件相对于链板的扭转。

由此本发明利用了这种认识：与已知的认识不同，在贴靠面区域中建立具有大曲率半径的尽可能小的曲率不具有重要意义，而是设置压力件贴靠面和链板贴靠面的具有足够数量的不同曲率，但避免导致高应力峰值的曲率突变。

在此，按照本发明的有利改进方案规定，最大曲率与最小曲率的比至少为因数2。通过该结构达到，压力件相对于链板具有足够的防扭转安全并且与贴靠面沿其弧长或曲线长度具有至少三个不同曲率的特征一起还具有足够小的曲率突变，由此在贴靠面上在曲率突变区域中不发生不允许的高的压应力。

在此按照本发明也规定，这些曲率在所述至少三个区域中在各个区域内部沿着弧长可以总是不变，即，在沿着平环链的纵轴向的剖面中观察，曲线长度或者弧长可由至少三个圆弧段组成。由此达到这些弧长段的不同曲率之间的突变小，并且，在用于汽车驱动装置的平环链的压力件上观察，作为曲率半径，与导致高应力峰值的从1mm到5mm的大半径跃变相比，各个曲率半径的跃变例如可以先从1mm到3mm然后到5mm进行。

按照本发明还规定，这些曲率在所述至少三个区域中在各个区域内部沿着弧长总是变化的。这意味着，换言之，在这三个不同的区域中不设置恒定的曲率，而是曲率例如可以连续地在各个区域中变化。由此，在平环链的轴向纵剖面中观察由螺旋段组成的贴靠面可以是这样的：其曲率以及由此曲率半径沿着弧长连续地变化。除螺旋段外也可以是这样的贴靠面形状：它们在轴向纵剖面中观察由椭圆段组成，这些的椭圆段曲率在最小值与最大值之间连续变化。除这些形状外作为曲线长度的段也可以是双曲线段或抛物线段，或者是完全普通的贴靠面，它们沿着弧长具有二阶导数连续的曲线段。

按照本发明的一个改进方案还规定，贴靠面沿着弧长具有曲线段，其沿着弧长的最小曲率半径很大程度上位于弧长的中间。

通过将最小曲率半径很大程度上布置在弧长的中间达到，最大曲率位于贴靠面的各自端部区域以外，由此对于压力件达到，它们与最小曲率半径位于贴靠面各自端部区域中的布置相比更加刚性并由此更小挠曲。在压力件较小挠曲的情况下拉力更均匀地分布在所有并排设置的链板上并且链板达到更高的持久强度并且平环链总体可传递更高的拉力。

即，通过按照本发明的平环链达到在贴靠面的不同曲率半径之间的过渡区域中不再出现明显的接触应力突变。压力件在链板孔中的防扭转安全性与已知平环链相比也提高了。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明。附图中示出：

图1在已知的具有两个明显不同的曲率半径的配置中压力件和链板的贴靠面的接触面区域中的面压力变化曲线，

图2用于用在CVT变速器中的已知平环链的示意图，其中图1示出以A标记的区域的放大图，

图3按照本发明第一实施方式的链板和压力件的放大图，

图4按照本发明第二实施方式的压力件的放大图，

图5按照本发明第三实施方式的压力件的放大图以及由这种压力件构成的本发明齿形链的视图，

图6用于解释各个名称的压力件放大图，

图7与图1类似的图，用于解释本发明平环链的压力件与链板之间的接触面区域中的面压力变化曲线。

具体实施方式

如上所述，图1示出已知平环链的压力件与链板之间的贴靠面区域中的面压力变化。在以K标记的小曲率半径与以G标记的大曲率半径之间的过渡区中出现压力件与链板之间接触压力的明显的最大值，其中的原因是小曲率半径K与大曲率半径G之间的曲率半径突变。

图2示出已知的CVT平环链1的一个局部，它由多个压力件2，3和链板4组成。在图2中以A标记的区域在图1中放大示出，因此图1反映压力件2和链板4。

图3示出按照本发明第一实施方式的平环链7的压力件5和链板6的放大图。

如可清楚看到的那样，在压力件5与链板6之间构成两个贴靠面区域8和11，其中，贴靠面区域8由压力件5上的一个贴靠面9和链板6上的一个互补构造的贴靠面10构成。贴靠面区域11以类似方式由压力件5上的贴靠面和链板8上的贴靠面组成。

压力件5和链板6在贴靠面9或贴靠面10上相互贴靠以传递力。因为链板6在横向于图3的图示平面的方向上具有一定宽度并且多个这种链板并排地贴靠在同一个压力件5上，因此通过平环链7传递的拉力分布到压力件与链板之间的各个贴靠面区域上。在一个横向于平环链7宽度延伸的轴向纵剖面中每个贴靠面9，10具有一个弧长或曲线长度，它们在附图中各通过一个大括弧12代表。

图3示出按照本发明的平环链的第一实施方式，其中，压力件5上的贴靠面9和与其互补的、链板6上的贴靠面10构造有具有不同曲率的区域。为了能够图形表示这些曲率，在图3中分别用虚线示出这些具有不同曲率并具有相应不同的曲率半径13，14，15，16的区域，其中各自的曲率半径13，14，15，16垂直于这些具有不同曲率的区域示出，以便可以图形表示出贴靠面9，10上的对于肉眼很难在视觉上感觉到的不同曲率。

但图3清楚地表示出，在曲率半径13的区域内曲率小于在曲率半径14的区域内，因此曲率半径在区域13内大于在区域14内。以相应的方式，曲率半径在区域15内还小于在区域14内并且据此曲率在区域15内大于在区域14内。由此，压力件5的贴靠面9和链板6的与其互补的贴靠面10在贴靠面区域8内沿着贴靠面9，10的弧长或曲线长度已具有三个不同的曲率。图3还示出，在贴靠面9，10上沿着弧长还构成一个另外的、具有与曲率半径区域13，14，15不同的曲率半径16的第四区域16。以相应的方式，贴靠面11也具有具有不同曲率的区域，在此只设置了三个具有不同曲率的区域。

图4示出按照本发明第二实施方式的平环链的压力件，其中，该压力件仍然涉及用于锥形盘缠绕传动装置的平环链的压力件。

对于该压力件5，以参考标记17标记滚动面，压力件5以该滚动面在对置的压力件上(又是一个压力件对)滚动，其中基本配置借助于图2看出。该压力件5仍具有两个贴靠面18，19，它们设置在未示出的链板的互补构成的贴靠面上。上部的贴靠面18具有一个以B标记的点，曲率最大值位于该点上，即，仍垂直于贴靠面18为了说明所示出的曲率半径具有其最小值。从该点B开始曲率半径向两个方向增大，使得曲率从点B向两个方向在贴靠面18上连续减小。在此，从点B开始曲率半径在箭头20方向上相应于椭圆段增长并且在箭头21方向上相应于螺旋线段增长。

图4示出在下部的贴靠面19中从具有曲率最大值的点C开始的类似特性，其中，曲率半径在箭头22方向上相应于双曲线段增加而在箭头23方向上按照抛物线的一个分支线的段增加。

图5示出与图4类似的图，其中在图5中示出的压力件24涉及齿形链的压力件，该齿形链可以例如用作用于驱动装置的齿形链或者用作输送设备中的齿形链。压力件24也具有一个滚动面25，该压力件可以在该滚动面上在压力件对的对应配置的压力件上滚动。该压力件24也具有一个上部的贴靠面26和一个下部的贴靠面27。在此这样选择贴靠面26的配置，使得从点B开始曲率半径(该曲率半径也以虚线垂直于贴靠面轮廓示出)在贴靠面26的两个方向上沿着弧长增长，该弧长又以大括弧12表示。以相应的方式，曲率半径在贴靠面27上从以C标记的、具有最大曲率(相应于最小曲率半径)的点开始在两个方向上增长。

此外如同已知的那样，如果贴靠面的最大曲率、从而最小曲率半径在贴靠面的弧长或曲线长度上观察大致在贴靠面的中间延伸，则能够实现压力件的更耐压的设计。

而图6用于解释这种关系。用字母B或C还标记在上部的贴靠面或下部的贴靠面上的在各自贴靠面内部具有最大曲率、从而具有最小曲率半径的点。如借助于附图清楚地看到的那样，点B或C大致位于弧长28的中间，在它们下面仍有具有以虚线表示的曲率半径的区域延伸。尽管上面已经述及，具有最大曲率的点沿着弧长大致位于贴靠面的中间(在弧长28上测量)，已经证实，当点B或C位于弧长28的40至60％的区域D中时，达到类似有利的作用。该区域与压力件的下部贴靠面上的切线的30至60度角度区域重合，其中30至60度的角度在切线29与链移动方向30之间测量。当对应贴靠面的具有最大曲率的点位于弧长28总长度的40至60％之内或者切线29相对于链移动方向30的30至60度之内时，则得到刚性的、因此较不易于弯曲的压力件，这也导致可通过平环链或齿形链传递的拉力增大。

图7示出按照本发明构成的平环链的压力件5与链板6之间的图中选择的下部贴靠面中的接触压力变化(其中平环链的概念按照本发明的术语也包括齿形链)。按照图1的已知平环链的接触压力变化与按照图7的本发明平环链接触压力变化之间的比较立刻明确地显出，图1中所示的突出的接触压力最大值消失。为了描述贴靠面中的接触压力变化在两个附图中选择了相互统一的图，因此各箭头的长度也代表贴靠面的各个观察点中的接触压力的高度。因此借助于视觉检验清楚地看出，按照图1的明显的接触压力最大值消失，因此本发明平环链实现开头所提出的任务。

附图标记

1  平环链            16曲率半径

2  压力件            17滚动面

3  压力件            18贴靠面

4  链板              19贴靠面

5  压力件            20箭头

6  链板              21箭头

7  平环链            22箭头

8  贴靠面区域        23箭头

9  压力件的贴靠面    24压力件

10 链板的贴靠面      25滚动面

11 贴靠面区域        26上部的贴靠面

12 大括弧            27下部的贴靠面

13 曲率半径          28弧长

14 曲率半径          29切线

15 曲率半径          30链运动方向

B  具有曲率最大值的点

C  具有曲率最大值的点

D  弧长的40至60％的区域

K  曲率半径小

G  曲率半径大

Claims (6)

1.一种用于汽车驱动装置的平环链，具有多个通过压力件(5)铰接式相互连接的链板(6)，其中压力件(5)横向于平环链(1)的纵向延伸并且在压力件(5)和链板(6)上各构成弯曲构造的贴靠面(9，10，18，19，26，27)，压力件(5)和链板(6)沿着这些贴靠面相互贴靠以传递力并且各自的贴靠面(9，10，18，19，26，27)具有横向于平环链(1)纵向延伸的宽度并且在横向于该宽度延伸的剖面中在平环链(1)的纵向上观察具有弧长(28)，其特征在于，每个压力件(5)具有两个贴靠面(9，10，18，19，26，27)，以及这些贴靠面(9，10，18，19，26，27)沿着弧长(28)具有至少三个具有不同曲率的区域。

2.如权利要求1所述的平环链，其特征在于，最大曲率与最小曲率的比至少为因数2。

3.如权利要求1或2所述的平环链，其特征在于，所述至少三个具有不同曲率的区域中的曲率在各个区域内部沿着弧长(28)总是不变的。

4.如权利要求1或2所述的平环链，其特征在于，所述至少三个具有不同曲率的区域中的曲率在各个区域内部沿着弧长(28)分别是变化的。

5.如权利要求1所述的平环链，其特征在于，所述贴靠面(9，10，18，19，26，27)沿着弧长(28)具有曲线段，它们的二阶导数连续。

6.如权利要求1所述的平环链，其特征在于，所述贴靠面(9，10，18，19，26，27)沿着弧长(28)具有曲线段，所述曲线段具有最大曲率的点沿着弧长(28)大致位于所述贴靠面的中间。

Images