CN101198807A - 用于无级变速器的传动带以及制造用于这种传动带的横向元件的方法 - Google Patents

Abstract

具有环形张紧装置(31)和多个可滑动的安装到张紧装置(31)的相对薄的横向元件(32)的传动带(3)，且所述横向元件具有前主面(40)和后主面(41)，两者之间间隔元件(32)的厚度，所述横向元件被主要定向于传动带(3)的纵向方向上，且其还具有两个提供于横向元件横向侧的侧面(36)上，以实现与应用传动带(3)的变速器的带轮(1，2)摩擦接触。元件(32)的每个侧面(36)与相应的另外侧面(40；41；52)融合，且其至少主要定向于传动带(3)的纵向方向上，过渡表面(50；50(a)，50(b)，50(c))代表相对尖锐的边缘，其在横截面中，至少有效的，由具有曲率半径等于或小于0.3mm的弧线描述。

Description

用于无级变速器的传动带以及制造用于这种传动带的横向元件的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的传动带。这样的传动带被广泛已知，更详细的说可从欧洲专利申请No.0.994.275中获得，且其通常被称作Van Doorne传动带或压带。该已知传动带包括至少一个环形张紧装置和多个板形横向元件，所述板形横向元件在张紧装置上彼此相连地布置，从而形成大概的连续的环。所述元件由张紧装置支承并定向，但同时它们沿其周向可***。这样的传动带最普遍的用于车辆的无级变速器或CVT，其环绕在两带轮上并与其摩擦接触，从而在两带轮之间以一个无级变速比传递扭矩，该种变速器也是普遍公知的，例如由WO-A-2003/021134可知。

背景技术

这种变速器的机械效率由多种因素确定，其中之一为影响于在带与各带轮之间的润滑摩擦接触中的摩擦系数“CoF”。因此，增大CoF被普遍认为是所希望的，原因是当变速器工作时，由带轮的盘施加到传动带上的用以传递切向摩擦力的正交力将因此而被降低。这样的相对小的正交力通常可以更经济的产生。相对小的正交力的又一优点是，工作时的传动带和特别是其张紧装置的负载有利的小，从而提高变速器的使用寿命。

发明内容

本发明涉及并致力于以先前未知的方法优化CoF，从而进一步提高传动效率。根据本发明，这样的目的通过在其它的传动装置中应用根据权利要求1所述的传动带来实现。

已经发现，在通常的工作环境下，应用本发明的带的横向元件与带轮盘之间的润滑摩擦接触的CoF明显高于常规传动带的CoF，即，高达10％。可以相信，根据本发明，当变速器工作时，存在于所述摩擦接触中的润滑流体可显著降低，即，仅仅有很薄的一层润滑流体堆积于元件和带轮盘之间，甚至两者之间具相当大的相对速度时亦如此，因此所谓的边界润滑条件占有主要优势。

由此，过渡面的有效曲率半径，即最接近实际过渡面的圆弧半径，被认为是量化所述润滑流体的量的常规方法。尽管如此，通常仅有一小部分的变速器表面会真正影响到所述润滑流体的量，即在变速器工作时浸入到润滑流体层的与侧面直接相邻的部分。因此，如果过渡表面的整个横截面形状明显偏离弧形形状，则所述有效曲率半径应当仅相对于过渡表面的这一小部分来确定。

根据本发明，所述另外的表面显然由横向元件的一个主面代表，或由径向定向的凹槽的一个侧壁或侧面中的狭缝形成。特别是在这个后者的设计中，可以随之认识到，CoF的相对增加可以得到非常好的实验结果，而该相对增加很大程度上与后者设计的所述有效曲率半径接近于最有效和最小的可能值0这个事实有关。

此外，本发明还提供了制成根据前面描述的传动带的横向元件的制造方法。在常规方法中，所述横向元件通过从带状基料中冲压得到，并随后用滚石打磨以打磨掉在切断步骤中形成的毛刺。在已知的冲压处理步骤中，所述横向元件从带状基料中裁下来，其通过将冲压机刀具运动到冲压机的元件形状的孔口处获得，而该带状基料被置于刀具与模具之间。

在常规的制造方法中，最终，在横向元件的侧面与前和后主面之间的过渡表面圆角量主要由滚石打磨处理的强度决定(例如处理时间，振动能量，滚石重量以及滚石形状或成份)。但是，最小强度要求除去所述毛刺，该最小强度实际上使得过渡表面的横截面或多或少的为弧形，并典型的具有曲率半径大约为0.5mm。

但是根据本发明，在横向元件成形的整个环境中，通过使冲压机的模具和刀具之间具有相对大的间隙，从而打磨处理的强度可以被有利的减小或可能甚至被忽略。常规的这样的间隙量小于基料厚度的1％，而当前建议使用基料厚度的5％-20％的间隙。对冲压处理和与其直接相关的间隙的应用在国际专利公开文本WO2004/111490中，特别是在附图4至8中以及与其相关的说明书部分。

在上面的冲压处理的安排中，形成于横向元件周围的毛刺将变的不太明显，且只需要用低强度的打磨处理来去除。由此，有利的，对所述过渡表面的圆角量减少。通过这样做，侧面与前主面之间的曲率半径将被减小到0.3mm甚至更小。

可替换的，建议为前面提到的常规制造方法补充一个处理步骤，其中至少元件的侧面与相应的前主面或后主面之间的前过渡面或后过渡面塑性变形(即重新成形)以形成所需的相对尖锐的边缘，例如通过WO2003/069185中公开的应用精压或其它模压方式操作。另一选择是将研磨操作(例如磨削)作为补充处理步骤。后一操作特别适合于在横向元件的侧面形成径向凹槽，从而在凹槽的侧壁相应侧面结合处产生相对尖锐的过渡。

在两个后面的例子中，相应过渡表面可以被制造的非常小，从而使它们的有效曲率半径变得小且甚至接近0。在有限的例子中，尖锐的90度边缘形成于侧面与另外的表面之间，从而该过渡表面实际上并不存在。

附图说明

本发明现在将结合所附的附图做进一步的阐述。

附图1为已知的具有传动带和两个带轮的无级变速器的透视图的示意性说明。

附图2提供了已知传动带的横向元件的前视图。

附图3为沿附图2所示的平面4-4的已知横向元件的横截面。

附图4为沿附图2中所示的平面4-4的横向元件的横截面，但是其形状与本发明第一示例一致。

附图5为附图4中的横向元件的横截面的细节，其示出了其与变速器带轮的摩擦接触。

附图6为沿附图2中示出的平面A-A的横向元件的横截面，但是其形状与本发明的第二示例一致。

附图7示出了本发明对横向元件与变速器带轮之间摩擦接触的摩擦系数的影响的曲线图。

附图8为沿附图2中所示的沿平面A-A的横向元件的横截面，但是其形状与本发明第三示例一致。

具体实施方式

附图1示出了在机动车辆发动机和驱动轮之间的传动系中普遍应用的已知无级变速器的中心部件。所述变速器包括两个带轮1，2，每个带轮具有两个带轮盘4，5，在两带轮盘之间的推式传送带3被用于从一个带轮1，2向另一个带轮2，1传递旋转运动M和附加扭矩。带轮盘4，5被大致制成圆锥形的，且每个带轮1，2的至少一个带轮盘4可沿带轮1，2各自的带轮轴6，7轴向可动地结合至变速器中。所述变速器通常还包括驱动装置，所述驱动装置向所述至少一个可动盘4上施加指向相应的其它带轮盘5的轴向定向夹紧力，使得传送带3在两盘之间被夹紧。

传送带3包括环形张紧装置31和多个相对薄的横向元件32，所述横向元件位于张紧装置31中，并可沿其纵向方向运动并主要在环形张紧装置31的横向定向。该元件32承受所述夹紧力，从而在传动带轮1转动时，盘4，5和传动带3之间的摩擦使得元件32沿所述运动方向M从所述传动带轮1被推入到传动带轮2并返回，由此被张紧装置31导向和支承。因此，变速器的几何传动比由传动带3在传动带轮2处的有效接触半径R2和在传动带轮1处的有效接触半径R1的比例来确定和定义。所述半径R1，R2和几何传动比可持续的在预先定义的可达到的值的范围内进行变化。

附图2提供了安装在环形张紧装置31上的结合入传动带3的已知横向元件32的正视图，在这个示例中示出，所述横向元件由两个层叠部件构成，每个部件由多个沿径向彼此嵌套的薄且平的环组成，并被容纳于横向元件32的相应的开口33中。

所述横向元件32包括主体部34，其位于张紧装置31下方或相对于径向方向在张紧装置31的内侧，且形成开口33的底部侧。横向元件32的大致为箭头形状的头部37形成开口33的顶部。位于开口33之间的为横向元件32的所谓支柱部分38，其将主体部34和头部37彼此连接。主体部34在其每个侧面具有侧向定向(即“面向”侧面)的侧面36，用于实现与传动盘4，5的摩擦接触。这些侧面36沿径向向外的方向相互偏离，使这种偏离角度(即所谓的带角度)也被限定在带轮1，2的盘4，5之间(见附图1)。

突出部39被提供于横向元件32的前主面40上，基本上位于横向元件的头部37的中央，其中，突出部39容纳于相邻的横向元件32的后主面41上的孔中(未示出)。突出部39和孔被设置成相互连接并对齐传动带3中的相邻横向元件32。因此，可以注意到术语前和后是相对于传动带3的总的运动方向M定义的。

在所谓的倾斜线44(也称为倾斜区域44)下方，主体部34至少明显在径向向内的方向上逐渐变细，使得允许带3在带轮1，2处呈纵向弯曲轨迹，在该轨迹中，横向元件32相对于相应的相邻元件32关于它们的主轴向倾斜线44倾斜。

附图3为横向元件32沿附图2中的平面A-A(即其主体部34处)的横截面图。在该附图中示出具有四个过渡面50的元件32，即两个前过渡面50(a)位于其两侧面36和其前主面40之间，两个后过渡面50(b)位于元件32的两侧面36和其后主面41之间，由此术语“前和后”是相对于当变速器工作时传动带3的预定或主运动方向M定义。

在已知的带3中，所有的过渡面50都是平滑的圆形，并且在横截面中至少明显地描述为具有曲率半径Rt的弧，其中曲率半径Rt在横向元件32的制造过程中，由该制造过程确定。特别是滚石打磨(stone tumbling)所述横向元件32，以打磨去除在冲压中形成的毛刺。典型的，这种常规曲率半径Rt可达0.5mm。

根据本发明可以发现，通常存在于传动带3和带轮1，2之间的摩擦系数(“CoF”)可以通过这样的方式被显著的提高，即，将所述前过渡面50(a)和后过渡面50(b)中的任意之一或两者一起都做成相对尖锐的边缘，即显著减小尺寸，特别前面提到的在横截面中看到的曲率半径。

在附图4中给出了沿附图2中定义的平面A-A的横截面的一个第一示例。在这个例子中，仅有前过渡面50(a)被制成相对尖锐的边缘，该边缘在横截面中以前曲率半径Rw定义。后过渡面50(b)被定义为曲率半径Rt，以显示出两者之间的不同。根据本发明，CoF的增大可以通过使前过渡面50(a)的曲率半径Rw具有小于0.3mm的值实现，且其可以通过使用更尖锐的边缘被进一步增大，例如定义为0.2mm或小于上述曲率半径Rw。但在假设的最佳中难于制造出曲率半径Rw接近或可能甚至等于0时的实施例。

可以相信，作为将前过渡面50(a)制成相对尖锐的边缘的结果，当沿M方向运动时，相对少的润滑液在工作过程中被送入所述摩擦接触中，即使带轮盘4，5和带3的横向元件32之间具有相当大的相对速度，所谓的边界润滑条件仍将占主要地位。这样的现象和效果示意性的在附图5和6中示出。

附图5提供了附图4中的横向元件32的横截面图细节，其示意性的示出了在元件32的侧面36与带轮1，2的盘4，5之间的润滑摩擦接触。由于主要在变速器工作时存在于元件32与盘4，5之间的相对速度RS，因此存在于盘4，5上的薄层60中的润滑流体将至少部分地被供应到所述摩擦接触中，由此流体的数量还由前过渡面50(a)的形状确定(在这个具体例子中)。可发现在所述摩擦接触中的流体数量可以通过降低所谓楔形效应(wedge-effect)被显著地降低，其中楔形效应由在元件32的过渡面50(a)与盘4，5之间限定的或多或少的楔形空间产生，由此影响到润滑流体的堆积61。根据本发明，通过减小过渡面50(a)的有效曲率半径Rf，可能的话减小过渡面的所述曲率半径Rf直至其趋近于0且侧面36和相应的主面40，41有效地直接并入尖锐边缘中，楔形的量被减少，从而所述楔形效应的量也减小。

本发明的第二示例在附图6中给出，其示出了横向元件沿附图2中定义的平面A-A的横截面图。在这个示例中，径向定向的凹槽51或狭缝51设置于元件32的每个侧面36中。因此，在凹槽51的至少一个侧壁52和相应侧面36之间形成过渡表面50(c)，依照本发明，其可容易的被成形为横截面中相对尖锐的边缘。特别是利用这后者的设计，在CoF的相对增加方面可以得到非常好的实验结果，这可以一起实现。相对于附图4的实施例，这后者的设计更进一步的优势在于在带3工作过程中侧面36和其主面40和41之间的过渡面50(a)和50(b)易于磨损，因此会变得平滑。在凹槽51的侧壁52与侧面36之间的过渡面50(c)将更好地保持其原有形状。

在附图7中，利用图表定性地示出了本发明的作用，在该图表中绘制出了被测量的CoF相对于指数K的对数的曲线，所述指数K代表相关变速器工作条件，其包括所述相对速度RS，施加到所述摩擦接触面上的正交力，侧面36和带轮盘4，5的结合表面的粗糙度以及润滑流体的动态粘滞度。附图7中的曲线I代表从使用常规的带3中获得的测量数据，然而曲线II代表从使用附图6中的横向元件32测量得到的。可以看到，本质上不论指数K代表的工作条件如何变化，在根据本发明的新式带设计中，所述CoF可以被增加。

可注意到凹槽51不需要被设置在如附图6中所示的侧面36的中央。为提高由此所获得的对CoF的影响，其还可以被向着侧面36的前进侧设置，所述前进侧是相对于前面提到的相对速度RS所定义的。但是，由于这种相对速度RS一般依赖于变速器中横向元件32的位置而改变方向，因此这种设置在中央的凹槽51通常提供好的折衷效果。

可替换的，对于特定的变速器设计，可以确定相对速度RS的最主要的或其它最相关的方向，以决定凹槽51相对于侧面36的宽度的位置，即更向着前主面40或更向着后主面41。另一个选择是向横向元件32的每个侧面36提供两个凹槽51，一个位于前主面40附近，一个位于后主面41附近，其中后者的设计在附图8的横截面视图中示出。此外，凹槽或多个凹槽51还可以以相对于径向方向一个角度定向，从而其倾斜地穿过侧面36的宽度，这种设计具有如下有利特点，即，这样的倾斜槽51相对于完全径向定向的凹槽51可以被更简单的制造。当然，本发明要求在此由凹槽51的侧壁52形成的另外表面主要面向带3的纵向方向，这要求所述角度具有在0到45度之间的值。

Claims (10)

1.具有环形张紧装置(31)和多个相对薄的横向元件(32)的传动带(3)，所述横向元件可滑动地安装到张紧装置(31)上并具有前主面(40)和后主面(41)，前主面(40)和后主面(41)相隔所述横向元件(32)的厚度，且主要定向于传动带(3)的纵向方向上，并且，所述横向元件还具有两个主要侧向定向的侧面(36)，侧面(36)被设置于元件(32)的每个侧向侧，用于与应用传动带(3)的变速器带轮(1，2)进行摩擦接触，由此每个侧面(36)通过相应过渡表面与至少主要定向于传动带(3)的纵向方向的相应的另外表面(40；41；52)融合，其特征在于，如横截面中所见，相应过渡表面(50；50(a)，50(b)，50(c))可至少部分地近似于有效曲率半径小于0.3毫米的弧。

2.根据权利要求1所述的传动带(3)，其特征在于，所述有效曲率半径小于0.2mm。

3.根据权利要求1或2所述的传动带(3)，其特征在于，如横截面中所见，相应过渡表面(50；50(a)，50(b)，50(c))减小到至少近似于有效曲率半径接近于0的尖锐边缘。

4.根据前面权利要求中的任一权利要求所述的传动带(3)，其特征在于相应的另外表面(40；41；52)为横向元件(32)的主面(40，41)。

5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的传动带(3)，其特征在于，每个侧面(36)具有至少一个主要径向延伸并基本上直的凹槽(51)，且相应的另外表面(40；41；52)为相应凹槽(51)的侧壁(52)。

6.根据权利要求5所述的传动带(3)，其特征在于凹槽(51)基本上径向延伸且其基本位于相应侧面(36)的中央。

7.根据权利要求5所述的传动带(3)，其特征在于每个侧面(36)具有两个基本上径向延伸的凹槽(51)，一个凹槽靠近前主面40，一个凹槽靠近后主面41。

8.根据权利要求5所述的传动带，其特征在于，凹槽(51)相对于径向方向以一个角度定向，该角度的值在0到45度范围内。

9.制造用于根据前述任一权利要求所述的传动带(3)的横向元件(32)的方法，其至少包括通过将刀具运动到模具的元件形状的孔中而从被置于刀具和模具之间的带状基料上切下横向元件的步骤，其特征在于：模具外周与模具内周之间的间隙为条带厚度的5％到20％。

10.制造用于根据前述任一权利要求所述的传动带(3)的横向元件(32)的方法，其至少包括通过将刀具运动到模具的元件形状的孔中而从被置于刀具和模具之间的带状基料上切下横向元件的步骤，其特征在于：在将横向元件(32)从带状基料上切下的步骤后，横向元件(32)的前主面(40)或后主面(41)与侧面(36)之间的过渡表面(50；50(a)，50(b)，50(c))在进一步处理步骤中被重新成形为相对尖锐的边缘。

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