CN1249364C - 用于无级变速器的皮带 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于无级变速器的皮带。形成在用于无级变速器的皮带的至少最里面的金属环的内圆周表面上的凸起最初将被磨损。在与该金属环的运行方向垂直的方向上测量得到的凸起的平均接触宽度w为等于或者小于16μm。沿着深度的方向在凸起顶部的切口的发展受到抑制。由于该凸起和金属元件之间的接触消除了浅的切口，这就防止了裂纹的产生。当该金属环和该金属元件彼此适应时，就会降低平均赫兹表面压力，因此切口很难发生。还有，该凸起的顶部被磨损，从而得到改善的表面粗糙度，由此增加了润滑，导致金属环耐久度的提高。

Description

用于无级变速器的皮带

技术领域

本发明涉及用于无级变速器的皮带，其包括支撑在金属环组件上的多个金属元件，该金属环组件具有一个在另一个之上的分层的多个金属环，并且其在主动皮带轮和从动皮带轮之间传递驱动力。

背景技术

在日本专利公开号5-56415和日本专利公开号2-22254中公开了传统的用于无级变速器的皮带。在日本专利公开号5-56415描述的皮带中，将多个山脉状的凸起以网状布置在每一个金属环上。结果，保证了金属环对准中心的合适的摩擦系数和在邻近的金属环之间的合适的润滑。在日本专利公开号2-22254描述的皮带中，多个网状的凹槽形成在每一金属环的表面上。这就减小了在邻近的金属环之间的摩擦系数，增加了该金属带的传动效率。

当该金属环组件进入与该金属元件的鞍形面直接接触时，相对于其他的金属环，其最里面的金属环的内圆周表面容易受到工作状况的影响。因此，可以理解，最里面的金属环的耐久度在影响整个金属带的耐久度方面扮演一个重要的角色。如果使山脉状的凸起形成在最里面的金属环的内圆周表面上以增加润滑油保持性能，那么将使该金属元件的鞍形面不利地进入与该凸起的接触，并且产生切口(即非常小的裂纹)，时间过长，该切口变大且最终降低耐久度。

发明内容

本发明的一个目的是克服上述传统的用于无级变速器的皮带的缺点。

还有，本发明的另一目的是提高在用于无级变速器的皮带中的金属环的耐久度，其具有在至少最里面的金属环的内圆周表面上形成的山脉状的凸起。

为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种用于无级变速器的皮带，其包括支撑在金属环组件上的多个金属元件，该金属环组件具有一个在另一个之上的分层的多个金属环，并且其在主动皮带轮和从动皮带轮之间传递驱动力。至少最里面的金属环具有形成在其内圆周表面上的山脉状的凸起。

在最初的磨损之后，沿着与该金属环的运行方向垂直的方向进行测量，设定L是在与该金属环的运行方向垂直的方向上测量得到的该金属环的至少一部分的长度，Mr1为在该金属环的内圆周表面的长度L内的负载长度比1，HSC是在该金属环的所述内圆周表面的所述长度L内的高点数目。将该高点数目HSC定义为具有超过在该负载长度比1Mr1时的高度的高度的凸起数目。也可以将该高点数目HSC定义为具有超过在这样一个总高度的高度的凸起数目，该总高度是这样得到的：将下述高度加上有效负载粗糙度Rk的二分之一，在该高度，所述凸起的截面中凸起的总面积和凹陷的总面积彼此相等，则满足以下关系式：

L×(Mr1/HSC)≤16μm。

根据上述的布置，当形成在该皮带的至少最里面的金属环的内圆周表面上的山脉状的凸起已经被最初磨损时，抑制在狭窄凸起顶部的切口的产生或者发展，因为在垂直于该运行方向的方向上进行测量，该凸起的平均接触宽度w为等于或者小于16μm。由于在该凸起和该金属元件之间的接触磨损也能够消除浅的切口，其防止使耐久度降低的裂纹的产生。如果在垂直于该金属环的运行方向的方向上进行测量，该凸起的宽度减小，那么在该运行方向上测量的凸起宽度也减小。结果，可以防止在该凸起顶部的油膜的减少，其也能防止裂纹的产生。当该金属环与该金属元件彼此适应时，该平均赫兹表面压力(average Hertz’s surfacepressure)减小。结果，切口的发生是困难的。还有，该凸起的顶部磨损，能够得到非常好的和理想的表面粗糙度，其中与提高整个皮带的耐久度一起增加了润滑效果。

根据结合附图进行的优选实施例的下述描述，本发明的上述和其他目的、特征以及好处将变得清楚。

附图说明

图1是在装有金属带形式的无级变速器的车辆中的动力传动***的示意图；

图2是金属带的部分透视图；

图3是最里面的金属环的透视图；

图4是沿着图3中箭头4的方向看过去所示的最里面的金属环的放大视图；

图5是表示最里面的金属环的内圆周表面的粗糙度的图形；

图6是相应于图5的负载曲线；

图7是表示在该金属环上的凸起的宽度和裂纹的长度之间的关系的图形；

图8是表示最里面的金属环的状态的图形，其不能抑制裂纹的产生；

图9是相应于图8的负载曲线。

具体实施方式

现在参考附图通过优选实施例来描述本发明。

用在下面描述的实施例中的金属元件向着前后左右的方向和径向的定义在图2中示出。将径向方向定义为该金属元件贴靠在其上的皮带轮的径向。更加靠近该皮带轮的旋转轴的一侧作为径向内侧，远离该皮带轮的旋转轴的一侧作为径向外侧。将左右方向定义为沿着该金属元件贴靠在其上的皮带轮的旋转轴的方向，并且将前后方向定义为在车辆向前行驶期间沿着该金属元件的运行方向的方向。

图1是装在汽车上的金属带形式的无级变速器T的结构的示意图。通过起动离合器4，将经过减震器2连接到发动机E的曲轴1上的输入轴3连接到金属带形式的无级变速器T的驱动轴5上。安装在驱动轴5上主动皮带轮6包括：固定到该驱动轴5上的固定的一半皮带轮7，以及朝向和远离该固定的一半皮带轮7可以移动的可移动的一半皮带轮8。通过作用到油室9上的液压力可以使可移动的一半皮带轮8朝向固定的一半皮带轮7偏压。

安装在平行于主动轴5布置的从动轴10上的从动皮带轮11包括：固定到该从动轴10上的固定的一半皮带轮12，以及朝向和远离该固定的一半皮带轮12可以移动的可移动的一半皮带轮13。通过作用到油室14上的液压力可以使可移动的一半皮带轮13朝向固定的一半皮带轮12偏压。将具有支撑在左右一对金属环组件31、31上的多个金属元件32的金属带15缠绕在主动皮带轮6和从动皮带轮11之间(见图2)。每一个金属环组件31包括一个在另一个之上的分层的12个金属环33。

可转动的向前和向后的主动齿轮16和17相对地支撑在从动轴10上。通过选择器18能够使向前和向后的主动齿轮16和17有选择地与从动轴10连接。与向前的主动齿轮16啮合的向前的从动齿轮20以及通过向后的惰轮21与向后的主动齿轮17啮合的向后的从动齿轮22，都被固定到平行于从动轴10布置的输出轴19上。

通过最后的主动齿轮23和最后的从动齿轮24将输出轴19的转动输入到差动装置25，并且经过左右轮轴26、26将其传递给从动车轮W、W。

通过曲轴1、减震器2、输入轴3、起动离合器4、主动轴5、主动皮带轮6、金属带15和从动皮带轮11，将发动机E的驱动力传递给从动轴10。当选择向前行驶范围时，通过向前的主动齿轮16和向前的从动齿轮20将该从动轴10的驱动力传递给输出轴19，在此车辆向前行驶。当选择向后行驶范围时，通过向后的主动齿轮16、向后的惰轮21和向后的从动齿轮22将该从动轴10的驱动力传递给输出轴19，在此车辆向后行驶。

此时，通过来自电气控制装置U1的命令来操作该液压控制装置U2，由液压控制装置U2来控制液压力，该液压力作用到金属带形式的无级变速器T的主动皮带轮6内的油室9和在从动皮带轮11内的油室14上，其中该齿轮传动比可以连续调节。详细说来，如果相对于作用到在主动皮带轮6内的油室9上的液压力提高作用到在从动皮带轮11内的油室14上的液压力，那么就减小了从动皮带轮11的槽宽，从而获得增大的有效半径。相应地，增大主动皮带轮6的槽宽，就会得到减小的有效半径。因此，能够朝向“低速”连续地改变该金属带形式的无级变速器T的齿轮传动比。另一方面，如果相对于作用到在从动皮带轮11内的油室14上的液压力提高作用到在主动皮带轮6内的油室9上的液压力，那么就减小了主动皮带轮6的槽宽，从而获得增大的有效半径。相应地，增大从动皮带轮11的槽宽，就会得到减小的有效半径。因此，能够朝向“OD”或者超速档(overdrive)连续地改变该金属带形式的无级变速器T的齿轮传动比。

如图2所示，每一个金属元件32由冲压的金属板形成，并且包括：基本上梯形的元件本体34；位于左右一对环槽35、35之间的颈部36，将该金属环组件31、31装在该环槽中；基本上三角形的耳部37，通过该颈部36将其连接到该元件本体34的上部。该本体元件34在横向相对端部形成有一对皮带轮邻近面39、39，它们邻近主动皮带轮6和从动皮带轮11的V形面。在相对于运行方向的前后部分，也分别形成有带有主表面40的金属元件32，该主表面40贴靠在邻近的金属元件32的相应主表面上。在前部，斜面42形成在主表面40的下面，横向延伸的锁紧边缘41位于它们之间。还有，在前后表面上，耳部37形成有能够彼此配合的凸起43f和凹陷(未示出)，以便沿着向前和向后的方向将彼此相邻的金属元件32、32相互连接起来。支撑该金属环组件31、31的内圆周面的鞍形面44、44形成在左右环槽35、35的下边缘。

在金属环绕着主动皮带轮6和从动皮带轮11缠绕的部位，使金属环33弯曲，并且使在主动皮带轮6和从动皮带轮11之间的弦长部位直线地延伸。因此，在接近每一个金属环33的凸起33a的顶端的地方易于产生裂纹，在此弯曲压力的程度最高。还有，该裂纹在横向(即垂直于金属环33的运行方向的方向)上成长。在彼此相对垂直的两个凸起33a、33a交叉的部位，润滑剂减少，从而导致裂纹的产生，这是由于在该运行方向上进行测量得到的该凸起33a、33a的较大的宽度造成的。

在图7中的横坐标表示在最初的磨损之后某一点的横向最大宽度w’(见图4)，在该点，金属环33的彼此垂直的两个凸起33a、33a彼此交叉，并且纵坐标轴表示裂纹的长度。如图7中所示，可以看到：如果在凸起33a、33a的交叉点的最大宽度w’超过36μm，那么会产生接近30μm或者更大的裂纹，但是如果该最大宽度w’等于或者小于36μm，那么不会产生裂纹。

如图4中所示，等于36μm的该交叉点的最大宽度w’对应于近似等于16μm的凸起33a的横向平均接触宽度w。因为在凸起33a、33a彼此交叉的该点没有尖角并且具有曲率半径R，所以宽度w’不等于2w。

如果在最初的磨损之后该凸起33a的横向平均接触宽度w等于或者小于16μm，那么就会抑制裂纹的产生。因为即使在狭窄凸起33a的顶部产生切口，那么因为该凸起33a的顶部宽度狭窄，所以该切口也不会在深度方向上扩大。结果，由于在该凸起33a和金属元件32的鞍形面44之间的接触，将会刮去并消除浅的切口。如果在垂直于金属环33的运行方向的方向上进行测量，该凸起33a的宽度减小，那么在该运行方向上进行测量，该凸起33a的宽度也会减小。相应地，可能能够制止在该凸起顶部油膜的减少，从而防止裂纹的产生。该金属环33和金属元件32彼此适应，并且降低该平均赫兹表面压力，其中很难产生切口。另外，该凸起的顶部33a磨损，从而得到很好且理想的表面粗糙度。因此能够增加润滑，这阻止了该金属环33的任何进一步的磨损过程。

现在参考图5和6来描述最初磨损之后该凸起的横向平均接触宽度w的确定。

图5是表示最里面的金属环33的内圆周表面的粗糙度的图形，其中在4mm的横向长度L内，存在具有超过预定高度的高度的37个(即高点数目HSC)凸起33a的交叉点。图6是对应于图5的图形的负载曲线。将最初的磨损状态定义为这样的状态，即：已经将所述的37个凸起33a的每一个顶部磨掉对应于在粗糙度(即在粗糙度中的最高点和最低点之间的差值)的最大值内的最初磨损高度Rpk的磨损量，尤其是这样的状态，即：已经将所述的37个凸起33a的每一个顶部磨掉对应于用斜线表示的最初磨损区域A1的磨损量。

负载长度比1Mr1是在该37个(高点数目HSC)凸起33a的交叉点的磨损过的顶部的总宽度与该横向长度L(4mm)的百分比。高点数目HSC的第一种确定是具有在负载长度比1Mr1中超过负载曲线高度的高度的凸起33a的数量。第二种确定是具有超过这样一个总高度的凸起数量，即：将下述高度(即在图5中纵坐标轴的原点)加上有效负载粗糙度Rk的二分之一，在该高度，在凸起33a的横截面中凸起的总面积和凹陷的总面积彼此相等。如果采用这两种确定中的任一种来定义该高点数目HSC，那么结果得到的高点数目HSC的值基本上是一致的。

在图6的例子中，该负载长度比1Mr1是7.76％，并且因此，对应于横向长度L(4mm)的7.76％的0.3104mm是在该37个凸起33a的交叉点处的磨损后顶部的总宽度。因此，在凸起33a的交叉点(即w’)的每一个顶部宽度为0.3104mm÷37＝0.0084mm＝8.4μm。这样，平均接触宽度w为w’/2＝4.2μm，其小于16μm，因此可以抑制裂纹的产生。

在图7-9所示的例子中，高点数目HSC等于16，该负载长度比1Mr1是16.08％，并且因此，对应于横向长度L(4mm)的16.08％的0.6432mm是在该16个凸起33a的交叉点处的磨损后顶部的总宽度。因此，在凸起33a的交叉点(即w’)的每一个顶部宽度为0.6432mm÷16＝0.0402mm＝40.2μm。这样，平均接触宽度w为w’/2＝20.1μm，其超过了16μm。因此该例子是不利的例子，其中不能抑制裂纹的产生。

尽管已经详细地描述了本发明的优选实施例，但是应理解，在不脱离本发明的精神和范围内，可以在设计上进行各种改变。

例如，在优选实施例中，凸起33a仅仅形成在最里面的金属环33的内圆周表面上。但是，凸起也可以形成在最里面的金属环33的外圆周表面上或者在另一金属环的任一表面上。

此外，凸起33a不必形成在彼此交叉的两个方向上，可以形成在一个方向上。

Claims (1)

1、一种用于无级变速器的皮带，其包括支撑在金属环组件上的多个金属元件，该金属环组件具有一个在另一个之上的分层的多个金属环，并且其在主动皮带轮和从动皮带轮之间传递驱动力，其中至少最里面的金属环具有形成在其内圆周表面上的山脉状的凸起，在最初的磨损之后，沿着与该金属环的运行方向垂直的方向进行测量，

设定L是在与该金属环的运行方向垂直的方向上测量得到的该金属环的至少一部分的长度，Mrl为在该金属环的内圆周表面的长度L内的负载长度比1，HSC是在该金属环的所述内圆周表面的所述长度L内的高点数目，其中将该高点数目HSC定义为具有超过在该负载长度比1Mrl时高度的高度的所述凸起的数目，或者将该高点数目HSC定义为具有超过这样一个总高度的高度的凸起数目，该总高度是这样得到的：将下述高度加上有效负载粗糙度Rk的二分之一，在该高度，在所述凸起的截面中凸起的总面积和凹陷的总面积彼此相等，则满足以下关系式：

L×(Mrl/HSC)≤16μm。

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