CN1659391A

CN1659391A - 优化搭板链的搭接板的方法及用于搭板链的搭接板

Info

Publication number: CN1659391A
Application number: CN038135396A
Authority: CN
Inventors: 沃尔夫冈·奥伯勒; 安德烈·托伊贝特
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Luke Asset Management Co ltd; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP2005522648A; DE50305579D1; DE10391574D2; BR0304403A; NL1023120C2; US8052561B2; NL1023120A1; ATE344406T1; AU2003232603A1; US20050209035A1; CN1292179C; JP4376067B2; EP1499817B1; EP1499817A1; DE10316441A1; WO2003087621A1; KR20050014805A

Abstract

在诸如待传递的力、节距等给定的边界条件下，用于无级变速器的搭板链的搭接板的材料需要量被这样地最小化，即搭接板被这样成型，以致在其平行于搭板链运行方向定向的纵向边(18)和/或垂直于搭板链运行方向定向的高度边(20)上作用的弯曲力矩最小化。

Description

优化搭板链的搭接板的方法及用于搭板链的搭接板

本发明涉及用于锥盘-缠绕接触装置变速器的无级变速器中的一种搭板链的搭接板的优化方法。本发明还涉及用于这种搭板链的搭接板。

具有连续可变的变速比的锥盘-缠绕接触装置变速器不仅由于其可获得的舒适性而且由于可以节省能耗正与日俱增地用于现代机动车中。

对于这种锥盘-缠绕接触装置变速器的无级变速器的耐久性及转矩传递能力起决定性作用的部件是缠绕接触装置本身，该缠绕接触装置例如被作成搭板链，如在图5中以一个小区段概要表示的。这种搭板链由多个搭接板10组成，它们通过摇块12彼此相连接。这些搭接板10被一个接一个地设置在多个相对搭板链运行方向并排布置的排中，其中在图5中，搭接板10₁属于观察方向的前排，搭接板10₂属于与前排相邻的排及搭接板10₃属于另一排。为了连接搭接板设有摇块12，它们各横切于运行方向地穿在搭接板的孔口14中。在此，每个搭接板孔口被两个摇块对16₁及16₂穿过，其中搭接板12₁及12₂属于摇块对16₁及摇块12₃及12₄属于摇块对16₂。如所看到的，摇块对16₁及16₂中彼此背离的摇块12₁及12₄的外侧支承在搭接板孔口14的相对搭板链的运行方向来说的前内侧及后内侧上。彼此对着的摇块12₂及12₃则分别支承在设置在相邻排中的搭接板的搭接板孔口的内侧上。每个摇块对的摇块的彼此对着的面构成滚压面，当搭板链的相应区域被弯曲的半径R变化时，在这些滚压面上摇块彼此滚压。

这种搭板链及所属的具有被搭板链缠绕的两个锥盘对的无级变速器其本身是公知的及由此不再加以描述。

图6以放大的比例示出一个搭接板10及一个摇块12。

搭接板12具有两个纵向边18及两个高度边20，它们共同地包围搭接板孔口14。摇块12-其滚压面用20表示-根据图6在右侧接触在搭接板孔口14的内侧上，其中接触面彼此这样地配合，以致仅在纵向边18向高度边20的过渡的区域中才产生接触，而在高度边20的中心区域中不产生接触。当根据图6的搭接板10从右向左运动时，根据由搭板链传递的力使一些力传递到这些接触面上，这些力在图中分别用箭头F表示，它们表示出力的作用点(Kraftschwerpunkte)及力的方向。由于力作用点相对纵向边的中心偏移，在纵向边18中既引起拉应力也引起弯曲应力。同样在高度边中也引起弯曲应力及拉应力。

必然地，在相应的无级变速器的材料及几何关系例如节距、搭板链的最小及最大环绕半径等及待传递的转矩预定时，搭接板所需的尺寸与作用在搭接板中的应力相关。

本发明的任务在于，这样地构造搭接板，以使得在预给定的边界条件下使搭接板优化，由此达到材料消费最小及重量最小的目的。

解决该任务的第一方案通过用于优化使用在锥盘-缠绕接触装置变速器的无级变速器中的搭板链的搭接板的方法来实现，该搭板链在横向于搭板链运行方向的多个并排安置的排中具有一个接一个安置的搭接板，这些搭接板横向于运行方向地重叠搭接及它们通过横向于运行方向地穿过它们的摇块相连接，其中每个搭接板的一个孔口被两个摇块对穿过，这些摇块对中彼此背离的摇块靠置在搭接板孔口的前内侧或后内侧上，及它们中彼此对着的摇块靠置在相邻的搭接板的搭接板孔口的前内侧或后内侧上，其中每个摇块对的摇块的彼此对着的面当搭板链弯曲时彼此滚压，在该方法中，力这样地从摇块导入到搭接板中，即由该力导入所产生的、搭接板的延伸于运行方向上的纵向边和/或垂直于运行方向延伸的高度边的弯曲应力在预给定的边界条件下被最小化。

根据本发明的方法的一个有利实施形式在于，纵向边的弯曲力矩MB将根据下列公式在预给定的搭板链边界条件下被最小化：

MB = \frac{F * He}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

高度边的弯曲力矩MA将根据下列公式在预给定的搭板链边界条件下被最小化：

MA = F * He * (1 - \frac{1}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}) -),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

解决该任务的另一方案通过用于使用在锥盘-缠绕接触装置变速器的无级变速器中的搭板链的搭接板来实现，该搭板链在横向于搭板链运行方向的多个并排安置的排中具有一个接一个安置的搭接板，这些搭接板横向于运行方向地重叠搭接及它们通过横向于运行方向穿过它们的摇块相连接，其中每个搭接板的一个孔口被两个摇块对穿过，这些摇块对中彼此背离的摇块靠置在搭接板孔口的前内侧或后内侧上，及它们中彼此对着的摇块靠置在相邻的搭接板的搭接板孔口的前内侧或后内侧上，其中每个摇块对的摇块的彼此对着的面当搭板链弯曲时彼此滚压，该搭接板被这样地定尺寸，即在其延伸于搭板链运行方向上的纵向边上和/或在其垂直于搭板链运行方向延伸的高度边上由摇块导入的力所施加的弯曲力矩在预给定的边界条件下是最小的。

在根据本发明的搭接板的一个有利实施形式中，纵向边的弯曲力矩MB根据下列公式在预给定的搭板链边界条件下是最小的：

MB = \frac{F * He}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}),

及

K = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

在另一有利实施形式中，高度边的弯曲力矩MA根据下列公式在给定的搭板链边界条件下是最小的：

MA = F * He * (1 - \frac{1}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}) -),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

该k的值将有利地在1与3.5之间。

以下将借助概示的附图以例子的方式更详细地描述本发明。

附图为：

图1：一个搭接板的简单模型的侧视图，

图2：图1中模型的一部分，用于说明切力(Schnittkraft)及切力矩(Schnittmoment)，

图3：图1中的一部分，用于说明弯曲力矩的变化，

图4：一个常规的及一个优化的搭接板的半部分的侧视图，

图5：一个以半径R环绕的搭板链的部分，及

图6：一个其本身公知的搭接板与设在其中的一个摇块的侧视图。

图1是图6的搭接板20的一个简化概示图，该搭接板被表示为具有纵向边18及高度边20的、由粗线画出的矩形。L1表示一个纵向边或搭接板的总长度。L2表示一个高度边20的总长度或搭接板的高度。箭头F表示如图6中所作用的力。He表示与一个纵向边相邻的作用力的作用线与纵向边的距离或力F相对纵向边的力臂的长度。J2表示纵向边的面转动惯量，即SH³*D/12，其中SH是纵向边的高度(图4)。高度边的面转动惯量I2为SB³*D/12，其中SB是高度边的宽度(图4)及D为搭接板的厚度。

图2表示被考察的切力及力矩，其中FA是作用在高度边中、延伸在高度边方向上的力，MA是由被搭接板传递的、作用在搭板链纵向上的力F引起的高度边的弯曲力矩及MB是由力F引起的纵向边的弯曲力矩。可以理解，总是用F表示由一个环(Buegel)传递的总力，每个纵向边接收该总力的一半。

图3表示由该力在一个高度边20及在这些纵向边18中起作用的弯曲力矩MA及MB。

通过分析及计算得到了图3中的图形，在该分析及计算中首先逐段地求得弯曲力矩变化曲线及然后总地求得弯曲力矩。高度边20中的弯曲力矩由该边的中心出发向外首先恒定地及向内(-)定向，然后下降到零，以便向(+)外定向及沿整个纵向边18恒定地及向外定向。在这些纵向边中弯曲力矩MB的量由下式给出：

MB = \frac{F * He}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}),

其中

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2}

在这些高度边中弯曲力矩MA的量由下式给出：

MA＝F*He-MB

MB = \frac{F * He}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2})

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2}

MA = F * He * [1 - \frac{1}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}) -]

总体地可以确定出以下的关系及影响：

这些纵向边中的弯曲力矩MB在整个长度L1上为常数。力臂He对弯曲力矩MB的影响几乎是线性的。如果纵向边的长度L1与高度边L2的长度的比例加大，则弯曲力矩MB下降。如果I2/I1的比例加大，则弯曲力矩MB也下降。与纵向边相比高度边刚性愈大，导入纵向边中的弯曲力矩就愈小。纵向边的高度SH的减小将引起纵向边中上限应力(Oberspannung)(在其外部区域中的应力)相对小的增加。由此使所述上限应力中的弯曲应力分量进一步地减小。在纵向边的高度的40％至70％的范围中所述上限应力几乎保持恒定。该分析考察还得到：与搭接板的高度L2相比搭接板的长度L1愈大，纵向边中的弯曲应力愈低。

类似的关系适用于弯曲力矩MA。

上述的公式允许在考虑相应的边界条件如可提供的结构形状、搭板链的链环节距、待传递的力等情况下，使纵向边18的弯曲应力或弯曲力矩MB或高度边20的弯曲力矩MA最小化，由此可在预给定的待传递力F的情况下使所需的材料减少及由此使重量减小。为了使MB或MA最小化，根据上述公式可使用不同的数学方法，其中至少分别使这些变量的一个改变及检查其对MB或MA的影响，直至在预给定的边界条件下总体地使MB或MA最小化。

可以理解，仅MA或仅MB可被减至最小，其中有利的是，使两者彼此协调地最小化。

图4表示一个优化的结果，其中节距T(相邻的摇块对的摆动面之间的距离)、长度L1、摇块的厚度及待传递的力保持恒定。DW表示一个由摇块对构成的支承的有效直径。最内部的轮廓线及最外部的轮廓线示出一个搭接板的原始轮廓。阴影线区域表示一个优化的搭接板的轮廓。如可看到的，纵向边的高度明显地减小了，而不会使搭接板的力传递能力受到不利影响。

由图4可看到的材料节省具有外加的优点，即搭板链可适合更高的转速，因为离心力被减小。

以下的表给出了有利的值范围的例子：

分量	k_最小的有意义的趋势	1.1有利的值范围
分量	k_最小的有意义的趋势	1.1有利的值范围	I1＝(BH1³)T/12	BH1尽可能小	2.4＜BH1＜3.0
I2＝(BB2³)T/12	BB2尽可能大	2.7＜BB2＜3.0	I1＝(BH1³)T/12	BH1尽可能小	2.4＜BH1＜3.0
I2＝(BB2³)T/12	BB2尽可能大	2.7＜BB2＜3.0	L1	L1尽可能大	最大20.5mm
L2	L2尽可能小	11.6＜L2＜13	L1	L1尽可能大	最大20.5mm

系数k有利地在1及3.5之间。

通过根据本发明的纵向边及高度边的弯曲应力的优化可以作到：在很小的结构空间中安置具有更大的力或转矩传递能力的搭板链，由此可减小无级变速器的总结构空间需求。这首先由尺寸L1与L2之间及转动惯量I1与I2之间的优化比例来实现。

与本申请一起提交的权利要求书是一种撰写建议而没有预见到获得尽可能大的专利保护范围。本申请人仍保留：将至今仅公开在说明书和/或附图中的特征组合继续提出保护。

在从属权利要求中使用的回引指示：通过相应从属权利要求的特征对独立权利要求的主题进一步地构型；它们不应被理解为对回引的从属权利要求的特征组合放弃实现一个独立的具体保护。

因为相对优先权日的现有技术这些从属权利要求的主题是特有的且可构成独立的发明，本申请人仍保留：将它们作为独立权利要求的技术方案或分案说明。它们还可以包含其它的独立发明，这些独立发明具有与上述从属权利要求的主题无关的构型。

这些实施例不应被看作对本发明的限制。而在本发明公开的范围内可具有多种变更及修改，尤其是一些变型、单元及组合和/或材料，它们例如是通过个别特征结合在一般说明及实施形式和权利要求中所描述的及附图中包含的特征或单元或方法步骤的组合或变换对于专业人员鉴于解决其任务来说是可推知的，或通过可组合的特征导致一个新的主题或新的方法步骤或方法步骤顺序，并且是就它们涉及制造、检验及工作方法而言。

Claims

1.用于优化使用在锥盘-缠绕接触装置变速器的无级变速器中的搭板链的搭接板的方法，该搭板链在横向于搭板链运行方向的多个并排安置的排中具有一个接一个布置搭接板，这些搭接板横向于运行方向地重叠搭接及它们通过横向于运行方向地穿过它们的摇块相连接，其中每个搭接板的一个孔口被两个摇块对穿过，这些摇块对中彼此背离的摇块靠置在搭接板孔口的前内侧或后内侧上，及它们中彼此对着的摇块靠置在相邻的搭接板的搭接板孔口的前内侧或后内侧上，其中每个摇块对的摇块的彼此对着的面当搭板链弯曲时彼此滚压，在该方法中，力这样地从摇块导入到搭接板中，即由该力导入所产生的、搭接板的延伸于运行方向上的纵向边和/或垂直于运行方向延伸的高度边的弯曲应力在预给定的边界条件下被最小化。

2.根据权利要求1的方法，其中纵向边的弯曲力矩(MB)根据下列公式在预给定的搭板链边界条件下被最小化：

MB = \frac{F * He}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

3.根据权利要求1或2的方法，其中高度边的弯曲力矩(MA)根据下列公式在预给定的搭板链边界条件下被最小化：

MA = F * He * (1 - \frac{1}{k + 1} * (1 - \frac{He}{L 2}) -),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

4.用于使用在锥盘-缠绕接触装置变速器的无级变速器中的搭板链的搭接板，该搭板链在横向于搭板链运行方向的多个并排安置的排中具有一个接一个安置的搭接板，这些搭接板横向于运行方向地重叠搭接及它们通过横向于运行方向穿过它们的摇块相连接，其中每个搭接板的一个孔口被两个摇块对穿过，这些摇块对中彼此背离的摇块靠置在搭接板孔口的前内侧或后内侧上，及它们中彼此对着的摇块靠置在相邻的搭接板的搭接板孔口的前内侧或后内侧上，其中每个摇块对的摇块的彼此对着的面当搭板链弯曲时彼此滚压，该搭接板被这样地定尺寸，即在其延伸于搭板链运行方向上的纵向边上和/或在其垂直于搭接链运行方向延伸的高度边上由摇块导入的力所施加的弯曲力矩在预给定的边界条件下是最小的。

5.根据权利要求4的搭接板，其中纵向边的弯曲力矩(MB)根据下列公式在预给定的搭板链边界条件下是最小的：

MB = \frac{F * He}{k + 1} \cdot (1 - \frac{He}{L 2}),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

6.根据权利要求4或5的搭接板，其中高度边的弯曲力矩(MA)根据下列公式在给定的搭板链边界条件下是最小的：

MA = F * He * (1 - \frac{1}{k + 1} * (1 - \frac{He}{L 2}) -),

及

k = \frac{I 2 * L 1}{I 1 * L 2},

其中

F＝导入的力

He＝所述导入力F的力臂

I1＝纵向边的面转动惯量(＝纵向边高度³*厚度/12)

I2＝高度边的面转动惯量(＝高度边宽度³*厚度/12)

L1＝纵向边的总长度

L2＝高度边的总长度。

7.根据权利要求5或6的搭接板，其中1＜k＜3.5。