CN101248289B - 驱动带 - Google Patents

Abstract

一种用于在无级变速装置中使用的驱动带(3)，包括环状的承载件(10)和多个横向元件(20)，所述承载件(10)包括至少一个堆叠的多个连续带环(11)，至少一个带环弯曲成斜的，其曲率由沿着带环(11)的纵向拉直部分测量的凸面半径Rcr限定，所述横向元件(20)可沿着承载件(10)的周缘移动，每个横向元件包括位于承载件(10)径向内部的下部(23)和位于承载件(10)的径向外部的上部(21)，在上部和下部之间限定了具有径向高度Sh的凹部(24)，承载件(10)安装在凹部(24)中。对于带(3)的实际上所有横向元件(20)，沿着凹部(24)外的径向方向测量的承载件(10)的有效厚度T_CEFF大于所述径向高度Sh。

Description

驱动带

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的驱动带。这种类型的驱动带通常公知的是它们用在无级变速装置中，用于在发动机和负荷之间以连续变化的速度和扭矩比来传递机械动力，特别是用于汽车。这种驱动带可以从欧洲专利申请EP-A-1.111.271中获知。已知的驱动带通常包括环状的(endless)承载件和成阵列的数百个横向元件，所述横向元件横向于驱动带的纵向方向相互平行定向，从而，承载件设置在元件的槽中，从而所述元件可以沿着带环在它的纵向方向上自由滑动。通常，承载件包括两个层积成组的多个同心堆叠的相对薄的连续带环。通过这种措施，承载件可具有相当大的拉伸强度，然而，它仍然相对容易地沿着它的纵向方向弯曲。

背景技术

在无级变速装置中，带可旋转地连接两个带轮，每个带轮具有两个基本圆锥形的带轮盘，所述带轮盘限定具有可变宽度的V形槽，驱动带的纵向弯曲部分位于所述带轮盘之间。这种变速装置中的带的姿态(posture)因此包括两个纵向直的轨迹部分和两个纵向弯曲的轨迹部分，在直的轨迹部分，它越过一个带轮到达另一个带轮，在弯曲轨迹部分处，带在带轮盘之间以所述两个带轮中每一个的相应曲率半径延伸，所述半径限定变速装置的几何传动比。

带轮盘在带的横向元件上施加夹持力，所述力一方面使得能够通过相应的带轮和驱动带之间的摩擦来传递扭矩，并且另一方面，迫使横向元件相对于相应带轮的旋转轴线径向向外。横向元件的实际的径向运动受到承载件的限制，从而，夹持力由横向元件通过它们之间的法向力传递到承载件。承载件从而被置于拉伸的作用下，使得能够通过横向元件从驱动带轮向从动带轮传递扭矩，所述横向元件沿着承载件的周缘方向彼此向前推动，同时被其支撑和引导。在驱动带的另一侧上，横向元件从所述从动带轮返回到驱动带轮，然而，非常低的、并且可能甚至为零的推动力施加在它们之间。

在通常的实践中，带的横向元件的总厚度略小于承载件的周缘，从而，空隙沿着纵向方向位于至少两个相邻的横向元件之间，和/或用于允许毫无困难的装配所述驱动带。这个空隙被表示为带的纵向间隙，该间隙可通过下面的方式被限定和测量：将带放置成环形姿态，并且使两个相邻的元件沿着承载件的圆周彼此滑动分开，即沿着相互相反的纵向方向，直到带的所有的横向元件相互抵靠在连续的阵列中。因此形成在所述两个相邻元件之间的空隙限定了所谓的静态纵向带间隙。从而，通常认为，在变速装置中，元件之间沿着纵向方向的实际的或者动态间隙依赖于带的精确姿态而变化，即依赖于几何传动比，以及施加到其上的负荷。另外，由于在变速装置工作过程中横向元件的磨损，静态间隙容易随着时间增大。

虽然它极大地有助于带的装配，但是已经认识到，在现有技术中，纵向带间隙对于变速装置的效率具有不利影响，这根据下面的内容可以理解。当进入驱动带轮时，由于变速装置中的力的相互影响，在它们被所述驱动带轮接纳(take up)之前，横向元件必须克服一些阻力，即它们必须在驱动带轮的盘之间被主动地(actively)推动。另外，一旦这种元件与驱动带轮摩擦接触，它们被它的旋转向前加速。通过这两种作用，动态间隙容易积聚在驱动带轮上的带的纵向弯曲轨迹的第一或者入口部分中。这意味着这个弯曲轨迹的仅一部分可用于元件之间的推动力的积累(build-up)，这之后的第二部分表示这个弯曲轨迹的有效部分，其中元件相互抵靠。在这种有效部分中，横向元件相对于驱动带轮的旋转向后滑动，从而积聚在入口部分中的相邻元件之间的间隙被消除。然而，通过这种滑动，能量被耗散，并且变速装置效率受到不利影响。

发明内容

本发明的目的是改善变速装置的效率，并且更具体的是，减轻上述纵向带间隙的不利影响。

显然，这些目标原理上可以通过减小静态间隙的量来实现，这已经在现有技术中提出，例如JP-A-63/266247和WO-A-98/04847。然而，由于在装配这种带时会遇到的问题，这种方案可能是不利的。

根据本发明，上述目的可替换的通过应用如权利要求1所述的驱动带而实现，有利的是对于纵向带间隙的量没有施加任何特殊的要求。

通过应用权利要求的方案，实现了在带的直的轨迹部分中，承载件至少某种程度上楔入横向元件的上部和下部之间。应当认为，特别是在带的轨迹的松弛部分上，即元件从从动带轮返回到驱动带轮的直的轨迹部分，这个后者的特征有助于沿着旋转方向将横向元件向前输送，这是通过当它们离开从动带轮时利用与承载件的摩擦来加速它们而实现的，因为在该位置处，承载件的纵向速度超过元件的速度。结果，动态间隙将至少部分位于靠近从动带轮的所述松弛轨迹部分上，并且在驱动带轮的入口部分中的横向元件之间的间隙从而被有利地减小。至少理论上在最极端的情况中，横向元件在一定程度上被加速远离从动带轮，从而整个动态间隙位于刚刚离开从动带轮的元件之间。

本发明的重要的方面是：在如EP-A-1.111.271所述的现在的驱动带设计中，承载件的连续带环不具有精确的矩形剖面，相反，至少当它们处于纵向拉直的姿态中时，它们横向(crosswise)设置有弯曲的拱形形状，如沿着带环的这种剖面观察到的。这种被纵向拉直的姿态中的拱形形状的半径被称为凸面(crowning)半径Rcr。通过这个凸面半径Rcr，承载件的单个带环的有效厚度，即相对于驱动带沿着径向方向的它的尺寸、以及因此作为整体的承载件的有效厚度T_CEFF分别大于带环的厚度或者大于应用到承载件的所有带环的总厚度T_C。从而，承载件的有效厚度T_CEFF可以通过下列等式来近似：

$T_{C_{\mathrm{EFF}}}=T_C+\mathrm{Rcr}-\frac{1}{2}*\sqrt{4\·{\mathrm{Rcr}}^2-B^2}---\left(1\right)$

在上面的等式(1)中，T_CEFF是承载件的有效厚度，T_C是承载件的名义(nominal)厚度，其通过单个带环的厚度和应用到承载件的带环的数目确定，Rcr是带环的凸面半径，并且B是带环的(轴向)宽度。

因此，在根据本发明的驱动带的第一详细实施例中，横向元件的上部和下部之间的间隔，即承载件接纳槽的径向高度Sh被设置成小于根据等式(1)确定的承载件的有效厚度T_CEFF，即：

$\mathrm{Tc}<\mathrm{Sh}<T_{C_{\mathrm{EFF}}}---\left(2\right)$

在这种设计的驱动带中，实现了承载件在横向元件的承载件接纳槽中的适合的楔入。当然，这种楔入的效果改善了，因为槽高度Sh和承载件的有效厚度T_CEFF之间的槽差值变大。然而同时，同样，在带的纵向弯曲部分中横向元件和承载件之间的游隙将被减小，阻止带的装配。根据本发明，带的设计的这两个方面之间的最优选择通过按照下面的等式来设计槽高度Sh而实现：

$\mathrm{Sh}\&ap;\mathrm{Tc}+\frac{1}{2}\&CenterDot;(\mathrm{Rcr}-\frac{1}{2}\&CenterDot;\sqrt{4\&CenterDot;{\mathrm{Rcr}}^2-B^2})---\left(3\right)$

通常认为，从实施的角度，由于所使用的制造方法导致的槽高度Sh的生产变化可以被考虑。为了可靠地确保楔入效果是充分有效的，等式(2)的标准事实上必须对于带的实际所有的(即＞95％，优选＞99％)横向元件都满足。

另外，通常认为，上面的等式(1)和(3)描述了理论上的情况，其中，凸面半径Rcr对于承载件的所有带环都是精确相同的。在实际中，同样，凸面半径Rcr会发生变化，从而承载件的有效厚度T_CEFF由应用到其中的带的凸面的累积作用而确定。

另外根据本发明，上述承载件在元件的承载件接纳槽中的楔入可通过增加横向元件和/或承载件的表面粗糙度而改善，从而在它们之间产生更大的摩擦。然而，从变速装置效率的角度看，这在原理上并不是优选的，因为较大的摩擦力通常还意味着更大的效率损失，因为机械能量会被耗散为热量。

因此，在本发明更详细的实施例中，具体的是：相对于承载件的径向向内定向的表面，承载件的径向朝外定向的表面设置有增大的表面粗糙度，和/或相对于在承载件接纳槽的位置处横向元件的下部的径向向外定向的表面，在承载件接纳槽的位置处横向元件的上部的径向向内定向的表面设置有增大的表面粗糙度。通过这种措施，有利地实现了所述楔入效果被改善，同时在承载件和元件的下部之间的上述法向力的影响下，摩擦接触没有受到不利影响。

附图说明

根据下面的详细描述，本发明的上述和其它方面将变得显而易见，并且在附图中示出，附图中：

图1是变速装置的透视图的示意性图示，其中使用了根据本发明的驱动带；

图2是驱动带的剖视图；

图3示意性示出了静态纵向带间隙的特征；

图4是图1变速装置在工作中的剖视图的示意性图示，示出了动态纵向带间隙的特征；

图5是根据本发明的驱动带在变速装置带轮之间它的直的轨迹部分中的剖视图；

图6是图5的部分的放大视图；

图7是设置有图6的驱动带的变速装置工作中的剖视图的示意性图示。

具体实施方式

图1是变速装置的透视图的示意性图示，其中，使用了根据本发明的驱动带3，所述驱动带包括多个横向元件20，所述横向元件20安装在环状的承载件10上，从而元件20可以在承载件10上沿着它的纵向方向滑动。变速装置包括两个带轮1和2，所述带轮均限定具有可变宽度的锥形槽，其中安装有驱动带3的纵向弯曲部分。在附图中，驱动带3在第一带轮1中最强烈地(tightly)弯曲，即沿着纵向方向以最小的曲率半径Rmin弯曲，然而，它沿着基本直的轨迹在带轮1和2之间穿越。这种类型的变速装置和它的操作是公知的。

图2是沿着纵向方向观察的驱动带3的剖视图。附图示出了横向元件20的正视图和承载件10的剖视图，在这个实施例中，驱动带3的承载件被示为包括两部分，每部分包括多个“嵌套的”即径向堆叠的连续带环11，带环11安装在元件20中的相应的凹部或槽24中。每个这种槽24设置在元件20的横向侧上，并且朝向该横向侧开口，位于元件20的有效的梯形下部23和有效的箭头形状上部21之间。这些上部和下部21、23通过元件20的中间支柱部分22相互连接。在变速装置工作过程中，元件20通过横向接触表面21与带轮1、2相接触。如图2所示，承载件部分10以一些径向游隙设置在槽24中，即槽23的径向高度Sh某种程度上大于承载件部分10的径向高度或者厚度Tc。

图3提供了设置成环形姿态的驱动带3的示意性侧视图，并且示出了静态纵向带间隙Cs的特征。这种静态间隙Cs可以限定为一间距的宽度，当带3的所有横向元件20相互抵靠成连续的基本环形的阵列时，所述间距存在于两个相邻的横向元件20(a)和20(b)之间。静态间隙Cs的某种量通常被设置成允许驱动带毫无困难的被装配。在变速装置工作过程中，它特别还导致横向元件20的磨损。另外，在工作过程中元件20之间实际产生的所谓的动态间隙Cd根据变速装置中带3的准确姿态而改变，即依赖于几何变速比以及施加到其上的负荷。

图4提供了图1的变速装置的简化的轴向剖视图，示出了驱动带3的四个主要的轨迹部分，即位于驱动带轮1的位置处的纵向弯曲部分I；张紧的直的部分II，其中带3的横向元件20从驱动带轮1被输送到从动带轮2；位于从动带轮2的位置处的另外的纵向弯曲部分III；以及松弛的直的部分IV，其中，元件20从从动带轮2返回到驱动带轮1。从而，驱动带轮1处的弯曲箭头表示它的旋转方向。在变速装置工作过程中，成灰色阴影的横向元件20受到相对高的推力，所述力有效地将元件从驱动带轮1推动到从动带轮2，然而在从从动带轮2返回到驱动带轮1的带3的其它元件20之间，相对小的力被施加。

仍然，由于在工作过程中带轮的变形，当进入驱动带轮1时，即与它的带轮盘相接触时，横向元件20经历阻力。为了克服这个进入阻力，至少一些压力必须积聚在这个松弛的直的部分IV中的这个位置处的横向元件20之间，从而，连续阵列的或者成串的元件同样形成在这个轨迹部分中。结果，动态间隙Cd容易积聚在位于驱动带轮1上的纵向弯曲部分I的第一或入口部分Ep中的横向元件20之间，这种现象在图4中示出。

这意味着相对少的横向元件20在驱动带轮1上可用于产生带3中的推力，所述元件20形成驱动带轮1上的纵向弯曲部分I的所谓的挤压部分Cp。通过挤压部分Cp中的元件相对于驱动带轮1的旋转运动向后滑动，仍然存在于入口部分Ep中的元件20之间的间隙Cd被消除。除了不利地影响变速装置效率，这种现象还使得由驱动带轮1的盘施加在元件20上的夹持力相对的并且不利地高，因为仅这个后者部分Cp可用于驱动带轮1和带3之间的力传递。

因此，有利的是限制驱动带轮1上的入口部分Ep的范围，其中存在有位于元件之间的纵向间隙Cd，并且优选的是完全消除它的产生。本发明通过下面的方式实现了这个目的，即当它们离开从动带轮2时将横向元件20向前加速，这通过下面的方式实现：将承载件10楔入带3的松弛轨迹部分III中横向元件20的上部和下部21、23之间，如图5所示。对此，承载件10的设计和带3的元件20的设计相互适配，从而槽的高度Sh的值位于承载件的所述实际厚度Tc和它的有效厚度T_CEFF之间，后者同样通过承载件的带环确定，所述带环被横向地弯曲，即横向于它们的纵向方向。

图5示出了沿着纵向方向观察的驱动带3的剖视图，与图2类似，然而，具有根据本发明设计的带3。承载件10的左边的部分10(a)的外周缘通过虚线表示，好像它自由呈现出它的自然弯曲的、拱形的剖面形状，所述形状由带3的直的轨迹部分中的凸面半径Rcr限定，即没有被横向元件20的槽24所限制。这种自然弯曲形状在图6的放大视图中更详细的示出。由于这种斜向弯曲形状，承载件10具有沿着径向方向观察的有效厚度T_CEFF，该厚度某种程度上大于它的实际厚度Tc。然而，如图5中承载件10的右边部分10(b)所示，实际上，承载件10被楔入横向元件20的上部21和下部23之间。从而，它的所述拱形形状允许承载件10被弹性挤压。应当认为，这个后者的特征有助于沿着旋转方向向前输送横向元件20，这是通过当它们离开从动带轮2时利用与承载件10的摩擦来加速它们而实现的，因为在该位置处，承载件10的纵向速度超过带的元件20的速度。

根据本发明上述措施的效果在图7中的变速装置的轴向剖视图中示出，与图4类似。其中可以看出，在最极端的情况中，横向元件在这样的程度上被加速远离从动带轮2，即整个动态间隙Cd位于刚离开从动带轮2的元件之间，即位于松弛的轨迹部分III的从动带轮2侧上。上述入口阻力通过这些被加速的横向元件20、以及通过由于楔入作用由承载件10施加在这些后者元件20上的摩擦力而被克服，所述元件20碰撞成串(string)的元件20，从而再次减速，所述成串的元件20形成在松弛的轨迹部分III的驱动带轮侧上。

因此，在这个实例中，在驱动带轮1上，在元件20之间根本没有游隙，从而没有入口部分Ep。因此，上述挤压部分Cp有效地覆盖了驱动带轮1上的整个纵向弯曲部分I，从而改善了变速装置的有效性和效率。

Claims (5)

1. 一种用于在无级变速装置中使用的驱动带(3)，包括环状的承载件(10)和多个横向元件(20)，所述承载件(10)包括至少一个堆叠的多个连续带环(11)，至少其中一个带环横向弯曲，其曲率由在带环(11)的纵向伸直部分中测量的凸面半径Rcr限定，所述横向元件(20)可沿着承载件(10)的周缘移动，每个横向元件包括位于承载件(10)径向内部的下部(23)和位于承载件(10)的径向外部的上部(21)，在上部和下部之间限定了具有径向高度Sh的凹部(24)，承载件(10)安装在凹部(24)中，其特征在于，对于带(3)的实际所有横向元件(20)，将在凹部(24)外部沿着径向方向测量的承载件(10)的有效厚度T_CEFF大于凹部(24)的径向高度Sh。

2. 如权利要求1所述的驱动带(3)，其特征在于，有效半径T_CEFF通过下面的公式近似：

$T_{C_{\mathrm{EFF}}}=T_C+\mathrm{Rcr}-\frac{1}{2}\&CenterDot;\sqrt{4{\&CenterDot;\mathrm{Rcr}}^2-B^2}---\left(1\right)$

其中，Tc是承载件(10)的名义厚度，该厚度通过单个带环(11)的平均径向厚度乘以应用在承载件(10)中的带环(11)的数目确定，并且其中，B是带环(11)的轴向宽度。

3. 如权利要求1或2所述的驱动带(3)，其特征在于，径向高度Sh满足下列等式：

$\mathrm{Sh}\&ap;\mathrm{Tc}+\frac{1}{2}\&CenterDot;(\mathrm{Rcr}-\frac{1}{2}\&CenterDot;\sqrt{4\&CenterDot;{\mathrm{Rcr}}^2-B^2})---\left(3\right)$

4. 如上述权利要求中任一项所述的驱动带(3)，其特征在于，承载件(10)的径向向外定向表面的表面粗糙度超过承载件(10)的径向向内定向表面的表面粗糙度。

5. 如上述权利要求中任一项所述的驱动带(3)，其特征在于，位于凹部(24)上方的上部(21)的径向向内定向表面的表面粗糙度超过位于凹部(24)下面的下部(23)的径向向外定向表面的表面粗糙度。

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