CN101283196B - 链接片、包含该链接片的链以及通过该链构成的链传动装置和装备有该链传动装置的车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种链接片(4)及一种用于车辆驱动装置的平环链，该平环链具有多个通过压力件(2)彼此铰接地相连接的链接片，其中，压力件横向于平环链的纵向方向分布并且在压力件及链接片上构造有各自的靠置面，压力件及链接片沿着这些靠置面彼此靠置以传递力，其中，各自的靠置面被优化地构造。
Description
技术领域
本发明涉及一种链接片。另外，本发明还涉及一种在使用根据本发明的链接片的情况下构成的平环链以及一种在包括这种平环链在内的情况下构造的链传动装置。此外，本发明还涉及一种具有这种链传动装置的车辆。
背景技术
开头所述类型的链接片及平环链如稍后还要描述的那样已由现有技术以各种方式公知。此外已公知，这种链接片以及在使用这种链接片的情况下构成的平环链在其力传递能力方面受到限制并且由此存在可能性：首先一个链接片例如由于力峰值而损坏并且失效。该失效可体现为该链接片的破裂，其中，从该链接片开始可引起整个平环链的失效或破裂，因为设置在相同的铰接件之间的其它各链接片当然必须一起承担该破裂的链接片的力传递责任并且由此承受更强的负荷。该更强的负荷使得各个链接片更接近其力传递能力的极限，或者甚至超过该极限。
发明内容
现在，本发明的任务在于，提供一种链接片以及一种使用这种链接片的平环链，该平环链具有较高的强度。此外，应降低磨损并且使链接片或平环链的弹性延展较小。本发明也应使得必须装配很少的件来制造平环链。这根据本发明这样来实现：至少一些链接片的接片厚度构造得较大，即由此使根据本发明的链接片较厚。
这使得链铰链中链接片与压力件或摇摆件之间的靠置面大并且使得具有整齐的冲制面的平滑切口份额高。此外，由此实现摇摆件或压力件与链接片之间非常好的垂直度。通过这种整齐的靠置面可减小或甚至避免链股剪切。通过较小的压力也可减小并且在最佳情况下避免边缘屈服。
但顾及到冲制质量及摇摆件弯曲负荷或压力件弯曲负荷，接片厚度不可任意增大。也要考虑的是，工具成本与冲制厚度相关地超比例增长。
在根据本发明的链接片构型及其在齿链中的应用中附加地产生优点：链进入到齿轮中时的通过齿与接片之间的力矩引起的倾复作用受到有利影响，因为接片相对于齿的良好垂直度得到了保证。由此获得较好的导向和齿部中的剪切负荷的降低或避免。此外，由此产生较小的压力，由此可减小或避免边缘屈服。
根据本发明，一些数值上的具体的尺寸比例被证实是特别有利的。因此例如特别有利的是，节距1与接片厚度d的比例处于3.7至5.5的范围中。也有利的是，摇摆件高度或压力件高度h与接片厚度d处于1.3至1.9的比例。并且摇摆件宽度或压力件宽度w与接片厚度d的比例处于0.8到1.2之间的范围中是特别有利的。此外，特别有利的是，环围部宽度s与接片厚度d的比例处于0.8到1.2之间的范围中。
如上所述，本发明也涉及用于尤其是车辆变速器、车辆传动系或车辆发动机辅助传动装置的平环链，该平环链具有多个通过摇摆件或压力件彼此铰接地相连接的链接片，其中，压力件横向于平环链的纵向方向分布并且在压力件及链接片上构造有各自的构造得弯曲的靠置面，压力件及链接片沿着这些靠置面彼此靠置以传递力，各自的靠置面具有横向于平环链的纵向方向延伸的宽度并且在平环链的纵向方向上在横向于该宽度延伸的截面中观察具有一个弧长。
对于在此所述类型的平环链，视在车辆驱动装置中的应用而定存在不同的构型。在作为车辆变速器一部分的无级锥盘链变速装置(CVT)中的应用中，压力件具有特殊成形的端面，通过这些端面传递锥盘与链之间的作为摩擦力的拉力。在车辆驱动装置中的大多数其它应用中，平环链是齿链，即链接片在至少一个侧上具有齿，通过这些齿传递齿轮与链之间的拉力。这种齿链在现有技术中例如已由US-PS 4,906,224公知。这种齿链在车辆驱动装置中的多个部位上使用，例如在全轮分动器中使用，在用于跨接到差速器的轴向距离的发动机前置横向布置式变速器(Front-Quer-Getriebe)中使用，用作变速器内部的液压辅助总成的驱动链，用作内燃发动机的气门机构控制链或用作车辆的其它辅助总成(冷却剂泵，润滑剂泵，空调压缩机，发电机，起动马达，混合式辅助马达，制动力放大器及类似装置)的驱动链。
在此所述类型的平环链由多个链接片组成，这些链接片通过压力件彼此铰接地相连接。
压力件与链接片之间的力传递在此在靠置面上进行，这些靠置面不仅构造在压力件上而且构造在链接片上并且压力件和链接片沿着这些靠置面彼此靠置。压力件也被称为销栓或销轴，它们各成对地作为摇摆铰链插入到两个接片孔中，这些接片孔在用于锥盘缠绕接触件传动装置的链中通常连结成一个大孔。
在压力件上构造有不同的功能面。在平环链的一个孔中彼此位于对面的压力件对在滚动区域或滚动面上彼此靠置。在链弯折时在该部位上以根据压力件几何形状预给定的弯折角度进行滚压运动。
压力件在该压力件的靠置面上靠置在链接片的靠置面上，由此，在此在链接片的靠置面与压力件的靠置面之间产生表面压力。这些靠置面必须满足多个要求。一方面所产生的表面压力由于靠置面的造型不应过大并且另一方面靠置面也应这样作为抗扭转装置使用，使得压力件在链接片的孔中不转动。
为此目的，已经公知了具有分段的靠置面的平环链，所述分段的靠置面每段具有两个明显不同的半径。因此US 6277046示出了在压力件上具有两个靠置面的平环链，所述靠置面具有两个不同的半径。通过这些不同的半径现在实现抗扭转，由此，压力件在链接片的孔中不转动。US 5236399中描述了另一种公知平环链，这种平环链这样来实现抗扭转：在靠置面上也各设置两个不同的半径或使半径中心错位。
除了该抗扭转外，靠置面也必须满足平环链抗破裂及耐用的要求。为此目的，压力件与链接片之间的接触区中的表面压力不允许超过预给定值。根据迄今的理解，在此需要具有小曲率及由此大曲率半径的靠置面。因此，根据前面描述的公知平环链，需要增大曲率半径，以便实现靠置面中的接触压力的减小。
现在出人意料地证实，不是小曲率半径(由此大曲率)的存在对压力件的靠置面与链接片的靠置面的接触区域中的压应力峰值的出现负责，而是在不同曲率半径之间的过渡区域中增强地产生局部的应力峰值。现在这使得认识到，在公知平环链中在从一个曲率半径到另一个曲率半径的过渡区域中存在明显的应力峰值，确切地说当该过渡切向地、即在无弯折的情况下分布时存在明显的应力峰值。
附图的图1中示出了一个相应的视图。该图示出：在用K标记的小曲率半径与用G标记的大曲率半径之间的过渡区域中出现一个压应力峰值，但压应力在小曲率半径的区域中比在大曲率半径的区域中不明显高。即该认识如下：并非小曲率半径对局部高的压应力峰值的出现负责，而是从一个曲率半径到另一个曲率半径的过渡区域代表一个干扰部位。
即已经证实，尽管针对平环链弯折时的扭转在压力件上设置有滚动面，但产生压力件在靠置面上的扭转，即，即使在平环链具有抗扭转装置时在平环链的链接片与压力件的接触面区域中也进行相对转动，即在压力件与链接片之间在靠置面上发生剪切运动，这在从一个曲率半径到另一个曲率半径的过渡部分上引起靠置面的误匹配，即链接片的曲率不再与压力件的曲率相协调。
该剪切现在使得压力件与链接片之间的接触区中的面承载过渡到在压力件的宽度上考察的线承载并且由此使得该接触区中的接触压力提高，以致在此出现在附图的图1中对此所示的压力最大值。迄今未考虑到这种情况，因为根据惯常的理解，仅适应于尽可能大的曲率半径以便降低压力件与链接片之间的接触面区域中的负荷。
因此存在目标冲突：在靠置面区域中一方面必须考虑允许的表面压力的要求，另一方面也必须抵制压力件相对于链接片的扭转。
平环链可被构造用于车辆驱动装置，该平环链具有多个通过摇摆件彼此铰接地相连接的链接片，其中，压力件横向于平环链的纵向方向分布并且在压力件及链接片上构造有各自的构造得弯曲的靠置面，压力件及链接片沿着这些靠置面彼此靠置以传递力，各自的靠置面具有横向于平环链的纵向方向延伸的宽度并且在平环链的纵向方向上在横向于该宽度延伸的截面中观察具有一个弧长，靠置面沿着该弧长具有至少三个具有不同曲率的区域。
因此，换句话说，得到一个具有这样的靠置面的平环链，这些靠置面沿着其曲线长度在一个截面中沿着平环链的纵向方向观察具有至少三个具有不同曲率的区域，由此避免曲率中的大跃变，但仍设置有具有小曲率半径及大曲率半径的区域，以便抵制压力件相对于链接片的扭转。
因此认识已转变：与公知认识相反，不是取决于在靠置面区域中提供具有大曲率半径的尽可能小的曲率，而是给压力件的靠置面及链接片的靠置面设置足够数量的不同曲率，但避免导致高应力峰值的曲率跃变。
在此根据一个有利的进一步构型提出，最大曲率与最小曲率的比例至少为因子2。通过该构型实现：存在压力件相对于链接片的足够的抗扭转并且与靠置面沿着其弧长或曲线长度设置有至少三个不同的曲率的特征一起存在也足够小的曲率跃变，由此在靠置面上在曲率跃变的区域中不产生不允许地高的压应力。
在此也提出，曲率可在至少三个区域中在各区域内部沿着弧长分别保持不变，即沿着平环链的轴线纵向方向在一个截面中观察，曲线长度或弧长可由至少三个圆弧段组成。由此实现：弧段的不同曲率之间的跃变分解变小，作为曲率半径来考察，在用于车辆驱动装置的平环链的压力件中，与导致高应力峰值的大的半径跃变从1mm到5mm相比较，各个曲率半径的跃变例如可首先从1mm到3mm，然后到5mm。
也提出，曲率在至少三个区域中在各区域内部沿着弧长各自变化。换句话说，这意味着在三个不同的区域中设置不恒定的曲率，而是曲率例如可在各个区域内连续变化。由此，在平环链的轴向纵截面中观察，靠置面可由螺线段组成，这些螺线段的曲率以及由此曲率半径沿着弧长连续变化。除了这些螺线段外，在轴向纵截面中观察，靠置面形状也可由椭圆段组成，这些椭圆段的曲率在最小值与最大值之间连续变化。并且除这些形状外，作为曲线长度的段也可以是由双曲线或抛物线组成的段或完全普通地是沿着弧长具有曲线段的靠置面，这些曲线段的二阶导数是上升的。
此外，根据一个进一步构型提出，靠置面沿着弧长具有曲线段，这些曲线段沿着最小曲率半径的弧长在很大程度上位于弧长的中部。
通过将最小曲率半径在很大程度上布置在弧长的中部而实现：最大曲率位于靠置面的各自的端部区域的外部，由此在这种压力件中实现：与最小曲率半径位于靠置面的各自的端部区域中的布置相比较，这种布置刚度较大并且由此弯曲较小。因此，在压力件不易弯曲的情况下拉力较均匀地分配在所有彼此并排地排列的链接片上，链接片获得较高的耐用度并且平环链总体上可传递较高的拉力。
通过这样的平环链由此实现：在靠置面的不同曲率半径之间的过渡区域中不再产生显著的接触应力跃变。并且压力件在链接片的孔中的抗扭转性与公知平环链相比较得到提高。
根据本发明，平滑切口份额至少近似取值为接片厚度的70％。
附图说明
现在借助于附图来详细描述本发明。附图表示：
图1在具有两个明显不同的曲率半径的公知配置中压力件与链接片的靠置面的接触面区域中的表面压力分布；
图2一个在CVT变速器中使用的公知平环链的示意性视图，其中，附图的图1示出了用A标记的区域的放大视图；
图3根据第一实施形式的链接片及压力件的放大视图；
图4根据第二实施形式的压力件的放大视图；
图5根据第三实施形式的压力件的放大视图及由这些压力件构成的一个齿链的视图；
图6用于解释各个名称的压力件放大视图；
图7用于解释平环链的压力件与链接片之间的接触面区域中的表面压力分布的与图1类似的视图；及
图8根据本发明的具有摇摆压力件的链接片。
具体实施方式
如前面已经描述的那样，图1示出了公知平环链的压力件与链接片之间的靠置面区域中的表面压力分布。在用K标记的小曲率半径与用G标记的大曲率半径之间的过渡区域中出现压力件与链接片之间的接触压力的显著的最大值，其中，其原因是小曲率半径K与大曲率半径G之间的曲率半径跃变。
附图的图2示出了公知CVT平环链1的一个局部，该CVT平环链由多个摇摆件或压力件2、3及链接片4组成。在附图的图1中放大地示出了在图2中用A标记的区域，因此，图1描述了压力件2及链接片4。
附图的图3现在示出了根据第一实施形式的平环链7的压力件5及链接片6的放大视图。
如直接可看到的那样，在压力件5与链接片6之间构造有两个靠置面区域8及11，其中，靠置面区域8由压力件5上的靠置面9及链接片6上的互补地构造的靠置面10构成。靠置面区域11以类似方式由压力件5上的靠置面及链接片6上的靠置面组成。
压力件5及链接片6在靠置面9或靠置面10上彼此靠置以传递力。因为链接片6在相对于图3的绘图平面横向的方向上具有一定的宽度并且这些链接片中的多个并排布置地靠置在同一个压力件5上，所以通过平环链7传递的拉力分配在压力件与链接片之间的各个靠置面区域上。在相对于平环链7的宽度横向地延伸的轴向纵截面中每个靠置面9、10具有一个弧长或曲线长度，所述弧长或曲线长度在附图中各通过一个花括号12来代表。
附图的图3现在示出了根据本发明的平环链的第一实施形式，其中，压力件5上的靠置面9以及与此互补地链接片6上的靠置面10构造有具有不同曲率的区域。现在为了可图解地表示出这些曲率，在附图的图3中，具有不同曲率的区域各借助于相应不同的曲率半径13、14、15、16用虚线表示出，其中，各个曲率半径13、14、15、16分别垂直地画在具有不同曲率的区域上，以便可图解地表示靠置面9、10上的对于肉眼只是难于在视觉上辨认的不同曲率。
但附图的图3直接表明，曲率在曲率半径13的区域中比在曲率半径14的区域中小，由此，曲率半径在区域13中比在区域14中大。曲率半径以相应方式在区域15中比在区域14中更小并且因此曲率在区域15中比在区域14中大。由此，压力件5的靠置面9以及与此互补地链接片6的靠置面10在靠置面区域8中沿着靠置面9、10的弧长或曲线长度已经具有三个不同的曲率。图3附加地还示出，在靠置面9、10上沿着弧长还构造有另一个第四区域16，该第四区域具有与曲率半径区域13、14、15不同的曲率半径16。靠置面区域11以相应方式也具有曲率不同的区域，其中，在此仅设置三个具有不同曲率的区域。
附图的图4现在示出了根据第二实施形式的平环链的压力件，其中，该压力件也涉及用于锥盘缠绕接触件传动装置的平环链的压力件。
在该压力件5中用参考标号17标记滚动面，压力件5通过该滚动面在位于对面的压力件(也涉及压力件对)上滚压，其中，该基本位型可借助于附图的图2看出。压力件5也具有两个靠置面18、19，这些靠置面布置在一个未示出的链接片的互补地构造的靠置面上。上方的靠置面18具有一个用B标记的点，在该点上存在曲率最大值，即该点也垂直于靠置面18具有其最小值以便说明所表示的曲率半径。从该点B起曲率半径在两个方向上增大，由此，曲率在两个方向上从点B起在靠置面18上连续变小。从点B起曲率半径在此在箭头20的方向上按照椭圆段增大并且在箭头21的方向上按照螺线段增大。
图4在下方的靠置面19中从具有曲率最大值的点C起示出了一个类似情况，其中，曲率半径在箭头22的方向上按照一个双曲线段增大并且在箭头23的方向上根据一个抛物线的分支线段增大。
附图的图5与图4类似地示出了一个视图，其中，附图的图5中所示的压力件24涉及一个齿链的压力件，该齿链例如可作为用于驱动装置的齿链或作为输送设备中的齿链来使用。压力件24也具有一个滚动面25，在该滚动面上该压力件可在压力件对的与该压力件相对应设置的压力件上滚压。压力件24也具有一个上方的靠置面26及一个下方的靠置面27。靠置面26的配置在此这样选择，使得从点B起曲率半径(该曲率半径也垂直于靠置面轮廓用虚线来表示)在靠置面26的两个方向上沿着也通过花括号12表示的弧长增大。曲率半径在靠置面27上以相应方式从用C标记的具有最大曲率的点(相应于最小曲率半径)起在两个方向上增大。
如另外看到的那样，当在靠置面的弧长或曲线长度上观察，靠置面的最大曲率以及由此最小曲率半径大致分布在靠置面的中部时，可实现压力件的抗压设计。
附图的图6现在用于对这方面进行解释。用字母B或C也分别标记上方的靠置面上的及下方的靠置面上的、在各自的靠置面内部具有最大曲率并且由此具有最小曲率半径的点。如直接借助于该附图可看出的那样，点B或C大致位于弧长28的中部，具有虚线所示曲率半径的区域也分布在该弧长的下方。虽然前面已述，具有最大曲率的点沿着弧长大致位于靠置面的中部(在弧长28上测量)，但已经证实，当点B或C位于弧长28的40％至60％的范围D中时，达到类似有利的作用。该范围与压力件的下方靠置面的切线的30至60度角度范围重合，其中，该30至60度角度在切线29与链行进方向30之间测量。如果现在各自的靠置面的具有最大曲率的点位于弧长28的总长度的40％至60％内或位于切线29相对于链行进方向30的30至60度内，则得到刚性的并且由此不易弯曲的压力件，这也使得可用平环链或齿链传递的拉力增高。
附图的图7现在还示出了平环链(其中，平环链的概念也包括齿链)的压力件5与链接片6之间的、视图中所选择的下方靠置面中的接触压力分布。由根据附图的图1的公知平环链的接触压力分布与平环链的根据图7的接触压力分布之间的比较立即表明，图1中所示的突出的接触压力最大值已消失。为了表示靠置面中的接触压力分布，在两个附图中选择了彼此归一化的表示法，由此，各自的箭头的长度也代表靠置面的所相应观察的点中的接触压力的幅度。由此可直接借助于视觉检查看出，根据图1的显著的接触压力最大值已消失。
图8中示出了一个根据本发明的链接片4以及一个压力件对的摇摆件或压力件2。该图中所使用的名称用于解释已经提及的尺寸关系并且具有下面所列举的意义：
d：接片厚度
s：环围部宽度
l：节距(pitch)
h：摇摆件高度(摇摆压力件高度或压力件高度)
w：摇摆件宽度
b：内环围部宽度
因此，已经描述的根据本发明的尺寸关系如下：
l/d＝3.7至5.5，和/或
h/d＝1.3至1.9，和/或
w/d＝0.8至1.2，和/或
s/d＝0.8至1.2。
在上面已经描述了由此所得到的优点。
参考标号清单
1平环链 8靠置面区域
2压力件 9压力件的靠置面
3压力件 10链接片的靠置面
4链接片 11靠置面区域
5压力件 12花括号
6链接片 13曲率半径
7平环链 14曲率半径
15曲率半径 19靠置面
16曲率半径 20箭头
B具有曲率最大值的点 21箭头
C具有曲率最大值的点 22箭头
D弧长的40％至60％的范围 23箭头
d接片厚度 24压力件
s环围部宽度 25滚动面
l节距(pitch) 26上方的靠置面
h摇摆件高度 27下方的靠置面
w摇摆件宽度 28弧长
b内环围部宽度 29切线
17滚动面 30链行进方向
18靠置面
Claims (11)
1.链接片，用于平环链，该平环链用于车辆驱动装置，该链接片被设置用于与至少一个铰接件作用连接，至少一个铰接件是摇摆件或压力件，其中，摇摆件或压力件的宽度与接片厚度的数值比例处于0.8到1.2之间；以及该平环链的节距与接片厚度的数值比例处于3.7到5.5之间。
2.根据权利要求1的链接片，其特征在于：摇摆件或压力件的高度与接片厚度的数值比例处于1.3到1.9之间。
3.根据权利要求1或2的链接片，其特征在于：环围部宽度与接片厚度的数值比例处于0.8到1.2之间。
4.根据权利要求1或2的链接片，其特征在于：该链接片制造成冲制件。
5.根据权利要求4的链接片，其特征在于：平滑切口份额至少取值为接片厚度的70％。
6.根据权利要求1或2的链接片，其特征在于：该链接片制造成精密冲制件。
7.平环链，其特征在于：使用了根据权利要求1至6之一的链接片。
8.根据权利要求7的平环链，其特征在于：该平环链构造成CVT链。
9.根据权利要求7的平环链，其特征在于：该平环链构造成齿链。
10.链传动装置，其特征在于：使用了根据权利要求7至9之一的平环链。
11.车辆，其特征在于：使用了根据权利要求10的链传动装置。
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