CN101497083B - 形成具有表面轮廓的金属环带的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种形成具有表面轮廓的金属环带(10)的方法，更具体地讲所述金属带用于压带中，在第一步骤中，所述带(10)以未辊轧的形式装配在至少两个转动支承辊(6、7)上，在第二步骤中，安置在彼此相对定位的两个转动轧辊(7、11)之间，并且在第三步骤中，在所述带(10)绕转多圈的同时，承受施加在所述轧辊(7、11)之间的辊轧力(Fu)，所述带通过至少一个所述辊(6、7、11)被推动，在所述方法中，所述两个轧辊(7、11)中的至少一个轧辊，尤其是压型辊(7)设有表面轮廓。还公开了一种用于形成这种带的装置，用于所述装置中的压型辊以及通过所述方法而制造的压带。

Description

形成具有表面轮廓的金属环带的方法和装置

本申请是2004年12月7日提交的申请号为“200480036332.X”(PCT/NL2004/000851)的发明专利申请“形成具有表面轮廓的金属环带的方法和装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及形成具有表面轮廓的金属环带(连续金属带)的方法。本发明还涉及可用于实现该方法的装置，涉及因而所形成的带，并涉及设有这种类型的带的压带。

背景技术

在例如用于汽车的无级变速器的公知的压带中，带被用作为张紧元件的部件，其中所述张紧元件包括多个沿径向堆叠的这种类型的带。压带以及这种类型的变速器例如由专利公开文献EP-A-0014014是大体可知的，并且尤其被用在乘人轿车中。

通过卷起一片片材以形成管并在接头处将其钎焊封闭，并且然后切割成环从而制造出上述带。然后，为了使得该带柔软，该环被辊轧成期望的相对小的厚度。然后，带被准确地设定期望的周向尺寸并且然后最后经受多次热处理。在生产加工期间，带的至少一个主体侧部，即径向向内朝向的表面，即内侧，和/或径向向外朝向的表面，即外侧设有表面轮廓，其用于在压带操作时在两个带之间的接触处供应和输送润滑剂，轮廓的形状对所述接触处的摩擦状态具有显著的影响。公知的轮廓包括凸出的肋部，它们交叉布置，并且在带的相应侧部上相对于带的周向成一角度设置。通过在带的主体侧部上沿带的周向辊轧设有反(负)轮廓凹槽的压型辊，同时施加压力，而产生所述轮廓。

发明内容

本发明的目的在于简化带的生产过程。更具体地讲，本发明的目的在于在单一装置上优选同时完成两个加工步骤。根据本发明，通过以下方式来实现该目的，即将用于辊轧环以形成带的上述操作的轧辊中的至少一个轧辊设计成压型辊，如权利要求1中的特征部分所述。

在根据权利要求1的方法中，在环被辊轧以形成带时，其以多个完整绕圈的形式在所述轧辊之间通过，而所述环的材料从其厚度方向向其宽度并且更具体地讲长度方向塑变。与此同时，被构造成压型辊的轧辊将表面轮廓压靠在带的外侧或内侧上。

这种类型的方法的附加的效果在于在所述绕圈期间，所述表面轮廓被反复作用在带的周边上。压型辊的轮廓每次将不能以准确相同的位置以及以准确相同的方式作用在带上，例如这是因为在辊轧加工期间所述带连续变长和变宽。这在带的表面轮廓中产生了干涉模式(pattern)类型的肋部。例如，在所述绕圈的第一次绕圈期间通过压型辊中的凹槽而在带的表面上产生的肋部的一部分在随后的绕圈期间与压型辊的平坦部分接触，从而已经被形成的肋部被去除或至少再次被降低。然而，所述肋部的另一部分可再次与压型辊中的凹槽接触，从而该部分可被制造成更高。因而，最终所得到的带的表面轮廓通过相对于带的其它表面区域的不同高度的重叠肋部区段的模式被限定，所述带的其它表面区域一起决定了最终的结果。

因而，根据本发明的方法导致了这样一种表面轮廓，其中肋部并不形成规则或连续的模式，而是形成不规则模式的、相对小的重叠肋部区段，而且，所述肋部区段具有显著不同的高度。

尽管表面轮廓的后一种特性本质上并不是不期望的，但是如果轮廓的高度尺寸是更加恒定的或者至少是更加重复的，即与压型辊的轮廓是直接而固定的关系，则压带中的带的功能可大体被改进。

根据本发明，通过使用根据权利要求2的方法来实现该目的。由于压型辊本身现在设有不规则模式的凹槽区段，所以在实际中，在带的连续绕圈期间避免了带的表面轮廓与压型辊的表面轮廓之间的长期干涉。带的最终表面轮廓具有有利并不变化很大的高度，并且与压型辊的表面轮廓的高度非常接近。

当然，根据本发明的后一种方法仍将不规则模式的肋部区段形成为表面轮廓。然而，由于这种生产过程的可控制性以及重复性，如果表面轮廓设有恒定的以及完好限定的外形，即规则模式，则是很有利的。此外，例如，在压带的操作期间，在带之间大体使用液体润滑剂，从而消除摩擦生热，在这种情况中，由于带之间的长期以及牢固的接触，所以对于表面轮廓而言有利的是包括形成规则以及连续模式的肋部。因而，本发明还涉及形成连续的以及完好限定模式的肋部的可选的方法。该可选的方法包括在权利要求3中。

附图说明

基于附图，将更详细说明本发明。

图1示出了根据本发明的辊轧过程的整体视图，示意性示出了相应的辊轧装置；

图2示出了具有表面轮廓的所辊轧的带的透视图和剖视图；

图3示出了可用于根据本发明的方法中的压型辊的实施例；

图4示出了用于根据本发明的方法的压型辊的另一实施例；

图5示出了说明根据本发明方法之一的辊轧阶段的曲线图，示出了所用的转速以及辊轧力。

具体实施方式

图1示出了辊轧装置，其以说明所使用的辊轧过程的这种方式而示意性示出。该装置包括三个辊轧装置部件或模块。在这种情况中，图从右至左示出了第一测量模块1、辊轧模块2以及第二测量模块3。辊轧装置和辊轧过程通过电子控制单元而被控制，所述电子控制单元在图中并未详细示出。

带10在其开始状态，即在辊轧之前，由于其圆形、相对刚性特征，还可以用术语“环”称之。在辊轧之后，带由于其柔性特征还被可以用术语“软索”称之。

测量模块1和3包括测量辊4、5，辊轧的或未辊轧的带10以可以测量带10的厚度D的方式绕所述测量辊4、5装配。优选的是，辊4或5中的至少一个辊是可驱动的，从而可以在带10的周边上的多个位置点完成厚度测量，并且可确定该厚度的平均值。所述驱动辊4或5优选可移动远离相应的另一辊5或4，从而对带施加拉应力，这对于厚度测量的准确性以及更具体地讲重复性而言是有利的。可利用容纳在测量辊4、5之间的位移传感器DS完成厚度测量。根据本发明，厚度或平均厚度是一种限定用测量值，其用于确定将被辊轧的带10的材料体积，并且因而用于确定辊轧过程的工艺设置。如果将被辊轧的带的长度以及还有可能的宽度也被确定的话，则可更准确地确定材料体积的所述测量值。在根据本发明的带生产过程中，仅仅测量厚度就是足够的，这是因为带10的长度和宽度被设成是恒定的，这在结合生产将被辊轧的带的公知的方式中是非常有可能的。在该公知的生产方法中，通过以下方式来生产带，即卷起片材以形成筒形、然后将所述片材的重叠边缘钎焊在一起并将以这种方式形成的管切割成环并且然后剥离和清洗这些环。

辊轧模块2包括两个转动支承辊6、7，其中第一辊7居中安置在轧辊模块2中，而第二辊6可移位地安置在轧辊模块2中，从而其可施加拉力Fm、Fl，并且将被辊轧的带10可绕这些支承辊装配。为了施加所述拉力Fm、Fl，轧辊模块2包括第一致动装置21，其在该示意实施例中包括电机M以及带有螺纹的心轴S，并且所述第一致动装置可相对于第一支承辊7移动辊保持件8，第二支承辊6转动安装在所述辊保持件上。

附图还示出了位移传感器LS，借助于辊保持件8的参照部件9，所述位移传感器可用于确定辊保持件的位移，并且还可用于确定所辊轧的带10的长度L。同样示出的力传感器或测力器LC可用于测量实际施加的拉力。在辊轧已经结束之后，借助于位移传感器LS通过所测量得到的支承辊6与7之间的距离以及所述辊的直径来准确地确定所得到的带长度L，这种测量是通过允许所述带绕支承辊6和7转动而没有辊轧力Fu或挤压力Fu施加在轧辊11与第一支承辊7之间而实现的。根据本发明，所测得的带长度L可有利地用于通过反馈来优化辊轧加工设置，但是还可用作为在所辊轧的带10上将完成的随后的加工步骤的控制参量。

此外，辊轧模块2包括一对作用在第一支承辊7上的承载辊12，轧辊11以及作用在所述承载辊12上的施压辊13。承载辊12分别在它们的外周上设有凹部，这意味着它们仅仅在邻近带10的两侧作用在第一支承辊7上。施压辊13在第二致动装置22的作用下可移动地安置在辊轧模块2中，所述第二致动装置在该示意实施例中包括电机M和带有螺纹的心轴S，从而挤压或辊轧力Fu可施加在承载辊12上，所述挤压力Fu可借助于称为测力器的力传感器LC而被测量。由于通过承载辊12对于第一支承辊7所提供的双支承，所以在辊轧期间，由施压辊13所施加的挤压力Fu以平衡及稳定的方式经由承载辊12传递至支承辊7。该支承辊7反过来经由一部分带10支承在轧辊11上，所述支承辊在辊轧期间经由反作用力Fr承载着挤压力Fu。在辊轧加工期间，带被设置成其在第一支承辊7与轧辊11之间转动。通过如图中的箭头所示驱动一个或多个所述辊6、7、11、12和13而实现带10的转动。作为带10的转动与施加在其上的挤压力Fu的结果，材料在整个周边上从带10的厚度尺寸朝向所述带的长度和宽度尺寸塑变。带10的移动或转动的方向对于辊轧加工的质量而言是很重要的，应该注意的是以在带10与辊11和7之间的接触处连续供应润滑剂和冷却剂的方式来完成所述辊轧加工，从而支承辊7借助于轧辊11控制带10，而在带10的拉伸部分中产生所述带的实际变形。

控制单元确定对于特定的带10所需的挤压力Fu和拉力Fl，并且所述力在辊轧加工期间根据在辊轧之前每个带10所测得的厚度D经由致动装置21或22而被施加。

公知的辊轧加工主要旨在实现期望的均匀带厚度D，但是根据本发明，还可有利地构造成将表面轮廓50引入带10的一个主体侧部51、52中，即径向向内朝向的表面51，也就是说内侧51，或者径向向外朝向的表面52，也就是说带的外侧52。

在图2中示出了设有这种类型的表面轮廓50的带10，所述图是以示意透视图的形式以及非常简化的剖视图A-A这两者的形式。所示的表面轮廓50可被描述为一种带有凸出的肋部53的交叉轮廓，所述凸出的肋部彼此相互交叉并在该实施例中在带10的整个宽度W上以相对于所述带的周向L的角度θ延伸。根据本发明，所述交叉轮廓的特征参量是所述角度θ；肋部53的宽度或横向尺寸κ；肋部53的相对于带10的相应较低的其它表面54的高度δ；以及肋部53的累积尺寸与凹谷区域54的累积尺寸之间的比率σ(未示出)，所述累积尺寸至少垂直于所述带10的宽度方向W在所述带的周向L上测得。如果带10被用作乘人轿车变速器压带牵引元件的部件，则所述参量大体具有以下相应范围中的值，即对于交叉轮廓的角度θ而言从20至70度，对于肋部53的宽度κ而言从1至200μm，对于肋部53的高度δ而言从2至14μm，并且对于所述比率σ而言从10至25。

在根据本发明的方法中，在辊轧加工期间带10经过它们之间的两个辊7、11中的一个辊，所谓的压型辊7，设有反或负轮廓60，至少在那里，其与带10接触。图3示意性示出了这种类型的压型辊7的视图。例如，如果带10的所期望的表面轮廓50包括凸出的肋部53，则压型辊7的外周表面设有凹槽61。明显地，还可以将这种情况颠倒，在这种情况中，带10的表面轮廓50包括凹槽而辊7的外周表面包括凸出的肋部。

已经如上所述，该方法可导致带10的表面轮廓50的竖直尺寸方面的显著改变，例如肋部53的高度δ，这在特定情况下是不期望的。如果目的在于获得更加恒定的并且更具体地讲重复的高度δ，则根据本发明的压型辊7必须设有不规则或甚至是随机模式的独立轮廓区段。图4示意性示出了这种类型的压型辊7的视图，其中，根据本发明的轮廓60包括所述轮廓区段62，更具体地讲在本实施例中为各种不同长度和位置的凹槽区段62，此外，它们在该实施例中都沿一个或多个限定方向指向。

已经如上所述，后一种方法造成了带10的不规则表面轮廓50。如果目的在于生产更加恒定并限定的外形，即带的表面轮廓50的规则模式，则根据本发明的压型辊7应该设有如图3所示的轮廓60，其包括规则模式的连续凹槽61。在根据本发明的方法中，辊轧过程还应该以辊轧阶段结束，在这种情况中，所述辊轧阶段示为压型辊轧阶段PF，其中在带10至少绕转一圈的同时，相对较高的辊轧力Fu施加在轧辊11与压型辊7之间。

图5示出了辊轧过程HF、UF，其通常使用附加有根据本发明的压型辊轧阶段PF，在曲线图的基础上示出了在全部过程HF、UF、PF的持续时间t中的转速rpm以及施加在带10上的辊轧力Fu。在公知的辊轧过程中，在被称为主辊轧阶段HF中，带10首先被设置成期望级别的转速rpm，此后，施加期望级别的辊轧力Fu，至少几乎完成带10的厚度的预计的减小。然后，在称为精修辊轧阶段UF中，首先减小辊轧力Fu的级别，并且然后还减小转速rpm的级别，并且这些减小了的级别被保持特定的时间段。在根据本发明的方法中，这种公知的辊轧过程包括添加于其的压型辊轧阶段PF，其中，至少辊轧力Fu被暂时增加，即以便使得带10优选绕转一个完整圈、最多也就是很少几个完整圈。在该阶段中，优选的是，辊轧力Fu的级别低于在主辊轧阶段HF期间所使用力的级别，并且更具体地讲，在压型辊轧阶段PF中所施加的辊轧力Fu是在精修辊轧阶段UF以及主辊轧阶段HF中所分别施加的辊轧力Fu的平均值。优选的是，压型辊轧阶段PF还以与主辊轧阶段HF相比更低的转速rpm完成。

在图5中，为了进行比较，虚线示出了公知的辊轧过程，其中在精修辊轧阶段UF结束处，辊轧力Fu和转速rpm这两者减小至零。

除了上述说明以外，本发明还涉及附图中的所有细节结构，至少涉及到它们可由本领域技术人员立即和明确可知的程度，并且本发明涉及权利要求书中所述的任何细节。

Claims (6)

1.用于形成具有表面轮廓 (50)的金属环带(10)的方法，所述带特别适用于压带中，其中，在第一步骤中，所述带(10)以未辊轧的方式装配在至少两个转动支承辊(6、7)上，在第二步骤中，所述带安置在彼此相对定位的所述至少两个转动支承辊(6、7)中的第一支承辊(7)与转动轧辊(11)之间，并且在第三加工步骤(HF、UF)中，在所述带(10)由所述转动支承辊(6、7)与所述转动轧辊(11)中的至少一个辊推动着绕转多圈的同时，所述带承受施加在所述第一支承辊(7)与所述轧辊(11)之间的辊轧力(Fu)，其中所述第一支承辊(7)与所述轧辊(11)中的至少一个辊设有表面轮廓(60)，其特征在于，所述表面轮廓(60)包括不规则模式的彼此分开的凹槽区段(62)或肋部区段。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第三加工步骤(HF、UF)包括主辊轧阶段(HF)，其中使用了相对高的辊轧力(Fu)；以及精修辊轧阶段(UF)，其中施加了相对低的辊轧力(Fu)，并且在第四加工步骤(PF)中的辊轧力(Fu)的级别处于所述主辊轧阶段(HF)的辊轧力与所述精修辊轧阶段(UF)的辊轧力的相应级别之间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第四加工步骤(PF)中，所述带(10)的转速小于在所述第三加工步骤(HF、UF)中所述带的最大转速，并且在所述第四加工步骤(PF)中，所述带(10)大致绕转一整圈。

4.用于形成具有表面轮廓的(50)的金属环带(10)的装置，其设有第一转动支承辊(7)和第二转动支承辊(6)，所述带(10)适于以细长形式绕所述转动支承辊装配，并且所述装置设有轧辊(11)，所述带(10)适于安置在所述第一支承辊(7)与所述轧辊(11)之间， 并且在所述第一支承辊(7)与所述轧辊(11)之间可施加辊轧力(Fu)，而所述带(10)承受所述辊轧力，其中所述第一支承辊(7)与所述轧辊(11)中的至少一个辊设有表面轮廓(60)，其特征在于，所述表面轮廓(60)包括不规则模式的彼此分开的凹槽区段(62)或肋部区段。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述设有表面轮廓(60)的辊作用在所述带(10)的径向向内朝向的侧部(51)上。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第一支承辊(7)与所述轧辊(11)具有显著不同的直径，并且它们中直径较小的辊形成所述设有表面轮廓(60)的辊。 

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