CN101512187B - 用于无级变速器的传动带的横向元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于传动带的横向元件，其在每一侧设有凹槽，用于至少部分地容纳传动带的环组件。所述横向元件包括沿径向位于凹槽内侧的基底部分、位于凹槽之间的连接段、以及沿径向位于凹槽外侧的头部，基底部分在连接段的每一侧设有用于接触环组件的沿径向向外定向的鞍座表面，并且在鞍座表面与连接段之间设有凹口，在所述凹口中，一凸出弯曲部与相应的鞍座表面相连接，并且在所述凹口中，一凹入弯曲部与相应的大致轴向地定向的连接段侧面相连接。根据本发明，凹入弯曲部(81)在其位于径向最向内的部分(D)的每一侧具有互不相同的曲率大小。

Description

用于无级变速器的传动带的横向元件

技术领域

本发明涉及用于无级变速器的传动带的横向元件，所述变速器具有两个滑轮(皮带轮)，每一个所述滑轮均由两个滑轮盘组成，所述两个滑轮盘成对地带有用于楔入传动带的至少部分圆锥形接触面。已知的传动带包括两个无接头组件，即独立的带状环，大量的横向元件大致连续地安装在其上，从而可绕所述环的周边移动。为此，所述横向元件在每一侧设有凹槽，用于至少部分地容纳所述环组件。这种传动带有时也称作Van Doorne推动带。

各横向元件由沿径向位于所述凹槽内侧的基底部分、位于凹槽之间的连接段、以及沿径向位于凹槽外侧的头部组成。此外，所述基底部分包括两个滑轮盘接触面，所述接触面彼此径向向外地发散，并形成所述基底部分的轴向端，所述接触面用于摩擦接触所述滑轮盘，并且所述基底部分还包括两个大致沿径向向外定向(面向)的环组件接触面，简言之即鞍座表面，所述接触面位于连接段的每一侧，并用于摩擦接触环组件。此外，在各鞍座表面与连接段之间，基底部分在任何情况下均设有凹口，在所述凹口位置处，基底部分的表面在一凸出弯曲部分中与鞍座表面相连接，而在一凹入弯曲部分中与连接段的大致轴向地定向(axially directed)的侧面相连接。

背景技术

这种传动带和横向元件是公知的，并且在例如欧洲专利申请No.EP-A-1570191中公开。还公知的是，基底部分中的凹口的所谓局部应力增加或凹口效应使得横向元件易受其基底部分疲劳断裂的影响。基于凹口效应现象的一般理论，能够预见，这种疲劳断裂通常开始于或靠近于凹口的径向最向内的部分，所述部分换言之即凹口的底部。事实上，这可通过产生在传动带的基底部分的应力的理论二维有限元(2D FEM)分析而证实，在传动带运行过程中由于环组件施加于鞍座表面上的径向力并结合施加在所述基底部分的滑轮盘接触面上的基底部分的每一侧的轴向夹持力而产生所述应力。很显然，已知的横向元件的强度，即承载能力，可以通过减小凹口的压力增加效应得到改善。对这种效应的已知处理方法是减小上述凹口底部的凹入曲率，或增加其曲率半径，例如专利公开JP-A-2003/269546和JP-A-2004/353755已进行了更详细的公开。

发明内容

本发明的目的是通过优化横向元件的几何结构、特别是其凹口的几何结构来改善现有技术中的横向元件的承载能力。根据本发明，该目的可利用权利要求1的横向元件来实现。

根据本发明，在位于径向最向内的部分的每一侧，凹口的凹部具有互不相同的曲率大小，连接段的侧面一侧的凹口的凹部的平均或有效曲率半径大于凹口的凸部一侧的平均曲率半径。特别地，曲率半径的最大值出现在上述凹部与连接段的侧面相连接的点处。更特别地，上述凹部的曲率半径的最小值出现在凹口的位于径向最向内的部分中。更特别地，上述凹部的曲率半径从上述侧面朝向并直至凹口的位于径向最向内的部分大致均匀地减小。

本发明的基本构思在于，至少在传动带正常运行过程中，假定已知的横向元件的内应力在凹口的连接段侧处于最高值。因此，尽管单独测试的横向元件的基底部分的疲劳断裂确实-换言之如基于理论所推测的那样-开始于凹口的底部，然而在实际情况下，所述断裂的开始将更多地位于所述连接段的方向上。因此根据本发明，以这样的方式使所述凹口的凹部具有不对称的形状，以使得相对于上述提及的凹部的中心而言，凹部的最大曲率半径出现在其连接段侧，从而能够使传动带的疲劳强度总体上的改进以极其简单的方式实现。

附图说明

以下通过结合附图对根据本发明的横向元件的描述将更详细地解释本发明，其中：

图1是带有传动带的无级变速器的一个示意性地示出的截面；

图2示出了图1所示的带有传动带的无级变速器的示意性侧视图；

图3a是传动带的横向元件的正视图；

图3b是传动带的横向元件的侧视图；

图4示出了图3a所示的正视图的细节；以及

图5示出了根据本发明的一个优选实施例的横向元件的细节。

具体实施方式

图1和图2示意性地示出了例如用于机动车的无级变速器。所述无级变速器整体用附图标记1表示。

所述无级变速器1包括分别安装于分离的滑轮轴2和3上的两个滑轮4和5。无接头的独立传动带6围绕滑轮4和5安装，并用于在滑轮轴2和3之间传递扭矩。滑轮4和5各自分别设有两个圆锥形滑轮盘7、8和9、10，所述滑轮盘一起形成锥形容纳槽11，在其中容纳传动带6。无级变速器的传动比取决于传动带6在各滑轮4和5的容纳槽11中的转动半径比。所述转动半径可通过借助于移动装置分别朝向及远离彼此地移动滑轮盘7、8和9、10而被改变，所述移动装置为简化起见并未示出。为此，滑轮盘7、8和9、10中的至少一个分别地被设置为可轴向移动。为了在滑轮轴2和3之间传递扭矩，传送带6以一定的夹持力分别楔入于滑轮4和5的滑轮盘7、8和9、10之间。

图2以图1所示的变速器1的简化轴向截面的方式示出了传动带6，所述传动带6除了包括大量的横向元件63之外，还包括环组件61，所述环组件61还包括数个彼此叠置的扁平环62，为简化起见，在图2的侧视图中仅示出了有限数量的横向元件63。传动带的横向元件63在图3a中被示出为正视图，即从传动带6的周向方向看去的视图，并且在图3b中被示出为侧视图，即从所述传动带的轴向方向看去的视图。

已知的横向元件63在每一侧均设有凹槽64，目的是至少部分地容纳传动带6的环组件61，因此所述传动带6在该示例性的实施例中包括两个这种环组件61，并且所述横向元件63包括沿径向位于上述凹槽64的内侧的基底部分65，还包括位于凹槽64之间的连接段66，以及沿径向位于凹槽64的外侧的头部67。基底部分65的轴向端由两个沿径向向外彼此背离的接触面68形成，所述接触面用于与上述滑轮盘7-10摩擦接触。此外，基底部分65设有两个沿径向向外定向的环组件接触面69，简言之即鞍座表面69，所述鞍座表面分别位于连接段66的不同侧，并用于与不同的环组件61摩擦接触。在每个鞍座表面69与连接段66之间，基底部分65均设有凹口80。

如图3a和3b所示，横向元件63的基底部分65设有所谓的碾轧(roll-off)区域70，所述碾轧区域70在所述基底部分的滑轮盘接触面68之间沿轴向延伸，并在横向元件63的顶部部分与所述横向元件的底部部分之间形成过渡，所述顶部部分具有大致恒定的厚度，所述底部部分沿径向向内逐渐变细，即其厚度沿所述方向减小。部分地由于该原因，横向元件63在传动带6中可彼此相对倾斜，并且传动带可以整体地在周向方向上弯曲。已知的横向元件63还设有突出部71且设有凹入部72，在传动带6中，两个连续的横向元件63中的第一个横向元件的突出部71容纳在所述传动带的第二个横向元件的凹入部72中，目的是使它们彼此相对定位。

图4以正视图的方式详细地示出了已知横向元件63的基底部分65中的凹口80。所述凹口80由基底部分65的表面的曲线凹入弯曲部81、基底部分的所述表面的曲线凸出弯曲部82、位于两个所述弯曲部之间的直线或平坦部83限定。此外，上述凹部81与连接段66的大致轴向地定向的侧面73连接，并且凸出部82与鞍座表面69连接。图4中虚线示出了被凹口80的曲线部81和82分别围成的角度α₈₁和α₈₂。

根据最佳疲劳强度，即横向元件63的承载能力，有利的是至少对于凹口80的凹部81使用尽可能大的曲率半径，这样，其应力增加效应或凹口效应被最小化。另一方面，凹口80的轴向宽度尺寸特别地随曲率半径的增大而增大，所述曲率半径的增大以减小可用于鞍座表面69的横向元件63的剩余宽度为代价，并且因此也以减小环组件61的最大可用宽度为代价。较大的曲率半径影响传动带6在整体上的承载能力，因此最终也会产生负面影响。

在本发明的本申请文本中，已经作出了寻找上述两种相反效果之间的最佳结果的努力。在这种情况下，根据本发明，通过使用凹口80的凹部81的可变曲率半径，较大曲率半径对于凹口80宽度的副作用得到尽可能大的限制，这样，在产生最大内应力的点处使用最大的曲率半径Rca，根据本发明，该点位于凹口80的连接段侧66。凹部81的其他部分使用较小的曲率半径Rcb。

图5示出了这样一种横向元件63，特别是根据本发明的所述横向元件的凹口80的凹部81。上述凹部81由两部分81a和81b组成，它们被弯曲到互不相同的程度，其中与连接段66的侧面73连接的第一部分81a具有比与凹口80的直线部分83连接的第二部分81b更小的曲率大小。换句话说，表示上述第一部分81a的曲率半径Rca大于表示上述第二部分81b的曲率半径Rcb。因此，凹口80的凹部81在其位于径向最向内的部分D的每一侧具有不同的曲率大小，这样，凹部81的曲率半径平均值在连接段66的侧面73一侧大于在凹口80的凸部82一侧。

此外，凹口80的凹部81的上述两个曲率半径Rca、Rcb及其凸部82的曲率半径可以通过这样的方式被选择，以使得至少凹口80的轴向宽度尺寸相对于已知的横向元件63大致保持不变，同样地如图5所示，其中虚线示出了图4所示的已知横向元件63的凹口80的轮廓。

利用本发明的横向元件63，通过凹口80的凹部81的所述形状提供了内应力在基底部分65中的更有利的分布的这一事实整体上改善了传动带6的疲劳强度。这意味着，根据本发明，在传动带6的运行过程中，凹口80的连接段侧所产生的较高负荷通过局部地使用相对较大的曲率半径Rca至少得到部分补偿。这种根据本发明附加的且先前并未认识到的负载分配可能与传动带6中相邻横向元件63的突出部71和凹入部72与所述过程中产生的力之间的相互作用有关。

Claims (4)

1.用于无级变速器的传动带的横向元件，所述变速器具有两个滑轮，所述滑轮中的每一个均由两个带有至少部分圆锥形接触面的滑轮盘组成，所述接触面用于成对地限制传动带，所述变速器包括两个无接头环组件和横向元件，所述横向元件被安装为可绕所述环组件的周边移动，并且所述横向元件在每一侧设有凹槽，用于至少部分地容纳环组件，所述横向元件设有沿径向位于所述凹槽内侧的基底部分，设有位于所述凹槽之间的连接段，并且设有沿径向位于所述凹槽外侧的头部，基底部分在连接段的每一侧设有用于接触环组件的沿径向向外定向的鞍座表面，并且在鞍座表面与连接段之间设有凹口，在所述凹口中一凸出弯曲部与相应的鞍座表面相连接，并且在所述凹口中一凹入弯曲部与相应的大致轴向地定向的连接段侧面相连接，其特征在于，横向元件(63)的基底部分(65)中的凹口(80)的凹入弯曲部(81)在其位于径向最向内的部分(D)的每一侧设有互不相同的曲率大小，连接段(66)的侧面(73)一侧的凹入弯曲部(81)的平均曲率半径大于凹口(80)的凸出弯曲部(82)一侧的凹入弯曲部(81)的平均曲率半径。

2.根据权利要求1所述的横向元件(63)，其特征在于，上述凹入弯曲部(81)至少包括第一部分(81a)和第二部分(81b)，所述第一部分(81a)与连接段(66)的侧面(73)连接，所述第一部分(81a)的曲率半径大于所述第二部分(81b)的曲率半径。

3.根据权利要求1或2所述的横向元件(63)，其特征在于，所述凹口(80)的凹入弯曲部(81)的曲率半径的最大值出现在所述凹入弯曲部与所述连接段(66)的侧面(73)相连接的点处。

4.根据权利要求3所述的横向元件(63)，其特征在于，所述凹口(80)的凹入弯曲部(81)的曲率半径的最小值出现在所述凹口(80)的上述位于径向最向内的部分(D)处。

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