CN101903685B - 结合有传动皮带的连续可变传动装置、用于运行所述传动装置的方法及用于制造所述传动皮带的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续可变传动装置，其包括每一个都限定出具有可变宽度的基本上V形的周边的凹槽的两个皮带轮、卷绕所述皮带轮并且包括设置在皮带的环状拉伸装置上的大量外壳硬化的钢横向元件、以及用于通过以再循环的方式将冷却剂供给到皮带而在传动装置运行期间冷却皮带的冷却装置。根据本发明，所述传动装置不包括用于提高、或者特别地针对冷却剂本身的冷却的构件。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的连续可变传动装置(无级变速器)，例如根据欧洲专利EP-A-1 167 829，所述传动装置在本领域中公知。
背景技术
这种传动装置典型地包括呈所谓的推动带(pushbelt)的形式的传动皮带，例如根据欧洲专利EP-A-0 626 526，所述推动带本身已知。所述已知的推动带包括钢横向元件，所述钢横向元件相对于其环状拉伸装置的周边自由滑动地包括在皮带内，所述环状拉伸装置主要具有限制和引导横向元件的功能。典型地，环状拉伸装置由两组多个互相嵌套、即沿径向层叠的平坦且薄的金属环组成。
在这种传动装置中，通过在夹紧力的影响下将皮带夹紧在相应皮带轮的锥形钢圆盘之间，扭矩从一个皮带轮被传递到另一个皮带轮，为此皮带轮的至少一个圆盘可以借助于致动器沿轴向运动地被包括在内。扭矩的所述传递通过以摩擦形式将传动皮带轮的旋转运动传递到皮带而实现，所述皮带的元件设有用于接触皮带轮的圆盘的轴向接触面积。在另一个皮带轮、即在从动皮带轮处，处于主动皮带轮的所述旋转运动下的力逆向地并且也以摩擦形式从所述皮带传递到从动皮带轮的圆盘。在每个皮带轮中皮带运转的半径可以通过改变在每个皮带轮处相对彼此的夹紧力而被改变，因此在这种半径之间的数学的商表示传动装置的所谓的几何级数比，而在皮带轮的旋转速度之间的比率表示传动装置的实际速度比率。
必不可少的是，在传动装置运行期间冷却皮带和传动装置的皮带轮构件，以移除在其间的摩擦接触中不可避免地生成的热量。在这方面，皮带的横向元件通常是最关键的部件，因为其钢材已经通过加热(奥氏体化)、淬火和随后的回火而硬化以便于能够可靠地应付在当前的传动装置设计中典型地施加的高水平的所述夹紧力。如果加热高于某一临界温度，则回火过程将继续并且横向元件将迅速磨损或甚至在夹紧力的影响下断裂。因此，已知的传动装置还包括冷却装置，所述冷却装置用于将例如为合成润滑油的冷却剂供给到皮带，并且随后借助于泵经由贮存器将其再循环，所述已知的冷却装置还包括用于冷却冷却剂本身的构件、即例如为油冷却器的热交换器。
因此，被供给到皮带的冷却剂的流量和温度主要地确定被由此移除的热量以及在传动装置运行期间皮带达到的最终最大温度。因为由冷却装置消耗的功率的增大量，因此实际上确实是冷却剂的供给流量越高和/或供给温度越低，传动装置的总效率变得越低。因此，已经有一般的改进结构，其旨在通过降低供给流量、例如通过根据相关传动条件控制它和/或通过首先将供给流动引导至传动装置的最热的部分，从而增大传动效率。这些已知的成果的一些实例通过专利公开文献JP-A-09/053711、EP-A-0688980和US-A-7,125,355提供。
发明内容
本发明的一个目的是改进已知的传动装置，特别地通过减小冷却装置运行所需的功率的量而提高其工作效率。
根据本发明，以上目的通过结合了权利要求1的特征部分的特征的传动装置而实现。本发明已经发现了一种方案，其不在于优化冷却装置其本身，而是出人意料地在于改变传动装置的设计以使得由此所需的冷却效果首先被减小。本发明脱离了这种观念，即被指定用于横向元件的材料硬度实际上仅仅需要作为用于处理与皮带轮圆盘摩擦接触的磨损的表面硬度。原则上可以允许相当低的芯体硬度值用于横向元件，同时仍然提供充分的强度。假设横向元件通过表面处理、即外壳(case)硬化处理而受到另外的硬化，那么因此或许甚至在传动装置运行期间也可以允许元件的淬火硬化的芯体材料被回火到相当低的芯体硬度值。因此，以此设计的传动装置可以运行在相当高的温度下以使得由此所需的冷却效果减小。实际上这意味着冷却剂的最低限度所需供给流量被有利地减小和/或冷却剂的最大限度允许的供给温度被有利地增大。
因此，在本发明的大多数优选实施方式中，本发明涉及结合了并未装配有例如为油冷却器的热交换器装置的冷却装置的连续可变传动装置。所述方案显著地减小了冷却成果，特别地循环冷却剂所需的泵送效果由此被减小。在这方面注意到的是，传统地在传动装置运行期间冷却剂的供给温度被限制于大约80-90℃，而在根据本发明的传动装置中可以容易地允许超过100℃的供给温度，所述供给温度可能高于110℃并且高达125℃，或许甚至稍微更高，例如高达130℃。这不仅仅是暂时存在的，而且对于长的时间、即传动装置的总的运行或服务时间中的相当大的部分也是如此。
本发明还涉及一种用于运行设有冷却装置的连续可变传动装置的方法，所述冷却装置用于通过将冷却剂流动连续地供给到皮带而冷却传动装置的皮带。在根据本发明的方法中，冷却剂的供给流量被调节以使其在运行期间温度达到100℃或更高。在被如此控制的传动装置中，或者所述供给流量可以相对于传统地应用的流量被充分地减小和/或传统地应用的热交换器装置的冷却能力可以在尺寸上被减小，或者可能甚至可以从传动装置上一起被省去。
根据本发明，通过结合不依赖于钢矩阵的相变(从奥氏体到马氏体)的多个公知外壳硬化处理中的一个，可以实现横向元件的附加的表面硬度，所述外壳硬化处理例如在传动皮带的制造中用适当的覆盖材料覆盖，所述覆盖材料例如为一氮化钛、喷丸处理、和/或(碳)氮化。更特别地，用于制造传动皮带的方法优选地包括对横向元件结合进行外壳硬化和芯体硬化，所述硬化通过对元件进行奥氏体化和淬火以及随后使元件在包含例如氨的过程大气(process atmosphere)中接受同时回火和氮化的过程步骤的所述步骤实现。备选地或额外地，对横向元件奥氏体化的所述过程步骤同时被渗碳、即奥氏体化在渗碳的过程大气中进行。然而，例如通过首先将元件浸没在熔盐中，所述后面的渗碳过程也可以在对横向元件芯体硬化的过程步骤之前在热的和富碳的环境中进行。
在本发明的优选实施方式中，横向元件的最终芯体硬度具有在54和64HRC(洛氏硬度C标尺)之间、更优选地在56和60HRC之间的值，而横向元件的表面硬度达到超过60HRC、更优选地高于64HRC。此外根据本发明，皮带轮圆盘也通过外壳硬化处理而被额外硬化，优选地达到比得上横向元件的表面硬度值的表面硬度，即具有相对于横向元件的表面硬度值偏离小于4个HRC点、更优选地小于5％的值。通过各自的表面硬度值的这种同等化，所述摩擦接触中接触表面的结合的机械磨损被有利地最小化。优选地，皮带轮圆盘的芯体材料也比其表面更软并且因此更易延展。优选地，皮带轮圆盘设有具有在50和60HRC之间的值的芯体硬度。
本发明特别适于应用于例如根据WO-A-2006/062400已知的具有中凸地弯曲的皮带轮圆盘的传动装置。因为在皮带轮圆盘及其皮带的横向元件之间的高度集中的摩擦接触，因此在这种传动装置中元件的表面和芯体分别所需的硬度值之间的差异尤其重要。
Claims (6)
1.用于连续可变传动装置的操作方法，所述连续可变传动装置包括每一个都限定出具有可变宽度的基本上V形的周边的凹槽的两个皮带轮、卷绕所述皮带轮并且包括设置在皮带的环状拉伸装置上的大量的外壳硬化的钢横向元件、以及用于通过将冷却剂流动连续地供给到所述皮带并且随后借助于泵将所述冷却剂再循环以冷却所述皮带的冷却装置，其特征在于，所述冷却剂的供给流量被调节以使其温度达到110℃或更高，所述横向元件设有具有在54和60HRC之间的值的芯体硬度，并且带有具有超过60HRC的值的外壳或表面硬度。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述冷却剂的供给流量被调节以使其温度不超过130℃。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述横向元件设有具有高于64HRC的表面硬度。
4.根据权利要求1或2所述的操作方法，其特征在于，所述皮带轮圆盘设有具有相对所述横向元件的表面硬度值偏离小于5％的值的外壳或表面硬度。
5.根据权利要求1或2所述的操作方法，其特征在于，所述皮带轮圆盘沿径向向外方向中凸地弯曲。
6.根据权利要求1或2所述的操作方法，其特征在于，其特征在于，所述传动装置不包括用于提高、或者特别地针对冷却剂本身的冷却的构件。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |