CN102165217A - 用于可变速度驱动装置的双齿形三角带 - Google Patents

Abstract

一种双齿形三角带，所述双齿形三角带具有对称的上下齿轮廓，并且具有线(“L”)与弧(“A”)，所述线(“L”)与弧(“A”)根据从齿根的中心到毗邻齿的中心的序列连接，所述序列对于上轮廓为L1-A1-L2-A2-L3以及L4-A3-L5-A4-L6，并且至少一个上齿根和一个下齿根彼此基本对准，并且L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内。上下节距可以相等，并且所有齿根对准，或者上齿可以多于下齿。某些或所有的弧和直线可以相切地连接。

Description

用于可变速度驱动装置的双齿形三角带

技术领域

本发明基本涉及一种双齿形三角带(double-cogged V-belt)，更具体而言，涉及一种具有对准的上下齿的双齿形三角带，上下齿具有具体结合的齿轮廓，并且更特别地涉及适用于可变速度传动装置的这样的三角带。

背景技术

带在可变速度动力传动系统或驱动装置的运转中起着重要作用，这些传动系统或驱动装置例如使用在踏板车、摩托车、雪地机动车、所有地面运动车辆、汽车或工业应用中。在可变速度传动装置(“VST”)的一个示例性设计中，带为通过摩擦而连接两对槽轮的柔韧性元件，从而将动力从驱动轴传送到从动轴。每一对槽轮包括固定槽轮和活动槽轮。通过控制活动槽轮的轴向运动，可以改变速度和扭矩比。在运转过程中，带维持极度的纵向张力和弯曲以及横向压紧。为了实现最大性能、效率和耐久性，带设计所面临的主要挑战之一是满足矛盾的需求，也即，既要满足高纵向柔韧性，又要满足高横向硬度，同时还要维持适当的侧接触。解决这一挑战的基本方法是在带的一侧或两侧上形成交替薄厚的截面，称为齿或带齿以及齿根，也分别称为谷部、凹槽或凹口。齿旨在提供横向硬度所需的厚度和硬度，同时齿根或凹口旨在提供所需的纵向弯曲柔韧性。齿可以形成或应用在带的内侧或下侧，或者齿可以应用到带的外侧，即，背侧或上侧。可替代地，齿可以应用到带的下侧和上侧，从而形成双齿形带。

用于固定槽轮或单速驱动装置的常规三角带的挑战是类似的，但不很严重。与用于固定驱动装置的三角带相比，用于VST的三角带通常需要相对更宽且更薄，以便适应可变槽轮中的径向向内和向外的运动范围。VST带产生的相对宽的纵横比使得更难获得横向硬度，特别是换档运动使得带上的横向负载增大时更是如此。另一方面，由于固定驱动装置中的三角带不需要向内或向外运动，所以带的纵横比可以使得更易于实现足够的横向硬度。因此，当固定和可变速度三角带都共同使用齿或凹口的时候，固定速度三角带的齿设计在VST中会不好执行。

美国专利No.4,276,039是有代表性的技术，其公开了一种用于具有对准的上下齿的固定驱动装置的双齿形三角带。这种早期设计已经变得不受欢迎，这是因为存在由齿的对准以及特别是齿根的对准所引起可察觉到的问题。上下齿根的对准在齿之间产生相对薄的轮腹截面(web sections)，在该位置弯曲应力会高度集中，并且在该位置弯曲半径可以非常小。这导致带体在齿根区域开裂、帘线老化和早期失效。US 4,276,039在上下带表面之上采用帆布罩，以帮助防止开裂。

美国专利No.4,708,703是也有代表性的技术，其公开了一种用于具有对准的上下带齿和凹槽的VST的三角带。带齿在其顶部处优选地覆盖有增强和加硬元件，以解决翘曲的问题。

该技术包含许多优化双齿形三角带的上下齿的轮廓(包括形状、节距、深度、对准等)的努力。美国专利No.6,620,068公开了一种用于可变速度驱动装置的未加工边缘的双齿形三角带，该双齿形三角带在内侧和外侧上具有曲线齿。外侧齿的数量是内侧齿的数量的两倍，并且与内齿对准。JP 2002-089631A公开了一种上齿比下齿更多(但是少于两倍)的双齿三角带，从而使上下齿的对准或相位可变。

大量专利教导了：上下齿应当交错，即，正好反相(out of phase)180°，而节距或数量相等。美国专利No.1,890,080公开了同样尺寸和形状的交错圆整齿。美国专利No.2,699,685公开了同样尺寸和形状的交错的块状齿，并且一个截面的凹槽与另一个截面的齿竖直相对，从而避免脆弱点，并且使得带的厚度全部相同。

JP 2002-031192A公开了一种用于VST应用的交错的双齿形三角带上的变型，其中同样数目的上下齿并不正好同相或反相，而是相位在某处偏移一定量，该量优选地在从节距的十分之一到一半之间。该公开教导了：上下齿部分不应当对准或对应，使得带的厚度不会极度小，从而防止在该区域的应力集中和产生早期裂缝。明显地使用有限元方法(“FEM”)分析来设计改进的相位偏移的交错轮廓，并且确保这一效果。相位偏移增加到节距的一半会导致齿根开裂减小。

在诸如公开于JP 2002-031192A和JP 2002-089631A中的上齿多于下齿的设计中，上下齿的对准是可变的。在这样的设计中，不相等的节距使得在上下齿根最接近对准的带的周围的位置处产生“弱连接”。可以观察到的齿根开裂开始于该对准的齿根位置。即使这样，该设计似乎也是用于双齿形可变速度三角带的目前市场上的最优设计。

对2008年7月1日提交的序列号为12/217,026的共同未决美国专利申请进行引用，其内容通过全文引用纳入本文。

发明内容

本发明涉及系统和方法，其提供改进的双齿形三角带，或者提供用于可变速度驱动装置的改进的双齿形三角带。

本发明涉及一种双齿形三角带，所述双齿形三角带具有对称的上下齿轮廓，并且具有线(“L”)与弧(“A”)，所述线(“L”)与弧(“A”)根据从齿根的中心开始并延伸到毗邻齿的中心的序列连接，所述序列对于上轮廓为L1-A1-L2-A2-L3，并且对于下轮廓为L4-A3-L5-A4-L6，并且L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内，并且至少一个上齿根和一个下齿根彼此基本对准。

在一个实施方案中，上下节距可以相等，并且所有齿根基本对准。在另一个实施方案中，上齿多于下齿。上齿数目与下齿数目的比值可达1.3，或者为1.1至1.3。

在又一个实施方案中，L4的长度为零，从而下轮廓具有序列ALAL。在该实施方案的变型中，上下节距可以相等，并且所有齿根基本对准，或者上齿可以多于下齿。

在各种实施方案中，某些或所有的弧和线可以相切地连接。例如，线L1和L2可以与弧A1相切地连接，并且所述线L4和L5可以与弧A3相切地连接。优选地，L1、L3、L4和L6在齿根的中心和齿顶端的中心处与L1、L3、L4和L6的镜像相切地连接，从而使齿根和顶端平整且光滑。

在各种实施方案中，齿的侧翼可以是成角度的，从而使在相对的齿侧翼之间包含的角度在从大约10到大约30度的范围内。

当带的顶部宽度是带的整个厚度的大约两倍时，本发明的实施方案特别适合于用于可变速度传动装置的三角带。对于三角带的滑轮接触面，具有第一平坦表面和相配合的第二平坦表面也是有利的，所述第一平坦表面以第一角度设置，用于衔接槽轮，所述第二平坦表面以第二角度设置，其不与槽轮表面衔接。

与现有技术的双齿形三角带设计相比，本发明的带展示了各种优点。柔韧性得到提高，而对齿根开裂的敏感度并未明显增加，并且特别是在下齿齿根中发现了抗裂缝性得以提高。性能的一致性得以提高。

上文只是相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，从而可以更好地理解下文中的具体实施方式。下文将描述本发明的附加特征和优点，其形成本发明权利要求书的主题。本领域技术人员应当意识到，出于实现本发明的同样的目的，所公开的概念和具体实施方案可以便于作为修改或设计其它结构的基础。本领域技术人员还应当意识到，这样的等同结构并不脱离根据所附权利要求书的本发明的范围。当结合所附附图进行考虑时，通过下文的描述将更好地理解被认为是本发明特有的新颖性特征(不论是对于其构造还是对于操作方法)以及进一步的目的和优点。然而，将会清楚地理解，每一个附图仅为显示和描述的目的而提供，并不旨在限定对本发明的限制。

附图说明

在包含于说明书中并且形成说明书的一部分的所附附图中，同样的附图标记表示同样的部件，所附附图显示了本发明的实施方案，并且与说明书一起用于阐释本发明的原理。在这些附图中：

图1为本发明的实施方案的局部侧视图；

图2为沿着图1中的线2-2的横截面图；

图3为图1的实施方案的另一个局部侧视图；

图4显示了应用到图1中的实施方案的齿轮廓的命名系统；

图5显示了应用到本发明的第二实施方案的齿轮廓的命名系统；

图6显示了应用到本发明的第三实施方案的齿轮廓的命名系统；

图7显示了应用到现有技术齿轮廓的齿轮廓的命名系统；

图8显示了应用到另一个现有技术齿轮廓的齿轮廓的命名系统；

图9显示了应用到又一个现有技术齿轮廓的齿轮廓的命名系统。

具体实施方式

为了最大化地实现VST中的性能、效率和耐久性，带必须设计为既具有高的柔韧性，又具有高的横向硬度，同时还要维持适当的侧向接触和低的应力集中。为了在一定程度上满足这些具体要求，三角带可以在带的内侧40上适配有单套下齿。在要求较高传动动力的VST应用中，可以使用在带的上侧或背侧30上增加附加齿的双齿形三角带设计，以便进一步提高横向硬度，同时仍维持高柔韧性和适当的接触区域。该技术中发现的大量建议显示，对于单齿和双齿VST带两种设计，齿轮廓和帘线位置的优化几何形状是关键的但是不容易发现。

通常，每一个齿的轮廓关于齿中心对称，并且为直线段和弧的组合。本文中和权利要求书中使用了命名系统，以帮助对该技术和本发明的实施方案中发现的轮廓进行识别和分类。在该系统中，“A”表示作为轮廓的组成部分的弧，而“L”表示线。如果毗邻的弧和/或线被连接，但并非相切地连接，则使用“+”标记来显示该连接。描述非相切连接的弧和/或线段的另一个方法是，在连接点处的一阶导数不连续。如果在齿轮廓中的两个毗邻的弧和/或线段相切地连接，则在本文所使用的命名系统中，表示这些段的两个字母之间不使用标记。可以与字母L和/或A结合使用序列数字，以便在限定给定轮廓的序列中区分大量线或弧。例如，“L1”可以代表轮廓中的第一线段，并且根据上下文，“L1”还可以代表该线段的长度。同样，“A1”可以代表表示轮廓的序列中的第一弧，并且“R1”可以代表该弧的半径。对于对称轮廓，仅需描述重复单元的一半，因为另一半是第一半的镜像。在本文所使用的系统中，轮廓描述将以齿根中心开始，并以齿顶端中心结束。下面将按照需要描述命名系统的其它特征。

本发明涉及具有上齿轮廓和下齿轮廓的双齿形三角带，该上齿轮廓具有序列LALAL，该下齿轮廓也具有序列LALAL。因此，在上下轮廓两者中，由第一L表示的齿根或谷部基本平整。在上下轮廓两者中的齿的侧翼也是平整的，并且在上下轮廓两者中的齿的顶端是平整的。每一个平整部分由弧连接。基本“平整”意味着当带平整铺设时，轮廓部分是直的，其称为轮廓的“齿条”(“rack”)形式。因此，当设置在其自然状态(其可以是圆形带的配置)时，平整段实际上可以沿循帘线的线的曲率或者带的自然曲率。通常，所有弧和线段必须具有有限且非零的半径和长度，除非在具体情况下另外明确说明。如果不满足这一条件，那么应当另外根据本文所使用的命名惯例来表示轮廓。齿沿着带的整个长度设置。

对本发明的带的轮廓的线和弧进行标号将会是便利的。因此，上齿轮廓可以由从齿根中心到毗邻齿的中心的序列L1-A1-L2-A2-L3表示。同样，下齿轮廓可以由从齿根中心到毗邻齿的中心的序列L4-A3-L5-A4-L6表示。图3的实施方案显示了形成双齿形三角带的齿轮廓的这些弧和线之间的位置和连接。本发明涉及这样的双齿形三角带，其具有与至少一个对应的下齿根对准的至少一个上齿根。另外，在本发明的带中，L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内。对于所有弧和线段必须具有有限且非零的半径和长度的规则的一个具体例外是，在各种实施方案中，L4的长度可以为零。对于相同规则的另一个具体例外是，在具体实施方案中，L2的长度可以为零。

可以参照图1、图2和图3限定并显示本发明的具体特征和本发明的实施方案的特性。参照图1，双齿形三角带10包括拉伸层16，拉伸层16介于构成带的主体的上帘线层14和下帘线层12之间。图1-3所示的双齿形三角带还具有从主带体突出的下齿18和上齿20。上齿20包括顶端17、侧翼26以及谷部或齿根22。同样，下齿18包括顶端19、侧翼36和齿根32。图1和图3中的双齿形三角带以齿条形式(即，平整且拉伸层没有曲率)绘制。

图2显示了图1中的三角带的截面，沿着图1中的线2-2切割。整个带的宽度称为顶部宽度，并且标识为“TW”。带的整个厚度标识为“T₀”。三角带的滑轮接触面或侧向表面42切割为相对于带的竖直轴线成角度α/2，该竖直轴线应当与滑轮或驱动系统的竖直轴线基本一致。因此，一对相对的带的侧向表面42描述了所包含的角度α。每一个侧向表面42在运行过程中衔接槽轮，并且槽轮角度也基本等于α/2。

在本发明的实施方案中，每一个齿可以有利地进一步包括一对相对的第二侧向表面44，第二侧向表面44向着下齿顶端19设置，并且与第一侧向表面42相配合。每一对第二侧向表面44描述了所包含的角度γ。角度α可以在大约15°至50°的范围内(因此每个滑轮槽轮角度为大约7°至大约25°)。角度γ可以在大约25°至65°的范围内。也即，γ＝α+(2×后角)。“后角”(“relief angle”)可以等于或大于大约5°，并且可以限定为(γ/2-α/2)。应认为，第一侧向表面和第二侧向表面的配合特性使得运行过程中由带产生的噪音显著降低。在描述本发明的本说明书中使用的所有数值仅是示例性的，并且并非旨在限制本发明的范围或应用，除非另外说明。以实例的方式，第二侧向表面44可以包括大约5°的后角，其防止第二侧向表面44与槽轮接触。假定角度α为20°，则给出角度γ为30°。齿顶端切割高度，图2中的(“h_t”)，可以按照要求调节，例如，其可以为大约1至2mm。

图3标识了双齿形三角带10的附加尺寸特征。拉伸层的厚度，或者拉伸帘线的直径可以标志为“D”。上帘线层的厚度为t₂，而下帘线层的厚度为t₁。从上齿顶端到拉伸层的中心的距离标志为“PLD₂”，而从下齿顶端到拉伸层的中心的距离标识为“PLD₁”。PLD代表节顶距(pitch line differential)，其基于以下普遍简化的假设：带在弯曲时的中性轴线(即，其节线)产生于拉伸层的中央。轮腹厚度“W”为对准的上齿根和下齿根之间的距离。上齿根的深度(或者，相当于上齿的高度)标识为“H2”，而下齿根的深度(或者，相当于下齿的高度)标识为“H1”。节距(即，轮廓重复距离)标识为两个毗邻齿根之间的距离，其对于上轮廓为“P2”，对于下轮廓为“P1”。前文已介绍了构成轮廓的线和弧。构成上齿的相对的侧翼的线“L2”形成所包含的角度“β₂”。构成下齿的相对的侧翼的线“L5”形成所包含的角度“β₁”。其它特征和/或特征之间的关系可以从图中自然得到。例如，T₀＝PLD₁+PLD₂＝H1+H2+W。另外，W＝t₁+D+t₂。

在各种实施方案中，L4的长度可以为零，从而下轮廓具有序列ALAL。在该实施方案的变型中，上下节距可以相等，并且所有齿根基本对准，或者上齿可以多于下齿。下面将更具体地描述这些实施方案。

在各种实施方案中，某些或全部的弧和线可以相切地连接，或者至少以光滑过渡连接。优选地，L1、L3、L4和L6在齿根的中心和齿顶端的中心处与其镜像相切地连接，从而使齿根和顶端平整且光滑。同样优选地，线L1和L2可以与弧A1(图1中标记为24)相切地连接，并且/或者所述线L4和L5可以与弧A3(图1中标记为34)相切地连接。在齿根和齿的侧翼之间的这些连接特别重要，这是因为在带运行的过程中，在这些位置会发生应力集中。

另一方面，在A2(图1中标记为28)、L3、A4(图1中标记为38)和L6附近包含的齿的顶端处的应力基本上对于与齿的齿根裂缝相关的带寿命而言不很重要，因此在本发明的实施方案中，L2和L3不需要与A2相切地连接，L5和L6不需要与A4相切地连接，并且R2可以尽可能地小，以便使齿的顶端的尺寸最大化，从而使带上的齿的横向加硬效果最大化。R2和R4也应当是有限的，从而使齿顶端至少略微圆整，以便避免由于尖角或非光滑过渡引起的制造问题。

在各种实施方案中，在相对的齿侧翼之间包含的角度可以在从大约10至大约30度的范围内。所包含的角度β₁和/或β₂中的任一者或两者可以在10至30度的范围内。

当带的顶部宽度是带的整个厚度的大约两倍时，本发明的实施方案特别适合于用于可变速度传动装置的三角带。对于单速三角带，顶部宽度与整个厚度的比值可以更接近于1。本发明在应用性上并不特别受限，尽管认为存在用于VST带的具体用途。

下面将描述三个优选实施方案以及可以在这些优选实施方案的一个或一个以上中发现的大量附加特征。

如上文所述，本发明涉及一种具有LALAL型上下轮廓的双齿形三角带。图4中显示了这样的轮廓，其显示了包括序列LALAL的上轮廓41以及也包括序列LALAL的下轮廓43。同样如图4所示，至少一个上齿根与至少一个对应的下齿根对准。另外，在本发明的轮廓中，L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内，也就是说，0.8≤(L1+R1)/(L4+R3)≤1.2。该和近似为齿根的宽度，或者为邻近齿的基部的毗邻齿之间的距离。当上下齿具有近似间距，即，上下齿根宽度彼此相差大约20％之内时，并且当至少一对齿根对准且齿根具有线性或平整部分时，则带将是柔韧的。柔韧性被认为是解决设计长寿命、高性能VST带的主要或第一考虑因素。这与齿根对准并不合乎需要的技术中的教导相反。具有线性或平整部分的齿根的另一个优点是在带制作的过程中更易于实现对准。就齿根对准以及得以有益于柔韧性而言，齿根越宽，对制作工艺要求将越低。因此，上下齿根的大致对准可以不是完美的，或者不必是完美的。在本发明的实施方案中，上下齿根的线性或平整部分稍微重叠可以满足需求。相反地，相当窄的弯曲的齿根必须精确地对准，从而得以有益于柔韧性，进而导致制作问题。

在上述发明的第一更为具体的实施方案中，下轮廓的齿根不具有平整部分。换句话说，L4＝0，或者相当于下齿轮廓为序列ALAL。在该实施方案中，由于下齿根的中点仅需要在上齿根的线性或平整部分L1之内某处对准，所以仍然相对易于实现上下齿根的对准。图5中显示了这样的轮廓，其显示了包括序列LALAL的上轮廓45以及包括序列ALAL的下轮廓49。再次地，至少一个上齿根与至少一个对应的下齿根对准。

在本发明的第二更为具体的实施方案中，带具有同样数目的上下齿。换句话说，当以齿条形式设置带时，P1和P2相等。应当理解，围绕槽轮缠绕的带的下尺寸压缩，上尺寸扩张，因此为了方便，本文以齿条形式描述带。由于上齿的数目N2和下齿的数目N1相等，并且至少一组齿根对准，所以整个上下轮廓基本对准。再次地，这与技术中最近的教导相反。如上所述，齿根与齿根对准使得最柔韧的带设计成为可能。在上下齿根中维持平整段或线性段使得在制造过程中更易于对准。与上文背景技术中描述的交错轮廓设计相比，本发明的对准设计更为柔韧，使得如果例如需要增大横向强度，轮腹厚度“W”可以稍微增大。因此，尽管齿根对准的位置的带部分会表现带的“弱连接”，但是可以相信，通过对准所有齿根，弱连接的强度能够与柔韧性一起得到提高，从而性能上整体获益。此外，由于从齿到齿的几何形状一致，所以变形和负载也一致，并由此提高了带的性能和寿命。另外，在常规设计中的最高应力区域与非柔韧的带的齿与齿根对准部分相关，这在齿根与齿根对准的实施方案中完全得以消除。

在第二具体实施方案的变型中，会希望将L4的长度限制到零，或者相当于，下齿轮廓为序列ALAL，如上文的第一具体实施方案中的情形。当L4＝0时，还会希望相对于下齿根的宽度而进一步限定上齿根的宽度，从而使L1的长度加A1的半径之和大于或等于A3的半径，并且与A3的半径相差大约20％之内，即，1.0≤(L1+R1)/R3≤1.2。在制造过程中，该后一限制可以防止对准齿根时的某些困难。

在本发明的第三更为具体的上述方式中，带仍具有LALAL型上下轮廓，且至少一个上齿根与至少一个对应的下齿根对准，并且L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内。然而，在该第三实施方案中，带的上齿数目比下齿数目更多。换句话说，当以齿条形式设置带时，P1＞P2。图6中显示了这样的轮廓，其显示了包括序列LALAL的上轮廓46以及包括序列ALAL的下轮廓47。由于仅显示了一半节距，所以节距和相位偏移“ΔP”显示为除以2。N2与N1的比值并不特别受限，但可以优选为1.0至1.3的范围内或者从大约1.1至大约1.3。由于上齿的数目N2和下齿的数目N1不相等，但是至少一组齿根对准，所以并非整个上下轮廓将基本对准。然而，当上齿根具有部分线性或平整宽度，并且当N2并不比N1大的多时，仍然可以存在基本对准的基本数目的齿。另外，本发明的轮廓形状得以改进，因此，与其它常规轮廓设计相比，该实施方案的带被认为所展现的柔韧性和性能仍然得到了提高。应当理解，下齿轮廓可以是LALAL型，尽管图6中的实例将其显示为ALAL型。该实施方案由于节距差以及导致的轮廓对准不很重要，从而可以实现降低的制造成本。

应当理解，在根据本文描述的三个具体实施方案中的任意实施方案的本发明的变型中也可以发现早先提及的特征的一个或一个以上。这非限制地包括齿侧翼所包含角度、相对顶部宽度和整个厚度、接触面中的后角切割以及轮廓弧和线的各种光滑连接。

在各种实施方案中，还可以有用地容许L2的长度为零，从而使上轮廓为LAAL型。该实施方案在希望使上齿相对短(即，h₂相对小)的带中是有用的。

根据本发明的三角带可以包括任何适合的材料或多种材料。下面的材料实例以示例的方式给出，并且并非旨在限制本发明的范围或应用。拉伸层16可以具有高拉伸纤维的单绞帘线(individual twisted cords)，该高拉伸纤维例如为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、芳香聚酰胺(包括PBO)纤维以及前述材料的混合物或复合物等。拉伸层可以按照需要为机织物、纺织物、轮胎帘线等等。带体可以为任何需要组分，而示例性材料为基于弹性体的橡胶混合物，例如天然橡胶、聚氯丁二烯、聚异戊二烯、苯乙烯-聚丁橡胶、乙烯-α-烯烃弹性体、丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、各种热塑性弹性体等等。这些弹性体可以按照本领域公知常识而混合有各种填料、短纤维填料、增塑剂、油、操作助剂、抗氧化剂、抗臭氧剂、固化剂、活性助剂等等。除了拉伸层外，诸如其它织物层的其它增强层也可以结合到带内，这些织物层可以是按照本领域公知方法定向或非定向的机织物、非机织物、编织物或者不连续纤维层。例如，织物层可以使用在带的任何表面处，以便例如改变表面属性、加强对于裂缝形成和/或漫延的抵抗性等等。

本发明可以根据带制造的公知方法而制造，这些公知方法例如包括：在圆柱形模具上或在用于转移到模具的芯型上竖直地或反向地建立织物、弹性体和拉伸构件的各种层。模具可以具有形成于其中的齿轮廓，并且/或者可以使用所谓的“母模”来生产齿轮廓。在固化或硫化以形成双齿形板坯之后，单独的带可以被切割和/或研磨，以使其具有适当的接触表面角度或多个角度，并且如果必要可以被翻转。

下面的实例用来显示本发明的双齿形三角带设计与现有技术中发现的其它代表性设计相比的优点。在这些实例中，使用有限元分析(“FEA”)来比较各种带设计。在每一种情况下，对于带体材料(典型地为弹性混合物)和拉伸层(典型地为芳族聚酰胺拉伸帘线)采用了同样的材料属性，因此结果中的差异将只是归因于轮廓设计的差异。所包含的FEA建模对于每一个带实例运行四个模型，以模拟VST带的各种运行条件，该FEA建模为：带的弯曲模型、张紧模型、低速驱动模型和高速驱动模型。弯曲模型按照其自然模制形状以带的1/8长度以45°弧开始，然后一端转动额外的180°，以225°弧结束。张紧模型以带的同样的100mm长度以90°弧开始，并且将其拉直。高速驱动模型在槽轮直径表示高速比的情况下通过施加1000N的轮轴载荷而模拟两个槽轮之间的带的张紧，然后转动驱动槽轮，从动槽轮上的扭矩为30Nm。低速驱动模型在槽轮直径表示低速比的情况下通过施加1000N的轮轴载荷而模拟两个槽轮之间的带的张紧，然后转动驱动槽轮，从动槽轮上的扭矩为30Nm。

实例带(实例A和实例B)的尺寸和特性以及四个比较实例(比较实例1-4)的数据一起显示于表1-3中。表1显示了上齿轮廓数据，表2显示了下齿轮廓数据，并且表3显示了带的其它的基本几何数据。实例A为上轮廓为LALAL型且下轮廓为ALAL型的本发明的实施方案，并且上下齿的数目相同，且轮廓以齿根与齿根对准。实例B为下齿轮廓与实例A相同而上轮廓的齿多于下轮廓的齿的本发明的实施方案。在两个实例中，L4＝0(根据本发明的实施方案)。这些实例或比较实例均不存在本文描述的后角。

比较实例以用于在目前市场中发现的VST应用的三角带为基础。图9显示了用于比较实例1的齿轮廓，其中上轮廓66为A+LAL型，下轮廓68为ALA型。图7显示了用于比较实例2的齿轮廓，其中上轮廓62为AAL型，下轮廓60为ALA型。图8显示了用于比较实例3的齿轮廓，其中上轮廓54为A+A型，下轮廓56为AL+A型。用于比较实例4的齿轮廓没有具体显示在单独的图中，而是为前面所显示的类型。图7-9显示了比较实例中的齿根与齿根没有对准，例如在图7中存在相位差64，图8中存在相位差58。另外，注意到在弧和/或线不满足光滑或相切的位置，例如在图8中的点50和52处，存在尖的轮廓转折。

表1。

表2。

表3。

表4显示了FEA模型的结果。在表4中，对于实例B呈现了两列结果。由于实例B中的上齿多于下齿，所以呈现了对于轮廓的对准部分和轮廓的交错或非对准部分两者的模型预测。标签为实例B-1的列提供了对于带的对准的齿根与齿根部分的结果，而标签为实例B-1的列提供了对于齿根与齿对准的情况下的结果。由于弯曲模型包含具有所包含的两种对准的带的整个截面，所以仅呈现了一个结果。张紧模型的结果并未单独提供，这是因为拉伸帘线层中存在峰值应力，并且弯曲应力远小于在弯曲模型中的弯曲应力。对于也将正常具有两种极端的比较实例，只是呈现了最差情况的结果。结果呈现为表中描述的关注区域(即，齿的齿根或齿顶端)中的峰值应变能密度(“SED”)。还呈现了表中所描述的峰值接触摩擦应力(“CFS”)。表4呈现了上述的绝对值和相对值两者，相对值即基于四个比较实例的最优比较实例(以“B”表示)的百分比差值(“差值(％)”)。

表4。

在双齿形可变速度传动带上的FEA分析已经证实，与比较实例相比，实例1和实例2两个示例性实施方案是一种改进。弯曲应力的结果证实，实例1和2已经使柔韧性最大化，分别优于最优比较实例32％和25％。SED结果证实，在高速驱动和低速驱动两个条件下，下齿齿根中的峰值应力减小，优于最优比较实例3％至12％。同样，下齿齿根中的峰值CFS水平得以明显改进，小于比较实例7％至9％。上齿齿根显示了与比较实例相当的SED水平，但应当注意到，上齿根中的SED的绝对值已经远低于下齿根中的SED的绝对值。

FEA分析还显示，相对于比较实例，实例带中峰值齿顶端应变能密度(即，SED)明显增加了16％至21％。由于齿顶端基本不会产生应变或应力诱导的裂缝，所以这结果并不坏。相反，增加的顶端应力可能表示，根据具有齿的一个目的，齿正承载着更多的负载。

因此，所显示的本发明提供了一种具体用于VST应用的双齿形三角带，其柔韧性提高，发展为齿根裂缝的趋势降低，并且性能的一致性获得改善。

尽管已经具体描述了本发明及其优点，但是应当理解，在此可以进行各种改变、替代和选择，而不脱离由所附权利要求书限定的本发明的范围。另外，本发明的范围并不旨在限制为说明书中所描述的工艺、机构、制造、材料组分、手段、方法和步骤的具体实施方案。本领域技术人员将会容易从本发明的公开中意识到，根据本发明，可以利用与本文描述的对应实施方案基本实现同样功能或基本达到同样结果的目前存在的或有待以后发展的工艺、机构、制造、材料组分、手段、方法或步骤。相应地，所附权利要求书旨在将这些工艺、机构、制造、材料组分、手段、方法或步骤包括在其范围之内。在缺乏任何本文没有特别公开的元件时，本文所公开的本发明也可以合适地实施。

Claims (27)

1.一种三角带，所述三角带具有大量上齿和齿根、大量下齿和齿根以及增强拉伸层，所述上齿和齿根具有上节距和上曲线轮廓，所述下齿和齿根具有下节距和下曲线轮廓，所述增强拉伸层基本位于所述上齿根和下齿根的中间；

其中所述上轮廓对称并且包括线(“L”)与弧(“A”)，所述线(“L”)与弧(“A”)根据从齿根的中心到毗邻齿的中心的序列L1-A1-L2-A2-L3而连接；

其中所述下轮廓对称，并且包括线与弧，所述线与弧根据从齿根的中心到毗邻齿的中心的序列L4-A3-L5-A4-L6而连接；

其中L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内；并且

其中至少一个上齿根和一个下齿根彼此基本对准。

2.根据权利要求1所述的三角带，其中

上齿和下齿的数目相等，并且

所述上轮廓和下轮廓基本以齿根与齿根对准。

3.根据权利要求2所述的三角带，其中所述线L1和L2与弧A1相切地连接，并且所述线L4和L5与弧A3相切地连接。

4.根据权利要求2所述的三角带，其中L1的长度加A1的半径之和等于L4的长度加A3的半径之和，或者两个和的差值在L4的长度加A3的半径之和的20％之内。

5.根据权利要求2所述的三角带，其中下齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内，上齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内。

6.根据权利要求2所述的三角带，其中L4的长度为零。

7.根据权利要求6所述的三角带，其中L1的长度加A1的半径之和等于A3的半径，或者比A3的半径大20％之内。

8.根据权利要求7所述的三角带，其中所述线L1和L2与弧A1相切地连接，并且所述线L5与弧A3相切地连接。

9.根据权利要求8所述的三角带，其中下齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内，上齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内。

10.根据权利要求9所述的三角带，其中所述上轮廓和所述下轮廓两者中的每一个毗邻的弧和线相切地连接。

11.根据权利要求2所述的三角带，其中所述带的顶部宽度是整个厚度的大约两倍。

12.根据权利要求2所述的三角带，其中所述上轮廓和所述下轮廓两者中的每一个毗邻的弧和线相切地连接。

13.根据权利要求1所述的三角带，其中线L2的长度为零。

14.根据权利要求1所述的三角带，其中上齿的数目大约大于下齿的数目。

15.根据权利要求14所述的三角带，其中上齿的数目为下齿的数目的大约1.1至1.3倍。

16.根据权利要求14所述的三角带，其中所述线L1和L2与弧A1相切地连接，并且所述线L4和L5与弧A3相切地连接。

17.根据权利要求14所述的三角带，其中下齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内，上齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内。

18.根据权利要求14所述的三角带，其中L4的长度为零。

19.根据权利要求14所述的三角带，其中所述带的顶部宽度是整个厚度的大约两倍。

20.根据权利要求14所述的三角带，其中所述上轮廓和所述下轮廓两者中的每一个毗邻的弧和线相切地连接。

21.根据权利要求1所述的三角带，进一步包括相对的侧向表面，所述侧向表面具有设置在下齿顶端附近的后角。

22.根据权利要求1所述的三角带，其中L4的长度为零。

23.根据权利要求22所述的三角带，其中所述线L1和L2与弧A1相切地连接，并且所述线L4和L5与弧A3相切地连接。

24.根据权利要求1所述的三角带，其中所述带的顶部宽度是整个厚度的大约两倍。

25.根据权利要求14所述的三角带，其中下齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内，上齿的侧翼所包含的角度在10至30度的范围内。

26.根据权利要求1所述的三角带，其中所述线L1和L2与弧A1相切地连接，并且所述线L4和L5与弧A3相切地连接。

27.根据权利要求1所述的三角带，其中所述上轮廓和所述下轮廓两者中的每一个毗邻的弧和线相切地连接。

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