CN102803792A - 用于运行结合有传动带的无级变速器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行结合有传动带的无级变速器的方法，所述变速器还包括用于将冷却剂的流动供给到传动带的冷却装置。所述方法包括设定或控制所述流动以使得冷却剂的温度超过90℃、优选超过100℃和保持低于140℃的步骤。所述方法降低了用于冷却变速器所需要的效果、既提高了传动效率，同时仍然确保传动带的继续执行的正常功能。

Description

用于运行结合有传动带的无级变速器的方法
技术领域
本发明涉及一种根据以下权利要求1的前序部分所述的用于运行结合有传动带的无级变速器的方法，例如根据欧洲专利EP-A-1 167 829，所述变速器在本领域中公知。
背景技术
这种变速器的传动带典型地呈所谓的推动带的形式，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部件的周边滑动地包括在带内，所述环状拉伸部件主要具有限制和引导横向元件的功能。所述已知传动带的横向元件由包含钢75Cr1的碳制成，所述钢包括0.7％至0.8％重量的碳以及典型地在0.35％和0.55％重量之间的铬。典型地，环状拉伸部件也由钢、特别是马氏体时效钢制成，并且由两组多个互相嵌套的、即沿径向层叠的平坦且薄的金属环组成。
作为所述传动带的传统制造方法的一部分，欧洲专利公开文献EP-A-1233 207提供了其一个示例，钢横向元件借助于淬火硬化的传统过程被硬化，所述过程包括奥氏体化、淬火和回火的步骤。包含有回火的热处理步骤以降低淬火硬化钢的易碎性和/或提高其延展性和耐久特性。由于回火过程步骤，因此钢的硬度与其紧接着淬火的过程步骤之后达到65HRC(标尺C洛氏硬度)至68HRC的硬度相比也被减小。在回火之后，横向元件的(中心)硬度需要具有从58HRC到包括62HRC在内的范围内的值以用于在传动带中应用。
已知的变速器包括两个滑轮，每个所述滑轮都设有两个大致锥形的钢圆盘，在它们之间限定了具有可变宽度的实际上V形的圆周槽。变速器的传动带在其所述槽中卷绕并且摩擦接触滑轮。在所述变速器中，通过在相应夹紧力的影响下将传动带夹紧在相应滑轮的圆盘之间，扭矩从一个滑轮被传递到另一个滑轮，为此滑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主动滑轮的旋转运动传递到传动带而实现，所述传动带的横向元件设有用于接触滑轮的圆盘的主要沿轴向定向的接触区域。在另一个滑轮处、即在从动滑轮处，处于主动滑轮的所述旋转运动下的力以摩擦形式从所述带传递到从动滑轮的圆盘。通过改变在各个滑轮处相对彼此的夹紧力，可以改变各个滑轮中传动带运行处的半径。所述半径之间的数学的商表示变速器的几何比，而滑轮的转速之间的比值表示变速器的转速比。
对于变速器的正常功能和耐久性来说，其带和滑轮构件在运行期间被主动润滑是必不可少的，由此在它们之间在摩擦接触中不可避免地产生的热量也被输送远离所述接触。在这方面，带的横向元件通常被认为是最关键的部件，因为其钢材已经被淬火硬化和回火以便于能够可靠地应付在当前的变速器设计中施加的高水平的所述夹紧力。如果热量高于一定的临界温度，那么与此相关联的回火过程和硬度减小应该会继续，从而在夹紧力的影响下横向元件将迅速磨损或甚至断裂。因此，已经知道所述已知的变速器包括冷却装置，所述冷却装置用于将例如为合成油的冷却和润滑剂供给到带，并且随后借助于泵经由贮存器使其再循环，所述已知的冷却装置包括用于冷却所述冷却剂本身的构件、即例如为油冷却器的热交换器装置。
在变速器运行期间，冷却装置使冷却剂的连续流动循环通过变速器以吸收并移除在其带和滑轮之间在摩擦接触中产生的热量。通常，要求供给至带的冷却剂在变速器运行期间具有约80℃(摄氏度)或更低的温度。作为一个备选的要求，可以限定从带和/或滑轮返回到贮存器的冷却剂的温度，在这种情况下通常允许返回的冷却剂的最高温度是140℃。所述最高温度要求结合在传动带的横向元件和滑轮圆盘之间在实际摩擦接触中局部温度的约20℃的余量，其由此可以达到高达160℃的温度。
上述温度被认为是安全的，因为横向元件的(继续)回火没有存在于变速器中，至少没有达到这样的程度，即其硬度值将下降至低于58HRC的通常指定的下阈值。当然，在使用于传递50kW或更高的中高发动机功率的客运车辆的变速器中，要求冷却装置包括专用于冷却冷却剂的所述构件，以便满足关于其温度的上述要求。
供给至带的冷却剂的流量和温度主要地确定被由此移除的热量，以及在变速器运行期间所述带因此达到的最终最高温度。在这方面，需要考虑的是，因为由冷却装置消耗的功率的增大量，因此冷却剂的供给流量越大和/或供给温度越低，变速器的总效率变得越低。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变速器的最热的部分，从而提高传动效率。这些已知的成果的一些示例通过专利公开文献JP-A-09/053711、EP-A-0 688980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变速器，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变速器而实现。本发明已经发现了一种方案，其并不如此优化冷却或冷却装置，而是通过实验出乎意料地发现，横向元件延长的适中的回火、即在高于160℃直到200℃的温度下持续高达400小时实际上并不引起其芯部硬度的显著下降。相反，在所述条件下仅仅测量到1个点的HRC或更低的下降。由此，在所述条件下，发现横向元件的最终硬度达到57HRC或更高，当然，所述值仅仅稍微低于通常指定的58HRC的所述硬度下阈值，并且所述值被认为完全满足传动带应用。尽管如此，只不过在所述条件下横向元件的芯部硬度确实下降至低于这样的下阈值(降至之前未知的一个值)的事实，在过去阻止了上述方面的进一步研究和/或实验。
由此可以断定，即使是传统设计的变速器也可以运行于比在本发明之前被认为安全的温度高得多的温度下。由此，实用的结果是，冷却剂的最小所需供给流量被有利地减小和/或冷却剂的最大允许供给温度被有利地提高。结果，冷却装置的冷却效果和/或能力可以显著地降低。潜在地，热交换装置甚至可以从变速器中完全省去。
根据本发明，至少在常规运行、即在如变速器的一般、日常使用所定义的运行期间，在变速器运行期间供给至带的冷却剂的温度允许高于、即超过90℃，或甚至高于100℃，直到最高140℃。这不仅仅是暂时存在的，而且用于变速器的延长的时间、即用于总的运行或服务时间中的相当大的部分。根据本发明，备选地，从带和/或滑轮返回到贮存器的冷却剂的温度在运行期间允许超过140℃，然而，其应该优选地不超过180℃。
要注意的是，本申请人名下的未在先出版的国际专利申请PCT/EP2007/064037涉及一种相应的变速器控制方法，然而，在这种情况下，其前提是横向元件不仅被淬火(即芯部)硬化，而且被外壳(即表面)硬化、即被设有另外的硬化表面层。这一表面层的硬度然后将不会被变速器运行期间出现的继续回火过程降低。然而，根据本发明，已经发现横向元件的这种外壳硬化(或表面硬化)毕竟不是必需的，至少并不作为一般可应用的、绝对的要求，因为所述继续回火过程实际上并不引起以前、即在本发明之前所预期的芯部硬度的显著下降。因此，在一个详细的实施方式中，本发明特别地涉及一种结合有传动带的变速器，其横向元件不被外壳硬化、即不设有相对于它的其它部件被另外硬化的表面层，即其表面硬度基本上对应于其芯部硬度。
此外根据本发明，滑轮圆盘的硬度优选地设定为相对横向元件的硬度值偏离不到4个点的HRC的值。更优选地，滑轮圆盘的硬度为大约57HRC。通过变速器构件的硬度值的这种同等化，所述摩擦接触中接触表面的综合机械磨损被有利地最小化。
附图说明
在附图1、2和3中，在本发明的方案下进行的实验的结果被概括成相应的曲线图。
具体实施方式
在图1的曲线图中，圆点表示25个淬火硬化的横向元件(“试样”)的相应的HRC硬度，而方块表示相同的试样在它们还接受400小时160℃的延长回火之后的相应的HRC硬度。后者的条件被认为代表了在变速器的通常运行期间变速器中的主要条件。根据所述曲线图，看起来在这些条件下，试样的硬度确实并不下降至低于通常应用的58HRC的下阈值。
在图2的曲线图中，圆点表示25个另外的淬火硬化的试样的相应的HRC硬度，而方块表示相同的试样在它们还接受400小时180℃的延长回火之后的相应的HRC硬度。根据所述曲线图，看起来在后者的条件下，有几个试样的硬度下降至低于58HRC的所述阈值，然而仅仅是少量地超出。由此获得的横向元件的硬度被认为完全满足客运车辆变速器中横向元件的传动带应用。
在图3的曲线图中，圆点表示25个另外的淬火硬化的试样的相应的HRC硬度，而方块表示相同的试样在它们还接受400小时200℃的延长回火之后的相应的HRC硬度。根据所述曲线图，看起来在后者的条件下，大多数试样的硬度下降至低于58HRC的所述阈值，然而，仍然高于——平均计算甚至大大高于——57HRC。由此获得的横向元件的硬度仍然完全满足客运车辆变速器中横向元件的传动带应用。

Claims (14)

1.用于运行带有传动带的无级变速器的方法，所述变速器还包括用于将冷却剂的体积流供给至传动带的冷却装置，其特征在于，所述冷却剂的体积流被设定或被控制到高于90℃的冷却剂温度，所述温度在常规运行期间优选具有处于100℃和140℃之间的范围内的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述变速器的传动带和/或滑轮被排出至所述冷却装置的贮存器的冷却剂的另一个体积流被设定或被控制到高于140℃的冷却剂温度，所述温度在常规运行期间优选具有处于100℃和140℃之间的范围内的值。
3.用于运行带有传动带的无级变速器的方法，所述变速器还包括用于将冷却剂的体积流供给至传动带的冷却装置，其特征在于，被供给至传动带的所述冷却剂的温度超过100℃的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，被供给至传动带的所述冷却剂的温度不超过140℃的值。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，被供给至传动带的所述冷却剂被排出至贮存器，并且被排出至贮存器的所述冷却剂的温度超过140℃的值，并且优选超过160℃的值。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，被供给至传动带的所述冷却剂被排出至贮存器，并且被排出至贮存器的所述冷却剂的温度不超过180℃的值。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却装置设有用于控制所述冷却剂的温度的部件，更特别地设有热交换装置或油冷却器。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却装置设有用于控制被供给至传动带的冷却剂的体积流的部件。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述传动带至少包括环状拉伸部件，以及可沿着所述环状拉伸部件的圆周运动的设置在所述传动带中的横向元件，所述横向元件由硬化钢制成。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述横向元件的至少一部分的芯部硬度达到至少57HRC且至多58HRC。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述横向元件的至少一部分的表面硬度大约对应于其芯部硬度。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述无级变速器还包括带有用于与传动带摩擦接触的钢圆盘的滑轮，并且所述圆盘的硬度近似达到57HRC。
13.设有发动机和带有传动带的无级变速器的客运车辆，所述变速器还包括用于将冷却剂供给到传动带的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置不设有热交换装置或油冷却器。
14.根据权利要求13所述的客运车辆，其特征在于，所述发动机具有50kW或更高的发动机功率。
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