CN104937307A - 具有承载环和横向段的传动带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传动带的横向段(33)，所述传动带(3)具有承载环和多个可滑动地布置在承载环上的这样的横向段(33)，所述横向段(33)设置有两个主表面(38，41)，横向段(33)在两个主表面之间沿厚度方向延伸，并且所述横向段(33)设置有两个摩擦面(35)，所述摩擦面设置在横向段的任一侧部上，所述横向段(33)在摩擦面(35)之间沿宽度方向延伸，所述主表面(38，41)的前主表面(38)设置有大致圆柱形的突起(39)并且所述主表面(38，41)的后主表面(41)设置有大致圆柱形的凹进(40)。所述凹进(40)的周表面(43)或所述突起(39)的周表面被皱褶化。

Description

具有承载环和横向段的传动带

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所限定的一种用于机动车辆的无级变速器的传动带。

背景技术

这样的传动带是被公知的并且例如在欧洲专利申请EP-A-0329206和EP-A-0626526中被描述。已知的传动带由多个横向段和至少一个环状或环形承载件组成，所述至少一个环状或环形承载件延伸穿过每个横向段的开口或凹槽从而使得这些承载件由此被横向段支撑。横向段既没有彼此固定也没有固定至承载环，由此横向段可至少在承载件的周向或长度方向上相对于承载件移动。在传动带上，相邻横向段通过它们各自的前主表面和后主表面彼此抵靠，所述主表面面向、至少大致面向所述周向。通常而言，横向段和承载环由钢制成。承载环通常由环绕彼此紧密装配的多个单独的带组成。

在横向段的任一轴向侧上，已知的横向段设置有摩擦面。借助这些摩擦面，横向段与变速器的驱动带轮和受驱带轮(摩擦)接触，由此使得驱动带轮的旋转可通过同样旋转的传动带传递至受驱带轮。横向段的有效厚度定义为这些摩擦面在所述周向上的尺寸、也即摩擦面的直接用于与带轮接触的部分的尺寸。该有效厚度通常小于横向段的总厚度，这是因为例如横向段的这些摩擦面和主表面之间的圆润的或倾斜的过渡边缘的存在。

已知的横向段进一步在它的前主表面上设置有大致圆柱形、可能略微逐渐缩窄的突起或立柱并且在它的后主表面上设置同样大致圆柱形的凹进或孔。在传动带上，第一横向段的立柱插入相邻的第二横向段的孔内。由此，传动带上的连续横向段在平行于横向段的所述主表面定向的、即垂直于所述周向定向的平面内彼此互相对齐。

如在欧洲专利申请EP-A-1676049所说明的，两个相邻的横向段的立柱和孔之间的这样的相互配合还限制了横向段绕着传动带的轴向相对于承载环的旋转即横向段的俯仰、以及横向段绕着传动带的径向相对于承载环的旋转即横向段的偏航。

关于立柱和孔的多种形状和大小已经在现有技术中提出，然而，在实际中，大致圆柱形应用于立柱和孔。这样的大致圆柱形大多数在一定程度上朝着立柱的端部和孔的底部逐渐缩窄，即为轻微的锥形，从而便于立柱插入孔中。一定的间隙有必要在立柱的外周和孔的内周之间设置、也即相对于立柱在径向向外方向上设置。这一立柱-孔径向间隙允许但是同时限定所述连续横向段之间在所述主表面的平面内的相对运动，也在所述横向段的所述俯仰和偏航期间允许和限定横向段相对于承载环的运动。该立柱-孔径向间隙可设计为沿着立柱的圆周而变化，然而，在实际中，所述立柱-孔径向间隙大多数设定为在每个方向上为相同值。

在EP-A-1676049上，至少在传动带的轴向上、即相对于横向段的宽度方向上规定了立柱-孔间隙的最大值。该已知的最大立柱/孔-间隙应当防止横向段通过过量偏航运动损坏承载环。更具体地，EP-A-1676049给出这样的教导：随着横向段的总厚度和/或有效厚度逐渐变小，(最大)立柱-孔间隙也需要逐渐变小(并且反之亦然)，该已知教导可如下量化：

$\mathrm{RCL}=0.8*\frac{\mathrm{Tall}\·\mathrm{Teff}}{W}---\left(1\right)$

其中，

-Tall为横向段的总厚度，

-Teff为横向段的有效厚度，

-W横向段的宽度，

-RCL为计算出的单侧间隙，其在本发明中表示为立柱-孔径向间隙，并且

-因子0.8协调理论和实际之间的误差。

已知的传动带在润滑环境、即油润环境中操作，从而减小带内部摩擦损失并且冷却变速器的带和带轮。然而，润滑油还会进入横向段的孔中、至少在传动带轨道在变速器带轮上的弯曲部分上进入横向段的孔中，在所述弯曲部分处，相邻横向段以角度相互定向并且立柱没有完全插入孔中。随着横向段从这样的弯曲轨道部分转变为传动带轨道位于变速器带轮之间的笔直部分，由于在笔直部分处相邻横向元件相互平行地定向并且立柱完全插入孔中，因此润滑油一定会从孔中被驱出或排出从而接收立柱。将润滑油从孔排出所需的机械动力被有效损失，即这样的动力由变速器的输入轴提供，但是没有传递至变速器的输出轴。

上述动力损失在大多数情况下是忽略不计的并且由此从来没有在现有技术中被克服。然而，随着立柱-孔径向间隙变得越来越小，即当立柱和孔之间的用来将润滑油从孔中排出的开口或通道变得越来越小时，越来越多的机械动力被需要以将立柱插入孔中。现在提出的是，对于足够小的立柱-孔径向间隙，这样的对于传动带的操作效率的不利影响极其显著。实际上，当立柱-孔径向间隙下降到低于某一值时，孔中的润滑油可抵抗立柱的驱出以至立柱没有完全孔中、至少在相应的横向段从所述弯曲轨道部分转变至所述笔直轨道部分期间立柱没有完全孔中。然而，传动带的这种构造要予以避免，这是因为这种构造将对传动带的操作的可靠性产生不利影响。在实际中，传动带的操作效率的显著降低在25微米或更小的立柱-孔径向间隙上被预期到。小于10微米的立柱-孔径向间隙，所述效率降低可变得尤为显著，这是由于横向段的立柱在上述转变中没有完全插入横向段的孔中所导致的。

在另一方面，一般地和具体地，在逐步形成的横向段的组装中、即由板状材料通过多个切割和成形步骤向它们的最终形状制造而成的横向段的组装中，期待在横向段之间平均应用25微米或更少的立柱-孔间隙，这是因为在制造中会出现差值(spread)或公差的下限，上述制造技术例如在EP-A-1968760中被描述。例如，当应用该已知制造技术来获取在一定程度上标准的且普遍适用的、标称宽度为24mm并且标称厚度为1.5mm的横向段时，该横向段的有效厚度将通常小于0.70mm。在这种情况下，等式(1)将标准的、24mm宽的横向段的立柱-孔径向间隙规定为最大35微米。根据制造中所允许的(统计)差值或公差，立柱-孔径向间隙的实际范围将通常包括小于25微米的值。例如，基于等式(1)的实际制造公差范围可为：25±10微米，该范围具有15微米的最小值。由此，当略微更大的制造公差被允许时，这样的最小值将下降至10微米或更小。

发明内容

本发明旨在协调使用小立柱-孔径向间隙的期待和减小这样的小间隙对传动效率的不利影响的期待。由此，有效地，本发明旨在利于或增强润滑油借助相邻横向段的立柱插入孔中而从横向段的孔中的排出。

改善这样的排出的显而易见的手段是仅仅在横向段的宽度方向上应用所述小立柱-孔径向间隙并且在其它方向上、特别是在横向段的垂直于宽度的高度方向上以及横向段的厚度方向上应用较大间隙，例如通过使得立柱的底侧或顶侧相对于它的传统圆润剖面形状平坦化、或通过使得孔的形状以它的长轴线在高度上并且它的短轴线在宽度方向上地在一定程度上类似于椭圆。然而，由于优选的制造方法是要从孔的(冲压)成形所获得的材料形成立柱，因此立柱和孔优选地设置为大致类似的形状。

改善这样的排出的更优选的手段由本发明、特别是由下文权利要求1的特征所提供。根据权利要求1，立柱的周表面和/或孔的周表面通过设置沿着立柱和/或孔的周向相互交替的脊部和槽部而被皱褶化。这样的皱褶被发现在改善润滑油从孔的排出上相较于立柱和/或孔的许多其它可想到的形状出人意料地有效。此外，通过这样的皱褶，立柱-孔径向间隙可近似地并且有利地在各方向上相同、即沿着立柱和孔的整个圆周相同。

表面皱褶的优越润滑油排出特性归结于皱褶的两个方面的效果。第一方面，皱褶的槽部形成容置润滑油并且利于润滑油的排出的通道，特别是在皱褶应用至横向段的立柱的情况下。第二也可以说是最重要的一方面，通过皱褶，当立柱插入孔时，由立柱施加在润滑油上的压力增加，至少在立柱的突起的脊部本地增加，该压力用于使得润滑油朝向低压区域运动、即移动至皱褶的槽部，并且最终移动至孔的外部。尽管后一种效果没有减少排出要求体积的润滑油所涉及的机械工作，但是它减少了所需要的时间并且由此也减少了消耗的机械动力从而利于传动带的操作效率。该后一种效果还发生在当脊部和槽部仅仅设置在孔的周表面上时，这对于横向段的制造是非常优选的。

为了优化皱褶的压力增加效果，优选地沿着立柱和/或孔的整个圆周并且优选地在精细尺度上设置褶皱。对于精细尺度这一方面，至少对于普遍适用的横向段，皱褶的脊部的顶表面的每个可为10-100微米宽并且可通过25-250微米相互分开。

附图说明

本发明现在将以示例方式、参考附图予以进一步描述。所述附图为：

图1为已知的具有两个带轮和传动带的无级变速器的示意图；

图2为根据图1的传动带的横向段的侧视图和前视图；

图3为带的横向段在带轮处的旋转特征的示意图(“元件偏航”)；

图4为根据本发明实施例的横向段在包括立柱和孔的顶部处的剖视性透视图；并且

图5为根据图4的横向段的另一视图。

具体实施方式

在各图中，相同的附图标记涉及相同或至少可类比的技术特征。

图1展示了已知的无级变速器的核心部分，该无级变速器一般应用在个人车辆的位于发动机和发动机的驱动车轮之间的传动系中。该变速器包括两个带轮1、2和传动带3，每个带轮1、2设置有两个带轮盘4、5，传动带3绕着所述带轮1、2缠绕，并且夹持在带轮1、2相应的带轮盘4、5之间。带轮盘4、5的形状为大致锥形并且至少一个带轮盘4沿着相应的带轮轴6、7可轴向移动地设置在变速器中，带轮盘4布置在带轮轴6、7上。变速器还包括致动装置，该致动装置在所述至少一个盘4上施加指向相应的另一个带轮盘5的轴向定向力Fax，由此使得带3夹持在带轮盘4、5之间并且使旋转运动以及伴随的扭矩可以以可变传动比在带轮之间传递。

传动带3包括至少一个环式或环形承载件31以及多个横向段33，承载环31延伸穿过横向段33的开口37，由此使得这些横向段33可沿着承载环31的周向移动。

如图2的左图的传动带3的剖面图更详细地所示，承载环31包括两个部分31，每个这样的部分由绕着彼此紧密配合的多个单独的带32组成。横向段33基本上为金属板，该金属板面向承载环31的周向并且在其任一轴向侧设置有用于与带轮盘4、5摩擦接合的摩擦面35。在传动带3中，相邻的横向段33通过它们相应的前、后主表面38、41彼此抵靠，如在图2的右图中示出一对抵靠的横向段33。

为了使传动带3易于弯曲，横向段33的底侧被缩窄。位于横向段33的这样缩窄的底侧和大致恒定厚度的顶部之间并且位于前主表面38上的轴向延伸边缘42用作并且限定每对抵靠的横向段33之间的旋转轴线。

进一步而言，已知的横向段33包括从前主表面38突出的立柱39和设置在后主表面41上的孔40。在传动带3中，一对抵靠的横向段33的第一横向段33的立柱39至少部分地插入该对横向段的第二横向段33的孔中，由此这些横向段33垂直于所述周向地彼此相互对齐。当立柱39完全插入孔40中时，立柱39和孔40之间的在立柱的径向上的间隙或游隙RCL限定、即确定抵靠的横向段33之间在主表面38、41平面内的最大可能相互位移。此外，当横向段33在轴向上夹持于带轮1、2的盘4、5之间时，这样的立柱-孔径向间隙RCL还限定横向段33绕着传动带3的径向的旋转，如将参考图3所说明的。

图3提供了夹持在带轮1、2的盘4、5之间的一对抵靠的横向段33的示意图。从该图3可见，横向段33绕着径向的旋转伴随着横向段33的具有立柱39的前主表面38和具有孔40的后主表面41之间的滑动，该滑动由此受限于所述立柱-孔径向间隙RCL。根据本领域，优选的是使得横向段33的这种类型的旋转被限制，从而使得带轮盘4、5施加在横向段33的摩擦面35的力Fn_L、Fn_R对抗这样的旋转。如果横向段33的剖面形状非常近似矩形，则所述立柱-孔径向间隙RCL的标准可如下量化：

$RCL=\frac{{\left(Tall\right)}^2}{W}---\left(2\right)$

其中，

-Tall为这样的理论横向段33的厚度，并且

-W为理论横向段33的宽度。

然而，在实际中，在某些程度上圆润或倾斜的过渡面25总是被设置在横向段33的主表面38、41和摩擦面35之间，该过渡面25或者为横向段33的特别设计所设置的或者为在横向段33的加工中涉及的工艺如冲裁和(石)滚动抛光(tumbling)所导致的。如图3所示，这种具有过渡面25的横向段33的可用来与带轮盘4、5接触的有效宽度Teff、即横向段33的摩擦面35的幅度显著地小于该横向段33的最大厚度或总厚度Tall。在这种情况下，等式(1)替代等式(2)被使用。

对于在实践中实际使用的一种横向段33，摩擦面35和前主表面38之间的过渡面25(的剖面形状)可近似为半径为0.3mm的弧形，而摩擦面35和后主表面41之前的过渡面25可近似为在横向段33的厚度方向上的尺寸为0.5mm的斜面。由此，这样的横向段33的有效厚度Teff为0.8mm，小于比它的总厚度Tall，该总厚度在该示例中为1.5mm同时横向段33的宽度为24mm。对于这种已知横向段33，等式(1)规定了最大的立柱-孔径向间隙RCL为35微米，该最大值可在制造中通过公差范围、如25±10微米的公差范围予以控制。

尽管这样的小立柱-孔径向间隙RCL由此有助于避免传动带3不利的载荷，但是带来了这样的缺陷：当立柱39插入孔40中时，润滑油仅仅可通过之间的小间隙从孔40排出。这样的间隙越窄、即立柱-孔径向间隙RCL越小，则将立柱39(进一步)插入孔40所花费的功夫越多。为了克服这种不足，即为了利于立柱39在传动带3操作期间插入孔40中，现在提出向立柱39的周表面和/或孔40的周表面43设置皱褶。

图4提供了这种创新式横向段33的剖视图，仅仅示出了横向段33的具有立柱39和孔40的顶部。在图4中，孔40的周表面43被皱褶化、也即设置以相互交替的脊部44和槽部45的结构。

图5提供了图4所示的这种创新式横向段33的进一步的视图、具体是具有皱褶化周表面43的孔40的视图。图5提供了这种创新式横向段33的后主表面41的向后主表面41的孔40内观视的视图。

在图4和5中的横向段33的示范实施例中，一共有45个脊部44和45个槽部45被沿着孔40的圆周设置，其中，每个槽部45的幅度为脊部44的(顶表面的)幅度的大约4倍。通过孔40的周表面43的这样的皱褶、即通过所述脊部44和槽部45的设置，当立柱39(进一步)插入孔40中时，孔40中的润滑油可更容易地、特别是与已知的具有平坦和/或光滑周表面的立柱39和孔40相比更容易地从孔中排出。第一，这样的排出通过皱褶的在孔40的周表面43和立柱39的周表面之间形成允许润滑油在其间更自由地流动的通道的槽部45而便利化。第二，这样的排出通过褶皱的当立柱39(进一步)插入孔40中时并且与已知的光滑周表面相比在润滑油上施加更高压力的脊部44而得以促进，正是该(更高)压力主要使得润滑油朝向孔40的外部运动。

需要注意的是，脊部44的顶部可轻微内凹弯曲以密切地遵循立柱39的周表面的轮廓，然而，这些脊部顶部的形状优选地设置成大致平坦或甚至轻微外凸的表面，从而当立柱39(进一步)插入孔40中时进一步增加脊部44施加在润滑油上的压力。

对于横向段33的上述尺寸，立柱39和孔40通常具有近似2.0mm的直径。通过横向段33的这些尺寸，图4和5所示的皱褶可在精细尺度上计算，其中，脊部顶部具有±28微米的幅度，每对相邻的脊部顶部通过±112微米间隔开，后一值由此代表槽部45的所述幅度。

总而言之，本发明涉及用于传动带3的横向段33，所述传动带具有承载环31和可滑动地布置在承载环31上的多个横向段33，所述横向段33的每个设置有两个主表面38、41，横向段在两个主表面之间沿厚度方向延伸，并且所述横向段33设置有两个摩擦面35，摩擦面设置在横向段的任一侧部上，横向段33在摩擦面之间沿宽度方向延伸，横向段的前主表面38设置有大致圆柱形突起39并且横向段的后主表面41设置有大致圆柱形凹进40，凹进40的直径或多或少地大于突起39的直径，由此至少某一径向间隙RCL呈现在传动带3上的两个连续横向段33的突起39和凹进40之间，其中，突起39的周表面或凹进40的周表面43被棱纹化、即皱褶化。

本发明还涉及上述横向段33，其中，皱褶化的周表面43设置有多个相互交替的脊部44和槽部45。

本发明还涉及上述横向段33的任意一种，其中，脊部44和槽部45在周表面43上于周表面的轴向上延伸。

本发明还涉及上述横向段33的任意一种，其中，脊部44和槽部45在周表面43上于周表面的轴向上延伸。

本发明还涉及上述横向段33的任意一种，其中，脊部44在周表面43的周向上的尺寸在10微米到100微米之间，并且槽部45在该方向上的尺寸在25微米到250微米之间。

本发明还涉及上述横向段33的任意一种，其中，凹进40的直径比突起39的直径最多大35微米，优选为最多大25微米，更优选为最多大10微米。

本发明还涉及一种具有承载环31和多个上述任意一种横向段33的传动带3，所述横向段3可滑动地布置在承载环31上。

本发明还涉及上述传动带3，其中，传动带3上的所有相邻横向段33对之间的所述径向间隙RCL平均最大为25微米。

在前述说明的全部内容和附图的所有细节的基础上，本发明还涉及并且包括所附权利要求的所有特征。权利要求中括号内的标记没有限制权利要求的范围，而是仅仅用作相应特征的非约束性示例。权利要求中的特征可根据需要在给出的产品或在给出的工艺中单独应用，但是还能够以这些特征的两个或两个以上的任意组合来应用。

本说明书所代表的本发明不局限于本文明确涉及的各实施例和/或各示例，而是还涵盖各实施例和/或各示例的修改、改型和实际应用、特别是位于相关领域技术人员能够实现的范围内的修改、改型和实际应用。

Claims (3)

1.一种用于传动带(3)的横向段(33)，所述传动带(3)具有承载环(31)和多个可滑动地布置在所述承载环(31)上的这样的横向段(33)，所述横向段(33)设置有两个主表面(38，41)，所述横向段(33)在所述两个主表面(38，41)之间沿厚度方向延伸，并且，所述横向段(33)在其任一轴向侧上设置有摩擦面(35)，所述横向段(33)在所述摩擦面(35)之间沿宽度方向延伸，所述主表面(38，41)的前主表面(38)设置有大致圆柱形的立柱(39)并且所述主表面(38，41)的后主表面(41)设置大致圆柱形的孔(40)，所述孔(40)的直径或多或少地大于所述立柱(39)的直径，由此使得至少某一径向上的间隙(RCL)呈现在所述传动带(3)的两个连续横向段(33)的所述立柱(39)和所述孔(40)之间，所述立柱(39)的周表面或所述孔(40)的周表面(43)通过设置多个沿着相应的周表面(43)的轴向延伸的相互交替的脊部(44)和槽部(45)而被皱褶化，其特征在于：所述孔(40)的直径比所述立柱(39)的直径最多大35微米，优选地，所述孔(40)的直径比所述立柱(39)的直径最多大25微米，并且最优选地，所述孔(40)的直径比所述立柱(39)的直径大大约10微米。

2.根据权利要求1的横向段(33)，其特征在于，所述脊部(44)在相应周表面(43)的周向上的尺寸即所述脊部(44)的宽度为10微米到100微米之间，并且所述槽部(45)在该方向上的尺寸为25微米到250微米之间。

3.一种具有承载环(31)和根据权利要求1或2的横向段(33)的传动带(3)，所述横向段(33)可滑动地布置在所述承载环(31)上，其特征在于，所述传动带(3)的所有的连续的横向段(33)对的所述立柱(39)和所述孔(40)之间的径向上的所述间隙(RCL)的平均值最大为25微米。