CN106461021B - 用于无级变速器的传动带的横向元件及设置该横向元件的传动带 - Google Patents

Abstract

一种用于传动带(3)横向元件(32)包括基部(10)和两个柱部(11)，所述柱部分别从基部(11)的相应的侧部大致沿着相同的方向延伸。此外，所述横向元件(32)还包括单独的支撑梁，所述支撑梁与所述基部(10)具有间距地在所述两个柱部(11)之间延伸。

Description

用于无级变速器的传动带的横向元件及设置该横向元件的传 动带

技术领域

本发明涉及一种用于无级变速器的金属传动带，所述无级变速器具有两个带轮，这两个带轮用于在其至少局部锥式的带轮盘之间容置传动带。已知的传动带包括循环的即环状承载件以及多个金属横向元件，所述承载件包括至少一个但通常是一组套叠的柔性金属环，所述多个金属横向元件沿着循环承载件的周向一起形成基本上连续的一排。每个横向元件包括主要沿宽度方向或轴向延伸的基部以及两个柱部，所述基部具有梯形化的或至少有效地梯形化的轮廓，所述两个柱部中的每个从基部的相应的轴向侧沿着大致垂直于传动带的前述轴向和周向的方向、即沿着径向延伸。每个横向元件由此在其柱部与基部之间限定出的居中定位的开口，其中，循环承载件的一小周向段容置在所述开口中。基部和柱部是已知横向元件的一体部件。这样的具有有效V形的横向元件的传动带例如从欧洲专利公开文献No.EP-1219860-A、尤其是其图6中获知

背景技术

在横向元件的基部上，在横向元件的前主表面中，所谓的倾斜区域被提供。该倾斜区域是横向元件的厚度(即在周向上的尺寸)基本上恒定的径向外区段与横向元件的沿径向向内方向至少有效缩窄的径向内区段之间的轴向延伸过渡部。横向元件的该倾斜区域和渐窄的内区段允许相邻的横向元件在变速器中传动带的弯曲轨迹部分处相互倾斜，同时这些相邻的横向元件至少通过倾斜区域中轴向定向的接触线保持直接接触。

进一步而言，在横向元件的上侧部分上，从前主表面大致沿周向突出的突起被提供。在传动带中，所述突起插入设置在传动带中的相邻的横向元件的相反的表面上、即后主表面上的凹部内。这种突起和凹部用来防止或至少限制传动带的一排横向元件中的相邻横向元件之间至少沿径向、但通常还包括沿轴向的相对运动。

在横向元件的任一轴向侧上，用来与变速器带轮的带轮盘摩擦接合的接触表面被提供。这些带轮接触表面以一夹角相互定向，该夹角表示带角度(belt angle)，并与由带轮的锥式带轮盘所限定的锥式带轮盘之间的夹角至少近似地匹配，后述夹角表示带轮角度(pulley angle)。进一步而言，这些带轮接触表面要么被皱褶化，要么设置有显著的表面粗糙结构，以使得只有皱褶轮廓或表面粗糙结构的顶峰处与带轮盘接触。这种特别的特征实现了：可以使应用在已知变速器中的冷却油容置在具有皱褶轮廓或表面粗糙结构的带轮中，由此改善传动带与变速器带轮之间的摩擦。

在变速器的运行过程中，传动带的位于变速器的驱动带轮的带轮盘之间的横向元件通过这些带轮盘在这些横向元件的带轮接触表面上所施加的摩擦力而被沿着带轮盘的旋转方向驱动。这些被驱动的横向元件进而沿着传动带的循环承载件的周向推动在前的横向元件并由此还是通过摩擦来旋转地驱动变速器的从动带轮。

为了在横向元件与变速器带轮的带轮盘之间形成这种摩擦(力)，带轮的带轮盘在轴向上面向彼此，从而使带轮盘沿其轴向在横向元件上施加彼此相反的夹持力。

已经被注意到的是，在这些夹持力的作用下，横向元件可能具有相当程度的弹性变形，这种变形在横向元件的带轮接触表面从基部延伸到柱部处、如文献EP-1219860-A所教导的这些情况下尤为显著。这种(周期性发生的)变形不一定会耗损变速器的运行，但是，在目前考虑的全金属传动带中，可能发生由于横向元件的金属疲劳所导致的过早失效。

因此，在已知传动带的实际可行的实施例中，带轮接触面的延伸尺寸通常仅仅限制于刚刚超出横向元件的基部。

发明内容

本发明的目的在于提供横向元件的一种创新性设计，这种设计从大致V形的横向元件出发，实现了横向元件在其负载能力方面的改进。

根据本发明，该目的是通过使横向元件设置有这样的支撑梁来实现的，该支撑梁作为横向元件的单独构件于横向元件的柱部之间装配至循环承载件的径向外侧。该支撑梁允许横向元件的带轮接触面超出横向元件的基部地延伸到柱部，这是因为夹持力不仅在循环承载件的内侧由基部承担，而且还在循环承载件的外侧由支撑梁承担。

支撑梁作为横向元件的单独部件是在循环承载件插入横向元件的柱部之间后被提供。支撑梁设计成能精确地装配在柱部之间，同时能通过任何合适的手段、比如焊接或粘结或者可能是支撑梁与柱部之间的过盈配合或其互锁的形状而附接至柱部。

理想的是，横向元件的支撑梁和基部设置为在夹持力的作用下具有同等弹性压缩。采用这种方式，可以有利地不影响带角度。特别地，对此，支撑梁的横截面面积乘以支撑梁的杨氏模量(Young模量)所得到的值等于基部的横截面面积乘以基部的杨氏模量所得到的值，在该情况下，支撑梁和基部分别承担夹持力的相等的一部分。

替代地，支撑梁可以设计成能够承受大部分夹持力，这尤其通过将支撑梁设计成比基部具有更大的横截面面积和/或具有更大Young模量来实现。这具有下述优点：可以减小基部的径向延伸尺寸，从而允许传动带更靠近带轮盘的旋转中心地位于带轮盘之间，借此，可以在不增加变速器大小的情况下有利地增大由变速器提供的变速比范围。

优选地，支撑梁至少略薄于柱部。由此，在变速器中传动带的轨迹的笔直区段(在该笔直区段中，传动带跨在带轮之间)中，相邻的横向元件通过他们相应的柱部建立物理接触，而没有通过它们相应的支撑梁建立接触。这具有以下优点：支撑梁并且尤其是支撑梁与柱部的附接(结构)至少没有直接承受和/或被施加横向元件之间的由横向元件所施加的推力。

优选地，柱部设置有定位结构，该定位结构用于相对于基部在径向上精确地定位支撑梁。这具有下述优点：柱部之间用于布置循环承载件的在径向上的间隙被精确限定。通过这样的间隙，可以有利地控制、尤其是限制横向元件相对于循环承载件的旋转自由度，以使得传统横向元件的上述突起和凹部变成多余的。

附图说明

本发明将基于下述参考附图的说明以示例方式予以说明，所述附图为：

图1是具有两个带轮和传动带的变速器的简化示意侧视图；

图2以传动带面向它的周向的剖切面的方式示出一种已知传动带，该已知传动带具有大致V形的横向元件，该图还包括传动带的仅横向元件的单独侧视图；

图3示意性示出已知横向元件的技术局限性；

图4示出根据本发明的横向元件的第一创新性实施例；

图5示出集成在传动带中的横向元件的所述第一创新性实施例；

图6示意性示出集成有创新性横向元件的传动带的组装中的两个步骤；

图7示出根据本发明的横向元件的第二创新性实施例；

图8示出根据本发明的横向元件的第三创新性实施例；以及

图9示出根据本发明的横向元件的第四创新性实施例。

具体实施方式

图1示意性示出用在例如载客机动车的传动系统中的无级变速器的核心部件。该变速器本身是公知的并至少包括第一可变带轮101和第二可变带轮102。在该传动系统中，第一带轮101耦连至发动机并被发动机驱动，第二带轮102通常借助多个齿轮耦连至机动车的被驱动的车轮。

变速器带轮101、102均包括固定至相应的带轮101、102的带轮轴件103、104的第一锥式带轮盘、以及第二锥式带轮盘，所述第二锥式带轮盘能够相对于相应的带轮轴件103、104轴向移位并且仅仅在旋转方向上固定于相应的带轮轴件103、104上。变速器的传动带50绕着带轮101、102缠绕，同时位于带轮101、102的带轮盘之间。如图1所展示的，变速器中的传动带50的轨迹包括两个笔直区段S_T和两个弯曲区段C_T，传动带50在所述两个弯曲区段C_T处分别绕着两个变速器带轮101、102中相应的一个弯曲。

在变速器的运行过程中，传动带50被两个带轮101、102的带轮盘夹持并夹在两个带轮101、102的带轮盘之间，由此通过摩擦提供带轮盘与传动带50之间的旋转连接。为此，在变速器中提供了作用在每个带轮101、102的相应的可动带轮盘上的能够电子控制的且液压作用的运动手段(未示出)。除了在传动带50上施加夹持力之外，这些运动手段还控制传动带在带轮101、102处的相应的径向位置R1和R2，并且由此还控制了由变速器提供的其带轮轴件103、104之间的速率比。

已知的传动带50包括循环承载件8和多个横向元件1，所述多个横向元件1沿着循环承载件8的周向以连续的或至少基本上连续的一排安装在循环承载件8上。在传动带50上，横向元件1能够沿着循环承载件8的周长移动，所述循环承载件8通常包括多个柔性的金属圈或带，所述金属带以一个绕着另一个的方式堆叠，即所述金属带相互套叠。

在图2中，传动带50的多种已知实施例中的一种被示出。在图2的左侧，传动带50的剖视图被示出，图2的右侧包括传动带50的侧视图。从图2可以看出，传动带50的横向元件1的形状大致类似于字母“V”，即为大致V形，借此，横向元件1的侧边之间的夹角设计成与变速器带轮101、102的锥式带轮盘之间的夹角密切匹配。

已知的横向元件1包括基部10和两个柱部11，其中，基部10沿着传动带50的轴向延伸，柱部11中的每一个从基部10的相应的轴向侧沿着传动带50的径向延伸。在横向元件1的厚度方向上，横向元件1在它的前主表面3与后主表面4之间延伸，所述前主表面3与后主表面4均定向成面向或至少大致面向传动带50的周向。在横向元件的柱部11与基部10之间，开口5被限定，一小周向段循环承载件8位于所述开口5中。

在横向元件1的基部10上，所谓的倾斜区域4设置在横向元件1的前主表面3上。该倾斜区域4代表横向元件的厚度基本上恒定的径向外区段与横向元件的沿着径向向内方向缩窄的径向内区段之间的轴向延伸的过渡部。通常而言，倾斜区域4平滑地、凸地弯曲。当相邻的横向元件1在传动带50的弯曲区段C_T中相对于彼此倾斜时，这些横向元件1(可以)在倾斜区域4处保持接触。

在横向元件1的每个柱部11上，从前主表面3沿着周向或大致沿着周向突出的突起6被设置。在传动带50中，突起6插入设置在相邻的横向元件1的相反的表面、即后主表面3上的凹部7内，以限制相邻横向元件1之间的相对运动。

在横向元件1的轴向侧上，横向元件1设置有用于与变速器带轮101、102(变速器带轮101、102的带轮盘)接触的接触表面12。在根据图2的横向元件1的设计中，这些带轮接触表面12被皱褶化，并沿着径向、在基部10的基本上整个延伸尺寸上、即在基部10的整个高度上并在相应的柱部11的径向延伸尺寸的一部分上(在该具体情况下在相应的柱部11的径向延伸尺寸的近似三分之一上)、径向超出循环承载件8地延伸。

在根据图2的横向元件1中并在变速器运行过程中分别由循环承载件8和变速器带轮101、102周期性地施加在横向元件1上的力Fc和Fp的作用下，机械应力尤其集中在柱部11与基部10之间的过渡处。这种周期性出现的应力集中会由于金属疲劳而导致横向元件1最终开裂，如图3中由虚线C示意性示出的。

根据本发明的创新性横向元件的第一实施例以前视图和剖视图A-A的方式在图4中示出。在该创新性横向元件1中，支撑梁13位于横向元件1的柱部11之间。由此，由横向元件1限定的开口5不仅在径向向内方向上被基部10限界和在两个轴向上被柱部11限界，而且还在径向向外方向上被支撑梁13限界。本发明中更重要的是，带轮夹持力Fp不仅由创新性横向元件1的基部10承受，还由横向元件1的所述支撑梁13承受。由此，柱部11与基部10之间的过渡处的所述应力集中被可观地减小并且横向元件1的疲劳强度被可观地增大。

为了优化对创新性横向段1的利用，带轮接触表面12在径向上的延伸尺寸基本上覆盖了基部10和支撑梁13这两部件在径向上的延伸尺寸。创新性横向段1的这种特别的设计特征由图4中的表示带轮接触表面12和支撑梁13两者的径向外边缘的上虚线示出。

为了简单且精确地确定支撑梁13相对于横向元件1的柱11和基部10的定位，至少横向元件1的柱部11优选设置有轴向延伸的止挡16，所述止挡16与支撑梁13的底表面17接合。这些止挡16由此确定出支撑梁13相对于横向元件1的基部10最终径向向内定位。

为了防止支撑梁13在例如重力或离心力的作用下与横向元件1的其它部件10、11分开，可以应用许多已知连接手段中的一种，如粘结、焊接、支撑梁13与横向元件1的其它部件之间的互锁设计、或过盈配合。在过盈配合的情况下，使支撑梁13的长度比柱部11之间的标称轴向距离大10至100微米被发现适合于在这些柱部11的可接受的弹性变形范围内将支撑梁13相对于柱部11可靠地固定。对此，优选地，这种大出的尺寸至少在传动带50的横向元件1之间平均上为约50微米。

支撑梁13的侧端表面14以及相应的柱部11的与侧端表面14接触的侧表面15优选地与径向对齐、即基本上垂直于夹持力Fp，其中，所述侧端表面14和侧表面15承受横向元件1的支撑梁13与柱部11之间的载荷。

在图5中，以传动带50的剖切面的方式示出根据本发明的创新性横向元件1的上述第一实施例。在传动带中，循环承载件8在径向向外方向上被支撑梁13限制。

图6示意性示出集成有根据本发明的创新性横向元件1的传动带50的组装。特别地，在组装传动带的第一步I中，通过将横向元件1从循环承载件8的径向内侧绕着循环承载件8布置而将这些循环承载件8定位在横向元件1的开口5中。在组装传动带的第二步II中，从循环承载件8的径向外侧将支撑梁13布置于横向元件1的柱部11之间。

在图7中，根据本发明的横向元件1的第二实施例被示出。在创新性横向元件1的该第二实施例中，支撑梁13的侧端表面14以及相应的柱部11的与侧端表面14接触的侧表面15沿径向向外方向向着横向元件1的中间倾斜，以产生带轮夹持力Fp的力分量Ffc，该力分量Ffc至少部分地对抗至少一部分离心力Fcf。然而，为了减小组装传动带中支撑梁13插入柱部11之间时柱部11的弯曲，使支撑梁13的侧端表面14相对于径向方向的倾斜角度最多为5度，并优选地具有位于0.5度至1.5度范围内的值。

在图8中，根据本发明的横向元件1的第三实施例以其对应于图4中的剖切面A-A的剖视图的方式被示出。在创新性横向元件1的该第三实施例中，支撑梁13的厚度尺寸T₁₃小于柱部11的厚度尺寸T₁₁。在该第三实施例中，传动带50的相邻的横向元件1(仅仅)通过它们相应的柱部11建立物理接触，而没有(进一步)通过它们相应的支撑梁13建立物理接触。这种特别的设计特征具有下述优点：没有沿支撑梁13的侧端表面14所在的面和相应的柱部11的侧表面15所在的面对柱部11与支撑梁13之间的附接施加较重载荷。换言之，柱部11与支撑梁13之间的附接不会由于传动带50运行过程中施加在横向元件1之间的推力而脱开。

在图9中，根据本发明的横向元件1的第四实施例被示出。在创新性横向元件1的该第四实施例中，基部10和支撑梁13与上文所描述的横向元件1的上述三个实施例相反地定位在循环承载件8的径向侧处。特别地，支撑梁13位于循环承载件8的径向内侧上而基部10位于循环承载件8的径向外侧上。需要说明的，本发明的图7-8所示的设计特征也适用于第四实施例。

除了前述说明与附图的所有细节以外，本发明还涉及并包括所附权利要求的所有特征。权利要求中括号内的附图标记没有限定权利要求的范围，而是仅仅提供了相应特征的非约束性示例。权利要求中的特征可以根据情况以给定的产品或以给定的工艺单独使用，但是这些特征中的两个或两个以上所形成的任意组合也能够被使用。

由本公开所说明的本发明没有局限于本文所明确提及的实施例和/或示例，而是涵盖了其修改、改型和实际应用，特别涵盖了相关领域技术人员所能想要的那些修改、改型和实际应用。

Claims (18)

1.一种用于传动带(50)的横向元件(1)，所述传动带(50)用在无级变速器中，所述横向元件(1)至少包括基部(10)和两个柱部(11)，所述柱部(11)分别从基部(10)的相应的侧部沿着彼此对应的方向延伸，其特征在于，所述横向元件(1)还包括单独的支撑梁(13)，所述支撑梁(13)与所述基部(10)具有间距地在所述两个柱部之间延伸，以使得所述支撑梁(13)的侧端表面(14)与所述柱部(11)的侧表面部分(15)接触，接触的所述侧端表面(14)与所述侧表面部分(15)基本上平行地定向，所述支撑梁(13)在侧面之间的在厚度方向上的厚度尺寸(T₁₃)小于每个柱部(11)在所述厚度方向上的厚度尺寸(T₁₁)，其中，所述厚度方向垂直于所述柱部(11)从基部(10)向所述支撑梁(13)延伸的延伸方向。

2.根据权利要求1所述的横向元件(1)，其特征在于，在从所述基部(10)向所述支撑梁(13)的方向上，所述两个柱部(11)超出所述支撑梁(13)地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的横向元件(1)，其特征在于，所述横向元件(1)在其任一侧部上设置有带轮接触表面(12)，所述带轮接触表面(12)用于与所述无级变速器的带轮(101，102)摩擦接触，所述带轮接触表面(12)从所述基部(10)延伸到所述柱部(11)并延伸至所述支撑梁(13)的背向所述基部(10)的外边缘处。

4.根据权利要求1或2所述的横向元件(1)，其特征在于，所述支撑梁(13)的横截面面积与所述支撑梁(13)的弹性的杨氏模量相乘的积至少近似地对应于所述基部(10)的横截面面积与所述基部(10)的弹性的杨氏模量相乘的积。

5.根据权利要求1或2所述的横向元件(1)，其特征在于，所述支撑梁(13)由所述两个柱部(11)夹持并被夹持在所述两个柱部(11)之间。

6.根据权利要求1或2所述的横向元件(1)，其特征在于，所述支撑梁(13)附接至所述柱部(11)。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的横向元件(1)，其特征在于，所述柱部(11)的与所述支撑梁(13)的所述侧端表面(14)接触的所述侧表面部分(15)基本上面向彼此，同时还相对于垂直于所述基部(10)的横向即宽度方向的方向以不大于5度的角度定向。

8.根据权利要求1或2所述的横向元件(1)，其特征在于，所述柱部(11)设置有止挡(16)，所述止挡(16)在所述支撑梁(13)的面向所述基部(10)的内边缘上且在该内边缘下方延伸。

9.根据权利要求1或2所述的横向元件(1)，其特征在于，所述柱部(11)中的每个均设置有突起(6)，所述突起(6)在从所述基部(10)向所述支撑梁(13)的方向上位于所述支撑梁(13)的背向所述基部(10)的外边缘之外。

10.根据权利要求1所述的横向元件(1)，其特征在于，接触的所述侧端表面(14)与所述侧表面部分(15)垂直于所述基部(10)的横向即宽度方向地定向。

11.根据权利要求1所述的横向元件(1)，其特征在于，所述传动带(50)应用在用于客运的机动车的传动系中。

12.根据权利要求6所述的横向元件(1)，其特征在于，所述支撑梁(13)粘结或焊接至所述柱部(11)。

13.根据权利要求7所述的横向元件(1)，其特征在于，所述柱部(11)的与所述支撑梁(13)的所述侧端表面(14)接触的所述侧表面部分(15) 还相对于垂直于所述基部(10)的横向即宽度方向的方向以位于0.5度至1.5度的范围内的角度定向。

14.一种传动带(50)，所述传动带(50)用在无级变速器中，所述传动带(50)包括循环承载件(8)和多个根据权利要求1-13中任一项所述的横向元件(1)，其特征在于，所述基部(10)的材料和尺寸与所述支撑梁(13)的材料和尺寸相互适配，以在所述传动带(50)的运行过程实现至少近似的等量弹性压缩。

15.根据权利要求14所述的传动带(50)，其特征在于，所述支撑梁(13)在所述传动带(50)的周向上于侧面之间的厚度尺寸(T₁₃)小于所述柱部(11)在该周向上的厚度尺寸(T₁₁)。

16.根据权利要求14或15所述的传动带(50)，其特征在于，所述支撑梁(13)在径向上的尺寸等于或大于所述基部(10)的径向尺寸。

17.根据权利要求14或15所述的传动带(50)，其特征在于，所述基部(10)位于所述循环承载件(8)的径向内侧，而所述支撑梁(13)位于所述循环承载件(8)的径向外侧。

18.根据权利要求14或15所述的传动带(50)，其特征在于，所述传动带(50)应用在用于客运的机动车的传动系中。