CN110114591B - 用于无级变速器的具有横向部件和环件套组的传动带 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于带轮型无级变速器的传动带(6)，其包括安装在多个相互嵌套的环件的套组(9)上的一排横向部件(10)。横向部件(10)设有从其前表面(11)突出的突起(40)，且设有设置在其后表面(12)中的相应孔(41)。在突起(40)和孔(41)之间在传动带(6)的径向方向(R)上提供偏移量，使得在传动带(6)中的横向部件(10)的排中这些将通过迫使突起(40)嵌入孔(41)中而向前倾斜。

Description

用于无级变速器的具有横向部件和环件套组的传动带

技术领域

本公开涉及用于具有两个带轮和传动带的无级变速器的传动带。这种传动带从国际专利申请公开WO2015/063132-A1中已知，并且包括一排横向部件，所述横向部件均安装在多个相互嵌套的连续带、即平坦且薄的环件的套组上。横向部件限定出用于容纳并限制环件套组的相应周向区段的槽，同时使得横向部件能够沿着环件套组的周长移动。这种特定类型的传动带也被称为推式传动带或推带。

背景技术

在以下描述中，轴向、径向和周向相对于传动带以圆形方式放置时的情况而限定。此外，横向部件的厚度尺寸在传动带的周向上限定，横向部件的高度尺寸在所述径向上限定，且横向部件的宽度尺寸在所述轴向上限定。

现有横向部件均包括基底部分、中间部分和顶部部分。横向部件的中间部分在径向上延伸，从而将横向部件的所述基底部分和顶部部分相互连接。在中间部分的任一侧上，横向部件在其基底部分和顶部部分之间限定出槽，以用于容纳传动带的相应的环件套组。在每个槽处，其径向朝外的底部表面沿径向向外的方向接触并支撑环件套组。槽的与横向部件的基底部分相关联的这些底部表面在下文中被称为承载表面。

在传动带的横向部件的排中，横向部件的前主体表面的至少一部分抵靠所述排中的相应在前的横向部件的后主体表面的至少一部分，而横向部件的后主体表面的至少一部分抵靠相应随后的横向部件的前主体表面的至少一部分。横向部件的这些前后主体表面中的至少一个、例如前主体表面包括轴向延伸的凸弯形表面部分。该弯形表面部分将前主体表面分成相对于彼此以一角度定向的径向靠外表面部分和径向靠内表面部分。传动带中的邻靠横向部件能够相对于彼此倾斜，同时在这种弯形表面部分处并通过这种弯形表面部分保持相互接触，这种弯形表面部分因而在下文中称为倾斜边缘。倾斜边缘使得传动带的成排横向部件沿循环件套组的传通过动带轮施加的局部曲线。

横向部件还设有从其前主体表面突出的突起和设置在其后主体表面中的相应孔。在传动带的横向部件的排中，在后的横向部件的突起至少部分地位于在前的横向部件的孔中，从而防止或至少限制邻靠的横向部件在垂直于传动带的周向方向的平面中相对移位。通常，突起和孔具有类似的整体形状，例如，基本上圆柱形或略呈圆锥形。

如上所述，在传动带中，横向部件可以相对于环件套组沿其周向移动。这具有的优点是，在传动带的操作过程中，至少与其他类型的传动带相比，环件套组相对于通过传动带在带轮之间传递的转矩而言被张紧至相对较低的水平。然而，另一方面，已知横向部件和环件套组之间的这种滑动运动或滑移导致了小的、但实质性的摩擦损失。已知通过将横向部件的倾斜边缘布置成在高度方向上尽可能靠近环件套组的径向内侧，可有利地使这种滑动运动最小化。理论上，在这方面，倾斜边缘优选地布置成与所讨论的横向部件的承载表面重合。

然而，根据本公开，将倾斜边缘定位成靠近承载表面引起可如下理解的问题或缺点。倾斜边缘越接近承载表面，其间的过渡边缘就必然越尖锐。进而，较尖锐的过渡边缘导致环件套组中接触应力更高。实际上，在传动带的操作期间由于所述高接触应力甚至可能发生超过环形套组的径向最内环的屈服应力的情况，从而损害该最内环的使用寿命。

发明内容

根据本申请，通过在单个横向部件的突起和孔之间包括垂直方向上的偏移量，特别是通过将孔与突起相比定位得稍低、即更接近传动带的径向内侧，可出乎意料地减轻这种缺点。通过这种措施，由于突起被迫嵌入(更低的)孔中，因此即使在带轮之间以直线行进，横向部件也将在传动带的排中向前倾斜。因此，特别地，有利地避免了或至少在强度上减小了环件套组的径向内侧与位于承载表面和倾斜边缘之间的过渡边缘之间的接触。

事后看来，可观察到，在传统的传动带中，该措施不会产生相当大的影响，因为所述过渡边缘以相对较大的曲率半径平滑成弧，这可通过承载表面和倾斜边缘之间的相对较大的间距来实现。例如，在传统的传动带中，倾斜边缘与承载表面相距大约1mm，使得过渡边缘的曲率半径可以是0.5mm或更大。

特别地，根据本申请，各个横向部件的孔相对于突起在径向向内方向上的偏移量O可如下几何地量化：

O_min＝Rr_min-√(Rr_min^2-1/4·D^2) (1)，

其中，O_min表示所述偏移量O的最小值，Rr_min表示传动带的特别是在传动带轮处的最小纵向曲率半径，且D表示横向部件的厚度。

通过根据式(1)的最小偏移量O_min，传动带中的横向部件在传动带中向前倾斜而使得过渡边缘位于半径为Rr_min并与承载表面和后主体表面之间的边缘相交的虚拟圆的径向内侧。

例如，对于Rr_min值为30mm且D值为1.6mm的典型传动带，用式(1)计算的最小偏移量O_min为11微米。允许生产扩展和其他不确定性的所述偏移量O的实际设计值于是是O_min的1.5至5倍或15至75微米。优选地，根据本申请，这种实际施加的偏移量O、进而所施加的横向部件的所述向前倾斜被限制为这种最小要求的O_min值的五倍、更优选三倍。否则，突起之间的对准力变得不必要地高和/或环件套组被迫接触承载表面的后边缘。

附图说明

现在将参照附图来进一步阐释上述新型传动带，在附图中，相同的附图标记表示相同的或相似的部件，且在附图中：

-图1提供了无级变速器的示意性透视图，其具有在两个带轮上运行的传动带；

-图2提供了现有传动带以其周向定向的示意性剖视图；

-图3提供了现有传动带的横向部件的示意性宽度定向的视图；

-图4是图3所示的现有横向部件的一部分的放大图；

-图5是新型横向部件的一部分的放大图；以及

-图6示意性地示出了包含新型横向部件的传动带的直线轨迹部分。

具体实施方式

图1示意性地示出了无级变速器，比如在机动车辆中在其主发动机与驱动轮之间使用的无级变速器。无级变速器总体以附图标记1表示。无级变速器1包括两个带轮2、3和传动带6，传动带6围绕带轮2、3以闭合环路设置。带轮2、3分别设有带轮轴4和两个带轮轮盘7、8，其中，第一带轮轮盘7固定在相应带轮2、3的带轮轴4上，且第二带轮轮盘8相对于该带轮轴4能够轴向移动，同时在转动方向上固定。在变速器1的操作过程中，传动带6在每个带轮2、3处以运行半径Rr在相应的带轮轮盘7、8之间被相应的带轮轮盘7、8夹持，通过将带轮2、3的带轮轮盘7、8相应地朝向、远离彼此移动，可改变运行半径Rr，以改变变速器的速度比。

传动带6包括两组彼此径向套叠的连续的带或环件，在下文中称为环件套组9。传动带6的横向部件10布置在环件套组9上，从而沿着其整个周向形成基本连续的排，为了简单起见，图1仅示出了这些横向部件10的一部分。

横向部件10设置成至少可沿着环件套组9的周向相对于环件套组9移动。因此，借助于摩擦并通过横向部件10彼此压靠且在带轮2、3的旋转方向上沿着环件套组9的周向彼此向前推动，可在变速器带轮2、3之间传递转矩。传动带6的横向部件10和环件套组9(的环件)通常由钢制成。这种特定类型的变速器1及其主要操作本身是已知的。

在图2中，以剖视图示出了传动带6的一个示例性实施例，该剖视图在其长度方向或周向C上、即垂直于传动带6的宽度方向或轴向A以及高度方向或径向R而定向。在图3中，仅示出图2的横向部件10的在轴向A上的侧视图。

在图2中，以剖视图示出了环件套组9，并以前视图示出了传动带6的一个横向部件10。环件套组9在这种情况下由五个单独的平坦的、薄且柔性的环形环件5组成，这些环形环件5在径向R上彼此同心地套叠，以形成相应的环件套组9。然而，在实际中，这些环件套组9通常包括多于五个的环形环件5，例如九或十二个、或可能甚至更多的环形环件5。

在图2和图3中，横向部件10被示为在径向R上相继地包括大致为梯形的基底部分13、相对较窄的中间部分14和大致为三角形的顶部部分15。在中间部分14的任一侧上，在基底部分13和顶部部分15之间限定了槽33，环件组件9被容纳在槽33中。在每个槽33处，基底部分13的径向朝外的承载表面42在操作过程中接触相应的环件套组9中的径向内侧。

横向部件10的前表面总体以附图标记11表示，而横向部件10的后表面总体以附图标记12表示。在下文中，前表面11和后表面12通常称为主体表面11、12。在传动带6中，横向部件10的前表面11的至少一部分抵靠后一横向部件10的后表面12的至少一部分，而横向部件10的后表面12的至少一部分10抵靠前一横向部件10的前表面11的至少一部分。

横向部件10经由其接触面37承受施加在每个带轮2、3的盘7、8之间的夹持力，在横向部件10的每个轴向侧处设置一个这样的接触面37。这些接触面37在径向向外方向上相互分开，从而使得在其间限定出一锐角，该锐角被称为带角度Φ，并紧密地匹配带轮2、3的带轮轮盘7、8之间所限定的带轮角度θ。

横向部件10设有从其前表面11突出的突起40，并设有在其后表面12中设置的相应的孔41。在传动带6中，在后的横向部件10的突起40至少部分地位于前导的横向部件10的孔41中，从而防止或至少限制了这些相邻的横向部件10在垂直于传动带6的周向C的平面上的相互移位。通常，在突起40的外圆周和孔41的内圆周之间提供10至50微米的标称间隙，即突起/孔间隙。

在横向部件10的基底部分13中在前表面11处，限定出了摇摆边缘18。摇摆边缘18由前表面11的凸弯形式区域体现，该区域在径向R上将所述前表面11的两个部分分开，所述两个部分相对于彼此成一角度地定向。摇摆边缘18的一个重要功能是，当所述横向部件10在带轮2、3处相对于彼此处于稍微旋转的、即倾斜的位置时，提供相邻的横向部件10之间的相互推压接触。为了有利地实现所述推压接触中的最小接触应力以及为了这种接触的稳定性，摇摆边缘18优选地沿着横向部件10的整个局部宽度延伸。摇摆边缘18优选定位成靠近承载表面42，即在其径向向内的最小距离Drc处。然而，这个距离Drc越小，横向部件10的前表面11与承载表面42之间的过渡边缘50就将越尖锐。横向部件10的设计的该后一方面在图4中以图3的虚线圆圈表示的区域E的放大图中示出。至少与图4右侧的具有相对于较小的摇摆边缘-承载表面距离Drc的横向部件10的设计相比，在图4的左侧示出了相对较大的摇摆边缘-承载表面距离Drc，从而使得过渡边缘50设有相对较大的曲率半径Rte。在实际中，如图4所示，曲率半径Rte稍微小于摇摆边缘-承载表面距离Drc，以便在批量生产中可靠地保证摇摆边缘18不与过渡边缘50重叠。

在图4中，过渡边缘50被示出为半径为Rte的圆弧。然而，实际上，过渡边缘50可能不是如此均匀的形状，在该情况下，至少在本公开内容的范围内，其轮廓近似为半径为Rte的圆弧(的最接近拟合)。因此，承载表面42与前表面11之间的过渡边缘半径Rte似乎并不重要。然而，该过渡边缘50实际上确实与相应的环件套组9的径向内侧接触，从而提高了其整体应力水平。更特别地，在后一方面，当过渡边缘50的半径Rte小于0.5mm、特别是小于0.3mm时，发现产生了显著的应力升高效应。

根据本申请，通过在横向部件10的突起40的径向位置和孔41的径向位置之间提供偏移量O，可有利地避免、或至少在强度上减小过渡边缘50和环件套组9之间的这种接触。通过由此降低环件套组9的总应力水平，可增加传动带3的承载能力和/或寿命。

横向部件10的这种新颖设计在图5中以其一部分的放大图示意性地示出，该部分对应于图3中关于横向部件10以虚线椭圆所示的区域F。在图5中，圆柱形突起40的中心轴线由实线CA40表示，孔41的中心轴线由虚线CA41表示。因此，所述偏移量O对应于圆柱形突起40的中心轴线CA40与孔41的中心轴线CA41之间的间距。根据本申请，对于厚度在1.4和1.8mm之间的典型厚度的横向部件10而言，这种偏移量O达15-75微米左右-。因此，即使在图5的尺度上，偏移量O也被夸大了。

如果结合在新型横向部件10中的所述偏移量O超过标称突起/孔间隙，通过迫使第一横向部件10的突起40嵌入相邻横向部件10的(较低的)孔41中，因为它们在传动带3的排中被压靠在一起，则横向部件10被迫相对于环件套组9向前倾斜。因此，如图6中示意性地示出的，在传动带3通过传动带轮2，3之间的直线部分中，可有利地避免相应的环件套组9的径向内侧与横向部件10的过渡边缘50之间的接触。此外，横向部件10也以相对于环件套组9处于这种倾斜位置而进入两个带轮槽轮7，8之间，由此夹紧在带轮槽轮7，8之间的相应横向部件10的过渡边缘50的径向位置略小于在横向部件10的后表面12侧的承载表面42的相反边缘的径向位置。由此，相应的环件套组9的径向内侧与位于承载表面和倾斜边缘之间的过渡边缘50之间的接触至少在强度上有利地降低。

除了前文描述的所有内容和附图的所有细节，本公开还涉及和包括权利要求书的所有特征。权利要求书中括号里的附图标记并不限制权利要求书的范围，而是仅用于提供对应特征的非限制性示例。所要求保护的特征可根据具体情况单独应用于某个给定的产品或给定的流程，但将这些特征中的两个或更多的任意组合应用于此也是可能的。

本公开阐述的本申请不限于本文明确提到的实施例和/或示例，而是包含实施例和/或示例的修正、改变和实际应用，尤其是在本领域技术人员可得到的范围之内的那些修正、改变和实际应用。

Claims (12)

1.一种用于传动带(6)的横向部件(10)，所述传动带(6)具有环件套组(9)且具有多个可移动地布置在环件套组(9)上的相继的横向部件(10)，所述横向部件(10)均设有开口(33)，用于接收环件套组(9)，所述开口(33)在横向部件(10)的高度方向上延伸，且在高度方向上在其底侧由设置于横向部件(10)的基底部分(13)的上侧处的承载表面(42)界定，所述横向部件(10)还均设有成横向部件(10)的前表面(11)的凸弯形区域形式的摇摆边缘(18)，且设有位于横向部件(10)的承载表面(42)和前表面(11)之间的同样凸弯形的过渡边缘(50)，所述横向部件(10)在其前表面(11)上还均设有突起(40)，且在相对于所述前表面(11)位于所述横向部件(10)的相反侧的后表面(12)中设有孔(41)，突起(40)和孔(41)成形为大致圆锥形，或至少圆柱形，其特征在于，在突起(40)的中心轴线(CA40)和孔(41)的中心轴线(CA41)之间提供偏移量(O)，通过所述偏移量(O)，与突起(40)在前表面(11)上的定位相比，所述孔(41)在后表面(12)上定位得更低，即更接近所述横向部件(10)的底侧。

2.根据权利要求1所述的横向部件(10)，其特征在于，弯形的过渡边缘(50)的曲率半径(Rte)小于0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的横向部件(10)，其特征在于，所述摇摆边缘(18)位于所述承载表面(42)下方小于0.9mm处。

4.根据权利要求1或2所述的横向部件(10)，其特征在于，所述偏移量(O)达15-75微米。

5.根据权利要求1或2所述的横向部件(10)，其特征在于，在所述突起(40)的外圆周与所述孔(41)的内圆周之间限定出间隙，所述间隙达10-50微米。

6.根据权利要求1或2所述的横向部件(10)，其特征在于，所述偏移量(O)大于所述突起(40)的外圆周的直径与所述孔(41)的内圆周的直径之差的一半，从而使得在所述传动带(6)中，相继的横向部件(10)被迫相对于环件套组(9)向前倾斜。

7.根据权利要求1所述的横向部件(10)，其特征在于，弯形的过渡边缘(50)的曲率半径(Rte)小于0.3mm。

8.根据权利要求1或2所述的横向部件(10)，其特征在于，所述摇摆边缘(18)位于所述承载表面(42)下方小于0.7mm处。

9.根据权利要求1或2所述的横向部件(10)，其特征在于，所述摇摆边缘(18)位于所述承载表面(42)下方小于0.6mm处。

10.一种传动带(6)，其设有多个根据前述权利要求中任一项所述的横向部件(10)，其特征在于，在这些横向部件(10)中施加的所述偏移量(O)大于一最小值O_min，该最小值O_min满足式：

其中，Rr_min表示传动带(6)的最小纵向曲率半径，且D表示横向部件(10)的在前表面(11)和后表面(12)之间测量的最大厚度。

11.根据权利要求10所述的传动带(6)，其特征在于，施加在这些横向部件(10)中的所述偏移量(O)小于所述最小值O_min的5倍。

12.根据权利要求10所述的传动带(6)，其特征在于，施加在这些横向部件(10)中的所述偏移量(O)小于所述最小值O_min的3倍。

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