CN114651140A - 用于制造用于无级变速器的推带的横向段的方法和由此获得的横向段 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于从基础材料(50)制造用于推带(6)的横向段(10)的方法，该横向段限定出两个槽(23)，所述两个槽用于接收推带(6)的相应环组(7)，在该方法中，借助于两个冲孔冲头(54)，在槽(23)的位置处在基础材料(50)中冲切出两个孔(52)，该两个冲孔冲头均包括中心部(54c)和两个侧部(54s)，该两个侧部分别设置在中心部(54c)的相应侧上。根据本发明，当在冲孔冲头(54)的横截面中观看时，冲孔冲头(54)的至少一个这样的侧部(54s)高于冲孔冲头的中心部(54c)。因此，可以通过将孔(52)的高度减小到低于传统冲孔冲头(54)的最小厚度要求有利地使推带(6)小型化。

Description

用于制造用于无级变速器的推带的横向段的方法和由此获得 的横向段

技术领域

本发明涉及一种用于制造横向段的方法，该横向段作为用于无级变速器的推带的一部分。推带是公知的，并且典型地包括两组、每组多个相互嵌套的连续带或环以及多个横向段，所述多个横向段沿这些环组的周向以基本延续的一排安装在这些环组上。这种推带例如在欧洲专利EP 3063432B1中进行描述，该专利还公开了一种用于从基础材料的条带冲裁横向段的方法。

背景技术

在以下对横向段的描述中，所提及的方向和尺寸针对的是横向段是推带的一部分的情况。因此，横向段的纵向方向或厚度方向因此对应于推带的周向方向；横向段的竖直方向或高度方向因此对应于推带的径向方向；并且横向段的水平方向或宽度方向对应于推带的轴向方向。

现有的横向段限定出两个水平延伸的槽，该槽朝向段的相应侧敞口，相应的环组的周向区段位于所述槽中。在竖直方向上，槽相应地限定在槽下方的本体部分、槽之间的颈部部分与槽上方的头部部分之间。同样在竖直方向上，横向段包括下部，该下部具有的厚度小于横向段的上部的厚度。通过这种设计，推带中的两个相继的横向段可以相对转动——并且推带作为整体可以弯曲——并在横向段的所述上部与下部之间的边缘处保持相互接触。典型地，横向段的一个主侧面形成为平坦表面，而其另一个相反的主侧面包括所述边缘，该边缘在下文中被称为摆动边缘。在推带中，摆动边缘优选地定位成在径向向内方向上靠近环组，即优选地位于环组所在的所述槽的正下方。

尽管如此，如在EP 3063432 B1中所解释的，由于传统冲裁方法的横向段从基础材料中切出的限制，摆动边缘不能设置成随意地靠近槽。特别地，在横向段的主侧面与横向段的周向表面之间形成有凸形倒圆过渡，该周向表面是在冲裁、即从基础材料切割横向段时形成的，并且包括槽的底部边界表面。这种倒圆过渡被称为翻转部(rollover)或回缩部(draw-in)(当从对应的德语术语：“Einzug”翻译时)。为了使推带正常工作，摆动边缘必须与所述翻转部不重合，并因此必须形成在槽下方的某一距离处，该距离至少超过翻转部在高度方向上的延伸尺度。

EP 3063432 B1公开了一种特殊的冲裁方法，该方法允许摆动边缘有利地形成为靠近由横向段限定的槽，特别是在槽下方的某一距离处，该距离在使用更传统的冲裁方法所获得的翻转部的范围内。根据EP 3063432 B1，横向段冲裁方法包括以下工艺步骤：

-首先，通过从基础材料冲出两个条形块来粗略地形成横向段的槽，并在基础材料中由此形成的孔与(至少)待之后最终形成的槽的底部边界表面之间留下一层基础材料；

-然后，将支撑件插入在第一工艺步骤中形成的每个孔中，优选地通过将冲出的块重新插回到孔中；和

-随后，最终通过将横向段整体或部分地从围绕它的基础材料切割开来形成槽。

有效地，在该现有的冲裁方法中，在第一工艺步骤中、即当孔形成时形成的翻转部，不会成为横向段的一部分，因为该翻转部在第三工艺步骤中、即当最终形成横向段的槽时被摆脱。同时，在第三工艺中形成的翻转部相对较小。此外，由于在第三工艺步骤中存在所述支撑件，至少在所述层的位置处，横向段可有利地从基础材料的其余部分被剪切掉。

推带设计的总体发展趋势是其小型化，特别是通过利用现代可获得的环组的增加的疲劳强度、即环组的高度优化的基础材料组成和/或热处理进行小型化。因此，近年来，在环组中所包括的环的数量减少，由此也可以降低槽的高度和横向段的整体高度。

尽管推带的这种小型化本身是有利的并受到追捧，但这也使应用根据EP3063432B1的现有冲裁方法成为问题或甚至不可能。特别地，已知在该现有的冲裁方法的所述第一工艺步骤中冲出的条形块的最小可能高度(对应于孔的最小高度)与基础材料的厚度(对应于横向段的标称厚度)成线性比例。例如，出版物“Cold Forming andFineblanking:Ahandbook on cold processing steel material properties componentdesign”(2007；ISBN-13:978-3446413504)提到，条形孔的高度应为基础材料厚度的至少0.6倍。否则，由于用于冲切所述条形块的冲裁工具(即冲孔冲头)的刚度和/或强度不够，冲裁变得不切实际和/或不经济。

相对于处于1.4与1.8mm之间的基础材料的典型厚度，在现有的冲裁方法的第一工艺步骤中形成的孔的所述最小高度因此处于0.8与1.1mm之间。然而，在每个环组仅设有七个或甚至更少个相互嵌套的环的推带中，当考虑到在第一工艺步骤中留下的所述层的最小所需厚度为0.15至0.4mm时，孔的最大允许高度小于0.8mm，例如等于约0.65mm。

发明内容

本发明试图改进与例如小型化推带相关的现有的冲裁方法。特别地，本发明目的在于减小在现有的冲裁方法的所述第一工艺步骤中能够可靠地形成的孔的所述最小高度。

根据本发明，在所述第一工艺步骤中从横向段的槽粗略地冲出的基础材料块在宽度方向上从其中心到其至少一侧具有增加的高度。因此，当在冲孔冲头的垂直于冲孔冲头的移动方向(即垂直于冲切方向)的横截面中观看时，在第一工艺步骤中用于冲出所述基础材料块的冲孔冲头设有高于其中心部的侧部。通过这种较高的侧部，增加了冲孔冲头的总体机械强度，使得冲孔冲头的中心部在横向元件的高度方向上可以相对较小，而在使用时不会过度变形。

应当注意，在横向段的典型设计中，其本体部分在槽下方延伸比其头部部分在槽上方延伸得更远。这种设计允许冲孔冲头的所述较高的侧部有利地定位在(仍待形成的)横向段的头部部分附近。特别是在这种情况下，冲孔冲头的第一主面或底侧在基本平坦的平面中延伸，基本平行于(仍待形成的)横向段的本体部分，而冲孔冲头的相反的第二主面或顶侧包括突起。

优选地，冲孔冲头在其所述中心部的两侧上设有这样较高的侧部，以进一步增强冲孔冲头的强度，并因此进一步降低在其所述第一工艺步骤中能够可靠地形成的孔的最小高度。在这种情况下，冲孔冲头的两个这样较高的侧部优选地通过冲孔冲头的所述顶侧的相应突起而朝向(仍待形成的)横向段的头部部分而不是其本体部分突出。一个这样的突起位于(仍待形成的)横向段的头部部分附近，而另一个突起位于其颈部部分附近，因此所述另一个突起在横向段的头部部分中创建凹部。然而，可以允许具有这样的凹部，而不会对横向段的强度和/或整个推带的寿命产生重大的负面影响。相反，如果较高的侧部(即突起)朝向(仍待形成的)横向段的本体部分突出，则将导致这种强度和/或寿命的显著和不利的降低。

附图说明

现在，上述横向段以及制造该横向段的方法将通过其非限制性、说明性实施方案并参考附图而被更详细地解释，在附图中：

图1是包括推带的无级变速器的示意性侧视图；

图2是用于无级变速器的推带的横向段的正视图；

图3是图2中所示的横向段的侧视图；

图4示意性地示出了横向段制造方法的现有的实施方案中的横向段制造方法中的工艺步骤；

图5示意性地示出了与图4相同、但是在根据本发明的工艺步骤的第一新型实施方案中的工艺步骤；

图6示意性地示出了所述工艺步骤的根据本发明的第二新型实施方案；以及

图7是在根据本发明的所述工艺步骤的第二新型实施方案中使用的冲孔冲头的横截面。

具体实施方式

图1示意性地示出了无级变速器，例如用于机动车辆中。无级变速器总体上用附图标记1表示。

无级变速器1包括两个带轮4、5，每个带轮分别布置在相应的带轮轴2、3上。推带6围绕带轮4、5以闭合环圈设置，并且用于在带轮轴2、3之间传递扭矩。带轮4、5各自设置有两个带槽轮，推带6的相应周向区段定位和夹持在两个带槽轮之间，使得可以在带轮4、5之间传递转动。

所示的推带6包括至少一个环组7，该环组7由一束相互嵌套的连续带或环构成。多个横向段10布置在环组7上，沿环组7的整个周向形成基本延续的一排。在推带6中，横向段10设置成至少在环组7的周向方向上相对于环组7是可移动的。为了简单起见，图1中仅示出了这些横向段10中的一些。

图2和图3更详细地示出了现有的推带6的横向段10。在所示出的横向段的实施方案中，横向段10意欲用于配备有两个环组7的推带6，针对两个环组7，横向段10限定出两个槽23，在推带6中，在槽23中容纳相应的环组7的周向区段。

横向段10的前表面总体上由附图标记11表示，而横向段10的后表面总体上由附图标记12表示。在竖直方向上，横向段10依次包括主体为梯形形状的本体部分13、相对较窄的颈部部分14和主体为三角形形状的头部部分15。在推带6中，本体部分13位于环组7的下方，即环组7的径向内侧，而头部部分15位于环组7的径向外侧。因此，用于容纳环组7的所述槽23被限定于横向段10的位于其本体部分13与头部部分15之间的颈部部分14的左侧和右侧。槽23在径向向内方向上由相应的边界表面16限定，所述边界表面16与环组7的径向内侧接触、并支撑环组7的径向内侧，该边界表面16在下文中被称为支撑表面16。

在本体部分13的任一轴向侧上，本体部分13包括带轮槽轮接触表面17，横向段10通过该带轮槽轮接触表面17与变速器中的带轮2、3的带轮槽轮摩擦接触。

在横向段10的前表面11处设置有突起21。在所示的实施例中，突起21布置在头部部分15中，并且在位置上对应于设置在横向段10的后表面12中的稍大的孔。在图3中，该孔由虚线和附图标记22表示。在推带6中，横向段10的突起21至少部分地位于相邻横向段10的孔22内。突起21和对应的孔22用于防止或至少限制相邻横向段10在垂直于推带6的周向方向的平面中的相对位移。

同样在横向段10的前表面11处，但是在横向段10的本体部分13中，限定有所谓的摆动边缘18。摆动边缘18由前表面11的在横向段10的厚度基本恒定的上部与横向段10的窄缩下部之间的凸形弯曲区域表示。摆动边缘18允许推带6中的相邻横向段10相对转动，同时通过使一个横向段10的摆动边缘18支承在另一个相邻横向段10的后表面12上而保持推动接触。摆动边缘18定位成靠近支撑表面16，但仍位于支撑表面16下方的某一距离处，即位于支撑表面16的径向内侧。摆动边缘18优选地沿横向段10的整个局部宽度延伸。

通过从条带形基础材料50冲裁出横向段10来制造至少作为半成品部件的横向段10，在本领域中是众所周知的。这种冲裁工艺原则上可以在单个步骤中、即在冲裁设备的单次冲程中进行。然而，在现有的冲裁方法的特殊实施方案中，该冲裁工艺以至少三个步骤执行，其中第一工艺步骤如图4所示。

图4表示条带形基础材料50的一个区段，其被冲孔冲头51(第一工艺步骤)冲孔，以在条带形基础材料50中于(如图4中的虚线轮廓所示的)待之后最终形成的横向段10的槽23的位置处形成孔52。在第一工艺步骤之后，将支撑件插入孔52中(第二工艺步骤)，之后横向段10被冲裁为其最终形状(第三工艺步骤)。

在所述第一工艺步骤中，孔52在高度方向H上的尺寸小于槽23的高度尺寸，并且在孔52与横向段10的本体部分13之间留下基础材料50的层53。优选地，在该第一工艺步骤中，在孔52与横向段10的颈部部分14和头部部分15之间也留下基础材料50的层。

当孔52在第一工艺步骤中由冲孔冲头51形成时，其形成有被称为翻转部的倒圆过渡边缘。当横向段10随后从基础材料50冲裁时，所述层53不会成为横向段10(包括存在于该层53中的翻转部的范围)的一部分。因此，最终形成的槽23各自具有仅朝向横向段10的前和/或后表面11、12的最小过渡边缘，并且摆动边缘18可以有利地在高度方向H上在支撑表面16的所述过渡边缘之外靠近支撑表面16。

在现有的冲裁方法中，孔52的最小高度需要为冲孔冲头51提供足够的强度，特别是在大批量生产中。孔52的该最小高度与基础材料50的厚度成比例，并且限制了可以使用现有的冲裁方法所实现的槽23的最小高度。

为了使用现有冲裁方法和根据本发明来实现推带10的小型化，新型冲孔冲头54在其至少一个侧部54s上设有在高度方向H上的突起54p1。换句话说——并且如其他方面对应于图4的图5中所示——这样的侧部54s高于新型冲孔冲头54的中心部54c。通过该突起54p1，新型冲孔冲头54的中心部54c可以相对较窄，特别是比现有的条形冲孔冲头51窄，在批量生产中应用时也是如此。

新型冲孔冲头54可以利用横向段10的设计方面，即其本体部分13在槽24下方在宽度方向W上延伸比其头部部分15在槽23上方延伸得更远。因此，新型冲孔冲头54的突起54p1可以在宽度方向W上位于头部部分15旁，并在高度方向H上仍然位于本体部分13上方。

优选地并且如图5所示，突起54p1限定出朝向新型冲孔冲头54的窄中心部54c的凹形过渡表面54t，该凹形过渡表面具有的(凹)曲率半径大于位于突起54p1旁的头部部分15的末端15t的(凸)曲率半径。还优选地，过渡表面54t在宽度方向W上延伸超过突起54p1在宽度方向W上的总尺度的一半。此外，新型冲孔冲头54优选地不延伸超过横向段10在宽度方向W上的范围。新型冲孔冲头54的这后三个设计方面有利地支持了其强度。

在图6中，新型冲孔冲头54以其根据本发明的第二实施方案示出。在这种情况下，在高度方向H上设置两个突起54p1、54p2，在新型冲孔冲头54的每一侧部54s上各设置一个突起。两个突起54p1、54p2相对于新型冲孔冲头54的中心部54c而在高度方向H上向上延伸。通过添加第二突起54p2，新型冲孔冲头54的机械强度有利地得到进一步的支持，和/或在批量生产中可以允许更窄的中心部54c。

为了适配新型冲孔冲头54的位于待之后最终形成的横向段10(如在图6中由虚线轮廓所示的)的颈部部分14旁的突起54p2，修改了新型冲孔冲头54的头部部分15的轮廓。特别地并且相对于在颈部部分14旁的头部部分15中的传统应用的、连续凹形弯曲的凹部15cr(如图4所示)，修改的凹部15mr在宽度方向W上扩展。优选地，修改的凹部15mr的这种扩展借助于插入两个凹形弯曲轮廓区段之间的直线轮廓区段进行。

图7更详细地示出了新型冲孔冲头54的第二实施方案。在该第二实施方案中，新型冲孔冲头54在其两个侧部54s处、即在其中心部54c的两侧上设置有在高度方向H上的突起54p1、54p2。中心部54c的高度h1是基本恒定的，至少当与新型冲孔冲头54的侧部54s相比时是基本恒定的。此外，新型冲孔冲头54的在突起54p1、54p2的相反侧上的整个底侧面54u优选地凹形弯曲以匹配支撑表面16的凸形弯曲，例如在本领域中典型地以超过100mm、特别是约150mm的曲率半径应用。此外，在新型冲孔冲头54的相对于其所述底侧面54u的相反侧中设有凹形弯曲过渡表面54t，该过渡表面54t各自从中心部54c朝向相应突起54p1、54p2的高点延伸。

优选地，根据本发明，中心部54c的最小高度h1小于基础材料50的厚度的0.6倍，而具有突起54p1、54p2的侧部54s的最大高度h2大于该基础材料厚度的0.6倍。还优选地，新型冲孔冲头54的侧部54s的最大高度h2为其中心部54c的高度h1的1.5至3倍。

在图8中，示出了现有的横向段冲裁方法的上述第三工艺步骤，但是是在根据本发明的横向段冲裁方法的新型实施方案中示出的。在该第三工艺步骤中，横向段10从基础材料50冲裁，即从基础材料50中切出。注意，在该第三工艺步骤之前，已经在第一工艺步骤中通过去除基础材料50的两块55而在基础材料50中冲切两个孔52，并且在第二工艺步骤中，这些基础材料块55已经被重新插入，即已经被压回到它们在基础材料50中的对应的孔52中。

本发明除了前面的全部描述和附图的所有细节之外，还涉及并包括所附权利要求的所有特征。权利要求中的括号内的附图标记不限制权利要求的范围，而仅提供为相应特征的非约束性实施例。视情况而定，要求保护的特征可以单独地应用在给定的产品或给定的工艺中，但也可以应用其中两个或更多个这样的特征的任意组合。

本发明不限于本文中明确提及的实施方案和/或实施例，而且还涵盖其修改、变型和实际应用，特别是相关领域技术人员能够想到的那些。

Claims (8)

1.一种用于制造横向段(10)的方法，所述横向段(10)在冲裁工艺中从基础材料(50)中制造出，且所述横向段特别是用于无级变速器推带(6)，所述无级变速器推带(6)具有两个相互嵌套的环组(7)并具有多个相继的横向段(10)，所述横向段(10)设置为在所述环组(7)上是可移动的，所述横向段(10)在其本体部分(13)、颈部部分(14)与头部部分(15)之间限定出两个槽(23)，所述本体部分(13)位于所述槽(23)的径向内侧，所述颈部部分(14)位于所述槽(23)之间，所述头部部分(15)位于所述槽(23)的径向外侧，所述槽(23)用于接收所述推带(6)中的所述环组(7)中的相应一个环组，并且所述槽(23)由所述本体部分(13)的相应的支撑表面(16)在径向向内方向上限定，在制造方法中：

-在第一工艺步骤中，借助于两个冲孔冲头(54)，在所述基础材料(50)中在所述横向段(10)的所述槽(23)的位置处冲切出两个孔(52)，同时在每个孔(52)与所述横向段(10)的相应的支撑表面(16)之间留下所述基础材料(50)的层(53)，

-在第二工艺步骤中，将支撑件(55)插入每个孔(52)中，并且

-在第三工艺步骤中，通过使至少所述横向段(10)的所述支撑表面(16)摆脱在所述第一工艺步骤中留下的所述基础材料(50)的所述层(53)来最终形成至少所述槽(23)，

其特征在于，

所述冲孔冲头(54)均包括中心部(54c)和两个侧部(54s)，所述两个侧部(54s)分别设置在所述中心部(54c)的相应侧上，其中，当在所述冲孔冲头(54)的垂直于所述冲孔冲头(54)在所述第一工艺步骤中的移动方向定向的横截面中观看时，至少一个侧部(54s)高于所述中心部(54c)。

2.根据权利要求1所述的用于制造横向段(10)的方法，其特征在于，所述冲孔冲头(54)的所述中心部(54c)的高度(h1)小于所述基础材料(50)的厚度的0.6倍，并且所述冲孔冲头的所述至少一个侧部(54s)的高度(h2)大于所述基础材料的厚度的0.6倍。

3.根据权利要求1或2所述的用于制造横向段(10)的方法，其特征在于，所述冲孔冲头(54)的两个侧部(54s)均高于所述冲孔冲头(54)的所述中心部(54c)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造横向段(10)的方法，其特征在于，所述冲孔冲头(54)的较高的所述侧部(54s)在所述冲孔冲头(54)的面对所述横向段(10)的所述头部部分(15)的主面中设有相应的突起(54p1；54p2)，而所述冲孔冲头(54)的相反的主面优选地与所述横向段(10)的所述支撑表面(16)平行地在至少相对较平坦的平面中延伸。

5.根据权利要求4所述的用于制造横向段(10)的方法，其特征在于，所述冲孔冲头(54)的面对所述横向段(10)的所述头部部分(15)的所述主面包括位于所述中心部(54c)与相应突起(54p1；54p2)的最高点之间的凹形过渡表面(54t)，所述凹形过渡表面(54t)以大于所述横向段(10)的所述头部部分(15)的凸形弯曲末端(15t)的曲率半径的曲率半径弯曲。

6.根据权利要求4或5所述的用于制造横向段(10)的方法，其特征在于，所述冲孔冲头(54)的面对所述横向段(10)的所述本体部分(13)的主面以对应于所述支撑表面(16)的凸曲率半径的曲率半径而凹形弯曲。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造横向段(10)的方法，其特征在于，在所述第三工艺步骤中，借助于冲裁冲头(56)，使整个所述横向段(10)从所述基础材料(50)摆脱。

8.一种用于无级变速器的推带(6)的横向段(10)，所述推带(6)具有两个相互嵌套的环组(7)并具有多个相继的横向段(10)，所述横向段(10)设置为在所述环组(7)上是可移动的，所述横向段(10)在其本体部分(13)、颈部部分(14)与头部部分(15)之间限定出两个槽(23)，所述本体部分(13)位于所述槽(23)的径向内侧，所述颈部部分(14)位于所述槽(23)之间，所述头部部分(15)位于所述槽(23)的径向外侧，所述槽(23)用于接收所述推带(6)中的所述环组(7)中的相应一个环组，且在所述颈部部分(14)旁的所述头部部分(15)中具有凹形凹部(15cr)，其特征在于，所述头部部分(15)中的所述凹部(15ct)的轮廓至少包括直线轮廓区段和两个凹形弯曲轮廓区段，所述两个凹形弯曲轮廓区段分别设置在所述直线轮廓区段的相应侧上。

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