CN1198203A - 用于无级传动的传动带 - Google Patents

Abstract

一种用于无级传动的传动带,其形式为将传动带绕过主动和从动带轮用来完成动力的输送。该带具有一个刚性环(3),许多刚性的第一元件被支承在环(3)上并沿环的周边对齐以便互相邻接。每一元件都有第一表面(2a)和第二表面(2b),它们在环的旋转方向上分别面向元件的前方和后方,在第一表面(2a)上制有第一锁扣边(7),而在第二表面(2b)上制有第二锁扣边(11)。相应的相邻元件的第一和第二表面互相接触。第一表面(2a)有一在第一锁扣边(7)径向内侧制出并从第一锁扣边沿径向向内延伸的第一倾斜面(6)以致元件的厚度在径向向内的方向上逐渐减小,还有一个在第一锁扣边径向外侧制出并从第一锁扣边沿径向向外延伸的第一外径向面(F)。第二表面(2b)有一在第二锁扣边(11)径向内侧制出并从第二锁扣边(11)沿径向向内延伸的第二面(10),还有一个在第二锁扣边(11)径向外侧制出并从第二锁扣边(11)沿径向向外延伸的第二外径向面(R)。第二面(10)比第二外径向面(R)低陷,使得元件在第二面(10)的厚度比在第二外径向面(R)的厚度小。第二锁扣边(11)位在第一锁扣边(7)的径向外侧并可与相邻元件的第一表面接触。相邻一对元件可互相相对倾斜,从而使传动带能圆滑地绕过无级传动的带轮上。

Description

用于无级传动的传动带

技术领域

本发明涉及用于无级传动的传动带的改进，在该无级传动中，传动带在主动和从动带轮上绕过从而将动力从主动带轮传送到从动带轮，更具体点说，涉及防止传动带相对于带轮滑动的改进。

背景技术

卷绕在主动和从动带轮上的用于无级传动的传动带已有多种方案被提出并被付诸实用。其中典型的一种具有一由多层无端钢片叠合而成的无端(环形)钢带或圆筒形环。许多钢元件被支承在环上并沿着环的周边对齐，使相邻的元件互相接触。每一带轮都设有一个轴向可移轮对(轮子配对物或半轮，下同)和一个固定轮对，它们同轴设置并且互相面对以致在它们之间形成带轮槽。轴向可移轮对可在受控液压的轴向推动下沿轴向移动，因此可改变带轮槽的宽度。传动带被放置在带轮槽中使每一带元件的两个相对的侧面与每一带轮的各该可移轮对和固定轮对的截圆锥面摩擦接触。

然而这种传统的传动带存在着下列缺点。当传动带被装配时在相邻元件之间会产生初始间隙。另外，当传动带被卷绕在主动和从动带轮上运行而传动时受到施加在带上的张力，传动带的钢环会拉伸。结果在传动带与主动和从动带轮之间不可避免地会产生滑动，这会降低传动带的耐用性，同时降低无级传动的动力传递效率。

发明的公开

本发明的一个目的是要提供一种改进的用于无级传动的传动带，它能有效地克服同一型式的传统的用于无级传动的传动带所发生的缺点。

本发明的另一目的是要提供一种改进的用于无级传动的传动带，它有高的耐用性，同时能提高传动带的动力传送效率。

本发明还有一个目的是要提供一种改进的用于无级传动的传动带，它能有效地制止传动带相对于带轮的滑动而与传动时改变传动比无关。

本发明的用于无级传动的传动带包括一个刚性环。许多刚性的第一元件被支承在环上并沿环的周边方向对齐，以便互相邻接。每一元件都有第一和第二表面，它们在环的旋转方向上分别面向元件的前方和后方，在第一表面上制有第一锁扣边，而在第二表面上制有第二锁扣边。各该相邻元件的第一和第二表面可互相接触。第一表面有一在第一锁扣边径向之内制出并从第一锁扣边沿径向向内延伸的第一倾斜面，以致元件的厚度在径向向内的方向上逐渐减小，还有一个在第一锁扣边径向之外制出并从第一锁扣边沿径向向外延伸的第一外径向面。第二表面有一在第二锁扣边径向之内制出并从第二锁扣边沿径向向内延伸的第二面，还有一个在第二锁扣边径向之外制出并从第二锁扣边沿径向向外延伸的第二外径向面。第二面比第二外径向面低陷(向里缩进)，因此元件在第二面的厚度比在第二外径向面的厚度小。第二锁扣边位在第一锁扣边的径向之外并可与相邻元件的第一表面接触。因此，相邻一对元件可互相相对倾斜，从而使传动带能圆滑地卷绕在无级传动的带轮上。

按照本发明，在以任一传动比运转传动带时，传动带的每一元件在弯曲状态下的有效厚度(或在相邻元件的工作锁扣边之间的节距)能相对于伸直状态下的有效厚度缩减，因此传动带的沿圆形排列的元件的周长(在元件有效厚度的那个径向位置上)会随着元件在伸直状态下对齐排列时的元件数成比例地增加。结果，由于初始间隙和环的伸长而在相邻元件之间形成的间隙在传动带运行时便能有效地被减小。这样便可有效地抑制传动带相对于带轮的滑动，从而可提高动力传送效率和传动带的耐用性。

附图的简要说明

图1为按照本发明的用于无级传动的传动带的剖视图，其中清晰地示出传动带每一元件的前视图；

图2为图1中传动带一部分的不完全的侧视图，其中示出元件的侧视图，部分为剖面；

图3为图1中传动带元件的放大侧视图；

图4为图1中传动带在装配状态时的放大而不完全的侧视图；

图5为示出图1中传动带的元件的有效厚度和间隙减小量之间关系的图解；

图6为与图2类似的不完全的侧视图，只是所示为按照本发明的用于无级传动的传动带的第二实施例的一部分；

图7为图6中传动带的一个元件的放大侧视图；

图8为与图4类似的放大而不完全的侧视图，但所示图6中的传动带是在装配状态；

图9为按照本发明的用于无级传动的传动带的第三实施例的不完全的侧视图；

图10为示出图9中传动带所用元件(2)的数量和间隙减小量之间关系的图解；

图11为处在装配状态的传统的用于无级传动的传动带的侧视图；

图12为一概略的说明图示出在无级传动中图11的传统传动带和带轮之间的关系；

图13为与图1类似的剖视图，只是所示为图11中传统传动带的一个元件的前视图；

图14为与图2类似的不完全的侧视图，但所示为图13中元件的侧视图，部分为侧面；

图15A为图11中的传统传动带在伸直状态的一个剖面上的不完全的侧视图；

图15B为图11中的传统传动带在弯曲状态的一个剖面上的不完全的侧视图；

图16为与图3类似的放大的侧视图，只是所示为另一个传统用于无级传动的传动带的元件；

图17为图16中传统传动带的不完全的侧视图；

图18A为在主动带轮上在第一传动比时图16中的传统传动带的不完全的侧视图；

图18B为与图18A类似的不完全的侧视图，只是所示为在从动带轮上在第一传动比时的图16中的传统传动带；

图19A为在主动带轮上在第二传动比时图16中的传统传动带的不完全的侧视图；

图19B为与图19A类似的不完全的侧视图，只是所示为在从动带轮上在第二传动比时的图16中的传统传动带；

图20A为在主动带轮上在第三传动比时图16中的传统传动带的不完全的侧视图；以及

图20B为与图19A类似的不完全的侧视图，只是所示为在从动带轮上第三传动比时的图16中的传统传动带；

实现发明的最佳方式

为了容易理解本发明，下面对图11到20所画的传统的用于无级传动(CVT)的传动带作一简要回顾。参阅图11到15B，其中示出的传统的用于无级传动的传动带1′有一由多层无端的或环状的钢片3a到3n叠合而成的叠层环3，还有许多一般为楔状的元件2′被支承在叠层环3上并沿着叠层环3的纵向或周边方向对齐，使相邻元件可互相接触。这样一种传统传动带，例如曾在日本专利公报55-100443号上公开过。

传动带1′被卷绕在一个动力输入带轮或主动带轮12和一个动力输出带轮或从动带轮13上，如图12所示。第一带轮12，13都同轴设置有可周向旋转的轴向可移轮对和固定轮对(未图示)。主动带轮12的固定轮对通过一根动力输入轴(未图示)连接到发动机上，而从动带轮13的固定轮对通过一根动力输出轴连接到车辆行驶轮的轴上。每一带轮的可移轮对和固定轮对都有一般为截圆锥形的表面，它们同轴并且互相面对，从而在它们之间形成一条带轮槽(未图示)。带轮槽的形状是在径向向外的方向上宽度或轴向尺寸增加，因此在断面上一般为V形。可移轮对可在轴向推力下沿轴向相对于固定轮对而移动，这个轴向推力可根据设有无级传动的车辆的运行条件来决定，因此带轮槽的宽度是可改变的。每一元件2′都有两个互相面对的倾斜的侧面5、5，分别与每一带轮的可移轮对和固定轮对的两个面对的截圆锥面摩擦接触。这样，改变带轮槽的宽度就可连续改变传动带1′在带轮上的通过半径(图15B中的r)。应该知道，无级传动的传动比或速比是由传动带1′在从动带轮13上的通过半径r除以在主动带轮12上的通过半径r得出的。

在这样一条用于无级传动的传动带1′中，在相邻元件2′、2′之间存在着微小的初始间隙Cs，该间隙Cs在传动带1′的周边方向上小于每一元件2′的厚度。

如图13到15所示，传动带1的每一个元件2′都有两个相对而倾斜的侧面5、5，分别与每一带轮12、13的轴向可移轮对和固定轮对的截圆锥形表面摩擦接触。每一倾斜的侧面5都相对于一个与带轮轴线垂直的平面而倾斜，倾斜角沿着径向向内的方向增大。元件2′在其面向旋转方向或传动带1′运行方向前侧的前表面上有一锁扣边7′。元件2′的前表面包括一个在锁扣边7′之下沿径向向下延伸的前倾斜面6。前倾斜面6相对于一个与环3垂直的平面P而倾斜，致使元件(在传动带周边方向上)的宽度t1在径向向内的方向上逐渐缩减。如图15B所示，当传动带1′在被弯曲而以通过半径(或旋转半径)r通过带轮时，相邻的元件2′、2′在其锁扣边7′、7′上互相接触。这样，由于相邻元件2′、2′互相相对倾斜，因而使传动带1′能被卷绕在带轮上。

每一元件2′在其前表面的相对于锁扣边7′的沿径向向外部上设有两个圆柱形的突起8、8，该两突起可配合在该元件2′之前的相邻元件2′的后表面(与前表面相对)上所制出的两个孔9、9内。这两个圆柱形突起在带轮的轴向上互相分隔开一个预定的距离。这两个突起8、8和相应的孔9、9可防止每一个元件2′在带轮的轴向上发生位移，因此许多元件2′在带轮的周边方向上被对齐后能一起运转，甚至能沿主动带轮12和从动带轮13之间的直线运行。

另一种传统的用于无级传动的传动带1″如图16到20所示，该带与上述传动带1′类似，不同的是除了在元件2′前表面的锁扣边7′和倾斜面6以外，在每一元件2′的后表面上还制有锁扣边11′和倾斜面10。因此，采用与图11到15B中相同的标号来指示图16到20B中相同的元件和零件。这种传动带1″被这样安排，使在相邻元件2′、2′之间的间隙可随传动时的传动比而变。这种传统的传动带1″，例如曾在日本专利公报6-129494中公开过的。

如图16和17所示，与上述传统带1′类似，传动带1″有一由多层无端钢片或环形钢片3a到3n叠合而成的叠层环3。许多一般为楔状的元件2′被支承在叠层环3上并沿着该环的纵长方向或周边方向对齐。

传动带1″的每一元件2″都有两个背对而倾斜的侧面5、5，分别与每一带轮12、13的轴向可移轮对和固定轮对的截圆锥形表面摩擦接触，这一点与上述传统带1′类似，虽然没有用图示出。元件2″在其前表面上设有锁扣边7′并在与前表面背对而面对传动带1″的旋转方向或运行方向的后侧的后表面上设有另一个锁扣边11′。元件2″的前表面包括一个在锁扣边7′径向内侧的前倾斜面6。前倾斜面6相对于平面P而倾斜一个倾斜θ1，该平面P含有一个一般与环3垂直的前外径向面F，致使元件(在传动带周向上)的宽度t1在沿径向向内的方向上逐渐缩减。该前外径向面F位于锁扣边7′的径向外侧。

元件2″的后表面包括一个在锁扣边11′径向内侧的后倾斜面10。后倾斜面10相对于平面P′而倾斜一个倾斜角θ2′，该平面P′含有一个一般与环3垂直的后外径向面R，致使元件(在传动带周边方向上)的宽度t1在径向向内的方向上逐渐缩减。该后外径向面R位于锁扣边11′的径向外侧。应该知道每一元件2″的厚度t1相当于径向向外的前、后面F、R之间的距离。

当传动带1′以通过半径(或旋转半径)被弯曲而卷绕在带轮上如图15B时，相邻元件2′、2′在其锁扣边7′、7′、11′、11′上互相接触，这样，由于相邻元件2′、2′互相相对倾斜，因而使传动带1′能被卷绕在带轮上。

倾斜角θ1被设定为比两个相邻元件2′、2′的相对倾斜角θ3(图17)大，该相对倾斜角θ3是当传动带1″在整个传动比的范围内以最小的通过半径r卷绕在带轮上时获得的。相对倾斜角θ3是在相邻元件2′、2′的前、后两个外径向面F、R之间形成的。另外，倾斜角θ2′被设定为比相对倾斜角θ3小，而该相对倾斜角θ3是当传动带1″在传动比为1而通过时所得到的。

在元件2″的后表面上的锁扣边11′比在前表面上的锁扣边7′位置还要在径向之外，其中，在锁扣边11′径向位上的厚度t1大于在锁扣边7′径向位上的厚度t2(t1＞t2)。

这里在论述时假定传动带1″所实现的传动比范围为从0.4到2.4；而每一元件2″的倾斜面6的倾斜角θ2′被设定为等于相对倾斜角θ3，而该相对倾斜角θ3是当传动带1″在传动比为1.5而绕过从动带轮时所得到的。

(1)在1/1.5＜传动比＜1.5的条件下，下列关系成立：

a)倾斜角θ2′＜带在主动带轮12上的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ1；及

(b)倾斜角θ2′＜带在从动带轮13上的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ1。

结果，通过或卷绕在主动和从动带轮12、13上的一部分传动带的所有元件2″在其锁扣边7′上互相接触，因此传动带1″以每一元件的有效厚度t2(或在相邻工作锁扣边7′、7′之间的节距)运行或旋转。此时传动带动1″在主动和从动带轮12、13上的通过状态分别在图18A和18B中示出。应该知道传动带1″的位在两个带轮12、13之间而没有卷绕在其上的直线部的每个元件2″的有效厚度(或在相邻工作锁扣边11′、11′之间的节距)为t1(t1＞t2)，如图12所示。

(2)在0.4＜传动比＜1/1.5的条件下，下列关系成立：

a)在主动带轮12上的传动带的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ2′＜倾斜角θ1；及

b)倾斜角θ2′＜在从动带轮13上的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ1。

结果，通过或卷绕在主动带轮12上的一部分传动带1″的所有元件2″在其锁扣边11′上互相接触，因此传动带1″以每一元件2″的厚度t1(或在相邻工作锁扣边7′、7′之间的节距)运行或旋转。而通过或卷绕在从动带轮13上的一部分传动带的所有元件2″则在其锁扣边7′上互相接触，因此传动带1″以有效厚度t2(或在相邻工作锁扣边7′、7′之间的节距)运行或旋转。此时在主动和从动带轮12、13上的传动带1″的通过状态分别在图19A和19B中示出。应该知道位在两个带轮12、13之间而没有卷绕在其上的传动带1″的直线部的每一元件2″的有效厚度(或在相邻工作锁扣边11′、11′之间的节距)为t1(t1＞t2)。

(3)在1.5＜传动比＜2.4的条件下，下列关系成立：

a)倾斜角θ2′＜在主动带轮12上的带的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ1；及

b)在从动带轮13上的带的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ2′＜倾斜角θ1 。

结果，通过或卷绕在主动带轮12上的一部分传动带1″的所有元件2″在其锁扣边7′上互相接触，因此传动带1″以每一元件2″的有效厚度t2(或在相邻接触锁扣边7′、7′之间的节距)运行或旋转。而通过或卷绕在从动带轮13上的一部分传动带1″则在其锁扣边11′互相接触，因此传动带1″以其有效厚度t1(或在相邻工作锁扣边11′、11′之间的节距)运行或旋转。此时传动带1″在主动和从动带轮12、13上的通过状态分别在图20A和20B中示出。应该知道，传动带1″位在两个带轮12、13之间且没有卷绕在其上的直线部的每一单元2″的有效厚度(或在相邻工作锁扣边11′、11′之间的节距)为t1(t1＞t2)。

从上可见，在上述(1)的传动比范围内，与在上述(2)和(3)的范围内相比，有效厚度(或在相邻工作锁扣边之间的节距)小的元件数增加了，因此在元件2″、2″中产生的间隙量增大时传动带的周长缩短。因此，在元件中产生的间隙能根据传动带的传动比而增减。

但上述传统的用于无级传动的传动带存在着缺点，即当装配传动带时在传统传动带1′、1″内会产生如图11所示的初始间隙。另外，当传动带被卷绕在主动和从动轮12、13上而进行传动时在传动带上施加有张力，这个张力同样施加在叠层环3上，因此叠层环3被延长。结果在传动带1′、1″与主动和从动带轮12、13之间就不可避免地会产生滑动。

在早先的传统用于无级传动的传动带中，如同日本专利公报55-100443号中所公开的，只在每一元件2′的前表面上制出一个锁扣边7′，因此每一元件2′的有效厚度(或在相邻工作锁扣边之间的节距)等于每一元件2′的实际厚度，不管传动带1′是在伸直状态还是在弯曲状态。换句话说，如果传动带1′的传动比(或通过半径r)改变，那么构成传动带1′沿圆弧排列的元件的周长(＝元件数×每一元件的有效厚度)并不改变。结果，在传动带1′的相邻元件2′、2′之间产生的间隙量就不能随着传动比的改变而增减。

另外，由于上述早先的传动带1′在装配期间一般处于完全圆形的状态，如图11所示，因此下列关系成立：传动带在完全圆形的状态下相邻元件之间的相对倾斜角θ3＜倾斜角θ2′＜倾斜角θ1。因此在装配传动带1′时，所有元件2′都在其锁扣边11′上互相接触，从而所有元件的有效厚度都是t1。换句话说，在装配传动带时，构成传动带的沿圆形排列的元件的周长是在以任何传动比进行传动时元件周长中最大的一个，因此在进行传动时相邻元件2′、2′之间产生的间隙必然比在装配传动带1′时相邻元件2′、2′之间产生的间隙大。

如上所论，在日本专利公报55-100443号公开的传统传动带1′中，由于在装配传动带时产生的初始间隙Cs和在进行传动时由于叠层环3的伸长而在元件间产生的间隙，因此在传动带1′和带轮之间发生滑动。这会降低传动时的动力传送效率和传动带的耐用性。

即使假定传动带1′能被装配得没有初始间隙Cs，也不可能将进行传动时所施张力在叠层环3上造成的伸长量减小为零。因此在传统的传动带中，由于元件2′、2′之间的间隙的作用而在传动带1′和带轮之间引起的滑动不可能被减少。

在后来的传统用于无级传动的传动带1″中，如同日本专利公报6-129494号中所公开的，在装配传动带时，构成传动带1″的沿圆形排列的元件的周长是在以任何传动比进行传动时元件周长中最大的一个。因此在进行传动时相邻元件2″、2″之间产生的间隙必然比在装配传动带1″时产生的初始间隙Cs大。在这种情况下，由于在元件2″、2″之间存在着间隙，不可能减少传动带1″相对于带轮的滑动。这也会降低传动的动力传递效率和传动带1″的寿命。

看了上述关于现有技术的用于无级传动的传动带的说明后，再请参阅图1到10，特别是图1到4，其中用标号1示出本发明的用于无级传动(CVT)的传动带的第一实施例。应该注意到该实施例的传动带1在结构上与传统带1′、1″类似，所不同的只是每一元件2的构造，因此可以说其结构与图11到15B所示的类似。换句话说，图11到15B所示结构对上述传统带1′、1″和本实施例的传动带1一般都可适用。因此在说明本实施例的传动带1时可参阅图11到15B，同时为了简化说明起见，在传统带中所用相同(或类似)的标号被用来指示在本实施例的传动带1中相同的零件和元件。

在本实施例中，传动带1被卷绕在动力输入带轮或主动带轮12及动力输出带轮或从动带轮13上，类似图12所示。每一带轮12、13都有同轴设置且可沿周向旋转的轴向可移轮对和固定轮对W1、W2。主动带轮12的固定轮对W2通过动力输入轴(未图示)被连接到发动机上，而从动带轮13的固定轮对W2通过动力输出轴被连接到车辆行驶轮的轴上。每一带轮的轴向可移轮对和固定轮对W1、W2都具有一般为截圆锥形的表面F1、F2，它们同轴设置并互相面对，以致在它们之间形成带轮槽，其形状为在沿径向向外的方向上宽度或轴向尺寸增加，因此断面一般为V字形。轴向可移轮对W1可在设有无级传动的车辆根据运行状态而决定的轴向推力的作用下相对于固定轮对而沿轴向移动，从而带轮槽的宽度是可变的。每一元件2都有两个相对而倾斜的侧面5、5，分别与每一带轮的轴向可移轮对和固定轮对的两个面对的截圆锥形表面摩擦接触。就这方面而言，只要改变带轮槽的宽度就可连续改变在带轮上的传动带1的通过半径(相当于图15B中的r)，从而可连续改变传动的传动比来完成动力的传送。应该知道无级传动的传动比或速比是由传动带1在从动带轮13上的通过半径(r)除以传动带1在主动带轮12上的通过半径(r)得出的。传动比也可由主动带轮12的旋转速率除以从动带轮13的旋转速率求得。

如图1到4所示，传动带1与上述传动带1′、1″相似，具有由多层无端的或圆环形的钢片3a到3n叠合而成的叠层环3。许多一般为楔状的钢元件2被支承在叠层环3上并沿着叠层环3的纵向或周边方向对齐，使相邻元件互相接触。传动带1的每一元件2都具有两个背对而倾斜的侧面5、5，分别与每一带轮12、13的轴向可移轮对和固定轮对的截圆锥形表面摩擦接触，这一点与传动带1′、1″相似，尽管没有用图示出。元件2在其面对传动带1的旋转方向或运行方向前面的前表面2a上设有锁扣边7并在与前表面背对而面对元件后面的后表面2b上设有另一个锁扣边11。这两个锁扣边7、11都是笔直地沿带轮的轴向延伸并且把两个背对的倾斜侧面5、5连接起来。元件2的前表面2a包括一个在锁扣边7径向内侧的前倾斜面6。前倾斜面6相对于平面P倾斜一个倾斜角θ1，该平面P含有一个一般与环3垂直的前外径向面F，致使元件(在传动带周向上)的宽度t1在沿径向向内的方向上缩减。该前外径向面F位于锁扣边7的径向外侧。

元件2的后表面2b包括一个位于锁扣边11径向内侧的后倾斜面10。后倾斜面10相对于平面P′而倾斜一个倾斜角θ2，该平面P′含有一个一般与环3垂直的后外径向面R，致使元件(在传动带周向上)的宽度t1在径向向内的方向上缩减。该后外径向面R位于锁扣边11的径向外侧，并平行于前表面2a中的前外径向面F。应该知道每一元件2的厚度t1相当于在前、后外径向面F、R之间的距离。

如图4所示当传动带1以通过半径(或旋转半径)通过或部分卷绕在带轮上时，相邻元件2、2在其锁扣边7、7、11、11上互相接触。这样，由于相邻元件2、2互相相对倾斜，因而使传动带1能绕过带轮。

倾斜角θ1被设定为比两个相邻元件2、2的相对倾斜角θ3(图4)大，该相对倾斜角θ3是当传动带1以整个传动比的范围内的所有通过半径中最小的通过半径r通过或部分卷绕在带轮上时获得的。相对倾斜角θ3是在两个相邻元件2、2的两个面对的前、后外径向面F、R之间形成的。前倾斜面6相对于平面P(或前外径向面F的延伸部)向后侧倾斜。

应该注意到后倾斜面10相对于平面P′的倾斜角θ2被设定为比相对倾斜角θ3小，该相对倾斜角θ3是当传动带1在如图11所示的一般为整圆形的状态下在相邻元件2、2的F、R面之间形成的。后倾斜面10相对于平面P′(或后外径向面R的延伸部)向前侧倾斜。应该知道每一元件2都可被用来代替图11到20B中的传统元件2′、2″，以便构成无级传动中的主要部件(如图12所示)。

元件2在后表面上的锁扣边11位在元件2前表面上锁扣边7的径向外侧，其中元件2在锁扣边11径向位上的厚度t1比在锁扣边7径向位上的厚度t2大(t1＞t2)。

其次，为了容易阐明本发明的传动带1的运行，先结合包括带1在内的无级传动装置，论述为什么由于相邻元件2、2间的间隙，传动带1会产生相对于带轮的滑动。

假定在图2中，叠层环3的最内一层环状片3n内周面的周长是700mm，而在最内一层环状片3n的内周面与锁扣边7之间的径向距离是1.0mm；同时在图3中，每一元件2的厚度(t1)是2.0mm，而每一元件2的厚度(t2)是1.99mm。在这种情况下，能够装配到传动带1上的元件2的总数可由下式给出：由于在装配传动带1时每一元件2的有效厚度(或在相邻工作锁扣边之间的节距)是t2，因此可装配的元件总数是：

(700-2×1×π(圆的周长和直径的比率))÷1.99＝348.601，其中元件2的数目必须是整数，因此可装配的元件总数是348。

当要将这个总数的元件2装到传动带1上去时，在相邻元件2、2之间就会产生由正式给出的初始间隙Cs，如图11所示：

(700-2×1×π)-348×1.99＝1.20mm

现在这个初始间隙量Cs比元件2的厚度t2还要小，因此如果没有厚度更小的特别元件2来填补这个初始间隙Cs，那么就不可能使这个初始间隙Cs减小。即使有一个这样的厚度更小的特别元件2被实地制造出来，在装配传动带1时也不可能没有初始间隙Cs，因为当将最后一个元件2装配到叠层环3上时需要有一个与元件2的突起8的轴向长度相当的间隙。

随后，我们将论述这种用于无级传动的传动带的动力传送特性。拉力带如橡胶带或链条是在拉伸(拉力)下传送动力的，而这种传动带1主要是在施加给每一元件2的压缩(压力)下传送动力的。

但由于在传动带1中存在着初始间隙Cs，在有间隙的地方，相邻元件2、2之间不被压缩，因此就得在元件内建立起既有间隙又有压缩分布的状态，如图12所示。在图12中，传动带1绕过主动和从动带轮12、13，以便将一定的扭矩从主动带轮12传送到从动带轮13，其中压缩作用在传动带1的涂有阴影的或压缩作用的区域内，而没有压缩作用在传动带1的空白的或无压缩作用的区域内。这里，各自位于元件2、2之间的间隙均匀分布在无压缩作用区域内的从动带轮13上的一部分传动带1上，其中元件2a到2d处于分离状态，它们作为单一件随着主动带轮旋转。

现在，假定元件的有效厚度为t，而在相邻元件2、2之间的平均间隙为Cm，当主动带轮12从图12的状态旋转一个t+Cm的距离时，元件2a到2d亦旋转相同的距离t+Cm，使位在元件2a之前的平均间隙Cm消失。因此，所有在压缩作用区域内的元件2被向前推动一个距离t。结果，在压缩作用区域内的元件2相对于主动带轮12滑动的距离为Cm÷(t+Cm)。

上述现象为在这种无级传动中传动带1产生相对于带轮的滑动的基本机理。如图12所示，假定一个有压缩作用于元件2的区域的角度为α，该角α一般与从主动带轮传送到从动带轮的扭矩成比例，因此平均间隙Cm一般也与传送的扭矩成比例增长。从而由于相邻元件2、2之间的间隙而产生的滑动量一般也随着传送的扭矩成比例增长。

如上所论，在这种用于无级传动的传动带1中，传动带1相对于带轮的滑动是由于在相邻元件2、2间存在着间隙而发生的，并成为传动带1的降低许可传送扭矩和动力传送效率的原因。

其次论述如图1到4所示的本实施例的传动带1的运行方式。

如上所述，当将许多各有倾斜角分别预定为θ1、θ2的前、后倾斜面6、10的元件2组装时，在相邻元件2、2间产生的初始间隙Cs约为1.2mm。另外，假定传动带1通过或部分卷绕在输入带轮12和输出带轮13上以便传送动力，如图12所示，而叠层环3在施加到传动带1的张力作用下伸长约1mm。因此在元件2、2之间产生的总间隙约为2.2mm。

这里可以看到，如图11所示，在以一般为整圆的状态装配传动带1时，所有元件2的有效厚度都是t2(t2＜t1)。而在传动带1如图12所示运行时，传动带1包括被卷绕在主动和从动带轮12、13上的处在弯曲状态的区段和位在主动和从动带轮12、13之间的处在伸直状态的区段。多个元件2以弯曲状态或以伸直状态被包含在皮带1的每个区段之内。假定主动和从动带轮12、13的轴线间距离为160mm，而传动带1可得到的传动比范围为从0.4(最高传动比)到2.4(最低传动比)，那么，在传动带1弯曲状态区段内的元件2的数和在传动带1伸直状态区段内的元件2的数之比如下：

(在弯曲状态区段内的元件数∶在伸直状态区段内的元件数)＝(152∶196)到(160∶188)。

应该知道，在传动带1伸直状态区段内的每一元件2的有效厚度(或相邻工作锁扣边之间的节距)为t1，这从图12可看到。于是，在伸直区段内的元件2的有效厚度便从t2(1.99mm)增加到t1(2.0mm)，因此，由于有效节距的增加，整个传动带1(在工作锁扣边的径向位)的周长增加量可计算如下：

(t1-t2)×[152到160]＝0.01×[152到160]＝1.52到160mm。

这样，在元件2、2之间的间隙便被缩减大约1.6mm，这个效果按照传动比的大小略有不同。

与此相反，在传统传动带1′中，例如在日本专利公报55-100443号中所公开的，由于在传动带1′的每一元件上只形成一个锁扣边从而只提供一个有效节距，因此，传动带1′(在工作锁扣边的径向位)的周长不管是在装配传动带1′如图11所示，还是在传动带1′运行时如图12所示，都是永不改变的，从而在传动带1′运行时在元件间总是存在着初始间隙Cs和相当于叠层环3伸长量的间隙。

这样，即使对于在传动带1′中在元件间产生的约为2.2mm的间隙，本实施例的传动带1能将(在元件2之间产生的)间隙减小到约为0.6mm(＝2.2mm-1.6mm)，该1.6mm被称为″间隙减小量″。

间隙减小量和每一元件2的有效厚度t2之间的关系在图5中示出。按照图5的图解，间隙减小量随着每一元件2有效厚度t2的减小成比例地增加，因此如果已知传动带1的初始间隙和传动带1在运行时叠层环3的伸长量，便有可能从这图解得到为了防止在元件2之间产生间隙而需采用的t2值。

如上所述，按照本实施例，每一元件2还在其后表面设有倾斜面10，使其厚度朝其径向内端逐渐缩减。倾斜面10从锁扣边11开始沿径向向内伸展，而该锁扣边11位在元件2前表面上的锁扣边7的径向外侧。另外，这个倾斜面10的倾斜角θ2被设定为比相对倾斜角θ3小，而该相对倾斜角是当传动带1在整圆状态时在相邻元件2、2的两个外径向面F、R之间形成的。结果，按圆形排列的元件2的周长(在元件2有效宽度的径向位上)会随着以伸直状态对齐的元件2的数目而成比例地增加，因此由于初始间隙Cs和叠层环3的伸长而形成的相邻元件2、2之间的间隙能有效地被缩减。这样便能有效地抑制传动带相对于带轮的滑动，从而可提高传动带1的动力传送效率和耐用性。

图6到8示出按照本发明的传动带1的第二实施例，该实施例的构造与图1到4所示第一实施例的构造相似，所不同的只是在每一元件2的后表面2b上所形成的后倾斜面10已被一个低陷面15所取代。

更具体点说，每一元件2在其后表面2b上设有一个低陷面15，该面是平的并与后外径向面R平行。低陷面15相对于后外径向面R而略微向前侧低陷。后外径向面R和低陷面15在锁扣边11上互相连接，从而形成一个台阶部15a。如图7所示，在锁扣边11径向向外的区段上元件2的厚度为t1，而在锁扣边11径向向内的区段上元件2的厚度为t2，t2比t1小。厚度t1相当于在前、后表面2a、2b之间的距离。

倾斜角θ1被设定为比相邻元件2、2的相对倾斜角θ3(图4)大，该相对倾斜角θ3是当传动带1以在整个传动比范围内所有通过半径中最小的通过半径通过或部分卷绕在带轮上时获得的，相对倾斜角θ3是在相邻元件2、2的两个面对的前、后外径向面F、R之间形成的。在锁扣边7径向位的厚度t2与在图3中所示第一实施例的厚度t2相同。

本实施例的传动带1在以任何传动比运行时，传动带1的弯曲状态区段的每一元件2的有效厚度会变成t2，因为在相邻元件2、2互相接触时，一个元件的锁扣边7与另一个元件的低陷面15接触。这样，在传动带1的弯曲状态区段的有效厚度t2就比在传动带1的伸直状态区段的t1小，因此沿圆形排列的元件2的周长就会随在传动带1伸直状态区段内的元件数成比例增加，从而减小由于初始间隙Cs和叠层环3伸长而形成的间隙。

图9示出按照本发明的传动带1的第三实施例，该带与图1到4所示的第一实施例的带1类似。更具体点说，本实施例的带1具有第一元件2′和第二元件2。每个第一元件2′相当于图11到15B所示的传动带1′的元件2′。每个第二元件2相当于图1到4的第一实施例的元件2。在本实施例中，每个第二元件2在叠层环3的周向或纵向上按预定间隔被插入到相邻的第一单元2′之间。

下面我们来论述本实施例的传动带1的运行方式，假定：

a)叠层环3的最内一层环状片3n的内周表面的周长是700mm；

b)在最内一层环状片3n的内周表面与锁扣边7之间的距离是1.0mm；

c)每一元件的厚度(t1)是2.0mm；及

d)每一元件的厚度(t2)是1.9mm。

当装配具有第一和第二元件2′、2的传动带1时，在元件之间会产生初始间隙Cs，其中具有有效厚度t1和有效厚度t2的元件被混合设置。在图9的情况下，每一有效厚度可在t1和t2之间变化的第二元件2被插置在三个第一元件2′的间隔内。

这里，在具体计算传动带1的初始隙Cs时可假定元件2′、2的数目为20。能装配到传动带1内的元件2′、2的总数可由下式给出：

((200-2×1×π)-20×1.9)÷2.0+20＝347.858

其中元件2的数目必须是整数，因此总数为347。

当将这个总数的元件2装配到传动带1内时，在相邻元件2、2间会产生下式给出的初始间隙Cs：

(700-2×1×π)-(347-20)×2.0-20×1.99＝1.72(mm)

因此，在元件之间产生1.72mm的初始间隙Cs。另外，由于叠层环3的伸长会产生另一个间隙。假定叠层环3在传动带1绕过主动和从动带轮12、13来进行动力传送时受到施加在传动带1上的张力而造成的伸长约为1mm，那么在元件间产生的总间隙约为2.7mm。

在传动带1如图12所示运行时，传动带1包括卷绕在主动和从动带轮12、13上的处在弯曲状态的区段和位在主动和从动带轮12、13之间的处在伸直状态的区段。在传动带1的每个区段内都包含有多个呈弯曲或伸直状态的元件2。假定主动和从动带轮12、13的轴线间距离为160mm，而传动带1可得到的传动比范围为从0.4(最高传动比)到2.4(最低传动比)，那么，在传动带1弯曲状态区段内的元件2的数和在传动带1伸直状态区段内的元件2的数之比如下：

(在弯曲状态区段内的元件数∶在伸直状态区段内的元件数)＝(152∶196)到(160∶188)。

相应地，元件2的比(总数：20)是：

(在弯曲状态区段内的元件数∶在伸直状态区段内的元件数)≈(9∶11)。

应该知道，在传动带1伸直状态区段内的每一元件的有效厚度(或相邻工作锁扣边之间的节距)为t1，这从图3可看到。于是在伸直状态区段内，总共有9个元件的有效厚度从t2(1.99mm)增加到t1(2.0mm)，因此整个传动带1由于有效节距的增加而在周长(在工作锁扣边的径向位)上的增加量可计算如下：

(t1-t2)×9＝0.1×9＝0.9mm

这样，在元件之间的间隙可被缩减约0.9mm，这个效果按照传动比的大小略有不同。

与此相反，在传统传动带1′中，例如在日本专利公报55-100443号中所公开的，在传动带1′的每一元件上只形成一个锁扣边从而只提供一个有效节距。因此，传动带1′的周长(在工作锁扣边的径向位)，不管是在装配传动带1′如图11所示，还是在传动带运行时如图12所示，都是永不改变的，从而在传动带1′运行时在元件间总是存在着初始间隙Cs和相当于叠层环3伸长量的间隙。

这样，即使对于在传统传动带1′在元件间产生的约为2.7mm的间隙，本实施例的传动带1能将在元件2之间产生的间隙减小到约为0.6mm(＝2.7mm-0.9mm)，0.9mm被称为″间隙减小量″，而所用的方法只是将预定数目的、各有两个有效厚度t1、t2的元件2插置在对齐的元件2′内。结果，本实施例与第一和第二实施例类似，也能提高传动带1的动力传送效率和耐用性。

图10示出在按照本发明的传动带1中，间隙减小量和在传动带1所用元件2的数目两者之间的关系。按照图10的图解，间隙减小量随着在传动带1内所用元件2的数目成比例地增加，因此如果已知传动带1的初始间隙和传动带1在运行时叠层环3的伸长量，便有可能从这图线中得到为了防止在元件之间产生间隙而需在传动带1内采用的元件2的数目。

按照本实施例，具有两个有效厚度t1、t2的元件2被混合设置在具有单一有效厚度t1的元件2′中，一般是在传动带1的周向上按等距离插置。结果，只要改变在传动带1中所用元件2的数目，便可控制传动带1运行时在元件间产生的间隙量，从而能有效地抑制传动带1相对于带轮的滑动。

工业应用性

本发明能有效地提高在这种使传动带绕过在主动和从动带轮上的无级传动中所用传动带的耐用性和传动装置的动力传送效率。

Claims (8)

1.一种用于无级传动的传动带，它包括：

一个刚性环；和

多个刚性的第一元件，它们被支承在所说环上并沿所说环的周边方向对齐，以便互相邻接，每个元件都有第一表面和第二表面，它们在所说环的旋转方向上分别面向元件的前方和后方，在所说第一表面上制有第一锁扣边，而在所说第二表面上制有第二锁扣边，相应的相邻元件的所说第一和第二表面可互相接触，所说第一表面有一在所说第一锁扣边径向内侧制出并从所说第一锁扣边沿径向向内延伸的第一倾斜面，以致元件的厚度沿径向向内的方向逐渐减小，还有一个在所说第一锁扣边径向外侧制出并从所说第一锁扣边沿径向向外延伸的第一外径向面，所说第二表面有一在所说第二锁扣边径向内侧制出并从所说第二锁扣边向内延伸的第二面，还有一个在所说第二锁扣边径向外侧制出并从所说第二锁扣边沿径向向外延伸的第二外径向面，所述第二面比所述第二外径向面低陷，使得所说元件在第二面的厚度比在第二外径向面的厚度小，所说第二锁扣边位在所说第一锁扣边的径向外侧并可与所说相邻元件的第一表面接触，所说元件的相邻元件可互相相对倾斜，从而使所说传动带能圆滑地绕过无级传动的带轮上。

2.按照权利要求1的传动带，其特征为，所说第一元件的第二面为一第二倾斜面，该面相对于一个含有所说第二表面的第二外径向面的平面倾斜一个第二倾斜角，使得所说元件的厚度在径向向内的方向上逐渐减小，所说第二倾斜角小于第一相对倾斜角，所说第一相对倾斜角是当所说传动带在一般为整圆形的状态下在所说相应相邻元件的第一和第二外径向面之间形成的。

3.按照权利要求1的传动带，还包括多个刚性的第二元件，它们被支承在所说环上并沿所说环的周边方向对齐以便互相邻接，每个所说第一元件一般按预定的间隔被设置在所说第二元件之间，每个第二元件都有第一表面和第二表面，它们在所说环的旋转方向上分别面向元件的前方和后方，在所说第一表面上制有锁扣边，所说第一表面有一在所说锁扣边径向内侧制出并从所说锁扣边沿径向向内延伸的第一倾斜面，以致元件的厚度在沿径向向内的方向上逐渐减小，还有一个在所说第一锁扣边径向外侧制出并从所说锁扣边沿径向向外延伸的外径向面，其中所说第一元件的第一和第二锁扣边可分别与和该第一元件邻近的一个第二元件的第二表面及与和该第一元件邻近的另一个第二元件的第一表面接触。

4.按照权利要求3的传动带，其特征为，所说第一元件的第二面为一第二倾斜面，该面相对于一个含有所说第二表面的第二外径向面的平面倾斜一个第二倾斜角，使得所说元件的厚度在径向向内的方向上逐渐减小，所说第二倾斜角小于第一相对倾斜角，后者是当所说传动带在一般为整圆形的状态下形成的。

5.按照权利要求1的传动带，其特征为，所说第一元件的第二面为第二低陷面，所说第二低陷面相对于第二外径向面低陷，使得当传动带在一般为整圆形的状态时，一个第一元件的第一锁扣边能与另一个相邻的第一元件的第二低陷面接触。

6.按照权利要求1的传动带，其特征为，所说环包含多个无端的钢片，其中每一元件都由钢制成。

7.按照权利要求1的传动带，其特征为，所说第一元件的第一倾斜面相对于一个含有所说第一表面的第一外径向面的平面倾斜一个第一倾斜角，所说第一倾斜角大于一个第二相对倾斜角，所说第二相对倾斜角是当所说传动带在整个传动比的范围内以最小的通过半径卷过带轮时在所说相应相邻元件的第一和第二外径向面之间形成的。

8.按照权利要求1的传动带，其特征为，每个元件都有在带轮轴向上相反的第一和第二侧面，所说第一和第二侧面对一垂直于带轮轴线的平面倾斜，其中带轮具有第一和第二轮对，它们分别具有第一和第二一般为截圆锥形的表面，所说第一和第二轮对中的一个可沿轴向移动，每个元件的第一和第二侧面分别与第一和第二一般为截圆锥形的表面接触。

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