DK166970B1 - Kilerem til trinloes hastighedsvariator - Google Patents

Description

i DK 166970 B1

Den foreliggende opfindelsen angår en kilerem, der navnlig anvendes i trinløse hastighedsvariatorer, og mere specifikt angår den en kilerem, der er fremstillet af et viskoelastomert materiale omfattende to grupper af tænder anbragt på remmes øvre del henholdsvis nedre del.

5 Således som det er velkendt, vil der i mange af kileremmenes anvendelsessituationer overføres effekt, når de er i kontakt med siderne af remskivers trapez-formede rille, og de er kendetegnet ved, at de har en meget lille viklingsdiameter, for eksempel 70 mm eller endda mindre.

10

Disse remme må være i stand til at tilpasse sig efter remskivernes små bøjningsradier, uden at de udsættes for brud eller flænger, som optræder i det elastomere materiale, hvor de forskellige forstærkningselementer er indlejret.

15

For at opnå dette mål, er der tidligere gjort forsøg på at fremstille en speciel gruppe tænder i den nedre del af remmen på en sådan måde, at der for remmen tilvejebringes en god fleksibilitet i længderetningen under remmens vikling over remskiverne. Uheldigvis kan frembringel- 20 sen af tænder i remmens legeme medføre deres udknækning under spidsbelastninger som følge af de kombinerede høje sammentryknings- og bøjningsbelastninger, der overføres af remskivens sider for at overføre bevægelse. Der eksisterer således en grænse for levetiden af de for tiden kendte kileremme, og navnlig inden for området for transmission 25 med trinløse hastighedsvariatorer, hvor den effekt, der skal overføres, er meget høj, og det tilsvarende tryk for eksempel kan overskride en belastning på 200 kp på fire eller fem tænder, når disse er i kontakt med den rilleforsynede remskives sider.

30 En udførelsesform af disse remme kendes allerede fra US patentskrift nr. 2.514.429, der beskriver en rem omfattende to grupper af tænder anbragt henholdsvis på en ydre og indre del af remmen og langsgående armeringselementer lejret i gummiet ved remmens neutrale akse.

35 For at løse ovennævnte ulempe er det muligt at tilvejebringe en afstivning af remmen, for eksempel ved at ty til tværgående stivere, som ender ved siderne med en hældning, som svarer til den for de modstillede sider i en rilleforsynet remskive. I dette tilfælde kan stiverne, idet de er i direkte kontakt med remskivens sider, muliggøre en vis DK 166970 Bl 2 forøgelse af overført effekt i sammenligning med ovennævnte remme.

Således som det indses, vil stiverne imidlertid udgøre elementer, som kan ændre de elastomere kileremmes konstruktion ligeså vel som deres 5 funktion, det vil sige, det er ikke længere den elastomere del af remmens sider, som modtager og overfører effekt ved at komme i kontakt med remskiven, men det er snarere ovennævnte stivere. Disse stivere er ofte uhåndterlige, for robuste, vanskelige at anbringe og navnlig er de meget tunge, og de kan derfor under en rems arbejdstiIstand ved 10 overføring af bevægelse ved høje hastigheder, være skyld i utilladelige belastninger på remmens legeme på grund af centrifugalkraftens effekt.

Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at tilveje-15 bringe en viskoelastomer kilerem, som beskrevet i ovennævnte skrift, der navnlig er beregnet til at blive anvendt til trinløse hastigheds-variatorer, og som ikke besidder den ovennævnte tidligere tekniks u-1 emper. Et andet formål med den foreliggende opfindelse er at forøge den overførte effekt mellem siderne for remmen og remskiven, uden der 20 foregår nogen glidning af remmen på remskiven, og uden der sker nogen reduktion i remmens fleksibilitet.

Formålet med den foreliggende opfindelse opfyldes ved hjælp af en kilerem til trinløs hastighedsvariator med en første og en anden remskive 25 med spor, hvilken kilerem består af et remlegeme af et viskoelastomert materiale og omfattende modsatstående sideflader til kontakt med de korresponderende flader i første og anden remskives spor, hvorhos den øvre og nedre del af remmens legeme omfatter en første og en anden gruppe af tænder, der er rettet på tværs af remmen; og flere paral1 el -30 le ustrækbare indsatse, der er anbragt i remlegemet og rettet i remmens længderetning, kendetegnet ved, at tænderne i nævnte første og anden gruppe af tænder er modstillet hinanden og har en identisk grundflade, at flere afstivningselementer er anbragt på tværs af remmen på hver tand i nævnte første og anden gruppe af tænder, at afstivnings-35 elementerne i det mindste delvis dækker hver tands ydre overflade mellem de modsatte sideflader og har en udstrækning, der er lidt mindre end tandens bredde og har et større stivhedsmodul end remlegemets viskoel astomere materi ale.

3 DK 166970 B1

Den foreliggende opfindelse vil blive forklaret nærmere i den efterfølgende detaljerede beskrivelse under henvisning til den medfølgende tegning, hvor 5 fig. 1 viser et partielt billede af en rem ifølge den foreliggende opfindelse, fig. Ib et billede af en alternativ udførelsesform af den foreliggende opfindelse, fig. 2 et billede af en transmission for trinløse hastighedsvaria- 10 torer, hvor den i fig. 1 viste rem anvendes, fig. 3 et perspektivisk billede af en udførelsesform for de tværgående afstivningselementer, der anbringes på tænderne for den 1 fig. 1 viste kilerem, fig. 3b et perspektivisk billede af et afstivningselement for de 15 øvre tænder i fig. Ib, fig. 4 et snit gennem remmen taget langs de modstillede tænder i de to grupper af tænder, fig. 5 et snit gennem remmen, hvor afstivningselementerne er anbragt på tænderne ved hjælp af nitter, 20 fig. 6 et billede af et af de lag, som udgør remmen i fig. 1, fig. 7 en illustration af en specifik rem, benyttet til den i fig.

2 viste transmission, fig. 8 et snit til illustration af overføringen af tryk fra remskivens sider mod kileremmens sider, og 25 fig. 9 og 10 illustrationer til forklaring af de fordele, der opnås med den præ-sammenpresning, som er bestemt ved hjælp af nitterne, som passerer ind i remmens legeme.

I fig. 1 indikerer henvisningsbetegnelsen 1 en elastomer kilerem, der 30 omfatter to grupper af tænder 2 og 3 henholdsvis placeret over og under remmens neutrale akse og adskilt ved hjælp af flere parallelle, ustræk-bare indsatse 4, som er rettet i remmens længderetning.

Den første gruppe af tænder omfatter flere tænder 5, der er anbragt 35 skiftevis med riller 6. Den anden gruppe af tænder omfatter flere tænder 7, der er anbragt skiftevis med riller 8.

Ifølge et afgørende særpræg ved opfindelsen er rillerne og tænderne for den første gruppe af tænder modsti11 et rillerne og tænderne for 4 DK 166970 B1 den anden gruppe af tænder, og grundfladerne (a og b) for tænderne 5 og 7 er identiske med hinanden.

Ifølge et andet særpræg ved den foreliggende opfindelse er arealerne 5 for sidefladerne for tænderne, der er modstillet hinanden, begge beregnet til kontakt med sider for to remskiver 9 og 10, der udgør en del (se fig. 2) af en transmission med trinløse hastighedsvariatorer. Desuden er arealerne for sidefladerne af de modstillede tænder 5 og 7 af samme form. Dette udtryk er beregnet til at indikere den kendsger-10 ning, at arealet for sidefladen af en af tænderne kan være identisk med den for den anden tand eller mindre, op til en værdi på 70% af arealet for den anden tand.

Remmen 1 ifølge den foreliggende opfindelse er yderligere særpræget 15 ved tilstedeværelsen af afstivningselementer 11, som er anbragt på tværs af remmens retning (se fig. 3) og anbragt i den yderste del, på hver tand 5 og 7, som det for overskuelighedens skyld er tegnet i fig.

1.

20 De tværgående afstivningselementer 11 har et større stivhedsmodul end det for remmens elastomere materiale, og kan udgøres af metal, for eksempel fjederstål, af lette legeringer eller af plast, såsom poly-amidkunstharpiks eller ækvivalente plastmaterialer.

25 Det tværgående afstivningselement 11 kan specielt være forstærket med afstivningsribber, som er rettet i længderetningen (ikke vist) med henblik på at forøge deres stivhed, og kan generelt have en tykkelse mellem 0,2 og 3 mm.

30 Endvidere kan afstivningselementerne 11 være anbragt på remmen enten ved fastklæbning med klæbemidler, der allerede er kendt i forbindelse med sammenbinding af gummi og metal, eller med et gummi-piastbinde-middel (se fig. 4) eller ved hjælp af specielle nitter 12, der passerer gennem remmens legeme, som illustreret i fig. 5.

35 I hver af de ovenstående løsninger må afstivningselementerne 11 være udstrakt stort set over hele remmens bredde på en sådan måde, at denne afstivning bibringes hele tandens struktur, uden at der efterlades mobile masser af elastomert materiale ved remmens ender. For eksempel 5 DK 166970 B1 kan elementet 11, der bliver anbragt på en tand i en rem, der har en bredde på 42 mm, have en udstrækning på 39 mm. Generelt er elementets udstrækning mellem 1% og 15% mindre end tandens bredde og fortrinsvis 10% mindre.

5 I en foretrukket udførelsesform er de to grupper af tænder kendetegnet ved, at de omfatter tænder, der er afgrænset af en bueliniet kontur, for eksempel med en cirkelbue, en parabel kurve, en elliptisk bue eller involut eller andet i ækvivalente bueliniede former, der medfører 10 graduering af påvirkningen, der modtages af tænderne, idet de kommer i kontakt med de modstillede sider af remskiven 9 eller af remskiven 10 i fig. 2.) Tænderne med det bueliniede profil er fortrinsvis ved deres toppe dæk-15 ket af et forstærkende og afstivende element 11, der er tilvejebragt i form af en cirkelbue, hvilken form er mere egnet til at tolerere de kræfter, der overføres af remskiverne mod tandens top.

I en udførelsesform, der er specielt beregnet til brug i en transmis-20 si on med trinløse hastighedsvariatorer, omfatter remmen 1 ovenover og nedenunder det neutrale plan, som indeholder de langsgående parallelle indsatse 4, flere lag eller ark af elastomert materiale 13,14, som hver indeholder indlejrede fibre orienteret i en enkelt retning.

25 Ifølge denne udførelsesform er lagene skiftevis overlappende, nogle med deres fibre orienteret stort set i længderetningen og andre med deres fibre orienteret stort set i en tværgående retning.

I den tidligere indikerede udførelsesform (se fig. 4) er tykkelsen s 30 (se fig. 6) af hvert lag desuden mindre end eller i det mindste lig med den gennemsnitlige længde 1 for de fibre, som optræder i laget. Endvidere vil tykkelsen af det lag, der omfatter fibrene orienteret i en given retning, være mindre end eller i det mindste lig med halvdelen af den gennemsnitlige længde af fibrene, der er indlejret i dette lag.

35

Generelt sagt kan remmen 1 i mulige anvendelsessituationer omfatte aramidfibre, der er kendt som KEVLAR®, eller sådanne fremstillet af nylon eller endda polyester eller rayon med en længde på mellem 0,5 mm og 5 mm og en diameter på mellem 10 mi kron og 400 mi kron.

6 DK 166970 B1 I en udførelsesform er fibrene fremstillet af KEVLAR® med en gennemsnitlig længde 1 på 1,5 mm. Tykkelse af det lag, hvori fibrene er indlejret, er 0,4 mm. Hårdheden af de lag, hvor fibrene er indlejret, er mellem 80 og 98 Shore A eller endda med større hårdhedsværdier, som er 5 målt i Shore 0 skala.

I en yderligere udførelsesform kan remmen omfatte (se fig. Ib) nedre tænder med et bueliniet profil og øvre tænder med et profil, der har retlinede områder. Den øvre gruppe af tænder indbefatter i denne ud-10 førelsesform elementer 11, der har en tilsvarende form (se fig. 3b).

I fig. 7 er der, som et eksempel, vist en rem med to grupper af tænder og med flere lag af KEVLAR-fibre, der er egnet til at blive anvendt i bevægelsestransmission med trinløse hastighedsvariatorer omfattende to 15 remskiver 9 og 10 (se fig. 2), med maksimale og minimale viklingsdiametre på mellem 70 og 200 mm.

De geometriske dimensioner for disse remme, som er vist i fig. 7, er som følger: 20 - bøjningsradius Rj for den øvre tand, hvor Rj = 55 mm, - radius r^ for rillen mellem to nærliggende tænder i den øvre gruppe af tænder, hvor Rj = 1,5 mm, - bredde af grundflade for den øvre tand, hvor a - 14,65 mm, 25 - afstand for den øvre tands tværgående afstivningselement 11 fra kanten af remmens legeme = 1 mm, hvor - bøjningsradius R? for den nedre tand, hvor R2 = 55 mm, - bøjningsradius r2 for rillen mellem to efter hinanden følgende tænder i den nedre gruppe af tænder, hvor R2 = 1,5 mm, 30 . bredde b af den nedre tands grundflade, hvor b = 14,65 mm, - afstand for den nedre tands tværgående afstivningselement 11 fra kanten af remmens legeme = 1 mm, - maksimal afstand D mellem øvre og nedre modstillede tænder, hvor D = 18 mm, 35 og - afstand d mellem modstillede rillegrundflader for den øvre tand og for den nedre tand, hvor d = 5 mm.

Remmen ifølge den foreliggende opfindelse vil tilfredsstille alle de 7 DK 166970 B1 ovenfor nævnte formål.

Det grundliggende særpræg ved remmen består i dens evne til i forhold til kendte løsninger at forøge den effekt, der overføres mellem remmen 5 og remskiven ved anvendelse af begge laterale flader af to grupper af tænder, der er anbragt ovenover og nedenunder den neutrale akse under deres kontakt med de tilsvarende remskivesider.

Den resulterende forøgelse af effekten kan forklares ud fra den kends-10 gerning, at begge grupper af tænder er forsynet med tværgående afstivningselementer, der strækker sig så langt, at de næsten når ud til de modstående kanter af remmens sider.

I forbindelse med den specifikke tilstedeværelse og placering af nævn-15 te afstivningselementer, kan der ikke alene opnås den nævnte effektforøgelse, idet deres stivhed overføres til en høj tværgående stivhed i remmens legeme, hvortil de er tilknyttet, er der desuden en mulighed for forøgelse af levetiden for den aktuelle rem, samtidig med at den maksimale effekt, der kan overføres til remskiverne, holdes uændret.

20

Set på baggrund af fig. 8 fremgår det faktisk, at remmen er udsat for to tryk (alt andet lige) Fj og F2, der udøves af remskivens sider i retning vinkelret på remsiderne. Trykket F2 overføres til de parallelle, ustrækbare indsatse, som passerer gennem remmens neutrale akse.

25 idet de langsgående parallelle indsatse optager hele remmens bredde til et punkt i umiddelbar nærhed af dens kanter, vil fraværet af revner eller brud opleves langs den centrale zone udenfor remmen.

Trykket Fj vil på sin side virke direkte på det øvre afstivningsele-30 ment 11 ydende beskyttelse af den øvre del af tanden mod rifter eller åbninger ved kanterne af det elastomere materiale.

Den beskrevne fordelagtige situation ville ikke opleves, såfremt remmens øvre tænder ikke var forsynet med det tværgående afstivningsele-35 ment.

I sidstnævnte tilfælde vil trykket Fj faktisk have en tendens til at adskille eller at afslide den trekantede del A, som er vist med stiplede linier i fig. 8, og dette vil derfor med tiden forårsage en mindre 8 DK 166970 B1 effektoverføring og forøge den gradvise spredning af revner i det elastomere materiale med en deraf følgende kortere levetid for remmen.

Den sammen negative situation vil opleves, hvis remmen, modsat hvad 5 der er forudsat i den foreliggende opfindelse, på tanden 5 har et afstivningselement med en begrænset udstrækning, indtil punkt B, dette vil sige i en givet afstand fra remmens sidekant. De samme positive overvejelser, der er gjort i forbindelse med den foreliggende rem, kan også gøres i forbindelse med de nedre tænder 7, som skal forsynes med 10 et afstivningselement 11, der har en længde, som er stort set identisk med afstanden mellem siderne.

Den foreliggende rems evne til at muliggøre en forøgelse i effekten, der overføres og modtages fra remskiverne konstant gennem et tidsfor-15 løb, kan igen forklares ved den kendsgerning, at de langsgående indsatse ikke ændres i deres placering på det neutrale plan ved tilstedeværelsen af de to elastomere masser, som svarer til de to grupper af tænder. Faktisk formodes det, at placeringen af par af modstillede tænder, der har en identisk grundflade, ikke er tilstrækkelig til at 20 frembringe modsatte tryk, som er rettet mod den neutrale akse, og som ikke er i balance, for eksempel når parret af afstivningselementer er fastlåst til hinanden ved hjælp af nitter, som passerer gennem dem.

Løsningen bestående af sideflader for de to grupper af tænder med sam-25 me form, vil navnlig være et yderligere særpræg, der synes at være afgørende for at bekræfte fraværet af forvridninger i indsatsene, det vil sige af de ulemper, som kunne opleves, hvis massen af en tand, der er anbragt ovenover den neutrale akse, afveg fra massen for tanden nedenunder den neutrale akse, for eksempel hvis grundfladen for en 30 tand var mindre end den for den modstillede tand. Mere specifikt vil løsningen, med henblik på afstivningselementerne, der er fastgjort med klæbemiddel til tænderne i remmens legeme, også udvise en høj tværgående modstand mod deformation og tillade forøgelsen af effekt opnået med den foreliggende opfindelse.

35 I praksis bemærkes det, at al det elastomere materiale, der befinder sig mellem de to afstivningselementer, forhindres i at blive deformeret under sammenpresning, da den eventuelle radiale ekspansion af det elastomere materiale, stammende fra dens eftergivning under sammen 9 DK 166970 B1 presning, ikke vil medfølges af en forskydning af de forskellige par af stive elementer, der er anbragt mellem remskivens flanger, og som er udsat for en spidsbelastning.

5 I denne løsning opleves det desuden, at alle punkter for de yderste elastomere flader af tænderne på perfekt måde kan fastgøres på den indre kontaktflade af de respektive afstivningselementer, der på deres sider har deres ender fastholdt under sammenpresning ved hjælp af remskivens modstillede sider.

10

En hvilken som helst deformation i den remdel, der befinder sig mellem et par afstivningselementer, vil således have en tendens til at frembringe frigørelse af det elastomere materiale fra indersiden af de stive elementer, og dette vil atter blive forhindret ved hjælp af kom-15 plet klæbende samling, der eksisterer mellem tænderne og elementerne. Således vil den foreliggende løsning, idet den er i stand til at absorbere de høje tryk mellem remskivens sider, uden der foregår tværgående deformationer, vise sig egnet til forøgelse af den effekt, der kan overføres mellem remmen og remskiven.

20

Endvidere vil denne løsning undgå enhver indtrykning, skæring eller en hvilken som helst indflydelse på ringen, hvor de langsgående indsatse er anbragt, og således som det er set vil dette skyldes, at organer, som perforerer det elastomere legeme, som for eksempel nitter og lig-25 nende, totalt mangler. Følgeligt vil remmen altid ensartet fordele den absorberede belastning over alle indsatse.

Idet den er fri for nitter eller lignende organer, som passerer gennem remmens legeme, kan denne udførelsesform desuden medføre en garanti 30 for integriteten af ethvert eventuelt forstærkende lærredslag, der er anbragt enten i den øvre eller den nedre del af ringen, hvori de langsgående indsatse er anbragt.

Hvad angår remmen, der har afstivningselementer, som er forbundet med 35 tænderne ved hjælp af nitter, er der angivet en mulighed for i høj grad at forbelaste de to store elastomere masser, som er anbragt overfor hinanden. Faktisk vil denne forbelastningsvirkning på grund af tilstedeværelsen af afstivningselementer, der er udstrakt stort set over hele den afstand, som eksisterer mellem remmens sider, påvirke DK 166970 B1 10 alle de forskellige elastomere lag, og navnlig de lag, som er forsynet med tværgående fibre.

Modstanden mod sammenpresning af lagene, der er forsynet med tværgående 5 fibre, og som er belastet af remskivesiderne kan derfor sammenlignes med den for de stive materialer, som for eksempel ark eller plader af metal eller stiv plast, uden de dog dermed involverer ulempe, der optræder i forbindelse med en begrænset langsgående fleksibilitet.

10 Tilstedeværelsen af trækelementer, der forbinder parrene af afstivningselementer, vil navnlig frembringe en fordelagtig sammentrykningstilstand C for alle lag, der udgør remmens legeme (se fig. 9 og 10). Denne sammenpresningstilstand vil forhindre ethvert eventuel løsgø-ringsfænomen, der kan foregå mellem de forskellige lag, der udgør rem-15 mens legeme, og som er frembragt af den forskydningsbelastning T, som er frembragt ved effektoverføringen.

Denne specifikke udførelsesform, med trækstænger, gør det muligt at opnå transmissionsmomenter, som er tre gange større end hidtil kendte, 20 og uden begyndende løsgørelser 15 (se fig. 10) mellem remmens øvre og nedre lag, som opstår i forhold til de parallelle, ustrækbare indsatse.

Den større modstand kan jævnføres med resultanten R mellem sammenpresningskræfterne og forskydningsbelastningerne, og hvis hældning α i 25 forhold til aksen for trækstangen ifølge den foreliggende opfindelse kan gøres mindre end 30° ved at påvirke præ-sammenpresningsstørrelsen C.

Selv om visse specifikke udførelsesformer ifølge den foreliggende op-30 findel se er blevet illustreret og beskrevet ovenfor, er disse ikke udtømmende for opfindelsen, der omfatter alle mulige alternative variationer, som er tilgængelige for en fagmand på området inklusiv for eksempel den kendsgerning, at remmen i fig. 4 kan være anbragt langs andre tilsvarende remme for overføring af bevægelse med remskiver, der 35 har flere ved siden af hinanden anbragte riller.

Endvidere kan remmen for eksempel være tilvejebragt af polyurethan eller af neopren eller tilsvarende materiale, og remmens legeme kan have et eller flere forstærkende væv.

Claims (9)

1. 2. Kilerem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sidefladerne for hvert par modstillede tænder (5,7) i første og anden gruppe af tænder (2,3) er af samme form.
2. 3. Kilerem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at udstrækningen 25 af nævnte afstivningselementer (11) er mellem 1% og 15% mindre end den respektive tandbredde mellem remlegemets modsatte sider.
3. 4. Kilerem ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at remlegemet over og under de langsgående indsatse (4) omfatter 30 flere elastomere lag (13,14).
4. 5. Kilerem ifølge krav 4, kendetegnet ved, at lagene (13,14) omfatter fibre, der er orienteret i en enkelt retning, hvilke lag er skiftevis overlappede, således at fibrene i et første lag hovedsagelig 35 er orienteret i en langsgående retningen, og at fibrene i tilstødende lag hovedsagelig er orienteret i en tværgående retning for remmen, og at tykkelsen (S) af hvert lag (13,14) er mindre end den gennemsnitlige længde (1) for fibrene, som er tilstede i nævnte lag. DK 166970 B1
5. 6. Kilerem ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at tænderne (5,7) i første og anden gruppe af tænder (2,3) har en identisk ydre kontur.
6. 7. Kilerem ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at kileremmen yderligere omfatter midler såsom skruer, nitter (12) eller lignende til fastgørelse af afstivningselementerne (11) til remlegernet.
7. 8. Kilerem ifølge krav 7, kendetegnet ved, at midlerne (12) til fastgørelse af afstivningselemeterne (11) er tilvejebragt for at regulere graden af præ-sammenpresning af det elastomere materiale mellem afstivningselementerne.
8. 9. Kilerem ifølge et hvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at afstivningselementerne (11), er fastklæbet til tænderne (5,7) i første og anden gruppe af tænder (2,3).
9. 10. Kilerem ifølge et hvert af de foregående krav, kendeteg-20 net ved, at afstivningselementerne (11) har en tykkelse på mellem 0,2 og 2 mm. 25 30 35