传动皮带 技术领域 本发明涉及一种根据权利要求 1 的前序部分所限定的传动皮带。这种传动皮带例 如根据欧洲专利公开文献 EP-A-0976949 已知, 所述已知的皮带由可滑动地设置在皮带的 两个环状承载件上的大量相对薄的金属横向元件组成, 所述环状承载件每个都包括层叠的 一组互相嵌套的平坦且薄的金属环, 所述金属环备选地表示为条带。所述类型的传动皮带 主要用作在公知的连续可变传动装置 ( 无级变速器 ) 的两个可调皮带轮之间进行动力传输 的机构, 所述连续可变传动装置主要运用在机动车辆中。
背景技术 在所述已知的传动皮带中, 所述横向元件每个都包括三个主要的部分, 也就是大 致箭头状的顶部部分、 大致梯形的底部部分和具有相对有限的轴向尺寸、 即宽度的大致长 形的柱部分, 所述柱部分将所述顶部部分和底部部分互相连接。 在柱部分的两侧, 横向开口 的槽被限定在顶部部分和底部部分之间以用于接收皮带的环状承载件中的一个。 在横向元
件的底部部分中、 即在从承载件径向向内处, 沿轴向定向的所谓的倾斜边缘被设置在元件 的主要纵向地面对的主表面中的一个或两个上。 所述一个或多个倾斜边缘至少有效地形成 在横向元件的在纵向、 即厚度上具有大致恒定的尺寸的径向外部部分与在径向向内方向上 具有逐渐变细的厚度的径向内部部分之间的过渡部。 倾斜边缘允许皮带中互相接触的横向 元件互相倾斜以及允许皮带弯曲和跟随纵向弯曲的轨迹。此外, 横向元件中的每个都在其 一个主表面上设有纵向凸出的钉柱并且在其另一个、 即相反的主表面中设有互补的孔。在 传动皮带中, 每一个横向元件的钉柱带有限定的间隙地被容纳在各自相邻的横向元件的孔 中。 钉柱和相应的孔的所述结合用以使得传动皮带的所述相邻的横向元件在传动装置中运 行期间沿轴向和径向对齐。
在以上提及的欧洲专利公开文献中讨论了, 由于在商用生产的传动装置中, 每个 皮带轮中仅有一个锥形盘被设置为沿轴向可动, 而另一个锥形盘固定不动地被固定到皮带 轮的轴上, 因此所谓的皮带轮未对齐现象发生, 这意味着在传动皮带位于其中的皮带轮的 盘之间限定的 V 槽在基本上所有的传动比中、 即在可动皮带轮盘的所有可能的相互轴向位 置中都相对于彼此稍微沿轴向偏移。 因此, 在大多数传动比中, 传动皮带以及特别是其环状 承载件并不相对于皮带轮的旋转轴成直角、 即垂直, 结果, 传动皮带的横向元件倾向于也在 相对于由此限定的 V 槽的虚拟中心线沿轴向偏移的位置中进入皮带轮。在临近每个横向元 件在皮带轮 V 槽中张紧 (taken up) 之前, 其将首先开始与皮带轮盘中的仅仅一个接触、 即 碰撞, 并且由此接收沿轴向定向的冲击。 这种碰撞和冲击被认为是不期望发生的, 因为由此 会损失动能和生成噪音。
根据以上的欧洲文献, 已知通过限制横向元件的柱部分和环状承载件之间的轴向 上的间隙、 以使得承载件沿轴向对齐或甚至在横向元件在 V 槽中张紧之前将横向元件相对 于皮带轮 V 槽 ( 的中心线 ) 定位, 从而限制所述碰撞及其不利影响。然而, 在环状承载件和 所述柱部分之间的最小轴向间隙始终保持要求避免承载件在皮带轮盘和柱部分之间被压坏以及传动皮带失效。
以上已知的传动皮带的设计考虑到在传动皮带以及其应用于其中的传动装置的 适当且耐用的功能方面的相当大的改进。 然而, 即使利用以上改进的传动皮带设计, 在传动 装置运行期间的特定条件下, 也观察到不期望地提高的振动水平以及甚至是传动装置的稍 微减小的动力传输效率。 所述不期望的影响表示, 至少在所述特定的工作条件下, 所述横向 元件仍然没有尽可能平滑地、 或至少期望地在皮带轮 V 槽中张紧。因此对于本申请人来说 意外的是, 这些影响在那些传动比上尤其显著, 其中皮带轮、 即由此分别限定的 V 槽互相沿 轴向对齐, 并且其中传动皮带因此相对于其旋转轴以直角在皮带轮之间横移。 发明内容 本发明的目的在于对以上令人意外的情况、 甚至是看起来矛盾的观察结果提供解 释, 并且建立基于其设计的备选地限定的和改进的传动皮带。 优选地, 所述不期望的影响将 通过新的传动皮带设计被完全地避免。
根据本发明, 以上目的通过具有根据权利要求 1 的特征的传动皮带至少部分地实 现。根据本发明的传动皮带限定环状承载件在运行期间朝向横向元件的柱部分被偏压、 即 被推动 (urged), 以使得尤其在皮带轮 V 槽沿轴向互相对齐时所述环状承载件被引导、 即由 此沿轴向对齐。
申请人已经观察到, 在所述已知的皮带中, 因为在环状承载件及其所述横向元件 的柱部分之间的所述最小所需轴向间隙, 因此同样当皮带轮 V 槽处于精确对准时, 所述横 向元件可能——并且确实——在稍微沿轴向偏移的位置进入皮带轮中。因此, 单个的横向 元件将仍然通常在与另一个皮带轮盘接触之前与一个皮带轮盘冲撞、 即碰撞, 并且由此接 收沿轴向定向的冲击, 这导致相应的元件不仅如需要在其中张紧那样朝向皮带轮 V 槽的中 心线沿轴向移动, 而且绕穿过其所述钉柱的虚拟的、 主要沿纵向定向的轴线旋转。 可以相信 的是, 由于所述旋转首先需要再一次被移除, 因此正是横向元件的所述旋转妨碍了其最终 平滑地在皮带轮 V 槽中张紧。因此可以说在横向元件进入皮带轮的盘之间时不得不克服机 械阻力, 所述阻力呈现动力传输效率的小的但却是在概念上的减小的形式。
因此, 根据本发明, 当通过使元件沿轴向居中而——进一步——限制横向元件和 皮带轮盘之间的碰撞的力时, 还有当皮带轮 V 槽照此沿轴向对齐时, 横向元件的不利的旋 转可以被抑制并且传输效率可得以提高。 将横向元件在传动皮带内沿轴向居中的所述措施 恰好是通过根据权利要求 1 的推动机构的附加的设计特征而实现的结果。由于两个环状承 载件都朝向横向元件的柱部分被偏压, 因此承载件的相应的轴向定位通过位于皮带轮的盘 之间的元件被确定并且由此被保持在轴向位置。反过来, 由于横向元件的相应的柱部分以 处于承载件中间的最小量的轴向间隙被保持, 因此位于皮带轮之间的横向元件借助于环状 承载件被居中地保持在传动皮带中。
注意到环状承载件的所述偏压或推动可以以至少两种已知的方式中的任一种 被实施。第一种, 如美国专利 No.4,610,648 中在原理上所描述的那样, 形成槽的径向内 表面并且分别抵靠相应环状承载件的径向内表面的横向元件底部部分的表面部分可以 被设有具有偏离中心布置的最高点的凸出弯曲部或冠状部。第二种, 如日本专利申请 JP-A-61/0524430 中在原理上所描述的那样, 环状承载件的所述径向内表面可以被设有具
有凹槽和 / 或脊的表面轮廓, 所述凹槽和 / 或脊相对于承载件的纵向成适当地选择的锐角 而定向。
应该注意的是, 根据以上提及的文献 US-4,610,648, 在原理上已经知道在运行期 间将环状承载件朝向横向元件的中央柱部分偏压或推动, 然而, 这仅仅关于类似的却截然 不同的传动皮带设计。根据 US-4,610,648, 所述措施将防止环状承载件抵靠和磨损皮带轮 盘。然而, 在目前的特别地结合了所有以上提及的已知结构特点的全金属传动皮带的技术 中, 据本申请人所知, 所述后一个已知的措施从未在实际中被运用。实际上, 在本发明的类 型的传动皮带中, 在磨损方面, 环状承载件的单个条带和横向元件的柱部分之间的滑动接 触被认为比与皮带轮盘的接触更关键。 因此在没有由于将环状承载件朝向所述柱部分偏压 而获得的任何之前已知的优点的情况下, 所有的本发明的类型的商业上运用的传动皮带均 毫无例外地被设计为使得承载件或者朝向横向元件的承载件接收槽的中心被推动、 或者朝 向其外部、 即朝向皮带轮盘被推动。 的确, 所述已建立的和专门地实践的传动皮带设计在过 去的二十年里已经在多篇公开文献中被描述, 因此自从在 1987 年左右其首次商业应用以 及在此之后在所有成功的应用中有效。
关于 US-4,610,648, 还应该注意的是, 作为本发明的基础的问题、 即横向元件在进 入皮带轮时绕其钉柱旋转的问题并不存在于其中所公开的传动皮带设计中, 因为其横向元 件不设有钉柱和互补的孔。 基于以上所说明的观察和理解, 另一种传动皮带设计目前被提供用于至少部分地 类似地实现本发明的所述目的, 所述第二种基本设计包括所附的权利要求 2 的特征。根据 本发明的所述第二种传动皮带设计限定在运行期间仅有一个环状承载件朝向横向元件的 柱部分被偏压, 而相应的另一个环状承载件远离所述柱部分被推动。在所述后一种传动皮 带的设计中, 在运行期间在横向元件的柱部分和承载件之间仍然存在最小量的所述轴向间 隙, 无论如何, 横向元件的最大轴向偏移量仅为已知的传统设计的传动皮带的偏移量的大 约一半。 因此, 单个横向元件冲撞皮带轮盘的所述碰撞被相当大地减小, 尽管其并不减小得 如同根据本发明的第一种提及的传动皮带设计那么多。无论如何, 根据本发明的目前的第 二种传动皮带设计确实提供了所述附加的优点, 即, 在运行期间由于仅有一个环状承载件 抵靠柱部分, 因此柱部分被加载到有利地更小的程度。此外, 可以相信, 与所述第一种提及 的设计相比较, 根据本发明的所述第二种传动皮带设计提供了在另外的传动比下横向元件 朝向皮带轮 V 槽的更好的轴向定位和引导, 其中皮带轮 V 槽处于互相沿轴向偏移的位置。 并 且, 传动装置在其典型设计方面具有一个沿轴向可动的盘和一个沿轴向固定的盘的不对称 的性质、 以及这些盘在运行期间不同的变形有利于权利要求 2 的类似地不对称的传动皮带 设计。
附图说明
现在将进一步参考所附附图说明本发明。
图 1 是设有传动皮带和两个皮带轮的已知连续可变传动装置的透视图中的概略 视图。
图 2 提供了已知的传动皮带沿其纵向定向的横截面, 其给出了其横向元件的前视 图。图 3 是在传动装置中在其皮带轮之间被安装和运行的传动皮带的示意性横截面视图。 图 4A 和 4B 示意性地示出了与横向元件的皮带轮 V 槽入口相关的问题, 即相对于 所述 V 槽的中心线沿轴向偏移。
图 5A 和 5B 是分别根据本发明的传动皮带的第一和第二实施方式的示意性横截面 视图。
图 6 和 7 每个都示出了用于沿期望的轴向推动当前传动皮带的环状承载件的独立 的选择。
具体实施方式
图 1 示出了已知的连续可变传动装置的主要部分, 其通常运用于发动机及其驱动 车轮之间机动车辆的传动线路中。 传动装置包括两个皮带轮 1、 2, 所述皮带轮每个都设有两 个皮带轮盘 4、 5, 在所述皮带轮盘之间存在有所谓的推动带型的传动皮带 3 以用于将旋转 运动 M 和伴随的扭矩从皮带轮 1、 2 中的一个传递到另一个 2、 1。皮带轮盘 4、 5 被设定形状 为大致锥形并且一个皮带轮盘 4 轴向可动地沿相应的皮带轮轴 6、 7 被结合到传动装置中, 两个盘 4、 5 都被置于所述皮带轮轴 6、 7 上。传动装置通常还包括启动机构, 其将指向相应 的另一个沿轴向固定的皮带轮盘 5 的沿轴向定向的夹紧力施加到所述一个可动盘 4 上, 以 使得传动皮带 3 被夹紧在所述盘 4 和 5 之间。传动装置的几何传动比由传动皮带 3 在从动 皮带轮 2 处的有效接触半径 R2 与传动皮带 3 在主动皮带轮 1 处的有效接触半径 R1 的商确 定, 其可以在取值范围内连续地变化。 传动皮带 3 包括两个环状承载件 31 和达几百个的多个相对薄的横向元件 32, 所述 横向元件 32 沿承载件 31 的纵向可动地设置在承载件 31 上并且主要相对所述承载件 31 横 向地定向。横向元件 32 接收所述夹紧力, 以使得在主动皮带轮 1 旋转时, 在盘 4、 5 和传动 皮带 3 之间的摩擦力迫使元件 32 沿所述运动 M 的方向从所述主动皮带轮 1 被推入到从动 皮带轮 2 中并且再次返回, 由此通过环状承载件 31 引导和支撑。
图 2 提供了已知的传动皮带 3 的横截面, 所述横截面是沿其纵向定向的横截面。 在 图 2 中传动皮带 3 的横向元件 32 以前视图被示出。元件 32 包括三个主要的部分, 也就是 大致箭头状的顶部部分 33、 大致梯形的底部部分 35 和具有相对有限的宽度的大致长形的 柱部分 34, 所述柱部分 34 将所述顶部部分 33 和底部部分 35 互相连接。横向元件 32 被结 合到安装在传动皮带 3 的环状承载件 31 上的传动皮带 3 中, 所述环状承载件 31 每个都由 层叠的一组互相嵌套的平坦且薄的金属环 30 组成, 所述金属环 30 沿径向一个围绕另一个 嵌套。在柱部分 34 的两侧, 横向开口的槽 36 被限定在顶部部分 33 和底部部分 35 之间以 用于接收皮带的环状承载件 31 中的一个。 底部部分 35 本身设有达成与相应的皮带轮盘 4、 5 摩擦接触的侧向接触面 42, 所述接触面 42 互相成锐角定向, 所述锐角与皮带轮 1、 2 的锥 形盘 4、 5 的展开角、 即 V 槽夹角大致相符。
此外, 纵向凸出的钉柱 38 设置在横向元件 32 的前侧主表面 40 上, 所述钉柱 38 将 被容纳在设置于相邻横向元件 32 的后侧主表面 41 中的孔 39 中。钉柱 38 和孔 39 被提供, 以当在传动装置中运行期间传动皮带 3 的相邻的横向元件 32 相对于所述传动皮带 3 的纵 向横向地互相对齐。在横向元件 32 的底部部分 35 处, 其厚度沿径向向内的方向至少有效
地逐渐变细, 以便于当元件被夹紧在皮带轮 1、 2 的盘 4、 5 之间时相邻的元件 32 关于轴向互 相倾斜。所谓的倾斜边缘 37 限定出在相应的横向元件 32 的所述锥形的径向内部部分与其 具有相对恒定的厚度的径向外部部分之间的过渡部。在这种情况下, 倾斜边缘 37 被提供作 为横向元件 32 的前侧主表面 40 的弯曲过渡表面部分。
图 3 是安装在传动皮带 3 的皮带轮 1 和 2 之间的传动装置中的传动皮带 3 的示意 性横截面视图, 所述横截面与刚好从环状承载件 31 径向向外的横向元件 32 的柱部分 34 相 交。所述传动装置被示出在皮带轮的零未对齐位置中, 这意味着限定在相应的皮带轮 1、 2 的盘 4、 5 之间的 V 槽的中心沿轴向重合。在所述位置中, 传动皮带 3 及其环状承载件 31 相 对于皮带轮 1、 2 的旋转轴成直角地定向, 而横向元件 32 与其大致平行地定向。
在图 3 的横截面中示出的是, 两个环状承载件 31 都与皮带轮盘 4、 5 接触, 这是已 知的传动皮带 3 的设计特点。在已知的传动皮带 3 中, 已知环状承载件 31 和横向元件 32 在运行期间以其自身的圆周速度、 即旋转速度各自运动。当动力通过传动皮带 3 传输时, 环 状承载件 31 的速度超过横向元件 32 的速度以使得它们之间存在滑动接触。在已知的、 全 金属制的传动皮带 3 中, 通过沿轴向为横向元件 32 的底部部分 35 的表面部分提供具有设 置为朝向元件 32 的侧向接触面 42 偏离中心的最高点的稍微凸出的弯曲部, 环状承载件 31 在所述滑动接触中被朝向皮带轮盘 4、 5 偏压, 所述表面部分形成槽 36 的径向内表面并且分 别抵靠相应的环状承载件 31 的径向内表面。结果, 在每个环状承载件 31 和所述柱部分 34 之间存在轴向间隙 P, 以使得位于皮带轮 1、 2 中间的横向元件 32 能够沿轴向远离所述中心 线运动, 虽然所述运动通过相互作用的钉柱 38 及其孔 39 被限定在每一对相邻的元件 32 之 间的轴向间隙限制。 尽管如此, 如提供了横向元件 32 的在运行期间沿其运动方向的后侧主表面 41 的 视图的图 4A 所示意性地示出的那样, 甚至是横向元件 32 的如此相对小的轴向偏移量也使 得它们在与另一个皮带轮盘碰撞之前在位置 I 处与例如为沿轴向固定的盘 5 的一个皮带轮 盘 4、 5 碰撞到其相应的侧向接触面 42 上, 并且由此接收沿轴向定向的冲击。所述碰撞导致 相应的元件 32 不仅朝向皮带轮 V 槽的中心线沿轴向移动, 而且绕与其所述钉柱 38 和孔 39 重合的一虚拟的、 主要沿纵向定向的轴线旋转 ( 图 4A 中的箭头 ), 以使其会沿歪斜的方向进 入皮带轮盘 4、 5 之间, 如在图 4B 中以放大的尺寸示出的那样。可以相信, 正是所述旋转以 及由此歪斜地进入横向元件 32 的皮带轮 V 槽导致了、 或至少显著地促成了在其皮带轮的零 未对齐的所述位置处所观察到的不期望地提高的振动水平和传动装置的稍微降低的动力 传输效率。
作为以上所观察到的问题的解决方案, 并且基于其成因分析, 本发明建议设计传 动皮带 3 以使得环状承载件 31 借助于推动机构朝向横向元件 32 的柱部分 34 被偏压, 关于 这一点, 图 5A 中示出了本发明的第一实施方式。图 5A 提供了类似于图 3 的传动皮带 3 的 横截面, 然而仅提供了其一个小截面。根据通过将环状承载件 31 朝向横向元件 32 的柱部 分 34 偏压的所述图 5A, 可立即清楚地看出, 其间的轴向间隙已经被完全移除。因此在传动 装置运行期间, 横向元件 32 将在传动皮带 3 中在其环状承载件 31 之间沿轴向居中地对齐。 以上提及的横向元件 32 与皮带轮盘 4、 5 的单侧碰撞以及由此引起的不利的旋转将因此被 抑制并且传输效率提高。
在以类似于图 5A 的横截面的方式由图 5B 的横截面示出的根据本发明的传动皮带
3 的第二实施方式中, 传动皮带 3 结合了将环状承载件 31a 中的一个朝向横向元件 32 的柱 部分 34 偏压并且将相应的另一个承载件 31b 沿轴向远离所述柱部分 34 偏压的推动机构。 根据本发明的传动皮带 3 的所述第二实施方式可优于其所述第一实施方式, 因为在运行期 间由于仅有所述一个环状承载件 31a 抵靠所述柱部分 34, 因此横向元件 32 的柱部分 34 由 此被加载到有利地更小的程度。此外, 可以相信, 与所述第一实施方式相比较, 根据本发明 的传动皮带 3 的所述第二实施方式提供了在另外的传动比下横向元件 32 朝向皮带轮 V 槽 的更好的轴向定位和引导, 其中皮带轮 V 槽处于互相沿轴向偏移的位置。
为完整起见, 记得环状承载件 31 的所述偏压可以通过沿轴向定向的力、 或通过至 少施加于其上的分力实施, 因此沿期望的轴向推动承载件 31, 即, 或者朝向所述横向元件 32 的柱部分 34 或者远离所述柱部分 34 朝向其相应的侧向接触面 42 推动承载件 31。将所 述偏压力作用于环状承载件 31 上的推动机构的两个已知的设计依赖在传动皮带 3 运行期 间在承载件 31 和横向元件 32 之间存在的滑动接触, 其中环状承载件 31 的纵向或圆周速度 典型地超过横向元件 32 的纵向或圆周速度, 机械地或者流体动力地生成所述偏压力。
在图 6 中以类似于图 3 的横截面的传动皮带 3 的横截面示出了用于沿期望的轴 向、 即朝向或者远离横向元件 32 的柱部分 34 推动环状承载件 31 的第一机械功能推动机 构。在图 6 中, 底部部分 35 的支撑表面部分 43 被设有凸出弯曲部 (convex curvature), 所述凸出弯曲部实际上将呈现得远远小于如图 6 所示的凸出弯曲部, 所述支撑表面部分 43 形成槽 36 的径向内表面并且抵靠和支撑相应的环状承载件 31 的径向内部环 30 的径向内 表面 44。所述凸出弯曲部的最高点 A 布置为相对于所述支撑表面部分 43 的轴向或宽度尺 寸偏离中心 C, 或者位于更朝向横向元件 32 的柱部分 34 处 ( 如图 6 所示 ) 以用于朝向所述 柱部分 34 偏压相应的环状承载件 31, 或者位于更朝向横向元件 32 的相应的侧向接触面 42 处 ( 未示出 ) 以用于远离所述柱部分 34 偏压相应的环状承载件 31。
在图 7 中以传动皮带 3 的横截面示出了用于沿期望的轴向、 即朝向或者远离横向 元件 32 的柱部分 34 推动环状承载件 31 的第二主要流体动力功能推动机构。在图 7 中提 供了环状承载件 31a 和 31b 的底部、 即径向向外指向的视图, 因此显示出其径向内表面 44。 环状承载件 31a、 31b 的径向内表面 44、 即其沿径向最靠内部的环 30 设有包括相对于承载 件 31a、 31b 的纵向成锐角定向的脊 45 和 / 或槽 ( 未示出 ) 的表面轮廓。在运行期间沿环 状承载件 31a、 31b 相对于横向元件 32 运动的方向 D 观察, 所述脊 45 或者在最接近于元件 32 的相应的侧向接触面 42 的承载件 31a 的侧面 S1 上开始以用于朝向元件 32 的柱部分 34 偏压相应的承载件 31, 或者它们在最接近于所述柱部分 34 的承载件 31b 的的侧面 S2 上开 始以用于远离所述柱部分 34 偏压相应的承载件 31b。