适于在用于无级变速器的传动带中使用的承载环的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种由钢制成的承载环(32)的制造方法，所述承载环(32)在用于无级变速器的传动带(3)中使用，所述制造方法包括下述加工步骤：?将基础材料制成的板(11)焊接成管(13)的形状，?以熔化切割工艺、例如借助于激光器(19)，从管(13)分离出环形段(14)，?将环形管段(14)退火，以及?加工经过退火的环形管段(14)以形成承载环(32)，所述加工至少包括借助于滚压工艺拉长经过退火的环形管段(14)。
【专利说明】
适于在用于无级变速器的传动带中使用的承载环的制造方法
技术领域
[0001]本公开涉及一种用于以钢基础材料制造承载环的方法，所述承载环适于在用于无级变速器的闭环传动带中起横向元件的承载件的作用，所述方法包括下述步骤:
[0002]-提供基础材料制成的板，
[0003]-将板弯成管的形状，两个侧面由此相互靠着布置，
[0004]-以焊接工艺将所述两个侧面固定在一起，以形成管，
[0005]-从管分离出环形段，以及
[0006]-加工环形管段以形成用于传动带的承载环，所述加工至少包括以滚压工艺拉长环形管段。
【背景技术】
[0007]为了在从管分离出环形段时，避免管和/或环形管段在焊接位置处和/或在焊接加工的所谓热影响区断裂或损坏，管在这种分离之前进行退火。在这种管的退火加工中，在焊接加工中引入焊接点和热影响区中的脆性通过材料在显著大于600摄氏度的温度、例如大约800°C下的回复和再结晶被消除。
[0008]应注意，考虑到滚压工艺，也由于同样的原因必需对管进行退火加工，S卩，为了使得环形管段能够在不伴随着不期望的从环形管段的焊接点或热影响区内变形或甚至断裂的情况下被拉长。
[0009]用于无级变速器的传动带是公知的。通常，这种传动带包括两组两端连接的、即闭环的环件，所述环件支承传动带的大量的横向元件，所述横向元件沿传动带的整个圆周布置成大致连续的列。传动带的这些承载环相当地扁，即承载环的内圆周与外圆周之间的径向距离相对于沿轴向方向的尺寸是相当小的。
[0010]在无级变速器中，传动带布置在两个协作的带轮之间，两个带轮之间实现连续的变速比。在工作期间，传动带将扭矩从带轮中的一个带轮传递至另一带轮，和/或通过传动带的横向元件从所述一个带轮相互推动至所述另一带轮。
[0011]在无级变速器工作期间，传动带的承载环受到弯曲力和拉力，因此承载环的金属疲劳将在传动带的可能的失效中起作用。承载环对这种金属疲劳的抵抗力很大程度上取决于所用的钢的类型、质量和处理。为承载环的传动带应用提供所需材料性能的优选的基础材料是马氏体钢。
[0012]从管分离出环形段通常由被迫使进入管的材料中的转动的一个或一个以上切割刀具执行，所述管也转动。本领域中已知这种分离加工的多种基本设置，例如在国际专利申请TO2005/039812-A1 和W02004/089568-A1 中以及在欧洲专利申请EP-1130282-A和EP-1108919-A中所述的那样。然而，在所有这些情况下，切割刀具都在管上施加相当大的(剪切)应力，所述管只有在管的材料具有足够的韧性的情况下才不会发生断裂或不期望的变形。实际中，这意味着，在焊接管之后且在从管分离出环形段之前，管必须被退火。
【发明内容】
[0013]根据本公开，通过使用激光、等离子束或类似的热源，通过以熔化切割工艺熔化而从管分离出环形段，不会出现所述剪切应力。因此，在这种熔化切割工艺的情况下，管的韧性或脆性几乎不对切割的质量、即环形管段的质量产生影响。无论如何，即使在管的熔化切割之前不对管进行退火的情况下，管的上述不期望的变形或断裂也将不会发生。
[0014]乍看起来，熔化切割工艺的该后者方面在实际中似乎无关紧要，因为不管怎样都必须执行管的退火加工，以使得滚压加工能够在不使环形管段损伤或断裂的情况下执行。然而，基于对本公开的深入理解，该方面仍可有利地应用。尤其，根据本公开，焊接之后的退火被延后直至以熔化切割工艺从管分离出环形管段之后。由此，提高了承载环的制造方法的整体效益、尤其是成本效益。
【附图说明】
[0015]现在将参照附图示例性地说明本公开的上述基本特征。
[0016]图1是已知的传动带的一部分的示意图，所述传动带包括分别由多个相互嵌装的承载环表示的两个环组以及多个横向元件。
[0017]图2是表示由板状的基础材料制造用于传动带的环组的已知方法中的已知的加工步骤序列的示图。
[0018]图3示出了已知的环组制造方法中的从管分离出环形段的加工步骤的已知的设置。
[0019]图4出了将在本公开的情况下应用的从管分离出环形段的加工步骤的替代性设置。
[0020]图5是表示根据本公开的作为环组制造的一部分的新颖的加工步骤序列。
【具体实施方式】
[0021 ] 部分地在图1中示意性地示出的已知的传动带3包括两个环组31，所述环组31包括相互嵌装的环形金属环，所述金属环以承载件32表示，传动带3还包括多个单独的金属横向元件33，所述横向元件33分别在其每一侧上设有凹部34，环组31设在所述凹部中。在已知的传动带3中，横向元件33形成跨越且大致连续地填充环组31的整个圆周的列。在用在变速器中时，传动带3被保持在两个变速器带轮之间，带3的环组31通过带轮被张紧，使得横向元件33的列可在被环组31引导的同时将驱动力从一个带轮传递至另一带轮。
[0022]图2概略地示出了用于形成传动带3的环组31的典型制造方法中的主要步骤，所述方法包括中间产品承载环的制造。
[0023]在第一加工步骤I中，基础材料的具有大约0.4mm厚度的板11被弯成圆筒形，板11的会合的侧面12在第二加工步骤II中被焊接起来，以形成中空圆筒或管13。在第三加工步骤III中，为了使金属晶格回复和再结晶，使管13在温度明显高于600摄氏度、例如大约为800摄氏度的工业炉16中退火。此后，在第四加工步骤IV中，从管13的主体分离出环形段14。在下一步-加工步骤五V中，环形管段14的侧面或边缘15被处理，以改善其表面质量或形状。在图示示例中，借助于边缘恪化加工对边缘15进行处理，在所述恪化加工中所述边缘15通过借助于热源、例如激光器20短暂地被熔化而再成形，这种边缘熔化加工本身从WO 2012/089228A1知晓。此后，环形管段14在第六加工步骤VI中被滚压，以便在被拉长时将其厚度减小至小于0.2mm、通常为大约0.185mm，由此形成承载环32。
[0024]承载环32随后经过用于消除之前的滚压加工(即步骤五VI)的加工硬化效应的另一退火加工步骤VII。此后，在第八加工步骤VIII中，校准承载环32，即将环件32绕着两个转动辊安装并通过迫使所述辊分开而将环件32拉伸至预定圆周长度。在该第八加工步骤VIII中，内应力分布也被施加在承载环32上。此后，承载环32在两个单独的加工步骤、即第九加工步骤IX的时效处理或体相沉淀硬化和第十加工步骤X的氮化或表面硬化中进行热处理。特别地，这两种热处理都涉及将钢制环件32在包含工艺气体的炉室中进行加热，所述气体气氛对于环件时效处理而言通常包括氮气和一些(例如体积百分数为大约5%的)氢气，对于环件氮化而言通常包括氮气和氨气。根据用于钢制承载环32的金属(即通常为马氏体钢合金)以及根据承载环32的期望的力学特性，这两种热处理通常都在400摄氏度至500摄氏度的温度范围内进行，且分别可持续小于30分钟至超过120分钟。
[0025]最后，如进一步地在图3中最后绘出的第十一加工步骤XI中所示，通过将多个如此加工的承载环32径向地堆叠(即嵌装)，形成层合式环组31。显然，环组31的承载环32必须被合适地选择尺寸，例如必须在圆周长度上稍微不同以使承载环32能够围绕彼此紧密地适配。为此，环组31的承载环32通常有目的地从很多尺寸不同的承载环32中选择。
[0026]上述第四加工步骤IV的从管13分离出环形管段14的已知的设置在图3中示意性地示出。图3以截面示出管13;然而，实际上管13的直径远大于它的壁厚度。圆17表示在切割加工期间大致为圆柱形的可转动的切割工具17相对于管13的多个连贯的径向位置。然而，实际上切割工具17具有固定的径向位置，而管13相对于切割工具17转动。当切割工具17在切割过程中径向向内移动时，相配工具18在管13的内侧上为管13提供支撑。实际的切割在两个阶段Ι、Π中进行。在切割的第一阶段I中，切割工具17在管13的材料中逐渐穿过转动的管13的壁厚度(位置Ia-1c)、由此沿着螺旋切割线C移动。然后，在切割的第二阶段II中，环形段在管13的一次完整的旋转中完全从管13分离。可确定，在第四加工步骤IV的该已知的设置中，大的切割力通过切割工具17被施加在管13上。
[0027]加工步骤IV的从管13分离出环形管段14的另一设置在图4中示意性地示出。在该第二实施例中，集中式热源(例如激光束)19被用于熔穿管13的壁厚度。在管13相对于热源19的一次完整的旋转中，从起始位置S开始形成完整的圆周切割，并从管13分离出环形段
14。可确定，在第四加工步骤IV的该特定设置中，在管13和/或环形段14上仅施加最小的力。
[0028]实际中，在焊接时被引入管13的材料中的内应力结合由例如如图3所示的机械切割工具17、18施加的力，例如通过管13和/或环形管段14的不期望的变形导致管13和/或环形管段14被损坏甚至断裂。然而，在熔化切割加工中，未施加大的切割力，由此，管13和/或环形管段14将不会因此被损坏。由此，如果借助于熔化切割加工而不是机械切割加工从管13分离出环形段14(加工步骤IV)，那么就不必执行第三加工步骤III的管的退火。但是，产生的环形管段14必须在其滚压之前、即在制造承载环32和最终制造传动带3的环组31的第六加工步骤VI之前进行退火。
[0029]根据本公开，环形管段14的退火有利地被延后，即仅直到其边缘15在第五加工步骤V中被处理之后才执行。在整体的承载环制造方法的该特定设置中，第五加工步骤V的边缘熔化可根据现有技术、即包括如W02012/089228A1所讲授的退火后处理来执行，而有利地不需要在第六加工步骤VI的滚压环形管段14之前进行第二退火加工步骤。承载环的制造的相关部分的该新颖的设置在图5中示出。
[0030]根据图5，在第二加工步骤II中焊接管13之后，管13直接在熔化切割加工中、即在第四加工步骤IV中被切割成多个环形段14，由此跳过了传统制造方法中的第三步骤III的退火。此后，在第五加工步骤V中，环形管段14的边缘15通过激光器20被处理，所述激光器20使这些边缘15短暂地熔化的。不过，此后是使环形管段14经过加工步骤V-b的退火，以便通过回复和再结晶使环形管段14的各处的材料性能相同。在该后一种加工步骤V-b中，由焊接加工步骤I1、分离加工步骤IV和边缘熔化加工步骤V产生的热影响区都被同时消除、即有利地在单个加工步骤V-b中消除。由此在所述第四加工步骤IV的熔化切割中和在所述第五加工步骤V的边缘熔化中，管13的金属晶体结构仍包括在第二加工步骤II的管的焊接中形成的不规则部，即仍包括焊接结构和热影响区。
[0031]最后，应注意，即使未选择边缘熔化加工来处理环形管段14的边缘15(加工步骤V)，而是将另一加工、例如磨石滚磨或刷擦用于该目的，只有在这另一种边缘处理加工完成之后才将环形管段14退火仍可以是有利的。毕竟，以该方式，只有在熔化切割(加工步骤IV)和边缘处理(加工步骤V)之后达到所需的质量标准的那些中间产物才将(必须)在滚压(加工步骤VI)之前被退火(加工步骤V-b)。
[0032]除了前述说明书的全部内容和附图的所有详细内容之外，本公开还涉及和包括权利要求的所有特征。权利要求中带括号的附图标记不限制其范围，而是仅作为相应特征的不具约束力的示例。权利要求的特征可根据具体情况单独地应用于指定的产品或指定的过程，但是也可在其中应用这种特征中的两个或多个的组合。
[0033]由本公开所代表的本发明不限于本文明确提出的实施方式和/或示例，而是还包括其修改、改进和实际应用，尤其包括本领域专业人员力所能及范围内的那些修改、改进和实际应用。
【主权项】
1.一种用于制造承载环(32)的方法，所述承载环(32)由钢制成，所述方法包括下述步骤: -提供基础材料制成的板(11)， -将板(11)弯成管形，从而板(11)的两个侧面(12)相互靠着、或至少彼此直接相对地布置， -以焊接工艺将所述两个侧面(12)固定在一起，以形成管(13)， -从管(13)分离出环形管段(14)，以及 -加工环形管段(14)以形成承载环(32)，所述加工至少包括以滚压工艺拉长环形管段(14)， 其特征在于，借助于熔化切割工艺、如等离子切割或激光切割，从管(13)分离出环形管段(14)，然后、但在以滚压工艺拉长环形管段(14)之前，使环形管段(14)经过退火热处理，以用于环形管段(14)的钢的再结晶。2.如权利要求1所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，在所述退火热处理中，环形管段(14)在炉室(16)中被加热至且之后在一定时间内保持在超过600摄氏度的温度。3.如权利要求1或2所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，管(13)不经过退火热处理。4.如权利要求1或2所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，管(13)的金属晶体结构包括不规则部，尤其包括焊接结构和/或热影响区。5.如前述权利要求中任一项所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，在环形管段(14)的退火热处理之前，以边缘熔化工艺熔化环形管段(14)的边缘(15)。6.如权利要求5所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，环形管段(14)在边缘熔化工艺之前不经过退火热处理。7.如前述权利要求中任一项所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，基础材料制成的板(11)、管(13)和/或环形管段(14)的(壁)厚度为大约0.4_。8.如权利要求7所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，承载环(32)的(壁)厚度小于0.2mm。9.如前述权利要求中任一项所述的用于制造承载环(32)的方法，其特征在于，承载环(32)用作用于无级变速器的传动带(3)或在用于无级变速器的传动带(3)中使用，所述无级变速器具有两个带轮(1、2)以及所述传动带(3)。10.—种传动带(3)，所述传动带(3)具有横向元件(33)和至少一个环组(31)，横向元件(33)应用在环组(31)上，所述环组(31)由多个承载环(32)组成，所述承载环(32)沿径向方向相互嵌装，承载环(32)部分地借助于根据前述权利要求中任一项、尤其是权利要求8所述的用于制造承载环(32)的方法来制造。
【文档编号】B23P15/00GK105848823SQ201480070856
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月24日
【发明人】A·伯尼瑟尔, J·弗美尔, P·努乌斯
【申请人】罗伯特·博世有限公司