专利名称：传动皮带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的传动皮带。当前类型的传动皮 带通过它们在连续可变传动装置中的应用而普遍已知，所述连续可变传动装置用于在发动 机和特别地用于汽车的目的的负载之间以连续可变的速度和扭矩比传输机械动力。所述传 动装置和传动皮带例如在欧洲专利申请EP-A-1219860中描述。
背景技术：
所述已知的传动皮带一般地包括环状承载件和一系列的几百个横向元件，每一个 所述横向元件都具有沿纵向相面对的前侧主表面，所述元件大致平行地定向。承载件设置 在元件的槽中以使得元件可以在其纵向上沿承载件自由滑动。皮带的横向元件每一个都在 前侧主表面上设有所谓的摇摆边缘(rocking edge)，所述摇摆边缘形成在具有沿径向向内 方向减小的纵向尺寸或厚度的元件底部区段和具有近乎恒定、或至少相对恒定的厚度的元 件顶部区段之间的过渡部。横向元件每一个都还包括位于承载件接收槽下面的至少大致梯 形的下部部分或本体部分、至少大致箭头状的上部部分或头部部分以及位于所述头部部分 和本体部分之间并且将它们互相连接的中央部分或柱部分。通常，所述摇摆边缘设置在所 述本体部分中、即从承载件接收槽径向向内处，所述本体部分还设有侧向面对侧或接触表 面，在其任一侧上均设有一个，以用于在其运行期间达成与传动装置的皮带轮的摩擦接触。在连续可变传动装置中，传动皮带可旋转地连接两个皮带轮，所述皮带轮中每一 个都具有限定出可变宽度的V槽的两个大致圆锥形地成形的皮带轮盘，传动皮带的一纵向 弯曲区段位于其间。因此在所述传动装置中传动皮带的姿态包括两个纵向笔直的轨迹和 两个纵向弯曲的轨迹，在所述纵向笔直的轨迹处所述传动皮带从一个皮带轮横跨到另一个 皮带轮，在所述纵向弯曲的轨迹处所述传动皮带相对所述两个皮带轮中的每一个以相应的 曲率半径在皮带轮的盘之间延伸并且与它们摩擦接触，所述半径限定传动装置的几何传动 比。在所述弯曲轨迹部分中，横向元件通过它们的相应的摇摆边缘互相接触。皮带轮盘将夹紧力施加到传动皮带的横向元件上，所述力一方面使得能够在相应 的皮带轮和传动皮带之间通过摩擦力实现扭矩传输，另一方面相对于相应的皮带轮的旋转 轴线径向向外地推动横向元件。横向元件实际的径向运动被承载件限制，以使得夹紧力经 由其间的法向力通过横向元件被传输到承载件。承载件由此处于张紧力下，其借助于沿承 载件的周边向前彼此推进的横跨元件能够实现从主动皮带轮到从动皮带轮的扭矩传输，同 时由此被支撑和引导。在传动皮带的另一侧，横向元件从从动皮带轮返回到主动皮带轮，然 而其以存在于其间的低得多的、或许甚至为零的推进力返回。通常的做法是传动皮带的横向元件的综合厚度稍微小于承载件的周边，以使得在 至少两个相邻的、即相邻而不是直接抵接的横向元件之间沿纵向存在间隙，和/或(a/o)以 用于允许传动皮带被毫无困难地装配。所述间隙被表示为皮带的纵向余隙，通过以圆形的 姿态放置皮带以及分离地滑动、即沿承载件的周边沿互相相反的纵向滑动皮带的两个相邻 横向元件，直到皮带的所有横向元件都以连续的排列通过它们相应的摇摆边缘互相抵接，
3所述纵向余隙被限定并且可以被测量。因此形成在所述两个相邻的但却分离地滑动的元 件之间的间隙限定出将在摇摆边缘的径向位置处被测量的所谓的初始静态余隙。因此，注 意到当在传动装置中运行期间元件之间的沿纵向的实际或动态余隙取决于传动皮带的精 确姿态、即取决于几何传动比以及施加到其上的负载而变化。此外，由于在传动装置运行期 间横向元件的磨损，因此皮带的纵向余隙倾向于随时间经过而增大。实际上申请人已经发 现，到传动皮带的使用寿命结束时，最终的动态余隙典型地可以高达所述初始静态余隙的 十倍。尽管其极大地有助于传动皮带装配，但也已经认识到在本领域中纵向皮带余隙在 传输效率上具有不利影响，所述不利影响可以理解如下。由于传动装置中的力的相互作用， 因此当进入主动皮带轮时，横向元件在它们被所述主动皮带轮张紧(taken up)之前不得不 克服一些阻力，即，它们不得不被主动地推进到主动皮带轮的盘之间。此外，一旦所述横向 元件达成与主动皮带轮摩擦接触，它们就通过其旋转被加速向前。通过这两个影响，动态余 隙倾向于积累在主动皮带轮上皮带的纵向弯曲的轨迹的第一部分或入口部分中。这意味着 仅有所述弯曲轨迹的一部分可用于建立元件之间的推进力，所述后一个第二部分表示为在 其中元件互相抵接的所述弯曲轨迹的主动部分。在所述主动部分中，横向元件相对于主动 皮带轮的旋转向后滑移，由此存在于入口部分中的相邻元件之间的余隙被消除。然而，通过 所述滑移，能量被耗散并且传输效率被不利地影响。
发明内容
本发明的一个目的是提高传动装置的效率以及更特别地减轻纵向皮带余隙的以 上提及的不利影响。显然，所述目的在原理上可以通过减小静态余隙的量而实现，在本领域 中这已经如由例如公开文献JP-A-63/266247和W0-A-98/04847所提出的那样被建议。然 而，因为在装配目前的类型的传动皮带时可能遇到的问题，因此这种解决方案可能并不有 利。然而，根据本发明，以上目的可以备选地通过应用根据权利要求1所述的传动皮 带而实现，其有利地并不对纵向皮带余隙的量有特殊要求。通过应用权利要求书所要求保护的方案，所实现的是，在传动皮带的笔直返回轨 迹部分中，即在横向元件从从动皮带轮被输送回到主动皮带轮的位置，元件通过它们相应 的最厚的部分、即在其径向外部上互相接触。因此，限定出横向元件的顶部区段的厚度增大 或楔形形状，以使得至少初始静态余隙通过笔直返回轨迹部分中的元件被补偿。由于返回 轨迹部分的长度典型地合计稍微小于总皮带周长的四分之一，因此如EP-A-1219860中所 详细地导出的那样，存在于所述轨迹部分中的横向元件的数量可以通过以下方程式(1)在 保留侧(save-side)上近似地表示 其中-Ne表示在传动皮带的笔直返回轨迹部分中横向元件的近似数量，-L是皮带在摇摆边缘处的周长，以及-Dr是皮带的横向元件在其摇摆边缘处的厚度。
因此根据本发明，可得到所述元件数量Ne以通过其楔形顶部区段的特征补偿初 始静态余隙，从而以下方程式(2)可以被导出 其中-AD是横向元件的顶部区段的平均厚度增大量，以及-Csi是结合到传动皮带中的初始静态余隙。优选地，最终动态余隙也以同样的方式至少部分地被补偿，对此AD应该大于根 据方程式2计算的值。在这方面，所述最终动态余隙的完全的补偿当然表示所述平均厚度 增大量AD的有目的的上限。基于最终动态余隙典型地可能高达所述初始静态余隙的十倍 的以上观察结果，对于平均厚度增大量AD可以因此达到以下范围 因为在一些当前应用的传动皮带设计中，以上参数L、Csi和Dr以这样的方式结 合，由等式(1)指定的AD范围的上限范围与从EP-A-1219860已知的备选地限定的范围 0.01 -Dr^ AD彡0.20 .Dr部分地重叠，尽管出于完全不同的目的，所述理论上已知的范 围在此被明确地舍弃。此外，注意到，在当前应用的传动皮带的设计中，已经被采纳为基本规则的是，参 数AD不应该变得小于零以便于避免皮带在所述笔直轨迹部分中呈现凹入的、即径向向 内的弯曲，由此横向元件的头部部分会被承载件不利地加载。连同制造中不可避免的偏 差和公差的概念一起，这意味着单个横向元件典型地在一定的公差内产生，例如使其满 足-0.0025 *Dr彡δ δ D彡0. 0075 *Dr，其中δ D是相应的、即单个横向元件的顶部区段的 厚度增大量。实际上、即在已知的传动皮带中，参数AD因此设有概念上的正值，然而，所述 正值不超过0. 0035 · Dr，可能的AD范围的事实上应用的下限范围在此也被明确地舍弃。
本发明在附图中被示出，其中图1是以传动装置的透视图形式绘制的示意图，在其中使用了根据本发明的传动 皮带；图2是传动皮带的横截面；图3示意性地表示出了皮带的初始静态余隙的特征；图4是运行中的图1的传动装置的横截面的示意图，其表示出了动态余隙的特征； 以及图5是在传动装置皮带轮之间的笔直返回轨迹中的根据本发明的传动皮带的一 部分的示意性侧视图。
具体实施例方式图1是以传动装置的透视图形式绘制的示意图，在其中使用了根据本发明的传动 皮带3，所述传动皮带3包括大量的横向元件20，所述横向元件20安装在环状承载件10上以使得元件20可以沿其纵向在承载件10上滑动。传动装置包括每一个都限定出可变宽度 的锥形槽的两个皮带轮1和2，其中装有传动皮带3的纵向弯曲部分。在所述附图中，传动 皮带3被最紧密地弯曲在第一或主动皮带轮1中，所述皮带轮1在运行期间与发动机或马 达(未示出)连接并且将通过其被驱动。在皮带轮1和2中间，传动皮带3跟随大致笔直 的轨迹延伸。所述类型的传动装置及其运行在本领域中公知。图2是沿纵向观察的传动皮带3的横截面。所述附图示出了横向元件20的前视 图以及承载件10的横截面，在传动皮带3的所述实施方式中所述承载件10被示出为包括 两个部分，所述两个部分每一个都包括安装在元件20中的相应的凹部或槽24中的大量“嵌 套的”、即径向层叠的连续条带11。每一个所述槽24都设置在元件20的侧向侧面上和朝向 该侧面开口，并且处于元件20的大致梯形的下部部分或本体部分23和大致箭头状的上部 部分或头部部分21中间。所述上部部分和下部部分21、23经由元件20的中央柱部分22 互相连接。在本体部分23中，设有所谓的摇摆边缘25，所述摇摆边缘25形成具有沿径向向 内方向减小的纵向尺寸或厚度的元件20的底部区段26和具有至少比较起来相对恒定的厚 度的元件20的顶部区段27之间的过渡部。元件20在传动装置运行期间通过侧向接触表 面28达成与皮带轮1和2接触。图3给出了被布置为圆形姿态的传动皮带3的示意性侧视图，并且示出了皮带的 纵向余隙的特征。所述纵向皮带余隙被定义为当传动皮带3的所有横向元件20互相抵接 时在摇摆边缘25的径向位置处存在于两个相邻的横向元件20(a)和20(b)之间的间隙的 宽度。当在被圆形地布置的新传动皮带3中测量时、即其中横向元件20如图3所示被布置 为连续的大致圆形的排列时，所述余隙被称为初始静态余隙Csi。通常提供一定量的初始静 态余隙Csi以允许传动皮带3被毫无困难地装配。纵向皮带余隙还可能由于特别是横向元 件20的磨损引起，其导致在传动皮带3的使用寿命中纵向皮带余隙的极小的但却是概念上 的提高。此外，动态地发生、即在运行期间发生的纵向皮带余隙取决于施加到传动皮带3的 负载而变化，以及取决于传动皮带3在传动装置中的精确姿态、即取决于其弯曲轨迹部分 的半径而变化。到传动皮带3的使用寿命结束时，所述动态余隙Cd(如图4所示)最终达 到所述初始静态余隙Csi的大约十倍。图4给出了图1的传动装置的简化的轴向横截面，其示出了传动皮带3的四个主 要轨迹部分，即，主动皮带轮1的位置处的纵向弯曲部分I、在其中传动皮带3的横向元件 20从主动皮带轮1被输送到从动皮带轮2的绷紧的笔直部分II、从动皮带轮2的位置处的 另一个纵向弯曲部分III、以及在其中元件20从从动皮带轮2返回到主动皮带轮1的松弛 的笔直部分IV。因此，在主动皮带轮1处的弯箭头表示其旋转方向。被灰色阴影覆盖的横 向元件20在传动装置运行期间经受相对高的的推进力，所述力将元件从主动皮带轮1有效 地推进到从动皮带轮2，而在从从动皮带轮2返回到驱动件1的传动皮带3的另外的元件 20之间，相对小的力被施加。同样，因为在运行期间皮带轮变形，因此横向元件20在进入主动皮带轮1、即达成 与其盘摩擦接触时受到阻力。为了克服所述进入阻力，不得不在所述松弛的笔直部分IV中 的所述位置处在横向元件20之间建立至少一些压力，由此元件的连续的排列或连续的串 也在所述轨迹部分中形成。由此，结果动态余隙Cd倾向于积累在位于主动皮带轮1上的纵 向弯曲部分I的第一部分或入口部分Ep中的横向元件20之间，图4中示出了所述现象。
以上所述意味着相对少的横向元件20在主动皮带轮1上可用于建立传动皮带3 中的推进力，所述元件20形成主动皮带轮1上纵向弯曲部分I的所谓的压缩部分Cp。仍然 存在于入口部分Ep中的元件20之间的动态余隙Cd通过在压缩部分Cp中相对于主动皮带 轮1的旋转运动向后滑移的元件20被消除。除了不利地影响传输效率之外，由于仅有所述 后一个部分Cp可用于主动皮带轮1和传动皮带3之间的力传递，因此所述现象还导致通过 主动皮带轮1的盘施加到元件20上的夹紧力相对地且不利地高。可有利的是，限制在其中元件20之间的纵向间隙发生的主动皮带轮1上的入口部 分Ep的尺寸，以及优选地完全消除所述纵向间隙的发生。根据本发明，以上所述可以通过 使元件20的顶部区段27呈锥形而实现，即通过通过使所述顶部区段27的径向外部比其径 向内部厚而实现。本发明所指出的这种措施在图5中以两个相邻横向元件20的侧视图示 出，然而，其是以放大的和示意性的方式示出的。在图5中，仅仅从摇摆边缘25径向向外的、即在所述顶部区段27的径向内部处的 横向元件20的厚度由Dr表示，而Dt表示横向元件20在其径向外部处的厚度。所述两个 参数Dr、Dt之间的差、即Dt-Dr表示单个横向元件20的所述顶部区段27的锥度δ D。通过应用图5的横向元件设计，所实现的是，在传动皮带3的松弛的笔直轨迹部分 或返回轨迹部分III中，即在横向元件20从从动皮带轮2被输送回到主动皮带轮1的位置， 相邻的横向元件20通过它们相应的最厚的部分、即在其径向外部上互相接触。因此在每一 对相邻的横向元件20之间在它们相应的摇摆边缘25的径向位置处存在小的间隙，所述间 隙至多等于所述斜度值SD。根据本发明，斜度值SD被限定为，至少当所述动态余隙Cd被 结合在传动皮带3的松弛的笔直轨迹部分III中所有对相邻的元件20中时，使得至少初始 静态余隙Csi、但优选地还有所述动态余隙Cd被容纳在所述间隙中。因此根据本发明，在传 动装置运行期间，至少初始静态余隙Csi将位于所述松弛的笔直轨迹部分III中，以使得仍 然存在于所述入口部分Ep中的动态余隙Cd的量或部分的动态余隙Cd将至少被充分地和 有利地减小。通过所述措施，横向元件将相对于主动皮带轮的皮带轮盘显著地更少地滑移， 并且传输效率将因此提高。此外，传动皮带3和皮带轮1、2之间摩擦接触中的磨损还可以 被有利地减小。取决于传动装置的所述特定的设计并且特别是取决于应用在其中的传动皮带设 计，通过应用由本发明限定的措施以适当扩展，所述动态余隙Cd甚至可以从所述入口部分 Ep被完全消除。
权利要求
用于连续可变传动装置的传动皮带(3)，所述传动皮带(3)包括设置在所述皮带(3)的环状承载件(10)上并且与所述环状承载件(10)具有滑动关系的一系列几百个横向元件(20)，每一个横向元件(20)都包括底部区段(26)和顶部区段(27)，所述底部区段(26)位于从所述横向元件(20)的沿轴向定向的摇摆边缘(25)径向向内处并且具有沿径向向内方向显著地减小的纵向尺寸，所述顶部区段(27)位于从所述摇摆边缘(25)径向向外处并且具有沿径向向外方向稍微增大的纵向尺寸，其特征在于，在所述传动皮带(3)的所述横向元件(20)之间平均起来，所述顶部区段(27)沿径向向外方向的纵向尺寸上的所述增大量大于 <mfrac><mrow> <mn>4</mn> <mo>·</mo> <mi>Dr</mi> <mo>·</mo> <mi>Csi</mi></mrow><mi>L</mi> </mfrac>其中 Dr是所述横向元件(20)在其摇摆边缘(25)处的纵向尺寸， Csi是当所述皮带(3)在其横向元件(20)的所述摇摆边缘(25)之间被布置为圆形的姿态时所测量的最初被结合到所述传动皮带(3)中的纵向间隙的量，以及其中 L是所述皮带的在其横向元件(20)的所述摇摆边缘(25)处的周长，其中所述顶部区段(27)在纵向尺寸上的增大量中低于0.0035·Dr和高于0.01·Dr的任何值都被明确地舍弃。
2.根据权利要求1所述的传动皮带(3)，其特征在于，所述顶部区段(27)沿径向向外 方向的纵向尺寸上的所述增大量小于40· Df. Csi/L
全文摘要
传动皮带(3)，其包括几百个横向元件(20)，所述横向元件(20)设置在环状承载件(10)上且与其具有滑动关系，并且具有位于从沿轴向定向的摇摆边缘(25)径向向外处的顶部区段(27)，所述顶部区段(27)具有沿径向向外方向稍微增大的纵向尺寸。在所述传动皮带(3)的所述横向元件(20)之间平均起来，所述顶部区段(27)沿径向向外方向的纵向尺寸上的所述增大量大于(方程式(I))其中Dr是所述横向元件(20)在其摇摆边缘(25)处的纵向尺寸，Csi是当所述皮带(3)在其横向元件(20)的所述摇摆边缘(25)之间被布置为圆形的姿态时所测量的最初被结合到所述传动皮带(3)中的纵向间隙的量，以及其中L是所述皮带的在其横向元件(20)的所述摇摆边缘(25)处的周长。
文档编号F16G5/16GK101910677SQ200780102079
公开日2010年12月8日 申请日期2007年12月24日 优先权日2007年12月24日
发明者P·A·J·M·费斯 申请人:罗伯特·博世有限公司