带有一组嵌套式钢制柔性环的传动带的制作方法

本发明涉及一种用在众所周知的带轮型无级变速器或cvt中的传动带，该无级变速器或cvt通常用在机动车辆内，用来以可变速比/扭矩比将机动车的发动机产生的动力传送到其从动轮。在该变速器中，传动带被设置在各自包括一对圆锥盘的两个带轮上，圆锥盘限定出锥形圆周槽，传动带的相应圆周部分位于槽内同时通过带轮盘夹在其间。

背景技术：

一种知名类型的传动带详细记载在ep1216366a1中，该特别的带类型在现有技术中被称为推式传动带。这种已知的传动带包括多个钢制的横向段，各横向段具有至少一个、但是通常为两个凹部，在所有情况下传动带的一组多个相互同心嵌套的柔性钢环的圆周部分容纳于凹部中。在现有技术中，横向段也被称为横向元件或部件，环被称为箍、环结或者带，环组被称为环形承载件。在已知的传动带中，横向段未连接到环组上，而是可沿其圆周滑动，同时由此被限制在与其垂直的轴向和径向方向上。

已知的是，在这种类型的变速器中，横向元件在两个带轮的位置，即横向元件夹在各带轮的轮盘之间的位置，受到径向向外指向的力，其作为法向力支撑在环组径向最内侧的环上，因此在那里产生张力。由于这个张力，径向最内侧的环被拉长，即拉伸。然而，径向最内侧的环的这种拉伸由于相应组的环中紧邻的环，即紧挨着最内侧环的那个环，的存在而被抵抗。因此，所述法向力也被部分支撑在这种紧邻的环上，并由此也在那里产生张力。力的作用通过整个环组传播，直至所有的环都被拉紧，每个环都参与承载整个带张力。

在后一方面，ep1216366a1教导了，假设这些环相互嵌套而在径向方向上彼此之间不存在任何间隙，全部带张力将均等分布在环组的各个环之间。在这种情况下，作用于相应环上的法向力从最内侧环的径向向内指向的表面(即内侧)上的径向力水平均匀地下降至环组的径向最外侧环的径向向外指向的表面(即外侧)上的零。在大量制造环、环组和传动带的实践中，在传动带环组的每对相邻环之间设置零径向间隙实际上是不可能或者至少是非常昂贵的。因此，实际上在相邻环之间允许一些(少量的)正径向间隙。

在本领域还已知的是，相对于环组中其他环，减小环组中径向最内侧的环和径向最外侧的环上的张力，以补偿最内侧和最外侧环由于其与横向段相接触而承受的额外接触应力。尤其在这方面，至少相对于设置在环组的其他对相邻环之间的间隙，小的负间隙设置在环组的径向最内侧环对之间以减少径向最内侧环上的张力，并且大的正间隙设置在环组的径向最外侧环对之间以减少径向最外侧环上的张力。

技术实现要素：

在本公开内容的上下文中，环组中一对相邻环之间的径向间隙被定义为：环对的径向包绕的、即内环的外周长度与环对的径向包绕的、即外环的内周长度的差除以2pi(2π)。按照这个定义，至少对于具有100到300微米范围、更特别为150到200微米范围内的厚度并且具有500到1000毫米范围内的周长度的环来说，径向间隙的标准公称值、即制造平均值为3微米加/减7微米公差。然而，优选在环组的成对相邻环之间只允许正径向间隙，例如从0到10微米，且具有基本上位于这种公差范围(tolerancewindow)中间的径向间隙公称值或者制造平均值。在后一种情况中，环组可相对容易地由单个环组装而成。

在工作期间，环组的单个环可以-实际上将会-沿其圆周方向相对于彼此滑动。环在环组中的这种相对运动或者滑动是几何形状上确定的，因为这些环在变速器中因为每个环都在变速器带轮处在环组中具有唯一的径向位置而以略有不同的传动比工作。虽然这种环滑动对传动带本身功能无害，但是由于相邻环之间的摩擦确实会造成一些动力损耗。环组中每对相邻环之间的这种动力损耗是由相邻环之间的滑动接触内局部占据优势的法向力和这种接触中的摩擦系数的乘积确定的，摩擦系数进而取决于若干参数，诸如接触压力、滑动速度等等，虽然由于摩擦而产生的这种动力损耗看起来在这种类型传动带中不可避免，但是仍旧是可根据本公开内容实现动力损耗的减小，在变速器中传动带的工作期间至少平均起来实现减小。

根据本公开内容，上述目标是通过以下来实现：在环组中相邻环的除了径向最内侧环对和径向最外侧环对之外的至少一个环对之间设置一径向间隙，该径向间隙明显大于设置在其他环对(即除了所述径向最内侧和最外侧环对之外)之间的径向间隙，例如平均来说至少为两倍。特别是，根据本公开内容，在大量制造中，在传动带的所述至少一个环对之间的这种较大径向间隙的标称值被定义为超过所述其他环对之间设置的标称径向间隙至少以下大小：适用于这种标称值的公差。因此，对于上述标准的5微米径向间隙以及这种间隙的5微米标准制造公差来说，相邻环的所述至少一个环对具有至少15微米加/减5微米的标称径向间隙。

当具有根据本公开内容的传动带的变速器相对于其最大可能负载仅部分地负载时，通过带轮在传动带上施加的夹持力相对较低，因此环组的拉紧力也相对较低。在环组的环相互嵌套而在径向方向上彼此之间不再有任何径向间隙的情况下，环组总体上还是拉紧的，甚至是在这种低的张力的作用下，并且在所有成对的相邻环之间的存在法向力，以及与此有关的摩擦损耗。然而，由于根据本公开内容环组的至少一对相邻环之间的较大径向间隙，只有环组中的一部分环、即相对于较大径向间隙定位成径向靠内的那些环，通过所述的低带轮夹持力拉紧。因此，实际上没有法向力且有利地没有摩擦损耗出现在相对于较大径向间隙定位成径向靠外的那些环组的环之间。替代性地，根据本公开内容，传动带、尤其是其环组被设计成：在变速器的限定的部分负载情况下，相对于较大径向间隙定位成径向靠内的环由于带轮夹持力而产生的拉伸没有搭接上、即闭合这种间隙，由此使得相对于较大径向间隙定位成径向靠外的环既未被拉紧也不承受法向力，因此不会或者基本不会产生摩擦损耗。

当变速器负载增加时，夹持力同样随着部分正常变速器工作而升高，直至在某一点，相邻环的所述至少一个环对之间的较大径向间隙通过这种环对的径向内环的拉伸而被搭接上。在该变速器负载以上，相应环对的径向外环也被拉紧并且开始承载部分负载。明显地，环组总体上设计成：使得在最大变速器负载时，其所有环都被拉紧并且在承载这种负载中承担相应份额。

优选地，根据本公开内容，环组的至少多个径向内环对具有常规的、相对较小的径向间隙，只在更靠近环组径向外侧的相邻环之间设置根据本公开内容的较大径向间隙。特别是，如果环组包括n个单个环，其最内侧30％-40％的环优选为以常规的、相对较小的径向间隙相互嵌套，而环组的除了最外侧的环对之外的其余环中的至少一对具有相对较大的径向间隙。更特别的是，在这方面，如果环组例如包括12个环，其可分成3组，每组4个环，并在环组的第4和第5环(例如沿径向向外方向计算)以及在环组的第8和第9环之间设置较大径向间隙。在这种情况下，在较低变速器负载下，只有环组的第一组四个内环被拉紧并且环之间的摩擦损耗被最小化。在变速器的平均负载下，8个环参与承载全部带张力，并且在最高变速器负载下所有环都参与承载最大带张力。

在上述内容中，看起来可行、甚至有利的是，在环组的所有相邻环之间设置较大径向间隙。然而，根据本发明内容，这会至少折损环组径向最内侧环的寿命。总归，最内侧环在逐渐拉伸以闭合环组的所有环之间的间隙缺口时相对于环组的最外侧环额外地拉紧。因此，有利的是，将根据本公开内容设置在环组的至少一对相邻环之间的较大径向间隙与设置在环组其余对相邻环之间的较小标称径向间隙和公差值相结合。

附图说明

现在将连同附图进一步阐述新型横向元件的上述原理和特征及其建议制造方法，其中：

图1给出具有两个带轮和传动带的众所周知的无级变速器的示意性描绘的实施例；

图2给出包括了钢制横向元件和环组的已知传动带的示意性描绘的剖视图；

图3示意性图示出位于传动带环组的两个相邻环或环对之间的径向间隙的参数；

图4是现有技术中通常施加的传动带环组的成对相邻环之间的径向间隙的标称值和公差值的图表；

图5是根据落入本公开内容范围内的传动带的可能实施方式的环组的成对相邻环之间的径向间隙的标称值和公差值的图表；以及

图6是图示出多个环组的环组内每个环的负载份额的图表。

具体实施方式

图1图示出了已知无级变速器或cvt的中心部件，该无级变速器或cvt通常在机动车传动系统中应用在其发动机和从动轮之间。变速器包括两个带轮1，2，其各自设有安装在带轮轴6或7上的一对锥形带轮盘4，5，在带轮盘4，5之间限定出主要为v形的圆周带轮槽。每对带轮盘4，5、即每个带轮1，2的带轮盘中的至少一个带轮盘4可沿相应带轮1，2的带轮轴6，7轴向移动。传动带3绕在带轮1，2上，位于带轮槽内，以用于在带轮轴6，7之间传递旋转运动和伴随的扭矩。

变速器通常还包括致动装置，其在工作期间在每个带轮1，2的所述轴向可移动的带轮盘4上施加轴向定向的夹持力，该力指向带轮1，2的相应另一个带轮盘5，从而使得传动带3被夹在带轮1，2的这些盘4，5之间。夹持力不但确定传动带3和相应的带轮1，2之间的摩擦力，还在带轮盘4，5之间限定传动带3在各个带轮1，2处的径向位置r，该径向位置r限定出带轮轴6，7之间的变速器变速比。

已知传动带3的一个实施例更详细地图示于图2中，其剖面朝向传动带3的圆周方向。传动带3被图示为包括两组31扁薄的、即带状的柔性金属环44，这些环相互嵌套以形成环组31。在图2中，每个这样的环组31都被图示为由5个单个的环44组成，但是实际上每个环组31大多设置6，9，10或12个环44。传动带3进一步包括沿其圆周安装在环组31上的多个横向元件32。每个环组31都容纳于在横向元件32的任一横向侧上、即在横向元件32的中心部分35的任一轴向侧上由横向元件32限定的相应凹部或槽口33中。横向元件32的槽口33位于横向元件32的底部部分34和上部部分36之间，整体如以相对于传动带3的径向方向所见。在所述底部部分34的轴向侧上，横向元件32具有用于与带轮盘4，5摩擦接触的接触面37。

在工作期间，横向元件32通过其相应接触面37承受带轮夹持力，所述接触面37以角度φ相互定位，角度φ基本上与v形带轮槽的角度θ匹配，因此横向元件32通过施加带轮夹持力在径向向外方向上被推压，由此环组31被拉紧。由于环组31的这种拉紧与工作期间在环组31的单个环44之间自然出现的相对运动相结合，在环组31的成对相邻环44之间的接触中产生摩擦损耗。

虽然环组的单个环44是嵌套的，即以最小公差同心装配，但是在环组31的相邻环44之间，即在环组31中每一对径向内环44-i和径向外环44-o之间，一般说来存在一些间隙。这些间隙的当前相关定义参考图3给出如下。在图3中，相应的径向内环44-i被图示为具有外圆周co，外圆周co稍微小于相应的径向外环44-o的内圆周ci。当这两个环44-i和44-o相互嵌套时，将在其间存在一些正间隙。这种环对间隙rpc在环以环形姿态定位时在径向方向上被定义为径向外环44-o的内径ri和径向内环44-i的外径ro之间的差。

图4的图表提供了当由单独制造(半成品)环44组装成环组31时可能实际施加的环对间隙rpc的一个实施例。在图4中图表的横轴上，列出了总共包括10个环44的环组31的相继的成对相邻环44，从由环组31的径向最内侧和径向最内侧第二个环44组成的第一环对1-2开始，到由环组31的径向最外侧和径向最外侧第二个环44组成的第9个且为最后一个环对9-10结束。图4中图表的纵轴表示以微米为单位的环对间隙rpc的数值，且菱形标记因而表示环组31的9对相邻环44中的每一对的环对间隙rpc。此外，在图4的图表中，公差带介于表示环对间隙rpc的上下公差极限的两条实线之间，且环对间隙rpc的制造平均值或者标称值在图4中以虚线表示。

由于环组31的环44之间的所述(正)间隙，因此环张力从最内侧环44(即1号环)中的最高值下降到径向最外侧环44(即10号环)中的最低值。因此，在最大变速器负载下，所述1号环承载超过10％的总环组张力而所述10号环承载小于10％的总环组张力。该特征以带有圆形标记的虚线图示在图6的图表中。在横轴上，环44从1号环到10号环列出，并且在纵轴上，环张力表示为环组31总体上的最大张力、即最大变速器负载出现时的环组张力的百分比。

在变速器部分负载的情况下，对于大约为所述最大环张力40％的变速器负载而言，环44中的张力减小，如图6中带有方形标记的虚线所示。根据本公开内容，变速器的动力传动效率可在这些情况下有所改进。更特别的是，环组31的相邻环44之间的摩擦损耗可以通过减少在这种部分变速器负载下实际拉紧的环44的数量而减少。根据本公开内容，这是通过在至少一对相邻环44之间设置相对较大的间隙实现的，从而环组31的定位成超出这种相对较大间隙、即相对于这种相对较大间隙定位成径向靠外的环44在部分变速器负载情况下未被拉紧。而是，由这种部分变速器负载引起的环组31张力仅仅由环组31的相对于这种相对较大间隙定位成径向靠内的环44承载，因此所述摩擦损耗仅仅出现在这些在后的环44上。

在图5中，根据本公开内容的环组31的这个新特征通过与图4类似的图表表示。尤其是在图5的实施例中，第5环和第6环44之间，即环组31的第5环对5-6之间的环对间隙rpc设在介于15和25微米之间的范围内，而环组31的其余对相邻环44的环对间隙rpc设在介于上述0到10微米之间的范围内。因此第5环对5-6的单独的、相对较大的环对间隙rpc的制造平均值是其他环对的平均环对间隙rpc的四倍那么大。正如图6中带有方形标记的实线所示，由这种部分变速器负载引起的环组31张力仅仅由环组31的相对于第5和第6环44之间相对较大间隙定位成径向靠内的五个环44承载，以致有利的是，在其他环44之间没有摩擦损失或者摩擦损失至少较小。

由于这种较大间隙，因此，在所述最大变速器负载下，至少与在环组31的第5和第6环44，即第5环对5-6之间没有这种较大环对间隙rpc时环组31的五个径向内环44(图6，带有圆形标记的虚线)的环张力相比，环组31的五个径向内环44的环张力较大，如图6中带有圆形标记的实线所示。然而，可以通过在除所述第5环对5-6之外环组31的所有环对之间设置相对较小的环对间隙rpc使这种影响减到最小。例如，在图6中带有十字标记的实线表示在最大变速器负载下设置已知传动带3的一半环对间隙rpc时所产生的环张力。此外，通过给环组31中多于一对的相邻环44设置相对较大的间隙，且使相对较大的环对间隙rpc和其他环对的平均环对间隙rpc之间的差更小，可实现所述摩擦损耗的类似减少。

根据本公开内容，其间设置所述相对较大间隙的所述至少一对环44位于环组31中间或靠近中间，即在所有环44的中间或靠近中间。特别是，在环组31是由9-12个径向嵌套的单个环44组成的情况下，至少3个，最多6个，优选为4或5个环44径向位于具有所述相对较大间隙的所述至少一对环44内侧。此外，根据本公开内容，其间设置所述相对较大间隙的所述至少一对环44既不是环组31径向最内侧的一对环44，也不是其径向最外侧的那对环44。在这种方式下，可有利地避免至少径向最内侧的环44的过载、即过度张紧。

除了上述说明书的全部内容和伴随附图的所有细节，本公开内容还涉及和包括附带权利要求组的所有特征。权利要求中带括号的参考数字未限制其范围，而是仅仅用作相应特征的非约束性实施例。所要求保护的特征可视情况分别地用于给定产品或者给定工艺，但是其也可能使用两个或多个这种特征的任意组合。

本公开内容所代表的发明未被限于在此明确提及的实施方式和/或实施例，而是包括修改、变形及其实际应用，特别是那些相关领域人员所能想到的那些。