專利名稱：用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶，其包括支撐在金屬環(huán)組件上的多個(gè)金屬元件，該金屬環(huán)組件具有一個(gè)在另一個(gè)之上的分層的多個(gè)金屬環(huán)，并且其在主動(dòng)皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪之間傳遞驅(qū)動(dòng)力。
背景技術(shù)：
在日本專利公開(kāi)號(hào)5-56415和日本專利公開(kāi)號(hào)2-22254中公開(kāi)了傳統(tǒng)的用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶。在日本專利公開(kāi)號(hào)5-56415描述的皮帶中，將多個(gè)山脈狀的凸起以網(wǎng)狀布置在每一個(gè)金屬環(huán)上。結(jié)果，保證了金屬環(huán)對(duì)準(zhǔn)中心的合適的摩擦系數(shù)和在鄰近的金屬環(huán)之間的合適的潤(rùn)滑。在日本專利公開(kāi)號(hào)2-22254描述的皮帶中，多個(gè)網(wǎng)狀的凹槽形成在每一金屬環(huán)的表面上。這就減小了在鄰近的金屬環(huán)之間的摩擦系數(shù)，增加了該金屬帶的傳動(dòng)效率。
當(dāng)該金屬環(huán)組件進(jìn)入與該金屬元件的鞍形面直接接觸時(shí)，相對(duì)于其他的金屬環(huán)，其最里面的金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面容易受到工作狀況的影響。因此，可以理解，最里面的金屬環(huán)的耐久度在影響整個(gè)金屬帶的耐久度方面扮演一個(gè)重要的角色。如果使山脈狀的凸起形成在最里面的金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面上以增加潤(rùn)滑油保持性能，那么將使該金屬元件的鞍形面不利地進(jìn)入與該凸起的接觸，并且產(chǎn)生切口(即非常小的裂紋)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，該切口變大且最終降低耐久度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服上述傳統(tǒng)的用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶的缺點(diǎn)。
還有，本發(fā)明的另一目的是提高在用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶中的金屬環(huán)的耐久度，其具有在至少最里面的金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面上形成的山脈狀的凸起。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶，其包括支撐在金屬環(huán)組件上的多個(gè)金屬元件，該金屬環(huán)組件具有一個(gè)在另一個(gè)之上的分層的多個(gè)金屬環(huán)，并且其在主動(dòng)皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪之間傳遞驅(qū)動(dòng)力。至少最里面的金屬環(huán)具有形成在其內(nèi)圓周表面上的山脈狀的凸起。在最初的磨損之后，沿著與該金屬環(huán)的運(yùn)行方向垂直的方向進(jìn)行測(cè)量，用下面的等式來(lái)確定該山脈狀的凸起的平均接觸寬度ww＝L×(Mr1/HSC)L是在與該金屬環(huán)的運(yùn)行方向垂直的方向上測(cè)量得到的該金屬環(huán)的至少一部分的長(zhǎng)度，Mr1為在該金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面的長(zhǎng)度L內(nèi)的負(fù)載長(zhǎng)度比1，HSC是在該金屬環(huán)的所述內(nèi)圓周表面的所述長(zhǎng)度L內(nèi)的高點(diǎn)數(shù)目。將該高點(diǎn)數(shù)目HSC定義為具有超過(guò)在該負(fù)載長(zhǎng)度比1Mr1時(shí)的高度的高度的凸起數(shù)目。也可以將該高點(diǎn)數(shù)目HSC定義為具有超過(guò)在這樣一個(gè)總高度的高度的凸起數(shù)目，該總高度是這樣得到的將下述高度加上有效負(fù)載粗糙度Rk的二分之一，在該高度，所述凸起的截面中凸起的總面積和凹陷的總面積彼此相等，其中該平均接觸寬度W等于或者小于16μm。
根據(jù)上述的布置，當(dāng)形成在該皮帶的至少最里面的金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面上的山脈狀的凸起已經(jīng)被最初磨損時(shí)，抑制在狹窄凸起頂部的切口的產(chǎn)生或者發(fā)展，因?yàn)樵诖怪庇谠撨\(yùn)行方向的方向上進(jìn)行測(cè)量，該凸起的平均接觸寬度w為等于或者小于16μm。由于在該凸起和該金屬元件之間的接觸磨損也能夠消除淺的切口，其防止使耐久度降低的裂紋的產(chǎn)生。如果在垂直于該金屬環(huán)的運(yùn)行方向的方向上進(jìn)行測(cè)量，該凸起的寬度減小，那么在該運(yùn)行方向上測(cè)量的凸起寬度也減小。結(jié)果，可以防止在該凸起頂部的油膜的減少，其也能防止裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)該金屬環(huán)與該金屬元件彼此適應(yīng)時(shí)，該平均赫茲表面壓力(average Hertz’s surfacepressure)減小。結(jié)果，切口的發(fā)生是困難的。還有，該凸起的頂部磨損，能夠得到非常好的和理想的表面粗糙度，其中與提高整個(gè)皮帶的耐久度一起增加了潤(rùn)滑效果。
根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的優(yōu)選實(shí)施例的下述描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征以及好處將變得清楚。


圖1是在裝有金屬帶形式的無(wú)級(jí)變速器的車(chē)輛中的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖2是金屬帶的部分透視圖；圖3是最里面的金屬環(huán)的透視圖；圖4是沿著圖3中箭頭4的方向看過(guò)去所示的最里面的金屬環(huán)的放大視圖；圖5是表示最里面的金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面的粗糙度的圖形；圖6是相應(yīng)于圖5的負(fù)載曲線；圖7是表示在該金屬環(huán)上的凸起的寬度和裂紋的長(zhǎng)度之間的關(guān)系的圖形；圖8是表示最里面的金屬環(huán)的狀態(tài)的圖形，其不能抑制裂紋的產(chǎn)生；圖9是相應(yīng)于圖8的負(fù)載曲線。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。
用在下面描述的實(shí)施例中的金屬元件向著前后左右的方向和徑向的定義在圖2中示出。將徑向方向定義為該金屬元件貼靠在其上的皮帶輪的徑向。更加靠近該皮帶輪的旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)作為徑向內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)離該皮帶輪的旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)作為徑向外側(cè)。將左右方向定義為沿著該金屬元件貼靠在其上的皮帶輪的旋轉(zhuǎn)軸的方向，并且將前后方向定義為在車(chē)輛向前行駛期間沿著該金屬元件的運(yùn)行方向的方向。
圖1是裝在汽車(chē)上的金屬帶形式的無(wú)級(jí)變速器T的結(jié)構(gòu)的示意圖。通過(guò)起動(dòng)離合器4，將經(jīng)過(guò)減震器2連接到發(fā)動(dòng)機(jī)E的曲軸1上的輸入軸3連接到金屬帶形式的無(wú)級(jí)變速器T的驅(qū)動(dòng)軸5上。安裝在驅(qū)動(dòng)軸5上主動(dòng)皮帶輪6包括固定到該驅(qū)動(dòng)軸5上的固定的一半皮帶輪7，以及朝向和遠(yuǎn)離該固定的一半皮帶輪7可以移動(dòng)的可移動(dòng)的一半皮帶輪8。通過(guò)作用到油室9上的液壓力可以使可移動(dòng)的一半皮帶輪8朝向固定的一半皮帶輪7偏壓。
安裝在平行于主動(dòng)軸5布置的從動(dòng)軸10上的從動(dòng)皮帶輪11包括固定到該從動(dòng)軸10上的固定的一半皮帶輪12，以及朝向和遠(yuǎn)離該固定的一半皮帶輪12可以移動(dòng)的可移動(dòng)的一半皮帶輪13。通過(guò)作用到油室14上的液壓力可以使可移動(dòng)的一半皮帶輪13朝向固定的一半皮帶輪12偏壓。將具有支撐在左右一對(duì)金屬環(huán)組件31、31上的多個(gè)金屬元件32的金屬帶15纏繞在主動(dòng)皮帶輪6和從動(dòng)皮帶輪11之間(見(jiàn)圖2)。每一個(gè)金屬環(huán)組件31包括一個(gè)在另一個(gè)之上的分層的12個(gè)金屬環(huán)33。
可轉(zhuǎn)動(dòng)的向前和向后的主動(dòng)齒輪16和17相對(duì)地支撐在從動(dòng)軸10上。通過(guò)選擇器18能夠使向前和向后的主動(dòng)齒輪16和17有選擇地與從動(dòng)軸10連接。與向前的主動(dòng)齒輪16嚙合的向前的從動(dòng)齒輪20以及通過(guò)向后的惰輪21與向后的主動(dòng)齒輪17嚙合的向后的從動(dòng)齒輪22，都被固定到平行于從動(dòng)軸10布置的輸出軸19上。
通過(guò)最后的主動(dòng)齒輪23和最后的從動(dòng)齒輪24將輸出軸19的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入到差動(dòng)裝置25，并且經(jīng)過(guò)左右輪軸26、26將其傳遞給從動(dòng)車(chē)輪W、W。
通過(guò)曲軸1、減震器2、輸入軸3、起動(dòng)離合器4、主動(dòng)軸5、主動(dòng)皮帶輪6、金屬帶15和從動(dòng)皮帶輪11，將發(fā)動(dòng)機(jī)E的驅(qū)動(dòng)力傳遞給從動(dòng)軸10。當(dāng)選擇向前行駛范圍時(shí)，通過(guò)向前的主動(dòng)齒輪16和向前的從動(dòng)齒輪20將該從動(dòng)軸10的驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸出軸19，在此車(chē)輛向前行駛。當(dāng)選擇向后行駛范圍時(shí)，通過(guò)向后的主動(dòng)齒輪16、向后的惰輪21和向后的從動(dòng)齒輪22將該從動(dòng)軸10的驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸出軸19，在此車(chē)輛向后行駛。
此時(shí)，通過(guò)來(lái)自電氣控制裝置U1的命令來(lái)操作該液壓控制裝置U2，由液壓控制裝置U2來(lái)控制液壓力，該液壓力作用到金屬帶形式的無(wú)級(jí)變速器T的主動(dòng)皮帶輪6內(nèi)的油室9和在從動(dòng)皮帶輪11內(nèi)的油室14上，其中該齒輪傳動(dòng)比可以連續(xù)調(diào)節(jié)。詳細(xì)說(shuō)來(lái)，如果相對(duì)于作用到在主動(dòng)皮帶輪6內(nèi)的油室9上的液壓力提高作用到在從動(dòng)皮帶輪11內(nèi)的油室14上的液壓力，那么就減小了從動(dòng)皮帶輪11的槽寬，從而獲得增大的有效半徑。相應(yīng)地，增大主動(dòng)皮帶輪6的槽寬，就會(huì)得到減小的有效半徑。因此，能夠朝向“低速”連續(xù)地改變?cè)摻饘賻问降臒o(wú)級(jí)變速器T的齒輪傳動(dòng)比。另一方面，如果相對(duì)于作用到在從動(dòng)皮帶輪11內(nèi)的油室14上的液壓力提高作用到在主動(dòng)皮帶輪6內(nèi)的油室9上的液壓力，那么就減小了主動(dòng)皮帶輪6的槽寬，從而獲得增大的有效半徑。相應(yīng)地，增大從動(dòng)皮帶輪11的槽寬，就會(huì)得到減小的有效半徑。因此，能夠朝向“OD”或者超速檔(overdrive)連續(xù)地改變?cè)摻饘賻问降臒o(wú)級(jí)變速器T的齒輪傳動(dòng)比。
如圖2所示，每一個(gè)金屬元件32由沖壓的金屬板形成，并且包括基本上梯形的元件本體34；位于左右一對(duì)環(huán)槽35、35之間的頸部36，將該金屬環(huán)組件31、31裝在該環(huán)槽中；基本上三角形的耳部37，通過(guò)該頸部36將其連接到該元件本體34的上部。該本體元件34在橫向相對(duì)端部形成有一對(duì)皮帶輪鄰近面39、39，它們鄰近主動(dòng)皮帶輪6和從動(dòng)皮帶輪11的V形面。在相對(duì)于運(yùn)行方向的前后部分，也分別形成有帶有主表面40的金屬元件32，該主表面40貼靠在鄰近的金屬元件32的相應(yīng)主表面上。在前部，斜面42形成在主表面40的下面，橫向延伸的鎖緊邊緣41位于它們之間。還有，在前后表面上，耳部37形成有能夠彼此配合的凸起43f和凹陷(未示出)，以便沿著向前和向后的方向?qū)⒈舜讼噜彽慕饘僭?2、32相互連接起來(lái)。支撐該金屬環(huán)組件31、31的內(nèi)圓周面的鞍形面44、44形成在左右環(huán)槽35、35的下邊緣。
在金屬環(huán)繞著主動(dòng)皮帶輪6和從動(dòng)皮帶輪11纏繞的部位，使金屬環(huán)33彎曲，并且使在主動(dòng)皮帶輪6和從動(dòng)皮帶輪11之間的弦長(zhǎng)部位直線地延伸。因此，在接近每一個(gè)金屬環(huán)33的凸起33a的頂端的地方易于產(chǎn)生裂紋，在此彎曲壓力的程度最高。還有，該裂紋在橫向(即垂直于金屬環(huán)33的運(yùn)行方向的方向)上成長(zhǎng)。在彼此相對(duì)垂直的兩個(gè)凸起33a、33a交叉的部位，潤(rùn)滑劑減少，從而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，這是由于在該運(yùn)行方向上進(jìn)行測(cè)量得到的該凸起33a、33a的較大的寬度造成的。
在圖7中的橫坐標(biāo)表示在最初的磨損之后某一點(diǎn)的橫向最大寬度w’(見(jiàn)圖4)，在該點(diǎn)，金屬環(huán)33的彼此垂直的兩個(gè)凸起33a、33a彼此交叉，并且縱坐標(biāo)軸表示裂紋的長(zhǎng)度。如圖7中所示，可以看到如果在凸起33a、33a的交叉點(diǎn)的最大寬度w’超過(guò)36μm，那么會(huì)產(chǎn)生接近30μm或者更大的裂紋，但是如果該最大寬度w’等于或者小于36μm，那么不會(huì)產(chǎn)生裂紋。
如圖4中所示，等于36μm的該交叉點(diǎn)的最大寬度w’對(duì)應(yīng)于近似等于16μm的凸起33a的橫向平均接觸寬度w。因?yàn)樵谕蛊?3a、33a彼此交叉的該點(diǎn)沒(méi)有尖角并且具有曲率半徑R，所以寬度w’不等于2w。
如果在最初的磨損之后該凸起33a的橫向平均接觸寬度w等于或者小于16μm，那么就會(huì)抑制裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)榧词乖讵M窄凸起33a的頂部產(chǎn)生切口，那么因?yàn)樵撏蛊?3a的頂部寬度狹窄，所以該切口也不會(huì)在深度方向上擴(kuò)大。結(jié)果，由于在該凸起33a和金屬元件32的鞍形面44之間的接觸，將會(huì)刮去并消除淺的切口。如果在垂直于金屬環(huán)33的運(yùn)行方向的方向上進(jìn)行測(cè)量，該凸起33a的寬度減小，那么在該運(yùn)行方向上進(jìn)行測(cè)量，該凸起33a的寬度也會(huì)減小。相應(yīng)地，可能能夠制止在該凸起頂部油膜的減少，從而防止裂紋的產(chǎn)生。該金屬環(huán)33和金屬元件32彼此適應(yīng)，并且降低該平均赫茲表面壓力，其中很難產(chǎn)生切口。另外，該凸起的頂部33a磨損，從而得到很好且理想的表面粗糙度。因此能夠增加潤(rùn)滑，這阻止了該金屬環(huán)33的任何進(jìn)一步的磨損過(guò)程。
現(xiàn)在參考圖5和6來(lái)描述最初磨損之后該凸起的橫向平均接觸寬度w的確定。
圖5畫(huà)出了最里面的金屬環(huán)33的內(nèi)圓周表面的剖面部分(即具有4mm的橫向長(zhǎng)度L的區(qū)域)的放大的壓花形狀，其中在4mm的橫向長(zhǎng)度L內(nèi)，存在具有超過(guò)預(yù)定高度的高度的37個(gè)(即高點(diǎn)數(shù)目HSC)凸起33a的交叉點(diǎn)。圖6是對(duì)應(yīng)于圖5的圖形的負(fù)載曲線。將最初的磨損狀態(tài)定義為這樣的狀態(tài)，即已經(jīng)將所述的37個(gè)凸起33a的每一個(gè)頂部磨掉對(duì)應(yīng)于在粗糙度(即在粗糙度中的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的差值)的最大值內(nèi)的最初磨損高度Rpk的磨損量，尤其是這樣的狀態(tài)，即已經(jīng)將所述的37個(gè)凸起33a的每一個(gè)頂部磨掉對(duì)應(yīng)于用斜線表示的最初磨損區(qū)域A1的磨損量。
負(fù)載長(zhǎng)度比1Mr1是在該37個(gè)(高點(diǎn)數(shù)目HSC)凸起33a的交叉點(diǎn)的磨損過(guò)的頂部的總寬度與該橫向長(zhǎng)度L(4mm)的百分比。高點(diǎn)數(shù)目HSC的第一種確定是具有在負(fù)載長(zhǎng)度比1Mr1中超過(guò)負(fù)載曲線高度的高度的凸起33a的數(shù)量。第二種確定是具有超過(guò)這樣一個(gè)總高度的凸起數(shù)量，即將下述高度(即在圖5中縱坐標(biāo)軸的原點(diǎn))加上有效負(fù)載粗糙度Rk的二分之一，在該高度，在凸起33a的橫截面中凸起的總面積和凹陷的總面積彼此相等。如果采用這兩種確定中的任一種來(lái)定義該高點(diǎn)數(shù)目HSC，那么結(jié)果得到的高點(diǎn)數(shù)目HSC的值基本上是一致的。
在圖6的例子中，該負(fù)載長(zhǎng)度比1Mr1是7.76％，并且因此，對(duì)應(yīng)于橫向長(zhǎng)度L(4mm)的7.76％的0.3104mm是在該37個(gè)凸起33a的交叉點(diǎn)處的磨損后頂部的總寬度。因此，在凸起33a的交叉點(diǎn)(即w’)的每一個(gè)頂部寬度為0.3104mm÷37＝0.0084mm＝8.4μm。這樣，平均接觸寬度w為w’/2＝4.2μm，其小于16μm，因此可以抑制裂紋的產(chǎn)生。
在圖7-9所示的例子中，高點(diǎn)數(shù)目HSC等于16，該負(fù)載長(zhǎng)度比1Mr1是16.08％，并且因此，對(duì)應(yīng)于橫向長(zhǎng)度L(4mm)的16.08％的0.6432mm是在該16個(gè)凸起33a的交叉點(diǎn)處的磨損后頂部的總寬度。因此，在凸起33a的交叉點(diǎn)(即w’)的每一個(gè)頂部寬度為0.6432mm÷16＝0.0402mm＝40.2μm。這樣，平均接觸寬度w為w’/2＝20.1μm，其超過(guò)了16μm。因此該例子是不利的例子，其中不能抑制裂紋的產(chǎn)生。
盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以在設(shè)計(jì)上進(jìn)行各種改變。
例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，凸起33a僅僅形成在最里面的金屬環(huán)33的內(nèi)圓周表面上。但是，凸起也可以形成在最里面的金屬環(huán)33的外圓周表面上或者在另一金屬環(huán)的任一表面上。
此外，凸起33a不必形成在彼此交叉的兩個(gè)方向上，可以形成在一個(gè)方向上。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶，其包括支撐在金屬環(huán)組件上的多個(gè)金屬元件，該金屬環(huán)組件具有一個(gè)在另一個(gè)之上的分層的多個(gè)金屬環(huán)，并且其在主動(dòng)皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪之間傳遞驅(qū)動(dòng)力，其中至少最里面的金屬環(huán)具有形成在其內(nèi)圓周表面上的山脈狀的凸起，其中，在最初的磨損之后，沿著與該金屬環(huán)的運(yùn)行方向垂直的方向進(jìn)行測(cè)量，用下面的等式來(lái)確定該山脈狀的凸起的平均接觸寬度ww＝L×(Mr1/HSC)其中L是在與該金屬環(huán)的運(yùn)行方向垂直的方向上測(cè)量得到的該金屬環(huán)的至少一部分的長(zhǎng)度，Mr1為在該金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面的長(zhǎng)度L內(nèi)的負(fù)載長(zhǎng)度比1，HSC是在該金屬環(huán)的所述內(nèi)圓周表面的所述長(zhǎng)度L內(nèi)的高點(diǎn)數(shù)目，其中將該高點(diǎn)數(shù)目HSC定義為具有超過(guò)在該負(fù)載長(zhǎng)度比1Mr1時(shí)高度的高度的所述凸起的數(shù)目，或者將該高點(diǎn)數(shù)目HSC定義為具有超過(guò)這樣一個(gè)總高度的高度的凸起數(shù)目，該總高度是這樣得到的將下述高度加上有效負(fù)載粗糙度Rk的二分之一，在該高度，在所述凸起的截面中凸起的總面積和凹陷的總面積彼此相等，并且其中該平均接觸寬度w等于或者小于16μm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶。形成在用于無(wú)級(jí)變速器的皮帶的至少最里面的金屬環(huán)的內(nèi)圓周表面上的凸起最初將被磨損。在與該金屬環(huán)的運(yùn)行方向垂直的方向上測(cè)量得到的凸起的平均接觸寬度w為等于或者小于16μm。沿著深度的方向在凸起頂部的切口的發(fā)展受到抑制。由于該凸起和金屬元件之間的接觸消除了淺的切口，這就防止了裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)該金屬環(huán)和該金屬元件彼此適應(yīng)時(shí)，就會(huì)降低平均赫茲表面壓力，因此切口很難發(fā)生。還有，該凸起的頂部被磨損，從而得到改善的表面粗糙度，由此增加了潤(rùn)滑，導(dǎo)致金屬環(huán)耐久度的提高。
文檔編號(hào)F16G5/16GK1469057SQ03137180
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月11日
發(fā)明者金原茂, 有川守, 矢崎徹 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社