專利名稱：具有凸面狀滑輪輪盤(pán)和傳動(dòng)帶的變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如以下權(quán)利要求1的前序部分所述的設(shè)有帶凸面狀錐形滑輪輪 盤(pán)的滑輪以及傳動(dòng)帶和/或鏈條的無(wú)級(jí)變速器。
背景技術(shù)：
該類(lèi)變速器的結(jié)構(gòu)和操作通常是已知的并且例如在荷蘭專利公開(kāi)文件10M918 中進(jìn)行了描述，該專利公開(kāi)文件還示出了一種已知類(lèi)型的傳動(dòng)帶。所示傳動(dòng)帶通常被稱為 Van Doorne推帶(或推式帶)，并且例如在專利公開(kāi)文件W0-A-2006/049493中被更詳細(xì)描 述。已知的推帶包括一系列所謂的橫向元件和兩個(gè)連續(xù)的或者環(huán)形的張緊元件，橫向元件 被容納在推帶中，以便可沿張緊元件的周邊移位。已知的推帶包括許多所述橫向元件，所述 橫向元件如此設(shè)置，以使得實(shí)際上至少裝填在張力元件的整個(gè)圓周上，以便在操作期間，由 滑輪(皮帶輪)的滑輪輪盤(pán)施加在傳動(dòng)帶上的夾持力或者夾緊力被近乎均勻地分配在多個(gè) 橫向元件上。更具體地，各橫向元件包括大體上梯形的本體部分和大體上箭頭形狀一的頭部部 分，所述兩個(gè)部分借助于橫向元件的相對(duì)窄的頸部相互連接。相互成銳角地定向的本體部 分的橫向側(cè)面在該情況下設(shè)有與變速器的驅(qū)動(dòng)滑輪和從動(dòng)滑輪的錐形滑輪輪盤(pán)(摩擦)接 觸的接觸面，而本體部分的徑向向外定向的側(cè)面、即朝向頭部部分定向的側(cè)面的部分形成 推帶的張緊元件的支承面。橫向元件的頭部部分位于張緊元件的徑向外側(cè)并且將其保持在 所述方向上，而頸部部分位于張緊元件的高度處。各張緊元件由多個(gè)嵌套、扁平和相對(duì)薄的 金屬環(huán)形成。在所述變速器中，在所有情況下，滑輪的兩個(gè)滑輪輪盤(pán)中的一個(gè)被固定連接到滑 輪軸上，而另一個(gè)滑輪輪盤(pán)設(shè)置在滑輪軸上，以便可以軸向地移位。在該情況下，滑輪輪盤(pán) 之間的軸向距離確定傳動(dòng)帶在相應(yīng)滑輪的位置處的徑向位置或運(yùn)行半徑，并且傳動(dòng)帶在兩 個(gè)滑輪的位置處的相應(yīng)運(yùn)行半徑之間的比率確定變速器的傳動(dòng)比。已知將變速器的滑輪輪盤(pán)的錐形表面設(shè)計(jì)為弧形或凸面狀(凸?fàn)?。在此方面， 術(shù)語(yǔ)拱形(弧形)或凸面狀指通過(guò)凸面或中凸?fàn)顝澢腻F形表面替代此類(lèi)變速器通常使用 的滑輪輪盤(pán)的直錐形表面。錐形表面的相應(yīng)的凸面狀形狀或輪廓在包括滑輪軸的中心軸線 (即，旋轉(zhuǎn)軸線)的滑輪輪盤(pán)的橫截面(即，沿正切方向定向的橫截面)中是很明顯的。順 便提及，可能是或不是凸面或中凸?fàn)顝澢幕嗇啽P(pán)的錐形表面也被稱為(傳動(dòng)帶)運(yùn)行 表面或跑合面。取決于所述運(yùn)行半徑，運(yùn)行表面的所述凸面狀輪廓引起包括一方面滑輪的滑輪輪 盤(pán)和另一方面?zhèn)鲃?dòng)帶之間的摩擦接觸的接觸角(即，相對(duì)于真正的徑向方向的角度)方面 的變化。更具體地，隨著運(yùn)行半徑增大，局部接觸角逐漸變大，反之亦然。NL-A-1024918規(guī) 定了用于極限運(yùn)行半徑的滑輪的局部接觸角的極限值之間的具體比率，所述比率據(jù)說(shuō)導(dǎo)致 變速器效率的提高。因此，雖然該文件規(guī)定了運(yùn)行表面和/或在正切方向上觀察的相應(yīng)的 滑輪輪盤(pán)的橫截面中的錐形表面的接觸角的范圍，但是其總輪廓未被完全規(guī)定并且在該方面僅提到多個(gè)籠統(tǒng)的邊界條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是增加或補(bǔ)充用于滑輪輪盤(pán)的運(yùn)行表面輪廓的已知設(shè)計(jì)規(guī)則，以便 獲得變速器的有利的功能特性。因此，本發(fā)明的目的是基于變速器的工作原理提供一種用 于所述運(yùn)行表面輪廓的更具體的技術(shù)要求。更具體地，本發(fā)明的目的是以有利的方式減小 傳動(dòng)帶的機(jī)械負(fù)載。為此，本發(fā)明提供一種變速器，其中采用了權(quán)利要求1的特征部分中的措施或技 術(shù)特征。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的變速器，在包括滑輪的中心軸線的橫截面中觀察，驅(qū)動(dòng)滑輪的滑 輪輪盤(pán)的所述運(yùn)行表面的輪廓具有凸曲率(convex curvature)，其曲率半徑隨著傳動(dòng)帶在 所述滑輪上的運(yùn)行半徑的增大(即，徑向向外地從圓錐形狀的頂部到底部)而減小。所述 運(yùn)行表面輪廓具有以下優(yōu)點(diǎn)在橫向元件和驅(qū)動(dòng)滑輪的滑輪輪盤(pán)之間的(摩擦)接觸期間 在運(yùn)行中產(chǎn)生的(赫茲)接觸應(yīng)力有利地相對(duì)小，也就是說(shuō)，因此給定了所規(guī)定的接觸角的 特定范圍。雖然根據(jù)本發(fā)明變化的運(yùn)行表面輪廓的曲率半徑可能平均起來(lái)大致等于表述類(lèi) 似接觸角范圍的恒定的曲率半徑，但是實(shí)際上其具有以下優(yōu)點(diǎn)，其至少可以局部地補(bǔ)償每 個(gè)橫向元件相對(duì)于所述運(yùn)行半徑的夾持力方面的變化。通過(guò)滑輪的每個(gè)橫向元件施加在傳 動(dòng)帶上的夾持力方面的差異由以下事實(shí)引起，一方面，由于減小了運(yùn)行半徑，扭矩傳遞所需 的總夾持力增大，并且另一方面，位于滑輪輪盤(pán)之間并且被滑輪輪盤(pán)夾持的橫向元件的數(shù) 量減小。顯然，所述兩個(gè)效果也適用于從動(dòng)滑輪，因此人們可能預(yù)期，為該滑輪提供相同的 運(yùn)行表面輪廓同樣是有利的。然而，令人驚訝地，根據(jù)本發(fā)明，至少特別是關(guān)于在機(jī)動(dòng)車(chē)輛 中使用變速器方面情況正好相反，即，提供在包括中心軸線的橫截面中觀察時(shí)從動(dòng)滑輪的 滑輪輪盤(pán)的所述運(yùn)行表面輪廓的以下凸曲率是有利的，其中所述凸曲率具有隨著所述滑輪 上的傳動(dòng)帶的運(yùn)行半徑的增大而增大的可變曲率半徑。當(dāng)變速器用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛中時(shí)，其將在相對(duì)短的時(shí)間段中在變速器的最大減速傳動(dòng) 比時(shí)承受相對(duì)重的負(fù)載，相反，其在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間段中在最大加速傳動(dòng)比時(shí)承受非常小的 負(fù)載。在所述最大減速傳動(dòng)比或低速運(yùn)行中，傳動(dòng)帶與從動(dòng)滑輪之間的(摩擦)接觸出現(xiàn) 在可能的最大運(yùn)行半徑處，而在所述最大加速傳動(dòng)比(或者0D)中，其出現(xiàn)在可能的最小運(yùn) 行半徑處。根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于運(yùn)行半徑的后一種作用對(duì)傳動(dòng)帶和從動(dòng)滑輪之間的夾持力的 影響以如下程度補(bǔ)償上述兩種作用，以使得有利地使輪盤(pán)具有如下運(yùn)行表面輪廓，所述運(yùn) 行表面輪廓具有隨著滑輪上的傳動(dòng)帶的運(yùn)行半徑的增大而增大的曲率半徑，以便優(yōu)化傳動(dòng) 帶和從動(dòng)滑輪之間的(赫茲)接觸應(yīng)力。


下面參照附圖解釋本發(fā)明，其中圖1簡(jiǎn)略地并且以局部橫截面示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)設(shè)有兩個(gè)滑輪和傳動(dòng)帶的無(wú) 級(jí)變速器，圖2示出了已知的傳動(dòng)帶的橫截面，
圖3簡(jiǎn)略地示出了變速器的滑輪和傳動(dòng)帶之間的摩擦接觸，以及圖4以圖表方式示出了根據(jù)本發(fā)明的變速器滑輪的可能的運(yùn)行表面輪廓。
具體實(shí)施例方式圖1簡(jiǎn)略地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)級(jí)變速器的橫截面。已知的變速器包括主滑 輪或驅(qū)動(dòng)滑輪1和副滑輪或從動(dòng)滑輪2，所述主滑輪或驅(qū)動(dòng)滑輪1可被具有一對(duì)作用力Tp 的發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，所述副滑輪或從動(dòng)滑輪2可利用一對(duì)作用力Ts驅(qū)動(dòng)負(fù)載 (未示出)?；?和2均設(shè)有固定地附接到相應(yīng)的滑輪軸6、7上的滑輪輪盤(pán)5并且設(shè)有 相對(duì)于該相應(yīng)的軸6、7可軸向地移位的滑輪輪盤(pán)4?；嗇啽P(pán)4、5至少基本上具有截頭和 相對(duì)扁平的錐體形狀。傳動(dòng)帶3被夾持在滑輪輪盤(pán)4、5之間，以便可以利用摩擦力在兩個(gè) 滑輪軸6和7之間傳輸機(jī)械動(dòng)力。變速器的傳動(dòng)比Lr2/Lrl由傳動(dòng)帶20的副運(yùn)行半徑Lr2和主運(yùn)行半徑Lrl (也就 是說(shuō)，分別為從動(dòng)滑輪2和驅(qū)動(dòng)滑輪1的滑輪輪盤(pán)4、5之間的有效徑向位置)之間的比率 確定。所述運(yùn)行半徑Lrl和lr2以及由此變速器的傳動(dòng)比Lr2/Lrl可以通過(guò)在相應(yīng)的滑輪 軸6和7上沿相反的軸向方向移動(dòng)所述可移位的輪盤(pán)而改變。在圖1中，以示例的方式，以 最大減速傳動(dòng)比Lr2/Lrl或低速運(yùn)行圖解變速器，也就是說(shuō)，具有相對(duì)小的主運(yùn)行半徑Lrl 和相對(duì)大的副運(yùn)行半徑Lr2。對(duì)于每個(gè)滑輪1、2夾持傳動(dòng)帶3且在下面分別稱作主夾持力Fl和副夾持力F2的 軸向定向的作用力在此情況下由變速器的控制系統(tǒng)(未示出)確定和實(shí)現(xiàn)，此外相應(yīng)的夾 持力Fl ；F2的大小取決于相應(yīng)的運(yùn)行半徑Lrl ；Lr2和相應(yīng)的扭矩Tl ；T2。圖1中所示的傳動(dòng)帶3為所謂的推帶并且實(shí)際上由一連續(xù)系列的橫向元件32和 至少一個(gè)(但通常為兩個(gè))張緊元件31構(gòu)成。該推帶3在圖2中按沿其圓周方向定向的 橫截面詳細(xì)示出，其中在前視圖中示出了橫向元件32。橫向元件32包括大體上梯形的本體 部分33和大體上箭頭形狀的頭部部分35，所述兩個(gè)部分33、35借助于橫向元件32的相對(duì) 窄的頸部部分34相互連接。相互以銳角定向的本體部分35的橫向側(cè)面在該情況下設(shè)有凸 面(或中凸)狀彎曲的接觸面40，以用于與變速器的滑輪1、2的錐形的滑輪輪盤(pán)4、5的表 面10、即運(yùn)行表面10 (摩擦)接觸。本體部分33的徑向向外定向的側(cè)面部分、即朝向頭部 部分35定向的側(cè)面形成用于推帶3的各張緊元件31 (a)和31 (b)的支承面36。橫向元件 3的頭部部分35位于張緊元件31的徑向外側(cè)并且將其保持在所述方向上，而頸部部分34 位于張緊元件31的高度處。橫向元件32的前側(cè)還沿推帶3的圓周方向設(shè)有突起37或者 栓柱37，以及設(shè)有布置在橫向元件32的相反的后側(cè)上的凹坑(未示出)，所述栓柱37容納 在推帶3中的相鄰橫向元件32的凹坑中，以用于使橫向元件32彼此之間相對(duì)穩(wěn)定。橫向 元件32的最低或徑向最里面的部分在橫向元件32的前側(cè)處的所謂傾斜線38下面徑向地 向內(nèi)延伸，至少實(shí)際上呈錐形，以使推帶3中相鄰的橫向元件32可相互之間圍繞傾斜線38 傾斜并且推帶3可以形成一弧，例如，在此處，其被夾持在滑輪1和2的滑輪輪盤(pán)4、5之間。各張緊元件31 (a)和31(b)由在徑向方向上堆疊的一組多個(gè)扁平和相對(duì)薄的金屬 環(huán)構(gòu)成。張緊元件31和橫向元件32相互保持在徑向或高度方向上，但是橫向元件32被容 納在推帶3中，以可在環(huán)組31的圓周方向上移位，以便在使用中，驅(qū)動(dòng)滑輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)借助于 摩擦力被傳遞給夾緊的推帶3的橫向元件32。這在橫向元件32之間產(chǎn)生相當(dāng)大的推力，由于所述推力的結(jié)果，它們相互沿環(huán)組31在朝向從動(dòng)滑輪2的方向上前進(jìn)。于是，在推帶 3被夾持在從動(dòng)滑輪2的輪盤(pán)4和5之間的情況下，所述推力實(shí)際上完全經(jīng)由摩擦力被傳 遞到那里。最后，當(dāng)施加相對(duì)低的推力時(shí)，橫向元件32相互從從動(dòng)滑輪2推回到驅(qū)動(dòng)滑輪 1處。在圖3中，借助于包括滑輪軸6、7的中心軸線9的橫截面、即在正切方向上觀察的 橫截面圖解變速器的驅(qū)動(dòng)滑輪1的部分。錐形表面10、即所謂的運(yùn)行表面10被示出為凸面 狀地彎曲，其中借助于所述錐形表面10，滑輪與橫向元件32的接觸面40接觸。運(yùn)行表面 10的所示輪廓導(dǎo)致相對(duì)于真正的徑向方向的角度λ，所述角度λ在徑向向外的方向上、即 相對(duì)于所述主運(yùn)行半徑Lrl增大。更具體地，隨著運(yùn)行半徑Lrl增大，局部接觸角X(Lrl) 逐漸變大，反之亦然。在該例子中，在其沿正切方向定向的橫截面中，運(yùn)行表面10的凸面形 狀也通過(guò)關(guān)于運(yùn)行半徑Lrl的局部曲率半徑RlO或者運(yùn)行表面10的曲線RlO(Lrl)確定。例如由NL-A-1024918所描述的現(xiàn)有技術(shù)僅規(guī)定了關(guān)于局部接觸角λ (Lrl)用 于最小運(yùn)行半徑Lrl-min的最低值λ (Lrl-min)和用于最大運(yùn)行半徑Lrl-max的最高值 λ (Lrl-max)，在一定程度上仍然可以在所述極端運(yùn)行半徑Lrl-min、Lrl-max之間自由地 選擇滑輪1、2在包括其中心軸線9的橫截面中的運(yùn)行表面10的輪廓。在此方面非常明顯 的輪廓為真正的圓弧形狀，即，運(yùn)行表面10具有恒定的曲率半徑R10，因此其相對(duì)于運(yùn)行半 徑Lrl不變化。然而，根據(jù)本發(fā)明，有利的是，如借助于驅(qū)動(dòng)滑輪1的固定的滑輪輪盤(pán)5在 圖3中所圖解，驅(qū)動(dòng)滑輪1的滑輪輪盤(pán)4、5的運(yùn)行表面10的曲率半徑RlO隨著傳動(dòng)帶3的 運(yùn)行半徑Lrl的增大而減小(相對(duì)于傳動(dòng)帶3的增大的運(yùn)行半徑Lrl而減小)。根據(jù)本發(fā) 明，這意味著，驅(qū)動(dòng)滑輪1的運(yùn)行表面10的曲率半徑RlO必須從所述最小運(yùn)行半徑Lrl-min 處、即運(yùn)行表面10的錐形的頂部開(kāi)始沿著所述最大運(yùn)行半徑Lrl-max、即運(yùn)行表面10的錐 形的底部的方向優(yōu)選均勻地減小。另外，根據(jù)本發(fā)明并且至少特別是當(dāng)變速器用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，對(duì)于從動(dòng)滑輪2情 況相反，即，有利的是，從動(dòng)滑輪2的滑輪輪盤(pán)4、5的運(yùn)行表面10的曲率半徑RlO隨著傳動(dòng) 帶3的副運(yùn)行半徑Lr2的增大而增大、即在從所述運(yùn)行表面10的錐形形狀的頂部到底部的 方向上增大。圖4借助于兩個(gè)圖表示出了現(xiàn)在分別用于驅(qū)動(dòng)滑輪1和從動(dòng)滑輪2的規(guī)定輪廓的 局部曲率半徑的優(yōu)選實(shí)施例，在所述圖表中，相應(yīng)的曲率半徑RlO被繪制成上述運(yùn)行半徑 Lrl和Lr2以及它們之間的比率(即，變速器的傳動(dòng)比Lr2/Lrl)的函數(shù)。圖4中所示的用 于變速器的兩個(gè)滑輪1、2的具有曲率半徑RlO的輪廓對(duì)于驅(qū)動(dòng)滑輪1特別應(yīng)用于大約7度 到大約11度的接觸角范圍，并且對(duì)于從動(dòng)滑輪2特別應(yīng)用于大約7度到大約9度的接觸角 范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的無(wú)級(jí)變速器，其設(shè)有驅(qū)動(dòng)滑輪(1)和從動(dòng)滑輪O)，圍繞所述驅(qū) 動(dòng)滑輪(1)和從動(dòng)滑輪( 設(shè)置傳動(dòng)帶(3)，至少當(dāng)所述變速器運(yùn)行時(shí)，所述傳動(dòng)帶(3)被 夾持在所述兩個(gè)滑輪(1、2)的兩個(gè)基本上錐形的滑輪輪盤(pán)(4、幻之間，每個(gè)輪盤(pán)G ；5)的 錐形表面(10)在包括相應(yīng)的滑輪(1 ；2)的中心軸線(9)的橫截面中具有凸面狀彎曲的輪 廓，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)的滑輪輪盤(pán)G、5)的錐形表面(10)的凸面狀輪廓的局 部曲率半徑(RlO)在徑向向外的方向上減小，并且所述從動(dòng)滑輪(2)的滑輪輪盤(pán)G、5)的 錐形表面(10)的凸面狀輪廓的局部曲率半徑(RlO)在徑向向外的方向上增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)級(jí)變速器，其特征在于，與所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)相關(guān)的局部曲 率半徑(RlO)沿著其整個(gè)徑向尺寸減小到1/2至1/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)級(jí)變速器，其特征在于，與所述從動(dòng)滑輪( 相關(guān)的局 部曲率半徑(RlO)沿著其整個(gè)徑向尺寸增大到1. 5至2倍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的無(wú)級(jí)變速器，其特征在于，與所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)相關(guān) 的最小局部曲率半徑(RlO)比與所述從動(dòng)滑輪(2)相關(guān)的最小局部曲率半徑(RlO)小。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的無(wú)級(jí)變速器，其特征在于，與所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)相關(guān) 的最大局部曲率半徑(RlO)比與所述從動(dòng)滑輪(2)相關(guān)的最大局部曲率半徑(RlO)小。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的無(wú)級(jí)變速器，其特征在于，與所述從動(dòng)滑輪( 相關(guān) 的最小局部曲率半徑(RlO)比與所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)相關(guān)的最大局部曲率半徑(RlO)小。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的無(wú)級(jí)變速器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)和所述 從動(dòng)滑輪⑵的滑輪輪盤(pán)G、5)的錐形表面(10)的凸面狀輪廓的局部曲率半徑(RlO)沿 著其整個(gè)徑向尺寸具有在從500毫米到2500毫米范圍內(nèi)的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的無(wú)級(jí)變速器，其設(shè)有驅(qū)動(dòng)滑輪(1)和從動(dòng)滑輪(2)，圍繞所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)和從動(dòng)滑輪(2)設(shè)置傳動(dòng)帶(3)，至少當(dāng)所述變速器運(yùn)行時(shí)，所述傳動(dòng)帶(3)被夾持在所述兩個(gè)滑輪(1、2)的兩個(gè)基本上錐形的輪盤(pán)(4、5)之間。所述驅(qū)動(dòng)滑輪(1)的滑輪輪盤(pán)(4、5)的錐形表面(10)在包括中心滑輪軸線(9)的橫截面中具有凸曲率，所述凸曲率具有在徑向向外的方向上減小的曲率半徑(R10)，并且所述從動(dòng)滑輪(2)的滑輪(4、5)的錐形表面(10)在包括所述中心滑輪軸線(9)的橫截面中具有凸曲率，所述凸曲率具有在徑向向外的方向上增大的曲率半徑(R10)。
文檔編號(hào)F16H55/56GK102099601SQ200980115793
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月2日
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