可区分型号的推送带制造方法及多型号推送带的成组产品

摘要

本发明提供了一种制造推送带(7)的方法，用于制造至少两种彼此可区分型号的推送带，每种型号的推送带分别具有彼此径向厚度不同的无端拉力器件(16)，所述无端拉力器件(16)容纳在相应推送带(7)的横向元件(15)的凹槽(20)内，所述横向元件(15)可滑动地设置在无端拉力器件(16)上，所述横向元件的数量使得它们沿着无端拉力器件(16)的周向形成基本上连续的列，相应凹槽(20)的高度沿着无端拉力器件(16)的径向限定在相应横向元件(15)的底部(21)和顶部(22)之间，其特征在于，每种型号的推送带(7)都被制作成使其横向元件(15)具有相互一致的凹槽(20)高度。

说明书

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的彼此可区分型号的推送带的制造方法。本发明还涉及不同型号的推送带的成组产品。推送带(push belt)本身是众所周知的，例如见于EP-A-0,522,612，并且特别适用于机动车的无级变速器即CVT。

已有的推送带适合于并且被构造成用于CVT的传动带，所述CVT包括设在主轴上的主可变带轮和设在副轴上的副可变带轮。推送带包括无端拉力器件和可滑动地布置在拉力器件上的多个横向元件，即横向元件可沿拉力器件纵向移动，推送带围绕所述带轮缠绕，以便在带轮之间传递发动机动力。每个可变带轮包括两个锥形盘，其中至少一个盘可以相对于另一个轴向移动，从而，一方面，改变相应带轮的盘之间的推送带运行半径，另一方面，向带施加夹持力。

在已有的推送带中，无端拉力器件安置在横向元件的横向延伸的凹槽中。该凹槽限定在相应横向元件的顶部和底部与横向元件的立柱部之间，所述顶部和底部沿径向界定所述拉力器件，所述立柱部连接所述顶部和底部并且沿轴向界定所述拉力器件。底部基本上为梯形，该梯形的最宽侧确定出横向元件的宽度。底部的横向侧面即轴向侧面是倾斜的，并且相互之间以一角度即所谓的带角定向。这些侧面被设计成摩擦接触锥形带轮盘。横向元件分别具有前主表面和后主表面，二者之间由侧表面分开横向元件的厚度。

通常，特定型号的推送带被设计并设置成能够在特定的使用寿命内在变速器中可靠地发挥作用，该变速器与具有一定最大功率输出的发动机组合使用。或者，更确切地说，推送带的这种动力容量也根据发动机的输出分布图即发动机产生的最大扭矩与其转速之间的关系而设定。然而，为了清楚起见，特定型号的推送带的规格在下面只定义为其被设计的最大发动机扭矩，例如150Nm(牛顿米)。如果变速器中的操作过程中超过了有关额定扭矩容量(nominal torque capacity)的带规格，推送带的使用寿命可能会显著缩短或者可能会立即失效。

确定这种推送带扭矩容量的一项重要设计因素是无端拉力器件在操作中的拉伸应力级别，其代表所述拉力器件的疲劳负载。带轮施加在保持于它的盘之间的横向元件的所述倾斜侧面上的夹持力级别以及带的相应运行半径决定了可通过摩擦而传递在带轮和带之间的扭矩值。此外，通过由带轮施加夹持力，横向元件在两个带轮处被径向向外推动，从而无端拉力器件承受相当大的拉伸应力。弯曲应力也会出现在无端拉力器件中，因为它要在变速器中经历局部弯曲和局部笔直的路径。在这一方面，已有的无端拉力器件是层合式的，即包括多个径向嵌套的平金属环或条带，它们相对较薄，以限制弯曲应力的级别。

随着带在操作中围绕带轮旋转，前面所述的拉伸和弯曲应力周期性地改变。因此，无端拉力器件通常会有的金属疲劳最终会限制推送带的操作寿命。当然，众所周知的是，无端拉力器件中的应力级别以及带的额定扭矩容量与无端拉力器件的横截面面积有关。因此，为设计特定推送带的使用寿命，以使得带的设计有效地适应于汽车CVT广泛应用领域存在的相应扭矩要求，设计中的首要因素是通过增加无端拉力器件的轴向宽度和/或径向高度或厚度而增大所述横截面面积。这一设计特点更详细地解释于本申请人的欧洲专利申请EP-A-1,089,013中。

关于无端拉力器件的轴向宽度，需要指出，常用的措施是利用两组径向嵌套的环形成拉力器件，所述两组环通过横向元件的立柱部而轴向相隔。然而，这种宽度最终也会受限于变速器的设计特征，后者既不易修改，又不便宜。关于无端拉力器件的厚度，需要指出，常用的措施是修正应用于每组中的环的数量。尽管同改变整个变速器设计相比，上述修正更为容易、更为便宜，但仍会需要修正横向元件的设计，以便适应于无端拉力器件的新的厚度，即修改后的环数量。特别地讲，在横向元件顶部和底部之间限定并测量的径向高度需要被修正，因为通常只有相对狭窄限定的径向间隙被允许存在于无端拉力器件和横向元件顶部之间。在此，已经认识到，横向元件绕纵向轴线相对于无端拉力器件的转动受到限制。这种设计要求以及对推送带耐用性的主动影响更详细地描述于本申请人的欧洲专利EP-0,626,526-B1中。

此外，在制造过程中，若干不同的彼此可区分扭矩容量等级的带，即不同型号的推送带，也存在下述缺点，即加工工具需要适配于每个特定的带设计，并且需要在不同型号的带的制造过程之间变化。另外，制造设备和工具的使用容易效率不足，还存在出现误差的可能，例如不同类型产品的部件之间的交叉污染，并且为防止这种污染所付出的成本也随着所制造的带规格的增加而升高。

因此，研制并生产新型推送带，其具有新式的彼此可区分的扭矩容量，只有在这种用于特定CVT的新式带将被以足够大的数量制造时(预先知道会这样)，才是经济上有益且可行的。

目前，申请人将四种不同型号的推送带商业化，它们具有不同的扭矩容量，以覆盖汽车设计中大部分的扭矩级别需要。带被制造成其额定宽度为24mm或30mm，从而对于每种带宽度，无端拉力器件由两组、每组9或12个径向嵌套环构成。目前覆盖市场的可行且经济的方式存在一个缺点，即对于带的特定CVT应用而言，推送带可能尺寸过大，也就是具有太高的扭矩容量。例如，在上面实际例子中，只有四种不同型号的彼此可区分扭矩容量的推送带被提供，以覆盖从75Nm或以下直至超过400Nm的大范围发动机扭矩级别。

因此，本发明旨在降低研制和/或制造具有彼此可区分规格的不同等级的带时的附加费用，从而更多型号(类型)的具有彼此可区分扭矩容量的推送带能够以经济可变的方式提供，以精确满足推送带的特定CVT应用的需要，与此同时，维持其耐用性和一般可接受的使用寿命。这样，CVT的成本可以降低，至少是对于不同扭矩要求的多种应用平均而言。

根据本发明，上述目的可以通过采用权利要求1的特征部分所述措施的制造方法来实现。通过这种措施，至少两种不同型号(类型)的推送带的成组产品(composition)可以被制造出来，每种型号的推送带具有不同的扭矩容量，所述扭矩容量由无端拉力器件的厚度确定，例如通过所包含的径向叠加环的数量，而横向元件的顶部和底部之间的用于容纳相应无端拉力器件的凹槽的高度对于成组产品中的两种型号的推送带而言是相同的。此外，根据本发明，成组产品中的至少一种型号的推送带设有专门的转动限制装置，以满足前面所述的限制横向元件绕纵向轴线相对于无端拉力器件的转动自由度的设计要求。因此，在横向元件上部和无端拉力器件之间的径向间隙相对较大时，即无端拉力器件相对较薄时，横向元件相对于无端拉力器件的转动自由度(在其他情况下可能过大)因设置附加的转动限制装置而被有利地限制住了。

根据本发明的成组产品具有下述优点，即所包含的各种不同型号(类型)的推送带可以有利地低成本制造。这是由于横向元件的设计，即从前侧正视图中看，它们的轮廓、更具体地讲是横向元件的用于容纳无端拉力器件的凹槽的径向高度，不再需要修正成适合于无端拉力器件的厚度。因此，从根本上讲，单一的横向元件设计就足以适合于所述成组产品。此外，传统推送带对于特定CVT应用而言存在的潜在尺寸过大的问题也被本发明克服，这是因为无端拉力器件的厚度可以适合于每个特定CVT应用。当然，这样还能够实现相当大的材料节约，因为平均而言，不同型号推送带的成组产品的无端拉力器件可以包括更少的环。

根据本发明，所述转动限制装置可以以各种方式实现，有些方式本身是公知的。然而，即使这些装置本身是公知的，但它们从没有被用于有利地制造分别具有彼此可区分扭矩容量的不同型号的推送带的成组产品。

下面将参照附图进一步描述本发明。

图1示出了具有传动带和带轮的无级变速器的示意图。

图2示出了是图1中的无级变速器的示意性剖视图。

图3至8分别示出了根据本发明制造的成组产品中的两种彼此可区分型号的推送带在朝向纵向的截面中的两个彼此可区分的半体。

在图1中，给出了无级变速器1的示意图，该无级变速器安置在发动机M和负载L之间，以改变它们之间的速比和扭矩比。变速器1包括主轴2，其以常规方式被发动机M驱动，以及副轴8，其以常规方式驱动负载L。主带轮3、4设在主轴2上，并且包括轴向固定的盘3和轴向可移动的盘4。副带轮9、10设在副轴8上，并且类似地包括轴向固定的盘9和轴向可移动的盘10。主带轮3、4的可移动的盘4由相应的移动装置5、6和13操纵，该移动装置基于一定数量的参数例如加速踏板压下程度α和副轴8的转速Ns来控制主缸室5中的压力。类似地，副带轮9、10的可移动的盘10由相应的移动装置11、12和14操纵，该移动装置基于一定数量的参数例如发动机节气门开度β、发动机M的转速Nm、主轴2的转速Np和副轴8的转速Ns来控制副缸室11中的压力。所谓的推送带型的传动带7围绕所述带轮设置，同时摩擦夹持在带轮的相应盘3、4；9、10之间，以在所述轴2和3之间传递机械(发动机)动力。这样，主和副压力的级别决定了带7被夹持的力，以及因此而决定了可由传动带7在所述轴2和3之间传递的扭矩的最大值。

在图2中，显示了无级变速器1的简化侧视图。推送带7包括无端(环状)拉力器件16和多个横向元件15，所述横向元件可滑动地，即纵向可移动地，布置在拉力器件16上并由其承载。以Rs标记的箭头表示推送带7在副带轮盘9和10之间的运行半径，以Rp标记的箭头表示推送带7在主带轮盘3和4之间的运行半径。所述运行半径Rs和Rp之间的比值确定了无级变速器1的速比。

推送带7的一个例子详细显示于图3中的剖视图中，其为沿着带7的周向看的视图。如图所示，横向元件15设有两个凹槽20，每个凹槽朝向彼此相反的轴向方向敞开。在径向上，所述凹槽20限定在横向元件15的顶部21和底部22之间。横向元件15的立柱部23安置在凹槽20的轴向内侧之间，该立柱部23将底部22连接到顶部21。带7的无端拉力器件16在本例中包括两组16(a)、16(b)径向叠加即嵌套的平金属环17，无端拉力器件由横向元件15容纳，从而每组16(a)、16(b)插在一个相应的凹槽20(a)、20(b)中。

底部22的横侧即轴向侧面24是倾斜的，即相互之间以一角度定向，该角度基本上与带轮3、4；9、10的大致锥形带轮盘3、4之间限定的角度相符，以使得所述侧面24可以摩擦接触相应的盘3、4。横向元件15具有前主表面25和后主表面(不可见)，二者之间由侧表面分开横向元件15的厚度，所述侧表面包括前面所述的底部22的轴向侧面24。横向元件15的顶部21设有突起26，其从前主表面25沿着带7的纵向即周向突出，在带7中存在相邻横向元件15的情况下，所述突起26与相邻横向元件15的后主表面中的相应孔协作即啮合(不可见)。这样，相邻横向元件15在垂直于带7纵向的平面中的相对滑动受到限制。尽管横向元件15可以彼此相对于对方绕一条穿过突起26中心的纵向轴线转动，但为了操作耐用性，在设计传动带7时，必须限制这种转动。如图3中的左侧所示的近期设计要求，其通常体现为在无端拉力器件16和横向元件15的顶部21之间只存在相对狭窄限定的径向间隙。因此，所述横向元件15的转动自由度受限于其顶部21和底部22与无端拉力器件16接合，如图所示。这样，可以认识到，横向元件围绕一条纵向轴线相对于无端拉力器件的转动受到限制。

在变速器1的操作过程中，夹持力由带轮3、4；9、10施加在推送带7上，横向元件15被沿着径向向外方向推压，直至以其底部22接合无端拉力器件16，从而将无端拉力器件16张紧。在主带轮3、4驱动旋转横向元件15时，与其摩擦接触的横向元件也旋转，由此向前推动推送带7的另一部分即横向元件15，由此旋转驱动副带轮9、10。这样，横向元件15被无端拉力器件16引导。

无端拉力器件16中的(拉伸和弯曲)应力级别最终决定推送带7的特定动力或扭矩容量，其中，通过修改所述器件16的轴向宽度和/或径向高度或厚度，所述容量因此而可以被改造成适应于特定的CVT应用。然而，上述两种修改通常还需要修改横向元件15的设计，即增加底部22的宽度以便在宽度方向上接合无端拉力器件16，或者增加凹槽20(a)、20(b)的径向高度，以便紧凑地容纳无端拉力器件16，即只有相对小间隙限定在所述器件16和横向元件15的顶部21之间。

本发明旨在克服已有的推送带7设计中的上述缺点，并且降低具有彼此可区分规格的不同等级带的研制和/或制造成本。根据本发明，这一目的是这样实现的，即为推送带7提供横向元件15，其凹槽20被设计有相对大的径向尺寸或高度，以使得能够适应于大范围的具有彼此可区分的厚度或是嵌套着不同数量的环17的无端拉力器件16。本发明基于这样的认识，即无端拉力器件16的各个环17可以以或多或少的数量以及适宜的周向长度制造，其中制造相对容易且附加成本相对较低。

因此，横向元件15的一种单一设计形式可以应用于大范围或不同型号(类型)的推送带的成组产品(系列产品)，所述推送带彼此扭矩容量不同。根据本发明，前面所述的限制横向元件15转动自由度的设计要求可以这样实现，即提供附加转动限制装置30，其至少用于小于最大扭矩容量的型号的推送带7。也就是说，成组产品中具有这样的推送带7，即在相接触的情况下无端拉力器件16与横向元件15的底部22和顶部21之间的径向间隙超过了一定的临界值。优选地，该临界值根据EP-A-0,626,526而确定，以使得最大转动自由度的值为1度或以下，更优选在0.2和0.8度之间，进一步优选为0.5度。

根据本发明的不同型号(类型)的推送带7的成组产品因此具有至少两种型号的彼此可区分的扭矩容量，所述扭矩容量由施加的彼此厚度不同的无端拉力器件16确定。至少是那些扭矩容量较小的带，即具有较薄无端拉力器件16的带，或者是具有较少数量的环17的带，设有所述转动限制装置30。

图3至8分别示出了两种型号的推送带7，相应的图3-8中的左侧部分总是描绘成组产品中具有最大扭矩容量的第一型号的带的左侧部分，即在无端拉力器件16的每个环组16(a)、16(b)中，相对于横向元件15的凹槽20的高度，该带设有最大数量(图示的例子中为6个；然而实际中可以是12至14个)的环17。在每个图的右侧部分，相应成组产品中的第二型号的带被显示为具有较小的扭矩容量，即无端拉力器件16的每个环组16(a)、16(b)中设有较少的环17(图示的例子中为4个环17，然而实际中可以是6至13个)。因此，以图3-8中的点划线表示的中心线为各图中左侧部分的镜象线，则可以构想出成组产品中的第一型号的带的整体；反之，以图3-8中的点划线表示的中心线为各图中右侧部分的镜象线，则可以构想出成组产品中的第二型号的带的整体。

根据本发明的转动限制装置30的第一可行实施例30(a)显示于图3中的右侧。图3所示成组产品中的该第二型号的带被制作成在无端拉力器件16(b)中的叠加环17的数量少于图3的左侧所示特定成组产品中的第一型号的带。在所述第一型号的带中，所述横向元件15的转动自由度受限于相应无端拉力器件16(a)与横向元件15的顶部21之间相对狭窄限定的径向间隙，而在所述第二型号的带中，是通过附加的转动限制装置30实现这一点的，转动限制装置的形式为填料环30(a)，或者可能是小数量的径向叠加填料环，其设在横向元件15的凹槽20(b)内，布置在相应无端拉力器件16的径向。

根据本发明，这种填料环30(a)可以由相对便宜、耐磨且容易处理的材料制成，例如，优选为适宜的橡胶。还可以采用适宜的(低等级)金属或塑料。当然，填料环30(a)必须能够随从于推送带(7)的变化的轨迹，因此该材料还必须是可弯折的，至少沿周向即沿纵向可弯折。填料环30(a)不需要具有承载功能，即名义上在操作中不被张紧，而仅仅是为了充填无端拉力器件16(b)与横向元件15的顶部21之间的径向间隙，优选充填至这样的程度，即凹槽20的径向高度与填料环30(a)的厚度和无端拉力器件16(b)的厚度之和之间的差值与成组产品的所述第一型号的带所限定的径向间隙一致。尽管在图3中填料环30(a)被显示为设在无端拉力器件16(b)的径向外侧，但从原理上讲，也可以设在径向内侧，即位于无端拉力器件16(b)与横向元件15的底部22之间，在这种情况下，构成它的材料应当具有足够小的杨式弹性模量，以防止其被显著张紧。

在图4所示根据本发明的转动限制装置30的第二实施例30(b)中，图中右侧的成组产品中的第二型号的带设有锁环30(b)，其安置在横向元件15的凹槽20(b)内，位于立柱部23和无端拉力器件16(b)之间。在这种设计中，横向元件15的转动自由度受限于与相应带轮盘4接触的无端拉力器件16(b)、锁环30(b)以及横向元件15的立柱部21之间留下的相对狭窄的轴向间隙

根据本发明的转动限制装置30的第三实施例30(c)显示于图5中。在本例中，所述装置30(c)组合于无端拉力器件16的结构中，其优选应用于成组产品的两种型号的带中。在这种设计中，无端拉力器件16的两组16(a)、16(b)环17中的至少一个环17的轴向宽度被设计成如此之大，以致于通过横向元件15的立柱部21和与相应带轮盘4接触的所述至少一个环17之间的相对狭窄限定的轴向间隙，横向元件15的转动自由度被限制在预期的程度。

根据本发明的转动限制装置30的第四实施例30(d)显示于图6中。在本例中，所述装置30(d)组合于横向元件15的突起26和孔27的设计中，并且优选应用于成组产品的两种型号的带中。在这种设计中，突起26和匹配孔27具有非圆形轮廓，以使得，通过使一个横向元件15的突起26啮合下一横向元件即已经夹持并对正在带轮盘3、4之间的相邻横向元件15的孔27的侧壁，横向元件15的转动自由度被限制在预期的程度。突起26和孔27可以具有椭圆形轮廓，如显示于图6，但也可以设有细长轮廓，其可能沿着横向元件15的整个径向高度或轴向宽度延伸。

根据本发明的转动限制装置30的第五实施例30(e)显示于图7中。在本例中，所述装置30(e)组合于横向元件15的突起26和孔(不可见)的设计中，并且优选应用于成组产品的两种型号的带中。在这种设计中，设有一组突起26(a)、26(b)和匹配孔(不可见)，以使得，通过一个横向元件15的突起26(a)、26(b)啮合下一横向元件即已经夹持并对正在带轮盘3、4之间的相邻横向元件15的孔的侧壁，横向元件15的转动自由度被限制在预期的程度。在这个特定实施例中，突起26(a)、26(b)和孔仍可以设置成具有圆形轮廓。

此外，根据本发明的转动限制装置30第六可行实施例30(f)显示于图8中。在本例中，图中右侧所示的成组产品中的第二型号的带沿其外周设有一或多个夹子30(f)。关于限制所述转动自由度，这种夹子30(f)的作用非常类似于图3中的填料环30(a)。为此，夹子30(f)围绕着横向元件15的顶部21，在其相应的轴向侧面设有轴向向内延伸的钩部31，其围绕着顶部2钩入相应的凹槽20(b)中，并且至少部分地充填所述径向间隙。

另外，夹子30(f)还可以在其相应的轴向侧面上设有径向向内延伸的凸缘部32，所述凸缘部32也有利地在轴向约束相应的环组16(b)。夹子30(f)可以包围推送带的整个外周，或是包围其仅仅一或两个横向元件15，在后面的情况下，有限数量的夹子30(f)就足以达到预期效果。优选地，夹子30(f)由至少可略微弹性弯折的材料制成。

最后，将提到根据本发明的转动限制装置的第七(未示出)可行实施例。在本实施例中，推送带被制造成处在所谓的预张紧状态，其中涉及即使是在带的未加载状态也张紧的无端拉力器件，即带被提供连续列的横向元件，这些横向元件的组合纵向尺寸大于处在非张紧状态的无端拉力器件的周长。在推送带的这种设计中，在任何情况下均有推力施加在横向元件之间，该推力以法向力的形式施加在横向元件的前后主表面上，以使得仅仅通过摩擦力就可以防止一个横向元件相对于已经夹持并对正在带轮盘之间的相邻横向元件相对转动。

本发明除了包括前面描述和附图所示以及本领域技术人员可由此容易且毫无疑问地导出的细节以外，还涉及权利要求书中限定的方案。