適于在用于無級變速器的傳動帶中使用的承載環的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種由鋼制成的承載環(32)的制造方法，所述承載環(32)在用于無級變速器的傳動帶(3)中使用，所述制造方法包括下述加工步驟：?將基礎材料制成的板(11)焊接成管(13)的形狀，?以熔化切割工藝、例如借助于激光器(19)，從管(13)分離出環形段(14)，?將環形管段(14)退火，以及?加工經過退火的環形管段(14)以形成承載環(32)，所述加工至少包括借助于滾壓工藝拉長經過退火的環形管段(14)。
【專利說明】
適于在用于無級變速器的傳動帶中使用的承載環的制造方法
技術領域
[0001]本公開涉及一種用于以鋼基礎材料制造承載環的方法，所述承載環適于在用于無級變速器的閉環傳動帶中起橫向元件的承載件的作用，所述方法包括下述步驟:
[0002]-提供基礎材料制成的板，
[0003]-將板彎成管的形狀，兩個側面由此相互靠著布置，
[0004]-以焊接工藝將所述兩個側面固定在一起，以形成管，
[0005]-從管分離出環形段，以及
[0006]-加工環形管段以形成用于傳動帶的承載環，所述加工至少包括以滾壓工藝拉長環形管段。
【背景技術】
[0007]為了在從管分離出環形段時，避免管和/或環形管段在焊接位置處和/或在焊接加工的所謂熱影響區斷裂或損壞，管在這種分離之前進行退火。在這種管的退火加工中，在焊接加工中引入焊接點和熱影響區中的脆性通過材料在顯著大于600攝氏度的溫度、例如大約800°C下的回復和再結晶被消除。
[0008]應注意，考慮到滾壓工藝，也由于同樣的原因必需對管進行退火加工，S卩，為了使得環形管段能夠在不伴隨著不期望的從環形管段的焊接點或熱影響區內變形或甚至斷裂的情況下被拉長。
[0009]用于無級變速器的傳動帶是公知的。通常，這種傳動帶包括兩組兩端連接的、即閉環的環件，所述環件支承傳動帶的大量的橫向元件，所述橫向元件沿傳動帶的整個圓周布置成大致連續的列。傳動帶的這些承載環相當地扁，即承載環的內圓周與外圓周之間的徑向距離相對于沿軸向方向的尺寸是相當小的。
[0010]在無級變速器中，傳動帶布置在兩個協作的帶輪之間，兩個帶輪之間實現連續的變速比。在工作期間，傳動帶將扭矩從帶輪中的一個帶輪傳遞至另一帶輪，和/或通過傳動帶的橫向元件從所述一個帶輪相互推動至所述另一帶輪。
[0011]在無級變速器工作期間，傳動帶的承載環受到彎曲力和拉力，因此承載環的金屬疲勞將在傳動帶的可能的失效中起作用。承載環對這種金屬疲勞的抵抗力很大程度上取決于所用的鋼的類型、質量和處理。為承載環的傳動帶應用提供所需材料性能的優選的基礎材料是馬氏體鋼。
[0012]從管分離出環形段通常由被迫使進入管的材料中的轉動的一個或一個以上切割刀具執行，所述管也轉動。本領域中已知這種分離加工的多種基本設置，例如在國際專利申請TO2005/039812-A1 和W02004/089568-A1 中以及在歐洲專利申請EP-1130282-A和EP-1108919-A中所述的那樣。然而，在所有這些情況下，切割刀具都在管上施加相當大的(剪切)應力，所述管只有在管的材料具有足夠的韌性的情況下才不會發生斷裂或不期望的變形。實際中，這意味著，在焊接管之后且在從管分離出環形段之前，管必須被退火。
【發明內容】
[0013]根據本公開，通過使用激光、等離子束或類似的熱源，通過以熔化切割工藝熔化而從管分離出環形段，不會出現所述剪切應力。因此，在這種熔化切割工藝的情況下，管的韌性或脆性幾乎不對切割的質量、即環形管段的質量產生影響。無論如何，即使在管的熔化切割之前不對管進行退火的情況下，管的上述不期望的變形或斷裂也將不會發生。
[0014]乍看起來，熔化切割工藝的該后者方面在實際中似乎無關緊要，因為不管怎樣都必須執行管的退火加工，以使得滾壓加工能夠在不使環形管段損傷或斷裂的情況下執行。然而，基于對本公開的深入理解，該方面仍可有利地應用。尤其，根據本公開，焊接之后的退火被延后直至以熔化切割工藝從管分離出環形管段之后。由此，提高了承載環的制造方法的整體效益、尤其是成本效益。
【附圖說明】
[0015]現在將參照附圖示例性地說明本公開的上述基本特征。
[0016]圖1是已知的傳動帶的一部分的示意圖，所述傳動帶包括分別由多個相互嵌裝的承載環表示的兩個環組以及多個橫向元件。
[0017]圖2是表示由板狀的基礎材料制造用于傳動帶的環組的已知方法中的已知的加工步驟序列的示圖。
[0018]圖3示出了已知的環組制造方法中的從管分離出環形段的加工步驟的已知的設置。
[0019]圖4出了將在本公開的情況下應用的從管分離出環形段的加工步驟的替代性設置。
[0020]圖5是表示根據本公開的作為環組制造的一部分的新穎的加工步驟序列。
【具體實施方式】
[0021 ] 部分地在圖1中示意性地示出的已知的傳動帶3包括兩個環組31，所述環組31包括相互嵌裝的環形金屬環，所述金屬環以承載件32表示，傳動帶3還包括多個單獨的金屬橫向元件33，所述橫向元件33分別在其每一側上設有凹部34，環組31設在所述凹部中。在已知的傳動帶3中，橫向元件33形成跨越且大致連續地填充環組31的整個圓周的列。在用在變速器中時，傳動帶3被保持在兩個變速器帶輪之間，帶3的環組31通過帶輪被張緊，使得橫向元件33的列可在被環組31引導的同時將驅動力從一個帶輪傳遞至另一帶輪。
[0022]圖2概略地示出了用于形成傳動帶3的環組31的典型制造方法中的主要步驟，所述方法包括中間產品承載環的制造。
[0023]在第一加工步驟I中，基礎材料的具有大約0.4mm厚度的板11被彎成圓筒形，板11的會合的側面12在第二加工步驟II中被焊接起來，以形成中空圓筒或管13。在第三加工步驟III中，為了使金屬晶格回復和再結晶，使管13在溫度明顯高于600攝氏度、例如大約為800攝氏度的工業爐16中退火。此后，在第四加工步驟IV中，從管13的主體分離出環形段14。在下一步-加工步驟五V中，環形管段14的側面或邊緣15被處理，以改善其表面質量或形狀。在圖示示例中，借助于邊緣恪化加工對邊緣15進行處理，在所述恪化加工中所述邊緣15通過借助于熱源、例如激光器20短暫地被熔化而再成形，這種邊緣熔化加工本身從WO 2012/089228A1知曉。此后，環形管段14在第六加工步驟VI中被滾壓，以便在被拉長時將其厚度減小至小于0.2mm、通常為大約0.185mm，由此形成承載環32。
[0024]承載環32隨后經過用于消除之前的滾壓加工(即步驟五VI)的加工硬化效應的另一退火加工步驟VII。此后，在第八加工步驟VIII中，校準承載環32，即將環件32繞著兩個轉動輥安裝并通過迫使所述輥分開而將環件32拉伸至預定圓周長度。在該第八加工步驟VIII中，內應力分布也被施加在承載環32上。此后，承載環32在兩個單獨的加工步驟、即第九加工步驟IX的時效處理或體相沉淀硬化和第十加工步驟X的氮化或表面硬化中進行熱處理。特別地，這兩種熱處理都涉及將鋼制環件32在包含工藝氣體的爐室中進行加熱，所述氣體氣氛對于環件時效處理而言通常包括氮氣和一些(例如體積百分數為大約5%的)氫氣，對于環件氮化而言通常包括氮氣和氨氣。根據用于鋼制承載環32的金屬(即通常為馬氏體鋼合金)以及根據承載環32的期望的力學特性，這兩種熱處理通常都在400攝氏度至500攝氏度的溫度范圍內進行，且分別可持續小于30分鐘至超過120分鐘。
[0025]最后，如進一步地在圖3中最后繪出的第十一加工步驟XI中所示，通過將多個如此加工的承載環32徑向地堆疊(即嵌裝)，形成層合式環組31。顯然，環組31的承載環32必須被合適地選擇尺寸，例如必須在圓周長度上稍微不同以使承載環32能夠圍繞彼此緊密地適配。為此，環組31的承載環32通常有目的地從很多尺寸不同的承載環32中選擇。
[0026]上述第四加工步驟IV的從管13分離出環形管段14的已知的設置在圖3中示意性地示出。圖3以截面示出管13;然而，實際上管13的直徑遠大于它的壁厚度。圓17表示在切割加工期間大致為圓柱形的可轉動的切割工具17相對于管13的多個連貫的徑向位置。然而，實際上切割工具17具有固定的徑向位置，而管13相對于切割工具17轉動。當切割工具17在切割過程中徑向向內移動時，相配工具18在管13的內側上為管13提供支撐。實際的切割在兩個階段Ι、Π中進行。在切割的第一階段I中，切割工具17在管13的材料中逐漸穿過轉動的管13的壁厚度(位置Ia-1c)、由此沿著螺旋切割線C移動。然后，在切割的第二階段II中，環形段在管13的一次完整的旋轉中完全從管13分離。可確定，在第四加工步驟IV的該已知的設置中，大的切割力通過切割工具17被施加在管13上。
[0027]加工步驟IV的從管13分離出環形管段14的另一設置在圖4中示意性地示出。在該第二實施例中，集中式熱源(例如激光束)19被用于熔穿管13的壁厚度。在管13相對于熱源19的一次完整的旋轉中，從起始位置S開始形成完整的圓周切割，并從管13分離出環形段
14。可確定，在第四加工步驟IV的該特定設置中，在管13和/或環形段14上僅施加最小的力。
[0028]實際中，在焊接時被引入管13的材料中的內應力結合由例如如圖3所示的機械切割工具17、18施加的力，例如通過管13和/或環形管段14的不期望的變形導致管13和/或環形管段14被損壞甚至斷裂。然而，在熔化切割加工中，未施加大的切割力，由此，管13和/或環形管段14將不會因此被損壞。由此，如果借助于熔化切割加工而不是機械切割加工從管13分離出環形段14(加工步驟IV)，那么就不必執行第三加工步驟III的管的退火。但是，產生的環形管段14必須在其滾壓之前、即在制造承載環32和最終制造傳動帶3的環組31的第六加工步驟VI之前進行退火。
[0029]根據本公開，環形管段14的退火有利地被延后，即僅直到其邊緣15在第五加工步驟V中被處理之后才執行。在整體的承載環制造方法的該特定設置中，第五加工步驟V的邊緣熔化可根據現有技術、即包括如W02012/089228A1所講授的退火后處理來執行，而有利地不需要在第六加工步驟VI的滾壓環形管段14之前進行第二退火加工步驟。承載環的制造的相關部分的該新穎的設置在圖5中示出。
[0030]根據圖5，在第二加工步驟II中焊接管13之后，管13直接在熔化切割加工中、即在第四加工步驟IV中被切割成多個環形段14，由此跳過了傳統制造方法中的第三步驟III的退火。此后，在第五加工步驟V中，環形管段14的邊緣15通過激光器20被處理，所述激光器20使這些邊緣15短暫地熔化的。不過，此后是使環形管段14經過加工步驟V-b的退火，以便通過回復和再結晶使環形管段14的各處的材料性能相同。在該后一種加工步驟V-b中，由焊接加工步驟I1、分離加工步驟IV和邊緣熔化加工步驟V產生的熱影響區都被同時消除、即有利地在單個加工步驟V-b中消除。由此在所述第四加工步驟IV的熔化切割中和在所述第五加工步驟V的邊緣熔化中，管13的金屬晶體結構仍包括在第二加工步驟II的管的焊接中形成的不規則部，即仍包括焊接結構和熱影響區。
[0031]最后，應注意，即使未選擇邊緣熔化加工來處理環形管段14的邊緣15(加工步驟V)，而是將另一加工、例如磨石滾磨或刷擦用于該目的，只有在這另一種邊緣處理加工完成之后才將環形管段14退火仍可以是有利的。畢竟，以該方式，只有在熔化切割(加工步驟IV)和邊緣處理(加工步驟V)之后達到所需的質量標準的那些中間產物才將(必須)在滾壓(加工步驟VI)之前被退火(加工步驟V-b)。
[0032]除了前述說明書的全部內容和附圖的所有詳細內容之外，本公開還涉及和包括權利要求的所有特征。權利要求中帶括號的附圖標記不限制其范圍，而是僅作為相應特征的不具約束力的示例。權利要求的特征可根據具體情況單獨地應用于指定的產品或指定的過程，但是也可在其中應用這種特征中的兩個或多個的組合。
[0033]由本公開所代表的本發明不限于本文明確提出的實施方式和/或示例，而是還包括其修改、改進和實際應用，尤其包括本領域專業人員力所能及范圍內的那些修改、改進和實際應用。
【主權項】
1.一種用于制造承載環(32)的方法，所述承載環(32)由鋼制成，所述方法包括下述步驟: -提供基礎材料制成的板(11)， -將板(11)彎成管形，從而板(11)的兩個側面(12)相互靠著、或至少彼此直接相對地布置， -以焊接工藝將所述兩個側面(12)固定在一起，以形成管(13)， -從管(13)分離出環形管段(14)，以及 -加工環形管段(14)以形成承載環(32)，所述加工至少包括以滾壓工藝拉長環形管段(14)， 其特征在于，借助于熔化切割工藝、如等離子切割或激光切割，從管(13)分離出環形管段(14)，然后、但在以滾壓工藝拉長環形管段(14)之前，使環形管段(14)經過退火熱處理，以用于環形管段(14)的鋼的再結晶。2.如權利要求1所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，在所述退火熱處理中，環形管段(14)在爐室(16)中被加熱至且之后在一定時間內保持在超過600攝氏度的溫度。3.如權利要求1或2所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，管(13)不經過退火熱處理。4.如權利要求1或2所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，管(13)的金屬晶體結構包括不規則部，尤其包括焊接結構和/或熱影響區。5.如前述權利要求中任一項所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，在環形管段(14)的退火熱處理之前，以邊緣熔化工藝熔化環形管段(14)的邊緣(15)。6.如權利要求5所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，環形管段(14)在邊緣熔化工藝之前不經過退火熱處理。7.如前述權利要求中任一項所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，基礎材料制成的板(11)、管(13)和/或環形管段(14)的(壁)厚度為大約0.4_。8.如權利要求7所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，承載環(32)的(壁)厚度小于0.2mm。9.如前述權利要求中任一項所述的用于制造承載環(32)的方法，其特征在于，承載環(32)用作用于無級變速器的傳動帶(3)或在用于無級變速器的傳動帶(3)中使用，所述無級變速器具有兩個帶輪(1、2)以及所述傳動帶(3)。10.—種傳動帶(3)，所述傳動帶(3)具有橫向元件(33)和至少一個環組(31)，橫向元件(33)應用在環組(31)上，所述環組(31)由多個承載環(32)組成，所述承載環(32)沿徑向方向相互嵌裝，承載環(32)部分地借助于根據前述權利要求中任一項、尤其是權利要求8所述的用于制造承載環(32)的方法來制造。
【文檔編號】B23P15/00GK105848823SQ201480070856
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月24日
【發明人】A·伯尼瑟爾, J·弗美爾, P·努烏斯
【申請人】羅伯特·博世有限公司