專利名稱：具有凸面狀滑輪輪盤和傳動帶的變速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如以下權利要求1的前序部分所述的設有帶凸面狀錐形滑輪輪 盤的滑輪以及傳動帶和/或鏈條的無級變速器。
背景技術：
該類變速器的結構和操作通常是已知的并且例如在荷蘭專利公開文件10M918 中進行了描述，該專利公開文件還示出了一種已知類型的傳動帶。所示傳動帶通常被稱為 Van Doorne推帶(或推式帶)，并且例如在專利公開文件W0-A-2006/049493中被更詳細描 述。已知的推帶包括一系列所謂的橫向元件和兩個連續的或者環形的張緊元件，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 橫向元件如此設置，以使得實際上至少裝填在張力元件的整個圓周上，以便在操作期間，由 滑輪(皮帶輪)的滑輪輪盤施加在傳動帶上的夾持力或者夾緊力被近乎均勻地分配在多個 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，所述兩個部分借助于橫向元件的相對窄的頸部相互連接。相互成銳角地定向的本體部 分的橫向側面在該情況下設有與變速器的驅動滑輪和從動滑輪的錐形滑輪輪盤(摩擦)接 觸的接觸面，而本體部分的徑向向外定向的側面、即朝向頭部部分定向的側面的部分形成 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。各張緊元件由多個嵌套、扁平和相對薄的 金屬環形成。在所述變速器中，在所有情況下，滑輪的兩個滑輪輪盤中的一個被固定連接到滑 輪軸上，而另一個滑輪輪盤設置在滑輪軸上，以便可以軸向地移位。在該情況下，滑輪輪盤 之間的軸向距離確定傳動帶在相應滑輪的位置處的徑向位置或運行半徑，并且傳動帶在兩 個滑輪的位置處的相應運行半徑之間的比率確定變速器的傳動比。已知將變速器的滑輪輪盤的錐形表面設計為弧形或凸面狀(凸狀)。在此方面， 術語拱形(弧形)或凸面狀指通過凸面或中凸狀彎曲的錐形表面替代此類變速器通常使用 的滑輪輪盤的直錐形表面。錐形表面的相應的凸面狀形狀或輪廓在包括滑輪軸的中心軸線 (即，旋轉軸線)的滑輪輪盤的橫截面(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狀彎曲的滑輪輪盤的錐形表面也被稱為(傳動帶)運行 表面或跑合面。取決于所述運行半徑，運行表面的所述凸面狀輪廓引起包括一方面滑輪的滑輪輪 盤和另一方面傳動帶之間的摩擦接觸的接觸角(即，相對于真正的徑向方向的角度)方面 的變化。更具體地，隨著運行半徑增大，局部接觸角逐漸變大，反之亦然。NL-A-1024918規 定了用于極限運行半徑的滑輪的局部接觸角的極限值之間的具體比率，所述比率據說導致 變速器效率的提高。因此，雖然該文件規定了運行表面和/或在正切方向上觀察的相應的 滑輪輪盤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定并且在該方面僅提到多個籠統的邊界條件。
發明內容
本發明的目的是增加或補充用于滑輪輪盤的運行表面輪廓的已知設計規則，以便 獲得變速器的有利的功能特性。因此，本發明的目的是基于變速器的工作原理提供一種用 于所述運行表面輪廓的更具體的技術要求。更具體地，本發明的目的是以有利的方式減小 傳動帶的機械負載。為此，本發明提供一種變速器，其中采用了權利要求1的特征部分中的措施或技 術特征。通過根據本發明的變速器，在包括滑輪的中心軸線的橫截面中觀察，驅動滑輪的滑 輪輪盤的所述運行表面的輪廓具有凸曲率(convex curvature)，其曲率半徑隨著傳動帶在 所述滑輪上的運行半徑的增大(即，徑向向外地從圓錐形狀的頂部到底部)而減小。所述 運行表面輪廓具有以下優點在橫向元件和驅動滑輪的滑輪輪盤之間的(摩擦)接觸期間 在運行中產生的(赫茲)接觸應力有利地相對小，也就是說，因此給定了所規定的接觸角的 特定范圍。雖然根據本發明變化的運行表面輪廓的曲率半徑可能平均起來大致等于表述類 似接觸角范圍的恒定的曲率半徑，但是實際上其具有以下優點，其至少可以局部地補償每 個橫向元件相對于所述運行半徑的夾持力方面的變化。通過滑輪的每個橫向元件施加在傳 動帶上的夾持力方面的差異由以下事實引起，一方面，由于減小了運行半徑，扭矩傳遞所需 的總夾持力增大，并且另一方面，位于滑輪輪盤之間并且被滑輪輪盤夾持的橫向元件的數 量減小。顯然，所述兩個效果也適用于從動滑輪，因此人們可能預期，為該滑輪提供相同的 運行表面輪廓同樣是有利的。然而，令人驚訝地，根據本發明，至少特別是關于在機動車輛 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從動滑輪的 滑輪輪盤的所述運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 上的傳動帶的運行半徑的增大而增大的可變曲率半徑。當變速器用于機動車輛中時，其將在相對短的時間段中在變速器的最大減速傳動 比時承受相對重的負載，相反，其在相對長的時間段中在最大加速傳動比時承受非常小的 負載。在所述最大減速傳動比或低速運行中，傳動帶與從動滑輪之間的(摩擦)接觸出現 在可能的最大運行半徑處，而在所述最大加速傳動比(或者0D)中，其出現在可能的最小運 行半徑處。根據本發明，關于運行半徑的后一種作用對傳動帶和從動滑輪之間的夾持力的 影響以如下程度補償上述兩種作用，以使得有利地使輪盤具有如下運行表面輪廓，所述運 行表面輪廓具有隨著滑輪上的傳動帶的運行半徑的增大而增大的曲率半徑，以便優化傳動 帶和從動滑輪之間的(赫茲)接觸應力。
下面參照附圖解釋本發明，其中圖1簡略地并且以局部橫截面示出了根據現有技術設有兩個滑輪和傳動帶的無 級變速器，圖2示出了已知的傳動帶的橫截面，
圖3簡略地示出了變速器的滑輪和傳動帶之間的摩擦接觸，以及圖4以圖表方式示出了根據本發明的變速器滑輪的可能的運行表面輪廓。
具體實施例方式圖1簡略地示出了根據現有技術的無級變速器的橫截面。已知的變速器包括主滑 輪或驅動滑輪1和副滑輪或從動滑輪2，所述主滑輪或驅動滑輪1可被具有一對作用力Tp 的發動機(未示出)旋轉驅動，所述副滑輪或從動滑輪2可利用一對作用力Ts驅動負載 (未示出)。滑輪1和2均設有固定地附接到相應的滑輪軸6、7上的滑輪輪盤5并且設有 相對于該相應的軸6、7可軸向地移位的滑輪輪盤4。滑輪輪盤4、5至少基本上具有截頭和 相對扁平的錐體形狀。傳動帶3被夾持在滑輪輪盤4、5之間，以便可以利用摩擦力在兩個 滑輪軸6和7之間傳輸機械動力。變速器的傳動比Lr2/Lrl由傳動帶20的副運行半徑Lr2和主運行半徑Lrl (也就 是說，分別為從動滑輪2和驅動滑輪1的滑輪輪盤4、5之間的有效徑向位置)之間的比率 確定。所述運行半徑Lrl和lr2以及由此變速器的傳動比Lr2/Lrl可以通過在相應的滑輪 軸6和7上沿相反的軸向方向移動所述可移位的輪盤而改變。在圖1中，以示例的方式，以 最大減速傳動比Lr2/Lrl或低速運行圖解變速器，也就是說，具有相對小的主運行半徑Lrl 和相對大的副運行半徑Lr2。對于每個滑輪1、2夾持傳動帶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(未示出)確定和實現，此外相應的夾 持力Fl ；F2的大小取決于相應的運行半徑Lrl ；Lr2和相應的扭矩Tl ；T2。圖1中所示的傳動帶3為所謂的推帶并且實際上由一連續系列的橫向元件32和 至少一個(但通常為兩個)張緊元件31構成。該推帶3在圖2中按沿其圓周方向定向的 橫截面詳細示出，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，所述兩個部分33、35借助于橫向元件32的相對 窄的頸部部分34相互連接。相互以銳角定向的本體部分35的橫向側面在該情況下設有凸 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4、5的表 面10、即運行表面10 (摩擦)接觸。本體部分33的徑向向外定向的側面部分、即朝向頭部 部分35定向的側面形成用于推帶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的前側還沿推帶3的圓周方向設有突起37或者 栓柱37，以及設有布置在橫向元件32的相反的后側上的凹坑(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彼此之間相對穩定。橫向 元件32的最低或徑向最里面的部分在橫向元件32的前側處的所謂傾斜線38下面徑向地 向內延伸，至少實際上呈錐形，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扁平和相對薄的金屬 環構成。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，以可在環組31的圓周方向上移位，以便在使用中，驅動滑輪1的轉動借助于 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之間產生相當大的推力，由于所述推力的結果，它們相互沿環組31在朝向從動滑輪2的方向上前進。于是，在推帶 3被夾持在從動滑輪2的輪盤4和5之間的情況下，所述推力實際上完全經由摩擦力被傳 遞到那里。最后，當施加相對低的推力時，橫向元件32相互從從動滑輪2推回到驅動滑輪 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動滑輪1的部分。錐形表面10、即所謂的運行表面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。運行表面 10的所示輪廓導致相對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 相對于所述主運行半徑Lrl增大。更具體地，隨著運行半徑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，運行表面10的凸面形 狀也通過關于運行半徑Lrl的局部曲率半徑RlO或者運行表面10的曲線RlO(Lrl)確定。例如由NL-A-1024918所描述的現有技術僅規定了關于局部接觸角λ (Lrl)用 于最小運行半徑Lrl-min的最低值λ (Lrl-min)和用于最大運行半徑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，運行表面10具有恒定的曲率半徑R10，因此其相對于運行半 徑Lrl不變化。然而，根據本發明，有利的是，如借助于驅動滑輪1的固定的滑輪輪盤5在 圖3中所圖解，驅動滑輪1的滑輪輪盤4、5的運行表面10的曲率半徑RlO隨著傳動帶3的 運行半徑Lrl的增大而減小(相對于傳動帶3的增大的運行半徑Lrl而減小)。根據本發 明，這意味著，驅動滑輪1的運行表面10的曲率半徑RlO必須從所述最小運行半徑Lrl-min 處、即運行表面10的錐形的頂部開始沿著所述最大運行半徑Lrl-max、即運行表面10的錐 形的底部的方向優選均勻地減小。另外，根據本發明并且至少特別是當變速器用于機動車輛時，對于從動滑輪2情 況相反，即，有利的是，從動滑輪2的滑輪輪盤4、5的運行表面10的曲率半徑RlO隨著傳動 帶3的副運行半徑Lr2的增大而增大、即在從所述運行表面10的錐形形狀的頂部到底部的 方向上增大。圖4借助于兩個圖表示出了現在分別用于驅動滑輪1和從動滑輪2的規定輪廓的 局部曲率半徑的優選實施例，在所述圖表中，相應的曲率半徑RlO被繪制成上述運行半徑 Lrl和Lr2以及它們之間的比率(即，變速器的傳動比Lr2/Lrl)的函數。圖4中所示的用 于變速器的兩個滑輪1、2的具有曲率半徑RlO的輪廓對于驅動滑輪1特別應用于大約7度 到大約11度的接觸角范圍，并且對于從動滑輪2特別應用于大約7度到大約9度的接觸角 范圍。
權利要求
1.一種用于機動車輛的無級變速器，其設有驅動滑輪(1)和從動滑輪O)，圍繞所述驅 動滑輪(1)和從動滑輪( 設置傳動帶(3)，至少當所述變速器運行時，所述傳動帶(3)被 夾持在所述兩個滑輪(1、2)的兩個基本上錐形的滑輪輪盤(4、幻之間，每個輪盤G ；5)的 錐形表面(10)在包括相應的滑輪(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，所述驅動滑輪(1)的滑輪輪盤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，并且所述從動滑輪(2)的滑輪輪盤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.根據權利要求1所述的無級變速器，其特征在于，與所述驅動滑輪(1)相關的局部曲 率半徑(RlO)沿著其整個徑向尺寸減小到1/2至1/3。
3.根據權利要求1或2所述的無級變速器，其特征在于，與所述從動滑輪( 相關的局 部曲率半徑(RlO)沿著其整個徑向尺寸增大到1. 5至2倍。
4.根據前述權利要求之一所述的無級變速器，其特征在于，與所述驅動滑輪(1)相關 的最小局部曲率半徑(RlO)比與所述從動滑輪(2)相關的最小局部曲率半徑(RlO)小。
5.根據前述權利要求之一所述的無級變速器，其特征在于，與所述驅動滑輪(1)相關 的最大局部曲率半徑(RlO)比與所述從動滑輪(2)相關的最大局部曲率半徑(RlO)小。
6.根據前述權利要求之一所述的無級變速器，其特征在于，與所述從動滑輪( 相關 的最小局部曲率半徑(RlO)比與所述驅動滑輪(1)相關的最大局部曲率半徑(RlO)小。
7.根據前述權利要求之一所述的無級變速器，其特征在于，所述驅動滑輪(1)和所述 從動滑輪⑵的滑輪輪盤G、5)的錐形表面(10)的凸面狀輪廓的局部曲率半徑(RlO)沿 著其整個徑向尺寸具有在從500毫米到2500毫米范圍內的值。
全文摘要
本發明涉及一種用于機動車輛的無級變速器，其設有驅動滑輪(1)和從動滑輪(2)，圍繞所述驅動滑輪(1)和從動滑輪(2)設置傳動帶(3)，至少當所述變速器運行時，所述傳動帶(3)被夾持在所述兩個滑輪(1、2)的兩個基本上錐形的輪盤(4、5)之間。所述驅動滑輪(1)的滑輪輪盤(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F16H55/56GK102099601SQ200980115793
公開日2011年6月15日 申請日期2009年4月24日 優先權日2008年5月2日
發明者A·范德萊斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司