專利名稱：用于無級傳動的傳動帶的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于無級傳動的傳動帶的改進，在該無級傳動中，傳動帶在主動和從動帶輪上繞過從而將動力從主動帶輪傳送到從動帶輪，更具體點說，涉及防止傳動帶相對于帶輪滑動的改進。
背景技術：
卷繞在主動和從動帶輪上的用于無級傳動的傳動帶已有多種方案被提出并被付諸實用。其中典型的一種具有一由多層無端鋼片疊合而成的無端(環形)鋼帶或圓筒形環。許多鋼元件被支承在環上并沿著環的周邊對齊，使相鄰的元件互相接觸。每一帶輪都設有一個軸向可移輪對(輪子配對物或半輪，下同)和一個固定輪對，它們同軸設置并且互相面對以致在它們之間形成帶輪槽。軸向可移輪對可在受控液壓的軸向推動下沿軸向移動，因此可改變帶輪槽的寬度。傳動帶被放置在帶輪槽中使每一帶元件的兩個相對的側面與每一帶輪的各該可移輪對和固定輪對的截圓錐面摩擦接觸。
然而這種傳統的傳動帶存在著下列缺點。當傳動帶被裝配時在相鄰元件之間會產生初始間隙。另外，當傳動帶被卷繞在主動和從動帶輪上運行而傳動時受到施加在帶上的張力，傳動帶的鋼環會拉伸。結果在傳動帶與主動和從動帶輪之間不可避免地會產生滑動，這會降低傳動帶的耐用性，同時降低無級傳動的動力傳遞效率。
發明的公開本發明的一個目的是要提供一種改進的用于無級傳動的傳動帶，它能有效地克服同一型式的傳統的用于無級傳動的傳動帶所發生的缺點。
本發明的另一目的是要提供一種改進的用于無級傳動的傳動帶，它有高的耐用性，同時能提高傳動帶的動力傳送效率。
本發明還有一個目的是要提供一種改進的用于無級傳動的傳動帶，它能有效地制止傳動帶相對于帶輪的滑動而與傳動時改變傳動比無關。
本發明的用于無級傳動的傳動帶包括一個剛性環。許多剛性的第一元件被支承在環上并沿環的周邊方向對齊，以便互相鄰接。每一元件都有第一和第二表面，它們在環的旋轉方向上分別面向元件的前方和后方，在第一表面上制有第一鎖扣邊，而在第二表面上制有第二鎖扣邊。各該相鄰元件的第一和第二表面可互相接觸。第一表面有一在第一鎖扣邊徑向之內制出并從第一鎖扣邊沿徑向向內延伸的第一傾斜面，以致元件的厚度在徑向向內的方向上逐漸減小，還有一個在第一鎖扣邊徑向之外制出并從第一鎖扣邊沿徑向向外延伸的第一外徑向面。第二表面有一在第二鎖扣邊徑向之內制出并從第二鎖扣邊沿徑向向內延伸的第二面，還有一個在第二鎖扣邊徑向之外制出并從第二鎖扣邊沿徑向向外延伸的第二外徑向面。第二面比第二外徑向面低陷(向里縮進)，因此元件在第二面的厚度比在第二外徑向面的厚度小。第二鎖扣邊位在第一鎖扣邊的徑向之外并可與相鄰元件的第一表面接觸。因此，相鄰一對元件可互相相對傾斜，從而使傳動帶能圓滑地卷繞在無級傳動的帶輪上。
按照本發明，在以任一傳動比運轉傳動帶時，傳動帶的每一元件在彎曲狀態下的有效厚度(或在相鄰元件的工作鎖扣邊之間的節距)能相對于伸直狀態下的有效厚度縮減，因此傳動帶的沿圓形排列的元件的周長(在元件有效厚度的那個徑向位置上)會隨著元件在伸直狀態下對齊排列時的元件數成比例地增加。結果，由于初始間隙和環的伸長而在相鄰元件之間形成的間隙在傳動帶運行時便能有效地被減小。這樣便可有效地抑制傳動帶相對于帶輪的滑動，從而可提高動力傳送效率和傳動帶的耐用性。
附圖的簡要說明
圖1為按照本發明的用于無級傳動的傳動帶的剖視圖，其中清晰地示出傳動帶每一元件的前視圖；圖2為圖1中傳動帶一部分的不完全的側視圖，其中示出元件的側視圖，部分為剖面；
圖3為圖1中傳動帶元件的放大側視圖；圖4為圖1中傳動帶在裝配狀態時的放大而不完全的側視圖；圖5為示出圖1中傳動帶的元件的有效厚度和間隙減小量之間關系的圖解；圖6為與圖2類似的不完全的側視圖，只是所示為按照本發明的用于無級傳動的傳動帶的第二實施例的一部分；圖7為圖6中傳動帶的一個元件的放大側視圖；圖8為與圖4類似的放大而不完全的側視圖，但所示圖6中的傳動帶是在裝配狀態；圖9為按照本發明的用于無級傳動的傳動帶的第三實施例的不完全的側視圖；圖10為示出圖9中傳動帶所用元件(2)的數量和間隙減小量之間關系的圖解；圖11為處在裝配狀態的傳統的用于無級傳動的傳動帶的側視圖；圖12為一概略的說明圖示出在無級傳動中圖11的傳統傳動帶和帶輪之間的關系；圖13為與圖1類似的剖視圖，只是所示為圖11中傳統傳動帶的一個元件的前視圖；圖14為與圖2類似的不完全的側視圖，但所示為圖13中元件的側視圖，部分為側面；圖15A為圖11中的傳統傳動帶在伸直狀態的一個剖面上的不完全的側視圖；圖15B為圖11中的傳統傳動帶在彎曲狀態的一個剖面上的不完全的側視圖；圖16為與圖3類似的放大的側視圖，只是所示為另一個傳統用于無級傳動的傳動帶的元件；圖17為圖16中傳統傳動帶的不完全的側視圖；圖18A為在主動帶輪上在第一傳動比時圖16中的傳統傳動帶的不完全的側視圖；
圖18B為與圖18A類似的不完全的側視圖，只是所示為在從動帶輪上在第一傳動比時的圖16中的傳統傳動帶；圖19A為在主動帶輪上在第二傳動比時圖16中的傳統傳動帶的不完全的側視圖；圖19B為與圖19A類似的不完全的側視圖，只是所示為在從動帶輪上在第二傳動比時的圖16中的傳統傳動帶；圖20A為在主動帶輪上在第三傳動比時圖16中的傳統傳動帶的不完全的側視圖；以及圖20B為與圖19A類似的不完全的側視圖，只是所示為在從動帶輪上第三傳動比時的圖16中的傳統傳動帶；實現發明的最佳方式為了容易理解本發明，下面對圖11到20所畫的傳統的用于無級傳動(CVT)的傳動帶作一簡要回顧。參閱圖11到15B，其中示出的傳統的用于無級傳動的傳動帶1′有一由多層無端的或環狀的鋼片3a到3n疊合而成的疊層環3，還有許多一般為楔狀的元件2′被支承在疊層環3上并沿著疊層環3的縱向或周邊方向對齊，使相鄰元件可互相接觸。這樣一種傳統傳動帶，例如曾在日本專利公報55-100443號上公開過。
傳動帶1′被卷繞在一個動力輸入帶輪或主動帶輪12和一個動力輸出帶輪或從動帶輪13上，如圖12所示。第一帶輪12，13都同軸設置有可周向旋轉的軸向可移輪對和固定輪對(未圖示)。主動帶輪12的固定輪對通過一根動力輸入軸(未圖示)連接到發動機上，而從動帶輪13的固定輪對通過一根動力輸出軸連接到車輛行駛輪的軸上。每一帶輪的可移輪對和固定輪對都有一般為截圓錐形的表面，它們同軸并且互相面對，從而在它們之間形成一條帶輪槽(未圖示)。帶輪槽的形狀是在徑向向外的方向上寬度或軸向尺寸增加，因此在斷面上一般為V形。可移輪對可在軸向推力下沿軸向相對于固定輪對而移動，這個軸向推力可根據設有無級傳動的車輛的運行條件來決定，因此帶輪槽的寬度是可改變的。每一元件2′都有兩個互相面對的傾斜的側面5、5，分別與每一帶輪的可移輪對和固定輪對的兩個面對的截圓錐面摩擦接觸。這樣，改變帶輪槽的寬度就可連續改變傳動帶1′在帶輪上的通過半徑(圖15B中的r)。應該知道，無級傳動的傳動比或速比是由傳動帶1′在從動帶輪13上的通過半徑r除以在主動帶輪12上的通過半徑r得出的。
在這樣一條用于無級傳動的傳動帶1′中，在相鄰元件2′、2′之間存在著微小的初始間隙Cs，該間隙Cs在傳動帶1′的周邊方向上小于每一元件2′的厚度。
如圖13到15所示，傳動帶1的每一個元件2′都有兩個相對而傾斜的側面5、5，分別與每一帶輪12、13的軸向可移輪對和固定輪對的截圓錐形表面摩擦接觸。每一傾斜的側面5都相對于一個與帶輪軸線垂直的平面而傾斜，傾斜角沿著徑向向內的方向增大。元件2′在其面向旋轉方向或傳動帶1′運行方向前側的前表面上有一鎖扣邊7′。元件2′的前表面包括一個在鎖扣邊7′之下沿徑向向下延伸的前傾斜面6。前傾斜面6相對于一個與環3垂直的平面P而傾斜，致使元件(在傳動帶周邊方向上)的寬度t1在徑向向內的方向上逐漸縮減。如圖15B所示，當傳動帶1′在被彎曲而以通過半徑(或旋轉半徑)r通過帶輪時，相鄰的元件2′、2′在其鎖扣邊7′、7′上互相接觸。這樣，由于相鄰元件2′、2′互相相對傾斜，因而使傳動帶1′能被卷繞在帶輪上。
每一元件2′在其前表面的相對于鎖扣邊7′的沿徑向向外部上設有兩個圓柱形的突起8、8，該兩突起可配合在該元件2′之前的相鄰元件2′的后表面(與前表面相對)上所制出的兩個孔9、9內。這兩個圓柱形突起在帶輪的軸向上互相分隔開一個預定的距離。這兩個突起8、8和相應的孔9、9可防止每一個元件2′在帶輪的軸向上發生位移，因此許多元件2′在帶輪的周邊方向上被對齊后能一起運轉，甚至能沿主動帶輪12和從動帶輪13之間的直線運行。
另一種傳統的用于無級傳動的傳動帶1″如圖16到20所示，該帶與上述傳動帶1′類似，不同的是除了在元件2′前表面的鎖扣邊7′和傾斜面6以外，在每一元件2′的后表面上還制有鎖扣邊11′和傾斜面10。因此，采用與圖11到15B中相同的標號來指示圖16到20B中相同的元件和零件。這種傳動帶1″被這樣安排，使在相鄰元件2′、2′之間的間隙可隨傳動時的傳動比而變。這種傳統的傳動帶1″，例如曾在日本專利公報6-129494中公開過的。
如圖16和17所示，與上述傳統帶1′類似，傳動帶1″有一由多層無端鋼片或環形鋼片3a到3n疊合而成的疊層環3。許多一般為楔狀的元件2′被支承在疊層環3上并沿著該環的縱長方向或周邊方向對齊。
傳動帶1″的每一元件2″都有兩個背對而傾斜的側面5、5，分別與每一帶輪12、13的軸向可移輪對和固定輪對的截圓錐形表面摩擦接觸，這一點與上述傳統帶1′類似，雖然沒有用圖示出。元件2″在其前表面上設有鎖扣邊7′并在與前表面背對而面對傳動帶1″的旋轉方向或運行方向的后側的后表面上設有另一個鎖扣邊11′。元件2″的前表面包括一個在鎖扣邊7′徑向內側的前傾斜面6。前傾斜面6相對于平面P而傾斜一個傾斜θ1，該平面P含有一個一般與環3垂直的前外徑向面F，致使元件(在傳動帶周向上)的寬度t1在沿徑向向內的方向上逐漸縮減。該前外徑向面F位于鎖扣邊7′的徑向外側。
元件2″的后表面包括一個在鎖扣邊11′徑向內側的后傾斜面10。后傾斜面10相對于平面P′而傾斜一個傾斜角θ2′，該平面P′含有一個一般與環3垂直的后外徑向面R，致使元件(在傳動帶周邊方向上)的寬度t1在徑向向內的方向上逐漸縮減。該后外徑向面R位于鎖扣邊11′的徑向外側。應該知道每一元件2″的厚度t1相當于徑向向外的前、后面F、R之間的距離。
當傳動帶1′以通過半徑(或旋轉半徑)被彎曲而卷繞在帶輪上如圖15B時，相鄰元件2′、2′在其鎖扣邊7′、7′、11′、11′上互相接觸，這樣，由于相鄰元件2′、2′互相相對傾斜，因而使傳動帶1′能被卷繞在帶輪上。
傾斜角θ1被設定為比兩個相鄰元件2′、2′的相對傾斜角θ3(圖17)大，該相對傾斜角θ3是當傳動帶1″在整個傳動比的范圍內以最小的通過半徑r卷繞在帶輪上時獲得的。相對傾斜角θ3是在相鄰元件2′、2′的前、后兩個外徑向面F、R之間形成的。另外，傾斜角θ2′被設定為比相對傾斜角θ3小，而該相對傾斜角θ3是當傳動帶1″在傳動比為1而通過時所得到的。
在元件2″的后表面上的鎖扣邊11′比在前表面上的鎖扣邊7′位置還要在徑向之外，其中，在鎖扣邊11′徑向位上的厚度t1大于在鎖扣邊7′徑向位上的厚度t2(t1＞t2)。
這里在論述時假定傳動帶1″所實現的傳動比范圍為從0.4到2.4；而每一元件2″的傾斜面6的傾斜角θ2′被設定為等于相對傾斜角θ3，而該相對傾斜角θ3是當傳動帶1″在傳動比為1.5而繞過從動帶輪時所得到的。
(1)在1/1.5＜傳動比＜1.5的條件下，下列關系成立a)傾斜角θ2′＜帶在主動帶輪12上的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ1；及(b)傾斜角θ2′＜帶在從動帶輪13上的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ1。
結果，通過或卷繞在主動和從動帶輪12、13上的一部分傳動帶的所有元件2″在其鎖扣邊7′上互相接觸，因此傳動帶1″以每一元件的有效厚度t2(或在相鄰工作鎖扣邊7′、7′之間的節距)運行或旋轉。此時傳動帶動1″在主動和從動帶輪12、13上的通過狀態分別在圖18A和18B中示出。應該知道傳動帶1″的位在兩個帶輪12、13之間而沒有卷繞在其上的直線部的每個元件2″的有效厚度(或在相鄰工作鎖扣邊11′、11′之間的節距)為t1(t1＞t2)，如圖12所示。
(2)在0.4＜傳動比＜1/1.5的條件下，下列關系成立a)在主動帶輪12上的傳動帶的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ2′＜傾斜角θ1；及b)傾斜角θ2′＜在從動帶輪13上的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ1。
結果，通過或卷繞在主動帶輪12上的一部分傳動帶1″的所有元件2″在其鎖扣邊11′上互相接觸，因此傳動帶1″以每一元件2″的厚度t1(或在相鄰工作鎖扣邊7′、7′之間的節距)運行或旋轉。而通過或卷繞在從動帶輪13上的一部分傳動帶的所有元件2″則在其鎖扣邊7′上互相接觸，因此傳動帶1″以有效厚度t2(或在相鄰工作鎖扣邊7′、7′之間的節距)運行或旋轉。此時在主動和從動帶輪12、13上的傳動帶1″的通過狀態分別在圖19A和19B中示出。應該知道位在兩個帶輪12、13之間而沒有卷繞在其上的傳動帶1″的直線部的每一元件2″的有效厚度(或在相鄰工作鎖扣邊11′、11′之間的節距)為t1(t1＞t2)。
(3)在1.5＜傳動比＜2.4的條件下，下列關系成立a)傾斜角θ2′＜在主動帶輪12上的帶的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ1；及b)在從動帶輪13上的帶的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ2′＜傾斜角θ1 。
結果，通過或卷繞在主動帶輪12上的一部分傳動帶1″的所有元件2″在其鎖扣邊7′上互相接觸，因此傳動帶1″以每一元件2″的有效厚度t2(或在相鄰接觸鎖扣邊7′、7′之間的節距)運行或旋轉。而通過或卷繞在從動帶輪13上的一部分傳動帶1″則在其鎖扣邊11′互相接觸，因此傳動帶1″以其有效厚度t1(或在相鄰工作鎖扣邊11′、11′之間的節距)運行或旋轉。此時傳動帶1″在主動和從動帶輪12、13上的通過狀態分別在圖20A和20B中示出。應該知道，傳動帶1″位在兩個帶輪12、13之間且沒有卷繞在其上的直線部的每一單元2″的有效厚度(或在相鄰工作鎖扣邊11′、11′之間的節距)為t1(t1＞t2)。
從上可見，在上述(1)的傳動比范圍內，與在上述(2)和(3)的范圍內相比，有效厚度(或在相鄰工作鎖扣邊之間的節距)小的元件數增加了，因此在元件2″、2″中產生的間隙量增大時傳動帶的周長縮短。因此，在元件中產生的間隙能根據傳動帶的傳動比而增減。
但上述傳統的用于無級傳動的傳動帶存在著缺點，即當裝配傳動帶時在傳統傳動帶1′、1″內會產生如圖11所示的初始間隙。另外，當傳動帶被卷繞在主動和從動輪12、13上而進行傳動時在傳動帶上施加有張力，這個張力同樣施加在疊層環3上，因此疊層環3被延長。結果在傳動帶1′、1″與主動和從動帶輪12、13之間就不可避免地會產生滑動。
在早先的傳統用于無級傳動的傳動帶中，如同日本專利公報55-100443號中所公開的，只在每一元件2′的前表面上制出一個鎖扣邊7′，因此每一元件2′的有效厚度(或在相鄰工作鎖扣邊之間的節距)等于每一元件2′的實際厚度，不管傳動帶1′是在伸直狀態還是在彎曲狀態。換句話說，如果傳動帶1′的傳動比(或通過半徑r)改變，那么構成傳動帶1′沿圓弧排列的元件的周長(＝元件數×每一元件的有效厚度)并不改變。結果，在傳動帶1′的相鄰元件2′、2′之間產生的間隙量就不能隨著傳動比的改變而增減。
另外，由于上述早先的傳動帶1′在裝配期間一般處于完全圓形的狀態，如圖11所示，因此下列關系成立傳動帶在完全圓形的狀態下相鄰元件之間的相對傾斜角θ3＜傾斜角θ2′＜傾斜角θ1。因此在裝配傳動帶1′時，所有元件2′都在其鎖扣邊11′上互相接觸，從而所有元件的有效厚度都是t1。換句話說，在裝配傳動帶時，構成傳動帶的沿圓形排列的元件的周長是在以任何傳動比進行傳動時元件周長中最大的一個，因此在進行傳動時相鄰元件2′、2′之間產生的間隙必然比在裝配傳動帶1′時相鄰元件2′、2′之間產生的間隙大。
如上所論，在日本專利公報55-100443號公開的傳統傳動帶1′中，由于在裝配傳動帶時產生的初始間隙Cs和在進行傳動時由于疊層環3的伸長而在元件間產生的間隙，因此在傳動帶1′和帶輪之間發生滑動。這會降低傳動時的動力傳送效率和傳動帶的耐用性。
即使假定傳動帶1′能被裝配得沒有初始間隙Cs，也不可能將進行傳動時所施張力在疊層環3上造成的伸長量減小為零。因此在傳統的傳動帶中，由于元件2′、2′之間的間隙的作用而在傳動帶1′和帶輪之間引起的滑動不可能被減少。
在后來的傳統用于無級傳動的傳動帶1″中，如同日本專利公報6-129494號中所公開的，在裝配傳動帶時，構成傳動帶1″的沿圓形排列的元件的周長是在以任何傳動比進行傳動時元件周長中最大的一個。因此在進行傳動時相鄰元件2″、2″之間產生的間隙必然比在裝配傳動帶1″時產生的初始間隙Cs大。在這種情況下，由于在元件2″、2″之間存在著間隙，不可能減少傳動帶1″相對于帶輪的滑動。這也會降低傳動的動力傳遞效率和傳動帶1″的壽命。
看了上述關于現有技術的用于無級傳動的傳動帶的說明后，再請參閱圖1到10，特別是圖1到4，其中用標號1示出本發明的用于無級傳動(CVT)的傳動帶的第一實施例。應該注意到該實施例的傳動帶1在結構上與傳統帶1′、1″類似，所不同的只是每一元件2的構造，因此可以說其結構與圖11到15B所示的類似。換句話說，圖11到15B所示結構對上述傳統帶1′、1″和本實施例的傳動帶1一般都可適用。因此在說明本實施例的傳動帶1時可參閱圖11到15B，同時為了簡化說明起見，在傳統帶中所用相同(或類似)的標號被用來指示在本實施例的傳動帶1中相同的零件和元件。
在本實施例中，傳動帶1被卷繞在動力輸入帶輪或主動帶輪12及動力輸出帶輪或從動帶輪13上，類似圖12所示。每一帶輪12、13都有同軸設置且可沿周向旋轉的軸向可移輪對和固定輪對W1、W2。主動帶輪12的固定輪對W2通過動力輸入軸(未圖示)被連接到發動機上，而從動帶輪13的固定輪對W2通過動力輸出軸被連接到車輛行駛輪的軸上。每一帶輪的軸向可移輪對和固定輪對W1、W2都具有一般為截圓錐形的表面F1、F2，它們同軸設置并互相面對，以致在它們之間形成帶輪槽，其形狀為在沿徑向向外的方向上寬度或軸向尺寸增加，因此斷面一般為V字形。軸向可移輪對W1可在設有無級傳動的車輛根據運行狀態而決定的軸向推力的作用下相對于固定輪對而沿軸向移動，從而帶輪槽的寬度是可變的。每一元件2都有兩個相對而傾斜的側面5、5，分別與每一帶輪的軸向可移輪對和固定輪對的兩個面對的截圓錐形表面摩擦接觸。就這方面而言，只要改變帶輪槽的寬度就可連續改變在帶輪上的傳動帶1的通過半徑(相當于圖15B中的r)，從而可連續改變傳動的傳動比來完成動力的傳送。應該知道無級傳動的傳動比或速比是由傳動帶1在從動帶輪13上的通過半徑(r)除以傳動帶1在主動帶輪12上的通過半徑(r)得出的。傳動比也可由主動帶輪12的旋轉速率除以從動帶輪13的旋轉速率求得。
如圖1到4所示，傳動帶1與上述傳動帶1′、1″相似，具有由多層無端的或圓環形的鋼片3a到3n疊合而成的疊層環3。許多一般為楔狀的鋼元件2被支承在疊層環3上并沿著疊層環3的縱向或周邊方向對齊，使相鄰元件互相接觸。傳動帶1的每一元件2都具有兩個背對而傾斜的側面5、5，分別與每一帶輪12、13的軸向可移輪對和固定輪對的截圓錐形表面摩擦接觸，這一點與傳動帶1′、1″相似，盡管沒有用圖示出。元件2在其面對傳動帶1的旋轉方向或運行方向前面的前表面2a上設有鎖扣邊7并在與前表面背對而面對元件后面的后表面2b上設有另一個鎖扣邊11。這兩個鎖扣邊7、11都是筆直地沿帶輪的軸向延伸并且把兩個背對的傾斜側面5、5連接起來。元件2的前表面2a包括一個在鎖扣邊7徑向內側的前傾斜面6。前傾斜面6相對于平面P傾斜一個傾斜角θ1，該平面P含有一個一般與環3垂直的前外徑向面F，致使元件(在傳動帶周向上)的寬度t1在沿徑向向內的方向上縮減。該前外徑向面F位于鎖扣邊7的徑向外側。
元件2的后表面2b包括一個位于鎖扣邊11徑向內側的后傾斜面10。后傾斜面10相對于平面P′而傾斜一個傾斜角θ2，該平面P′含有一個一般與環3垂直的后外徑向面R，致使元件(在傳動帶周向上)的寬度t1在徑向向內的方向上縮減。該后外徑向面R位于鎖扣邊11的徑向外側，并平行于前表面2a中的前外徑向面F。應該知道每一元件2的厚度t1相當于在前、后外徑向面F、R之間的距離。
如圖4所示當傳動帶1以通過半徑(或旋轉半徑)通過或部分卷繞在帶輪上時，相鄰元件2、2在其鎖扣邊7、7、11、11上互相接觸。這樣，由于相鄰元件2、2互相相對傾斜，因而使傳動帶1能繞過帶輪。
傾斜角θ1被設定為比兩個相鄰元件2、2的相對傾斜角θ3(圖4)大，該相對傾斜角θ3是當傳動帶1以整個傳動比的范圍內的所有通過半徑中最小的通過半徑r通過或部分卷繞在帶輪上時獲得的。相對傾斜角θ3是在兩個相鄰元件2、2的兩個面對的前、后外徑向面F、R之間形成的。前傾斜面6相對于平面P(或前外徑向面F的延伸部)向后側傾斜。
應該注意到后傾斜面10相對于平面P′的傾斜角θ2被設定為比相對傾斜角θ3小，該相對傾斜角θ3是當傳動帶1在如圖11所示的一般為整圓形的狀態下在相鄰元件2、2的F、R面之間形成的。后傾斜面10相對于平面P′(或后外徑向面R的延伸部)向前側傾斜。應該知道每一元件2都可被用來代替圖11到20B中的傳統元件2′、2″，以便構成無級傳動中的主要部件(如圖12所示)。
元件2在后表面上的鎖扣邊11位在元件2前表面上鎖扣邊7的徑向外側，其中元件2在鎖扣邊11徑向位上的厚度t1比在鎖扣邊7徑向位上的厚度t2大(t1＞t2)。
其次，為了容易闡明本發明的傳動帶1的運行，先結合包括帶1在內的無級傳動裝置，論述為什么由于相鄰元件2、2間的間隙，傳動帶1會產生相對于帶輪的滑動。
假定在圖2中，疊層環3的最內一層環狀片3n內周面的周長是700mm，而在最內一層環狀片3n的內周面與鎖扣邊7之間的徑向距離是1.0mm；同時在圖3中，每一元件2的厚度(t1)是2.0mm，而每一元件2的厚度(t2)是1.99mm。在這種情況下，能夠裝配到傳動帶1上的元件2的總數可由下式給出由于在裝配傳動帶1時每一元件2的有效厚度(或在相鄰工作鎖扣邊之間的節距)是t2，因此可裝配的元件總數是(700-2×1×π(圓的周長和直徑的比率))÷1.99＝348.601，其中元件2的數目必須是整數，因此可裝配的元件總數是348。
當要將這個總數的元件2裝到傳動帶1上去時，在相鄰元件2、2之間就會產生由正式給出的初始間隙Cs，如圖11所示(700-2×1×π)-348×1.99＝1.20mm現在這個初始間隙量Cs比元件2的厚度t2還要小，因此如果沒有厚度更小的特別元件2來填補這個初始間隙Cs，那么就不可能使這個初始間隙Cs減小。即使有一個這樣的厚度更小的特別元件2被實地制造出來，在裝配傳動帶1時也不可能沒有初始間隙Cs，因為當將最后一個元件2裝配到疊層環3上時需要有一個與元件2的突起8的軸向長度相當的間隙。
隨后，我們將論述這種用于無級傳動的傳動帶的動力傳送特性。拉力帶如橡膠帶或鏈條是在拉伸(拉力)下傳送動力的，而這種傳動帶1主要是在施加給每一元件2的壓縮(壓力)下傳送動力的。
但由于在傳動帶1中存在著初始間隙Cs，在有間隙的地方，相鄰元件2、2之間不被壓縮，因此就得在元件內建立起既有間隙又有壓縮分布的狀態，如圖12所示。在圖12中，傳動帶1繞過主動和從動帶輪12、13，以便將一定的扭矩從主動帶輪12傳送到從動帶輪13，其中壓縮作用在傳動帶1的涂有陰影的或壓縮作用的區域內，而沒有壓縮作用在傳動帶1的空白的或無壓縮作用的區域內。這里，各自位于元件2、2之間的間隙均勻分布在無壓縮作用區域內的從動帶輪13上的一部分傳動帶1上，其中元件2a到2d處于分離狀態，它們作為單一件隨著主動帶輪旋轉。
現在，假定元件的有效厚度為t，而在相鄰元件2、2之間的平均間隙為Cm，當主動帶輪12從圖12的狀態旋轉一個t+Cm的距離時，元件2a到2d亦旋轉相同的距離t+Cm，使位在元件2a之前的平均間隙Cm消失。因此，所有在壓縮作用區域內的元件2被向前推動一個距離t。結果，在壓縮作用區域內的元件2相對于主動帶輪12滑動的距離為Cm÷(t+Cm)。
上述現象為在這種無級傳動中傳動帶1產生相對于帶輪的滑動的基本機理。如圖12所示，假定一個有壓縮作用于元件2的區域的角度為α，該角α一般與從主動帶輪傳送到從動帶輪的扭矩成比例，因此平均間隙Cm一般也與傳送的扭矩成比例增長。從而由于相鄰元件2、2之間的間隙而產生的滑動量一般也隨著傳送的扭矩成比例增長。
如上所論，在這種用于無級傳動的傳動帶1中，傳動帶1相對于帶輪的滑動是由于在相鄰元件2、2間存在著間隙而發生的，并成為傳動帶1的降低許可傳送扭矩和動力傳送效率的原因。
其次論述如圖1到4所示的本實施例的傳動帶1的運行方式。
如上所述，當將許多各有傾斜角分別預定為θ1、θ2的前、后傾斜面6、10的元件2組裝時，在相鄰元件2、2間產生的初始間隙Cs約為1.2mm。另外，假定傳動帶1通過或部分卷繞在輸入帶輪12和輸出帶輪13上以便傳送動力，如圖12所示，而疊層環3在施加到傳動帶1的張力作用下伸長約1mm。因此在元件2、2之間產生的總間隙約為2.2mm。
這里可以看到，如圖11所示，在以一般為整圓的狀態裝配傳動帶1時，所有元件2的有效厚度都是t2(t2＜t1)。而在傳動帶1如圖12所示運行時，傳動帶1包括被卷繞在主動和從動帶輪12、13上的處在彎曲狀態的區段和位在主動和從動帶輪12、13之間的處在伸直狀態的區段。多個元件2以彎曲狀態或以伸直狀態被包含在皮帶1的每個區段之內。假定主動和從動帶輪12、13的軸線間距離為160mm，而傳動帶1可得到的傳動比范圍為從0.4(最高傳動比)到2.4(最低傳動比)，那么，在傳動帶1彎曲狀態區段內的元件2的數和在傳動帶1伸直狀態區段內的元件2的數之比如下(在彎曲狀態區段內的元件數∶在伸直狀態區段內的元件數)＝(152∶196)到(160∶188)。
應該知道，在傳動帶1伸直狀態區段內的每一元件2的有效厚度(或相鄰工作鎖扣邊之間的節距)為t1，這從圖12可看到。于是，在伸直區段內的元件2的有效厚度便從t2(1.99mm)增加到t1(2.0mm)，因此，由于有效節距的增加，整個傳動帶1(在工作鎖扣邊的徑向位)的周長增加量可計算如下(t1-t2)×[152到160]＝0.01×[152到160]＝1.52到160mm。
這樣，在元件2、2之間的間隙便被縮減大約1.6mm，這個效果按照傳動比的大小略有不同。
與此相反，在傳統傳動帶1′中，例如在日本專利公報55-100443號中所公開的，由于在傳動帶1′的每一元件上只形成一個鎖扣邊從而只提供一個有效節距，因此，傳動帶1′(在工作鎖扣邊的徑向位)的周長不管是在裝配傳動帶1′如圖11所示，還是在傳動帶1′運行時如圖12所示，都是永不改變的，從而在傳動帶1′運行時在元件間總是存在著初始間隙Cs和相當于疊層環3伸長量的間隙。
這樣，即使對于在傳動帶1′中在元件間產生的約為2.2mm的間隙，本實施例的傳動帶1能將(在元件2之間產生的)間隙減小到約為0.6mm(＝2.2mm-1.6mm)，該1.6mm被稱為″間隙減小量″。
間隙減小量和每一元件2的有效厚度t2之間的關系在圖5中示出。按照圖5的圖解，間隙減小量隨著每一元件2有效厚度t2的減小成比例地增加，因此如果已知傳動帶1的初始間隙和傳動帶1在運行時疊層環3的伸長量，便有可能從這圖解得到為了防止在元件2之間產生間隙而需采用的t2值。
如上所述，按照本實施例，每一元件2還在其后表面設有傾斜面10，使其厚度朝其徑向內端逐漸縮減。傾斜面10從鎖扣邊11開始沿徑向向內伸展，而該鎖扣邊11位在元件2前表面上的鎖扣邊7的徑向外側。另外，這個傾斜面10的傾斜角θ2被設定為比相對傾斜角θ3小，而該相對傾斜角是當傳動帶1在整圓狀態時在相鄰元件2、2的兩個外徑向面F、R之間形成的。結果，按圓形排列的元件2的周長(在元件2有效寬度的徑向位上)會隨著以伸直狀態對齊的元件2的數目而成比例地增加，因此由于初始間隙Cs和疊層環3的伸長而形成的相鄰元件2、2之間的間隙能有效地被縮減。這樣便能有效地抑制傳動帶相對于帶輪的滑動，從而可提高傳動帶1的動力傳送效率和耐用性。
圖6到8示出按照本發明的傳動帶1的第二實施例，該實施例的構造與圖1到4所示第一實施例的構造相似，所不同的只是在每一元件2的后表面2b上所形成的后傾斜面10已被一個低陷面15所取代。
更具體點說，每一元件2在其后表面2b上設有一個低陷面15，該面是平的并與后外徑向面R平行。低陷面15相對于后外徑向面R而略微向前側低陷。后外徑向面R和低陷面15在鎖扣邊11上互相連接，從而形成一個臺階部15a。如圖7所示，在鎖扣邊11徑向向外的區段上元件2的厚度為t1，而在鎖扣邊11徑向向內的區段上元件2的厚度為t2，t2比t1小。厚度t1相當于在前、后表面2a、2b之間的距離。
傾斜角θ1被設定為比相鄰元件2、2的相對傾斜角θ3(圖4)大，該相對傾斜角θ3是當傳動帶1以在整個傳動比范圍內所有通過半徑中最小的通過半徑通過或部分卷繞在帶輪上時獲得的，相對傾斜角θ3是在相鄰元件2、2的兩個面對的前、后外徑向面F、R之間形成的。在鎖扣邊7徑向位的厚度t2與在圖3中所示第一實施例的厚度t2相同。
本實施例的傳動帶1在以任何傳動比運行時，傳動帶1的彎曲狀態區段的每一元件2的有效厚度會變成t2，因為在相鄰元件2、2互相接觸時，一個元件的鎖扣邊7與另一個元件的低陷面15接觸。這樣，在傳動帶1的彎曲狀態區段的有效厚度t2就比在傳動帶1的伸直狀態區段的t1小，因此沿圓形排列的元件2的周長就會隨在傳動帶1伸直狀態區段內的元件數成比例增加，從而減小由于初始間隙Cs和疊層環3伸長而形成的間隙。
圖9示出按照本發明的傳動帶1的第三實施例，該帶與圖1到4所示的第一實施例的帶1類似。更具體點說，本實施例的帶1具有第一元件2′和第二元件2。每個第一元件2′相當于圖11到15B所示的傳動帶1′的元件2′。每個第二元件2相當于圖1到4的第一實施例的元件2。在本實施例中，每個第二元件2在疊層環3的周向或縱向上按預定間隔被插入到相鄰的第一單元2′之間。
下面我們來論述本實施例的傳動帶1的運行方式，假定a)疊層環3的最內一層環狀片3n的內周表面的周長是700mm；b)在最內一層環狀片3n的內周表面與鎖扣邊7之間的距離是1.0mm；c)每一元件的厚度(t1)是2.0mm；及d)每一元件的厚度(t2)是1.9mm。
當裝配具有第一和第二元件2′、2的傳動帶1時，在元件之間會產生初始間隙Cs，其中具有有效厚度t1和有效厚度t2的元件被混合設置。在圖9的情況下，每一有效厚度可在t1和t2之間變化的第二元件2被插置在三個第一元件2′的間隔內。
這里，在具體計算傳動帶1的初始隙Cs時可假定元件2′、2的數目為20。能裝配到傳動帶1內的元件2′、2的總數可由下式給出((200-2×1×π)-20×1.9)÷2.0+20＝347.858其中元件2的數目必須是整數，因此總數為347。
當將這個總數的元件2裝配到傳動帶1內時，在相鄰元件2、2間會產生下式給出的初始間隙Cs(700-2×1×π)-(347-20)×2.0-20×1.99＝1.72(mm)因此，在元件之間產生1.72mm的初始間隙Cs。另外，由于疊層環3的伸長會產生另一個間隙。假定疊層環3在傳動帶1繞過主動和從動帶輪12、13來進行動力傳送時受到施加在傳動帶1上的張力而造成的伸長約為1mm，那么在元件間產生的總間隙約為2.7mm。
在傳動帶1如圖12所示運行時，傳動帶1包括卷繞在主動和從動帶輪12、13上的處在彎曲狀態的區段和位在主動和從動帶輪12、13之間的處在伸直狀態的區段。在傳動帶1的每個區段內都包含有多個呈彎曲或伸直狀態的元件2。假定主動和從動帶輪12、13的軸線間距離為160mm，而傳動帶1可得到的傳動比范圍為從0.4(最高傳動比)到2.4(最低傳動比)，那么，在傳動帶1彎曲狀態區段內的元件2的數和在傳動帶1伸直狀態區段內的元件2的數之比如下(在彎曲狀態區段內的元件數∶在伸直狀態區段內的元件數)＝(152∶196)到(160∶188)。
相應地，元件2的比(總數20)是(在彎曲狀態區段內的元件數∶在伸直狀態區段內的元件數)≈(9∶11)。
應該知道，在傳動帶1伸直狀態區段內的每一元件的有效厚度(或相鄰工作鎖扣邊之間的節距)為t1，這從圖3可看到。于是在伸直狀態區段內，總共有9個元件的有效厚度從t2(1.99mm)增加到t1(2.0mm)，因此整個傳動帶1由于有效節距的增加而在周長(在工作鎖扣邊的徑向位)上的增加量可計算如下
(t1-t2)×9＝0.1×9＝0.9mm這樣，在元件之間的間隙可被縮減約0.9mm，這個效果按照傳動比的大小略有不同。
與此相反，在傳統傳動帶1′中，例如在日本專利公報55-100443號中所公開的，在傳動帶1′的每一元件上只形成一個鎖扣邊從而只提供一個有效節距。因此，傳動帶1′的周長(在工作鎖扣邊的徑向位)，不管是在裝配傳動帶1′如圖11所示，還是在傳動帶運行時如圖12所示，都是永不改變的，從而在傳動帶1′運行時在元件間總是存在著初始間隙Cs和相當于疊層環3伸長量的間隙。
這樣，即使對于在傳統傳動帶1′在元件間產生的約為2.7mm的間隙，本實施例的傳動帶1能將在元件2之間產生的間隙減小到約為0.6mm(＝2.7mm-0.9mm)，0.9mm被稱為″間隙減小量″，而所用的方法只是將預定數目的、各有兩個有效厚度t1、t2的元件2插置在對齊的元件2′內。結果，本實施例與第一和第二實施例類似，也能提高傳動帶1的動力傳送效率和耐用性。
圖10示出在按照本發明的傳動帶1中，間隙減小量和在傳動帶1所用元件2的數目兩者之間的關系。按照圖10的圖解，間隙減小量隨著在傳動帶1內所用元件2的數目成比例地增加，因此如果已知傳動帶1的初始間隙和傳動帶1在運行時疊層環3的伸長量，便有可能從這圖線中得到為了防止在元件之間產生間隙而需在傳動帶1內采用的元件2的數目。
按照本實施例，具有兩個有效厚度t1、t2的元件2被混合設置在具有單一有效厚度t1的元件2′中，一般是在傳動帶1的周向上按等距離插置。結果，只要改變在傳動帶1中所用元件2的數目，便可控制傳動帶1運行時在元件間產生的間隙量，從而能有效地抑制傳動帶1相對于帶輪的滑動。
工業應用性本發明能有效地提高在這種使傳動帶繞過在主動和從動帶輪上的無級傳動中所用傳動帶的耐用性和傳動裝置的動力傳送效率。
權利要求
1.一種用于無級傳動的傳動帶，它包括一個剛性環；和多個剛性的第一元件，它們被支承在所說環上并沿所說環的周邊方向對齊，以便互相鄰接，每個元件都有第一表面和第二表面，它們在所說環的旋轉方向上分別面向元件的前方和后方，在所說第一表面上制有第一鎖扣邊，而在所說第二表面上制有第二鎖扣邊，相應的相鄰元件的所說第一和第二表面可互相接觸，所說第一表面有一在所說第一鎖扣邊徑向內側制出并從所說第一鎖扣邊沿徑向向內延伸的第一傾斜面，以致元件的厚度沿徑向向內的方向逐漸減小，還有一個在所說第一鎖扣邊徑向外側制出并從所說第一鎖扣邊沿徑向向外延伸的第一外徑向面，所說第二表面有一在所說第二鎖扣邊徑向內側制出并從所說第二鎖扣邊向內延伸的第二面，還有一個在所說第二鎖扣邊徑向外側制出并從所說第二鎖扣邊沿徑向向外延伸的第二外徑向面，所述第二面比所述第二外徑向面低陷，使得所說元件在第二面的厚度比在第二外徑向面的厚度小，所說第二鎖扣邊位在所說第一鎖扣邊的徑向外側并可與所說相鄰元件的第一表面接觸，所說元件的相鄰元件可互相相對傾斜，從而使所說傳動帶能圓滑地繞過無級傳動的帶輪上。
2.按照權利要求1的傳動帶，其特征為，所說第一元件的第二面為一第二傾斜面，該面相對于一個含有所說第二表面的第二外徑向面的平面傾斜一個第二傾斜角，使得所說元件的厚度在徑向向內的方向上逐漸減小，所說第二傾斜角小于第一相對傾斜角，所說第一相對傾斜角是當所說傳動帶在一般為整圓形的狀態下在所說相應相鄰元件的第一和第二外徑向面之間形成的。
3.按照權利要求1的傳動帶，還包括多個剛性的第二元件，它們被支承在所說環上并沿所說環的周邊方向對齊以便互相鄰接，每個所說第一元件一般按預定的間隔被設置在所說第二元件之間，每個第二元件都有第一表面和第二表面，它們在所說環的旋轉方向上分別面向元件的前方和后方，在所說第一表面上制有鎖扣邊，所說第一表面有一在所說鎖扣邊徑向內側制出并從所說鎖扣邊沿徑向向內延伸的第一傾斜面，以致元件的厚度在沿徑向向內的方向上逐漸減小，還有一個在所說第一鎖扣邊徑向外側制出并從所說鎖扣邊沿徑向向外延伸的外徑向面，其中所說第一元件的第一和第二鎖扣邊可分別與和該第一元件鄰近的一個第二元件的第二表面及與和該第一元件鄰近的另一個第二元件的第一表面接觸。
4.按照權利要求3的傳動帶，其特征為，所說第一元件的第二面為一第二傾斜面，該面相對于一個含有所說第二表面的第二外徑向面的平面傾斜一個第二傾斜角，使得所說元件的厚度在徑向向內的方向上逐漸減小，所說第二傾斜角小于第一相對傾斜角，后者是當所說傳動帶在一般為整圓形的狀態下形成的。
5.按照權利要求1的傳動帶，其特征為，所說第一元件的第二面為第二低陷面，所說第二低陷面相對于第二外徑向面低陷，使得當傳動帶在一般為整圓形的狀態時，一個第一元件的第一鎖扣邊能與另一個相鄰的第一元件的第二低陷面接觸。
6.按照權利要求1的傳動帶，其特征為，所說環包含多個無端的鋼片，其中每一元件都由鋼制成。
7.按照權利要求1的傳動帶，其特征為，所說第一元件的第一傾斜面相對于一個含有所說第一表面的第一外徑向面的平面傾斜一個第一傾斜角，所說第一傾斜角大于一個第二相對傾斜角，所說第二相對傾斜角是當所說傳動帶在整個傳動比的范圍內以最小的通過半徑卷過帶輪時在所說相應相鄰元件的第一和第二外徑向面之間形成的。
8.按照權利要求1的傳動帶，其特征為，每個元件都有在帶輪軸向上相反的第一和第二側面，所說第一和第二側面對一垂直于帶輪軸線的平面傾斜，其中帶輪具有第一和第二輪對，它們分別具有第一和第二一般為截圓錐形的表面，所說第一和第二輪對中的一個可沿軸向移動，每個元件的第一和第二側面分別與第一和第二一般為截圓錐形的表面接觸。
全文摘要
一種用于無級傳動的傳動帶,其形式為將傳動帶繞過主動和從動帶輪用來完成動力的輸送。該帶具有一個剛性環(3),許多剛性的第一元件被支承在環(3)上并沿環的周邊對齊以便互相鄰接。每一元件都有第一表面(2a)和第二表面(2b),它們在環的旋轉方向上分別面向元件的前方和后方,在第一表面(2a)上制有第一鎖扣邊(7),而在第二表面(2b)上制有第二鎖扣邊(11)。相應的相鄰元件的第一和第二表面互相接觸。第一表面(2a)有一在第一鎖扣邊(7)徑向內側制出并從第一鎖扣邊沿徑向向內延伸的第一傾斜面(6)以致元件的厚度在徑向向內的方向上逐漸減小,還有一個在第一鎖扣邊徑向外側制出并從第一鎖扣邊沿徑向向外延伸的第一外徑向面(F)。第二表面(2b)有一在第二鎖扣邊(11)徑向內側制出并從第二鎖扣邊(11)沿徑向向內延伸的第二面(10),還有一個在第二鎖扣邊(11)徑向外側制出并從第二鎖扣邊(11)沿徑向向外延伸的第二外徑向面(R)。第二面(10)比第二外徑向面(R)低陷,使得元件在第二面(10)的厚度比在第二外徑向面(R)的厚度小。第二鎖扣邊(11)位在第一鎖扣邊(7)的徑向外側并可與相鄰元件的第一表面接觸。相鄰一對元件可互相相對傾斜,從而使傳動帶能圓滑地繞過無級傳動的帶輪上。
文檔編號F16G5/00GK1198203SQ97190993
公開日1998年11月4日 申請日期1997年7月29日 優先權日1996年7月30日
發明者小林大介 申請人:日產自動車株式會社