传动带和用于制造传动带的方法 |
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| 申请号 | CN201380060548.9 | 申请日 | 2013-11-20 | 公开(公告)号 | CN104797848A | 公开(公告)日 | 2015-07-22 |
| 申请人 | 罗伯特·博世有限公司; | 发明人 | D·乌伦布洛克; N·豪特曼; H·施奈德; M·格纳; J·魏斯; S·维尔茨; | ||||
| 摘要 | 描述了一种用于在两个旋转带轮(100a、100b)之间传递动 力 的传动带(1)，该传动带具有环状长条形状，该传动带包括：受拉元件(10)，其用于沿着所述传动带传递拉力；和多个支承元件(20、30)，其用于将所述受拉元件 支撑 在所述两个带轮上，每个支承元件均具有用于与带轮保持摩擦 接触 的接触表面(54a、54b)，每个支承元件均在传动带的纵向上相对于受拉元件固定，所述受拉元件包括线(40)，所述线具有在传动带的纵向上延伸的至少一个绕线，其特征在于，支承元件具有与线进行直接接触的固定表面(80、90)，从而使支承元件相对于线固定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在两个旋转带轮(100a、100b)之间传递动力的传动带，该传动带(1)具有环式长条形状，所述传动带(1)包括： |
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| 说明书全文 | 传动带和用于制造传动带的方法技术领域背景技术[0002] 如上所述的传动带通常用于在传动系中的两个轴之间传递驱动力。传动带绕过一对带轮，每个带轮分别设置在不同的轴上。通过第一带轮与传动带之间的摩擦接触，第一带轮的旋转运动被转换成传动带的平移运动。通过传动带与第二带轮之间的摩擦接触，传动带的平移运动进而被转换成第二带轮的旋转运动。第二带轮因此由第一带轮通过传动带来驱动。 [0003] 上述传动带的一种通常已知的用途是用于两轮车辆(比如轻便摩托车(scooter))的无级变速器中。在这种变速器中，每个带轮均包括一对带轮盘，每个带轮盘均具有倾斜向内的侧面，以便接触传动带的侧表面。根据两个轮盘相对于彼此的距离，传动带沿着带轮以较大或较小的直径运行。通过改变驱动带轮中的或从动带轮中的带轮盘的距离，两个带轮之间的传动比可在一定限制下自由选择。 [0004] 通常，在轻便摩托车中，传动带被应用成具有包括弹性或橡胶环的受拉元件，该环中嵌有多个受拉纤维。多个支承元件安装在环上，以用于将受拉元件支撑在一对带轮上，每个支承元件均具有一对接触表面，以便支持与一对带轮盘的摩擦接触。每个支承元件都定位在设置于橡胶环的外表面中的凹口内，每个支承元件因此相对于环在传动带的纵向上固定。 [0005] 一种前述段落中所描述的传动带在JP-2006207793中被公开。 [0006] 现有传动带干(dry)运行且通过牵拉加载。拉带能够在两个驱动轴之间架起相对较大的距离。然而，与推带相比，拉带的效率相对较低。 发明内容[0008] 上述目的通过一种根据权利要求1的传动带来实现。 [0009] 在根据本发明的传动带中，包括线的受拉元件通过线与支承元件之间的直接接触而固定至支承元件。因此，传动带没有如现有传动带中所存在的那种弹性或橡胶承载件。如现有传动带中的承载件是具有实质体积的的元件，从而在传动带运行过程中持续地必须变形，且因此形成能量损失的明显原因。因此，在根据本发明的传动带中，在传动带运行过程中由于受拉元件的变形而引起的能量损失与现有传动带相比明显降低。根据本发明的传动带因此具有提高的能量效率。这将进而也提高包括该传动带的车辆的能量效率。另外，也通过降低的材料成本而提高了传动带的成本效率。 [0010] 所述固定表面可设有起伏结构，以便增加支承元件与线之间的摩擦程度。 [0011] 所述起伏结构可包括扎入所述线中的至少一个突起。因此，线与支承元件之间的固定程度可通过形状锁合来支持。 [0012] 所述固定表面可包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括突起的起伏结构，且第二部分包括凹部的起伏结构，每个突起分别面对一凹部。因此，通过将线由突起压入凹部中可获得相对较高的摩擦程度。 [0013] 从传动带的横向上看时，绕线的数量可小于凹部的数量。因此，可使线覆盖多个凹部，从而使支承元件与线之间的接触表面相对较大。在一个优选实施例中，从传动带的横向上看时，绕线数量小于凹部数量，绕线数量与凹部数量的比值小于0.5，优选在0.2-0.4的范围内。 [0014] 固定表面的第一部分上的和固定表面的第二部分上的起伏结构中的至少一个可包括棱锥体(pyramidic)形状的多个突起。这种形状在没有将固定表面的第一部分和第二部分彼此远离推压的太大力的情况下增加了摩擦程度。 [0015] 这两个起伏结构可具有互配的形状。因此，可确定在每个位置处，这两个起伏结构之间的缝隙的大小是不变的，从而作用在线上的力也是不变的。另外，不同偏斜的线部分的长度是相同的，且作用在线上的脉动力(pulsating force)将不会使线滑动。 [0016] 优选地，在突起或凹部是具有基底的棱锥体形状的情况下，所述突起或所述凹部具有相对于所述基底成一角度的侧面，所述角度是85度，更优选地是45-60度。较大的角度将限制将两个起伏结构彼此远离推压的力，但是突出式棱锥体将更不稳定。45-60度的角度提供了有用的折衷。 [0017] 突起的起伏结构可包括第一突起和第二突起，所述突起均具有顶部，所述线的直径至少等于两个顶部之间的距离。所述线因此可覆盖多个顶部，从而增强线与支承元件之间的固定程度。优选地，所述直径大于所述距离，从而使顶部的全部可压入线中。 [0018] 在支承元件具有前面或后面的情况下，固定表面可具有在传动带的纵向上延伸至所述前面或所述后面的突起或凹部。因此，防止了横向力作用在从两个起伏结构出来的线上、将线从其路径转移和引起过早的磨损。 [0019] 绕线可以以单层或多层来提供。包括具有多层绕线的线的传动带明显更强劲。并且，线在受拉元件上的任何松散端部的减弱效果整体上被降低。 [0022] 本发明的这些以及其他方面、特征和优点将通过以下一个或多个优选实施例的描述参照附图来进一步阐释，在附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，在附图中： [0023] 图1以透视图示意性示出了安装在无级变速器的一对带轮上的传动带； [0024] 图2以透视图示意性示出了一种根据现有技术的传动带； [0025] 图3以透视图示意性示出了根据本发明的传动带的一部分； [0026] 图4以透视图示意性示出了根据本发明的传动带的支承元件的底部部件和顶部部件； [0027] 图5以透视图示意性示出了根据本发明的传动带的支承元件； [0028] 图6示意性示出了通过根据本发明的传动带的横截面； [0029] 图7以透视图示意性示出了在制造根据本发明的传动带中要使用的安装装置； [0030] 图8以透视图示意性示出了图7的安装装置的一部分，其上安装有根据本发明的传动带的支承元件的多个底部部件； [0031] 图9以透视图示意性示出了根据本发明的支承元件的底部部件，线的多个部分布置在该底部部件上。 具体实施方式[0032] 图1示出了包括第一带轮100a和第二带轮100b的无极变速器2。每个带轮100a、100b分别安装在驱动轴200a、200b上。传动带1在这两个带轮100a、100b上运行。 [0033] 每个带轮100a、100b均包括一对带轮盘101a、101b。每个带轮盘101a、101b均具有倾斜的接触表面102，所述倾斜的接触表面102面对另一带轮盘101a、101b的接触表面102。在每个带轮100a、100b中，带轮盘101a、101b能够在相应的驱动轴200a、200b的轴向上相对于彼此移动，从而可改变两个带轮盘101a、101b的接触表面102之间的距离。 [0034] 由于两个带轮盘101a、101b的接触表面102在带轮100a、100b的径向向外方向上相对于彼此分离，因此使两个带轮盘101a、101b更靠近在一起迫使传动带1径向向外移动以便继续以更大直径运行。反之亦然，将两个带轮盘101a、101b彼此远离移使得传动带1能够径向向内移动，以便继续以更小直径运行。 [0035] 传动带1是长条形环状的，且因此是绕着两个驱动轴200a、200b的大致环形件。在每个带轮100a、100b上，传动带1被容纳在两个带轮盘101a、101b之间。传动带1在面对驱动轴200a、200b的轴向的侧部处包括一对接触表面，以便支持与带轮100a、100b中的每个的摩擦接触，传动带1的每个接触表面都与带轮盘101a、101b的接触表面102接触。 [0036] 在第一带轮100a是驱动带轮的情况下，第二带轮100b由第一带轮100a通过传动带1来驱动。第一带轮100a与第二带轮100b之间的传动比可通过改变传动带1在带轮100a、100b中的每个处运行所处的半径来改变。 [0037] 在下文中，传动带的环形形状的切向将也被称作传动带的圆周方向。驱动轴的轴向(也是环形形状的轴向)将也被称作轴向。相对于环形形状的径向将也被称作径向。所述圆周方向、所述轴向和所述径向将不仅用于关于传动带整体方面，而且也用于关于作为单独件的受拉元件或支承元件方面。 [0038] 图2示出了根据现有技术的传动带300。传动带300包括受拉元件301、302，所述受拉元件301、302包括弹性或橡胶环形承载件301。承载件301中嵌有在圆周方向上延伸的多个受拉纤维302。由塑料制成的多个支承元件303安装在承载件301上。 [0039] 每个支承元件303都是大致板形的，且布置成面对传动带300的圆周方向。在面对相反轴向的侧部处，支承元件303包括用于与带轮盘的接触表面进行接触的接触表面304a、304b。这两个接触表面304a、304b相对于彼此位置倾斜，以便使这两个接触表面304a、304b适配一对带轮盘的所述倾斜的接触表面。支承元件303在其中心位置包括缝隙 305，所述缝隙305使得承载件301能够延伸穿过支承元件303。 [0040] 承载件301在其径向向外和向内朝向的表面处设有一系列横向定向的凹口306。相邻的凹口由承载件材料的脊部307a、307b隔开。每个支承元件303都延伸到凹口306中，从而支承元件303在传动带300的圆周方向上通过邻近所述凹口306的一对脊部307a、 307b相对于受拉元件301、302固定。 [0041] 应当注意，支承元件303在现有传动带中作为被注塑在凹口306的位置处的整体件而形成，该整体件仅借助于邻近凹口306和所述整体件的那对脊部307a、307b之间的形状锁合来附连至承载件301。 [0042] 图3示出了根据本发明的传动带1。传动带1包括多个支承元件50，每个支承元件50均包括底部部件20和顶部部件30，所述底部部件20和所述顶部部件30已经被组装起来以形成支承元件50整体，在支承元件50的中心处留有缝隙55。传动带1包括受拉元件10，所述受拉元件10延伸穿过每个支承元件50的缝隙55。支承元件50的朝着缝隙55的表面与受拉元件10直接接触，从而使支承元件50相对于受拉元件10固定。 [0043] 受拉元件10包括线40，所述线40具有在传动带1的圆周方向上延伸的多个绕线41。图3中，仅示出了每个绕线41的一部分。绕线41整体上分别沿着传动带1的整个圆周延伸，其中，邻近第二绕线41b的第一绕线41a的端部连接至该第二绕线41b的端部。图 3中所示的绕线41的不同部分可彼此连接以形成单个线40，或形成多个线的部分。穿过支承元件50的缝隙55的所有绕线41都并排定位，以便基本上填充缝隙55的整个宽度。穿过支承元件50的绕线41通过绕线41与支承元件50之间的直接接触而相对于支承元件50固定。 [0044] 在本发明的范围内，支承元件50与受拉元件10之间的接触可使得支承元件50和受拉元件10通过摩擦而相互固定。于是，绕线41与支承元件50进行摩擦接触。这种摩擦接触可通过绕线41或支承元件50的弹性变形来提高，从而提供预加张力效果来将绕线41和支承元件50的接触表面持续地压在一起。并且，绕线41或支承元件50可经受塑性变形，从而使得绕线41或缝隙55的横截面形状不允许绕线41从缝隙55被拉出。此时，实际上，支承元件50和绕线41通过形状锁合而互相固定。绕线41与支承元件50之间的任何类型的固定都还可通过在绕线41与支承元件50的接合处提供的粘合剂来支持。 [0045] 图3仅示出了单层的绕线41。在本发明的范围内，受拉元件10还可包括多层，其中，每层在不同的径向位置处延伸。与层的数量无关地，受拉元件1整体上的径向中间面优选地位于传动带1的中轴线的高度水平处。 [0046] 每个支承元件50均包括一对接触表面54a、54b，以用于接触一对带轮盘的接触表面。支承元件50的接触表面54a、54b形成为底部部件20的面对传动带1的相反轴向的表面。类似于现有技术，支承元件50的接触表面54a、54b相对于彼此位置倾斜，以便使两个接触表面54a、54b适配一对带轮盘的倾斜的接触表面。支承元件50的两个接触表面54a、54b优选地相对于传动带1的中轴线对称地或大致对称地定位，从而没有倾斜力矩(或仅有限的倾斜力矩)施加到支承元件50上。 [0047] 类似于现有技术，支承元件的在传动带1的中轴线之下径向延伸的部分可渐缩，以便于相邻的支承元件50a、50b相对于彼此倾斜，从而使传动带1能够弯曲。在伸展的构型中，相邻的支承元件50a、50b相对于彼此以大约0.1mm的距离定位。 [0048] 线或线绳40可包括一个或多个芳族聚酰胺纤维(aramid fiber)，其中，线40还可被纺织或具有编织结构。线40的直径可在0.3-1.8mm的量级，该直径优选地是大约0.9mm。这种线例如可由直径为大约12μm的多个纤维编织而成。也可使用其他材料，比如碳纤维或玻璃纤维，甚至也可使用钢丝。并且，可使用多个线。 [0049] 应当注意，每个缠绕的线都具有松散端部。为了减轻这些松散端部的弱化效果，绕线的数量优选是至少三个。 [0050] 相对较粗纹编织的线绳的一个有益效果将是，任何突起将更易于扎到线绳中，以便借助于突起与线绳之间的形状锁合来提供固定。 [0051] 图4更详细地示出了支承元件的处于未组装位置的底部部件20和顶部部件30。底部部件20是大体U形的元件，具有横向基底部分22和从所述基底部分22向上延伸的一对臂23a、23b。顶部部件30是大体T形的元件，具有中心杆部分32和从所述杆部分32侧向延伸的一对臂33a、33b。底部部件20包括定位在它的两个臂23a、23b之间的中心空间 24，以用于接收顶部部件30的杆部分32。 [0052] 底部部件20包括接收空间21a、21b，所述接收空间21a、21b形成为在底部部件20的臂23a、23b中的每个中的凹部。顶部部件30包括从它的臂33a、33b悬置的固定腿31a、31b。接收空间21a、21b形成为：使得当顶部部件30的杆部分32被接收在底部部件20的中心空间24中时，固定腿31a、31b中的每个分别被接收在底部部件20的相应的接收空间 21a、21b中。 [0053] 固定腿31a、31b和相应的接收空间21a、21b的形状适于彼此，从而当顶部部件30被放置于底部部件20上时，顶部部件30相对于底部部件20在传动带的轴向和圆周方向上固定。为了支撑该互相固定，在每个固定腿31a、31b的端部处，顶部部件30包括抵靠表面34a、34b，所述抵靠表面34a、34b要抵靠在接收空间21a、21b的底部表面上，以便例如通过超声波焊接来连接至所述底部表面。并且，固定腿31a、31b和接收空间21a、21b的形状可彼此适于粘接起来，以便将顶部部件30连接至底部部件20。 [0054] 在杆部分32的底部端部处，顶部部件30包括表面90，所述表面90在组装好的支承元件50中形成缝隙55的上表面。在基底部分22的面对中心空间24的一侧，底部部件20包括表面80，所述表面80在组装好的支承元件50中形成缝隙55的下表面。两个表面 80、90中的每个在本文中也被称作固定表面。 [0055] 每个固定表面80、90分别设有起伏结构81、91，以便支持支承元件50相对于受拉元件10的固定。在图3所示的实施例中，底部部件20上的固定表面80的起伏结构81的中间部分87形成为突出式棱锥体的区域，且顶部部件30上的固定表面90的起伏结构91的中间部分形成为凹式棱锥体的区域。这两个起伏结构81、91的形状互配。 [0056] 底部部件20上的起伏结构81的中间部分87由两个外部部分86、88衬填(line)，每个外部部分86、88都衬填固定表面80的一边缘。中间部分87包括在传动带的轴向上延伸的三行棱锥体，其中，外侧行的棱锥体相对于中间行的棱锥体以半个棱锥体宽度在轴向上偏移。起伏结构81的外部部分86、88均包括一行三棱柱式突起85，所述突起85均在圆周方向上定向至底部部件20的前面25或后面，所述突起的横截面形状对应于中间部分87中的棱锥体的横截面形状。成行的棱柱式突起分别相对于中间部分87的外侧行的棱锥体以半个棱锥体宽度在轴向上偏移。 [0057] 顶部部件30上的起伏结构91包括由外部部分96、98衬填的中间部分97，所述外部部分96、98相应地互配于中间部分87和底部部件20上的起伏结构81的两个外部部分86、88中的每个。外部部分96、98因此包括棱柱形状的多个凹部95，所述多个凹部95在圆周方向上定向且延伸至顶部部件30的前面或后面35。 [0058] 图5示出了图4的处于组装位置的底部部件20和顶部部件30，底部部件20和顶部部件30因此形成完整的支承元件50。在所示的实施例中，顶部部件30上的起伏结构91与底部部件20上的起伏结构81互配，从而一个起伏结构81、91中的凹部面对另一起伏结构81、91中的突起。两个起伏结构81、91共同形成高度不变的起伏式缝隙55。 [0059] 图6示出了通过根据本发明的传动带的支承元件的横截面的一部分。该部分示出了：支承元件的缝隙55；附连表面在支承元件的底部部件上的起伏结构81，其形成了缝隙55的下表面；附连表面在支承元件的顶部部件上的起伏结构91，其形成了缝隙55的上表面；和延伸穿过缝隙55的多个绕线41a、41b。 [0060] 底部部件上的起伏结构81包括棱锥体形状的多个突起82a、82b，所述突起82a、82b因此具有三角形横截面，如图6所示。突起82a、82b具有角度α，所述角度α被测量为棱锥体形状的基底与侧面之间的角度，该角度在图6所示的实施例中是大约55度。 [0061] 凹部89形成在一对相邻的突起82a、82b之间，所述凹部89接收绕线41a的延伸穿过缝隙55的部分。顶部部件上的起伏结构91包括面对凹部89的突起93，从而将绕线41a压入凹部89中。底部部件上的突起82a、82b中的每个均面对顶部部件上的一凹部92a、 92b，所述突起82a、82b将绕线41a的侧部部分压入那些凹部92a、92b。绕线41的直径大致等于所述两个突起的相应的顶部82a'、82b'之间的距离，因此绕线41a仅覆盖底部部件上的单个凹部89。 [0062] 应当注意，图6中所示的剖面在传动带的圆周方向上沿着支承元件在特定位置处取得。因此，突起82a、82b和凹部92a、92b的横截面型式是在该特定位置处所呈的型式。由于底部部件上的起伏结构81中的成行的棱锥体如上所述相对于彼此偏移，这意味着，在圆周方向上看时，通过下一行突起的横截面将示出：底部部件上的突起由绕线41a、41b衬填，且顶部部件上的凹部面对所述突起。所述突起将会使相应的绕线41a、41b压入所述突起，且还可扎入所述绕线41a、41b。为了增强扎入效果，在本发明的范围内，一个起伏结构中的、与相对的起伏结构中的凹部相对的突起将延伸到所述凹部中一部分。 [0063] 还应当注意，图6中未示出粘合剂。然而，大体上，粘合剂可存在于它可将绕线41a附连至固定表面或附连至邻近的绕线41b的所有位置处，以便支持绕线41a、41b相对于支承元件的固定。 [0064] 在本发明的范围内，与包括突出式棱锥体的区域的起伏结构面对的起伏结构本身也可形成突出式棱锥体的区域。并且，由起伏结构构成的任何突起可以是任何渐缩形状，例如成圆锥形式而不是棱锥体形式，其中，所述渐缩形状可被截头。棱锥体形状的突起也可具有菱形基底截面，且圆锥形状的突起也可具有椭圆形基底截面。 [0065] 用于起伏结构的其他类型的型式也是可想到的，例如包括作为两个带肋表面的叠加而形成的所谓“饼干烤模(waffle-iron)”结构的型式，每个表面中的肋是渐缩的，且第一表面的肋相对于第二表面的肋以一角度定向。 [0066] 并且，人字斜纹(herringbone)型式也是可行的，或者与本文中参照附图所描述的型式类似的、适合于提供支承元件与受拉元件的绕线之间的增强的摩擦接触的任何其他型式也是可行的。提供凹槽或将穿过支承元件的缝隙的绕线弯曲的任何起伏结构型式都大体上适合于该目的，尽管本文所述的棱锥体型式还如本文所述地具备某些有益特性。 [0067] 与第二起伏结构相对的第一起伏结构与第二起伏结构相比可具有相同的型式，或具有不同的型式，例如与第二起伏结构的型式互配的型式。 [0068] 下面参照图7-9来描述一种用于制造根据本发明的传动带的方法。 [0069] 图7示出了安装装置200，其包括安装鼓210和安装在安装鼓210上的一对定位环220a、220b。 [0070] 安装鼓210是大致盘状的，包括圆柱形外表面211。定位环220a、220b分别绕着安装鼓210适配，每个定位环220a、220b都位于外表面211的边缘处。在该对定位环220a、220b之间，安装装置200包括沿着安装鼓210的整个圆周延伸的环形安装空间221。每个定位环220a、220b在面对安装空间221的一侧都设有一系列接收空间222a、222b。图7还示出了已经定位在所述接收空间222a、222b中的多个底部部件20。 [0071] 图8更详细地示出了图7的安装装置200的上面已经定位有所述多个底部部件20的部分。每个底部部件20都定位在安装空间221中，且底部部件20的基底部分22靠置在安装鼓210的外表面211上，底部部件20的臂23a、23b中的每个至少部分地被接收在设置在定位环220a、220b中的一对相对的接收空间222a、222b中。接收空间222a、222b在每个定位环220a、220b中的相互距离适于根据本发明的传动带中的多个底部部件20的相互距离，从而被接收在接收空间222a、222b中的一系列这种部件的底部部件20与在这种传动带中相比具有相同的相互位置。 [0072] 在一种用于制造根据本发明的传动带的方法中，提供了如图7和8所示的安装装置，以及如图4所示的多个支承元件50，每个支承元件50都包括底部部件20和顶部部件30。不同的底部部件20沿着安装鼓210的整个圆周以相继的方式定位。另外，提供了线，该线于是绕着在安装鼓210上的底部部件20的组合缠绕。在缠绕步骤之后，顶部部件30安装在定位于鼓上的底部部件20中的每个上，以便形成支承元件50。 [0073] 在组装支承元件过程中，顶部部件30的固定腿31a、31b嵌入相应的底部部件20的接收空间21a、21b中。粘合剂可设置在接收空间21a、21b中，以便将顶部部件30物理地连接至底部部件20。顶部部件30和底部部件20也可通过超声波焊接来连接，其中，抵靠表面34a、34b被焊接至所述接收空间21a、21b的底部表面。优选地，焊接被实施成：使得起伏结构中与顶部部件和底部部件20、30相联的任何突起熔化并固化，以便与线结合。 [0074] 优选地，线40如图9所示地缠绕，其示出了并排布置的多个绕线41，绕线41彼此接触并覆盖底部部件20在两个臂23a、23b之间的基底部分22的全部。在本发明的范围内，线40的直径和两个臂23a、23b之间的距离可彼此相适，从而获得该效果。 [0075] 在粘合剂用于增强支承元件与线40之间的固定的情况下，粘合剂可施加于线40、施加于顶部部件和底部部件20、30，或施加于线40以及顶部部件和底部部件20、30。粘合剂可在缠绕步骤之前或之后施加。根据所使用的粘合剂类型，制造步骤还可包括将粘合剂硬化的步骤。 [0076] 在传动带已经完成后，可将传动带从安装装置200移除，这通过拆卸安装装置200、从而将定位环220a、220b中的任一个从安装鼓移除来进行，之后可将完成的传动带从安装鼓210侧向滑出。 |
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