具有橫向元件的傳動帶和帶組的製作方法

2023-12-01 02:20:41 2

專利名稱：具有橫向元件的傳動帶和帶組的製作方法
技術領域：
本發明涉及如下述權利要求1前序部分所述的傳動帶。
這種類型的傳動帶是公知的並且例如在歐洲專利申請公開文獻EP-A-0909907中有描述。本身已知的傳動帶包括一系列順序定位的橫向元件以及至少在本例中兩組多個相對薄且連續的帶，這些帶在徑向上層疊，橫向元件以如此的方式定位在傳動帶上以使得它們至少在帶組的圓周方向上能自由運動。這種類型的傳動帶廣泛地用作無級變速器(其也是公知的)中的傳動元件，傳動帶布置在兩個帶輪周圍和之間。
已知的是，在這種類型的傳動機構中，位於兩個帶輪處的橫向元件，即它們被夾緊在帶輪的槽輪之間，受到徑向向外的徑向力作用，這個徑向力被支撐為帶組徑向內帶上的法向力，因此其中就產生了張力。然而，徑向內帶會由於這種張力而伸展。然而，這種伸展由於相應帶組中下一個帶(即所述內帶的下一個帶)的出現而被抵消。於是，所述法向力也會部分地支撐在下一個帶上，並且因此其中也會產生張力。這種力的作用擴展過該帶組的整個高度，即跨過該帶組的所有帶，並且理論上張力會均勻地分布在帶上並且從而帶組會總體地伸展一定程度。在這種情況下，作用在各個帶上的法向力就會從內帶徑向內表面(即內側)上的徑向力水平均勻地降低到帶組徑向外帶的徑向外表面(即外側)上為零。
在運行期間，即當傳動帶在傳動機構中旋轉時，此外，由於在圓周速度上限定出差別的幾何形狀，帶組的帶之間就作用有摩擦力。在這種情況下，作用在帶內側或外側上的摩擦力就限定為摩擦係數和該處主要法向力的乘積。由於法向力在該帶組的高度上降低，因此帶的內側就比該帶的外側受到更大的摩擦力；作用在帶的任一側上的摩擦力之間的這種差別具體地表示帶上除了上述張力之外的機械負荷，也就是作用在帶上的剪切應力。此外，在傳動機構中傳動帶的旋轉期間，所述負荷會周期性地循環變化，即振幅，因為在傳動帶的圓周上所述法向力有顯著的變化。因此，帶就受到疲勞應力，這從根本上說是傳動帶使用壽命的決定性因素。
因此，可以推斷有利的是將帶組的各個帶之間的摩擦係數設置為相等，以使得摩擦力在整個帶組上分布均勻且與法向力成比例並且以使得對於所有帶來說所述負荷的振幅(其決定著傳動帶的使用壽命)都相等並且因此也是最小的。
儘管這種類型的傳動帶顯然具有摩擦力的最佳分布，但是根據本發明這種分布仍然可以改進。因此本發明基於提高傳動帶使用壽命的目的，或者至少優化疲勞應力在帶組的帶上的分布，尤其是針對帶之間徑向上的遊隙。在這一點上，本發明使用為將帶組中一對相鄰帶之間的這種所謂徑向遊隙定義為徑向被包圍物(即該對中的內帶)的外側和徑向包圍物(即該對中的外帶)的內側之間的圓周長度差除以2倍pi(2π)所得到的數值。
為此，本發明建議了如權利要求1所述新穎的傳動帶設計並且基於實際上帶組的帶之間一直會有一些徑向遊隙的事實，所述徑向遊隙對所述摩擦力及其分布有著顯著的影響。本發明將這個事實與一個新獲得的見識結合入兩個帶之間接觸中的摩擦行為，由此獲得了令人驚奇但非常有用的結果。根據本發明的傳動帶具有結合了一種帶組設計的優點，所述帶組設計在實際中使用並適於有效的批量生產且疲勞應力在帶組的帶上有利地分布。
如前所述，其中在美國專利4,579,549中，實際上在帶組的兩個相鄰帶之間通常使用徑向遊隙(儘管很小)。在這種情況下徑向遊隙通常是正的，以方便由多個帶裝配成帶組。然而，在某些情況下，如同已知的那樣，負的徑向遊隙是有利的。在任何情況下，允許的徑向遊隙越大，越容易由給定量的分開生產的帶裝配更多的帶組，所述帶的圓周長度和/或徑向尺寸或厚度具有一定的擴展。
然而，上述允許的徑向遊隙對於作用在一對相鄰帶之間的法向力有著相當主要的影響，當然在通常生產帶的材料相對剛性的情況下，比如已經藉助於熱處理被氮化和硬化的馬氏體鋼。在一對具有正或負徑向遊隙的相鄰帶相互接觸時，兩個帶中的至少一個將不得不伸展直到所述遊隙消失，在另一帶也開始吸收部分張力之前。在正徑向遊隙的情況下，該對的徑向內帶將稍微伸展以使得，與其中成對的相鄰帶之間的徑向遊隙為零的理論上理想的帶組相比，法向力以及因而摩擦力以加速的速度在該帶組的高度上降低。在負徑向遊隙的情況下，這種情況顛倒。
由於摩擦力由該處法向力和摩擦係數的乘積來確定，根據本發明，法向力中這種不成比例的降低(至少相對於作用在帶上的摩擦力)，至少能通過改變相對方向上的摩擦係數來部分地補償。此外，這種摩擦係數的變化已經證明可以以令人驚奇且相對簡單的方式實現，以下將結合附圖更詳細地進行解釋。


圖1示出了具有兩個帶輪和一條傳動帶的無級變速器的高度簡化且局部剖面的視圖。
圖2示出了圖1所示傳動帶的局部圖，所述傳動帶具有兩個帶組以及多個橫向元件。
圖3示出了橫向元件和帶組的簡化側視圖，包括作用在帶組上以及來自帶組的力的表示。
圖4示出了表示基於徑向力規格化並作用在帶組各個帶上的法向力的圖表。
圖5示出了其中作用在傳動帶上相關摩擦係數根據本發明進行定義的圖表。
圖6示出了基於測量結果的曲線圖，其中帶組的兩個相鄰帶之間的摩擦係數與表徵帶之間摩擦力的兩個參數相關。
圖7示出了帶組的具有粗糙輪廓的帶的一個截面，所述粗糙輪廓具有峰區和谷區。
圖1示出了用於例如客車驅動裝置中的無級變速器的主要部件。傳動機構通常本身是已知的並且包括兩個帶輪1，2，每個帶輪包括兩個槽輪4，5並且它們之間布置有傳動帶3。槽輪4，5基本上呈圓錐形，並且帶輪1，2的至少一個槽輪4能沿著相應帶輪1，2的軸6，7在軸向上移置。此外，傳動機構包括致動裝置(附圖中未示出)，其能將軸向力Fax作用到所述的那個槽輪4上，其作用方式使得傳動帶3被夾持在相應帶輪1，2的槽輪4，5之間，並且從動軸6的驅動力(即所供應的扭矩T)藉助於槽輪4，5和傳動帶3之間圓錐形接觸表面上的摩擦力從驅動帶輪1傳遞到從動帶輪2。這種傳動機構的傳動比由傳動帶3位於從動帶輪2的槽輪4，5之間的有效工作半徑R2以及傳動帶3位於驅動帶輪1的槽輪4，5之間的有效工作半徑R1的比值所決定。
在本例中，傳動帶3(這部分在圖2中更詳細地示出)包括兩個帶組31，每個包括嵌套的薄且連續的金屬環或帶32的總成，它們一起形成了用於一系列金屬橫向元件33的載體並且吸收相應地作用在兩個帶輪1，2的槽輪4，5之間的夾持力Fax。為了使橫向元件33能在帶輪上相對彼此傾斜，橫向元件在橫向上設有所謂的傾斜線34，橫向元件在傾斜線下面就逐漸變細。這種傳動帶3也稱為Van Doorne壓帶(push belt)並且例如在歐洲專利EP-A-0 626 526中有更詳細的描述。傳動帶3藉助於由於驅動帶輪1的旋轉而朝著從動帶輪32運動的橫向元件33來起作用，在帶組31的導向之下彼此相向地推壓。這樣，從動帶輪2就設置為旋轉並且橫向元件33隨後返回到驅動帶輪1，等等。
由於槽輪4，5的圓錐形狀，部分軸向力Fax作為徑向力分量Fr作用在橫向元件33上。這個力分量Fr由橫向元件33以法向力Fn的形式作用在帶組31上，因此每個帶32中就會產生張力Ft。所有這些在圖3中針對帶組31示意性地示出，帶組31包括三根帶32-1，32-2和32-3。圖3還示出了出現當傳動帶3在傳動機構中運行時出現在橫向元件33和帶組31的徑向內帶32-1之間以及各個帶32之間的摩擦力Fw。為了清楚起見，附圖中誇大了帶32的徑向厚度。
如同已經闡明的，在其中假定帶32彼此在徑向上精確相鄰的理論位置，作用在帶32徑向內側面(即內側35)上的法向力Fn將在帶組31上從徑向內帶32-1的內側35上的所述徑向分量Fr的水平均勻地降低到徑向外帶32-3的徑向外側面(即外側36)上為零。在總共包括z個帶32的帶組31中作用在第x個帶的內側35上的摩擦力Fwx在這一點上定義為Fwx＝Fnx·μx(1)在上述公式中，x＝1表示帶組31中的徑向內帶32-1，並且各個法向力Fnx定義為Fnx=z-(x-1)zFr---(2)]]>
因此，在恆定摩擦力μx的情況下，摩擦力Fwx將在總共z個帶的帶組31的帶32-x上顯示出圖3所示箭頭長度所表示的均勻降低，這相應於法向力Fnx。法向力Fn中的這種均勻降低再次在圖4的圖表中示出，其中交叉影線條表示在所有情況下作用在帶組31順序的帶32-1、32-2和32-3的內側35上的相應法向力Fnx。垂直影線條表示同樣的參數，不過是在帶組31的相鄰帶32之間具有一定的正徑向遊隙的情況下，水平影線條表示帶組31的帶之間具有一定的負徑向遊隙的情況下的參數。因此，可以從圖4的圖表中看出，在正徑向遊隙的情況下，在所有情況下作用在帶組31順序的帶32-1、32-2和32-3的內側35上的摩擦力Fwx在帶組高度z上相對快速地降低，而在負徑向間隙的情況下則正好相反。實際上，帶組31的帶32之間事實上通常會有徑向遊隙，並且在某些情況下甚至會故意地設置一定程度的遊隙。
根據本發明，如果在帶組31的帶32-1、32-2和32-3之間有著可辨別的正或負徑向遊隙，仍然獲得了摩擦力Fw在帶組高度z上均勻的降低(這通常視為是最理想的分布)，或者至少接近這種情況。為此，本發明建議以適當的方式在兩個順序的帶32(即一對相鄰的帶32)之間採用摩擦係數μ以使得從法向力Fnx開始，在帶組高度z上摩擦力wFwx中期望的降低，這實際上是X+1X=FnxwFwX+1wFwXFnX+1---(3)]]>更具體地，摩擦力FwX有利地均勻降低如下這樣獲得X+1X=z-xz-x+1FnxFnX+1---(4)]]>
在這種情況下，法向力Fn在帶組高度z上所實際出現的降低優選地設置為處於傳動帶運行期間出現的最嚴格狀況下，因此尤其在這些情況下，獲得了摩擦力Fw所希望的最佳降低。如果在帶輪1，2之間傳遞的機械動力為最大值並且在帶輪1上傳動帶3的有效工作半徑R1的位置處為最小值的情況下，通常會出現這種最嚴格狀況，也稱為滿負荷狀況。舉例來說，在其中使用了根據本發明的皮帶輪3的客車中，這種最嚴格的運行狀況通常出現在供應扭矩T的最大值和傳動帶3轉速的最大值。
圖5所示的圖表示出了介於一對相鄰帶32之間的期望摩擦係數μx+1，其由公式(4)確定，與橫向元件33和帶組31的徑向內帶32-1之間接觸的摩擦係數μ1有關，其結果是，對於圖4所示的帶組31，會獲得摩擦力Fwx在帶組高度z上成比例的降低，也就是對於帶32之間沒有徑向遊隙的帶組31的交叉影線條、對於具有正徑向遊隙的帶組31的垂直影線條和對於具有負徑向遊隙的帶組31的水平影線條。從圖5所示圖表中能看出，在帶組31的帶32之間具有正徑向遊隙的情況下，有利的是帶組31中帶32之間的摩擦係數μ徑向向外增大，而在負徑向遊隙的情況下情況則相反。
根據本發明，實際上，事實上能以令人驚奇地簡單的方式來按照目標方式改變帶32之間的摩擦係數μ。在這一點上，參考圖6，其中兩個相鄰帶32之間摩擦接觸的摩擦係數μ相對於特徵參數KP進行描繪，至少對於所述摩擦接觸中所謂組合表面粗糙度Ra′的三個數值，其定義為Ra=Ra12+Ra22---(5)]]>
在以上公式中，Ra1是所述摩擦接觸中徑向內帶32-x的外側36的表面粗糙度，而Ra2是所述摩擦接觸中徑向外帶32-(x+1)的內側35的表面粗糙度。
在圖6中，組合表面粗糙度Ra′對於曲線I來說大約等於0.9μm而對於曲線II來說大約等於0.4μm；在兩種情況下，摩擦接觸中表面35，36之一的所述表面粗糙度Ra1，Ra2由應用到其上的粗糙輪廓產生。粗糙輪廓尤其具有控制通常用在傳動機構中的潤滑劑或冷卻液流過摩擦接觸的作用。在本例中，粗糙輪廓應用到帶32的內側35並且包括各種交迭、其間具有谷區41的較高峰40，峰40相對於帶32的圓周方向L在兩個主要方向上延伸，所述主要方向都相對於所述圓周方向L處於大約45度的角度。最後，曲線III涉及兩個實際上光滑的帶32之間的摩擦接觸，即組合表面粗糙度Ra′的值大約為0.1μm，這個數值可以用作所述潤滑劑流過摩擦接觸的最小流動的下限。特徵參數KP在這一點上如下定義KP=fvpAV---(6)]]>在以上公式中，Δv是所述兩個帶32-x和32-(x+1)之間在其圓周方向上的速度差，PAV是摩擦接觸的接觸壓力，即相應法向力Fnx除以帶32之間的接觸表面積，並且f是應用於給定潤滑油、給定溫度和給定表面粗糙度Ra和粗糙輪廓的常數因子。根據公式(6)，在傳動機構中傳動帶3的運行期間，特徵係數KP將會至少稍微地變化，例如作為傳動機構傳動比的函數，並且對摩擦接觸中速度差Δv的絕對值有影響，並且還作為由帶輪作用在傳動帶3上的軸向力Fax的徑向分量Fr的函數，並且顯然還有法向力Fn在帶組高度上的分布，這兩者都對接觸壓力PAV有影響，所述接觸壓力對摩擦接觸能起作用並且還受到帶32軸向尺寸的影響。
從圖6中，曲線I、II和III的形狀的不同之處將通常在於潤滑的摩擦接觸。通常出現的曲線SC也在圖6中示出並且例如可以從歐洲專利申請EP-A-1 221 562中得知。與希望的曲線SC相比，各個曲線I、II和III在其最右手側部分中不希望地偏移的形狀(尤其是顯著的增大)，據申請人所知是由於帶32之間摩擦接觸在圓周方向以及還有相應運動上持續的具體特點所引起的，因此潤滑劑只能從帶32的側面流入所述接觸，這就限制了正常運行期間帶組31的帶32之間出現的潤滑劑層或膜的厚度。因此假設所述膜厚隨著速度差Δv比嚴格成比例增大(由曲線SC表示並在一般專業文獻中有描述)更慢地增大。當速度差Δv增大時，摩擦係數μ也會相對快速地增大，例如由於潤滑劑中紊流的緣故，所述紊流在摩擦接觸的表面35，36附近產生，因為相對小的膜厚對於總體摩擦行為有著顯著的影響。此外，已經觀察到，前述輪廓的成形對於摩擦有著相當大的影響，這可能是由於其對上述紊流和膜厚的影響而導致的。
在限定的常數因子C的情況下，從圖6中可以看出，摩擦係數μ通過接觸壓力pAV而受到摩擦接觸中法向力Fn的影響，並受到摩擦接觸中速度差Δv和摩擦接觸中降低的表面粗糙度Ra′的影響。圖6大致地示出了曲線I、II和III作為法向力Fn的函數所經過的三個區域，也就是其中摩擦係數μ實際上恆定而與法向力Fn無關(這種摩擦行為在文獻中已知為邊界潤滑)的「A」區域、其中摩擦係數隨著法向力Fn的降低而降低(這種摩擦行為在文獻中已知為混合潤滑)的「B」區域、以及其中摩擦係數隨著法向力Fn的降低而增大的「C」區域。如前所述，後者行為以前在文獻中並沒有描述，但是對於潤滑條件來說大致相當於文獻中已知的完全油膜潤滑並且其中摩擦接觸的表面35，36彼此間由一層潤滑劑完全地分開。在圖6中，虛線至少大致地表示區域A、B和C之間的邊界。這就是摩擦係數μ中作為所述參數的函數的這些變化，本發明以創造性的方式對此進行了研究。
根據本發明，首先，確定帶組31的至少三個順序帶32之間至少兩個順序摩擦接觸中法向力Fn的變化。這可以定性地確定——例如基於帶32之間出現的徑向遊隙——或者甚至定量地確定——例如基於下述測量方法。那麼，就藉助於再次能定性或定量地定義的公式(2)和(3)來確定所述至少兩個摩擦接觸中摩擦係數μ的希望分布。舉例來說，如果選擇了定性的方法，足以確定徑向遊隙是正還是負，即法向力是否降低到在帶組高度上比成比例的更大或更小的程度，並且作為這種確定的函數來選擇所述參數以使得摩擦係數μ相應地增大或降低，例如基於圖6的測量數據。
當然，特別有利的是在整個帶組高度z上採用建議的方法，即對於所述的摩擦接觸或者成對的相鄰帶32。
本發明一個可能應用的例子的開始點是一個其中由於帶32之間的正徑向遊隙從而法向力Fn在帶組高度z上比成比例的更快地降低的帶組31，所述帶32已經在圖4的圖表中用垂直影線柱示出。在這種情況下，根據本發明，在運行中出現在滿負荷情況下的特徵參數KP應當優選地選擇為處於在圖6中區域C，其方式使得摩擦係數μx在帶組高度z上根據本發明期望的相對變化(在本例中是增大)在運行期間由於法向力Fn對特徵參數KP的影響而自動地實現。這是因為在區域C，隨著法向力Fn降低，即隨著帶32之間的接觸壓力PAV降低，帶32之間的摩擦係數μ增大。在這一點上，尤其是帶32的表面粗糙度Ra和應用其上的輪廓形狀是用於導向摩擦係數μ的絕對水平的適合參數，所述絕對水平的情況在朝著其可能值的期望範圍運行的過程中在帶組31中出現，這能從曲線I、II和III彼此的比較中看出來。此外，這些參數還確定摩擦係數μ的變化程度，即相應曲線I、II和III的斜度，因此這能與法向力Fn中的所述限定變化相匹配。使用上述本發明的一個明顯優點是能給帶組31的所有帶32提供相應的表面粗糙度Ra和表面輪廓並且因此能利用相同的製造工藝來產生。
比較同樣的背景技術，對於其帶32之間具有負徑向遊隙的帶組31來說，事實是在運行期間滿負荷情況下出現的特徵參數KP優選地應當選擇在圖6中的區域B，其方式是這種情況下希望的摩擦係數μ中的相對降低通過法向力Fn對特徵參數KP的影響來實現。
應當注意到，從摩擦損失的角度，有利的是絕對摩擦係數μ很低，即介於0.4和0.1微米之間，要求這個下限是為了獲得所述潤滑劑流過摩擦接觸的最小要求。在這個方面，還有利的是運行期間滿負荷情況下出現的特徵參數KP選擇為處於圖6中相應曲線I、II和III所示摩擦係數μ的最小值或接近這個最小值，即在區域B和C之間過渡區域的附近，即在混合潤滑條件和完全油膜潤滑條件之間的過渡區域。
此外，其帶32之間具有正徑向遊隙的帶組31可以通過將運行期間滿負荷情況下出現的特徵參數KP選擇為稍微大於與摩擦係數μ的最小值相關的參數值來進一步優化，具體地，其方式為事實上最小值出現在部分負荷情況。在這一點上，本發明基於觀察到速度差Δv的影響對於速度差Δv和接觸壓力pAV之間的比率是決定性的，它們一起影響特徵參數KP。因而，由於在正常操作期間，這些參數在從滿負荷狀況朝著所述部分負荷狀況的轉變中降低並且因為其中速度差Δv的影響是決定性的，部分負荷中特徵參數KP的值就小於滿負荷中的值。在這種情況下，本發明結合了部分負荷下傳動帶3上的低摩擦損失，這是由於摩擦係數μ的最小值出現在相應曲線I、II或III的相對平部分中，並且在滿負荷下有著堅固的傳動帶設計，因為當特徵參數KP隨後稍微較大時，相應曲線I、II或III具有升高的趨勢並且隨著帶32之間的法向力Fnx的降低，摩擦係數μ會增大，如同根據本發明對於其帶32之間具有正徑向間隙的帶組31所希望的那樣。
本發明定量和更準確應用所要求出現的法向力Fn的實際值能從理論上估計，比如通過基於帶組31相應對的相鄰帶32之間的徑向遊隙以及在帶組31上相應帶輪1，2的位置作用於相應帶組上的徑向力Fr的分布進行模型計算，但是這些法向力也可以測量，例如在傳動機構本身中或者藉助於其中帶組31被夾持在兩個圓柱形輥之間的試驗臺上的測量方法，所述圓柱形輥通過用限定的夾持力推動這些輥彼此遠離來驅動旋轉。優選地，在這種情況下所述輥的尺寸或半徑相當於傳動機構中傳動帶3處於所述滿負荷情況下的有效運行半徑R1和R2，這優選地也應用到第一輥的旋轉速度。由於與所述輥接觸的內帶32-1和帶組31中另一個帶32之間的有效運行半徑存在著差別，在相應帶32之間就產生了周邊速度差Δv，其方式與傳動機構運行期間自動出現的相同。如果適合，相應的第二輥(通常是半徑較小的輥)能以如此的方式驅動為這個輥和帶組31的徑向內帶32-1的內側35的輥之間產生周邊速度差，其相應於傳動帶3中在滿負荷情況下較後的內側35和橫向元件33之間出現的速度差。夾持力優選地也以如此的方式選擇為使得，至少在第二輥的位置處，較後的內側35受到法向力Fn 1，所述法向力相應於傳動帶3在滿負荷情況下出現的所述徑向力。
此外，根據本發明使用特徵參數KP提供了實際的益處，就是上述測量方法能在徑向力Fr(即帶組31的徑向內帶32-1上的法向力Fn1)和相應帶之間速度差Δv的水平低於滿負荷情況下所出現的水平的情況下執行，只要特徵參數KP的相關值相應於其在所述滿負荷情況下的值。從滿負荷情況開始產生了傳動帶3使用壽命或負荷承受能力的最大改進。
那麼，在輥位置處實際出現的法向力Fn能通過測量各個帶32的延伸率ε而準確地確定，例如藉助於應變儀測量裝置，並且通過下述公式來轉變Fnx＝ε·E·S·α (7)在上述公式中，E是製成相應帶32的材料的楊式彈性模量，S是定向為垂直於圓周方向的相應帶32的橫截面的表面積，α是帶組31與輥在測量延伸率ε處相接觸的角度。
由於在現有技術情況下，比如應變儀測量裝置，很難或者甚至不可能在與徑向外帶32-3分離的情況下測量帶32的所述延伸率ε，本發明還建議了下述較簡單的方法，其中—利用上述測量方法來確定帶組31的外帶32上的法向力FnB；—移除帶組31的所述外帶32，以使得以前是外帶但是仍屬於帶組31中的帶32隨後變成位於徑向最外的帶32，即剩餘帶組的外帶32；—按照因子(Fr-FnB)/Fr減小所述夾持力，所述夾持力導致了應用到全部帶組31上的徑向力Fr；並且其中—對在每種情況下仍然剩餘的帶組的外帶32重複上述三個步驟直到帶組只是包括一個帶32，也就是最初的內帶32-1，全部的帶組31。
另一方面，上述測量方法以及還有以上提及的簡單方法還適於確定實際上作用在帶32的內側35上的摩擦係數μ。在這種情況下，出發點是理論張力Ft在帶32的圓周上的振幅，即所出現的最大張力FtMAX減去所出現的最小張力FtMIN，滿足下述等式(FtMAXFtNIN＝eμε) (8)在以上公式中，α是帶組31與兩個輥中較小那個相接觸的角度。由於張力Ft由帶32的楊式彈性模量E、與帶32的圓周方向垂直地定向的橫截面的表面積S以及帶的測量延伸率ε的乘積，等式可以寫作=ln[(MAX-MIN)ES---(9)]]>在以上公式中，εMAX和εMIN分別表示在帶32圓周上測得的延伸率ε的最大值和最小值，藉助於上述測量方法和上述有用的方法，能對帶組31的所有帶32順序地進行測量。
圖7示意性地描繪了由此獲得圖6所示測量結果的粗糙輪廓。圖7示出了一小片帶32的內側35，其上布置有高峰40，高峰之間是谷區41，以及傳動帶3的圓周長度L以及其帶32。這種粗糙輪廓(其特別適於實現根據本發明摩擦係數μ的期望分布)的特徵在於至少相當比例的峰40相對於帶32的圓周方向L在兩個主要方向上延伸，所述主要方向都定向為相對於帶32的圓周方向成10至80度的角度，優選地成50至80的角度，因為這些峰40比谷區41高3至15微米並且因為這些峰40的橫向尺寸相當於谷區41在所述方向上尺寸的不到1/7，優選地不到1/10。
如前所述，通過圖6中曲線I、II和III所述的摩擦行為偏離了通常出現在潤滑摩擦接觸下且由曲線SC示出的行為。尤其，已經公開了，對於特徵參數KP相對高的值，也就是完全油膜潤滑條件應用到摩擦接觸時，摩擦係數μ不會採用實際上恆定且低的數值，而是相反，隨著特徵參數KP的增大而顯著地增大。所有這些的結果是帶31之間摩擦接觸的摩擦係數μ中出現不希望的最小值是特徵參數的函數。因此，儘管事先傳動機構的最佳設計已經旨在提供特徵參數KP的最大可能值，根據本發明已經證明最小值也出現，此外，這個最小值的位置隨著減小的粗糙度Ra′而變化。
基於這種新發現，本發明考慮到最小化摩擦損失，建議在圖6相應曲線I、II或III所示摩擦係數μ處於最小值時或附近(即區域A或B和C之間的過渡位置處，由線OL示意性地示出)使用傳動帶3。考慮到摩擦損失，在這一點上有利的是絕對摩擦係數μ還被選擇為很低，為此，根據本發明，減小的粗糙度Ra′應當選擇為介於0.4和0.1微米的範圍內。要求0.1μm的下限是為了獲得所述潤滑劑充分地流過摩擦接觸。
由於特徵參數KP不僅是由傳動帶3和帶組31的幾何形狀限定，而且還例如由常數因子f和軸向力Fax的大小來限定，還通過操作使用該傳動帶的傳動機構的參數來限定，因此其數值通常或多或少是固定的。在這種情況下，減小的粗糙度Ra′的適當選擇還提供了允許最小化摩擦係數μ以與特徵參數KP的相關值相符合的選擇。
權利要求
1.傳動帶(3)，尤其用於無級變速器，比如用於客車，具有兩個帶輪，傳動帶(3)繞著所述兩個帶輪定位，所述傳動帶(3)包括連續的帶組(31)，很大數目的橫向元件(33)布置在所述帶組上，所述橫向元件能沿著帶組(31)至少在圓周方向(L)上運動，帶組(31)包括至少若干(z)個帶(32)，這些帶在徑向上嵌套起來並且相對較薄，並且在帶組(31)介於徑向被包圍物，即內帶(32；x)，的外側(36)和徑向包圍物，即外帶(32；x+1)，的內側(35)之間的至少兩個相鄰帶(32；x，x+1)之間存在著圓周長度差，其特徵在於，至少如果所述圓周長度差為正值，在傳動帶(3)運行時在兩個相鄰帶(32；x，x+1)之間的摩擦接觸中作用的摩擦係數(μx+1)大於在所述兩個相鄰帶(32；x，x+1)的徑向內帶(32；x)的內側(35)上的摩擦接觸中作用的摩擦係數(μx)，以及，至少如果所述圓周長度差為負值，上述第一摩擦係數(μx+1)小於在所述兩個相鄰帶(32；x，x+1)的徑向內帶(32；x)的內側(35)上的摩擦接觸中作用的摩擦係數(μx)。
2.根據權利要求1的傳動帶，其特徵在於，至少如果所述圓周長度差為正值，則在所述兩個相鄰帶(32；x，x+1)之間出現已知為完全油膜潤滑條件的情況，以及，至少如果所述圓周長度差為負值，則在所述兩個相鄰帶(32；x，x+1)之間出現已知為邊界潤滑條件的情況。
3.根據權利要求1或2的傳動帶，其特徵在於，所述摩擦係數(μx+1，μx)滿足下述等式X+1X=z-xz-x+1FnxFnX+1]]>其中-x和x+1分別表示兩個相鄰帶(32；x，x+1)中的徑向內側帶和徑向外側帶；-z表示帶組(31)中帶(32)的總數目；-Fn是作用在相應帶(32；x，x+1)的內側(35)上的最大法向力；並且其中-μ是作用在相應帶(32；x，x+1)的內側(35)上的摩擦接觸中的摩擦係數。
4.根據權利要求1，2或3的傳動帶(3)，其特徵在於，兩個相鄰帶(32；x，x+1)中至少一個具有由高峰(40)形成的表面輪廓，所述高峰之間具有較低的谷區(41)。
5.根據權利要求4的傳動帶，其特徵在於，至少一些峰(40)比谷區(41)高3至15微米，這些峰(40)的橫向尺寸相當於谷區(41)在這個方向上尺寸的不到1/7，優選地不到1/10，以及這些峰(40)相對於帶(32)的圓周方向(L)成10至80°的角度，優選地成50至80°的角度。
6.根據權利要求4或5的傳動帶，其特徵在於，峰(40)至少在兩個彼此成角度朝向的主要方向上延伸，所述主要方向相對於帶(32)的圓周方向(L)以實際上相同的角度朝向。
7.根據前述任一權利要求的傳動帶，其特徵在於，所述圓周長度差為正值，以及兩個相鄰帶(32)具有介於大約0.4至0.1微米之間的組合表面粗糙度(Ra`)，其中在傳動帶(3)的部分負荷情況下，至少作用在摩擦接觸的所述兩個相鄰帶(32；x，x+1)的徑向內帶(32；x)的內側(35)上的摩擦係數(μx)為最小值。
全文摘要
本發明涉及傳動帶(3)，其具有連續的帶組(31)，大量的橫向元件(33)布置在所述帶組上，帶組(31)包括至少若干個金屬帶(32)，這些帶在徑向上嵌套起來並且相對較薄，並且在帶組(31)介於內帶(32；x)的外側(36)和外帶(32；x+1)的內側(35)之間的至少兩個相鄰帶(32；x，x+1)之間存在著圓周長度差。根據本發明，至少如果所述差為正值，在傳動帶(3)運行時在兩個相鄰帶(32；x，x+1)之間摩擦接觸中作用的摩擦係數(μ
文檔編號F16G5/16GK1820153SQ200480019407
公開日2006年8月16日 申請日期2004年7月6日 優先權日2003年7月8日
發明者馬琳·伊莉莎白·英格·萊門斯, 明·德·陳, 馬克·范德羅根, 阿爾耶恩·布蘭德斯馬 申請人:羅伯特·博世有限公司