專利名稱：金屬壓帶、橫向元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如以下主權(quán)利要求的前序部分中所述的用于壓帶的橫向元件。
背景技術(shù)：
這樣的金屬帶從本申請(qǐng)人的非再版申請(qǐng)NL-1020990和專利說明書EP-A-1219860中可以得知。它們具有相對(duì)較難生產(chǎn)的缺點(diǎn)。其中一種困難在于淬火時(shí)將橫向元件保持為所希望的(通常良好的)坯料形狀。在元件加熱至相當(dāng)程度并隨后相對(duì)快速地冷卻至例如一般公知的金屬硬化工藝所需的相對(duì)較低溫度的淬火過程中，元件似乎易于變形。例如，對(duì)于一些元件設(shè)計(jì)，元件的下半部似乎會(huì)彎曲或扭轉(zhuǎn)。這種變形對(duì)于金屬壓帶或傳動(dòng)帶(push belt)等精密機(jī)械部件來說是很不希望發(fā)生的。除了在該過程中以此方式浪費(fèi)對(duì)先前部件所做的努力之外，任何不同程度變形的元件均會(huì)造成帶的耐用性的危險(xiǎn)，這種危險(xiǎn)可能會(huì)不希望地結(jié)合到帶中，從而造成制造商很大的質(zhì)保成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供在淬火所需環(huán)境中不會(huì)或至少相對(duì)而言較少傾向于變形的橫向元件，以及提供與或者不與這種新設(shè)計(jì)的帶元件相結(jié)合、從而具有可比效果或至少維持橫向元件的平直形狀不受影響的所需效果的方法或生產(chǎn)過程。
根據(jù)本發(fā)明，通過權(quán)利要求1的特征部分中所述的特征實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在具有所提供特征的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)中不具有此特征的元件相比，該橫向元件在很大程度上更不易于變形。根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的假設(shè)，橫向元件不同部分的外表面與內(nèi)體積之比的差值是造成內(nèi)應(yīng)力的原因，該內(nèi)應(yīng)力將導(dǎo)致所注意到的變形。此外，還顯示，元件的關(guān)鍵部分是那些在一表示元件所述部分之間厚度差異的所謂的臺(tái)階之上或之下的部分。根據(jù)本發(fā)明的解決方案的模擬還闡明了已知元件設(shè)計(jì)在冷卻或淬火時(shí)彎曲的一典型方式，其可以推斷出常規(guī)元件位于臺(tái)階之下的相對(duì)薄的最下部會(huì)冷卻并因此還會(huì)比元件的其余部分基本上更快地收縮，這會(huì)產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力并因而可導(dǎo)致元件的各部分的塑性變形。


現(xiàn)在將參照附圖以舉例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述，在附圖中圖1是一可連續(xù)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖，其中以通常方式包括一根據(jù)本發(fā)明的帶；圖2示出了構(gòu)成本發(fā)明的一部分的一橫向元件；以及圖3示出了一元件中在一階梯狀縮減線之上和之下的部分的表面積/體積比的圖表。
在這些圖中，相同的附圖標(biāo)記涉及相同或至少類似的技術(shù)特征。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一已知的可連續(xù)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中心部分，其通常應(yīng)用在位于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的個(gè)人車輛的傳動(dòng)路徑中。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)滑車1、2，每一滑車設(shè)有兩個(gè)滑車滑輪4、5，在該兩個(gè)滑車滑輪4、5之間具有一金屬壓帶，以用于從一滑車滑輪向另一滑車滑輪傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和附帶扭矩?；嚮?、5通常形成為圓錐形，并且至少一個(gè)滑車滑輪4結(jié)合在可沿著一相應(yīng)滑輪軸6、7軸向移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，該滑輪4置于該滑輪軸上。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常還包括在所述至少一個(gè)滑輪4上施加一軸向夾持力Fax的致動(dòng)裝置，該夾持力指向相應(yīng)的另一滑車滑輪5，以使得帶3夾持在其中。
帶3包括一環(huán)形張緊裝置31和多個(gè)板狀橫向元件33，該橫向元件33主要橫向取向地設(shè)在張緊裝置31上并可沿著其縱向移動(dòng)。元件33承受夾持力Fax，從而在一驅(qū)動(dòng)滑車1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑輪4、5與帶3之間的摩擦力會(huì)將元件33從驅(qū)動(dòng)滑車1推動(dòng)至從動(dòng)滑車2以及繞過從動(dòng)滑車2并返回到驅(qū)動(dòng)滑車1，由此其由張緊裝置31所導(dǎo)向和支承。
在圖2中，如帶3的縱向視圖和簡化側(cè)視圖所示，提供了一通常應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的橫向元件33的一具體實(shí)施例。如圖所示，張緊裝置31包括兩組徑向巢狀(嵌套)薄金屬環(huán)32，每組薄金屬環(huán)32插入元件33的一主要橫向取向的凹槽37中并由凹槽37的一支承面19所支承。元件33帶有從其前主面38突出的一凸起39，以與設(shè)在其后主面41中的由虛線21所示的一孔40相互作用，從而使兩個(gè)相鄰橫向元件33相互對(duì)齊和/或定位。橫向元件33還帶有在操作期間會(huì)夾持在其間并與驅(qū)動(dòng)滑車1和從動(dòng)滑車2的滑輪4、5分別摩擦接觸的橫向側(cè)面35。
為了使得當(dāng)帶3的一部分經(jīng)過滑車1、2中的一弧形軌道部分時(shí)允許圍繞元件33上的一通常軸向取向的接觸線的相互擺動(dòng)，元件33在其各自的前主面38上設(shè)有一所謂的擺動(dòng)邊緣42，該擺動(dòng)邊緣在以一定角度彼此取向的前主面38的兩部分之間限定出一軸向取向的銳利或略微倒圓邊緣。從擺動(dòng)邊緣42向下，元件33具有減小的厚度，即如側(cè)視圖中所示，沿帶33的縱向相對(duì)于擺動(dòng)邊緣42之上的厚度逐漸變小，該元件部分在此處標(biāo)記為下主體部分42-45。相對(duì)于元件在擺動(dòng)邊緣42之上的上主體部分46，如此減小的厚度通常以一連續(xù)、平滑的傾斜部分43的形式提供，由此待傳送的力在滑車1、2之間的帶3的一直軌道部分中的元件33之間傳遞。這種類型的壓帶3在例如歐洲專利公開EP-A-0626526中進(jìn)行了更詳細(xì)的描述，該文件被包括于此。當(dāng)前和優(yōu)選的元件設(shè)計(jì)還表現(xiàn)出下主體部分42-45的厚度的階梯狀縮減，從而在傾斜部分43之下提供一臺(tái)階44，此處出現(xiàn)一厚度的突然減小。臺(tái)階44形成元件33的下主體部分42-45中的一分界，以使得其中可包含一徑向外部42、43和一徑向內(nèi)部45，該徑向外部42、43包括擺動(dòng)邊緣42和傾斜部分43，該徑向內(nèi)部對(duì)應(yīng)于下主體部分42-45的下面部分，即從臺(tái)階44徑向向內(nèi)的部分。臺(tái)階44的形成通常是優(yōu)選的，因?yàn)槠淇晒?jié)省元件重量和成本，并提高主要用于元件33的切割和成形的加工過程的準(zhǔn)確度和可靠性。
圖3為一圖表，其示出了由本發(fā)明提供和構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的原理。水平或X軸為以毫米為單位的徑向高度DR，其對(duì)應(yīng)于元件33的徑向最內(nèi)側(cè)48與臺(tái)階44之間的垂直距離。垂直或Y軸表示相關(guān)元件主體部分的所謂S/V比率，其定義為外表面S(即可與外部環(huán)境進(jìn)行熱傳遞的面積)除以相應(yīng)的相關(guān)元件主體部分的體積V。該比率被認(rèn)為可以表示淬火時(shí)相應(yīng)元件主體部分的冷卻快慢程度，即熱從元件本體傳遞至外部環(huán)境(即淬火或冷卻介質(zhì))的容易程度。根據(jù)本發(fā)明，該比率為臺(tái)階44下面的元件部分(曲線r2)以及臺(tái)階44上面的元件部分所確定(曲線r1)，也就是說，為下主體部分42-45的徑向內(nèi)部45(由曲線r2表示)以及上主體部分46和下主體部分42-45的徑向外部42-44的組合部分(由曲線r1表示)所確定。顯然，對(duì)于一給定元件，如曲線r1和r2所示，這兩個(gè)S/V比率隨臺(tái)階44的徑向高度DR而變化。根據(jù)本發(fā)明，臺(tái)階44的最佳徑向高度DR對(duì)應(yīng)于圖3中r1和r2的交點(diǎn)。在該情況下，預(yù)計(jì)元件33的冷卻基本上均勻分布，并且內(nèi)應(yīng)力和附帶變形會(huì)有利地保持在最小值。另外，還認(rèn)為上述變形不太可能出現(xiàn)，或者至少在關(guān)于上述最優(yōu)徑向高度DR的約10％的范圍內(nèi)不會(huì)達(dá)到不希望的程度。
在這一點(diǎn)上，值得注意的是，模擬和實(shí)際研究均表明，作為一很好的近似，在計(jì)算上主體部分46和下主體部分42-45的徑向外部42-44的組合部的S/V比率時(shí)，對(duì)于很多已知的元件設(shè)計(jì)來說，如果存在最上部分的話，可以忽略元件33中在支承面19之上的最上部分，因?yàn)檫@些最上部分對(duì)于元件33的其余部分的冷卻行為的影響可以忽略。在這些情況下，為了根據(jù)曲線r1確定表面積S和體積V的比率，上主體部分46可視為僅僅如圖2中虛線20所示延伸至支承面19的徑向水平面。然而，在這種情況下，元件33在該徑向水平面(由虛線20所示的寬度)處的橫截面積應(yīng)當(dāng)不包括在所述上主體部分46和徑向外部42-44的組合部的表面積S中，因?yàn)樗鼪]有提供向外部環(huán)境的直接熱傳遞。
在圖3所示的例子中，曲線r1、r2的交點(diǎn)限定了臺(tái)階44的最優(yōu)徑向高度DR為約5mm，該交點(diǎn)表示上述相關(guān)元件主體部分45和46、42-44的最優(yōu)S/V比率。對(duì)于構(gòu)成本例子基礎(chǔ)的元件設(shè)計(jì)，這意味著臺(tái)階44應(yīng)當(dāng)緊鄰地位于擺動(dòng)邊緣42下方，以達(dá)到最優(yōu)結(jié)果，即使淬火時(shí)的元件變形最小化。由于擺動(dòng)邊緣和臺(tái)階44的這種所希望的緊密接近會(huì)妨礙制造(尤其是公知的元件下料工序)，本發(fā)明建議修改元件設(shè)計(jì)，以降低徑向內(nèi)部45的S/V比率，例如通過將元件33的徑向最內(nèi)表面設(shè)計(jì)為一基本上平整的表面(圖2中可能示出了一略微凹入曲度)，與通常應(yīng)用的弧形或甚至更復(fù)雜外形的底部元件表面相比，可降低該徑向內(nèi)部45的表面積S。在這樣的元件設(shè)計(jì)中，臺(tái)階44可以位于從徑向最外側(cè)48開始測(cè)量的徑向高度DR處，其大于下主體部分42-44的徑向尺寸的三分之二。
上述對(duì)于具體元件設(shè)計(jì)的新規(guī)范在與一制造方法相結(jié)合使用時(shí)尤其相關(guān)，在該制造方法中，通過對(duì)元件加熱后在油浴槽或?yàn)椴牧嫌不康乃璧目蛇x冷卻劑中對(duì)元件進(jìn)行淬火來實(shí)現(xiàn)元件硬化。這些可選冷卻劑為水、鹽浴或氣體，例如空氣。在淬火時(shí)，元件材料相對(duì)快速地冷卻是一個(gè)公知的技術(shù)要求。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一緊密相關(guān)方面，油浴冷卻方法是優(yōu)選的，因?yàn)槠湟韵鄬?duì)適度的成本提供了一可靠耐用的工藝步驟。雖然水冷可以提供最低的成本，然而其未被采用作為一適宜的制造方法，因?yàn)槠渲荒芗訜嶂?00攝氏度以下，并且水易于在元件的表面上蒸發(fā)，從而導(dǎo)致并非最佳的冷卻過程并可能產(chǎn)生氧化。此外，對(duì)于給定的相對(duì)較高淬火溫度和要求嚴(yán)格清潔以移除凝固在元件表面上的任何鹽以及相關(guān)的相對(duì)較高的鹽致氧化風(fēng)險(xiǎn)而言，鹽浴冷卻在較低的程度上是優(yōu)選的。最后，盡管空氣可以作為一種廉價(jià)易得的冷卻劑，但是要獲得與例如油等相同的冷卻能力，需要非常高速的空氣流。此外，必須非常小心，以保證該氣流能充分到達(dá)元件的整個(gè)表面。
在使用油作為冷卻劑時(shí)，氧化的問題即使不是全部、也在很大程度上得以避免，并且油的熱容通常很充足，且與水冷相關(guān)的蒸發(fā)問題一般不會(huì)出現(xiàn)。此外，相變所需的加熱溫度與相變固定所需的冷卻劑的溫度之間的差值(在這種情況下，馬氏體碳鋼75Cr1轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體相的鋼)可達(dá)到元件材料快速和完全冷卻從而固定相變和在整個(gè)元件上的所希望的材料硬化所需的當(dāng)前優(yōu)選水平。由于多種適于橫向元件的鋼的相變所需加熱溫度通常選擇為高于750攝氏度，而油浴的溫度優(yōu)選保持在約80至100攝氏度并且油具有很大的熱容，因此油淬時(shí)元件材料內(nèi)部出現(xiàn)的溫度梯度將會(huì)相當(dāng)可觀，從而使得在上述作為本發(fā)明非常重要的一部分而公開的S/V比率非常重要。
根據(jù)本發(fā)明，油浴淬火方法或工藝可以在降低元件變形的危險(xiǎn)方面進(jìn)行優(yōu)化，該加熱元件堆積在一帶孔籃形容器中，而不是例如從一傳送帶一件件地放入油浴槽中，并且隨后以可控方式分批地使之與足夠數(shù)量的油接觸。在此接觸中，根據(jù)本發(fā)明的再一方面，產(chǎn)生一垂直取向的油流，由此優(yōu)選地，該油流在垂直于容器底部的向上方向上形成。以此方式，除了元件表面附近的冷卻劑的連續(xù)更新之外，還促進(jìn)了元件的適當(dāng)升高，從而使得元件通常彼此疊壓以允許其間具有冷卻劑。原則上，采用根據(jù)本發(fā)明的方法，尤其在與根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)化元件設(shè)計(jì)相結(jié)合時(shí)，容器可以填充至堆疊的二至四層元件的程度，該元件主要以其主表面彼此相對(duì)的方式平放，從而元件可從容器中任意取出。任意填充容器的特征是本發(fā)明一個(gè)有利方面，因?yàn)檫@使得可以相對(duì)迅速地處理一批產(chǎn)品，并且允許足夠迅速地冷卻。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬壓帶(3)的橫向元件(33)，該金屬壓帶(3)包括一環(huán)形張緊裝置(31)和多個(gè)結(jié)合在帶(3)中、可沿著環(huán)形張緊裝置(31)自由移動(dòng)且主要橫向取向的相對(duì)薄的橫向元件(33)，該橫向元件(33)具有一上主體部分(46)和一逐漸縮小的下主體部分(42-45)，該上主體部分(46)限定出分別用于容納和支承環(huán)形張緊裝置(31)的凹槽(37)和支承面(19)，該逐漸縮小的下主體部分(42-45)限定出一主要軸向取向的臺(tái)階(44)，該臺(tái)階(44)將下主體部分(42-45)分為一徑向外部(42，43)和一相對(duì)于徑向外部(42，43)具有減小厚度的徑向內(nèi)部(45)，其特征在于，徑向內(nèi)部(45)的S/V比率，即可與外部環(huán)境進(jìn)行熱傳遞的外表面面積S除以相應(yīng)的相關(guān)元件主體部分的內(nèi)體積V，對(duì)應(yīng)于包括所述徑向外部(42，43)和上主體部分(46)的橫向元件(33)的其它部分(42，43，46)的相應(yīng)S/V比率。
2.一種用于金屬壓帶(3)的橫向元件(33)，該金屬壓帶(3)包括一環(huán)形張緊裝置(31)和多個(gè)結(jié)合在帶(3)中、可沿著環(huán)形張緊裝置(31)自由移動(dòng)且主要橫向取向的相對(duì)薄的橫向元件(33)，該橫向元件(33)具有一上主體部分(46)和一逐漸縮小的下主體部分(42-45)，該上主體部分(46)限定出分別用于容納和支承環(huán)形張緊裝置(31)的凹槽(37)和支承面(19)，該逐漸縮小的下主體部分(42-45)限定出一主要軸向取向的臺(tái)階(44)，該臺(tái)階(44)將下主體部分(42-45)分為一徑向外部(42，43)和一相對(duì)于徑向外部(42，43)具有減小厚度的徑向內(nèi)部(45)，其特征在于，徑向內(nèi)部(45)的S/V比率，即可與外部環(huán)境進(jìn)行熱傳遞的外表面面積S除以相應(yīng)的相關(guān)元件主體部分的內(nèi)體積V，對(duì)應(yīng)于徑向外部(42，43)和位于元件(33)的支承面(19)的徑向水平面以下的上主體部分(46)的一部分的組合部的相應(yīng)S/V比率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的橫向元件(33)，其特征在于，由此限定的S/V比率的最小值在這些S/V比率的最大值的90％至100％的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的橫向元件(33)，其特征在于，由此限定的S/V比率的值基本上相等。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的橫向元件(33)，其特征在于，階梯(44)位于從一徑向最內(nèi)側(cè)(48)測(cè)量的徑向高度(DR)處，該徑向高度(DR)大于下主體部分(42-45)的徑向尺寸的三分之二，并且橫向元件(33)的一徑向內(nèi)表面或底表面呈基本上平直的形狀。
6.一種金屬壓帶(3)，它包括一環(huán)形張緊裝置(31)和多個(gè)如前述任一權(quán)利要求所述的橫向元件(33)。
7.一種用于如前述權(quán)利要求所述的金屬壓帶(3)的橫向元件(33)的淬火方法，其中對(duì)一半成品或完全成形的橫向元件(33)進(jìn)行加熱，并隨后相對(duì)較快地冷卻，其特征在于，將該元件(33)浸入一油浴槽中進(jìn)行冷卻。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行冷卻步驟之前，將多個(gè)元件(33)收集在一籃狀元件保持器中，至少該元件保持器的底表面被穿孔，并且該元件保持器隨后被浸入一油浴槽中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過該元件保持器的至少底表面產(chǎn)生一主要垂直并向上取向的油流。
全文摘要
一種用于金屬壓帶(3)的橫向元件(33)，該金屬壓帶包括一環(huán)形張緊裝置(31)和多個(gè)結(jié)合在帶(3)中、可沿著環(huán)形張緊裝置(31)自由移動(dòng)且主要橫向取向的相對(duì)薄的橫向元件(33)，該橫向元件具有一上主體部分(46)和一逐漸縮小的下主體部分(42－45)，該上主體部分限定出分別用于容納和支承環(huán)形張緊裝置(31)的凹槽(37)和支承面(19)，該逐漸縮小的下主體部分(42－45)限定出一主要軸向取向的臺(tái)階(44)，該臺(tái)階將該下主體部分分為一徑向外部(42，43)和一相對(duì)于該徑向外部具有減小厚度的徑向內(nèi)部(45)，由此該徑向內(nèi)部的外表面面積(S)與內(nèi)體積(V)之間的S/V比率對(duì)應(yīng)于橫向元件的其它部分(42，43，46)的相應(yīng)S/V比率。
文檔編號(hào)C21D1/56GK1616843SQ200410092960
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者科內(nèi)利斯·約翰內(nèi)斯·馬里亞·范德梅爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司