專利名稱：用于金屬壓帶的橫向元件的淬火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬壓帶、用于該金屬壓帶的橫向元件及其淬火方法。
背景技術(shù)：
這樣的金屬帶從本申請人的非再版申請NL-1020990和專利說明書 EP-A-1219860中可以得知。它們具有相對較難生產(chǎn)的缺點。其中一種困難 在于淬火時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)程度并隨后相對快速地冷卻至例如一般公知的金屬硬化工藝所 需的相對較低溫度的淬火過程中，元件似乎易于變形。例如，對于一些元 件設(shè)計，元件的下半部似乎會彎曲或扭轉(zhuǎn)。這種變形對于金屬壓帶或傳動 帶(pushbelt)等精密機械部件來說是很不希望發(fā)生的。除了在該過程中以 此方式浪費對先前部件所做的努力之外，任何不同程度變形的元件均會造 成帶的耐用性的危險，這種危險可能會不希望地結(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)明的一個目的是提供在淬火所需環(huán)境中不會或至少相對而 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。
為此，本發(fā)明提出一種用于金屬壓帶的橫向元件，該金屬壓帶包括一環(huán)形張緊裝置和多個結(jié)合在帶中、可沿著環(huán)形張緊裝置自由移動且主要橫 向取向的相對薄的橫向元件，該橫向元件具有一上主體部分和一逐漸縮小 的下主體部分，該上主體部分限定出分別用于容納和支承環(huán)形張緊裝置的 凹槽和支承面，該逐漸縮小的下主體部分限定出一主要軸向取向的臺階， 該臺階將下主體部分分為一徑向外部和一相對于徑向外部具有減小厚度
的徑向內(nèi)部，其中，徑向內(nèi)部的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,對應(yīng)于包括所述
徑向外部和上主體部分的橫向元件的其它部分的相應(yīng)s/v比率。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種用于金屬壓帶的橫向元件，該金屬 壓帶包括一環(huán)形張緊裝置和多個結(jié)合在帶中、可沿著環(huán)形張緊裝置自由移 動且主要橫向取向的相對薄的橫向元件，該橫向元件具有一上主體部分和 一逐漸縮小的下主體部分，該上主體部分限定出分別用于容納和支承環(huán)形 張緊裝置的凹槽和支承面，該逐漸縮小的下主體部分限定出一主要軸向取 向的臺階，該臺階將下主體部分分為一徑向外部和一相對于徑向外部具有
減小厚度的徑向內(nèi)部，其中，徑向內(nèi)部的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，對應(yīng)于
徑向外部和位于元件的支承面的徑向水平面以下的上主體部分的一部分
的組合部的相應(yīng)s/v比率。
本發(fā)明還提出一種金屬壓帶，它包括一環(huán)形張緊裝置和多個如上所述 的橫向元件。
本發(fā)明還提出一種用于金屬壓帶的橫向元件的淬火方法，該金屬壓帶 包括環(huán)形張緊裝置和多個結(jié)合在帶中、可沿著環(huán)形張緊裝置自由移動的相 對薄的橫向元件，所述橫向元件具有前主面和后主面，所述前主面和后主 面沿所述壓帶的彼此相反的縱向取向，每個橫向元件包括上主體部分和逐 漸縮小的下主體部分，所述上主體部分限定出用于容納和支承環(huán)形張緊裝 置的凹槽，所述逐漸縮小的下主體部分限定出主要軸向取向的臺階，以將 下主體部分分為徑向外部和相對于徑向外部具有減小厚度的徑向內(nèi)部，其 中在該淬火方法中，首先對半成品或完全成形的橫向元件進(jìn)行加熱，隨后 通過首先將多個橫向元件放置于具有穿孔底表面的籃狀元件保持器中并 且接著豎直向下地將所述元件保持器浸入油浴槽中進(jìn)行冷卻，從而使得通
過所述底表面產(chǎn)生主要垂直于所述底表面的豎直向上的油流，其中，所述 元件保持器填充有二至四層橫向元件，所述橫向元件主要以其主面彼此相 對的方式平放。
有利的是，所述元件保持器被任意填充。
有利的是，所述徑向內(nèi)部的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，對應(yīng)于包括所述
徑向外部和上主體部分的橫向元件的其它部分的相應(yīng)s/v比率。
有利的是，所述徑向內(nèi)部的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，對應(yīng)于徑向外部
和位于橫向元件的支承面的徑向水平面以下的上主體部分的一部分的組
合部的相應(yīng)s/v比率。
有利的是，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)。
有利的是，由此限定的s/v比率的值基本上相等。
有利的是，所述臺階位于從一徑向最內(nèi)側(cè)測量的徑向高度處，該徑向 高度大于下主體部分的徑向尺寸的三分之二，并且橫向元件的徑向內(nèi)表面 或底表面呈基本上平直的形狀。
與現(xiàn)有技術(shù)中的元件相比，本發(fā)明的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)計在冷卻或淬火時彎曲的一典型方式，其可以推斷出常規(guī)元件位于 臺階之下的相對薄的最下部會冷卻并因此還會比元件的其余部分基本上更 快地收縮，這會產(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)變速傳動機構(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。
具體實施例方式
圖1示出了一已知的可連續(xù)變速傳動機構(gòu)的中心部分，其通常應(yīng)用在 位于發(fā)動機和驅(qū)動輪之間的個人車輛的傳動路徑中。該傳動機構(gòu)包括兩個
滑車l、 2，每一滑車設(shè)有兩個滑車滑輪4、 5，在該兩個滑車滑輪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)運動和 附帶扭矩?；嚮?、 5通常形成為圓錐形，并且至少一個滑車滑輪4結(jié) 合在可沿著一相應(yīng)滑輪軸6、 7軸向移動的傳動機構(gòu)中，該滑輪4置于該滑 輪軸上。傳動機構(gòu)通常還包括在所述至少一個滑輪4上施加一軸向夾持力 Fax的致動裝置，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。元件33承受夾 持力Fax，從而在一驅(qū)動滑車1轉(zhuǎn)動時，滑輪4、 5與帶3之間的摩擦力會 將元件33從驅(qū)動滑車1推動至從動滑車2以及繞過從動滑車2并返回到驅(qū) 動滑車l,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，從而使兩個相鄰橫向元件33相互對齊和減定位。 橫向元件33還帶有在操作期間會夾持在其間并與驅(qū)動滑車1和從動滑車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，元件33在其各自的
前主面38上設(shè)有一所謂的擺動邊緣42，該擺動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 縱向相對于擺動邊緣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。相對于元件在擺動邊緣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之下提供一臺階44，此處出現(xiàn)一厚度 的突然減小。臺階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 括擺動邊緣42和傾斜部分43,該徑向內(nèi)部對應(yīng)于下主體部分42—45的下 面部分，即從臺階44徑向向內(nèi)的部分。臺階44的形成通常是優(yōu)選的，因 為其可節(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，其對應(yīng)于元件33的徑向最內(nèi)側(cè) 48與臺階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，該比率為臺階44下面的元件部分(曲 線r2)以及臺階44上面的元件部分所確定(曲線rl)，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rl表示)所確定。 顯然，對于一給定元件，如曲線rl和r2所示，這兩個S/V比率隨臺階44 的徑向高度Dk而変化。根據(jù)本發(fā)明，臺階44的最佳徑向高度DR對應(yīng)于圖 3中rl和r2的交點。在該情況下，預(yù)計元件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Dk的約10%的范圍內(nèi)不 會達(dá)到不希望的程度。
在這一點上，值得注意的是，模擬和實際研究均表明，作為一很好的 近似，在計算上主體部分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，對于很多已知的元件設(shè)計來說，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，因為這些最上部分 對于元件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rl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，因為 它沒有提供向外部環(huán)境的直接熱傳遞。
在圖3所示的例子中，曲線rl、 r2的交點限定了臺階44的最優(yōu)徑向高 度Da為約5mm，該交點表示上述相關(guān)元件主體部分45和46、 42—44的 最優(yōu)S/V比率。對于構(gòu)成本例子基礎(chǔ)的元件設(shè)計，這意味著臺階44應(yīng)當(dāng)緊 鄰地位于擺動邊緣42下方，以達(dá)到最優(yōu)結(jié)果，即使淬火時的元件變形最小 化。由于擺動邊緣和臺階44的這種所希望的緊密接近會妨礙制造(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，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)計中，臺階44可以位于從徑向最外側(cè)48開始測量的徑向高度DR處，其 大于下主體部分42—44的徑向尺寸的三分之二。
上述對于具體元件設(shè)計的新規(guī)范在與一制造方法相結(jié)合使用時尤其相 關(guān)，在該制造方法中，通過對元件加熱后在油浴槽或為材料硬化目的所需 的可選冷卻劑中對元件進(jìn)行淬火來實現(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，元件材料相對快速地冷卻是一個公知 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 為其以相對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，因為其只能加熱至
ioo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，對于給定的相對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)的相對較高的鹽致氧化風(fēng) 險而言，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 個表面。
在使用油作為冷卻劑時，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 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75Crl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，因此油淬時元件材料內(nèi)部出現(xiàn)的溫度梯度將會相當(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)計相結(jié)合時，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)明一個有利方 面，因為這使得可以相對迅速地處理一批產(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)的淬火方法，該金屬壓帶(3)包括環(huán)形張緊裝置(31)和多個結(jié)合在帶(3)中、可沿著環(huán)形張緊裝置(31)自由移動的相對薄的橫向元件(33)，所述橫向元件(33)具有前主面(38)和后主面(41)，所述前主面和后主面(38，41)沿所述壓帶(3)的彼此相反的縱向取向，每個橫向元件(33)包括上主體部分(46)和逐漸縮小的下主體部分(42—45)，所述上主體部分(46)限定出用于容納和支承環(huán)形張緊裝置(31)的凹槽(37)，所述逐漸縮小的下主體部分(42—45)限定出主要軸向取向的臺階(44)，以將下主體部分(42—45)分為徑向外部(42，43)和相對于徑向外部(42，43)具有減小厚度的徑向內(nèi)部(45)，其中在該淬火方法中，首先對半成品或完全成形的橫向元件(33)進(jìn)行加熱，隨后通過首先將多個橫向元件(33)放置于具有穿孔底表面的籃狀元件保持器中并且接著豎直向下地將所述元件保持器浸入油浴槽中進(jìn)行冷卻，從而使得通過所述底表面產(chǎn)生主要垂直于所述底表面的豎直向上的油流，其特征在于，所述元件保持器填充有二至四層橫向元件(33)，所述橫向元件(33)主要以其主面(38，41)彼此相對的方式平放。
2. 如權(quán)利要求1所述的淬火方法，其特征在于，所述元件保持器被任 意填充。
3. 如權(quán)利要求1所述的淬火方法，其特征在于，所述徑向內(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。
4. 如權(quán)利要求1所述的淬火方法，其特征在于，所述徑向內(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，對應(yīng)于徑向外部(42， 43)和位于橫向元件(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。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的淬火方法，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)。
6. 如權(quán)利要求3或4所述的淬火方法，其特征在于，由此限定的S/V 比率的值基本上相等。
7. 如權(quán)利要求1所述的淬火方法，其特征在于，所述臺階(44)位于 從一徑向最內(nèi)側(cè)(48)測量的徑向高度(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)的徑向 內(nèi)表面或底表面呈基本上平直的形狀。
全文摘要
一種用于金屬壓帶的橫向元件的淬火方法，該金屬壓帶包括環(huán)形張緊裝置和多個結(jié)合在帶中、可沿著環(huán)形張緊裝置自由移動的相對薄的橫向元件，橫向元件具有沿壓帶的彼此相反的縱向取向的前、后主面，每個橫向元件包括上、下主體部分，上主體部分限定出容納和支承環(huán)形張緊裝置的凹槽，下主體部分限定出主要軸向取向的臺階，在該淬火方法中，首先對橫向元件進(jìn)行加熱，隨后通過首先將多個橫向元件放置于具有穿孔底表面的籃狀元件保持器中并接著豎直向下地將元件保持器浸入油浴槽中進(jìn)行冷卻，從而使得通過所述底表面產(chǎn)生主要垂直于所述底表面的豎直向上的油流，其中，所述元件保持器填充有二至四層橫向元件，所述橫向元件主要以其主面彼此相對的方式平放。
文檔編號F16G5/16GK101372724SQ20081014920
公開日2009年2月25日 申請日期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 申請人:羅伯特·博施有限公司