專利名稱：用于可變速度驅(qū)動裝置的雙齒形三角帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本涉及一種雙齒形三角帶(double-cogged V_belt)，更具體而言，涉及一種具有對準(zhǔn)的上下齒的雙齒形三角帶，上下齒具有具體結(jié)合的齒輪廓，并且更特別地涉及適用于可變速度傳動裝置的這樣的三角帶。
背景技術(shù)：
帶在可變速度動力傳動系統(tǒng)或驅(qū)動裝置的運轉(zhuǎn)中起著重要作用，這些傳動系統(tǒng)或驅(qū)動裝置例如使用在踏板車、摩托車、雪地機動車、所有地面運動車輛、汽車或工業(yè)應(yīng)用中。 在可變速度傳動裝置(“VST”)的一個示例性設(shè)計中，帶為通過摩擦而連接兩對槽輪的柔韌性元件，從而將動力從驅(qū)動軸傳送到從動軸。每一對槽輪包括固定槽輪和活動槽輪。通過控制活動槽輪的軸向運動，可以改變速度和扭矩比。在運轉(zhuǎn)過程中，帶維持極度的縱向張力和彎曲以及橫向壓緊。為了實現(xiàn)最大性能、效率和耐久性，帶設(shè)計所面臨的主要挑戰(zhàn)之一是滿足矛盾的需求，也即，既要滿足高縱向柔韌性，又要滿足高橫向硬度，同時還要維持適當(dāng)?shù)膫?cè)接觸。解決這一挑戰(zhàn)的基本方法是在帶的一側(cè)或兩側(cè)上形成交替薄厚的截面，稱為齒或帶齒以及齒根，也分別稱為谷部、凹槽或凹口。齒旨在提供橫向硬度所需的厚度和硬度， 同時齒根或凹口旨在提供所需的縱向彎曲柔韌性。齒可以形成或應(yīng)用在帶的內(nèi)側(cè)或下側(cè)， 或者齒可以應(yīng)用到帶的外側(cè)，即，背側(cè)或上側(cè)。可替代地，齒可以應(yīng)用到帶的下側(cè)和上側(cè)，從而形成雙齒形帶。用于固定槽輪或單速驅(qū)動裝置的常規(guī)三角帶的挑戰(zhàn)是類似的，但不很嚴(yán)重。與用于固定驅(qū)動裝置的三角帶相比，用于VST的三角帶通常需要相對更寬且更薄，以便適應(yīng)可變槽輪中的徑向向內(nèi)和向外的運動范圍。VST帶產(chǎn)生的相對寬的縱橫比使得更難獲得橫向硬度，特別是換檔運動使得帶上的橫向負(fù)載增大時更是如此。另一方面，由于固定驅(qū)動裝置中的三角帶不需要向內(nèi)或向外運動，所以帶的縱橫比可以使得更易于實現(xiàn)足夠的橫向硬度。因此，當(dāng)固定和可變速度三角帶都共同使用齒或凹口的時候，固定速度三角帶的齒設(shè)計在VST中會不好執(zhí)行。美國專利No. 4，276，039是有代表性的技術(shù)，其公開了一種用于具有對準(zhǔn)的上下齒的固定驅(qū)動裝置的雙齒形三角帶。這種早期設(shè)計已經(jīng)變得不受歡迎，這是因為存在由齒的對準(zhǔn)以及特別是齒根的對準(zhǔn)所引起可察覺到的問題。上下齒根的對準(zhǔn)在齒之間產(chǎn)生相對薄的輪腹截面(web sections)，在該位置彎曲應(yīng)力會高度集中，并且在該位置彎曲半徑可以非常小。這導(dǎo)致帶體在齒根區(qū)域開裂、簾線老化和早期失效。US 4，276，039在上下帶表面之上采用帆布罩，以幫助防止開裂。美國專利No. 4，708，703是也有代表性的技術(shù)，其公開了一種用于具有對準(zhǔn)的上下帶齒和凹槽的VST的三角帶。帶齒在其頂部處優(yōu)選地覆蓋有增強和加硬元件，以解決翹曲的問題。該技術(shù)包含許多優(yōu)化雙齒形三角帶的上下齒的輪廓(包括形狀、節(jié)距、深度、對準(zhǔn)等)的努力。美國專利No. 6，620，068公開了一種用于可變速度驅(qū)動裝置的未加工邊緣的雙齒形三角帶，該雙齒形三角帶在內(nèi)側(cè)和外側(cè)上具有曲線齒。外側(cè)齒的數(shù)量是內(nèi)側(cè)齒的數(shù)量的兩倍，并且與內(nèi)齒對準(zhǔn)。JP 2002-089631A公開了一種上齒比下齒更多(但是少于兩倍)的雙齒三角帶，從而使上下齒的對準(zhǔn)或相位可變。大量專利教導(dǎo)了 上下齒應(yīng)當(dāng)交錯，S卩，正好反相(out of phase) 180°，而節(jié)距或數(shù)量相等。美國專利No. 1，890，080公開了同樣尺寸和形狀的交錯圓整齒。美國專利 No. 2，699，685公開了同樣尺寸和形狀的交錯的塊狀齒，并且一個截面的凹槽與另一個截面的齒豎直相對，從而避免脆弱點，并且使得帶的厚度全部相同。JP 2002-031192A公開了一種用于VST應(yīng)用的交錯的雙齒形三角帶上的變型，其中同樣數(shù)目的上下齒并不正好同相或反相，而是相位在某處偏移一定量，該量優(yōu)選地在從節(jié)距的十分之一到一半之間。該公開教導(dǎo)了 上下齒部分不應(yīng)當(dāng)對準(zhǔn)或?qū)?yīng)，使得帶的厚度不會極度小，從而防止在該區(qū)域的應(yīng)力集中和產(chǎn)生早期裂縫。明顯地使用有限元方法 (“FEM”)分析來設(shè)計改進(jìn)的相位偏移的交錯輪廓，并且確保這一效果。相位偏移增加到節(jié)距的一半會導(dǎo)致齒根開裂減小。在諸如公開于JP 2002-031192A和JP 2002-089631A中的上齒多于下齒的設(shè)計中，上下齒的對準(zhǔn)是可變的。在這樣的設(shè)計中，不相等的節(jié)距使得在上下齒根最接近對準(zhǔn)的帶的周圍的位置處產(chǎn)生“弱連接”?？梢杂^察到的齒根開裂開始于該對準(zhǔn)的齒根位置。即使這樣，該設(shè)計似乎也是用于雙齒形可變速度三角帶的目前市場上的最優(yōu)設(shè)計。對2008年7月1日提交的序列號為12/217,0 的共同未決美國專利申請進(jìn)行引用，其內(nèi)容通過全文引用納入本文。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及系統(tǒng)和方法，其提供改進(jìn)的雙齒形三角帶，或者提供用于可變速度驅(qū)動裝置的改進(jìn)的雙齒形三角帶。本發(fā)明涉及一種雙齒形三角帶，所述雙齒形三角帶具有對稱的上下齒輪廓，并且具有線(“L”)與弧(“A”)，所述線(“L”)與弧(“A”)根據(jù)從齒根的中心開始并延伸到毗鄰齒的中心的序列連接，所述序列對于上輪廓為L1-A1-L2-A2-L3，并且對于下輪廓為 L4-A3-L5-A4-L6，并且Ll的長度加Al的半徑之和等于L4的長度加A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4的長度加A3的半徑之和的20%之內(nèi)，并且至少一個上齒根和一個下齒根彼此基本對準(zhǔn)。在一個實施方案中，上下節(jié)距可以相等，并且所有齒根基本對準(zhǔn)。在另一個實施方案中，上齒多于下齒。上齒數(shù)目與下齒數(shù)目的比值可達(dá)1. 3，或者為1. 1至1. 3。在又一個實施方案中，L4的長度為零，從而下輪廓具有序列ALAL。在該實施方案的變型中，上下節(jié)距可以相等，并且所有齒根基本對準(zhǔn)，或者上齒可以多于下齒。在各種實施方案中，某些或所有的弧和線可以相切地連接。例如，線Ll和L2可以與弧Al相切地連接，并且所述線L4和L5可以與弧A3相切地連接。優(yōu)選地，Li、L3、L4和 L6在齒根的中心和齒頂端的中心處與L1、L3、L4和L6的鏡像相切地連接，從而使齒根和頂端平整且光滑。在各種實施方案中，齒的側(cè)翼可以是成角度的，從而使在相對的齒側(cè)翼之間包含的角度在從大約10到大約30度的范圍內(nèi)。
當(dāng)帶的頂部寬度是帶的整個厚度的大約兩倍時，本發(fā)明的實施方案特別適合于用于可變速度傳動裝置的三角帶。對于三角帶的滑輪接觸面，具有第一平坦表面和相配合的第二平坦表面也是有利的，所述第一平坦表面以第一角度設(shè)置，用于銜接槽輪，所述第二平坦表面以第二角度設(shè)置，其不與槽輪表面銜接。與現(xiàn)有技術(shù)的雙齒形三角帶設(shè)計相比，本發(fā)明的帶展示了各種優(yōu)點。柔韌性得到提高，而對齒根開裂的敏感度并未明顯增加，并且特別是在下齒齒根中發(fā)現(xiàn)了抗裂縫性得以提高。性能的一致性得以提高。上文只是相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點，從而可以更好地理解下文中的具體實施方式
。下文將描述本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，其形成本發(fā)明權(quán)利要求書的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，出于實現(xiàn)本發(fā)明的同樣的目的，所公開的概念和具體實施方案可以便于作為修改或設(shè)計其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)意識到，這樣的等同結(jié)構(gòu)并不脫離根據(jù)所附權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍。當(dāng)結(jié)合所附附圖進(jìn)行考慮時，通過下文的描述將更好地理解被認(rèn)為是本發(fā)明特有的新穎性特征(不論是對于其構(gòu)造還是對于操作方法)以及進(jìn)一步的目的和優(yōu)點。然而，將會清楚地理解，每一個附圖僅為顯示和描述的目的而提供，并不旨在限定對本發(fā)明的限制。


在包含于說明書中并且形成說明書的一部分的所附附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的部件，所附附圖顯示了本發(fā)明的實施方案，并且與說明書一起用于闡釋本發(fā)明的原理。在這些附圖中圖1為本發(fā)明的實施方案的局部側(cè)視圖；圖2為沿著圖1中的線2-2的橫截面圖；圖3為圖1的實施方案的另一個局部側(cè)視圖；圖4顯示了應(yīng)用到圖1中的實施方案的齒輪廓的命名系統(tǒng)；圖5顯示了應(yīng)用到本發(fā)明的第二實施方案的齒輪廓的命名系統(tǒng)；圖6顯示了應(yīng)用到本發(fā)明的第三實施方案的齒輪廓的命名系統(tǒng)；圖7顯示了應(yīng)用到現(xiàn)有技術(shù)齒輪廓的齒輪廓的命名系統(tǒng)；圖8顯示了應(yīng)用到另一個現(xiàn)有技術(shù)齒輪廓的齒輪廓的命名系統(tǒng)；圖9顯示了應(yīng)用到又一個現(xiàn)有技術(shù)齒輪廓的齒輪廓的命名系統(tǒng)。
具體實施例方式為了最大化地實現(xiàn)VST中的性能、效率和耐久性，帶必須設(shè)計為既具有高的柔韌性，又具有高的橫向硬度，同時還要維持適當(dāng)?shù)膫?cè)向接觸和低的應(yīng)力集中。為了在一定程度上滿足這些具體要求，三角帶可以在帶的內(nèi)側(cè)40上適配有單套下齒。在要求較高傳動動力的VST應(yīng)用中，可以使用在帶的上側(cè)或背側(cè)30上增加附加齒的雙齒形三角帶設(shè)計，以便進(jìn)一步提高橫向硬度，同時仍維持高柔韌性和適當(dāng)?shù)慕佑|區(qū)域。該技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的大量建議顯示，對于單齒和雙齒VST帶兩種設(shè)計，齒輪廓和簾線位置的優(yōu)化幾何形狀是關(guān)鍵的但是不容易發(fā)現(xiàn)。通常，每一個齒的輪廓關(guān)于齒中心對稱，并且為直線段和弧的組合。本文中和權(quán)利要求書中使用了命名系統(tǒng)，以幫助對該技術(shù)和本發(fā)明的實施方案中發(fā)現(xiàn)的輪廓進(jìn)行識別和分類。在該系統(tǒng)中，“A”表示作為輪廓的組成部分的弧，而“L”表示線。如果毗鄰的弧和/ 或線被連接，但并非相切地連接，則使用“ + ”標(biāo)記來顯示該連接。描述非相切連接的弧和/ 或線段的另一個方法是，在連接點處的一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)。如果在齒輪廓中的兩個毗鄰的弧和/或線段相切地連接，則在本文所使用的命名系統(tǒng)中，表示這些段的兩個字母之間不使用標(biāo)記?？梢耘c字母L和/或A結(jié)合使用序列數(shù)字，以便在限定給定輪廓的序列中區(qū)分大量線或弧。例如，“Li”可以代表輪廓中的第一線段，并且根據(jù)上下文，“Li”還可以代表該線段的長度。同樣，“Al”可以代表表示輪廓的序列中的第一弧，并且“R1”可以代表該弧的半徑。對于對稱輪廓，僅需描述重復(fù)單元的一半，因為另一半是第一半的鏡像。在本文所使用的系統(tǒng)中，輪廓描述將以齒根中心開始，并以齒頂端中心結(jié)束。下面將按照需要描述命名系統(tǒng)的其它特征。本發(fā)明涉及具有上齒輪廓和下齒輪廓的雙齒形三角帶，該上齒輪廓具有序列 LALAL，該下齒輪廓也具有序列LALAL。因此，在上下輪廓兩者中，由第一 L表示的齒根或谷部基本平整。在上下輪廓兩者中的齒的側(cè)翼也是平整的，并且在上下輪廓兩者中的齒的頂端是平整的。每一個平整部分由弧連接。基本“平整”意味著當(dāng)帶平整鋪設(shè)時，輪廓部分是直的，其稱為輪廓的“齒條”(“rack”)形式。因此，當(dāng)設(shè)置在其自然狀態(tài)(其可以是圓形帶的配置)時，平整段實際上可以沿循簾線的線的曲率或者帶的自然曲率。通常，所有弧和線段必須具有有限且非零的半徑和長度，除非在具體情況下另外明確說明。如果不滿足這一條件，那么應(yīng)當(dāng)另外根據(jù)本文所使用的命名慣例來表示輪廓。齒沿著帶的整個長度設(shè)置。對本發(fā)明的帶的輪廓的線和弧進(jìn)行標(biāo)號將會是便利的。因此，上齒輪廓可以由從齒根中心到毗鄰齒的中心的序列L1-A1-L2-A2-L3表示。同樣，下齒輪廓可以由從齒根中心到毗鄰齒的中心的序列L4-A3-L5-A4-L6表示。圖3的實施方案顯示了形成雙齒形三角帶的齒輪廓的這些弧和線之間的位置和連接。本發(fā)明涉及這樣的雙齒形三角帶，其具有與至少一個對應(yīng)的下齒根對準(zhǔn)的至少一個上齒根。另外，在本發(fā)明的帶中，Ll的長度加Al的半徑之和等于L4的長度加A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4的長度加A3的半徑之和的20%之內(nèi)。對于所有弧和線段必須具有有限且非零的半徑和長度的規(guī)則的一個具體例外是，在各種實施方案中，L4的長度可以為零。對于相同規(guī)則的另一個具體例外是，在具體實施方案中，L2的長度可以為零?？梢詤⒄請D1、圖2和圖3限定并顯示本發(fā)明的具體特征和本發(fā)明的實施方案的特性。參照圖1，雙齒形三角帶10包括拉伸層16，拉伸層16介于構(gòu)成帶的主體的上簾線層 14和下簾線層12之間。圖1-3所示的雙齒形三角帶還具有從主帶體突出的下齒18和上齒20。上齒20包括頂端17、側(cè)翼沈以及谷部或齒根22。同樣，下齒18包括頂端19、側(cè)翼 36和齒根32。圖1和圖3中的雙齒形三角帶以齒條形式(即，平整且拉伸層沒有曲率)繪制。圖2顯示了圖1中的三角帶的截面，沿著圖1中的線2-2切割。整個帶的寬度稱為頂部寬度，并且標(biāo)識為“TW”。帶的整個厚度標(biāo)識為“IV’。三角帶的滑輪接觸面或側(cè)向表面42切割為相對于帶的豎直軸線成角度α/2，該豎直軸線應(yīng)當(dāng)與滑輪或驅(qū)動系統(tǒng)的豎直軸線基本一致。因此，一對相對的帶的側(cè)向表面42描述了所包含的角度α。每一個側(cè)向表面42在運行過程中銜接槽輪，并且槽輪角度也基本等于α/2。
在本發(fā)明的實施方案中，每一個齒可以有利地進(jìn)一步包括一對相對的第二側(cè)向表面44，第二側(cè)向表面44向著下齒頂端19設(shè)置，并且與第一側(cè)向表面42相配合。每一對第二側(cè)向表面44描述了所包含的角度Y。角度α可以在大約15°至50°的范圍內(nèi)(因此每個滑輪槽輪角度為大約7°至大約25° )。角度Y可以在大約25°至65°的范圍內(nèi)。 也即，Y = α+(2Χ后角)。“后角”(“relief angle")可以等于或大于大約5°，并且可以限定為(Y/2-α/2)。應(yīng)認(rèn)為，第一側(cè)向表面和第二側(cè)向表面的配合特性使得運行過程中由帶產(chǎn)生的噪音顯著降低。在描述本發(fā)明的本說明書中使用的所有數(shù)值僅是示例性的，并且并非旨在限制本發(fā)明的范圍或應(yīng)用，除非另外說明。以實例的方式，第二側(cè)向表面44可以包括大約5°的后角，其防止第二側(cè)向表面44與槽輪接觸。假定角度α為20°，則給出角度Y為30°。齒頂端切割高度，圖2中的(“ht”)，可以按照要求調(diào)節(jié)，例如，其可以為大約1至2mm。圖3標(biāo)識了雙齒形三角帶10的附加尺寸特征。拉伸層的厚度，或者拉伸簾線的直徑可以標(biāo)志為“D”。上簾線層的厚度為t2，而下簾線層的厚度為、。從上齒頂端到拉伸層的中心的距離標(biāo)志為“PLD2”，而從下齒頂端到拉伸層的中心的距離標(biāo)識為“PLD/’。PLD代表節(jié)頂距(pitch line differential)，其基于以下普遍簡化的假設(shè)帶在彎曲時的中性軸線 (即，其節(jié)線)產(chǎn)生于拉伸層的中央。輪腹厚度“W”為對準(zhǔn)的上齒根和下齒根之間的距離。 上齒根的深度(或者，相當(dāng)于上齒的高度)標(biāo)識為“H2”，而下齒根的深度(或者，相當(dāng)于下齒的高度)標(biāo)識為“Η?！９?jié)距(即，輪廓重復(fù)距離)標(biāo)識為兩個毗鄰齒根之間的距離，其對于上輪廓為“P2”，對于下輪廓為“P1”。前文已介紹了構(gòu)成輪廓的線和弧。構(gòu)成上齒的相對的側(cè)翼的線“L2”形成所包含的角度“ β 2”。構(gòu)成下齒的相對的側(cè)翼的線“L5”形成所包含的角度“β/’。其它特征和/或特征之間的關(guān)系可以從圖中自然得到。例如，Ttl = PLDjPLD2 =H1+H2+W。另夕卜，W = ti+D+t2。在各種實施方案中，L4的長度可以為零，從而下輪廓具有序列ALAL0在該實施方案的變型中，上下節(jié)距可以相等，并且所有齒根基本對準(zhǔn)，或者上齒可以多于下齒。下面將更具體地描述這些實施方案。在各種實施方案中，某些或全部的弧和線可以相切地連接，或者至少以光滑過渡連接。優(yōu)選地，L1、L3、L4和L6在齒根的中心和齒頂端的中心處與其鏡像相切地連接，從而使齒根和頂端平整且光滑。同樣優(yōu)選地，線Ll和L2可以與弧Al (圖1中標(biāo)記為24)相切地連接，并且/或者所述線L4和L5可以與弧A3 (圖1中標(biāo)記為34)相切地連接。在齒根和齒的側(cè)翼之間的這些連接特別重要，這是因為在帶運行的過程中，在這些位置會發(fā)生應(yīng)力集中。另一方面，在A2 (圖1中標(biāo)記為觀)、L3、A4 (圖1中標(biāo)記為38)和L6附近包含的齒的頂端處的應(yīng)力基本上對于與齒的齒根裂縫相關(guān)的帶壽命而言不很重要，因此在本發(fā)明的實施方案中，L2和L3不需要與A2相切地連接，L5和L6不需要與A4相切地連接，并且R2 可以盡可能地小，以便使齒的頂端的尺寸最大化，從而使帶上的齒的橫向加硬效果最大化。 R2和R4也應(yīng)當(dāng)是有限的，從而使齒頂端至少略微圓整，以便避免由于尖角或非光滑過渡引起的制造問題。在各種實施方案中，在相對的齒側(cè)翼之間包含的角度可以在從大約10至大約30 度的范圍內(nèi)。所包含的角度^和/或β2中的任一者或兩者可以在10至30度的范圍內(nèi)。
當(dāng)帶的頂部寬度是帶的整個厚度的大約兩倍時，本發(fā)明的實施方案特別適合于用于可變速度傳動裝置的三角帶。對于單速三角帶，頂部寬度與整個厚度的比值可以更接近于1。本發(fā)明在應(yīng)用性上并不特別受限，盡管認(rèn)為存在用于VST帶的具體用途。下面將描述三個優(yōu)選實施方案以及可以在這些優(yōu)選實施方案的一個或一個以上中發(fā)現(xiàn)的大量附加特征。如上文所述，本發(fā)明涉及一種具有LALAL型上下輪廓的雙齒形三角帶。圖4中顯示了這樣的輪廓，其顯示了包括序列LALAL的上輪廓41以及也包括序列LALAL的下輪廓 43。同樣如圖4所示，至少一個上齒根與至少一個對應(yīng)的下齒根對準(zhǔn)。另外，在本發(fā)明的輪廓中，Ll的長度加Al的半徑之和等于L4的長度加A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4 的長度加A3的半徑之和的20%之內(nèi)，也就是說，0. 8彡(L1+R1)/(L4+R3)彡1. 2。該和近似為齒根的寬度，或者為鄰近齒的基部的毗鄰齒之間的距離。當(dāng)上下齒具有近似間距，即，上下齒根寬度彼此相差大約20%之內(nèi)時，并且當(dāng)至少一對齒根對準(zhǔn)且齒根具有線性或平整部分時，則帶將是柔韌的。柔韌性被認(rèn)為是解決設(shè)計長壽命、高性能VST帶的主要或第一考慮因素。這與齒根對準(zhǔn)并不合乎需要的技術(shù)中的教導(dǎo)相反。具有線性或平整部分的齒根的另一個優(yōu)點是在帶制作的過程中更易于實現(xiàn)對準(zhǔn)。就齒根對準(zhǔn)以及得以有益于柔韌性而言， 齒根越寬，對制作工藝要求將越低。因此，上下齒根的大致對準(zhǔn)可以不是完美的，或者不必是完美的。在本發(fā)明的實施方案中，上下齒根的線性或平整部分稍微重疊可以滿足需求。相反地，相當(dāng)窄的彎曲的齒根必須精確地對準(zhǔn)，從而得以有益于柔韌性，進(jìn)而導(dǎo)致制作問題。在上述發(fā)明的第一更為具體的實施方案中，下輪廓的齒根不具有平整部分。換句話說，L4 = 0，或者相當(dāng)于下齒輪廓為序列ALAL。在該實施方案中，由于下齒根的中點僅需要在上齒根的線性或平整部分Ll之內(nèi)某處對準(zhǔn)，所以仍然相對易于實現(xiàn)上下齒根的對準(zhǔn)。 圖5中顯示了這樣的輪廓，其顯示了包括序列LALAL的上輪廓45以及包括序列ALAL的下輪廓49。再次地，至少一個上齒根與至少一個對應(yīng)的下齒根對準(zhǔn)。在本發(fā)明的第二更為具體的實施方案中，帶具有同樣數(shù)目的上下齒。換句話說，當(dāng)以齒條形式設(shè)置帶時，Pl和P2相等。應(yīng)當(dāng)理解，圍繞槽輪纏繞的帶的下尺寸壓縮，上尺寸擴張，因此為了方便，本文以齒條形式描述帶。由于上齒的數(shù)目N2和下齒的數(shù)目m相等，并且至少一組齒根對準(zhǔn)，所以整個上下輪廓基本對準(zhǔn)。再次地，這與技術(shù)中最近的教導(dǎo)相反。如上所述，齒根與齒根對準(zhǔn)使得最柔韌的帶設(shè)計成為可能。在上下齒根中維持平整段或線性段使得在制造過程中更易于對準(zhǔn)。與上文背景技術(shù)中描述的交錯輪廓設(shè)計相比，本發(fā)明的對準(zhǔn)設(shè)計更為柔韌，使得如果例如需要增大橫向強度，輪腹厚度“W”可以稍微增大。因此， 盡管齒根對準(zhǔn)的位置的帶部分會表現(xiàn)帶的“弱連接”，但是可以相信，通過對準(zhǔn)所有齒根，弱連接的強度能夠與柔韌性一起得到提高，從而性能上整體獲益。此外，由于從齒到齒的幾何形狀一致，所以變形和負(fù)載也一致，并由此提高了帶的性能和壽命。另外，在常規(guī)設(shè)計中的最高應(yīng)力區(qū)域與非柔韌的帶的齒與齒根對準(zhǔn)部分相關(guān)，這在齒根與齒根對準(zhǔn)的實施方案中完全得以消除。在第二具體實施方案的變型中，會希望將L4的長度限制到零，或者相當(dāng)于，下齒輪廓為序列ALAL，如上文的第一具體實施方案中的情形。當(dāng)L4 = 0時，還會希望相對于下齒根的寬度而進(jìn)一步限定上齒根的寬度，從而使Ll的長度加Al的半徑之和大于或等于A3 的半徑，并且與A3的半徑相差大約20%之內(nèi)，即，1.0≤(L1+R1)/R3≤1.2。在制造過程中，該后一限制可以防止對準(zhǔn)齒根時的某些困難。在本發(fā)明的第三更為具體的上述方式中，帶仍具有LALAL型上下輪廓，且至少一個上齒根與至少一個對應(yīng)的下齒根對準(zhǔn)，并且Ll的長度加Al的半徑之和等于L4的長度加 A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4的長度加A3的半徑之和的20%之內(nèi)。然而，在該第三實施方案中，帶的上齒數(shù)目比下齒數(shù)目更多。換句話說，當(dāng)以齒條形式設(shè)置帶時，Pl > P2。圖6中顯示了這樣的輪廓，其顯示了包括序列LALAL的上輪廓46以及包括序列ALAL 的下輪廓47。由于僅顯示了一半節(jié)距，所以節(jié)距和相位偏移“ΔΡ”顯示為除以2。N2與m 的比值并不特別受限，但可以優(yōu)選為1. 0至1. 3的范圍內(nèi)或者從大約1. 1至大約1. 3。由于上齒的數(shù)目N2和下齒的數(shù)目m不相等，但是至少一組齒根對準(zhǔn)，所以并非整個上下輪廓將基本對準(zhǔn)。然而，當(dāng)上齒根具有部分線性或平整寬度，并且當(dāng)N2并不比m大的多時，仍然可以存在基本對準(zhǔn)的基本數(shù)目的齒。另外，本發(fā)明的輪廓形狀得以改進(jìn)，因此，與其它常規(guī)輪廓設(shè)計相比，該實施方案的帶被認(rèn)為所展現(xiàn)的柔韌性和性能仍然得到了提高。應(yīng)當(dāng)理解， 下齒輪廓可以是LALAL型，盡管圖6中的實例將其顯示為ALAL型。該實施方案由于節(jié)距差以及導(dǎo)致的輪廓對準(zhǔn)不很重要，從而可以實現(xiàn)降低的制造成本。應(yīng)當(dāng)理解，在根據(jù)本文描述的三個具體實施方案中的任意實施方案的本發(fā)明的變型中也可以發(fā)現(xiàn)早先提及的特征的一個或一個以上。這非限制地包括齒側(cè)翼所包含角度、 相對頂部寬度和整個厚度、接觸面中的后角切割以及輪廓弧和線的各種光滑連接。在各種實施方案中，還可以有用地容許L2的長度為零，從而使上輪廓為LAAL型。 該實施方案在希望使上齒相對短(即，Ii2相對小)的帶中是有用的。根據(jù)本發(fā)明的三角帶可以包括任何適合的材料或多種材料。下面的材料實例以示例的方式給出，并且并非旨在限制本發(fā)明的范圍或應(yīng)用。拉伸層16可以具有高拉伸纖維的單絞簾線(individual twisted cords)，該高拉伸纖維例如為玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、芳香聚酰胺(包括ΡΒ0)纖維以及前述材料的混合物或復(fù)合物等。 拉伸層可以按照需要為機織物、紡織物、輪胎簾線等等。帶體可以為任何需要組分，而示例性材料為基于彈性體的橡膠混合物，例如天然橡膠、聚氯丁二烯、聚異戊二烯、苯乙烯-聚丁橡膠、乙烯-α -烯烴彈性體、丁腈橡膠、聚氨酯彈性體、各種熱塑性彈性體等等。這些彈性體可以按照本領(lǐng)域公知常識而混合有各種填料、短纖維填料、增塑劑、油、操作助劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、固化劑、活性助劑等等。除了拉伸層外，諸如其它織物層的其它增強層也可以結(jié)合到帶內(nèi)，這些織物層可以是按照本領(lǐng)域公知方法定向或非定向的機織物、非機織物、 編織物或者不連續(xù)纖維層。例如，織物層可以使用在帶的任何表面處，以便例如改變表面屬性、加強對于裂縫形成和/或漫延的抵抗性等等。本發(fā)明可以根據(jù)帶制造的公知方法而制造，這些公知方法例如包括在圓柱形模具上或在用于轉(zhuǎn)移到模具的芯型上豎直地或反向地建立織物、彈性體和拉伸構(gòu)件的各種層。模具可以具有形成于其中的齒輪廓，并且/或者可以使用所謂的“母?！眮砩a(chǎn)齒輪廓。在固化或硫化以形成雙齒形板坯之后，單獨的帶可以被切割和/或研磨，以使其具有適當(dāng)?shù)慕佑|表面角度或多個角度，并且如果必要可以被翻轉(zhuǎn)。下面的實例用來顯示本發(fā)明的雙齒形三角帶設(shè)計與現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的其它代表性設(shè)計相比的優(yōu)點。在這些實例中，使用有限元分析(“FEA”)來比較各種帶設(shè)計。在每一種情況下，對于帶體材料(典型地為彈性混合物)和拉伸層(典型地為芳族聚酰胺拉伸簾線)采用了同樣的材料屬性，因此結(jié)果中的差異將只是歸因于輪廓設(shè)計的差異。所包含的FEA建模對于每一個帶實例運行四個模型，以模擬VST帶的各種運行條件，該FEA建模為帶的彎曲模型、張緊模型、低速驅(qū)動模型和高速驅(qū)動模型。彎曲模型按照其自然模制形狀以帶的1/8長度以45°弧開始，然后一端轉(zhuǎn)動額外的180°，以225°弧結(jié)束。張緊模型以帶的同樣的IOOmm長度以90°弧開始，并且將其拉直。高速驅(qū)動模型在槽輪直徑表示高速比的情況下通過施加1000N的輪軸載荷而模擬兩個槽輪之間的帶的張緊，然后轉(zhuǎn)動驅(qū)動槽輪，從動槽輪上的扭矩為30Nm。低速驅(qū)動模型在槽輪直徑表示低速比的情況下通過施加 1000N的輪軸載荷而模擬兩個槽輪之間的帶的張緊，然后轉(zhuǎn)動驅(qū)動槽輪，從動槽輪上的扭矩為 30Nm。實例帶(實例A和實例B)的尺寸和特性以及四個比較實例(比較實例1-4)的數(shù)據(jù)一起顯示于表1-3中。表1顯示了上齒輪廓數(shù)據(jù)，表2顯示了下齒輪廓數(shù)據(jù)，并且表3顯示了帶的其它的基本幾何數(shù)據(jù)。實例A為上輪廓為LALAL型且下輪廓為ALAL型的本發(fā)明的實施方案，并且上下齒的數(shù)目相同，且輪廓以齒根與齒根對準(zhǔn)。實例B為下齒輪廓與實例 A相同而上輪廓的齒多于下輪廓的齒的本發(fā)明的實施方案。在兩個實例中，L4 = 0(根據(jù)本發(fā)明的實施方案)。這些實例或比較實例均不存在本文描述的后角。比較實例以用于在目前市場中發(fā)現(xiàn)的VST應(yīng)用的三角帶為基礎(chǔ)。圖9顯示了用于比較實例1的齒輪廓，其中上輪廓66為A+LAL型，下輪廓68為ALA型。圖7顯示了用于比較實例2的齒輪廓，其中上輪廓62為AAL型，下輪廓60為ALA型。圖8顯示了用于比較實例3的齒輪廓，其中上輪廓M為A+A型，下輪廓56為AL+A型。用于比較實例4的齒輪廓沒有具體顯示在單獨的圖中，而是為前面所顯示的類型。圖7-9顯示了比較實例中的齒根與齒根沒有對準(zhǔn)，例如在圖7中存在相位差64，圖8中存在相位差58。另外，注意到在弧和 /或線不滿足光滑或相切的位置，例如在圖8中的點50和52處，存在尖的輪廓轉(zhuǎn)折。表 1。
權(quán)利要求
1.一種三角帶，所述三角帶具有大量上齒和齒根、大量下齒和齒根以及增強拉伸層，所述上齒和齒根具有上節(jié)距和上曲線輪廓，所述下齒和齒根具有下節(jié)距和下曲線輪廓，所述增強拉伸層基本位于所述上齒根和下齒根的中間；其中所述上輪廓對稱并且包括線(“L”)與弧(“A”)，所述線(“L”)與弧(“A”)根據(jù)從齒根的中心到毗鄰齒的中心的序列L1-A1-L2-A2-L3而連接；其中所述下輪廓對稱，并且包括線與弧，所述線與弧根據(jù)從齒根的中心到毗鄰齒的中心的序列L4-A3-L5-A4-L6而連接；其中Ll的長度加Al的半徑之和等于L4的長度加A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4的長度加A3的半徑之和的20%之內(nèi)；并且其中至少一個上齒根和一個下齒根彼此基本對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中上齒和下齒的數(shù)目相等，并且所述上輪廓和下輪廓基本以齒根與齒根對準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角帶，其中所述線Ll和L2與弧Al相切地連接，并且所述線L4和L5與弧A3相切地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角帶，其中Ll的長度加Al的半徑之和等于L4的長度加 A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4的長度加A3的半徑之和的20%之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角帶，其中下齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)，上齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角帶，其中L4的長度為零。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三角帶，其中Ll的長度加Al的半徑之和等于A3的半徑，或者比A3的半徑大20%之內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三角帶，其中所述線Ll和L2與弧Al相切地連接，并且所述線L5與弧A3相切地連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三角帶，其中下齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)，上齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三角帶，其中所述上輪廓和所述下輪廓兩者中的每一個毗鄰的弧和線相切地連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角帶，其中所述帶的頂部寬度是整個厚度的大約兩倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角帶，其中所述上輪廓和所述下輪廓兩者中的每一個毗鄰的弧和線相切地連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中線L2的長度為零。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中上齒的數(shù)目大約大于下齒的數(shù)目。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中上齒的數(shù)目為下齒的數(shù)目的大約1.1至1. 3倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中所述線Ll和L2與弧Al相切地連接，并且所述線L4和L5與弧A3相切地連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中下齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)，上齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中L4的長度為零。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中所述帶的頂部寬度是整個厚度的大約兩倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中所述上輪廓和所述下輪廓兩者中的每一個毗鄰的弧和線相切地連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，進(jìn)一步包括相對的側(cè)向表面，所述側(cè)向表面具有設(shè)置在下齒頂端附近的后角。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中L4的長度為零。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的三角帶，其中所述線Ll和L2與弧Al相切地連接，并且所述線L4和L5與弧A3相切地連接。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中所述帶的頂部寬度是整個厚度的大約兩倍。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的三角帶，其中下齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)，上齒的側(cè)翼所包含的角度在10至30度的范圍內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中所述線Ll和L2與弧Al相切地連接，并且所述線L4和L5與弧A3相切地連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角帶，其中所述上輪廓和所述下輪廓兩者中的每一個毗鄰的弧和線相切地連接。
全文摘要
一種雙齒形三角帶，所述雙齒形三角帶具有對稱的上下齒輪廓，并且具有線(“L”)與弧(“A”)，所述線(“L”)與弧(“A”)根據(jù)從齒根的中心到毗鄰齒的中心的序列連接，所述序列對于上輪廓為L1-A1-L2-A2-L3以及L4-A3-L5-A4-L6，并且至少一個上齒根和一個下齒根彼此基本對準(zhǔn)，并且L1的長度加A1的半徑之和等于L4的長度加A3的半徑之和，或者兩個和的差值在L4的長度加A3的半徑之和的20％之內(nèi)。上下節(jié)距可以相等，并且所有齒根對準(zhǔn)，或者上齒可以多于下齒。某些或所有的弧和直線可以相切地連接。
文檔編號F16G5/20GK102165217SQ201080002636
公開日2011年8月24日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者佐藤喜隆, 范新建, 陸文龍 申請人:蓋茨優(yōu)霓塔亞洲有限公司