專利名稱：用于運(yùn)行結(jié)合有傳動(dòng)帶的無級(jí)變速器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)以下權(quán)利要求I的前序部分所述的用于運(yùn)行結(jié)合有傳動(dòng)帶的無級(jí)變速器的方法，例如根據(jù)歐洲專利EP-A-I 167 829，所述變速器在本領(lǐng)域中公知。
背景技術(shù)：
這種變速器的傳動(dòng)帶典型地呈所謂的推動(dòng)帶的形式，例如根據(jù)歐洲專利EP-A-O626 526,所述推動(dòng)帶本身已知。所述已知的推動(dòng)帶包括鋼橫向元件,所述鋼橫向元件相對(duì)于其環(huán)狀拉伸部件的周邊滑動(dòng)地包括在帶內(nèi)，所述環(huán)狀拉伸部件主要具有限制和引導(dǎo)橫向元件的功能。所述已知傳動(dòng)帶的橫向元件由包含鋼75Crl的碳制成,所述鋼包括0. 7%至
0. 8%重量的碳以及典型地在0. 35%和0. 55%重量之間的鉻。典型地，環(huán)狀拉伸部件也由鋼、特別是馬氏體時(shí)效鋼制成，并且由兩組多個(gè)互相嵌套的、即沿徑向?qū)盈B的平坦且薄的金屬環(huán)組成。作為所述傳動(dòng)帶的傳統(tǒng)制造方法的一部分，歐洲專利公開文獻(xiàn)EP-A-1233 207提供了其一個(gè)示例，鋼橫向元件借助于淬火硬化的傳統(tǒng)過程被硬化，所述過程包括奧氏體化、淬火和回火的步驟。包含有回火的熱處理步驟以降低淬火硬化鋼的易碎性和/或提高其延展性和耐久特性。由于回火過程步驟，因此鋼的硬度與其緊接著淬火的過程步驟之后達(dá)到65HRC (標(biāo)尺C洛氏硬度)至68HRC的硬度相比也被減小。在回火之后，橫向元件的(中心)硬度需要具有從58HRC到包括62HRC在內(nèi)的范圍內(nèi)的值以用于在傳動(dòng)帶中應(yīng)用。已知的變速器包括兩個(gè)滑輪，每個(gè)所述滑輪都設(shè)有兩個(gè)大致錐形的鋼圓盤，在它們之間限定了具有可變寬度的實(shí)際上V形的圓周槽。變速器的傳動(dòng)帶在其所述槽中卷繞并且摩擦接觸滑輪。在所述變速器中，通過在相應(yīng)夾緊力的影響下將傳動(dòng)帶夾緊在相應(yīng)滑輪的圓盤之間，扭矩從一個(gè)滑輪被傳遞到另一個(gè)滑輪，為此滑輪的至少一個(gè)圓盤可以借助于致動(dòng)器沿軸向運(yùn)動(dòng)地被包括在內(nèi)。扭矩的所述傳遞通過以摩擦形式將主動(dòng)滑輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)帶而實(shí)現(xiàn)，所述傳動(dòng)帶的橫向元件設(shè)有用于接觸滑輪的圓盤的主要沿軸向定向的接觸區(qū)域。在另一個(gè)滑輪處、即在從動(dòng)滑輪處，處于主動(dòng)滑輪的所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下的力以摩擦形式從所述帶傳遞到從動(dòng)滑輪的圓盤。通過改變在各個(gè)滑輪處相對(duì)彼此的夾緊力，可以改變各個(gè)滑輪中傳動(dòng)帶運(yùn)行處的半徑。所述半徑之間的數(shù)學(xué)的商表示變速器的幾何比，而滑輪的轉(zhuǎn)速之間的比值表示變速器的轉(zhuǎn)速比。對(duì)于變速器的正常功能和耐久性來說，其帶和滑輪構(gòu)件在運(yùn)行期間被主動(dòng)潤滑是必不可少的，由此在它們之間在摩擦接觸中不可避免地產(chǎn)生的熱量也被輸送遠(yuǎn)離所述接觸。在這方面，帶的橫向元件通常被認(rèn)為是最關(guān)鍵的部件，因?yàn)槠滗摬囊呀?jīng)被淬火硬化和回火以便于能夠可靠地應(yīng)付在當(dāng)前的變速器設(shè)計(jì)中施加的高水平的所述夾緊力。如果熱量高于一定的臨界溫度，那么與此相關(guān)聯(lián)的回火過程和硬度減小應(yīng)該會(huì)繼續(xù)，從而在夾緊力的影響下橫向元件將迅速磨損或甚至斷裂。因此，已經(jīng)知道所述已知的變速器包括冷卻裝置，所述冷卻裝置用于將例如為合成油的冷卻和潤滑劑供給到帶，并且隨后借助于泵經(jīng)由貯存器使其再循環(huán)，所述已知的冷卻裝置包括用于冷卻所述冷卻劑本身的構(gòu)件、即例如為油冷卻器的熱交換器裝置。在變速器運(yùn)行期間，冷卻裝置使冷卻劑的連續(xù)流動(dòng)循環(huán)通過變速器以吸收并移除在其帶和滑輪之間在摩擦接觸中產(chǎn)生的熱量。通常，要求供給至帶的冷卻劑在變速器運(yùn)行期間具有約80°C (攝氏度)或更低的溫度。作為一個(gè)備選的要求，可以限定從帶和/或滑輪返回到貯存器的冷卻劑的溫度，在這種情況下通常允許返回的冷卻劑的最高溫度是140°C。所述最高溫度要求結(jié)合在傳動(dòng)帶的橫向元件和滑輪圓盤之間在實(shí)際摩擦接觸中局部溫度的約20°C的余量，其由此可以達(dá)到高達(dá)160°C的溫度。上述溫度被認(rèn)為是安全的，因?yàn)闄M向元件的(繼續(xù))回火沒有存在于變速器中，至少?zèng)]有達(dá)到這樣的程度，即其硬度值將下降至低于58HRC的通常指定的下閾值。當(dāng)然，在使用于傳遞50kW或更高的中高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的客運(yùn)車輛的變速器中，要求冷卻裝置包括專用于冷卻冷卻劑的所述構(gòu)件，以便滿足關(guān)于其溫度的上述要求。供給至帶的冷卻劑的流量和溫度主要地確定被由此移除的熱量，以及在變速器運(yùn)行期間所述帶因此達(dá)到的最終最高溫度。在這方面，需要考慮的是，因?yàn)橛衫鋮s裝置消耗的功率的增大量，因此冷卻劑的供給流量越大和/或供給溫度越低，變速器的總效率變得越低。因此，已經(jīng)有一般的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其旨在通過降低供給流量、例如通過根據(jù)相關(guān)傳動(dòng)條件控制它和/或通過首先將供給流動(dòng)引導(dǎo)至變速器的最熱的部分，從而提高傳動(dòng)效率。這些已知的成果的一些示例通過專利公開文獻(xiàn)JP-A-09/053711、EP-A-O 688980和US-A-7, 125，355 提供。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)已知的變速器，特別地通過減小冷卻裝置運(yùn)行所需的功率的量而提高其工作效率。根據(jù)本發(fā)明，以上目的通過結(jié)合了權(quán)利要求I的特征部分的特征的變速器而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種方案，其并不如此優(yōu)化冷卻或冷卻裝置，而是通過實(shí)驗(yàn)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，橫向元件延長的適中的回火、即在高于160°C直到200°C的溫度下持續(xù)高達(dá)400小時(shí)實(shí)際上并不引起其芯部硬度的顯著下降。相反，在所述條件下僅僅測量到I個(gè)點(diǎn)的HRC或更低的下降。由此，在所述條件下，發(fā)現(xiàn)橫向元件的最終硬度達(dá)到57HRC或更高，當(dāng)然，所述值僅僅稍微低于通常指定的58HRC的所述硬度下閾值，并且所述值被認(rèn)為完全滿足傳動(dòng)帶應(yīng)用。盡管如此，只不過在所述條件下橫向元件的芯部硬度確實(shí)下降至低于這樣的下閾值(降至之前未知的一個(gè)值)的事實(shí)，在過去阻止了上述方面的進(jìn)一步研究和/或?qū)嶒?yàn)。由此可以斷定，即使是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的變速器也可以運(yùn)行于比在本發(fā)明之前被認(rèn)為安全的溫度高得多的溫度下。由此，實(shí)用的結(jié)果是，冷卻劑的最小所需供給流量被有利地減小和/或冷卻劑的最大允許供給溫度被有利地提高。結(jié)果，冷卻裝置的冷卻效果和/或能力可以顯著地降低。潛在地，熱交換裝置甚至可以從變速器中完全省去。根據(jù)本發(fā)明，至少在常規(guī)運(yùn)行、即在如變速器的一般、日常使用所定義的運(yùn)行期間，在變速器運(yùn)行期間供給至帶的冷卻劑的溫度允許高于、即超過90°C，或甚至高于100°C，直到最高140°C。這不僅僅是暫時(shí)存在的，而且用于變速器的延長的時(shí)間、即用于總的運(yùn)行或服務(wù)時(shí)間中的相當(dāng)大的部分。根據(jù)本發(fā)明，備選地，從帶和/或滑輪返回到貯存器的冷卻劑的溫度在運(yùn)行期間允許超過140°C，然而，其應(yīng)該優(yōu)選地不超過180°C。
要注意的是，本申請(qǐng)人名下的未在先出版的國際專利申請(qǐng)PCT/EP2007/064037涉及一種相應(yīng)的變速器控制方法，然而，在這種情況下，其前提是橫向元件不僅被淬火(即芯部)硬化，而且被外殼(即表面)硬化、即被設(shè)有另外的硬化表面層。這一表面層的硬度然后將不會(huì)被變速器運(yùn)行期間出現(xiàn)的繼續(xù)回火過程降低。然而，根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)橫向元件的這種外殼硬化(或表面硬化)畢竟不是必需的，至少并不作為一般可應(yīng)用的、絕對(duì)的要求，因?yàn)樗隼^續(xù)回火過程實(shí)際上并不引起以前、即在本發(fā)明之前所預(yù)期的芯部硬度的顯著下降。因此，在一個(gè)詳細(xì)的實(shí)施方式中，本發(fā)明特別地涉及一種結(jié)合有傳動(dòng)帶的變速器，其橫向元件不被外殼硬化、即不設(shè)有相對(duì)于它的其它部件被另外硬化的表面層，即其表面硬度基本上對(duì)應(yīng)于其芯部硬度。此外根據(jù)本發(fā)明，滑輪圓盤的硬度優(yōu)選地設(shè)定為相對(duì)橫向元件的硬度值偏離不到4個(gè)點(diǎn)的HRC的值。更優(yōu)選地，滑輪圓盤的硬度為大約57HRC。通過變速器構(gòu)件的硬度值的這種同等化，所述摩擦接觸中接觸表面的綜合機(jī)械磨損被有利地最小化。


在附圖1、2和3中，在本發(fā)明的方案下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果被概括成相應(yīng)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式在圖I的曲線圖中，圓點(diǎn)表示25個(gè)淬火硬化的橫向元件(“試樣”)的相應(yīng)的HRC硬度，而方塊表示相同的試樣在它們還接受400小時(shí)160°C的延長回火之后的相應(yīng)的HRC硬度。后者的條件被認(rèn)為代表了在變速器的通常運(yùn)行期間變速器中的主要條件。根據(jù)所述曲線圖，看起來在這些條件下，試樣的硬度確實(shí)并不下降至低于通常應(yīng)用的58HRC的下閾值。在圖2的曲線圖中，圓點(diǎn)表示25個(gè)另外的淬火硬化的試樣的相應(yīng)的HRC硬度，而方塊表示相同的試樣在它們還接受400小時(shí)180°C的延長回火之后的相應(yīng)的HRC硬度。根據(jù)所述曲線圖，看起來在后者的條件下，有幾個(gè)試樣的硬度下降至低于58HRC的所述閾值，然而僅僅是少量地超出。由此獲得的橫向元件的硬度被認(rèn)為完全滿足客運(yùn)車輛變速器中橫向元件的傳動(dòng)帶應(yīng)用。在圖3的曲線圖中，圓點(diǎn)表示25個(gè)另外的淬火硬化的試樣的相應(yīng)的HRC硬度，而方塊表示相同的試樣在它們還接受400小時(shí)200°C的延長回火之后的相應(yīng)的HRC硬度。根據(jù)所述曲線圖，看起來在后者的條件下，大多數(shù)試樣的硬度下降至低于58HRC的所述閾值，然而，仍然高于一平均計(jì)算甚至大大高于一57HRC。由此獲得的橫向元件的硬度仍然完全滿足客運(yùn)車輛變速器中橫向元件的傳動(dòng)帶應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行帶有傳動(dòng)帶的無級(jí)變速器的方法，所述變速器還包括用于將冷卻劑的體積流供給至傳動(dòng)帶的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻劑的體積流被設(shè)定或被控制到高于90°C的冷卻劑溫度，所述溫度在常規(guī)運(yùn)行期間優(yōu)選具有處于100°C和140°C之間的范圍內(nèi)的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，從所述變速器的傳動(dòng)帶和/或滑輪被排出至所述冷卻裝置的貯存器的冷卻劑的另一個(gè)體積流被設(shè)定或被控制到高于140°C的冷卻劑溫度，所述溫度在常規(guī)運(yùn)行期間優(yōu)選具有處于100°C和140°C之間的范圍內(nèi)的值。
3.用于運(yùn)行帶有傳動(dòng)帶的無級(jí)變速器的方法，所述變速器還包括用于將冷卻劑的體積流供給至傳動(dòng)帶的冷卻裝置，其特征在于，被供給至傳動(dòng)帶的所述冷卻劑的溫度超過100°c的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，被供給至傳動(dòng)帶的所述冷卻劑的溫度不超過140°C的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，被供給至傳動(dòng)帶的所述冷卻劑被排出至貯存器，并且被排出至貯存器的所述冷卻劑的溫度超過140°C的值，并且優(yōu)選超過160°C的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，被供給至傳動(dòng)帶的所述冷卻劑被排出至貯存器，并且被排出至貯存器的所述冷卻劑的溫度不超過180°C的值。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述冷卻裝置設(shè)有用于控制所述冷卻劑的溫度的部件，更特別地設(shè)有熱交換裝置或油冷卻器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述冷卻裝置設(shè)有用于控制被供給至傳動(dòng)帶的冷卻劑的體積流的部件。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述傳動(dòng)帶至少包括環(huán)狀拉伸部件，以及可沿著所述環(huán)狀拉伸部件的圓周運(yùn)動(dòng)的設(shè)置在所述傳動(dòng)帶中的橫向元件，所述橫向元件由硬化鋼制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述橫向元件的至少一部分的芯部硬度達(dá)到至少57HRC且至多58HRC。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述橫向元件的至少一部分的表面硬度大約對(duì)應(yīng)于其芯部硬度。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述無級(jí)變速器還包括帶有用于與傳動(dòng)帶摩擦接觸的鋼圓盤的滑輪，并且所述圓盤的硬度近似達(dá)到57HRC。
13.設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)和帶有傳動(dòng)帶的無級(jí)變速器的客運(yùn)車輛，所述變速器還包括用于將冷卻劑供給到傳動(dòng)帶的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻裝置不設(shè)有熱交換裝置或油冷卻器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的客運(yùn)車輛，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有50kW或更高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行結(jié)合有傳動(dòng)帶的無級(jí)變速器的方法，所述變速器還包括用于將冷卻劑的流動(dòng)供給到傳動(dòng)帶的冷卻裝置。所述方法包括設(shè)定或控制所述流動(dòng)以使得冷卻劑的溫度超過90℃、優(yōu)選超過100℃和保持低于140℃的步驟。所述方法降低了用于冷卻變速器所需要的效果、既提高了傳動(dòng)效率，同時(shí)仍然確保傳動(dòng)帶的繼續(xù)執(zhí)行的正常功能。
文檔編號(hào)F16H57/04GK102803792SQ201080027185
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者C·J·M·范德梅爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司