帶-帶輪型無級變速器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的無級變速器。
【背景技術】
[0002]這種“帶-帶輪型”變速器在本領域中眾所周知，例如在EP0777069B1中獲知，并用于在無級變速或扭矩比下，在機動車中將機械能從發(fā)動機傳遞至負載，即從動輪。在此機動車輛應用中，變速器傳動帶包括安裝于環(huán)形承載件上的多個橫向節(jié)。每個橫向節(jié)的任一橫向側具有與變速器的帶輪形成摩擦接觸的帶輪接觸表面。進一步地，每個變速器帶輪具有兩個帶輪盤，所述兩個帶輪盤都限定了用于傳動帶的相應的錐形工作表面，所述錐形工作表面彼此相對并以此限定了用于容納傳動帶的大致V形的圓周凹槽。至少在變速器的操作過程中，兩個帶輪的各自兩個帶輪盤通過驅動裝置(如液壓操作的活塞-汽缸組件)被推向彼此，以通過傳動帶與每個帶輪的帶輪盤之間在圓周方向上的摩擦而在帶輪間傳遞扭矩。
[0003]為防止帶輪和傳動帶之間的摩擦接觸過熱，在現(xiàn)有的變速器中循環(huán)液體冷卻劑或潤滑油。帶輪的工作表面以其相對低位置部分的形式具有用于容納潤滑油的凹部，同時工作表面的表面積的大部分以其相對高位置部分的形式提供用于摩擦接觸，即用于承載負載。因此，這種表面粗糙度輪廓有利地避免了潤滑油在與摩擦接觸有關的表面(即較高位置部分)的接合之間的累積，從而避免了其間否則可能發(fā)生的牽引力損失。
[0004]為了變速器的高效動力傳送，帶輪與傳動帶間的摩擦接觸的摩擦系數(shù)優(yōu)選選擇得盡可能高。進一步地，為了變速器的最佳耐久性，帶輪和傳動帶的磨損優(yōu)選選擇得盡可能低。這些優(yōu)選的高摩擦、低磨損情況在實際上是相互矛盾的。實際上，在不借助特殊技術措施的情況下，通?？捎糜谠龃竽Σ恋募夹g通常也增加了磨損作為副作用。例如，具有增加摩擦的添加劑的潤滑油通常會導致更多磨損，即相對于沒有使用這種提高摩擦式添加劑的類似潤滑油而言增加了磨損率。另一示例是，在本領域中已知，增加與摩擦接觸有關的表面的粗糙度一般將不僅增加這種接觸中的摩擦(系數(shù))，而且還將增大磨損率。
[0005]近年來，在帶-帶輪無級變速器設計領域中總體要求和發(fā)展目標是增加傳動帶與帶輪間的摩擦而不有害地增加磨損率，即同時保持變速器的通常的耐久性。例如，EP0997670A2和DE 102004051360A1在這方面教導了，應用不規(guī)則表面結構，其特征為特定值的一個或多個(標準)表面粗糙度參數(shù)，如公知的算術平均粗糙度參數(shù):Ra。替代性地，JP2005-273866A公開了設有大致圓形、同心的凹槽的帶輪盤工作表面，同時在這種凹槽之間工作表面被平坦化。因此，在某種意義上，該后一篇文件中詳細說明了用于工作表面的自重復的曲線或輪廓，而不是限定不規(guī)則或隨意性的表面粗糙度。
[0006]可以看出，JP 2005-273866A中的已知表面規(guī)格通過傳統(tǒng)地應用于制造變速器帶輪的制造技術來實現(xiàn)，或通過已知的制造技術(如車削、噴丸加工、研磨(lapping)和精磨(grinding))來實現(xiàn)。盡管這些方法能夠將JP 2005-273866A的表面規(guī)格的實施成本最小化，但在結果方面(即，能夠以此實現(xiàn)的特定表面規(guī)格)還是有限的。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的一個目的是提供一種帶-帶輪無級變速器中實現(xiàn)高摩擦、低磨損地與傳動帶接觸的帶輪盤工作表面的新的表面規(guī)格。依據(jù)本發(fā)明，此表面規(guī)格在獨立權利要求1、5和12中任一個的特征部分中給出。
[0008]關于權利要求1應當注意，通過提供一種具有凹窩的帶輪盤工作表面來替代現(xiàn)有的連續(xù)凹槽，至少在帶輪盤的圓周方向上更大的表面積可提供用于與傳動帶進行摩擦接觸。這一特征被證明能夠有益地減小磨損率，特別是傳動帶的帶輪接觸表面的磨損率。依據(jù)本發(fā)明，所述凹窩在帶輪盤上以微米級設置，優(yōu)選地在由整個帶輪盤限定的錐形面上占據(jù)最小40至大約500平方微米的表面積。
[0009]凹窩的3D形狀不是關鍵的，且例如可以是大致半球形、(截頭的)圓錐形、圓柱形或錐體形狀。并且，通過以短間距地(即以小的間隔)設置凹窩，所述凹窩優(yōu)選地具有與現(xiàn)有凹槽的容積相當?shù)娜莘e。這種相當?shù)娜莘e被證明能有益地提供帶輪盤與傳動帶間的通常的潤滑條件(至少在摩擦系數(shù)方面)。在這方面的優(yōu)選值是，帶輪盤工作表面上的兩個相鄰凹窩之間的間隔為20-250微米。此外，所述凹窩優(yōu)選地深度在3微米-10微米，優(yōu)選地為大約5-8微米，即比JP 2005-273886A給出的0.5-2.5微米的已知凹槽深度更深一些。
[0010]關于權利要求5應當注意，通過使帶輪盤工作表面具有至少部分地沿徑向方向延伸的凹槽和凹窩行，相對于現(xiàn)有的、大致同心布置的連續(xù)凹槽而言，實現(xiàn)了摩擦系數(shù)的明顯提高。這種提高與如下特征有關:傳動帶橫向節(jié)的帶輪接觸表面具有沿帶的圓周方向延伸的凹槽，使得工作表面上的凹槽或凹窩行相對于橫向節(jié)的帶輪接觸表面的凹槽成一角度定向。工作表面的垂直地(即基本上徑向)定向的凹槽和/或凹窩行被證明能提供最高摩擦系數(shù)，然而在某些情況下，當在操作過程中帶輪盤轉動時，潤滑油能夠很輕易地通過工作表面的這種徑向定向的凹槽或凹窩行從與傳動帶的摩擦接觸流走。因此，優(yōu)選地，工作表面的凹槽和凹窩行可與徑向方向成一角度地延伸。優(yōu)選地，這種角度為75度或更小。替代性地，工作表面的凹槽和凹窩行相對于徑向方向延伸所成的角度可沿徑向向外的方向增大，使得每個這樣的凹槽或凹窩行成弧形。在此種情況下，所述角度能夠從在工作表面徑向內側邊緣處的小至O度增大至在工作表面徑向外側邊緣處的75度或更大。因此，工作表面的具有形狀的凹槽和凹窩行的有益之處在于:使帶輪盤與傳動帶間的摩擦系數(shù)由此相對于摩擦接觸的徑向位置增加而降低，從而可有助于提高變速器效率，如WO 2005/083304所述。
[0011]依據(jù)本發(fā)明，工作表面的凹槽的尺度或寬度和凹窩的直徑應明顯小于傳動帶橫向節(jié)的帶輪接觸表面的凹槽的寬度。在實施中，這表示此凹槽寬度或凹窩直徑應小于150微米，且至少在凹窩直徑的情況下，優(yōu)選地具有10-75微米的值。幾微米的最小深度可理論上足以用于工作表面的凹槽或凹窩行，尤其當兩個相鄰的這種凹槽或凹窩行之間的間隔很小時。然而，實際中在這方面，3-10微米的深度在制造中能夠更可靠地獲得。所述間隔優(yōu)選為20到250微米的數(shù)量級。在凹窩行的情況下，在這種行中的兩個相繼的凹窩之間的間隔為兩個鄰近的凹窩行之間的間隔的至少二分之一，優(yōu)選五分之一至三分之一。
[0012]關于權利要求12應當注意，通過使帶輪盤工作表面具有相互交叉的凹槽，即具有在工作表面上以交叉排布型式(比如棋盤格狀(checkerboard)或鍵盤狀(keyboard)型式)設置的凹槽，相比現(xiàn)有的、大致同心布置的連續(xù)凹槽而言，實現(xiàn)了摩擦系數(shù)顯著增加。優(yōu)選地，第一組平行凹槽至少大致地、但優(yōu)選實質上沿著相應的帶輪盤的徑向方向定向，且第二組平行凹槽至少大致地、但優(yōu)選基本上沿著相應的帶輪盤的圓周方向定向。
[0013]考慮到，通過所述第一組的徑向定向的凹槽和所述第二組的同心、圓周方向凹槽提供的操作特征的結合，使得摩擦增大。
[0014]依據(jù)本發(fā)明，工作表面的交叉凹槽的尺度或寬度應明顯小于傳動帶橫向節(jié)的帶輪接觸面的凹槽的寬度。在實際中，這表示這種交叉凹槽寬度應小于150微米，且優(yōu)選具有25-100微米的值。幾微米的最小深度可理論上足以用于交叉凹槽，尤其在第一組的和第二組的交叉凹槽之間的間隔小的情況下。然而，3-10微米的深度在制造中能夠更可靠地獲得。所述間隔優(yōu)選為20到250微米的數(shù)量級。
[0015]本發(fā)明進一步地涉及變速器的、尤其是帶輪盤的制造過程中的加工步驟，所述加工步驟被包括以用于提供帶輪盤工作表面中的以上所述的凹窩和/或凹槽。依據(jù)本發(fā)明，所述加工步驟通過(聚焦)微波或激光束而進行帶輪盤的局部照射以蒸發(fā)帶輪盤材料，或通過蝕刻或電化學加工而進行帶輪盤的局部電化學加工以去掉帶輪盤材料。在任一情況中，凹槽和/或凹窩可以以按本發(fā)明所要求的微米級形成。
[0016]依據(jù)本發(fā)明，化學處理相對于照射處理的優(yōu)點在于，帶輪盤的整個工作表面能夠同時加工。
[0017]在蝕刻加工步驟的情況下，帶輪盤工作表面被惰性層部分地覆蓋，該層不覆蓋帶輪盤工作表面的將成為凹槽和/或凹窩的表面區(qū)域部分。隨后，工作表面在蝕刻劑中浸入受控的時間段，以在工作表面的所述表面區(qū)域部分溶解某一量的材料，從而形成所述凹槽和/或凹窩。最后，工作表面被清潔(例如通過化學惰性清潔劑(比如肥皂水)清洗掉蝕刻劑)，且覆蓋層通常也被去除。
[0018]在電化學加工的加工步驟的情況下，帶輪盤工作表面被浸入電解液中，且電極被定位成朝向并緊鄰帶輪盤工作