[发明专利]CVT皮带

说明书

本申请是发明名称“CVT皮带”、申请号201080042385.8、国际申请号PCT/US2010/050156、国际申请日2010年9月24日的发明申请的分案申请。

本发明要求享有2009年9月24日提交的美国临时专利申请No.61/245,377的优先权，其整体内容合并于此以作参考。

技术领域

本发明总体涉及用于变距驱动的动力传输驱动皮带，更具体地涉及用于无级变速器的皮带，特别涉及带有碳纤维张力绳的橡胶CVT皮带。

背景技术

变距驱动(“VPD”)包括至少一个变距带轮。这些驱动的速比是通过相对一个带轮侧壁移动另一个带轮侧壁从而皮带以变距带轮的不同节径运转进行控制的。为了获得更大范围的速比，VPD可以具有两个变距带轮。这样的驱动传统上都称之为“变速驱动”，但随着闭环控制、无级变速器(“CVT”)的发展，术语“变速驱动”(“VSD”)已经变得更多地与较简单的开路控制驱动相关联，在开路控制驱动中速比是选择性的或拨入式的或可调节的，这里VSD将被用作这样的意思。由此，VSD是带有相对慢的、不频繁的、或手动变速或比率调节的可变皮带驱动。另一方面，CVT通常具有某种基于系统中驱动的动态自动且相对快速换挡的闭环控制或反馈装置。通常，在CVT中是基于速度测量或速度变化或对速度测量或速度变化作出反应来控制主动带轮以将动力源或发动机保持在最佳功率或速度范围内，并且是基于扭矩负载或对扭矩负载作出反应来控制从动带轮的。变距带轮可由各种机构进行调节，包括机械的、电动机械的、电子的、液压的等等。皮带驱动CVT广泛地使用于小型摩托车、全地形车辆、雪地机动车甚至汽车。一般说来，当VPD中两个半轮沿轴向朝背离方向或靠拢方向移动以强行改变皮带径向位置时，由于皮带在带轮内改变径向位置，所以皮带会受到极大的摩擦力。当两个半轮沿轴向朝靠拢方向移动以增加皮带的节线时，皮带受到极大的摩擦力和高的轴向或横向压力。高的可变扭矩负载导致高的张力和高的楔入力，该高的张力和高的楔入力也会导致皮带上的高横向力。一些VPD应用也将皮带用作离合器，这在皮带的接触表面上产生了附加的摩擦力。所有这些力在CVT中会因为动态应用(例如，伴随高的加速负载的频繁、快速的换挡)而非常剧烈。由于CVT皮带横跨驱动皮带轮和从动皮带轮，其也受到持续的弯曲或挠曲。橡胶皮带CVT皮带通常无润滑地使用在被称为“干式CVT”应用中。由此，一般VPD皮带，特别是CVT皮带必须设计成具有良好的纵向柔韧性、高的纵向模量、高的抗磨损性以及高的横向刚度。皮带必须在宽的温度范围上长时间运转。

本领域的代表是美国专利No.6,620,068，其公开了一种粗制边缘双面带齿V型皮带，这种皮带用于可变速驱动，在内侧和外侧具有曲线齿，一个由诸如聚酯、芳族聚酰胺和/或玻璃纤维做成的成螺旋形卷绕的绳的层。皮带包括橡胶压缩层和橡胶拉伸层，该橡胶压缩层和橡胶拉伸层含有横向排列以进行横向加强的短纤维。皮带还包括在内侧齿表面和/或外侧齿表面上的织物加强层。

同样为本领域代表的是美国专利No.4,708,703，其公开了一种带有对齐的上部齿和槽及下部齿和槽的CVT皮带，且带有纵向绳。齿优选为在其顶部覆盖有带有横向强化元件以处理屈曲的问题并增加扭矩性能。

授予Knutson的美国专利No.6,695,733和6,945,891公开了一种带有碳纤维张力绳的有齿橡胶皮带。Knutson的张力构件是经RFL处理过的绳，这些绳以隔开间隔并排排列的方式跨皮带的宽度螺旋状卷绕。给出的绳例子全部是6K-2构造，虽然也提到了12K-1、6K-3以及其它构造。绳可占到从约75％到约95％的皮带宽度。Knutson仅仅建议该绳能应用于其它皮带类型中的V型皮带，但没有提到CVT皮带。

美国专利公报No.2001/041636A1公开了一种块式CVT皮带，其包括环形负载载体，该环形负载载体具有其上安装有多个刚性块的张力构件。碳纤维被提及作为许多可能的张力构件中的一种。该设计没有在张力构件上设置横向负载，而仅在块体上设置了横向负载。

授予Knutson等人的美国专利No.5,807,194描述了碳纤维，包括6K-3构造，用于铸造聚氨酯有齿皮带。如根据ASTM D4018确定的那样，碳纤维通常具有范围从约50GPa到约350GPa的弹性模量。单根碳纤维的横截面直径是从约4μm到约7μm的范围。碳绳没有被粘结剂处理以便在皮带铸造期间不用限制聚氨酯材料的渗入。有齿的皮带不在横向负载下运转。