用于无级变速器的传动带的金属环部件制造技术

本发明专利技术涉及一种用在无级变速器的传动带(3)中的金属环(32)，所述金属环(32)具有硬度大于700HV1.0和/或屈服应力大于2000MPa的芯部。特别地，本发明专利技术涉及由马氏体时效钢基础材料制成的这种金属环(32)，所述马氏体时效钢基础材料包括铁和17至19质量％镍、4至8质量％钼和15至21质量％钴并且附加性地满足钼和钴含量之和至少为22质量％、优选为24至28质量％的要求。

Metal ring parts for transmission belt of continuously variable transmission

The invention relates to a metal ring (32) in a transmission belt (3) used in a stepless transmission (32), the metal ring (32) having a core with a hardness greater than 700HV1.0 and / or a yield stress greater than 2000MPa. In particular, the invention relates to a metal ring (32) made of maraging steel base material, which includes iron and 17 to 19 mass% nickel, 4 to 8 mass% molybdenum and 15 to 21 mass% cobalt, and add-on to the sum of at least 22 mass% of the molybdenum and cobalt content, preferably 24 to 28 mass%. Please.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无级变速器的传动带的金属环部件
本公开涉及一种用作传动带中的金属环部件的循环的且柔性的金属带，所述传动带用于在应用在机动车辆的公知的无级变速器或CVT中的两个可调节带轮之间传递动力。在传动带中，多个这样的环组合在至少一个、但通常是两个叠置的、即相互径向套设的环组中。已知的传动带还包括多个横向元件，这些横向元件可滑动地安装在这种环组上并且通常也由金属制成。
技术介绍
马氏体时效钢作为基础材料用于环，这是因为这种材料至少在其经历包括沉淀硬化和氮化的适当热处理之后具有较强的抗弯曲能力和/或抗拉应力疲劳能力。事实上，在过去的十年到二十年中，该行业已经将与传动带环部件有关的研发努力集中在提高传动带环部件的抗疲劳性这一方面。特别地，马氏体时效钢基础材料的成分为此在同时考虑作为传动带环部件的制造工艺的一部分的机械加工和热处理的情况下已经予以优化。关于该主题的多篇专利公开说明了这些努力，其中包括EP2281128A1、JP2008/185183A和US6663730B2。由于这些研发努力，可以显著提高环的疲劳强度，甚至达到这样的程度：包括在传动带中的环的数量在某些情况下可以被减少。例如，在传动带即CVT的应用中，以前需要一组12个环，但是现在一组可以仅具有10个由新研发的基础材料制成的环，而耐用性并没有降低。
技术实现思路
根据本公开，这些改进的具有出色的疲劳强度的传动带出现了新的、以前尚未考虑过的问题：对即使在CVT的正常运行期间也可能发生的冲击载荷的包纳性。这种冲击载荷例如发生在装备有CVT的车辆撞击路沿或以一定的速度驶过坑洼时，从而使传动带所传递的扭矩突然飙升，由此使得传动带临时额外地张紧。所考虑的是：以前这些冲击载荷是不会引起问题的，这是因为提供传动带所要求的疲劳强度而需要的环的数量同时也为环组提供了一横截面积，该横截面积可以没有问题地承受由于所述冲击载荷而引起的临时额外拉应力。然而，通过减少环组中的环的数量，所述横截面积也被减小，并且，根据本公开所基于的认知，所述横截面积对于由冲击载荷引起的拉应力而言是至关重要。因此，至少在传动带的CVT应用的理论上可想到的运行状况下，环中由所述冲击载荷所引起的拉应力可能会超过所述环的屈服应力。本公开旨在找到针对这种冲击载荷成为传动带的CVT应用中的关键因素的这一问题的解决方案。根据本公开，所述解决方案在不损害环的疲劳强度的情况下可以增加环的屈服强度。特别地，本公开涉及用于CVT的传动带的环，所述环由马氏体时效钢基础材料制成，所述马氏体时效钢基础材料包括铁、17％至19％(质量百分比)的镍、4％至8％(质量百分比)的钼和15％至21％(质量百分比)的钴并且还附加性地满足钼和钴含量之和至少为22％、优选为24％至28％(质量百分比)的要求。通过将这些附加的成分要求施加到马氏体时效钢基础材料上，最终制造的环具有增加的屈服强度，而且与环的疲劳强度有利地平衡，特别是针对本文所考虑的将这种材料用作用于乘用车传动应用的传动带的环部件的基础材料的这种应用。如果钼和钴的含量和小于22％(质量百分比)，则由于环的屈服强度相对较低而使环的疲劳强度不能在传动带中最佳地利用，然而，如果钼和钴含量和超过28％(质量百分比)，则环在沉淀硬化(老化)之后的硬度和脆度使得其疲劳强度降低。根据本公开，在沉淀硬化之后，环的芯材料具有至少700HV1.0、优选750HV1.0或更高的硬度和至少2000MPa、优选2300MPa或更高的屈服强度。通过这种相对高的硬度和屈服强度，所述环能够承受由于所述冲击载荷而引起的临时附加拉应力，同时还具有与由传统基础材料制成的环相当的疲劳强度。在上述教导的进一步详述中(该进一步详述特别涉及根据本专利技术的环的相对较高的硬度)，本公开还涉及环的氮化表面层的厚度。根据本公开，所述环设置有厚度降低的氮化表面层，尤其，所述氮化表面层的厚度是所述环的总径向厚度的10至15％。特别地，根据本公开，通过氮化的热处理，环的表面硬度被设定在900与1050HV0.1之间。因此，本文所考虑的根据本专利技术的环在环的芯材料与外表面之间具有300HV或更低的硬度差，该相对较低的硬度差值有利且显著地降低了氮化表面层发生疲劳断裂的风险，即提高了环的疲劳强度。在上述教导的一个替代性的详述中(该替代性的详述特别与根据本专利技术的环的相对较高的屈服强度有关)，本公开还涉及一种根本没有氮化表面层的环，即所述环并未经受氮化的热处理，而是经受喷丸处理。通过喷丸处理，也可以在环的表面层中引入了压(残余)应力和附加硬度，然而，与氮化热处理相比，这种方式可以更快且更精确地引入压(残余)应力和附加硬度。需要注意的是，尽管利用喷丸工艺来处理传动带环在理论上是已知的，例如从JP1984/0164428(A)可以获知，但是由传统材料(即已知的马氏体时效钢合金)制成的环仅通过喷丸处理无法提供传动带的当下CVT应用所需的压应力值。喷丸处理的这一特殊限制的原因在于以下现象：喷丸处理可以引入的压应力至多是对象材料的屈服应力的三分之二。否则，(微)裂纹会出现在表面中或表面附近，这些裂纹对材料的疲劳强度当然是极为有害的。然而，本文所考虑的马氏体时效钢基础材料的屈服强度至少在其沉淀硬化之后是足够高的，以使得该屈服强度值的三分之二已超过所需的压应力。尽管本文所考虑的马氏体时效钢合金成分可以包括一定量的其它合金元素，例如钛、铝和/或铬等，但在本文的情况下并不是强制的。因此，优选地，除了少量不可避免的污染物例如氧、氮、磷、硅等(例如总计小于1％(质量百分比))之外，铁是合金成分中唯一的其它元素、即平衡元素。显然，通过从本文所考虑的马氏体时效钢合金中排除其它合金元素，其成本被最小化，因为所有这些合金元素都要比铁昂贵。附图说明根据本公开的上述内容及其在传动带的金属环部件中的应用在下文中参考附图进行解释，其中：图1示出设置有传动带的公知的无级变速器的一个示意性示例；图2以透视图示出的传动带的一段；图3示出传动带的金属环部件的已知制造方法的本文相关部分的图形表示；图4示出所述已知制造方法的所述部分在此以根据本专利技术的方式布置的图形表示；并且图5是传动带金属环部件的材料的硬度H随位置D变化的图表，所述位置D涉及环的外表面与环的总径向尺寸或厚度Tr之间的关系。具体实施方式图1示出了已知的无级变速器或CVT的中央部分，这种无级变速器或CVT通常于发动机与发动机的驱动轮之间应用在机动车辆的传动系中。变速器包括两个带轮1、2，每个带轮1、2均设置有两个锥形带轮盘4、5，在所述两个锥形带轮盘4、5之间限定了大致为V形的凹槽，并且其中一个轮盘4能沿着相应的带轮轴6、7轴向移动，所述轮盘布置在带轮轴之上。传动带3缠绕在带轮1、2上，用于将旋转运动ω和所伴随的扭矩T从一个带轮1、2传递给另一个带轮2、1。变速器通常还包括致动装置，所述致动装置在至少一个轮盘4上施加指向相应的另一个带轮盘5的轴向夹持力，以使得传动带3夹持在这两个带轮盘之间。另外，还由此确定了从动带轮2的旋转速度与驱动带轮1的旋转速度之间的传动(速度)比。图2以剖视图详细示出已知的传动带3的一个示例，所述传动带3包括两个环组31，每个环组31分别由一组金属环32、在本示例中是六个金属环32组成，所述金属环32是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性金属环(32)，该环用作传动带(3)或者至少用在传动带(3)中，所述传动带(3)用于具有两个带轮和传动带(3)的无级变速器，其特征在于，所述环(32)的芯材料具有大于700HV1.0、优选大于750HV1.0的硬度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.08 NL 10414681.一种柔性金属环(32)，该环用作传动带(3)或者至少用在传动带(3)中，所述传动带(3)用于具有两个带轮和传动带(3)的无级变速器，其特征在于，所述环(32)的芯材料具有大于700HV1.0、优选大于750HV1.0的硬度。2.一种柔性金属环(32)，该环用作传动带(3)或者至少用在传动带(3)中，所述传动带(3)用于具有两个带轮和传动带(3)的无级变速器，其特征在于，所述环(32)的芯材料具有至少2000MPa、优选大于2300MPa的屈服强度。3.一种柔性金属环(32)，该环用作传动带(3)或者至少用在传动带(3)中，所述传动带(3)用于具有两个带轮和传动带(3)的无级变速器，其特征在于，所述环(32)的芯材料具有至少2000MPa、优选大于2300MPa的屈服强度和大于700HV1.0、优选大于750HV1.0的硬度。4.根据权利要求1、2或3所述的柔性金属环(32)，其特征在于，所述环(32)的表面层具有残余压应力，所述残余压应力的绝对值为所述环(32)的芯材料的屈服强度的约三分之二。5.根据权利要求4所述的柔性金属环(32)，其特征在于，所述环(32)的表面层中的残余压应力为负1333MPa或更小、优选为负1.5GPa。6.根据权利要求4或5所述的柔性金属环(32)，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·彭宁斯，JP·奥库琛，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE