用于传动带的横向元件、传动带和用于制造这种横向元件的方法技术

本公开涉及一种用于无级变速器的传动带(3)中的钢横向元件(32)部件，该传动带(3)包括多个这种横向元件(32)，该横向元件(32)相对于环形拉伸元件(31)的周边可滑动地包括在传动带中。根据本公开，横向元件(32)具有大约30到80N/mm2的残余压缩应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于传动带的横向元件、传动带和用于制造这种横向元件的方法
本公开涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于无级变速器的传动带的横向元件部件。这种特殊类型的传动带和其通常所应用于的变速器在本领域中是公知的，例如分别从欧洲专利EP-A-0626526和EP-A-1167829获知。
技术介绍
已知的传动带包括多个这种横向元件，其由钢制成且相对于环形拉伸元件的周边可滑动地包括在传动带中，所述环形拉伸元件主要具有限制和引导横向元件部件的功能。通常，环形拉伸元件由两组相互嵌套的、即径向堆叠的柔性金属环组成。通常，横向元件每个都设有槽，其中容纳环形拉伸元件的一部分。在已知的变速器中，驱动功率借助于传动带从其一个带轮传递，传动带在带轮之间并围绕带轮布置，且同时被夹持在每个带轮的两个圆锥盘之间。每个带轮的至少一个这种带轮盘设置成能够借助于其致动器在带轮的轴上相对于相应的另一个带轮盘轴向移动。因此，传动带、特别是其横向元件部件可被夹持在两个带轮的带轮盘之间，以使得第一或驱动带轮的旋转经由传动带传递至第二或从动带轮。每个带轮与传动带之间的驱动功率的传递借助于摩擦进行，为此，横向元件在其任一侧向侧、即轴向侧上设有与带轮盘进行接触的接触面。横向元件的接触面以一角度相互定向，该角度基本上与每个带轮的锥形盘之间所限定的V形凹槽的角度匹配。通常，接触面设置有低洼区域，例如用于接收润滑和/或冷却流体的凹槽或孔，该润滑和/或冷却流体通常施加在已知的变速器中且被迫从在变速器运行期间达成物理摩擦接触的、接触面的(较高)部分和带轮盘之间排出。横向元件耐磨以及耐疲劳(断裂)对于变速器的正确功能和耐久性是非常必要的。横向元件的疲劳强度由其形状决定，该形状通常根据在传动带运行期间出现的应力水平和应力幅度而优化。此外，在将横向元件从基材切割并淬火硬化后，通过使它们经受已知的振动研磨去毛刺处理，可在横向元件的表面层中施加压缩残余应力。通过这种压缩残余应力，已知的是，来自特别是表面缺陷的微裂纹的引发和/或生长被抑制，从而提高其疲劳强度。此外，为了将横向元件的接触面的磨损率在变速器的典型汽车应用中限制在合适的或至少可接受的水平，已知横向元件的材料硬度至少为58罗克韦尔硬度C级(HRC)。该硬度值通过用含碳钢基材制造横向元件并通过将钢淬火硬化作为横向元件制造处理的一部分来实现。欧洲专利公开EP-A-1233207提供了这种已知制造处理的示例。钢基材的碳含量通常在以重量计0.6-1.2％(wt.％)的范围内。例如，DIN1.2003、即75Cr1钢经常被用作横向元件的基材。传统的硬化处理包括步骤：将钢加热到它的所谓的奥氏体化温度以上(例如在DIN1.2003钢的情况下高于±780℃)，以将其晶体结构从铁素体转变成奥氏体；以及随后快速冷却、即淬火，以至少部分地将奥氏体相转变成马氏体相。此后，通常使钢经历回火的进一步处理步骤，即将钢加热至适度温度(例如约200℃)，以增加其延展性和韧性，并由此使淬火硬化钢的疲劳强度处于要求的水平。由于回火处理步骤，与紧接着淬火处理步骤之后的硬度值相比，硬度降低。如此硬化的钢具有主要为马氏体相的微晶体或晶体结构，其中也存在一些残余奥氏体，然而通常仅存在少量少于20％体积(vol.％)的残余奥氏体。应注意到，在工业上，大量制造的工件、例如当前的横向元件，奥氏体化中的实际处理温度被设定为明显高于所述奥氏体化温度的值，以便相对较快地完完全全加热和奥氏体化工件，尤其在工件在气体填充的炉或熔炉内分批处理(即奥氏体化)的情况下。例如，在这种处理中，对于由DIN1.2003钢制成的横向元件的奥氏体化通常施加高于870℃的处理温度。上述已知的处理为横向元件提供了相当大的耐磨性以及相当大的疲劳强度。但是，本领域一直仍然希望进一步减少横向元件的磨损和/或进一步增加疲劳强度。一方面，由此可提高变速器整体的坚固性和使用寿命，另一方面可提高由变速器传递的驱动功率和/或使变速器小型化。尽管横向元件的耐磨性原则上可通过增加横向元件的硬度、例如通过细调钢基材的组成或淬火硬化处理的处理参数来进一步提高，但这种附加的硬度伴随有横向元件的延展性以及最终与疲劳强度的不利的减小。通常认为硬度值在62到64HRC之间代表了这些方面的最佳情况。
技术实现思路
根据本公开，发现通过以意想不到的方式改进硬化处理，可有利地提高横向元件的疲劳强度。尤其地，根据本公开，将抑制在奥氏体化的硬化处理步骤中通常产生的碳化铁颗粒(例如Fe3C，FexCryC)的分解。这种碳化铁存在于整个基材的钢基体中，但在例如在奥氏体化过程中施加高的温度下分解并产生填隙碳原子。通常，碳化铁的分解是硬化处理的目的之一，因为分解的碳稳定了淬火后的马氏体相并为钢、即为横向元件提供附加硬度。此外，根据本公开，由于横向元件的耐磨性仍然需要这种附加硬度，所以其表面材料在一定程度上由与碳化铁的分解不同的另一来源的碳来充实，即从外部、例如从奥氏体化所应用的气氛来充实。由于上述两个措施，即通过很大程度上避免横向元件的材料主体中碳化铁的分解，同时向其表面材料中引入附加的碳原子，该横向元件不仅被提供有硬且耐磨的表面，但有利地也具有分解的碳的明显的浓度梯度，该浓度从横向元件的表面朝着芯部减小。然而，这种碳浓度梯度在传统的硬化处理中以及在已知的渗碳处理中都并不一定寻求，在横向元件的情况下——且如果适当地控制——发现通过在横向元件的表面层中产生压缩残余应力来提高其疲劳强度。压缩残余应力的合适值的范围在负30至负80N/mm2之间，例如，大约-50N/mm2。该后者疲劳强度的提高是出乎意料的，因为通过已知的振动研磨过程通常已经实现了类似大小和效果的压缩残余应力。然而，根据本公开，振动研磨的磨石通常太大而不容易进入横向元件的槽内。因此，横向元件的限定槽的表面部分与其它表面部分相比受到的振动磨石的冲击程度较小，且在振动研磨过程中在其中几乎不产生任何压缩残余应力。特别是在这些在后的表面部分中，根据本公开，分解的碳的所述浓度梯度仍然产生有利的压缩残余应力。值得注意的是，所述碳浓度梯度和所述残余应力水平都不能容易地直接测量，至少不能以高精度直接测量。但是，可将分解的碳的所述(局部)浓度与横向元件的、即制成横向元件的钢的(局部)硬度相联系。尤其地，碳浓度的变化可关联于钢的硬度值的测量变化。在本公开内容的范围内，横向元件在其表面处和其芯部处的硬度的合适差达到至少60HV0.1(即，施加100克重量时所测量的所谓的维氏硬度)，特别是值的范围在60至90HV0.1之间，更特别地达到大约75HV0.1。还应注意，用来自外部源的碳来充实钢工件的表面材料的处理如已知的那样，特别是以渗碳的名义。在渗碳处理中，工件在含有含碳吸(-热)(endo(-thermic))气体、比如一氧化碳的气氛下奥氏体化。通常，将气氛的碳势控制在显著高于所涉及的工件的碳势的值，以在短时间内实现高效渗碳。因此，在这种已知的渗碳处理中，分解的碳的浓度梯度将通过将碳原子从处理气氛引入到表面层中而产生。然而，根据本公开的技术思想，即使鉴于通过碳化铁颗粒的所述分解而释放到微结构中的相当大量的碳，这后一现象也不相关和/或几乎不可察觉。因此，已知的浓度梯度可被认为是不重要的，且尤其地不会为表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于传动带(3)的横向元件(32)，所述传动带(3)具有环形拉伸元件(31)并具有可滑动地设置在环形拉伸元件(31)上的多个横向元件，以用于在两个带轮(1，2)之间传递驱动功率，横向元件(32)由钢制成，其特征在于，在横向元件(32)的表面层中，横向元件(32)(的材料)的硬度从横向元件(32)的表面朝着芯部减小至少60HV0.1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 NL 10416401.一种用于传动带(3)的横向元件(32)，所述传动带(3)具有环形拉伸元件(31)并具有可滑动地设置在环形拉伸元件(31)上的多个横向元件，以用于在两个带轮(1，2)之间传递驱动功率，横向元件(32)由钢制成，其特征在于，在横向元件(32)的表面层中，横向元件(32)(的材料)的硬度从横向元件(32)的表面朝着芯部减小至少60HV0.1。2.根据权利要求1所述的横向元件(32)，其特征在于，所述硬度从横向元件(32)的表面朝着芯部减小60至90HV0.1。3.根据权利要求1所述的横向元件(32)，其特征在于，所述硬度从横向元件(32)的表面朝向芯部减小大约75HV0.1。4.根据权利要求1、2或3所述的横向元件(32)，其特征在于，所述硬度至少或仅在施加在横向元件(32)中以用于接收环形拉伸元件(31)的槽(33)的位置处减小，尤其地，在横向元件(32)的、位于环形拉伸元件(31)径向内侧的底部部分(34)和横向元件(32)的、位于与环形拉伸元件(31)相同的径向位置处的中间部分(35)之间的过渡部分处减小。5.一种用于传动带(3)的横向元件(32)，所述传动带(3)具有环形拉伸元件(31)并具有可滑动地设置在环形拉伸元件(31)上的多个横向元件，以用于在两个带轮(1，2)之间传递驱动功率，横向元件(32)由钢制成，其特征在于，在横向元件(32)的表面层中，提供了压缩残余应力，压缩残余应力值的范围为负30至负80N/mm2。6.根据权利要求5所述的横向元件(32)，其特征在于，所述压缩残余应力值为大约负50N/mm2。7.根据权利要求5或6所述的横向元件(32)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·E·克雷博尔德，MD·特兰，B·彭宁斯，M·J·M·德克斯，L·P·W·于斯曼，A·布兰茨玛，H·A·A·M·图尔灵斯，H·拉哈，
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