[发明专利]用于传动带的横向元件以及传动带

说明书

技术领域

如所附权利要求1的主题所述，本发明涉及一种传动在无级变速器(transmission)中使用的传动带的钢横向元件组件。传动带以及变速器为本领域所熟知，例如各自由欧洲专利EP-A-0626526和EP-A-1167829所公开。

背景技术

已知的传动带包括多个这种横向元件，该横向元件相对于独立(self-contained)或环状拉伸元件的周向可滑动地包含在传送带内，该拉伸元件主要具有限定和引导横向元件组件的功能。典型地，环状拉伸元件由多个互相嵌套中的两套构成，即，径向堆叠平整以及薄的金属环。

在已知的变速器中，驱动力从带轮通过传送带传送，该传送带设置在带轮之间和四周，同时被夹持在每个带轮的两个锥形盘之间。每个带轮中的至少一个这样的带轮盘相对于带轮轴上的各自另一个带轮盘通过其上的致动器可轴向移动。由此，传动带，特别是其上的横向元件组件，能够被夹持在两个带轮的带轮盘之间，从而第一带轮或主动带轮的旋转通过传动带传送到第二带轮或从动带轮。驱动力在每个带轮和传动带之间的传送通过摩擦力产生，在横向元件的每一侧面，也就是轴向面上提供接触面，用于实现与带轮盘的接触。横向元件的接触面以锐角互相定位，该锐角与每个带轮的锥形盘之间所定义的V形槽的角度基本匹配。典型地，接触面具有较低的放置(lying)区域，例如槽或孔来接收润滑液和/或冷却液，这些液体通常用于已知的变速器以及在变速器运转期间从接触面和带轮盘在其达到物理摩擦接触时，从接触面的(较高)部分压迫出来。

横向元件的良好坚固性，及其耐疲劳性和耐磨损性对于变速器的正常运行和耐久性是必要的。特别地，由于与带轮盘的重载滑动接触，横向元件的接触面常遭受磨损。在变速器的典型汽车应用中，为了限定这些接触面的磨损速度到适宜的或至少可以接受的级别，已知的是提供具有材料硬度至少为58的C级洛氏硬度(HRC)的横向元件。由含碳钢基(steel base)材料来制备横向元件以及将该钢材淬火硬化作为横向元件制备工艺中的一部分来达到该硬度。欧洲专利公开EP-A-1233207提供了这样的已知制备工艺的例子。该钢基材料的碳含量通常在0.6到1.0重量％(wt.％)的范围内。例如，经常使用75Cr1钢来作为横向元件的基础材料。

常规淬火硬化工艺包括以下步骤：加热钢至高温(例如750℃以上)使其显微组织由铁素体转变为奥氏体，即奥氏体化；以及接下来迅速冷却将奥氏体转变为马氏体，即淬火。之后，钢材典型的进行进一步的回火工艺步骤，即加热钢到中等温度(例如约200℃)来减少脆性和/或增加延展性，从而提高淬火硬化的钢的疲劳特性至所需级别。与淬火工艺步骤后的即时硬度值相比，回火工艺步骤的结果也降低了硬度。由此硬化的钢具有如下显微组织，该显微组织主要由在马氏体和铁素体母相中的非溶解碳化物例如碳化铁(Fe₃C)组成。也可以含有一些残留的奥氏体，然而其仅以小于10体积％(vol.％)的小含量存在。

上述已知的制备工艺提供了具有显著耐磨性能以及其他材料特性的横向元件，这显然适用于汽车应用中的传动带。另外，在本领域中，始终希望进一步降低横向元件的磨损和/或进一步增加横向元件的(疲劳)强度。一方面，由此可以改善作为整体的变速器的坚固性(robustness)和使用寿命，另一方面，也由此可以改善传送的驱动力和/或可以微型化(miniaturized)传动。尽管，横向元件的耐磨性的确可以通过增加横向元件的硬度，例如通过微调钢基材料的组成或淬火硬化工艺的工艺参数来进一步改善，与这些增加的硬度同时发生的是，横向元件疲劳强度的不希望的降低。事实上，利用上述已知的基础材料以及淬火硬化工艺，在58HRC到62HRC范围内的硬度值已经在实践中经常应用，其作为耐磨性和疲劳强度之间的最优化选择。

发明内容

本发明的目的是提供具有改良耐磨性的横向元件，同时至少保持了其(疲劳)强度。通过提供具有下述显微组织的横向元件来实现本发明，该显微组织从接触面开始至少在100微米(μm)内，包括超过25体积％可观含量的奥氏体。进一步，根据本发明，所述奥氏体含量在接触面上优选地最高，并且奥氏体含量在朝向横向元件内部具有50体积％至75体积％的值和降低的梯度，例如距接触面1mm处具有10体积％至40体积％的值。

通过实验发现，接触面中这些相对高含量的残余奥氏体能够明显改善横向元件的耐磨性。更特别地，发现本发明的横向元件能够提供增加的材料硬度，超过62HRC至64HRC或甚至更高，而其疲劳强度没有任何不希望的降低。