[发明专利]柔性钢制环件和设有成组堆叠的这种环件的传动带

说明书

背景技术

本发明涉及一种在通常应用于机动车辆的众所周知的皮带轮型无级变速器或CVT中使用的传动带。EP-A-1403551中详细描述了一种知名类型的传动带，该传动带在现有技术中也被称作推带。已知的传动带包括设有至少一个、但通常为两个凹部的多个钢制区段，每个凹部都容纳传动带的一组彼此同中心地嵌套的多个柔性钢制环件。在现有技术中，所述钢制区段也被称作横向元件，所述环件也被称作环箍或环形带，而成组堆叠的环件也被称为环形张拉装置或承载件。在现有类型的传动带中，横向元件不连接至环形承载件，而是在CVT的操作过程中沿着环形承载件的周长滑动。环形承载件的单个环件在操作过程中也相对于彼此滑动。

对于目前传动带的用途而言，环件由马氏体时效钢制造，该类型的钢至少在它经过适当的热处理后，结合了相对较利于焊接和使材料塑性变形的可能性，具有强大的抗拉强度特性和良好的抗磨损以及弯曲和/或拉应力疲劳性质。已知的环件的芯部材料具有好的硬度，以实现与抗金属疲劳的高抗性结合的良好的拉伸、屈曲和弯曲强度，该环件芯部被包装在环件材料的基本上更硬的且因而也抗磨损的外表面层中。该硬表面层的厚度在制造中被小心地控制，以便限制内环件应力并使环件具有充分的弹性来允许纵向弯曲和抵抗疲劳断裂。

这种环件的现有制造方法的基本知识在本领域中已是众所周知的。尤其地，例如为了形成上述硬表面层，现有环件制造方法至少包括氮化环件材料、通常是气体软氮化(即将环件材料在大约450℃的温度下置于包含氨气的气氛中)的处理步骤。在氮化处理中，氮原子扩散到环件的表面层中，以形成硬度增加的含氮表面层。氮扩散深度(即这种氮化表面层或氮层的厚度)取决于氮化过程的多个参数，比如环件表面处的氨浓度以及处理温度和持续时间。

在本领域中，总体接受的原则是，氮层的厚度在制造中要被小心地控制，以便使环件具有充分的弹性来允许纵向弯曲和抵抗疲劳断裂，同时限制环件中由于其弯曲而产生的应力。这些特征在环件作为推式传动带的用途中当然非常重要，因为在其使用寿命过程中它经受大量负载和弯曲循环。

特别是关于这种氮化层的厚度层可获得多种现有技术资源。例如，日本专利公开JP2000-337453(A)提到，氮化层的总厚度(即对环件的两侧的总和而言)为环件厚度的20％-40％对环件的传动带用途而言代表了最佳厚度。然而，较薄的和较厚的氮化层也是已知的。实际上，美国专利US4,698,050B1在这方面公开了很宽的范围，教导了：(即在环件的一侧上存在的)氮化层应为0.5-30微米厚，尤其对于总厚度为100-200微米的环件而言。在实际中，大约35微米的单侧氮化层厚度被应用于总厚度为大约185-195μm的环件，使得氮化层的总厚度(即两侧厚度)为总环件厚度的大约36％-38％。

尤其应当注意，在本申请的语境中，氮化层的厚度在环件的抛光的且适当地蚀刻的横截面上(借助于显微镜)光学地确定。

因此，由以上可推断，根据现有技术，无论在绝对意义上还是相对意义上，在CVT传动带的环形承载件中对钢制环件的氮化层的厚度而言都不存在仅与其预期用途相关的单个的最佳值。然而相反，这种最佳氮化层厚度预期以很大程度上未知的且未被量化的方式取决于环件自身的以及环件(待)应用的传动带和CVT的多个设计方面。本发明旨在至少部分地填补这种知识空隙，并以此寻求途径来在传动带的使用过程中在环件应用于CVT的情况下(进一步)降低环件中的应力水平。根据本发明，该目的通过一种合并了权利要求1的特征的传动带来实现。

发明内容

根据本发明，在为这种环件提供最高疲劳强度的环件氮化层厚度与环件的总厚度之间存在显著关联。因此，尽管传动带的特定用途要求特定厚度的环件氮化层，但是根据本发明，最佳的总环件厚度可与环件氮化层的厚度相关。相反地，当应用特定的总环件厚度时，本发明提供了对于这种环件而言的最佳氮化层厚度。

在后一方面，例如可参考日本专利公开JP62-028548(A)、美国专利US6,217,472B1以及欧洲专利公开EP0989325A2和1085235A1，这些文献涉及环件厚度的最佳值，尤其在形成传动带的环形承载件的成组堆叠的环件中根据这种环件的相应的堆叠位置而有所差别。根据本发明，不同厚度的这种环件的最佳氮化层厚度也不同。

根据本发明，环件的(总)厚度与(环件单侧)氮化层的厚度的上述关联由以下等式近似给出：

D＝6*T          (1)

其中，

-D代表环件的厚度，且

-T代表(环件单侧)氮化层的厚度。