DE19501391C2

DE19501391C2 - Kontinuierlich variables Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE19501391C2
Application number: DE19501391A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Mitamura; Tsutomu Abe; Hideki Kokubu
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2015-01-19
Also published as: GB2286023A; US5855531A; GB9501070D0; DE19501391A1; JPH07208568A; GB2286023B; JP3525471B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, das beispielsweise als Fahrzeuggetriebe verwendet wird.

Ein herkömmliches kontinuierlich variables (stufenloses) Toroidgetriebe, das beispiels weise in Fig. 5 gezeigt ist, ist so konstruiert, daß eine antriebsseitige Scheibe 11 und eine abtriebsseitige Scheibe 12 koaxial angeordnet sind, so daß sie in einem (nicht ge zeigten) Gehäuse einander zugewandt sind.

Durch das Drehzentrum des die antriebsseitige Scheibe 11 und die abtriebsseitige Scheibe 12 enthaltenden Toroidgetriebeabschnitts verläuft eine Antriebswelle 13. An einem Ende dieser Antriebswelle 13 ist ein Drucknocken 14 angeordnet. Der Druck nocken 14 überträgt die Motorkraft (Drehkraft) der Antriebswelle 13 über mehrere Noc kenrollen 15 zur antriebsseitigen Scheibe 11.

Die antriebsseitige Scheibe 11 und die abtriebsseitige Scheibe 12, die im wesentlichen die gleiche Form besitzen, sind in bezug auf eine zur axialen Richtung senkrechten Ebe ne symmetrisch angeordnet und so geformt, daß sie bei Betrachtung in Richtung dieser Ebene im wesentlichen halbkreisförmig sind, wenn beide Oberflächen zusammen be trachtet werden. Zwei Antriebsrollenlager 16 und 17, welche die Bewegung übertragen, sind so angeordnet, daß sie mit der antriebsseitigen Scheibe 11 bzw. mit der ab triebsseitigen Scheibe 12 in dem durch die Toroid-Oberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12 gebildeten Toroid-Hohlraum in Kontakt sind.

Das Antriebsrollenlager 16 enthält: eine Antriebsrolle 16a, die über die Toroid- Oberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12 rollt (wobei die Antriebsrolle 16a mit einem das Antriebsrollenlager 16 bildenden inneren Laufring äquivalent ist); einen äußeren Laufring 16b; und mehrere Rollelemente (Stahlkugeln) 16c.

Das Antriebsrollenlager 17 enthält: eine Antriebsrolle 17a, die über die Toroid- Oberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12 rollt (wobei die Antriebsrolle 17a mit einem das Antriebsrollenlager 17 bildenden inneren Laufring äquivalent ist); einen äußeren Laufring 17b und mehrere Rollelemente (Stahlkugeln) 17c.

Das bedeutet, daß die Antriebsrolle 16a auch als innerer Laufring dient, der eine Kom ponente des Antriebsrollenlagers 16 bildet, und daß gleichermaßen die Antriebsrolle 17a auch als innerer Laufring dient, der eine Komponente des Antriebsrollenlagers 17 bildet.

Bei dieser Konstruktion ist die Antriebsrolle 16a über einen Schwenkzapfen 18, den äu ßeren Laufring 16b und die mehreren Rollelemente 16c an einem Drehzapfen 20 schwenkbar angebracht, wobei sich das Schwenkzentrum O im Mittelpunkt der Toroid- Oberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12 befin det.

Andererseits ist die Antriebsrolle 17a über einen Schwenkzapfen 19, den äußeren Laufring 17b und die mehreren Rollelemente 17c an einen Drehzapfen 21 schwenkbar angebracht, wobei sich das Schwenkzentrum O im Mittelpunkt der Toroid-Oberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12 befindet.

Die Kontaktoberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11, der abtriebsseitigen Scheibe 12 und der Antriebsrollen 16a und 17a werden mit Schmieröl versorgt, dessen viskoser Rei bungswiderstand hoch ist, so daß die an die antriebsseitige Scheibe 11 angelegte An triebskraft über den Schmierölfilm und die Antriebsrollen 16a und 17a zur abtriebsseiti gen Scheibe 12 übertragen wird.

Die antriebsseitige Scheibe 11 und die abtriebsseitige Scheibe 12 sind über Nadellager 25 mit der Antriebswelle 13 in Kontakt, sie werden jedoch wegen dieser Nadellager 25 von der Antriebskraft der Antriebswelle 13 nicht direkt beeinflußt. An der abtriebsseitigen Scheibe 12 ist eine Abtriebswelle 24 befestigt. Die Abtriebswelle erstreckt sich parallel zur Antriebswelle 13 und ist über ein Schrägkugellager 22 in dem (nicht gezeigten) Ge häuse drehbar gelagert.

In diesem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe wird die Antriebskraft der Antriebswelle 13 zum Drucknocken 14 übertragen. Wenn der Drucknocken 14 durch die Antriebskraft gedreht wird, wird diese Drehkraft über die Nockenrollen 15 an die antriebsseitige Schei be 11 übertragen, so daß diese zu einer Drehung veranlaßt wird. Die von der Drehung der antriebsseitigen Scheibe 11 erzeugte Antriebskraft wird über die Antriebsrollen 16a und 17a zur abtriebsseitigen Scheibe 12 übertragen. Die abtriebsseitige Scheibe 12 dreht sich einteilig mit der Abtriebswelle 24.

Bei einer Drehzahländerung werden die Drehzapfen 20 und 21 leicht zum Schwenkzen trum O bewegt. Diese axiale Bewegung der Drehzapfen 20 und 21 bewirkt, daß sich die Drehachse der Antriebsrollen 16a und 17a und die Drehachse der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12 nicht mehr schneiden. Daher sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Antriebsrollen 16a und 17a und die Umfangsgeschwin digkeit der antriebsseitigen Scheibe 11 nicht mehr gleich, außerdem bewirkt eine Kom ponente der die antriebsseitige Scheibe 11 drehenden Antriebskraft, daß die Antriebsrol len 16a und 17a um das Schwenkzentrum O schwenken.

Im Ergebnis schwenken die Antriebsrollen 16a, 17a über die gekrümmten Oberflächen der antriebsseitigen Scheibe 11 und der abtriebsseitigen Scheibe 12, wodurch sich das Übersetzungsverhältnis ändert, so daß das Kraftfahrzeug entweder beschleunigt oder verzögert wird.

Ein derartiges kontinuierlich variables Toroidgetriebe ist z. B. aus der geprüften Ge brauchsmusteranmeldung JP 2-49411-A bekannt. Als herkömmliche Beispiele für die obenerwähnte antriebsseitige Scheibe, die abtriebsseitige Scheibe und die Antriebsrol lenlager sind diejenigen, die AISI52100 verwenden (ein Äquivalent des JIS SUJ2, einem chromhaltigen Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt) bekannt und in "NASA Technical Note, NASA ATN D-8362" offenbart.

Das obenerwähnte kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe erzeugt jedoch während des Betriebs eine hohe Kontaktbeanspruchung bzw. Kontaktpressung (maximal 3,5 bis 4 GPa) zwischen der antriebsseitigen Scheibe und dem Antriebsrollenlager einerseits und zwischen der abtriebsseitigen Scheibe und dem Antriebsrollenlager andererseits, wo durch die Antriebsrollenlager eine hohe Schublast aufnehmen. Unter einer solchen Be dingung bewirkt das herkömmliche Rollenlager eine ständige Verformung von Abschnit ten zwischen den Rollelementen und den Laufbahnen der inneren und äußeren Laufrin ge. Dies ist eine äußerst problematische Situation. Wenn das Laufrollenlager beispiels weise ein Kugellager ist, ist es bekannt, daß bei einem Antriebsrollenlager bei Aufnahme einer Schublast ein Schlupf auftritt und daß ein dem Schlupf unterworfener Abschnitt des Antriebsrollenlagers erwärmt wird. Die durch den Schlupf erzeugte Wärme erhöht die Temperatur des Rollabschnitts des Antriebsrollenlagers.

Wenn ferner das Antriebsrollenlager mit hoher Drehzahl betrieben wird und einer hohen Schublast unterliegt, macht sich ein Temperaturanstieg des Rollabschnitts aufgrund der Wärmezufuhr dadurch bemerkbar, daß das aus einem herkömmlichen Material herge stellte Antriebsrollenlager früh Abplatz- und Brucherscheinungen zeigen.

Ferner besteht insbesondere bei dem Rollelement, das eine Komponente des Antriebs rollenlager bildet, die Neigung zu einem frühzeitigen Abplatzen oder Brechen, weil das Rollelement in einer Lage angeordnet ist, welche die Wärmeleitfähigkeit beeinträchtigt; dies bringt eine erhebliche Verringerung der Lebensdauer des Lagers mit sich.

Aus der Druckschrift JP-A-05-78782 ist die Zusammensetzung von Wälzlagerstählen bezüglich ihres Kohlenstoff-Silizium-Mangan-Phosphor-Schwefel-Chrom-Molybdän- und Sauerstoff-Gehaltes bekannt. Bei der Verwendung dieser Stähle wird ganz allgemein auf die Herstellung von Bauteilen, die in rollendem Kontakt zueinander stehen, verwiesen. Als bevorzugtes Anwendungsgebiet sind übliche Fahrzeuggetriebe angeführt. Darüber hinaus werden in dieser Druckschrift Härte- und Aufkohlungsverfahren beschrieben.

Aus der Druckschrift JP-A-63-303222 (abstract) ist die Zusammensetzung eines legier ten Lagerstahles bekannt, der insbesondere 0,4-0,7 Gew.-% Kohlenstoff aufweist. Der legierte Stahl wird einer Wärmebehandlung unterzogen, um so die Spannungen zwi schen der Außenschicht und des Kerns der Rollelemente zu reduzieren und damit De formationen der Rollelemente eines Lagers nach dem Schleifen zu verringern mit dem Ziel, eine hohe Rundheit zu erreichen.

Aus der Druckschrift JP-A-4-54312 (abstract) ist ein Wälzlager bekannt, dessen Lager ring oder Rollelemente aus einem Stahl hergestellt sind, der an seiner Außenfläche eine Restdruckspannung von mehr als 980 N/mm² aufweist. Dadurch wird die Ermüdungsfe stigkeit eines Wälzlagers verbessert, wenn das Schmiermedium durch Fremdkörper ver unreinigt ist.

Aus der Druckschrift JP-A-4-203621 (abstract) ist ein Wälzlager bekannt, bei dem die Ermüdungsfestigkeit dadurch verbessert wird, daß die Oberflächenhärte geringer als HV900 und die Restdruckspannung größer als ca. 98 N/mm² ist.

Aus der Druckschrift JP-A-5-288221 (abstract) sind Maßnahmen bekannt, um die Abrieb festigkeit von Roll/Gleitelementen bei Roll- und Gleitreibung zu verbessern. Dazu weisen die Roll/Gleitelemente eine Restdruckspannung von mehr als 883 N/mm² und eine Ober flächenhärte von mehr als HV 780 auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierlich variables Toroidgetrie be der eingangs genannten Art mit erhöhter Lebensdauer zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kontinuierlich variables Toroidge triebe der gattungsgemäßen Art, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale besitzt.

Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

In bevorzugter Weise ist das kontinuierlich variable Toroidgetriebe derart beschaffen, daß der Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder der Stahl mit hohem Kohlenstoffge halt Sauerstoff (O) in einer Menge von 9 ppm oder weniger, Schwefel (S) in einer Menge von 0,010-Gew.-% oder weniger und Phosphor (P) in einer Menge von 0,020 Gew.-% oder weniger enthält.

In der folgenden Beschreibung hat der Ausdruck "Oberflächenschicht" die Bedeutung einer äußeren Oberflächenschicht, die sich bis zu einer Tiefe von 50 µm von der Ober fläche nach innen erstreckt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsfor men in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Anlaßtemperatur und der Härte der Prüfteile (HV), wenn die Prüfteile aus einem Material A gemäß einer Ausführungsform verwendet und den Wärmebehandlungen I, II und III un terworfen werden;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Anlaßtemperatur und der Härte der Prüfteile (HV), wenn die Prüfteile, die aus Materialien B, D, E und F gemäß der Ausführungsformen hergestellt sind, einer einzigen Wärmebe handlung unterworfen werden;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Anlaßtemperatur und der Härte der Prüfteile (HV), wenn die Prüfteile, die aus Materialien D, E, F und G gemäß der Ausführungsformen hergestellt sind, einer einzigen Wärme behandlung unterworfen werden;

Fig. 4A ein Diagramm zur Erläuterung der Wärmebehandlung I, die auf Vergleichsbei spiele zu den Ausführungsformen angewandt wird;

Fig. 4B ein Diagramm zur Erläuterung der Wärmebehandlung II, die auf Ausführungs formen angewandt wird;

Fig. 4C ein Diagramm zur Erläuterung der Wärmebehandlung III, die auf Ausführungs formen angewandt wird;

Fig. 4D ein Diagramm zur Erläuterung der Wärmebehandlung IV, die auf Ausführungs formen angewandt wird; und

Fig. 5 die bereits erwähnte Schnittansicht des Aufbaus eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes, das sowohl in den Ausführungsformen als auch in herkömmli chen Anordnungen als Beispiel dient.

Da der Aufbau des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes gemäß der Ausführungsfor men demjenigen des (in Fig. 5 gezeigten) herkömmlichen Beispiels gleicht, wird eine erneute Beschreibung hiervon weggelassen.

Das kontinuierlich variable (stufenlose) Toroidgetriebe gemäß der Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente des Antriebsrollenlagers, die eine Kom ponente hiervon bilden, aus einem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder aus einem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt gebildet sind, der ein Stahl mit einem Kohlenstoffge halt von 0,2 Gew.-% oder mehr ist, und daß die Rollelemente einem Karbonitrierungs prozeß und Härtungs- sowie Anlaßbehandlungen unterworfen werden. Dadurch wird die Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen Scheibe und der ab triebsseitigen Scheibe verbessert; dadurch kann ein kontinuierlich variables (stufenloses) Getriebe mit langer Lebensdauer erhalten werden. Die Gründe hierfür werden im folgen den beschrieben.

Wenn das kontinuierlich variable Toroidgetriebe angetrieben wird, nimmt das Antriebsrol lenlager eine hohe Schublast auf und wird mit hoher Drehzahl gedreht. Wenn das An triebsrollenlager ein Kugellager ist und wenn sich ein solches Antriebsrollenlager mit ho her Drehzahl dreht und dabei, wie oben beschrieben, eine hohe Schublast aufnimmt, tritt ein Schlupf auf. Wenn dieser Schlupf auftritt, wird der Rollabschnitt des Antriebsrollenla gers erwärmt, wodurch die Temperatur dieses Abschnitts ansteigt. Dieses Phänomen wird auch anhand der Temperaturdifferenz zwischen dem einströmenden Schmieröl und dem ausströmenden Schmieröl der Antriebsrolle (dem inneren Laufring) des Antriebsrol lenlagers festgestellt (die Differenz liegt in der Größenordnung von 20 bis 30°C). Es wird angenommen, daß die Temperatur des Rollabschnitts um wenigstens ungefähr 130°C erhöht wird.

Weiterhin wird angenommen, daß die als Rollelemente dienenden Stahlkugeln, die eine Komponente des Antriebsrollenlagers bilden, insbesondere unter erschwerten Tempera turbedingungen verwendet werden, wenn das kontinuierlich variable Toroidgetriebe an getrieben wird. Im allgemeinen zeigen Lagermaterialien bei Erwärmung eine Abnahme ihrer mechanischen Festigkeit, die durch die Härte repräsentiert wird, sowie eine Ver schlechterung der Ermüdungseigenschaften.

Wenn der Schlupf im Rollabschnitt des Lagers auftritt, treten auf der Rolloberfläche klei ne Risse auf, die durch die Zugbeanspruchung in tangentialer Richtung verursacht wer den. Diese kleinen Risse ergeben ein, eine Oberflächenermüdung bewirkendes Abplat zen und Brechen.

Der Grund, weshalb das Material (ein Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt), aus dem das Rollelement hergestellt ist, einem Karbonitrierungsprozeß gemäß der Aus führungsform unterworfen wird, besteht darin, daß dieser Karbonitrierungsprozeß ermög licht, daß Kohlenstoff (C) und vor allem Stickstoff (N) in Martensit, das eine Grundmasse ist, in Form einer festen Lösung gelöst werden, wodurch die Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung verbessert wird und eine Verringerung der Härte bei hohen Tempera turen verhindert wird.

Weiterhin wird zwischen der Martensit-Umwandlungstemperatur des Einsatzes des Roll elements und derjenigen des Kerns eine Differenz erzeugt, indem die Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte des Einsatzes von derjenigen des Kerns verschieden bemessen wer den, so daß eine Restdruckspannung auf der Oberfläche des Rollelements nach den Härtungs- und Anlaßbehandlungen erzeugt wird. Im Ergebnis kann die Entstehung von, durch eine Zugbeanspruchung in tangentialer Richtung auf der Oberfläche verursachten kleinen Rissen kontrolliert werden, was wiederum eine Verbesserung der Ermüdungsfe stigkeit des Rollelements ermöglicht.

Darüber hinaus besteht der Grund, weshalb ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder mit hohem Kohlenstoffgehalt als Material für das Rollelement verwendet wird, darin, daß ein solches Material innerhalb einer vergleichsweise kurzen Dauer des Karbonitrie rungsprozesses eine für ein Rollelement des Lagers notwendige Festigkeit schaffen kann.

Sowohl der innere Laufring als auch der äußere Laufring, welche die Komponenten des Antriebsrollenlagers darstellen, sowie die antriebsseitige Scheibe und die abtriebsseitige Scheibe sind aus Einsatzstahl hergestellt, der Silicium (Si) in einer Menge von 0,5 Gew.- % bis 1,5 Gew.-% und/oder Molybdän (Mo) in einer Menge von 0,3 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% enthält und einem Einsatzverfahren oder einem Karbonitrierungsverfahren so wie Härtungs- und Anlaßbehandlungen unterworfen wird, wobei die auf diese Weise er haltenen inneren und äußeren Laufringe und antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben mit den Rollelementen gemäß der Ausführungsformen kombiniert werden. Ei ne solche Kombination trägt zu einer weiteren Verbesserung der Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen Scheibe und der abtriebsseitigen Scheibe bei, dies ermöglicht wiederum, ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit längerer Le bensdauer zu erhalten.

Der Grund, weshalb zu dem Material, aus dem der innere Laufring und der äußere Laufring und die antriebsseitige und die abtriebsseitige Scheibe hergestellt sind, Silicium hinzugefügt wird, besteht darin, daß Silicium (Si) ein Legierungselement ist, das die Be ständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung erheblich verbessern kann. Die erhebliche Verbesserung des Anlaßversprödungswiderstandes macht sich deutlich bemerkbar, wenn Silicium in einer Menge von 0,5 Gew.-% oder mehr hinzugefügt wird.

Wenn Silicium (Si) andererseits in einer Menge hinzugefügt wird, die 1,5 Gew.-% über steigt, besteht die Neigung, daß die Diffusion von Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) wäh rend des Einsatzprozesses oder des Karbonitrierungsprozesses zerstört wird, wodurch eine gewünschte Einsatz- oder Karbonitrierungstiefe nur schwer erhalten werden kann. Daher ist es wünschenswert, daß Silicium (Si) in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% zu dem Material hinzugefügt wird, aus dem die inneren und äußeren Laufringe und die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben hergestellt sind.

Der Grund, weshalb zu dem Material, aus dem die inneren und äußeren Laufringe und die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben hergestellt sind, Molybdän (Mo) hin zugefügt wird, besteht darin, daß Molybdän (Mo) ebenfalls ein Legierungselement ist, das wie das Silicium (Si) die Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung erheblich ver bessern kann. Die Verbesserung des Anlaßversprödungswiderstandes zeigt sich deut lich, wenn Molybdän in einer Menge von 0,3 Gew.-% oder mehr hinzugefügt wird.

Selbst wenn andererseits Molybdän (Mo) in einer Menge von mehr als 1,0 Gew.-% hin zugefügt wird, bleibt diese Wirkung mehr oder weniger die gleiche. Daher ist es wün schenswert, Molybdän (Mo) zu dem Material, aus dem die inneren und äußeren Laufrin ge und antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben hergestellt sind, in einem Bereich von 0,3 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% hinzuzufügen.

Der Grund, weshalb der Einsatzstahl einem Einsatzprozeß oder einem Karbonitrierungs prozeß unterworfen wird, besteht darin, daß der Anlaßversprödungswiderstand durch Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) verbessert wird und außerdem die Martensit- Umwandlungstemperatur des Einsatzes von derjenigen des Kerns durch das Ansatz- oder Karbonitrierungsverfahren verschieden gemacht wird, so daß auf der Rolloberfläche des Lagers eine Restdruckspannung erzeugt wird.

Zusätzlich zu der Tatsache, daß der Lagerabschnitt, die antriebsseitige Scheibe und die abtriebsseitige Scheibe zu einem Abplatzen und Brechen neigen, wird das Antriebsrollen lager einer wiederholten Biegebeanspruchung unterworfen, so daß das Antriebsrollenla ger auch zu einem Ermüdungsbrechen neigt. Um die Ermüdungsbruchfestigkeit zu ver bessern, ist es wünschenswert, einen Härtegradienten zwischen dem Einsatz und dem Kern zu schaffen.

Hierzu ist das kontinuierlich variable Toroidgetriebe gemäß einer Ausführungsform da durch gekennzeichnet, daß als Material, aus dem die inneren und äußeren Laufringe um die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben hergestellt sind, ein Einsatzstahl ver wendet wird und daß diese Komponenten einem Einsatzverfahren oder einem Karboni trierungsverfahren unterworfen werden, um einen Härtegradienten vom Einsatz zum Kern zu schaffen.

Der Einsatzstahl und der Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt enthalten Sauerstoff (O) in einer Menge von 9 ppm oder weniger, Schwefel (S) in einer Menge von 0,010 Gew.-% oder weniger und Phosphor (P) in einer Menge von 0,020 Gew.-% oder weniger. Dies trägt zu einer weiteren Verbesserung der Rollebensdauer des Antriebsrol lenlagers, der antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheibe bei, wodurch es wiederum möglich ist, für das kontinuierlich variable Toroidgetriebe eine längere Lebensdauer zu erhalten.

Wenn in dem Einsatzstahl und in dem Stahl mit mittleren oder hohem Kohlenstoffgehalt Verunreinigungselemente wie etwa Sauerstoff (O) und Schwefel (S) in Form nichtmetalli scher Einschlüsse vorhanden sind, bewirken diese Elemente Defekte, welche die Ermü dungsfestigkeit nachteilig beeinflussen können.

Ein Sauerstoffgehalt (O) von mehr als 9 ppm im Einsatzstahl und im Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt verstärkt die nachteiligen Wirkungen auf die Ermüdungs festigkeit erheblich. Ein Schwefelgehalt (S) von mehr als 0,01 Gew.-% im Einsatzstahl und im Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt verstärkt die negativen Wirkun gen auf die Ermüdungsfestigkeit ebenfalls erheblich.

Das Vorhandensein von Phosphor (P) im Einsatzstahl und im Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt beeinträchtigt die Festigkeit des Einsatzstahls und des Stahls mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt durch Auskristallisieren innerhalb der Korn grenzen. Ein Phosphorgehalt (P) von mehr als 0,020 Gew.-% im Einsatzstahl und im Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt beeinträchtigt die Festigkeit des Ein satzstahls und des Stahls mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt erheblich.

Daher ist es wünschenswert, daß der Einsatzstahl und der Stahl mit mittlerem oder ho hem Kohlenstoffgehalt Sauerstoff (O) in einer Menge von 9 ppm oder weniger, Schwefel (S) in einer Menge von 0,010 Gew.-% oder weniger und Phosphor (P) in einer Menge von 0,020 Gew.-% oder weniger enthalten.

Weiterhin können sowohl der innere Laufring als auch der äußere Laufring, die Kompo nenten des Antriebsrollenlagers sind, und die antriebsseitige Scheibe und die ab triebsseitige Scheibe eine Restdruckspannung aufweisen, die auf der Oberflächenschicht der Rolloberfläche im Bereich von 390 bis 1470 N/mm² ist. Dies trägt zu einer weiteren Verbesserung der Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheibe bei, wodurch es wiederum möglich ist, ein kontinuierlich varia bles Toroidgetriebe mit längerer Lebensdauer zu erhalten.

Der Grund hierfür besteht darin, daß durch die Erzeugung einer Restdruckspannung auf der Oberflächenschicht der Rolloberfläche sowohl des inneren Laufrings als auch des äußeren Laufrings, der antriebsseitigen Scheibe und der abtriebsseitigen Scheibe die Entstehung von feinen Rissen, aufgrund der Zugbeanspruchung in tangentialer Richtung auf der Oberfläche, die eine Ursache für das Abplatzen darstellt, gesteuert wird, wodurch die Ermüdungsfestigkeit verbessert wird.

Die Wirkung der Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit zeigt sich deutlich, wenn die Restdruckspannung gleich 390 N/mm² ist oder diesen Wert übersteigt. Wenn die Rest druckspannung andererseits 1470 N/mm² übersteigt, wird an den Rollabschnitten des Lagers aufgrund der schweren Bearbeitung eine Ermüdungsakkumulation hervorgerufen, was die Ermüdungsfestigkeit beeinträchtigt. Daher ist es wünschenswert, daß auf der Oberflächenschicht der Rolloberfläche des inneren Laufrings, des äußeren Laufrings, der antriebsseitigen Scheibe und der abtriebsseitigen Scheibe eine Restdruckspannung im Bereich von 390 bis 1470 N/mm² erzeugt wird.

Aus dem gleichen Grund wie oben wird auf der Oberflächenschicht der Rolloberfläche des Rollelements, das eine Komponente des Antriebsrollenlagers ist, eine Restdrucks pannung im Bereich von 390 bis 1470 N/mm² erzeugt, was zu einer weiteren Verbesse rung der Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen Scheibe und der abtriebsseitigen Scheibe beiträgt, wodurch es wiederum möglich ist, ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit längerer Lebensdauer zu erhalten.

Beispiele

Es wurden insgesamt 17 Prüfteile (Stahlkugeln 1 bis 17, welche die gleiche Konstruktion wie die Rollelemente 16c und 17c des in Fig. 5 gezeigten kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes 10 besitzen) vorbereitet, indem eines der in Tabelle 1 gezeigten Materia lien (Materialien A bis I) gewählt wurde, indem die Teile aus dem gewählten Material an schließend den in Tabelle 2 gezeigten Wärmebehandlungen unterworfen wurden und indem schließlich bestimmte wärmebehandelte Teile je nach Fall einer Strahlverfestigung unterworfen wurden.

Auf ähnliche Weise wurden insgesamt 17 Prüfteile (innere Laufringe, äußere Laufringe und Scheiben 1 bis 17, welche die gleiche Konstruktion wie die Antriebsrollen 16a, 17a, die äußeren Laufringe 16b, 17b, die antriebsseitige Scheibe 11 bzw. die abtriebsseitige Scheibe 12 des in Fig. 5 gezeigten kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes 10 be saßen) vorbereitet, indem eines der in Tabelle 1 gezeigten Materialien (Materialien A bis I) gewählt wurde, indem die Teile aus dem gewählten Material anschließend den in Ta belle 3 gezeigten Wärmebehandlungen unterworfen wurden und indem schließlich be stimmte wärmebehandelte Teile je nach Fall einer Strahlverfestigung unterzogen wur den.

Die Wärmebehandlungssymbole (Wärmebehandlungen I bis IV), die in der Spalte der Wärmebehandlung in den Tabellen 2 und 3 angegeben sind, entsprechen den jeweiligen Wärmebehandlungsnummern, die in den Fig. 4A bis 4D angegeben sind. Einzelheiten der jeweiligen Wärmebehandlungen werden später beschrieben.

Wärmebehandlung I

Wie in Fig. 4A gezeigt, wird ein Teil aus einem Material für 0,5 bis 1 Stunden in einem Rx-Gas, dessen Temperatur im Bereich von 840°C bis 860°C liegt, wärmebehandelt (durchgehärtet), anschließend einer Ölabschreckung unterworfen und dann für zwei Stunden in der Atmosphäre erwärmt, deren Temperatur im Bereich von 160° bis 180°C liegt, schließlich wurde das Teil abgekühlt (angelassen).

Wärmebehandlung II

Wie in Fig. 4B gezeigt, wird ein Teil aus einem Material für 20 bis 30 Stunden in einem Rx-Gas und einem angereicherten Gas, dessen Temperatur im Bereich von 930°C bis 950°C liegt, wärmebehandelt (einsatzgehärtet), anschließend von selbst abgekühlt (oder durchgehärtet), anschließend für 0,5 bis 1 Stunde in einem Rx-Gas, dessen Temperatur im Bereich von 840°C bis 860°C liegt, wärmebehandelt, danach einer Ölabschreckung unterworfen, danach für 2 Stunden in der Atmosphäre erwärmt, dessen Temperatur im Bereich von 160°C bis 180°C liegt, und schließlich abgekühlt (angelassen).

Wärmebehandlung III

Wie in Fig. 4C gezeigt, wird ein Teil aus einem Material für 3 bis 5 Stunden in einem Rx- Gas, einem angereicherten Gas und Ammoniakgas, dessen Temperatur im Bereich von 840°C bis 860°C liegt, wärmebehandelt (karbonitriert), anschließend einer Ölabschrec kung unterworfen, dann für 2 Stunden in der Atmosphäre erwärmt, deren Temperatur im Bereich von 160°C bis 180°C liegt, und schließlich abgekühlt (angelassen).

Wärmebehandlung IV

Wie in Fig. 4D gezeigt, wird ein Teil für 20 bis 30 Stunden in Rx-Gas, einem angereicher ten Gas und Ammoniakgas (NH₃), dessen Temperatur im Bereich von 930°C bis 950°C liegt, wärmebehandelt (karbonitriert), dann abgekühlt, anschließend für 0,5 bis 1 Stunde in einem Rx-Gas wärmebehandelt, dessen Temperatur im Bereich von 840°C bis 860°C liegt, danach einer Ölabschreckung unterworfen, anschließend für 2 Stunden in der At mosphäre erwärmt, deren Temperatur im Bereich von 160°C bis 180°C liegt, und schließlich von selbst abgekühlt (angelassen).

Tabelle 1

Die Restdruckspannung (N/mm²) der in den Tabellen 2 und 3 enthaltenen Prüfteile wur de gemessen, wenn sie eine Tiefe von 50 µm ab der Oberfläche hatte. Die Meßergeb nisse sind in den Tabellen 2 und 3 gezeigt.

Es wird darauf hingewiesen, daß es sich bei den Restbeanspruchungen, die in den Ta bellen 2 und 3 angegeben werden, um eine Zugspannung (+) bzw. um eine Druckspan nung (-) handelt.

Tabelle 2

Tabelle 3

Anschließend wurden kontinuierlich variable Toroidgetriebe, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, hergestellt, indem die in Tabelle 2 gezeigten Stahlkugeln und die in Tabelle 3 ge zeigten inneren und äußeren Laufringe und Scheiben (antriebsseitige und abtriebsseitige Scheiben) auf die in Tabelle 4 gezeigte Weise kombiniert wurden.

Danach wurde die Lebensdauer der Antriebsrollenlager (der Stahlkugeln, der inneren und äußeren Laufringe) und der Scheiben (der antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben) der auf diese Weise erhaltenen kontinuierlich variablen Toroidgetriebe (Beispiele 1 bis 15 und Vergleichsbeispiele 1 und 2) unter den folgenden Bedingungen geprüft.

(Testbedingungen)

Drehzahl der Antriebswelle: 4000 min^-1

Eingangsdrehmoment: 350 Nm
verwendetes Öl: synthetisches Schmieröl
Öltemperatur: 100°C
Anzahl der Prüfungen: 7

Die Lebensdauer (L₁₀-Lebensdauer) der Antriebsrollenlager und der Scheiben wurde durch Feststellen des Auftretens von Abplatzerscheinungen auf den Rolloberflächen der Antriebsrollenlager, den Rolloberflächen der beiden Scheiben oder auf den Stahlkugeln (Rollelemente) verifiziert, was mit dem bloßen Auge oder mittels eines Vergrößerungs glases durch eine Sichtprüfung erfolgen kann. Der quantitative Ausdruck (L₁₀- Lebensdauer) der Ergebnisse dieser Lebensdauerprüfungen wurde durch die Zeit (in Stunden) erhalten, bis 10% der Rolloberflächen der Antriebsrollenlager, der Rolloberflä chen der beiden Scheiben und der Stahlkugeln (Rollelemente) ihre Lebensdauer erreicht hatten, wobei sieben Messungen ausgeführt wurden.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Aus Tabelle 4 geht hervor, daß die kontinuierlich variablen Toroidgetriebe, die Stahlku geln verwenden, die dadurch erhalten werden, daß das Material A (SUJ2) der gewöhnli chen Wärmebehandlung (Wärmebehandlung I) unterworfen wird (Vergleichsbeispiele 1 und 2), L₁₀-Lebensdauern besitzen, die erheblich kürzer als die Lebensdauern der ande ren kontinuierlich variablen Toroidgetriebe (Beispiele 1 bis 15) sind.

Andererseits geht aus Tabelle 4 auch hervor, daß die kontinuierlich variablen Toroidge triebe (Beispiele 1 bis 15), die Stahlkugeln verwenden, die dadurch erhalten werden, daß das Material A (SUJ2) oder das Material C (Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt) dem Karbonitrierungsprozeß und den Härtungs- und Anlaßbehandlungen (Wärmebehandlung III) unterworfen werden, L₁₀-Lebensdauern besitzen, die erheblich länger als diejenigen der anderen kontinuierlich variablen Toroidgetriebe (Vergleichsbeispiele 1 und 2) sind, wobei in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die beschädigten Teile jeweils die Stahlkugeln waren, während in den Beispielen 1 bis 15 die beschädigten Teile meist die inneren und äußeren Laufringe und die Scheiben waren.

Diese Verbesserung der L₁₀-Lebensdauern wird durch Verstärkung der Stahlkugeln er halten, die unter den Betriebsbedingungen eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes die schwächste Komponente bilden.

Es ist außerdem verständlich, daß beim Vergleichen des Falls (Beispiele 1 und 2) der Verwendung des Materials B (SCM420, was ein normaler Einsatzstahl ist) als Material, aus dem die inneren und äußeren Laufringe und die Scheiben hergestellt sind, mit dem Fall (Beispiele 3 bis 7) der Verwendung der Materialien D, E, I und H (Einsatzstahl, zu dem Silicium (Si) oder Molybdän (Mo) in geeigneten Mengen hinzugefügt sind) der Fall der Beispiele 3 bis 7 eine verbesserte L₁₀-Lebensdauer zeigt.

Der Grund hierfür liegt darin, daß der Anlaßversprödungswiderstand durch Hinzufügen von Silicium (Si) und/oder Molybdän (Mo) in geeigneten Mengen verbessert wird.

Weiterhin wird bestätigt, daß, obwohl das Beispiel 8, in dem das Material F als Material verwendet, aus dem die inneren und äußeren Laufringe und Scheiben hergestellt sind, gegenüber den Vergleichsbeispielen 1 und 2 eine Verbesserung der L₁₀-Lebensdauer ergibt, die Verbesserung der L₁₀-Lebensdauer des Beispiels 8 nicht so groß wie in den Beispielen 3 bis 7 ist, weil die Mengen des hinzugefügten Siliciums (Si) und Molybdäns (Mo) im Beispiel 8 nicht geeignet sind.

Aus dem Beispiel 9, welches das Material G als Material verwendet, aus dem die inneren und äußeren Laufringe und die Scheiben hergestellt sind, geht außerdem hervor, daß eine übermäßige Hinzufügung von Molybdän (Mo) zur Verbesserung der Lebensdauer nicht beiträgt.

Ferner wird bestätigt, daß die kontinuierlich variablen Toroidgetriebe (Beispiele 10 und 11), welche die inneren und äußeren Laufringe und die Scheiben verwenden, die durch Strahlverfestigung geeignete Restdruckspannungen besitzen, eine verbesserte L₁₀- Lebensdauer besitzen.

Der Grund hierfür besteht darin, daß die Entstehung von feinen Rissen, die ein Abplat zen bewirken, durch Erzeugen der optimalen Restdruckspannungen auf den Oberflä chenschichten der Rolloberflächen der inneren und äußeren Laufringe und der Scheiben gesteuert wird. Daher ist bewiesen worden, daß die Lebensdauer durch Erzeugen einer Restdruckspannung im Bereich von 390 bis 1470 N/mm² auf den Oberflächenschichten der Rolloberflächen der inneren und äußeren Laufringe und der Scheiben verbessert werden kann.

Andererseits wird auch verständlich, daß das kontinuierlich variable Toroidgetriebe (Beispiel 12), das die inneren und äußeren Laufringe und die Scheiben verwendet, deren durch Strahlverfestigung erzeugte Restdruckspannungen nicht optimal bestimmt sind, eine gegenüber den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verbesserte L₁₀-Lebensdauer zeigt, die Verbesserung ist jedoch nicht so groß wie bei den Beispielen 10 und 11.

Der Grund hierfür kann möglicherweise darauf beruhen, daß die negative Wirkung, die entsteht, weil das Material aufgrund der schweren Bearbeitung der Oberflächen einer Ermüdung unterworfen wird, die Wirkung überwiegt, welche durch die Steuerung der Erzeugung feiner Risse, die durch die optimale Restdruckspannung bewirkt wird, hervor gebracht wird.

Es wird weiterhin bestätigt, daß die kontinuierlich variablen Toroidgetriebe (Beispiele 13 bis 15), die unter Verwendung des Materials E (das Material, dem Silicium (Si) und/oder Molybdän (Mo) in geeigneten Mengen hinzugefügt ist) als Material, aus dem die inneren und äußeren Laufringe und die Scheiben hergestellt sind, durch Ausführen eines Ein satzprozesses oder eines Karbonitrierungsprozesses sowie Härtungs- und Anlaßbehand lungen für das Material und durch Verwenden der inneren und äußeren Laufringe und der Scheiben mit optimalen Restdruckspannungen auf deren Oberflächen erhalten wer den, eine deutliche Verbesserung der L₁₀-Lebensdauer zeigen.

Dann wird eine Beziehung zwischen der Anlaßtemperatur (°C) und der Härte der Prüftei le (HV) analysiert, um die Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung auszuwerten, wenn die Prüfteile aus dem Material A (SUJ2) den Wärmebehandlungen I', II', III', wie in den Fig. 4A bis 4D gezeigt, unterworfen werden. Das Ergebnis der Analyse ist in Fig. 1 gezeigt.

Der Kohlenstoffgehalt auf der Oberfläche beträgt in der Wärmebehandlung II' 1,3 Gew.- %, während die Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte auf der Oberfläche in der Wärmebe handlung III' 1,3 Gew.-% bzw. 0,3 Gew.-% betragen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Reduzierung der Härte der Prüfteile, die durch die Wärme behandlung I' erhalten werden, größer als bei denjenigen, die durch die Wärmebehand lungen II' und III' erhalten werden, was wiederum bestätigt, daß die Wärmebehandlun gen II' und III' im Vergleich zur Wärmebehandlung I' zu einer Verbesserung der Bestän digkeit gegenüber Anlaßaufweichung, beitragen. Insbesondere zeigt die Wärmebehand lung III' eine deutliche Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung.

Dann wird eine Beziehung zwischen der Anlaßtemperatur (°C) und der Härte der Prüftei le (HV) analysiert, um die Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung auszuwerten, wenn die Prüfteile aus den Materialien B, D, E und F derselben Wärmebehandlung (Wärmebehandlung II') unterworfen werden (bei der sich die Anlaßtemperatur im Ver gleich zur Wärmebehandlung II, wie in Fig. 4B gezeigt, verändert). Das Ergebnis der Analyse ist in Fig. 2 gezeigt.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Materialien (Materialien D, E und F), deren Siliciumgehalt im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% liegt, im Vergleich zum Material B, dessen Siliciumgehalt weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, eine verbesserte Härte zeigt und daher eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung zeigt.

Dann wird eine Beziehung zwischen der Anlaßtemperatur (°C) und der Härte der Prüftei le (HV) analysiert, um die Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung auszuwerten, wenn die Prüfteile aus den Materialien B, D, E, F und G derselben Wärmebehandlung (Wärmebehandlung II') unterworfen werden. Das Ergebnis der Analyse ist in Fig. 3 ge zeigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, zeigen die Materialien (Materialien D, E, F und G), deren Mo lybdängehalt (Mo) im Bereich von 0,3 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% liegt, eine Verbesserung der Härte im Vergleich zum Material B (siehe Fig. 2), dessen Molybdängehalt (Mo) weni ger als 0,3 Gew.-% beträgt, so daß die ersteren Materialien (Materialien D, E, F und G) eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Anlaßaufweichung besitzen.

Obwohl sich die oben beschriebene Ausführungsform auf das Beispiel eines kontinuier lich variablen Toroidgetriebes des Einzelhohlraumtyps bezieht, kann die vorliegende Er findung darüber hinaus auch auf ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe des Doppel hohlraumtyps angewandt werden.

Wie oben beschrieben, ist das kontinuierlich variable Toroidgetriebe dadurch gekenn zeichnet, daß es Rollelemente des Antriebsrollenlagers besitzt, die aus Stahl mit mittle rem oder hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt ist und einem Karbonitrierungsprozeß so wie Härtungs- und Anlaßbehandlungen unterworfen wird. Daher kann der Anlaßversprö dungswiderstand der Rollelemente verbessert werden, was wiederum eine Verringerung der Härte bei hohen Temperaturen verhindert. Außerdem kann zwischen der Martensit- Umwandlungstemperatur des Einsatzes des Rollelements und derjenigen des Kerns des Rollelements eine Differenz geschaffen werden. Daher wird auf der Oberfläche des Roll elements nach den Härtungs- und Anlaßbehandlungen eine optimale Restdruckspan nung erzeugt. Folglich kann die Entstehung von kleinen Rissen, die durch Zugspannung verursacht werden, die in tangentialer Richtung bezüglich der Oberfläche vorhanden sind, gesteuert werden, wodurch die Ermüdungsfestigkeit verbessert wird.

Im Ergebnis wird die Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers sowie der antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben verbessert, was wiederum ermöglicht, ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit langer Lebensdauer zu schaffen.

Sowohl der innere Laufring als auch der äußere Laufring, die Komponenten des An triebsrollenlagers sind, und die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben sind aus einem einsatzgehärtenden Stahl hergestellt, der Silicium (Si) in einer Menge im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% und/oder Molybdän (Mo) in einer Menge im Bereich von 0,3 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% enthält, und werden anschließend einem Einsatzprozeß oder einem Karbonitrierungsprozeß sowie Härtungs- und Anlaßbehandlungen unterwor fen, wobei die auf diese Weise erhaltenen inneren und äußeren Laufringe und an triebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben mit den Rollelementen gemäß der Ausfüh rungsform kombiniert werden. Eine solche Kombination trägt zu einer weiteren Verbes serung der Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen Scheibe und abtriebsseitigen Scheibe bei, was wiederum ermöglicht, ein kontinuierlich variables To roidgetriebe mit längerer Lebensdauer zu erhalten.

Weiterhin können der innere Laufring und der äußere Laufring, die Komponenten des Antriebsrollenlagers sind, sowie die antriebsseitige Scheibe und die abtriebsseitige Scheibe eine Restdruckspannung im Bereich von 390 bis 1470 N/mm² auf einer Oberflä chenschicht der Rolloberfläche aufweisen, was zu einer weiteren Verbesserung der Le bensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen Scheibe und der abtriebsseiti gen Scheibe beiträgt, was wiederum ermöglicht, ein kontinuierlich variables Toroidgetrie be mit längerer Lebensdauer zu erhalten.

Weiterhin wird auf der Oberflächenschicht der Rolloberfläche des Rollelements, das eine Komponente des Antriebsrollenlagers ist, eine Restdruckspannung im Bereich von 390 bis 1470 N/mm² erzeugt, was zu einer weiteren Verbesserung der Rollebensdauer des Antriebsrollenlagers, der antriebsseitigen Scheibe und der abtriebsseitigen Scheibe bei trägt, was wiederum ermöglicht, daß ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit län gerer Lebensdauer erhalten werden kann.

Claims

1. Kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit einer antriebsseitigen Scheibe (11), die an einer Antriebswelle (13) angebracht ist,
einer abtriebsseitigen Scheibe (12), die an einer Abtriebswelle (24) ange bracht ist, und
einem Paar von Antriebsrollenlagern (16, 17), die jeweils einen inneren Laufring (16a, 17a), einen äußeren Laufring (16b, 17b) und mehrere Rollelemente (16c, 17c) enthalten und die die Antriebskraft der Antriebswelle (13) über den Eingriff des inneren Laufrings (16a, 17a) mit den antriebs- und abtriebsseitigen Scheiben (11, 12) an die Abtriebswelle (24) übertragen,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der Rollelemente (16c, 17c) der Antriebsrollenlager (16, 17) aus einem Stahl hergestellt ist, der Kohlenstoff in einer Menge von 0,20 Gew.-% oder mehr ent hält und einem Karbonitrierungsprozeß sowie Härtungs- und Anlaßbehandlungen un terworfen worden ist,
wobei jedes der Rollelemente (16c, 17c) der Antriebsrollenlager (16, 17) eine Restdruckspannung im Bereich von 186 N/mm² bis 726 N/mm² an einer Oberflächen schicht der Rolloberfläche besitzt.

2. Kontinuierlich variables Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl der innere Laufring (16a, 16b) als auch der äußere Laufring (17a, 17b) der An triebsrollenlager (16, 17) sowie die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben (11, 12) aus einsatzgehärtetem Stahl hergestellt sind, der Silicium (Si) in einem Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% und/oder Molybdän in einem Bereich von 0,3 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% enthält und der dem Einsatzprozeß oder dem Karbonitrierungsprozeß sowie den Härtungs- und Anlaßbehandlungen unterworfen worden ist.

3. Kontinuierlich variables Toroidgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl der innere Laufring (16a, 16b) als auch der äußere Laufring (17a, 17b) der An triebsrollenlager (16, 17) sowie die antriebsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben (11, 12) auf einer Oberflächenschicht einer Rolloberfläche eine Restdruckspannung im Be reich von 390 bis 1470 N/mm² besitzen.