DE19730400A1

DE19730400A1 - Running disc for continuously variable belt transmission with a belt link

Info

Publication number: DE19730400A1
Application number: DE1997130400
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Griguscheit; Christian Dipl Ing Mayer; Ulrich Dipl Ing Roeder; Heinz Huber; Sigurd Dipl Ing Hainmueller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: DE19730400C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufscheibe für stufenlose und mit einem Umschlingungsglied versehene Umschlin gungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Die Erfindung betrifft weiter hin auch ein Verfahren zur Herstellung einer Lauf scheibe.The invention relates to a disc for stepless and a loop provided with a loop transmission according to the preamble of claim 1 The invention further relates towards a method of making a barrel disc.

Stufenlose Getriebe in Form von Umschlingungsgetrieben werden mit zunehmender Tendenz auch in Fahrzeugen ein gesetzt. Da die Leistungsübertragung dabei prinzipiell durch Reibschluß zwischen den Laufscheiben und dem Umschlingungsglied, das jeweils zwischen zwei sich gegenüberliegenden Laufscheiben angeordnet ist, er folgt, müssen entsprechende Anpreßkräfte aufgebracht werden. Optimal für den Wirkungsgrad ist ein Betrieb unmittelbar an der Rutschgrenze. Andererseits muß ein Durchrutschen des Umschlingungsgliedes in jedem Falle vermieden werden, da dies zu Schäden im Kontaktbereich der Leistungsübertragung führen würde und dadurch eine störungsfreie Funktion des Getriebes gefährdet wäre. Zur Abstimmung und zur gegenseitigen Anpassung zwi schen den Laufscheiben und dem Umschlingungsglied ist es deshalb bereits bekannt die Laufscheiben an ihren Kontaktflächen mit dem Umschlingungsglied mit einer besonderen Beschichtungsschicht zu versehen.Continuously variable transmissions in the form of belt transmissions are also used in vehicles with increasing tendency set. Since the power transmission is principally by friction between the discs and the Loop link, each between two itself opposite running disks is arranged, he follows, corresponding contact forces must be applied become. Operation is optimal for efficiency directly at the slip limit. On the other hand, a Slip through the belt link in any case be avoided as this will damage the contact area the power transmission would lead and thereby a trouble-free operation of the transmission would be at risk. For coordination and mutual adjustment between between the pulleys and the belt link it is therefore already known to their running disks Contact surfaces with the belt link with a special coating layer.

In der gattungsgemäßen DE-OS 27 26 613 ist das Problem der Herabsetzung des Reibwertes zwischen Scheibe und Umschlingungsglied durch einen trennenden Ölfilm be schrieben. Daraus wird dann abgeleitet, daß die erfor derlichen Antriebskräfte der Scheiben entsprechend zu erhöhen sind. Außerdem soll die Oberfläche der Kegel förmigen Laufscheiben aus einer aufgesinterten oder aufgespritzten körnigen Schicht aus metallischem oder keramischem Material, wie Karbiden oder Oxiden, beste hen. In dieser Veröffentlichung, ebenso wie in den japanischen Offenlegungen JP 01-87970 A oder JP 59-29870 A, soll dieses Problem durch eine entsprechende Porosität in der Oberfläche der Kontaktpartner, in der das Öl verschwinden kann, gelöst werden.In the generic DE-OS 27 26 613 is the problem the reduction of the coefficient of friction between the disc and Wrapping link through a separating oil film wrote. From this it is then deduced that the requ corresponding driving forces of the disks accordingly are increasing. In addition, the surface of the cone should shaped discs from a sintered or sprayed on granular layer of metallic or ceramic material, such as carbides or oxides, best hen. In this publication, as well as in the Japanese publications JP 01-87970 A or JP 59-29870 A, this problem is said to be appropriate Porosity in the surface of the contact partner, in the the oil can disappear.

In der JP 61-48656 A, wird darüber hinaus offenbart, wie der Reibwert durch einen Auftrag von entsprechend feinem, körnigen Material erhöht werden kann.JP 61-48656 A also discloses like the coefficient of friction by an order of accordingly fine, granular material can be increased.

All diesen Vorschlägen ist gemeinsam, daß sie durch ihre vergleichsweise rauhe Oberfläche den Aufbau von für die Kraftübertragung schädlichen Ölfilmen verhin dern, gleichzeitig aber das Umschlingungsglied, das im allgemeinen ein Band ist, durch Abtragsverschleiß ge fährden, da die Beschichtungsschicht auf den Lauf scheiben sehr hart und - im Gegensatz zu dem Werkstoff des Umschlingungsgliedes - verschleißfest ausgeführt ist.All of these proposals have in common that they are through their comparatively rough surface the build up of prevent oil films harmful to the power transmission change, but at the same time the belt link, which in general is a band due to abrasion endanger because the coating layer on the barrel discs very hard and - in contrast to the material of the looping link - wear-resistant is.

In der DE-OS 27 26 613 wird weiter ausgeführt, daß durch die in dieser Druckschrift beschriebenen Maßnah men auf den Scheiben der Anpreßdruck gesenkt werden kann. Setzt nun Rutschen oder ein Schlupf ein, wird durch die reduzierten Kontaktkräfte ein Fressen der Paarung vermieden.In DE-OS 27 26 613 it is further stated that by the measure described in this publication pressure on the washers can. If slides or a slip occurs, will due to the reduced contact forces, the Avoided pairing.

In der JP 62-37536 A wird offenbart, daß neben einer Beschichtung des Umschlingungsgliedes auch zusätzlich die Scheibenoberflächen mit einem der ersten Beschich tung ähnlichen Material versehen werden können. Be kanntermaßen neigen jedoch ähnliche Werkstoffe, insbe sondere unter Last, zum Fressen, so daß neben der sehr aufwendigen Maßnahme der Beschichtung des Umschlin gungsgliedes, zumeist ein Band, hier keine Abhilfe gegen adhäsiven Verschleiß zu erwarten ist.JP 62-37536 A discloses that in addition to a Coating of the loop member also additionally the pane surfaces with one of the first coatings similar material can be provided. Be however, similar materials are known to tend, in particular special under load, to eat, so that in addition to the very elaborate measure of coating the Umschlin link, mostly a ribbon, no remedy here against adhesive wear is to be expected.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsschicht zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß sich eine sehr tragfähige und verschleißbeständige Kontaktzone zwischen dem Um schlingungsglied und den Laufscheiben ausbilden läßt.The present invention is therefore based on the object to create a coating layer that is designed so that a very viable and wear-resistant contact zone between the um looping link and form the running disks.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Im kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 ist in Form eines Nebenanspruches eine weitere Lösung be schrieben, die auf dem gleichen Grundprinzip basiert.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved. In the characterizing part of claim 2 is in Form of a subsidiary claim another solution be wrote, which is based on the same basic principle.

Durch die erfindungsgemäßen Beschichtungschichten wird eine sehr tragfähige und verschleißbeständige Kontakt zone geschaffen. Es wird eine sehr dichte und - gege benenfalls nach einer Schleifbearbeitung - sehr glatte Oberfläche mit geringen Rauhtiefen erreicht.Through the coating layers according to the invention a very stable and wear resistant contact zone created. It will be a very dense and - against if necessary after grinding - very smooth Surface with low surface roughness reached.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer Kobalt-Basis legierung bzw. der Einsatz von Kobalt als Ma trixwerkstoff in einer alternativen Ausgestaltung mit zusätzlichen Hartstoffen ermöglicht es bei hohen Flä chendrücken ein Rutschen des Umschlingungsgliedes, insbesondere eines Bandes, zuzulassen, ohne daß Freß erscheinungen auftreten. Auf diese Weise ist es mög lich unter Beibehaltung der Übertragung einer Nennlei stung wirkungsgradoptimiert nahe der Rutschgrenze des Umschlingungsgliedes zu operieren.The use of a cobalt base according to the invention alloy or the use of cobalt as Ma trix material in an alternative embodiment additional hard materials make it possible for large areas then a slipping of the belt link, especially a tape, without feeding appearances occur. This way it is possible Lich while maintaining the transfer of a nominal amount efficiency optimized near the slip limit of the To operate the belt link.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der Beschich tungsschicht wird dann erreicht, denn die freßstabile Schicht auf einer, durch eine Wärmebehandlung erzeug ten, harten und steifen Oberfläche des Scheibengrund körpers erzeugt wird. Die Beschichtungsschicht ist da bei gegenüber dem Material des Umschlingungsgliedes elastischer ausgelegt, so daß sich durch eine Mikroan passung der Oberflächen ein hoher Gradanteil in Kon takt zwischen den Kontaktflächen der Laufscheiben und dem Umschlingungsglied herausbilden kann. Dies läßt sich dann wiederum als erhöhter Reibwert feststellen. Das unter der Beschichtungsschicht liegende harte Ma terial verhindert, daß sich das Umschlingungsglied durch Ermüdungs- oder Kriechprozesse dauerhaft in die Laufscheibenoberflächen einarbeiten kann.A particularly favorable configuration of the coating The treatment layer is then reached because the eating-stable Layer on one, produced by a heat treatment hard, stiff surface of the disc base body is generated. The coating layer is there in relation to the material of the loop member designed to be more elastic, so that a microan fit of the surfaces a high degree proportion in con clock between the contact surfaces of the discs and can form the loop member. This leaves then turn out to be an increased coefficient of friction. The hard dimension lying under the coating layer material prevents the loop member through fatigue or creep processes permanently into the Can incorporate the disc surfaces.

Bei Ausbildung der Beschichtungsschicht mit Kobalt als Matrixwerkstoff, in welcher Hartstoffe dispergiert sind, verhindert bei einer Gleitbeanspruchung Freßer scheinungen in den Kontaktbereichen.When forming the coating layer with cobalt as Matrix material in which hard materials are dispersed prevents fretting in the event of a sliding load appearances in the contact areas.

In den Ansprüchen 13 und 14 sind erfindungsgemäße Ver fahren zur Herstellung einer Laufscheibe für stufenlo se und mit einem Umschlingungsglied versehene Um schlingungsgetriebe beschrieben.In claims 13 and 14 are Ver invention drive to manufacture a disc for stepless se and provided with a loop member loop transmission described.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be schriebenen Ausführungsbeispielen.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and from the following in principle with reference to the drawing written embodiments.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines stu fenlosen Umschlingungsgetriebes mit zwei Lauf scheibenpaaren zur Kraftübertragung; und Figure 1 is a perspective view of a stepless belt transmission with two pairs of discs for power transmission. and

Fig. 2 eine Detailvergrößerung eines erfindungsgemä ßen Laufscheibenpaares. Fig. 2 shows an enlarged detail of a pair of running disks according to the invention.

Eine Eingangsleistung wird über eine Antriebswelle 1 und zwei mit ihr drehfest verbundene Laufscheiben 2 und 3 über ein Band 4 als Umschlingungsglied durch Reibschluß an Kontaktflächen 5a, 5b und 6a, 6b auf zwei Laufscheiben 7 und 8 übertragen. Eine Abtriebs welle 9 führt die Leistung bei einem Getriebe für ein Fahrzeug über einen nicht dargestellten Antriebsstrang zum Vortrieb des Fahrzeuges.An input power is transmitted via a drive shaft 1 and two running disks 2 and 3 connected to it in a rotationally fixed manner via a belt 4 as a wrapping member by frictional engagement on contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a, 6 b on two running disks 7 and 8 . An output shaft 9 performs the power in a transmission for a vehicle via a drive train, not shown, for propelling the vehicle.

In der Fig. 2 ist in einer Detailvergrößerung ein Paar bzw. Satz Laufscheiben 2, 7 bzw. 3, 8 dargestellt, die jeweils zusammenarbeiten. Die Kontaktflächen 5a, 6a und 5b, 6b sind mit einer Beschichtungsschicht 10 je weils in den Bereichen der Kegelform der Laufscheiben versehen. Die Beschichtungsschichten 10 sind jeweils auf Scheibengrundkörper 11 aufgebracht. Durch nicht näher dargestellte Stellglieder läßt sich jeweils der Abstand zwischen den Laufscheiben 2 und 3 und zwischen 7 und 8 einstellen, wodurch in bekannter Weise durch eine entsprechende radiale Verschiebung des Umschlin gungsgliedes 4 entlang der Kontaktflächen 5a, 5b bzw. 6a, 6b eine stufenlose Übersetzung der Antriebslei stung erreicht wird.In FIG. 2 in an enlarged detail of a pair or set of traveling wheels 2 shown 7 and 3, 8, cooperating respectively. The contact surfaces 5 a, 6 a and 5 b, 6 b are each provided with a coating layer 10 in the regions of the conical shape of the running disks. The coating layers 10 are each applied to the disk base body 11 . By actuators, not shown, the distance between the discs 2 and 3 and between 7 and 8 can be adjusted, whereby in a known manner by a corresponding radial displacement of the looping member 4 along the contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a, 6th b a stepless translation of the drive line is achieved.

Die Beschichtungsschicht 10 kann durch ein thermisches Spritzverfahren auf die Kontaktflächen 5a, 5b und 6a, 6b der Scheibengrundkörper 11 aufgebracht werden. Die Beschichtung wird dabei so aufgebracht, daß sehr glat te Oberflächen mit einer maximalen Rauhtiefe von 3 um entstehen. Durch die Beschichtungsschicht 10 mit ihrer geringen Porosität ist diese bei einer entsprechenden Schichtdicke von z. B. 0,1 bis 0,3 mm (zur besseren Darstellung ist die Beschichtungsschicht 10 in Fig. 2 stark überdimensioniert hervorgehoben) hoch tragfähig gegen Belastung durch das Umschlingungsglied 4 ausge legt.The coating layer 10 can be applied to the contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a, 6 b of the disk base body 11 by a thermal spraying process. The coating is applied in such a way that very smooth surfaces with a maximum roughness of 3 μm are produced. Due to the coating layer 10 with its low porosity, this is with a corresponding layer thickness of z. B. 0.1 to 0.3 mm (for a better representation, the coating layer 10 in FIG. 2 is highlighted oversized) highly load-bearing against the load from the loop member 4 .

Bei einer Ausbildung der Beschichtungsschicht 10 mit einer Kobalt-Basislegierung, die durch ein thermisches Spritzverfahren auf einen Scheibengrundkörper 11 aus gehärtetem Material aufgebracht werden kann, wird eine hohe Verschleißfestigkeit der Laufscheiben erreicht bei gleichzeitig elastischer Kontaktfläche 5a, 5b bzw. 6a, 6b. When the coating layer 10 is formed with a cobalt-based alloy, which can be applied to a disk base body 11 made of hardened material by a thermal spraying process, the wear disks achieve a high wear resistance with an elastic contact surface 5 a, 5 b or 6 a, 6 b.

Der Anteil von Kobalt an der Kobalt-Basislegierung an der Beschichtungsschicht 10 kann zwischen 30 und 70 Gew.-% aufweisen. Die restlichen Bestandteile können aus Chrom zwischen 2 und 15 Gew.-%, Wolfram zwischen 2 und 6 Gew.-% und Eisen zwischen 1 und 5 Gew.-% betragen.The proportion of cobalt in the cobalt-based alloy in the coating layer 10 can have between 30 and 70% by weight. The remaining constituents of chromium can be between 2 and 15% by weight, tungsten between 2 and 6% by weight and iron between 1 and 5% by weight.

Bei einer alternativen Ausbildung der Beschichtungs schicht 10 mit Kobalt als Matrixwerkstoff, in welche Hartstoffe, wie z. B. Wolframkarbid, dispergiert sind, verhindert bei Gleitbeanspruchung, d. h. bei einer Re lativbewegung während des Durchrutschens des Umschlin gungsgliedes 4, Freßerscheinungen in den Kontaktberei chen 5a, 5b und 6a, 6b. Bei der Ausgestaltung der Be schichtungsschicht 10 mit Kobalt als Matrixwerkstoff, kann der Anteil der Hartstoffe zwischen 80 und 90 Gew.-%, vorzugsweise 83 bis 88 Gew.-% betragen. Der Rest ist dementsprechend im wesentlichen Kobalt. Die dis pergierten Hartstoffe weisen eine Größe Dis zu 2 µm auf.In an alternative embodiment of the coating layer 10 with cobalt as the matrix material, in which hard materials, such as. B. tungsten carbide, are dispersed, prevents sliding loads, ie during a Re relative movement during the slipping of the looping member 4 , eating symptoms in the contact areas Chen 5 a, 5 b and 6 a, 6 b. When designing the coating layer 10 with cobalt as the matrix material, the proportion of hard materials can be between 80 and 90% by weight, preferably 83 to 88% by weight. Accordingly, the rest is essentially cobalt. The dispersed hard materials have a size Dis of 2 µm.

Durch das Aufbringen der Beschichtungsschicht 10 mit einem Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, das für beide Beschichtungsarten in gleicher Weise geeignet ist, läßt sich eine sehr geringe Restporosität von unter 1% erreichen.By applying the coating layer 10 with high-speed flame spraying, which is equally suitable for both types of coating, a very low residual porosity of less than 1% can be achieved.

Claims

1. disc for stepless and with a Umschlin supply link belt transmission, with a disk base body, which is provided on its contact surface with the loop member with a coating layer Be, characterized in that the disk base body ( 11 ) consists of a hardened material, and that the Coating layer ( 10 ) is elastic and has a cobalt-based alloy.

2. disc for stepless and provided with a Umschlin supply link belt transmission, with a disc base body, which is provided on its contact surface with the loop member with a coating layer Be, characterized in that the coating layer ( 10 ) has cobalt as Ma trixwerkstoff in which hard materials are perforated.

3. running disc according to claim 2, characterized in that the hard materials have tungsten carbide.

4. Running disc according to claim 2 or 3, characterized in that the proportion of hard materials between 80 and 90% by weight, is preferably 83 to 88% by weight.

5. Running disc according to one of claims 2 to 4, characterized in that the dispersed hard materials a size up to 2 µm.

6. runner according to claim 1, characterized in that the cobalt base alloy between 30 and 70% by weight Has cobalt.

7. Running disk according to claim 6, characterized in that in the remaining% by weight chromium, tungsten and iron are included.

8. running disc according to claim 7, characterized in that the proportion of chromium between 2 and 15 wt .-%, the Tungsten content between 2 and 6 wt .-% and The proportion of iron is between 1 and 5% by weight.

9. A running disk according to claim 1, characterized in that the disk base body ( 11 ) consists of steel which has been heat-treated by case hardening or by tempering.

10. Runner according to one of claims I to 9, characterized in that the thickness of the coating layer ( 10 ) is between 0.1 and 0.3 mm.

11. Running disc according to one of claims 1 to 10, characterized in that the coating layer ( 10 ) is applied by high-speed flame spraying.

12. Running disc according to one of claims 1 to 11, characterized in that the coating layer ( 10 ) has a maximum roughness depth of 3 microns.

13. A process for the production of a running disk for stepless and with a wrap-around belt transmission, with a coating layer being brought up on a disk bengrundkörper at its contact surface with the looping member, characterized in that bengrundkörper on the disk made of hardened material ( 11 ) a cobalt-based alloy is applied as an elastic coating layer ( 10 ).

14. A method for producing a disc for stepless and verse with a wrapping hene belt transmission, wherein on a Schei bengrundkörper a coating layer is brought up on its contact surface with the order looping, characterized in that on the disc base body ( 11 ) a coating layer ( 10 ) with cobalt as the matrix material, in which hard materials are dispersed, is brought up.

15. The method according to claim 14, characterized in that the hardening of the disk base body ( 11 ) is carried out by case hardening or tempering.

16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the coating layer ( 10 ) is applied by high-speed flame spraying.

17. The method according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the coating layer ( 10 ) is applied with a maximum spatial depth of 3 microns.