DE69910327T2

DE69910327T2 - Keilriemenscheibe und stufenlos regelbares Getriebe mit einer derartigen Scheibe

Info

Publication number: DE69910327T2
Application number: DE69910327T
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Yokohama-shi Chiba; Makoto Hadano-shi Yoshida; Toshikazu Yokosuka-shi Nanbu
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: EP0997670A3; EP0997670A2; JP2000130527A; US6254503B1; DE69910327D1; EP0997670B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Riemenscheibe, verwendbar in Getrieben von Fahrzeugen und industriellen Ausrüstungen, und genauer gesagt auf eine Riemenscheibe, verwendbar in Verbindung mit einem V-förmigen Antriebsriemen in einem stufenlos variablen Getriebe (Continuously Variable Transmission – CVT) von Fahrzeugen, und auf das CVT, dass die Riemenscheibe verwendet.
Unter den herkömmlich vorgeschlagenen Getrieben für Fahrzeugen und industriellen Ausrüstungen sind zwei Typen von Getrieben bekannt, die so angepasst sind, um stufenlos Umdrehungen über eine Antriebswelle auf eine Abtriebswelle zu übertragen. Ein Typ von Getrieben ist ein Typ eines Zahnradzugs, der eine Mehrzahl von ineinandergreifenden Zahnrädern umfasst, und der andere Typ ist ein mit einem Riemen angetriebenes CVT, das einen Antriebsriemen umfasst.
Das mittels Antriebsriemen angetriebene CVT, das herkömmlich vorgeschlagen ist, umfasst eine Eingangsriemenscheibe, verbunden mit einer Energiequelle, wie beispielsweise einem Motor, und eine Abtriebsriemenscheibe, antriebsmäßig verbunden mit einer Eingangsriemenscheibe über einen endlosen Antriebsriemen, der dazwischen dangeordnet ist und aus Metall hergestellt ist. Die Riemenscheiben definieren jeweils V-förmige Nuten, in denen der Antriebsriemen angeordnet ist. Die Breite der V-förmigen Nut jeder Riemenscheibe ist in einer Richtung einer Drehachse der Riemenscheiben variabel. Die Drehung der Eingangsriemenscheibe wird kontinuierlich, stufenlos auf die Ausgangsriemenscheibe in Abhängigkeit einer kontinuierlichen Variation der Breiten der V-förmigen Nuten der Riemenscheiben übertragen. Das CVT dieses Typs ist in „C4 Automatic Transaxle" des New Model Car Manual mit dem Titel „NISSAN Primera Primera Camino", veröffentlicht, im September 1997, offenbart.
Dabei ist herkömmlich eine Riemenscheibe für das mittels Riemen angetriebene CVT vorgeschlagen worden. Die Riemenscheibe ist unter Verwendung eines Werkstücks, hergestellt aus einem nickel-legierten Stahl, hergestellt. Das Werkstück wird einem Einsatz-Härten (caburizing-quenching) und Anlassen (tempering) unterworfen und dann einem Schleifen, um so auf dem äußeren Umfang Kontaktflächen zu bilden, die in Kontakt mit dem Riemen treten, wenn der Riemen in der V-förmigen Nut der Riemenscheibe platziert wird.
Dabei ist auch ein endloser Antriebsriemen für das CVT bekannt, der einen mehrschichtigen Ring umfasst, der aus einer Mehrzahl von ringförmigen Bändern, laminiert einer auf den anderen, und einer Mehrzahl von V-förmigen Elementen, kontinuierlich angeordnet Seite an Seite entlang der Umfangsrichtung des mehrschichtigen Rings, umfasst. Jedes der V-förmigen Elemente besitzt Seitenflächen, die in Kontakt mit den Kontaktflächen jeder Riemenscheiben stehen, wenn der Antriebsriemen mit der V-förmigen Nut der Riemenscheibe in Eingriff gebracht wird. Das V-förmige Element wird aus einem Werkstück hergestellt, gefertigt aus einem geeigneten Stahl, ausgewählt aus Kohlenstoffstählen oder Legierungsstählen, verwendet für Maschinen, Kohlenwerkzeugstählen, Legierungswerkzeugstählen, und dergleichen. Bei der Herstellung der V-förmigen Elemente wird das Werkstück einer geeigneten Wärmebehandlung, wie beispielsweise einem Härten und einem Anlassen, einem Einsatz-Härten und einem Anlassen, einem Carbonitrierungs-Härten und Anlassen und einer Induktions-Härtung, und Temperung, einer Induktions-Härtung und dergleichen, unterworfen.
Das United States Patent Nr. 5,011,461 offenbart einen Antriebsriemen, der in dem mittels Riemen angetriebenen CVT verwendet wird. Der Antriebsriemen umfasst einen endlosen Träger mit Querelementen, angeordnet an dem endlosen Träger. Die Querelemente sind mit Seitenflächen versehen, die zu Kontaktoberflächen der Riemenscheiben passen, die die V-förmigen Nuten dazwischen, jeweils, definieren. Die Seitenflächen sind mit Wülsten und Nuten ausgebildet. Die Wülste und die Nuten erstrecken sich gerade oder schräg relativ zu der Längsrichtung des endlosen Trägers. Diese Anordnung ist für das Abgeben von Öl und für das Beibehalten eines Schlupfs, verursacht durch einen Ölfilm, der zwischen der Kontaktfläche jeder Riemenscheibe und der Seitenfläche jedes Querelements gebildet ist, vorgesehen. Die GB 1 523 431 weist die Merkmale auf, wie sie in dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 angegeben sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Bedarf zum Schaffen einer Riemenscheibe für das mittels Riemen angetriebene, stufenlos variable Getriebe (CVT) vorhanden, dass eine verringerte Größe besitzt und ein erhöhtes Drehmoment übertragen kann, für den Zweck eines Verringerns des Gewichts von Fahrzeugen und zum Verbessern der Kraftstoffökonomie im Hinblick auf die Einflüsse von Umgebungsbedingungen in der Zukunft.
Unter der Annahme, dass die herkömmlich vorgeschlagene Riemenscheibe in dem mittels Riemen angetriebenen CVT verwendet wird und mit einem Motor mit hoher Leistung mit einem hohen Drehmomentausgang betrieben wird, tendieren die Kontaktflächen der Riemenscheibe, die in Reibungskontakt mit dem Band stehen, dazu, dass sie an der gegenüberliegenden Fläche des Bands anhaften oder davon abgelöst werden. Dies kommt daher, dass die Kontaktflächen der Riemenscheibe eine geringere Abnutzungsbeständigkeit haben, was aus der Auswahl der Materialien für die Riemenscheibe und der Wärmebehandlung, wie dies herkömmlich vorgeschlagen ist, resultiert. Die Adhäsion oder das Ablösen der Kontaktoberflächen der Riemenscheibe wird eine Verringerung in der Drehmomentübertragungsfunktion des CVT bewirken. In dem Fall der Verwendung der Riemenscheiben, hergestellt aus Materialien, die ausgewählt sind, und die der Wärmehandlung unterworfen sind, wie dies herkömmlich vorgeschlagen ist, wird es deshalb erforderlich sein, einen Abstand zwischen die den die Riemenscheibe tragenden Wellen zu vergrößern oder eine Konfiguration des Riemens zu ändern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Riemenscheibe zu schaffen, die hoch abnutzungsbeständige, äußere Oberflächen hat, die in Kontakt mit einem Band des CVT gebracht sind, und demzufolge gerade dann haltbar sind, wenn sie im Betrieb eines Motors mit hohem Drehmoment verwendet werden, und ein mittels Riemen angetriebenes CVT, dass die Riemenscheibe verwendet, zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Riemenscheibe zu schaffen, die eine verringerte Größe besitzt, und ein mittels Band angetriebenes CVT, dass die Riemenscheibe verwendet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Riemenscheibe zur Verwendung mit einem Endlos-Metallriemen geschaffen, die umfasst: Riemenscheiben-Hälften, die um eine Achse gedreht werden können und in einer Richtung der Achse relativ bewegt werden können, wobei die Riemenscheiben-Hälften kegelstumpfförmige Abschnitte, die einander symmetrisch gegenüberliegen, sowie Au ßenflächen enthalten, die an den kegelstumpfförmigen Abschnitten so angeordnet sind, dass sie mit dem Endlos-Metallriemen in Eingriff gebracht werden können, wobei die Außenflächen einander axial gegenüberliegen und relativ zu der Achse geneigt sind, wobei die Außenflächen eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm sowie eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g haben.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein stufenlos variables Getriebe geschaffen, das umfasst:
eine Eingangswelle;
eine Ausgangswelle;
eine erste Riemenscheibe, die auf der Eingangswelle angeordnet ist, wobei die erste Riemenscheibe erste kegelstumpfförmige Abschnitte, die einander symmetrisch gegenüberliegen, sowie eine erste Kontaktfläche enthält, die an den ersten kegelstumpfförmigen Abschnitten angeordnet ist;
eine zweite Riemenscheibe, die auf der Ausgangswelle angeordnet ist, wobei die zweite Riemenscheibe zweite kegelstumpfförmige Abschnitte, die einander symmetrisch gegenüberliegen, sowie eine zweite Kontaktfläche enthält, die an den zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitten angeordnet ist; und
einen Endlos-Metallriemen, der die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe verbindet, wobei der Endlos-Metallriemen eine Fläche enthält, die mit der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche in Eingriff ist;
wobei wenigstens die erste Kontaktfläche oder die zweite Kontaktfläche eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm sowie eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Riemenscheibe, die eine Kontaktfläche enthält, geschaffen, das umfasst:
Ausbilden einer Vorform aus einem Werkstück, das aus Legierungsstahl besteht, der wenigstens Mangan (Mn) und Chrom (Cr) enthält;
Durchführen von Einsatzhärten und Anlassen der Vorform, so dass sie eine effektive Härtetiefe von nicht weniger als 0,7 mm in Bezug auf eine Bezugs-Vickershärte (Hv) von 550 bei einer Belastung von 200 g hat;
Schleifen der Vorform, um eine Außenfläche zu schaffen; und
Kugelstrahlen der Außenfläche der Vorform, um die Kontaktfläche mit einer durchschnittlichen Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm und einer Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g zu versehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Schnitt durch ein mittels Riemen angetriebenes, stufenlos variables Getriebe (CVT), umfassend eine Ausführungsform einer Riemenscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Konturtafel, die eine Mikrostruktur einer äußeren Oberfläche der Riemenscheibe darstellt; und
3A und 3B zeigen perspektivische Ansichten, die einen Teil eines endlosen Antriebsriemens für das CVT der 1 und ein Element, dass das Band bildet, jeweils, darstellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 nun ist ein mittels Riemen angetriebenes, stufenlos variables Getriebe (Continuously Variable Transmission – CVT) dargestellt, bei dem eine Riemenscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das CVT eine Eingangsriemenscheibe oder Seilscheibe 1, angeordnet auf einer Eingangswelle S1. Die Eingangsriemenscheibe 1 ist mit einer Energiequelle (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem Motor, über die Einganswelle S1 und einer Kupplung (nicht dargestellt), mit der Eingangswelle S1, verbunden. Die Eingangsriemenscheibe 1 ist um eine Achse X drehbar und umfasst eine Kontaktfläche, die in Kontakt mit einem endlosen Metallriemen 6 gebracht ist, wie dies später erläutert wird. Genauer gesagt umfasst die Eingangsriemenscheibe 1 zwei Riemenscheiben-Hälften 2 und 4, die um die Achse X drehbar sind und relativ in einer Richtung der Achse X bewegbar sind. Die axial fixierte Riemenscheiben-Hälfte 2 ist integral mit der Eingangswelle S1 gebildet und die axial bewegbare Riemenscheiben-Hälfte 4 ist mit der fixierten Riemenscheiben-Hälfte 2 verbunden. Die fixierte und die bewegbare Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 umfassen kegelstupfförmige Bereiche 2A und 4A, symmetrisch gegenüberliegend zueinander, und Nabenbereiche 2B und 4B, mit den konischen Bereichen 2A und 4A verbunden. Jeder der kegelstumpfförmigen Bereiche 2A und 4A umfasst umfangsmäßige, äußere Oberflächen 3 und 5. Die umfangsmäßigen äußeren Flächen 3 und 4 sind axial zueinander gegenüberliegend und relativ zu der Achse X abgeschrägt. Die äußeren Oberflächen 3 und 5 definieren die Kontaktfläche der Eingangsriemenscheibe 1 und wirken so zusammen, um eine V-förmige Umfangsnut dazwischen zu definieren.
Das CVT umfasst auch eine Ausgangsriemenscheibe oder Seilscheibe 11, drehbar um eine Achse Y und auf einer Ausgangswelle S2 angeordnet. Die Ausgangsriemenscheibe 11 besitzt eine ähnliche Struktur wie die Eingangsriemenscheibe 1. Die Ausgangsriemenscheibe 11 besitzt eine Kontaktfläche, die in Kontakt mit dem endlosen Metallband 6 gebracht ist. Die Ausgangsriemenscheibe 11 umfasst Riemenscheiben-Hälften 12 und 14, drehbar um die Achse Y und relativ bewegbar in einer Richtung der Achse Y. Die Riemenscheiben-Hälfte 12 ist axial fixiert und integral mit der Ausgangswelle S2 gebildet und die Riemenscheiben-Hälfte 14 ist axial bewegbar mit der fixierten Riemenscheiben-Hälfte 12 verbunden. Die fixierte und die bewegbare Riemenscheiben-Hälften 12 und 14 umfassen kegelstumpfförmige Bereiche 12A und 14A, symmetrisch gegenüberliegend zueinander, und Nabenbereiche 12B und 14B, verbunden mit den konischen Bereichen 12A und 14A. Jeder der kegelstumpfförmigen Bereiche 12A und 14A umfasst umfangsmäßige, äußere Oberflächen 13 und 14, die axial zueinander gegenüberliegend sind und relativ zu der Achse Y abgeschrägt bzw. geneigt sind. Die äußeren Oberflächen 13 und 14 definieren die Kontaktfläche der Ausgangsriemenscheibe 11 und wirken so zusammen, um eine V-förmige, umfangsmäßige Nut dazwischen zu definieren.
Zumindest entweder die Kontaktfläche der Eingangsriemenscheibe 1 oder die Kontaktfläche der Ausgangsriemenscheibe 11 besitzt eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm und eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g. In dieser Ausführungsform wird die Kontaktfläche der Eingangsriemenscheibe 1, nämlich die axial gegenüberliegenden äußeren Flächen 3 und 5 der festgelegten bzw. befestigten und der bewegbaren Riemenscheiben-Hälften 2 und 4, eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm und die Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei der Belastung von 200 g haben. Die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) ist in Japanese Industrial Standard (JIS) B0601-1994 vorgeschrieben.
In einem Fall, bei dem Ra der äußeren Oberflächen 3 und 4 geringer als 0,1 μm ist, wird die Reibungskraft zwischen den äußeren Flächen 3 und 5 und den Seitenflächen 6F der Blöcke 6B des Riemens 6 unerwünscht niedrig. Falls Ra der äußeren Oberflächen 3 und 5 mehr als 0,5 μm beträgt, kann eine ausreichende Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit der äußeren Flächen 3 und 5, was Ziel der vorliegenden Erfindung ist, nicht erreicht werden. Falls Hv der äußeren Flächen 3 und 5 geringer als 850 ist, dann kann die vorgesehene, ausreichende Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit der äußeren Oberflächen 3 und 5 nicht erreicht werden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die äußeren Oberflächen 3 und 5 bei einer Tiefe und 3 bis 5 μm von den äußersten Bereichen davon die Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850, und bevorzugter nicht weniger als 900 bei der Belastung von 200 g, haben. Dies kann die Abnutzung, die an den äußersten Bereichen der äußeren Oberflächen verursacht wird, reduzieren oder im Wesentlichen vollständig beseitigen.
Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Kontaktfläche, die nämlich die axial gegenüberliegenden, äußeren Flächen 3 und 5 der Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 der Eingangsriemenscheibe 1, eine maximale Höhe, (Ry) von 0,6 bis 2,5 μm besitzt. Dies kann eine Erhöhung in der Tiefe einer Abnutzung verhindern, die dann auftreten wird, wenn die Oberflächenrauigkeit der äußeren Oberflächen 3 und 5 übermäßig wird. Falls die Ry geringer als 0,6 μm ist, wird die Reibungskraft zwischen jeder äußeren Fläche 3 und 5 und der entsprechenden Seitenfläche 6F jedes Blocks 6B des Riemens 6 unerwünscht niedrig. Falls die Ry mehr als 2,5 μm beträgt, dann kann die beabsichtigte, ausreichende Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit der äußeren Oberflächen 3 und 5 nicht erreicht werden. Die maximale Höhe (Ry) ist auch in Japanese Industrial Standard (JIS) B0601-1994 vorgeschrieben.
Weiterhin ist eine kompressive Restspannung an dem äußersten Bereich jeder der äußeren Oberflächen 3 und 5 der Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 der Eingangsriemenscheibe 1 nicht geringer als 1 Gpa. Dies kann weiter die Abnutzung, verursacht an den äußeren Oberflächen 3 und 5, reduzieren. Falls die kompressive Restspannung geringer als 1 GPa ist, kann die beabsichtigte, ausreichende Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit der äußeren Oberflächen 3 und 5 nicht erreicht werden.
Weiterhin besitzt jede der äußeren Oberflächen 3 und 5 der Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 der Eingangsriemenscheibe 1 eine Mikrostruktur mit zufälligen, feinen Unregelmäßigkeiten, wobei eine große Anzahl von Vertiefungen und Vorsprüngen unter Zufall angeordnet sind. Die Mikrostruktur ist in 2 dargestellt und wird später durch Beispiele erläutert werden. Mit der Bildung der Mikrostruktur kann die Abnutzung der Kontaktflächen 3 und 5, die von einer Adhäsion mit dem Riemen 6 resultiert, verhindert werden.
Der endlose Metallriemen 6 ist in den jeweiligen V-förmigen, umfangsmäßigen Nuten zwischen den gegenüberliegenden, äußeren Oberflächen 3 und 5 der Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 der Eingangsriemenscheibe 1 und zwischen den gegenüberliegenden, äußeren Oberflächen 13 und 15 der Riemenscheiben-Hälften 12 und 14 der Ausgangsriemenscheibe 11 angeordnet. Die Eingangsriemenscheibe 1 und die Ausgangsriemenscheibe 11 sind betriebsmäßig durch den Riemen 6 verbunden. Genauer gesagt umfasst, wie in 3A dargestellt ist, das Metallband 6 zwei beabstandete Ringe 6A und eine Mehrzahl von im Wesentlichen V-förmigen Blöcken 6B, getragen durch den Ring 6A. Jeder Ring 6A besitzt eine mehrschichtige Struktur, die eine Vielzahl von Endlosbändern, laminiert aufeinander, aufweist. Die Blöcke 6B sind in Reihen angeordnet und stehen in engem Kontakt miteinander in der Umfangsrichtung des Rings 6A. Jeder Block 6B besitzt gegenüberliegende Vertiefungen 6R, die sich quer relativ zu der Umfangsrichtung des Rings 6A erstrecken, wie in 3B dargestellt ist. Die Ringe 6A sind an den vertieften Bereichen 6R eingepasst befestigt. Der Block 6B besitzt gegenüberliegende Seitenflächen 6F, angeordnet unterhalb der vertieften Bereiche 6R. Die Seitenoberflächen 6F stehen in Kontakt mit den äußeren Oberflächen 3 und 5 der Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 der Eingangsriemenscheibe 1 und den äußeren Oberflächen 13 und 15 der Riemenscheiben-Hälften 12 und 14 der Ausgangsriemenscheibe 11, wie dies in 1 dargestellt ist, wenn der Riemen 6 in die V-förmigen, umfangsmäßigen Nuten zwischen den Riemenscheiben-Hälften 2 und 4 der Eingangsriemenscheibe 1 und der Riemenscheiben-Hälften 12 und 14 der Ausgangsriemenscheibe 11 platziert ist.
Die bewegbaren Riemenscheiben-Hälften 4 und 14 der Eingangsriemenscheibe 1 und der Ausgangsriemenscheibe 11 sind gleitend durch Kugelwellen 7 und 17 an den Nabenbereichen 2B und 12B der festgelegten Riemenscheiben-Hälften 2 und 12 der Eingangsriemenscheibe 1 und der Ausgangsriemenscheibe 11 jeweils gehalten. Die Kugelwelle 7 an der Seite der Eingangsriemenscheibe umfasst eine sich axial erstreckende Nut 8, gebildet in einer äußeren Umfangsfläche des Nabenbereichs 2B, und eine sich axial erstreckende Nut 9, gebildet in einer inneren Umfangsfläche des Nabenbereichs 4B der bewegbaren Riemenscheiben-Hälfte 4. Die Nuten 8 und 9 besitzen jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt und wirken so zusammen, um eine axiale Nut zu bilden, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, in den Stahlkugeln 11 aufgenommen sind. Ähnlich umfasst die Kugelwelle 17 an der Seite der Ausgangsriemenscheibe sich axial erstrecken de Nuten 18 und 19, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen. Die Nuten 18 und 19 sind in einer äußeren Umfangsfläche des Nabenbereichs 12B der fixierten Riemenscheiben-Hälfte 12 und einer inneren Umfangsoberfläche des Nabenbereichs 14B der bewegbaren Riemenscheiben-Hälfte 14, jeweils, gebildet. Stahlkugeln 20 sind in eine axiale Nut, gebildet durch die halbkreisförmigen Nuten 18 und 19, aufgenommen.
Die bewegbaren Riemenscheiben-Hälften 4 und 14 der Eingangsriemenscheibe 1 und der Ausgangsriemenscheibe 11 werden durch eine geeignete Betätigungseinrichtung, wie beispielsweise über einen hydraulischen Druck, entlang der Nabenbereiche 2B und 12B der entsprechenden, fixierten Riemenscheiben-Hälften 2 und 12 davon jeweils bewegt. Ein Betriebsdurchmesser des Riemens 6 zwischen der Eingangsriemenscheibe 1 und der Ausgangsriemenscheibe 11 ist kontinuierlich bzw. stufenlos durch kontinuierlich sich ändernde Breiten der V-förmigen Umfangsnuten der Eingangsriemenscheibe 1 und der Ausgangsriemenscheibe 11 einstellbar. Aufgrund der kontinuierlichen Einstellung des Betriebsdurchmessers des Bands 6 kann die Drehung der Ausgangsriemenscheibe 11 kontinuierlich variabel auf die Ausgangswelle S2 übertragen werden. In einem Fall, bei dem die Breite 1w der V-förmigen Umfangsnut der Eingangsriemenscheibe 1 erhöht wird und die Breite 11w der V-förmigen Umfangsnut der Ausgangsriemenscheibe 11 verringert wird, wird die Drehung der Eingangsriemenscheibe 1 verlangsamt und auf die Ausgangsriemenscheibe 11 übertragen. In diesem Zustand befindet sich die Maschinengeschwindigkeit in einem niedrigen Bereich. Umgekehrt wird in einem Fall, bei dem die Breite 1w der V-förmigen Umfangsnut der Eingangsriemenscheibe 1 verringert wird und die Breite 11w der V-förmigen Umfangsnut der Ausgangsriemenscheibe 11 erhöht wird, die Drehung der Eingangsriemenscheibe 1 beschleunigt und auf die Ausgangsriemenscheibe 11 übertragen. Die Maschinengeschwindigkeit befindet sich in einem Overdrive-Bereich.
Mit der Anordnung des CVT so, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das Maschinendrehmoment von der Eingangsriemenscheibe 1 auf die Ausgangsriemenscheibe 11 über den Riemen 6 und dann auf Zahnräder, ein Differential und Antriebsachsen und Räder (nicht dargestellt) übertragen.
Obwohl die Riemenscheibe der vorliegenden Erfindung bei der Eingangsriemenscheibe 1 in der vorstehenden Ausführungsform angewandt wird, kann sie auch bei der Ausgangsriemenscheibe 11 und sowohl bei der Eingangsriemenscheibe 1 als auch der Ausgangsriemenscheibe 11 angewandt werden.
Weiterhin kann das CVT der vorliegenden Erfindung bei einem Getriebe von Fahrzeugen und industriellen Ausrüstungen, und besonders bevorzugt bei einem Getriebe von Fahrzeugen, angewandt werden. Ein Verfahren zum Herstellen der Riemenscheibe, umfassend die Kontaktfläche, die die Oberflächenrauigkeit und die Oberflächenhärte so besitzt, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird nun erläutert. Es sollte angemerkt werden, dass sowohl die Eingangsriemenscheibe 1 als auch die Ausgangsriemenscheibe 11 durch den entsprechenden Prozess hergestellt werden können. Der Prozess bzw. das Verfahren ist nur erläuternd und es soll nicht darauf beschränkt werden.
Zuerst wird ein Werkstück für jede Riemenscheiben-Hälfte der Riemenscheibe, die aus einem Legierungsstahl hergestellt ist, der mindestens Mangan (Mn) und Chrom (Cr) enthält, präpariert und zu einer Vorform geformt, die eine Form im Wesentlichen einer Riemenscheiben-Hälfte besitzt, wie dies in der vorstehenden Ausführungsform erläutert ist. Der Legierungsstahl kann von einer bekannten Art, verwendet für Maschinenbauelemente, sein.
Als nächstes wird die so erhaltene Vorform durch ein Einsatz-Härten und ein Anlassen behandelt, um so eine effektive Tiefe von nicht weniger als 0,7 mm in Bezug auf eine Referenz-Vickers-Härte (Hv) von 550 bei einer Belastung von 200 g zu haben.
Darauffolgend wird die wärmebehandelte Vorform einem Schleifen unterworfen, um so mit einer äußeren Umfangsoberfläche versehen zu werden, die als die Kontaktfläche der Riemenscheibe wirkt.
Dann wird die äußere Umfangsoberfläche der Vorform einem Kugelstrahlen unterworfen, um so eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm und die Vikkershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei der Belastung von 200 g zu haben. In dem Kugelstrahlprozess wird die äußere Umfangsfläche der Vorform auch mit der Mikrostruktur versehen, die zufällige, feine Unregelmäßigkeiten besitzt. Es wird nämlich eine große Anzahl von Vertiefungen und Vorsprüngen unter Zufall auf der äußeren Umfangsoberfläche angeordnet. So wird jede der Riemenscheiben-Hälften hergestellt und zu der integralen Riemenscheibe zusammengebaut.
Material, das kein Mn und Cr enthält, ist für das Werkstück ungeeignet. Dies kommt daher, dass in dem Fall der Verwendung des Werkstücks, hergestellt aus dem Material, dass kein Mn und Cr enthält, die Härtungsfähigkeit gering ist, und deshalb besitzt die Vorform eine nicht vollständig gehärtete Struktur. Dies tendiert dazu, fehlzuschlagen, die vorstehend beschriebene, ausreichende Härte der Kontaktfläche der Riemenscheibe zu erreichen. Weiterhin ist es nicht bevorzugt, dass die effektive Gehäusetiefe der Vorform geringer als 0,7 mm im Hinblick auf die Referenz-Vickers-Härte (Hv) von 550 ist. In dem Fall der Verwendung einer solchen Vorform ist es wahrscheinlich, dass die Kontakfläche der fertiggestellten Riemenscheibe nicht die beabsichtigte Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit und die anderen, gewünschten Eigenschaften zeigen kann.
Es ist bevorzugt, dass das Kugelstrahlen unter Verwendung einer Luftkugelstrahlmaschine unter einem Strahldruck von nicht weniger als 0,2 MPa und mit Kugeln, die einen Teilchendurchmesser von 0,03 bis 0,2 mm und eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 750 bei einer Belastung von 200 g haben, durchgeführt wird. In dem der Kugelstrahlprozess durchgeführt wird, ist es möglich, eine große Anzahl von Riemenscheiben in einer Massenproduktion, von denen jede die Kontaktflächen umfasst, die die erhöhte Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit besitzt, in einem industriellen Maßstab herzustellen. In dem Kugelstrahlprozess ist es nicht bevorzugt, dass der Strahldruck geringer als 0,2 MPa ist. Falls das Kugelstrahlen bei dem Strahldruck von weniger als 0,2 MPa durchgeführt wird, ist es wahrscheinlich, dass die Härte des äußersten Bereichs der anderen Oberfläche und die kompressive Restspannung davon manchmal gegenüber dem vorstehend beschriebenen, erwünschten Bereich versetzt wird. Zusätzlich können verschiedene granulare oder sphärische Materialien, die die vorstehend beschriebene Härte und den Teilchendurchmesser besitzen, typischerweise Stahlkugeln, als die Strahlenmittel verwendet werden. Es ist nicht bevorzugt, die Strahlenmittel zu verwenden, die den Teilchendurchmesser außerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs besitzen. In dem Fall der Verwendung der Strahlenmittel, die einen Teilchendurchmesser von geringer als 0,03 mm besitzen, ist die kinetische Energie der Strahlenmittel gering. In dem Fall der Verwendung von Strahlenmitteln, die einen Teilchendurchmesser von größer als 0,2 mm besitzen, ist die Geschwindigkeit der Strahlenmittel viel geringer. In beiden Fällen liegen die Oberflächenhärte und die kompressive Restspannung der äußeren Oberfläche der Riemenscheibe, die erhalten ist, nicht immer in dem vorstehend beschriebenen, erwünschten Bereich.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird in weiterem Detail anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Allerdings sind diese Beispiele nur erläuternd, und es ist nicht vorgesehen, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung dadurch einzuschränken.
BEISPIEL 1
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde entsprechend den nachfolgenden Abläufen präpariert. Ein Werkstück, hergestellt aus SCr 420H (Chromstahl), vorgeschrieben in Japanese Industrial Standard (JIS) G 4052, wurde geschnitten, heißgeschmiedet und einer Aufrauungsendbearbeitung unterworfen, um so zu einer im Wesentlichen halbförmigen Vorform einer Riemenscheibe, erläutert in der vorstehenden Ausführungsform, gebildet zu werden. Die so erhaltene Vorform wurde einer Wärmebehandlung unterworfen. Bei der Wärmebehandlung wurde die Vorform bei einer Temperatur von 920°C in einer Atmosphäre karbonisiert, die ein Kohlenstoffpotential (Cp) von 0,9% besaß, und zwar für 16 Stunden. Das Cp stellt die Atmosphärenzusammensetzungen dar, geeignet, um den Kohlenstoffgehalt eines Stahls beim Karbonisieren auszubalancieren. Darauffolgend wurde die karbonisierte Vorform einer Diffusion bei einer Temperatur von 920°C in einer Atmosphäre unterworfen, die ein Cp von 0,7% besaß, und zwar für 2 Stunden. Die diffus gemachte Vorform wurde dann bei einer Temperatur von 840°C gekühlt, in einem Öl abgeschreckt, das eine Temperatur von 80°C besaß, und dann bei einer Temperatur von 170°C für zwei Stunden angelassen. Die wärmebehandelte Vorform wurde geschliffen mit einer Maschinentolleranz von 0,2 mm, um so mit der äußeren Umfangsoberfläche versehen zu werden, die als die Kontaktfläche wirkt. Das Schleifen wurde so durchgeführt, dass die äußere Umfangsoberfläche der Vorform eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,12 μm nach einem Schleifen, angegeben in der Tabelle, besaß.
Die so gebildete, äußere Umfangsoberfläche der Vorform wurde dann einem Kugelstrahlen unter Verwendung einer Luftkugelstrahlmaschine und von Stahlkugeln als Strahlmittel unterworfen. Die Stahlkugeln besaßen einen Teilchendurchmesser von 0,05 mm und eine Vickershärte (Hv) von 750 bei einer Belastung von 200 g. Die Luftkugelstrahlmaschine besaß eine Strahldüse, die einen Öffnungsdurchmesser von 5 mm besaß. Der Strahlluftdruck betrug 0,5 MPa und die Strahlzeit betrug 180 Sekunden. Der Abstand zwischen der Düse und der äußeren Umfangsoberfläche der Vorform wurde auf 100 mm eingestellt. Um ein im Wesentlichen gleichförmiges Strahlen auf der äußeren Umfangsfläche der Vorform durchzuführen, wurde die Vorform gedreht und gleichzeitig wurde die Düse hin- und her zwischen Positionen bewegt, wo die Öffnung der Düse auf die radial inne ren und äußeren Umfänge der äußeren Umfangsoberfläche der Vorform, jeweils, gerichtet wurde. Die Riemenscheiben-Hälfte wurde so hergestellt.
Als nächstes wurde die so hergestellte Riemenscheiben-Hälfte Messungen hinsichtlich einer Oberflächenhärte, einer Oberflächenrauigkeit, einer kompressiven Restspannung, einer effektiven Tiefe und einer Oberflächenmikrostruktur unterworfen. Die Oberflächenhärte wurde auf der äußersten Oberfläche der Riemenscheiben-Hälfte gemessen, die durch ein Glanzabschleifen von 3 bis 5 μm erzielt wurde, und dargestellt durch eine Vickershärte (Hv) bei einer Belastung von 200 g. Die Oberflächenmikrostruktur wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) gemessen, wie später erläutert wird.
Dann wurde eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, als die fixierte und bewegbare einem Haltbarkeitstest und einer Messung hinsichtlich der Tiefe einer Abnutzung nach dem Haltbarkeitstest unterworfen. Bedingungen des Haltbarkeitstests waren wie folgt:

Eingangsgeschwindigkeit: 4000 U/min

Eingangsdrehmoment: 30 kgf-m

Getriebezahnradverhältnis: 1,0

Testzeit: 200 Stunden

Schmieröl: „NISSAN CVT FLUID NS-1"
Hergestellt von Showa Shell Sekiyu Co., Ltd.
Beispiele 2 und 3
Riemenscheiben-Hälften wurden in derselben Art und Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt, mit der Ausnahme, dass die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,36 μm und 0,48 μm jeweils betrug. Die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften wurden in derselben Art und Weise jeweils gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Riemenscheiben, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurden jeweils in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
BEISPIEL 4
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt, mit der Ausnahme, dass die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,33 μm betrug und der Teilchendurchmesser der Stahlku geln 0,1 mm betrug. Die so hergestellte Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurde in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
BEISPIEL 5
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise hergestellt, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,31 μm betrug und der Strahlluftdruck 0,25 MPa betrug. Die so hergestellte Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurde in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
Beispiele 6 und 7
Riemenscheiben-Hälften wurden in derselben Art und Weise hergestellt, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,33 μm und 0,411 μm jeweils betrug, und der Teilchendurchmesser der Stahlkugel 0,03 mm betrug. Die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften wurden jeweils in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Riemenscheiben, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurden jeweils in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
BEISPIEL 8
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise hergestellt, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass das Werkstück aus SCM 420H (Chrom-Molybdän-Stahl), vorgeschrieben in den JIS G 4052, hergestellt wurde, die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,34 μm betrug und der Teilchendurchmesser der Stahlkugeln 0,2 mm betrug. Die so hergestellte Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurde in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
BEISPIEL 9
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise hergestellt, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass das Werkstück aus SCM 420H her gestellt wurde, vorgeschrieben in den JIS G 4052, und die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,35 μm betrug. Die so hergestellte Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurde in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise hergestellt, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,33 μm betrug und die geschliffene Vorform nicht dem darauffolgenden Kugelstrahlen unterworfen wurde. Die so hergestellte Riemenscheiben-Nälfte wurde in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurde in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Eine Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise hergestellt, wie dies in Beispiel 2 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass das Werkstück aus SCM 420H, vorgeschrieben in den JIS G 4052, hergestellt wurde, die durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) nach einem Schleifen 0,3 μm betrug, der Teilchendurchmesser der Stahlkugeln 0,5 mm betrug und der Strahlluftdruck 0,5 MPa betrug. Die so hergestellte Riemenscheiben-Hälfte wurde in derselben Art und Weise gemessen, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist. Eine Riemenscheibe, umfassend die so hergestellten Riemenscheiben-Hälften, wurde in derselben Art und Weise getestet, wie dies in Beispiel 1 beschrieben ist.
Die Ergebnisse der Messungen und des Tests der Beispiele 1 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind in der Tabelle dargestellt
Tabelle
Tabelle (fortgeführt)
Tabelle (fortgeführt)
Es wurde anhand der Tabelle erkannt, dass jede der Riemenscheiben, erhalten in den Beispielen 1 bis 9, eine beträchtlich erhöhte Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit besaß, während die Riemenscheiben, erhalten in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, die verringerte Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit besaßen. Dies kommt daher, dass die Riemenscheiben-Hälfte des Vergleichsbeispiels 1 nicht dem Kugelstrahlen unterworfen wurde, um dadurch in der Oberflächenhärte und der kompressiven Restspannung in Bezug auf die Riemenscheiben-Hälften der Beispiele 1 und 9 schlechter zu sein. Auch wurde die Riemenscheiben-Hälfte von Vergleichsbeispiel 2 durch das Kugelstrahlen unter unzureichenden Bedingungen getestet, d. h. dem größeren Teilchendurchmesser der Strahlmittel, so dass die Riemenscheiben-Hälfte des Vergleichsbeispiels 2 eine erhöhte Oberflächenrauigkeit und eine verringerte Oberflächenhärte verglichen mit den Riemenscheiben-Hälften der Beispiele 1 bis 9 besaß.
2 zeigt eine Konturtafel, die die dreidimensionale Mikrostruktur der äußeren Oberfläche der Riemenscheiben-Hälfte, erhalten in Beispiel 1, als ein Beispiel der Mikrostruktur davon, angezeigt in der Tabelle, darstellt.
Die Mikrostruktur wurde unter Verwendung des SEM, ERA-8000, hergestellt von Elionix Co., Ltd., gemessen. Die Riemenscheiben-Hälfte, die gemessen werden sollte, wurde in ein Teil geschnitten, das eine Größe so besaß, um in einer Vakuumkammer der Vorrichtung aufgenommen zu werden. Das geschnittene Teststück wurde einer Ultraschallreinigung mit n-Hexan unterworfen und dann unter einer Beschleunigungsspannung von 10 kV unter einer Vergrößerung von × 500 gemessen.
Die Konturtafel der 2 wurde durch Messen von Daten der dreidimensionalen Mikrostruktur der Oberfläche des Teststücks unter Intervallen von 0,6 μm in sowohl der Längs- als auch der Querrichtung davon präpariert. Die Konturliste deckt nämlich den Bereich von 0,6 μm × 300 Linien (= 180 μm) in der Ordinatenachse und 0,6 μm × 400 Daten (= 240 μm) in einer Abszissenachse ab.
In 2 zeigen die rot gefärbten Bereiche Vorsprünge mit großer Höhe auf der Oberfläche des Teststücks an; gelbe Bereiche zeigen Vorsprünge mit einer Zwischenhöhe an; und grün-, blau- und dunkelblau-gefärbte Bereiche zeigen Bereiche in Form von Tälern an. Ein Farbband unterhalb des Titels „HEIGHT-COLOR" stellt eine Beziehung zwischen einer Höhe und der Farbe dar, wobei die höchste rote Farbe eine Position höher um 0,793 μm als eine Referenzposition anzeigt, und die unterste, dunkelblaue Farbe eine Position niedriger um 1,045 μm als die Referenzposition anzeigt.
Wie anhand von 2 zu sehen ist, besaß die äußere Oberfläche der Riemenscheiben-Hälfte, erhalten in Beispiel 1, zufällige, feine Unregelmäßigkeiten. Weiterhin wurde bestätigt, dass die äußeren Oberflächen der Riemenscheiben-Hälften, erhalten in anderen Beispielen der vorliegenden Erfindung, auch dieselbe, feine Struktur wie diejenige von Beispiel 1 besaßen.
Wie anhand der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, kann, da die Kontaktfläche der Riemenscheibe der vorliegenden Erfindung die vorbestimmte Oberflächenrauigkeit besitzt, d. h. Ra von 0,1 bis 0,5 μm und Ry von 0,6 bis 2,5 μm, die vorbestimmte Härte, d. h. Hv von nicht weniger als 850 an der äußersten Oberfläche, und die vorbestimmte, kompressive Restspannung, d. h. nicht geringer als 1 GPa an der äußeren Oberfläche, die Kontaktoberfläche der Riemenscheibe die ausgezeichnete Abnutzungs- und Abrasionsbeständigkeit und Haltbarkeit sogar bei einem Betrieb mit einem Motor mit hohem Drehmoment zeigen. Dies kann eine mittels Riemen angetriebene Riemenscheibe schaffen, die eine kompakte Größe besitzt, und auch ein stufenlos variables Getriebe, das die Riemenscheibe verwendet, die als ganzes eine verringerte Größe besitzt.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die Ausfüh rungsform, die vorstehend beschrieben ist, beschränkt. Modifikationen und Variationen der Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, werden für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet, im Lichte der vorstehenden Lehren, ersichtlich werden. Der Schutzumfang der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

Riemenscheibe (1; 11) zum Einsatz mit einem Endlos-Metallriemen (6), die umfasst: Riemenscheiben-Hälften (2, 4; 12, 14), die um eine Achse (X; Y) gedreht werden können und in einer Richtung der Achse (X; Y) relativ bewegt werden können, wobei die Riemenscheiben-Hälften (2, 4; 12, 14) kegelstumpfförmige Abschnitte (2A, 4A; 12A, 14A), die einander symmetrisch gegenüberliegen, sowie Außenflächen (3, 5; 13, 15) enthalten, die an den kegelstumpfförmigen Abschnitten (2A, 4A; 12A, 14A) so angeordnet sind, dass sie mit dem Endlos-Metallriemen (6) in Eingriff gebracht werden können, wobei die Außenflächen (3, 5; 13, 15) einander axial gegenüberliegen und relativ zu der Achse (X; Y) geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass: die Außenflächen (3, 5; 13, 15) eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm sowie eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g haben.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenflächen (3, 5; 13, 15) eine Oberfächenrauigkeit einer maximalen Höhe (Ry) von 0,6 bis 2,5 μm haben.
Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Außenflächen (3, 5; 13, 15) eine Restdruckspannung von nicht mehr als 1 GPa an einem äußersten Abschnitt derselben aufweist.
Riemenscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Außenflächen (3, 5; 13, 15) eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Tiefe von 3 bis 5 μm von einem äußersten Abschnitt derselben her hat.
Riemenscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Außenflächen (3, 5; 13, 15) eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 900 bei der Tiefe von 3 bis 5 μm von dem äußersten Abschnitt derselben her hat.
Riemenscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Außenflächen (3, 5; 13, 15) eine Mikrostruktur mit willkürlichen Unebenheiten hat, in der Vertiefungen und Vorsprünge willkürlich angeordnet sind.
Stufenloses Getriebe, das umfasst: eine Eingangswelle (S1); eine Ausgangswelle (S2); eine erste Riemenscheibe (1), die auf der Eingangswelle (S1) angeordnet ist, wobei die erste Riemenscheibe (1) erste kegelstampfförmige Abschnitte (2A, 4A), die einander symmetrisch gegenüberliegen, sowie eine erste Kontaktfläche (3, 5) enthält, die an den ersten kegelstumpfförmigen Abschnitten (2A, 4A) angeordnet ist; eine zweite Riemenscheibe (11), die auf der Ausgangswelle (S2) angeordnet ist, wobei die zweite Riemenscheibe (11) zweite kegelstumpfförmige Abschnitte (12A, 14A), die einander symmetrisch gegenüberliegen, sowie eine zweite Kontaktfläche (13, 15) enthält, die an den zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitten (12A, 14A) angeordnet ist; und einen Endlos-Metallriemen (6), der die erste Riemenscheibe (1) und die zweite Riemenscheibe (11) verbindet, wobei der Endlos-Metallriemen (6) eine Fläche (6F) enthält, die mit der ersten Kontaktfläche (3, 5) und der zweiten Kontaktfläche (13, 15) in Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass: wenigstens die erste Kontaktfläche (3, 5) oder die zweite Kontaktfläche (13, 15) eine durchschnittliche Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm sowie eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g hat.
Stufenloses Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Kontaktfläche (3, 5) oder die zweite Kontaktfläche (13, 15) eine Oberflächenrauigkeit einer maximalen Höhe (Ry) von 0,6 bis 2,5 μm hat.
Stufenloses Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Kontaktfläche (3, 5) oder die zweite Kontaktfläche (13, 15) eine Restdruckspannung von nicht weniger als 1 GPa an äußersten Abschnitten derselben hat.
Stufenloses Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Kontaktfläche (3, 5) oder die zweite Kontaktfläche (13, 15) eine Vickershärte (Hv) von nicht wenigstens als 850 bei einer Tiefe von 3 bis 5 μm von einem äußersten Abschnitt derselben her hat.
Stufenloses Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Kontaktfläche (3, 5) oder die zweite Kontaktfläche (13, 15) eine Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 900 hat.
Stufenloses Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Kontaktfläche (3, 5) oder die zweite Kontaktfläche (13, 15) eine Mikrostruktur mit willkürlichen Unebenheiten hat, in der Vertiefungen und Vorsprünge willkürlich verteilt sind.
Stufenloses Getriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Riemenscheibe (1; 11) Riemenscheiben-Hälften (2, 4; 12, 14) enthalten, die um eine Achse (X; Y) gedreht werden können und in einer Richtung der Achse (X; Y) relativ bewegt werden können, wobei die Riemenscheiben-Hälften (2, 4; 12, 14) axial einander gegenüberliegende Außenflächen (3, 5; 13, 15) enthalten, die die erste und die zweite Kontaktfläche bilden.
Verfahren zum Herstellen einer Riemenscheibe (1; 11), die eine Kontaktfläche (3, 5; 13, 15) enthält, das umfasst: Ausbilden einer Vorform aus einem Werkstück, das aus Legierungsstahl besteht, der wenigstens Mangan (Mn) und Chrom (Cr) enthält; Durchführen von Einsatzhärten und Anlassen der Vorform, so dass sie eine effektive Härtetiefe von nicht weniger als 0,7 mm in Bezug auf eine Bezugs-Vickershärte (Hv) von 550 bei einer Belastung von 200 g hat; Schleifen der Vorform, um eine Außenfläche zu schaffen; und Kugelstrahlen der Außenfläche der Vorform, um die Kontaktfläche mit einer durchschnittlichen Mittenrauigkeit (Ra) von 0,1 bis 0,5 μm und einer Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 850 bei einer Belastung von 200 g zu versehen.
Verfahren zum Herstellen einer Riemenscheibe (1; 11) nach Anspruch 14, wobei das Kugelstrahlen unter Verwendung einer Luft-Kugelstrahlmaschine bei einem Strahldruck von nicht weniger als 0,2 MPa und mit Kugeln mit einem Teilchendurchmesser von 0,03 bis 0,2 mm sowie einer Vickershärte (Hv) von nicht weniger als 750 bei einer Belastung von 200 g durchgeführt wird.