NL1012328C2 - CVT/IVT-onderdeel. - Google Patents

Description

ί CVT/IVT-onderdeel

De uitvinding heeft betrekking op een transmi ssieonderdeel omvattende een hoog gelegeerd staal van het poedennetallurgiesoort.

5 Een dergelijke inrichting is bekend uit EP-0462637A. Daarin wordt een snaarschijf beschreven van een continu variabele transmissie waarvan het aangrijpoppervlak met de overbrengingsband voorzien is van een bekleding bestaande uit een met behulp van poedermetallurgietechnieken opgebrachte laag.

Een voorbeeld van een IVT wordt in de figuurbeschrijving beschreven. De eisen 10 gesteld aan een IVT-onderdeel wijken af van de eisen gesteld aan een CVT-onderdeel.

Onder een IVT wordt in het onderstaande een IVT van het toroïdale type met schijf en rollen verstaan. Deze werken in een milieu waar smering plaats vindt. Dit in tegenstelling tot een CVT waarbij in een droge omgeving met een duw- of trekband tussen twee poelies een transmissie verwezenlijkt wordt. Het meest belangrijke verschil / 15 tussen een CVT en Γ/T is gebaseerd op de hoge contactdruk bij een IVT tussen het omtreksoppervlak van de aandrijfrol en de loopbaan van de schijf. Hoge eisen worden gesteld aan de contactvermoeiingsstërkte alsmede aan de statische belastingcapaciteit zonder dat een smeerfïlm aanwezig is.

Gebleken is dat een gebruikelijk kogellagerstaal niet aan deze eisen voldoet.

20 Het is het doel van de uitvinding in een onderdeel voor een IVT te voorzien dat een voldoend lange levensduur vertoont.

!' . Dit doel wordt volgens de uitvinding verwezenlijkt doordat het onderdeel een schijf of roller van een toroïdale IVT omvat dat volledig via de poedermetallurgietechniek vervaardigd is. Meer in het bijzonder omvat de 25 samenstelling van dit staalsoort: 10 1 2 328 2 0,75-1,85 gew.% C 0,10-0,45 gew.% Si 0,15-0,50 gew.% Mn 20 3,50-4,50 gew.% Cr 4,00-11,00 gew.% Mo 0,90-5,25 gew.% V 0,10-13,00 gew.% W.

Volgens een voorkeursuitvoering wordt een PM M62 staalsoort gebruikt omvat- 25 tende: 1,25-1,35 gew.% C 0,15-0,4 gew.% Si 0,15-0,40 gew.% Mn '' 3,50-4,25 gew.% Cr 30 10,00-11,00 gew.% Mo 1,80-2,25 gew.% V 5,75-6,75 gew.% W.

Hoewel de kosten voor deze staalsoort wezenlijk hoger zijn dan de kosten voor 1 0 1 2 3 29 3 gebruikelijk kogellagerstaal zoals ASTM 52100, maken de eigenschappen daarvan geschikter voor de IVT-schijf en -overbrengrolonderdelen dan gebruikelijke ko-gellagerstaalsoorten. Via een passende behandeling kan een zeer hoge hardheid van het oppervlak van een voorwerp uit PM M62 staal verwezenlijkt worden. In tegenstelling 5 tot gewone staalsoorten vervaardigd met zeer hoge hardheid, neemt de taaiheid van het kernmateriaal in PM M62 echter niet af. Dit betekent dat de verhouding taai-heid/hardheid wezenlijk hoger is dan in gebruikelijk martensitisch gehard ASTM A295 52100 kogellagerstaal.

Het poedermetallurgiestaal kan met elke in de stand der techniek bekende werk-10 wijze vervaardigd worden.

Als voorbeeld worden de volgende stappen gegeven: ^ vacuüminductiesmelten en raffineren van de poedermetallurgiestaalsamenstel- ling, verneveling van het poeder met stikstofgas, het bepalen van de kwaliteit van het poeder en het opsluiten daarvan, 15 warm isostatisch persen en warm smeden.

Andere technieken voor het doelmatig plastisch vormgeven worden eveneens omvat.

Bij voorkeur worden de hoog gelegeerde poedermetallurgiestaalsoorten aan een 20 secundaire hardeningsbehandeling onderworpen. Dit wordt bij voorkeur uitgevoerd door austeniseren bij 1205 ± 5°C gedurende 5-10 minuten gevolgd door het afschrikken in gas, olie of zout en het warmte behandelen bij ongeveer 550'C gedurende ongeveer { ( twee uur en verscheidene malen. In de hierboven beschreven voorkeursuitvoering waarbij een M62 staal gebruikt wordt, kan de hardheid wel 67 HRC zijn met hoge tem-25 peratuurhardheideigenschappen.

De uitvinding zal verder verduidelijkt worden verwijzend naar de bijgaande figu-. ren. Daarbij toont:

Fig. 1 een voorbeeld van een IVT;

Fig. 2 een vergelijkende grafiek voor de contactspanning; en 30 Fig. 3 een vergelijkende grafiek voor botte kerftaaiheid.

In fig. 1 is een voorbeeld van een IVT gegeven. In de meest algemene uitvoering omvat de IVT inlaatschijven 1 verbonden met de uitgaande as van een motor en tegenoverliggende uitgangsschijf 2 verbonden met de aandrijfketting of ver- 1012328 4 dere versnellingsbakonderdelen van een voertuig of enig ander onderdeel dat met een variabele verhouding aangedreven moet worden. Daartussen bevindt zich een aantal overbrengrollen 3. Overbrengrollen 3 kunnen op enige as gelagerd zijn en de hartlijn daarvan is met 4 aangegeven. Deze as kan een draaibeweging in de richting van pijl 5 5 maken. Door draaiing van andere rollen in de richting van pijl 5, zal de overbrengings-verhouding tussen ingangs- en uitgangsschijf wijzigen. Zoals in fig. 1 getoond is, grijpt overbrengrol 3 de ingangsschijf nabij de hartlijn daarvan aan terwijl de uitgangsschijf weg van deze hartlijn aangegrepen wordt. Er bestaat een drukkracht, die het omtreks-oppervlak van de overbrengrollen op het loopvlak 8 van de ingangsschijf en het loop-10 vlak 9 van de uitgangsschijf klemt. Deze klemkracht is schematisch met pijlen 10 aangegeven. De in fig. 1 getoonde IVT is bekend als "Torotrak IVT". Eveneens wor-• den in de stand der techniek andere middelen gebruikt maar voor alle uitvoeringen is het wezenlijk dat ten minste drie overbrengrollen aanwezig zijn die enige kantelbewe-ging maken volgens pijl 5 teneinde de overbrengverhouding tussen de ingangs- en uit-15 gangsschijf te wijzigen. Gebleken is dat een dergelijke constructie 15% verbeterd rendement kan geven in vergelijking met gebruikelijke automatische transmissies. In tegenstelling tot wentellagers is geen smeerfxlm aanwezig tussen de aangrenzende onderdelen van de constructie.

Het omtreksoppervlak van elke overbrengrol alsmede van de loopbanen 8 en 9 is 20 aan aanzienlijke belasting onderworpen. Mogelijkerwijs is dit een van de redenen dat tot nu toe deze techniek niet algemeen aanvaard werd. De maximum contactspanning tussen het omtreksoppervlak van de overbrengrollen en de betreffende loopbaan kan wel 4 GPa hoog zijn. Dit is veel hoger dan de contactdruk aangetroffen bij gebruikelijke wentellagers. Bovendien geeft de kantelbeweging volgens de pijl 5 slip van de 25 rollen ten opzichte van de schijven. Een dergelijke slip is niet aanwezig in wentellagers. Vermoeiingsscheuren en breuk door herhaalde buigspanning is waargenomen. Het gebied van de schijf binnen cirkel 11 is bijzonder gevoelig. Dit betekent dat de gecombineerde wentelcontactvermoeiingssterkte van de tractieoppervlakken (loopbanen) en de vermoeiingsbreuksterkte verbeterd moeten worden. Hieronder is een zeer schematisch 30 overzicht van de belasting van verschillende onderdelen van de IVT-ovèfbrenging gegeven.

1 0 1 2 3 28 5 IVT-onderdelen ~EigenschaDpen Wiize van falen ingaugsschijf-spieverbinding torsiebelasting bij spiestralen strcuiurele vermoeiings- scheuren ingangsschijf tegen over- tot ~3,5 GPa contactdruk ·- rollend contactver- brengrol via tractiefluïdum moeiingsschilferen om slip te stoppen · ontspanning oppervlak • structurele belasting versnelde contactver-moeiing overbrengrollen tot ~3,5 GPa contactdruk · rollend contactver- moeiingsschilferen I · oppervlakteontspanning wezenlijke klemkrachten constructieve buigspanning constructieve vermoeiings- over schijf en aandrijfrollen scheuren via hydraulische zuiger aandrijfschijf via kettingtand- buigkracht bij uitgangsaan- vermoeiingsscheuren door wiel drijving buigen schijf en overbrengrollen hoge temperaturen (tot groei en toename axiale ~120*C) en constructieve speling spanningen schijf en overbrengrollen trilbelastingen versneld constructief scheuren door vermoeiing 1 Fig. 2 toont de wentelende contactvermoeiingslevensduur bij verschillende con- tactspanningen. Het gebruikelijke wentellagerstaal ASTM A295 52100 (stippellijn) 5 wordt vergeleken met een staalsoort volgens de uitvinding PM M62 (doorgaande lijn). Het aantal cycli (L50) is in miljoenen spanningscycli.

In fig. 3 is de hardheid tegen botte kerftaaiheid afgebeeld. is een 52100 staal terwijl - - een PM M62 staal toont. Uit deze figuur blijkt duidelijk dat ondanks de zeer hoge hardheid van het PM M62 staal (67 HRC) de taaiheid niet minder is dan een 10 standaard martensitisch 52100 wentellagerstaal.

Door het gebruik van een poedermetallurgiestaal en meer in het bijzonder M62 samenstelling is het mogelijk de afmeting van zowel de schijf als de overbrengrol van een IVT bij hetzelfde uitgaande moment te verkleinen.

1012328 » 6

Hoewel de uitvinding hierboven beschreven is verwijzend naar M62 staal als voorkeursuitvoering moet begrepen worden dat andere hoog gelegeerde poedermetal-lurgiestaalsoorten in IVT gebruikt kunnen worden en binnen het bereik van de uitvinding liggen.

/ f \ 1012328

Claims (5)

4

1. Transmissieonderdeel omvattende een hoog gelegeerd staal van het poedermetallurgiesoort, met het kenmerk, dat het onderdeel een schijf of roller van een 5 toroïdale IVT omvat, die volledig via de poedermetallnrgietechniek vervaardigd is.

2. Onderdeel volgens conclusie 1 omvattende 0,75-1,85 gew.%C 0,10-0,45 gew.% Si 0,15-0,50 gew.% Mn 10 3,50-4,50 gew.% Cr 4,00-11,00 gew.% Mo ( 0,90-5,25 gew.% V 0,10-13,00 gew.% W.

3. Onderdeel volgens conclusie 2, omvattende een M62 staal.

4. Onderdeel volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een schijf.

5. Onderdeel volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een over-20 brengrol. ******** { ( 1012328