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DE19730400C2 - Conical pulley for continuously variable belt transmission - Google Patents

Conical pulley for continuously variable belt transmission

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DE19730400C2
DE19730400C2 DE1997130400 DE19730400A DE19730400C2 DE 19730400 C2 DE19730400 C2 DE 19730400C2 DE 1997130400 DE1997130400 DE 1997130400 DE 19730400 A DE19730400 A DE 19730400A DE 19730400 C2 DE19730400 C2 DE 19730400C2
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft eine Kegelscheibe für stufenlos steuerbare Umschlingungsgetriebe nach der im Oberbe­ griff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a conical disc for continuously controllable belt transmission according to that in the Oberbe handle of claim 1 defined in more detail.

Stufenlose Getriebe in Form von Umschlingungsgetrieben werden mit zunehmender Tendenz auch in Fahrzeugen ein­ gesetzt. Da die Leistungsübertragung dabei prinzipiell durch Reibschluß zwischen den Kegelscheiben und dem Umschlingungsmittel, das jeweils zwischen zwei sich gegenüberliegenden Kegelscheiben angeordnet ist, er­ folgt, müssen relativ hohe Anpreßkräfte aufgebracht werden. Optimal für den Wirkungsgrad ist ein Betrieb unmittelbar unter der Rutschgrenze. Andererseits muß ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels in jedem Falle vermieden werden, da dies zu Schäden im Kontakt­ bereich der Kegelscheiben führen würde und dadurch eine störungsfreie Funktion des Getriebes gefährdet wäre. Zur Abstimmung und zur gegenseitigen Anpassung zwischen den Kegelscheiben und dem Umschlingungsmittel ist es deshalb bereits bekannt, die Laufscheiben an ihren Kontaktflächen mit dem Umschlingungsmittel mit einer besonderen Beschichtung 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 conical washers and Wrapping means, each between two yourself opposite conical washers, he follows, relatively high contact forces must be applied become. Operation is optimal for efficiency immediately below the slip limit. On the other hand, must slipping of the belt in each Traps to be avoided as this will damage the contact area of the conical washers and thereby trouble-free operation of the gearbox is at risk  would. For coordination and mutual adaptation between the conical pulleys and the belt it is therefore already known to put the running disks on their contact surfaces with the belt to be provided with a special coating.

In der gattungsgemäßen DE-OS 27 26 613 ist das Problem bei Herabsetzung des Reibwertes zwischen Scheibe und Umschlingungsmittel durch einen trennenden Ölfilm be­ schrieben. Daraus wird dann abgeleitet, daß die erfor­ derlichen Andrückkräfte der Scheiben entsprechend zu erhöhen sind. Außerdem soll die Oberfläche der Kegel­ scheiben aus einer aufgesinterten oder aufgespritzten körnigen Schicht aus metallischem oder keramischem Material, wie Karbiden oder Oxiden, bestehen. In die­ ser 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 ver­ schwinden kann, gelöst werden.In the generic DE-OS 27 26 613 is the problem if the coefficient of friction between the disc and Belt through a separating oil film wrote. From this it is then deduced that the requ corresponding pressing forces of the disks accordingly are increasing. In addition, the surface of the cone should slices from a sintered or sprayed granular layer of metallic or ceramic Material such as carbides or oxides exist. In the publication, as well as in Japanese Disclosures JP 01-87970 A or JP 59-29870 A, should this problem through an appropriate porosity in the surface of the contact partner in which the oil ver can shrink, be solved.

In der JP 61-48656 A, wird darüber hinaus offenbart, wie der Reibwert durch ein Auftragen von entsprechend feinem, körnigen Material, z. B. durch Spritzen, Tau­ chen, Beschichten, oder ähnlichem, erhöht werden kann. Ein vergleichbarer Weg ist auch in der JP 61-171 946 beschrieben, hier wird metallisches Material mit dis­ pergierten Hartstoffen (Diamant) auf die Oberflächen der Kontaktpartner aufgebracht.JP 61-48656 A also discloses like the coefficient of friction by applying accordingly fine, granular material, e.g. B. by spraying, dew chen, coating, or the like, can be increased. A comparable route is also in JP 61-171 946 described, here metallic material with dis Powdered hard materials (diamond) on the surfaces the contact partner upset.

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 Umschlingungsmittel, das im allgemeinen ein Gliederkeilriemen ist, durch Ab­ tragsverschleiß gefährden, da die Beschichtung auf den Kegelscheiben sehr hart und - im Gegensatz zu dem Werkstoff des Umschlingungsmittels bzw. der Keilrie­ menglieder - 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, the  is generally a link V-belt, from Ab endanger wear due to the coating on the Conical washers very hard and - in contrast to that Material of the belt or the belt limbs - wear-resistant.

In der DE-OS 27 26 613 wird ausgeführt, daß durch die in dieser Druckschrift beschriebenen Maßnahmen auf den Scheiben der Anpreßdruck gesenkt werden kann. Setzt nun Rutschen oder ein Schlupf ein, wird durch die re­ duzierten Kontaktkräfte ein Fressen der Paarung ver­ mieden.In DE-OS 27 26 613 it is stated that through the Measures described in this publication on the Discs the contact pressure can be reduced. Puts now slipping or slip, is by the right reduced contact forces an eating of the mating ver avoided.

Durch das Aufbringen einer Laufschicht aus gehärtetem Stahl auf einen Scheibengrundkörper läßt sich ein Fressen der Kontaktflächen ebenfalls reduzieren. In wirtschaftlicher Art und Weise läßt sich die gehärtete Stahlschicht einfach mit einem Scheibengrundkörper verkleben, wie dies in der EP 0 462 637 A1 beschrieben wird.By applying a running layer made of hardened Steel can be put on a disc base Reduce seizure of the contact surfaces as well. In the hardened Steel layer simply with a disc base glue as described in EP 0 462 637 A1 becomes.

In der JP 62-37536 A ist offenbart, daß neben einer Beschichtung des Umschlingungsmittels 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 gungsmittels, 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 belt 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 means, mostly a tape, no remedy here against adhesive wear is to be expected.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung zu schaffen, die so ausge­ bildet ist, daß sich eine sehr tragfähige und ver­ schleißbeständige Kontaktzone zwischen dem Umschlin­ gungsmittel, hier insbesondere den metallischen Glie­ dern eines Gliederkeilriemens, und den Kegelscheiben ausbilden läßt.The present invention is therefore based on the object based on creating a coating that so out is that a very viable and ver  wear-resistant contact zone between the wrapping agent, in particular the metallic glass of a link V-belt, and the cone pulleys can train.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.

Durch die erfindungsgemäße Beschichtung wird eine sehr tragfähige und verschleißbeständige Kontaktzone ge­ schaffen. Es wird eine sehr dichte und - gegebenen­ falls nach einer Schleifbearbeitung - sehr glatte Oberfläche mit geringen Rauhtiefen erreicht.The coating according to the invention makes a very viable and wear-resistant contact zone create. It will be a very dense and - given if after grinding - very smooth Surface with low surface roughness reached.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer Kobalt-Basis­ legierung, bzw. Kobalt als Matrixwerkstoff mit zusätz­ lichen Hartstoffteilchen, ermöglicht es bei hohen Flä­ chendrücken ein leichtes Rutschen bzw. einen lei­ stungsproportionalen Schlupf des Umschlingungsmittels, insbesondere eines Gliederkeilriemens, zuzulassen, ohne daß Freßerscheinungen auftreten. Auf diese Weise ist es möglich, unter Beibehaltung der Übertragung ei­ ner bedeutenden Nennleistung, wirkungsgradoptimiert nahe der Rutschgrenze des Umschlingungsmittels zu ope­ rieren.The use of a cobalt base according to the invention alloy, or cobalt as matrix material with additional hard particles, makes it possible for large areas press a slight slip or lei Performance-proportional slippage of the belt, especially a link V-belt, without eating symptoms. In this way it is possible to egg while maintaining the transmission significant output, optimized efficiency close to the slip limit of the belt to ope rieren.

Erfindungsgemäß ist die Beschichtung auf einer durch eine Wärmebehandlung erzeugten, harten und starren Oberfläche des Kegelscheibengrundkörpers angeordnet. Die Beschichtung ist dabei im Vergleich mit dem Mate­ rial des Umschlingungsmittels elastischer ausgelegt, so daß sich durch eine Mikroanpassung der Oberflächen ein sehr hohes Maß an Mikro-Formschluß zwischen den Kontaktflächen der Kegelscheiben und dem Umschlin­ gungsmittel herausbilden kann. Dies läßt sich dann wiederum als erhöhter Reibwert feststellen. Das unter der Beschichtung liegende harte Material verhindert, daß sich das Umschlingungsmittel bzw. Teile davon durch Ermüdungs- oder Kriechprozesse dauerhaft in die Kegelscheibenoberflächen einarbeiten kann.According to the coating on a through a heat treatment produced, hard and rigid Surface of the conical disk base body arranged. The coating is compared to the Mate rial of the belt is designed to be more elastic, so that by micro-adaptation of the surfaces a very high degree of micro-interlocking between the  Contact surfaces of the conical disks and the wrapping can form. This can then be done again as an increased coefficient of friction. That under prevents hard material lying on the coating, that the belt or parts thereof through fatigue or creep processes permanently into the Can incorporate conical pulley surfaces.

Bei Ausbildung der Beschichtung mit Kobalt als Ma­ trixwerkstoff, in den Hartstoffteilchen dispergiert sind, werden bei einer Gleitbeanspruchung Freßerschei­ nungen in den Kontaktbereichen verhindert.When forming the coating with cobalt as Ma trix material, dispersed in the hard material particles are Freßerschei with a sliding load prevented in the contact areas.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and from those described below with reference to the drawing Embodiments.

Es zeigt:It shows:

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

Fig. 2 eine Detailvergrößerung eines erfindungsgemä­ ßen Kegelscheibenpaares. Fig. 2 is an enlarged detail of a pair of conical disks according to the invention.

Eine Eingangsleistung wird über eine Antriebswelle 1 und zwei mit ihr drehfest verbundene Kegelscheiben 2 und 3 über ein Gliederkeilriemen 4 als Umschlingungs­ mittel durch Reibschluß an Kontaktflächen 5a, 5b und 6a, 6b auf zwei Kegelscheiben 7 und 8 übertragen. Eine Abtriebswelle 9 überträgt die Leistung bei einem Ge­ triebe für ein Fahrzeug über einen nicht dargestellten Antriebsstrang zum Vortrieb des Fahrzeuges.An input power is transmitted via a drive shaft 1 and two cone pulleys 2 and 3 connected to it in a rotationally fixed manner via a link V-belt 4 as a wrapping medium by frictional engagement on contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a, 6 b on two conical disks 7 and 8 . An output shaft 9 transmits the power in a gearbox 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 Kegelscheiben 2, 7 bzw. 3, 8 dargestellt, die jeweils zusammenarbeiten. Die Kontaktflächen 5a, 5b und 6a, 6b sind mit einer Beschichtung 10 jeweils in den Bereichen der Kegelform der Scheiben versehen. Die Beschichtungen 10 sind jeweils auf einem Kegel­ scheibengrundkörper 11 aufgebracht. Durch nicht näher dargestellte Stellglieder läßt sich jeweils der Ab­ stand zwischen den Kegelscheiben 2 und 3 und zwischen 7 und 8 gleichermaßen gegensinnig verändern, wodurch in bekannter Weise durch eine entsprechende radiale Verschiebung des Umschlingungsmittels 4 entlang der Kontaktflächen 5a, 5b bzw. 6a, 6b eine stufenlose Übersetzung der Antriebsleistung erreicht wird.In FIG. 2 in an enlarged detail of a pair or set is shown conical disks 2, 7 and 3, 8, cooperating respectively. The contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a, 6 b are each provided with a coating 10 in the areas of the conical shape of the disks. The coatings 10 are each applied to a conical disk base body 11 . By actuators, not shown in each case, the Ab stood between the conical disks 2 and 3 and between 7 and 8 equally change in opposite directions, whereby in a known manner by a corresponding radial displacement of the belt 4 along the contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a , 6 b an infinitely variable translation of the drive power is achieved.

Die Beschichtung 10 kann durch ein thermisches Spritz­ verfahren auf die Kontaktflächen 5a, 5b und 6a, 6b der Kegelscheibengrundkörper 11 aufgebracht werden. Die Beschichtung wird dabei so aufgebracht, daß sehr glat­ te Oberflächen mit einer maximalen Rauhtiefe von 3 µm entstehen. Durch die Beschichtung 10 mit ihrer gerin­ gen Porosität ist diese bei einer Schichtdicke von z. B. 0,1 bis 0,3 mm (zur besseren Darstellung ist die Beschichtung 10 in Fig. 2 stark überdimensioniert her­ vorgehoben) hoch tragfähig für die Belastung durch das Umschlingungsmittel 4 ausgelegt.The coating 10 can be applied to the contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a, 6 b of the conical disk base body 11 by a thermal spraying process. The coating is applied so that very smooth surfaces with a maximum surface roughness of 3 µm are created. Due to the coating 10 with its low porosity, this is at a layer thickness of z. B. 0.1 to 0.3 mm (for a better representation, the coating 10 in FIG. 2 is oversized), designed to be highly load-bearing for the loading by the belt 4 .

Bei einer Ausbildung der Beschichtung 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 Kegelscheiben zugleich mit einer gewissen Nachgiebigkeit der Kontaktflächen 5a, 5b bzw. 6a, 6b erreicht.When the coating 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 conical disks become highly wear-resistant at the same time as the contact surfaces 5 a, 5 b and 6 a are flexible , 6 b reached.

Der Anteil von Kobalt an der Kobalt-Basislegierung der Beschichtung 10 kann zwischen 30 und 70 Gew.-% betra­ gen. Die restlichen Bestandteile können aus Chrom zwi­ schen 2 und 15 Gew.-%, Wolfram zwischen 2 und 6 Gew.-% bestehen und als Rest Eisen zwischen 1 und 5 Gew.-% aufweisen.The proportion of cobalt in the cobalt base alloy of the coating 10 can be between 30 and 70% by weight. The remaining constituents can consist of chromium between 2 and 15% by weight, tungsten between 2 and 6% by weight and the balance iron has between 1 and 5 wt .-%.

Bei einer alternativen Ausbildung der Beschichtung 10 mit Kobalt als Matrixwerkstoff, in welchen ein Hart­ stoff, wie z. B. Wolframkarbid, dispergiert ist, ver­ hindert dies bei Gleitbeanspruchung, d. h. bei einer Relativbewegung während des leistungsproportionalen Schlupfs des Umschlingungsmittels 4, Freßerscheinungen in den Kontaktbereichen 5a, 5b und 6a, 6b. Bei der Ausgestaltung der Beschichtung 10 mit Kobalt als Ma­ trixwerkstoff, kann der Anteil des Hartstoffes zwi­ schen 80 und 90 Gew.-%, vorzugsweise 83 bis 88 Gew.-% betragen. Der Rest ist dementsprechend im wesentlichen Kobalt. Die Teile des dispergierten Hartstoffs weisen eine Größe bis zu 2 µm auf.In an alternative embodiment of the coating 10 with cobalt as the matrix material, in which a hard material, such as. B. tungsten carbide, dispersed ver prevents this in sliding stress, ie with a relative movement during the performance-proportional slipping of the belt 4 , seizures in the contact areas 5 a, 5 b and 6 a, 6 b. When designing the coating 10 with cobalt as a matrix material, the proportion of the hard material can be between 80 and 90% by weight, preferably 83 to 88% by weight. Accordingly, the rest is essentially cobalt. The parts of the dispersed hard material are up to 2 µm in size.

Durch das Aufbringen der Beschichtung 10 mittels Hoch­ geschwindigkeitsflammspritzen, das für beide Beschich­ tungsarten in gleicher Weise geeignet ist, läßt sich eine sehr geringe Restporosität von unter 1% errei­ chen.By applying the coating 10 by means of high-speed flame spraying, which is suitable for both types of coating in the same way, a very low residual porosity of less than 1% can be achieved.

Claims (11)

1. Kegelscheibe für stufenlos steuerbare Umschlin­ gungsgetriebe, mit einem Kegelscheibengrundkörper, der an seiner Kontaktfläche mit dem Umschlingungs­ mittel mit einer Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelscheibengrundkörper (11) aus Stahl be­ steht, der eine Wärmebehandlung durch eine Ein­ satzhärtung oder durch eine Vergütung erhalten hat, und daß die Beschichtung (10) im Bereich ih­ rer Oberfläche nachgiebiger ist als das Umschlin­ gungsmittel (4), wobei die Beschichtung (10) aus einer Kobalt-Basislegierung besteht.1. conical pulley for continuously controllable Umschlin supply gear, with a conical pulley body, which is provided on its contact surface with the wrapping medium with a coating, characterized in that the conical pulley basic body ( 11 ) is made of steel, which is a heat treatment by a hardening or by a has received a remuneration, and that the coating ( 10 ) in the area of its surface is more flexible than the wrapping agent ( 4 ), the coating ( 10 ) consisting of a cobalt-based alloy. 2. Kegelscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (10) dispergierte Hartstoffteil­ chen aufweist.2. conical disk according to claim 1, characterized in that the coating ( 10 ) has dispersed hard material Chen. 3. Kegelscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffteilchen Wolframkarbid aufweisen.3. conical disk according to claim 2, characterized in that the hard material particles have tungsten carbide. 4. Kegelscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Hartstoffteilchen zwischen 80 und 90 Gew.-% vorzugsweise 83 bis 88 Gew.-% beträgt.4. conical disk according to claim 2 or 3,  characterized in that the proportion of hard particles between 80 and 90% by weight is preferably 83 to 88% by weight. 5. Kegelscheibe nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierten Hartstoffteilchen eine Größe bis zu 2 µm aufweisen.5. conical disk according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the dispersed hard material particles up to a size to have 2 µm. 6. Kegelscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobalt-Basislegierung zwischen 30 bis 70 Gew.-% Kobalt aufweist.6. conical disk according to claim 1, characterized in that the cobalt base alloy between 30 and 70 % By weight of cobalt. 7. Kegelscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den restlichen Gew.-% Chrom, Wolfram und Eisen enthalten sind.7. conical disk according to claim 6, characterized in that in the remaining% by weight chromium, tungsten and iron are included. 8. Kegelscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Chrom zwischen 2 und 15 Gew.-%, der Anteil von Wolfram zwischen 2 und 6 Gew.-% und der Anteil von Eisen zwischen 1 und 5 Gew.-% beträgt.8. conical disk 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. Kegelscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (10) durch Hochgeschwindigkeits­ flammspritzen aufgebracht ist.9. conical disk according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coating ( 10 ) is applied by high-speed flame spraying. 10. Kegelscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (10) eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm aufweist. 10. conical disk according to one of claims 1 to 9, characterized in that the coating ( 10 ) has a thickness of 0.1 to 0.3 mm. 11. Kegelscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (10) eine maximale Rauhtiefe von 3 µm aufweist.11. conical disk according to one of claims 1 to 10, characterized in that the coating ( 10 ) has a maximum roughness depth of 3 microns.
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