CVT/IVT部件 本发明涉及包括滚道的CVT/IVT部件，所述滚道在操作中与其它CVT/IVT部件的滚道接触。CVT/IVT传动装置包括盘和动力滚子，其中盘相对于两个相对的滚子的位置决定传动比。在盘和滚子之间有滑动接触调节，包括振动和滑动荷载(loading)。
这种荷载完全不同于其它具有滚道的元件如滚动轴承经受的。与滚动轴承相反，没有滚子荷载，而有滑动调节。
在已有技术中，建议将ASTM A295 52100钢用于CVT/IVT传动装置的部分。但是，已发现这种钢的接触疲劳强度不足，同时其韧性也不足以保证在汽车工业中要求的长的使用寿命。
本发明的目的是提供用于CVT/IVT盘和动力滚子部件的钢，其特别抵抗滑动接触疲劳破损。
根据本发明，该目的如下实现：使所述部件包括由0.85-0.95％(重量)C、至多0.15％(重量)Si、0.25-0.45％(重量)Mn、1.30-1.50％(重量)Cr、0.20-0.40％(重量)Mo以及余量的铁和不可避免的杂质组成的钢。
从EP 0 349 023已知这种钢被用于滚动轴承。这种钢通常被称为SKF 3M钢。惊人的是，根据本发明，发现相对于其它钢如ASTM A295 52100而言，这种钢的滑动阻力极佳，而滑动阻力在滚动轴承申请中不重要。
为了获得根据本发明的优选的实施方案的CVT/IVT部件的芯和表面的最佳性质，建议碳氮共渗。为了这种处理，表面结构可以包括高度合金的马丁体。作为静态容积地结果，改善了滑动接触的疲劳强度和磨损阻力。
本领域公知的任何碳氮共渗方法均可以用于本发明。但是，优选使用一种方法，其中将钢在780至900℃的温度下暴露于组成如下的大气1至10小时：碳活性(ac)在0.90至1.10之间，具有与大气处于平衡的氮势Npot，如果直接在表面测量，其为0.1-0.5％(重量)N，因为所用大气包括至少一氧化碳、氢和氨。
根据本发明的热处理产生表面碳和氮的富集。不象通常在常规滚动轴承钢如ASTM A295 52100的碳氮共渗中所观察到的一样，在该钢的表面上或附近没有产生渗碳体。作为根据本发明的方法的结果，奥氏体的粒度因细残余碳化物的沉淀和生长而保持较小。作为碳氮共渗后淬火的结果，产生了具有高强度的细颗粒马丁体。因为表面富有奥氏体加固元素(austenite-strengtheningelement)，产生奥氏体的温度在淬火期间在表面比已有技术中的低。表面富集导致奥氏体的剪切强度增加，因此需要更大的过冷，从而使马丁体产生的温度更低。另外，表面的压缩应力变得更大，作为其结果，操作中遇到的应力降低，使用寿命延长。这涉及常规热处理。
优选在800至850℃之间，在3至5小时内进行碳氮共渗，且碳活性为约1.0。
特别地，所加的碳氮共渗大气包括17-25％(体积)一氧化碳、30-45％(体积)氢以及1-10％(体积)氨。所用氨的量在很大程度上取决于碳氮共渗在其中进行的炉以及其它工艺参数。
优选地，盘和滚子之一或二者均由如上所述的钢制成。
根据本发明的在CVT/IVT盘或动力滚子部件的表面上碳氮共渗的3M钢的微结构将包括0-35％(体积)保留奥氏体(retainedaustenite)。实际体积取决于高温要求。这种得到的奥氏体包括在片状马丁体结构中，其中在先奥氏体(prior austenite)粒度为最大15μm。存在的残余碳化物的最大等量直径为4μm，最大体积百分比为30％。
本发明将参照附图被进一步说明，其中
图1显示CVT/IVT的一个实例；
图2a、b显示通过本发明的钢实现的韧性改善，以及
图3a显示污染承载试验(contaminant bearing test)中的滚动轴承内圈轴承寿命。
在图1中，给出了CVT/IVT的一个实例。在最通常的实施方案中，CVT/IVT包括连接至引擎的输出轴的输入盘1和连接至车辆的驱动链或者其它变速箱部件或者必须用可变比驱动的其它物体的相对的输出盘2。其间是几个动力滚子3。动力滚子3可以任何转动轴作为轴颈且其轴用4表示。这个转动轴在箭头5的方向上作旋转运动。通过其它滚子在箭头5方向的旋转，输入和输出盘之间的传动比将改变。如图1所示，动力滚子3在接近其中心线连接输入盘，而在远离其中心线连接输出盘。存在有压力将动力滚子的外圆周表面分别压紧至输入盘的滚道8以及输出盘的滚道9上。这个压紧力用箭头10示意表示。在图1中所示的CVT/IVT也熟知为“Torotrak IVT”。本领域也使用其它装置，但是对所有实施方案而言，为了改变输入和输出盘之间的传动比，必须至少提供三个动力滚子，它们按照箭头5进行一些倾斜运动。还发现，此种结构相比于常规的自动变速箱，可得到15％增高的效率。不同于滚动轴承，在所述结构的相邻部件之间不存在润滑膜。
每个动力滚子的外圆周表面以及滚道8和9经受相当的载荷。这大概是迄今为止这种技术还没有被普遍接受的原因之一。例如，动力滚子的外圆周表面和相连的滚道之间的最大接触应力可高达4GPa。这远高于在通常的滚动轴承中遇到的接触压力。另外，按照箭头5的倾斜运动使得滚子相对于盘滑动。此种滑动在滚动轴承中不存在。由于重复弯曲应力引起的疲劳开裂和断裂已被报道。盘在圆圈11中的区域是特别脆弱的。这意味着，牵引表面(滚道)的滚动接触疲劳强度和疲劳断裂强度两者均应被改进。下面给出了CVT/IVT传动装置的几个部件的载荷的极示意的概述。IVT部件～特征破损模式输入盘齿条连接齿条半径处的扭力结构疲劳开裂输入盘通过牵引流体相对于动力滚子停止滑动接触压力高达约3.5Gpa·滚动接触疲劳剥落·表面损坏·结构载荷加速的接触疲劳动力滚子接触压力高达约3.5Gpa·滚动接触疲劳剥落·表面损坏由液压系统活塞产生的穿过盘和动力滚子的明显压紧力弯曲结构应力结构疲劳开裂通过链轮驱动盘在输出传动装置处的弯曲力弯曲疲劳开裂盘及动力滚子高温(高达120℃)和结构应力生长和轴向间隙增长盘及动力滚子振动载荷加速的结构疲劳开裂
为了达到这一要求，建议根据本发明使用包括0.85-0.95％(重量)碳、最多0.15％(重量)硅、0.25-0.45％(重量)锰、1.30-1.50％(重量)铬和0.20-0.40％(重量)钼的钢。
如果使用如上所述的这种钢，惊人地发现IVT/CVT盘和动力滚子部件的韧性显著增加。
图2a和b显示韧性增加。在那些图中，虚线代表ASTM A29552100钢的值，而实线涉及根据本发明的钢。
图3显示6305滚动轴承试运转污染承载试验中的L10滚动轴承内圈轴承寿命。
从以上清楚地看到，通过使用被进一步合金的特定纯度的钢，优选与通过碳氮共渗由其制造的部件表面的强化组合，接触疲劳强度可以显著改善。