DE19850867A1

DE19850867A1 - Stufenloses Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE19850867A1
Application number: DE1998150867
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Takemura; Nobuaki Mitamura
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: DE19850867C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Toroidgetriebe und insbesondere auf ein stufenloses Toroidgetriebe für Fahr zeuge wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug.

Herkömmlicherweise wurden bisher Schaltgetriebe mit Zahnrä dern am häufigsten als Schaltgetriebe in Fahrzeugen verwen det. Neben anderen im Maschinenbau üblichen Stählen und Le gierungsstählen gemäß den Normen JIS G4051 bis G4202 wurden zur Herstellung der Getrieberäder niedrig legierte Stähle wie beispielsweise Scr420 und SCM420 eingesetzt. Diese ma schinenbautechnischen Stähle als Ausgangswerkstoffe werden zu Zahnrädern geformt und dann einer Oberflächenbehandlung wie Aufkohlung oder Nitrierhärtung unterzogen. Bei den herkömmli chen (automatischen) Schaltgetrieben mit Getriebestufen han delt es sich jedoch um mechanische Getriebe, die nicht stu fenlos schaltbar sind. Deshalb entsteht während der Kraft übertragung ein Verlust oder kommt es zu einem Schaltruck.

Andererseits entstehen bei stufenlos schaltbaren Getrieben keine Schaltsprünge. Dementsprechend sind stufenlose Getriebe den Schaltgetrieben mit Getriebestufen hinsichtlich der Kenn daten der Kraftübertragung überlegen und weisen diesen gegen über einen hohen Wirkungsgrad im Kraftstoffverbrauch auf. Aus diesem Grund wurden in neuerer Zeit verschiedene Forschungs arbeiten zur Einbeziehung stufenloser Getriebe in heutigen Kraftfahrzeugen durchgeführt, und bei einigen Kraftfahrzeugen wurden stufenlose Getriebe mit Riemenschaltung eingesetzt.

Eines dieser stufenlosen Getriebe ist ein stufenloses Toroid getriebe mit Antriebs- und Abtriebsscheiben und einem Hochleistungswälzlager. Dieses stufenlose Toroidgetriebe kann höhere Drehmomente als ein stufenloses Getriebe mit Riemen antrieb übertragen und gilt deshalb als wirksames stufenloses Getriebe für mittelgroße und große Kraftfahrzeuge. Aus diesem Grund wird die Entwicklung eines hochbeständigen Werkstoffs angestrebt, der sich zur Übertragung hoher Drehmomente eignet und auch bei hohen Temperaturen bruchfest ist.

Als herkömmliche hochbeständige Werkstoffe für solche stufen losen Toroidgetriebe wurden die nachfolgend genannten Mate rialien eingesetzt. Und zwar werden, wie in der japanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 7-208568 of fenbart, Wälzkörper eines Hochleistungswälzlagers in einem stufenlosen Toroidgetriebe aus Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt und dann karbonitriert, gehär tet und angelassen. Des weiteren wird als Werkstoff für die Wälzkörper eines stufenlosen Toroidgetriebes chromhaltiger maschinenbautechnischer Stahl eingesetzt, wie in der japani schen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 9-79336 beschrieben, und werden die Wälzkörper dann in der Weise kar bonitriert, daß sie die folgenden Bedingungen erfüllen.

Und zwar beträgt der Stickstoffgehalt im Wälzkörper 0,2 bis 0,6 Gew.-%. In einer Tiefe d ≦ 0,2 Zst - wobei Zst die Tiefe ist, bei welcher im Inneren des Wälzkörpers infolge des Flä chenkontakts die größte Scherspannung entsteht - betragen der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt 0,9 bis 1,3 Gew.-%, der Austenitrestanteil 20 bis 45 Vol. % und die Härte Hv500 oder mehr. Außerdem beträgt in einer Tiefe, in der die Bedingung 0,5 Zst ≦ d ≦ 1,4 Zst erfüllt ist, der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt 0,6 Gew.-% ≦ C + N ≦ 1,2 Gew.-%, während die Härte Hv 700 oder mehr beträgt.

Wenn ein herkömmliches stufenloses Toroidgetriebe angetrieben wird, entsteht zwischen den Antriebs- und Abtriebsscheiben und dem Hochleistungswälzlager (d. h. auf der Zugkraftfläche) ein hoher Kontaktdruck. Infolgedessen wirkt auf das Hochlei stungswälzlager eine hohe Axialbelastung ein, so daß auf das Lager eine hohe Wälzkontaktbelastung einwirkt, die der eines Wälzlagers vergleichbar ist. Dieser Kontaktdruck und diese Axialbelastung führen zu einer hohen Last, die bei üblichen Wälzlagern nicht entsteht. Insbesondere kommt es an der Zug kraftfläche oder Lagerfläche des Leistungswälzkörpers leicht zu Abblätterungen oder zur Bruchbildung. Dadurch läßt sich die Laufdauer einer Hochleistungswälzlagerfläche unmöglich verlängern. Beispielsweise beträgt bei einem stufenlosen To roidgetriebe der Kontaktflächendruck eines Zugkraft-Übertra gungsteils bei maximalem Drehmoment und minimaler Geschwin digkeit Pmax = 3,9 GPa (wenn der Radius der Hauptachse der Kontaktellipse a = 5 mm und der Radius der Nebenachse der Kontaktellipse b = 1,3 mm, an der Position, an der die höch ste dynamische Scherbeanspruchung entsteht: Zo = 0,48 b, und die Position, an der die höchste statische Scherbeanspruchung gegeben ist: Zst = 0,72 b).

Im Vergleich zu herkömmlichen Wälzlagern liegt bei einem stu fenlosen Toroidgetriebe ein typisches Merkmal und ein ernst zunehmendes Problem vor; da im Gegensatz zur Situation in einem Lager die Steifigkeitsreserve niedrig ist, werden der Leistungswälzkörper, die Antriebsscheibe und die Ab triebsscheibe wiederholt mit einer Biegespannung belastet, um eine hohe Zugspannung herbeizuführen (bei FEM-Berechnungen und anhand von Meßergebnissen bei Messungen unter Verwendung eines Dehnungsmessers ist festzustellen, daß auf der Zug kraftfläche bei höchster Belastung und geringster Geschwin digkeit eine Zugspannung von etwa 90 kgf/mm² entsteht), so daß sich ausgehend von diesen Bereichen aus Ausgangspunkt leicht Risse bilden. Dadurch wird es unmöglich, die Ermü dungsrißfestigkeit zu erhöhen (Fig. 3 und 4). Aufgrund einer Reihe von Forschungsarbeiten zu diesen Problemen wird über die Laufleistungsdauer unter Biegespannung berichtet (Manuscripts for Japan Tribology Conference, Morioka, 1992- 10, S. 793 bis 796). In dieser Veröffentlichung wird be schrieben, daß die Lebensdauer deutlich kürzer wird, wenn Wälzkontaktspannung in Kombination mit Biegespannung vor liegt.

Gemäß Fig. 3 und 4 wirkt deshalb die Kombination einer wie derholten großen Scherbeanspruchung und einer wiederholten hohen Biegespannung auf das Hochleistungs-Wälzlager dieses stufenloses Toroidgetriebes ein, was zu einem hoch span nungsbelasteten Zustand führt, der bei Allzweck-Wälzlagern nicht auftritt. Beispielsweise liegt gegenüber einem herkömm lichen Spitzenwert P1 der Punkt tiefer auf einem Wert P2, an dem sich die höchste Spannung aufbaut. Dementsprechend genügt die einfache Durchführung einer Aufkohlung - die als wirksa mes Verfahren zur Verbesserung der Abblätterfestigkeit bei Allzweck-Wälzlagern gilt - nicht, um die Lebensdauer der La ger zu verlängern.

Bei einem stufenlosen Toroidgetriebe wird im Gegensatz zu Allzweck-Wälzlagern Wärme erzeugt, wenn von den Antriebs- und Abtriebsscheiben und der Zugkraftfläche des Leistungswälzkör pers eine hohe Zugkraft übertragen wird. Am Kontaktpunkt ist eine Temperatur von über 200°C zu erwarten, so daß herkömm liche Lagerwerkstoffe nicht eingesetzt werden können. Somit werden die Mengen an dem Legierungsbestandteil Molybdän, der auch bei hohen Temperaturen seine Härte behält, oder an dem Legierungsbestandteil Silizium, der die leicht auftretenden Strukturveränderungen verzögert, genau angegeben.

Nach der vorstehend angesprochenen japanischen Patentanmel dung KOKAI Veröffentlichungsnummer 9-79336 wird eine Karbo nitrierung vorgenommen, um den Stickstoffanteil im Wälzkörper auf 0,2 bis 0,6 Gew.-% einzustellen. In einer Tiefe von d ≦ 0,2 Zst - wobei Zst die Tiefe ist, bei welcher im Inneren des Wälzkörpers infolge eines Flächenkontakts die höchste Scherbeanspruchung entsteht - betragen die Kohlenstoff- und Stickstoffmenge 0,9 bis 1,3 Gew.-%, die Austenitrestmenge 20 bis 45 Vol. % und die Härte nach Vickers mindestens Hv500.

Außerdem beträgt in einer Tiefe, in welcher die Bedingung 0,5 Zst ≦ d ≦ 1,4 Zst erfüllt ist, die Kohlenstoff- und Stick stoffmenge 0,6 Gew.-% ≦ C + N ≦ 1,2 Gew.-%, während die Härte bei Hv700 oder höher liegt. Wie sich aus dem Vergleichsbei spiel in Fig. 6 ergibt, gelten diese angegebenen Werte nur als wirksam bei der Kontaktspannung. Da, mit anderen Worten, die Härte nahe der Oberfläche nur Hv500 beträgt, ist die an gegebene Härteverteilung für die Scheiben unbefriedigend, welche weiterhin mit Biegespannung beaufschlagt sind.

Des weiteren wird, wie das Vergleichsbeispiel 2 in Fig. 6 zeigt, die Tiefe von 0,5 Zst bis 1,4 Zst, bei welcher die Härte mit Hv700 angegeben ist, dadurch eingestellt, daß nur die Wälzkontaktspannung berücksichtigt wird. Wenn nun die Biegespannung damit kombiniert wird, ist deshalb die angege bene Härte unzureichend. Auch wenn sich die Abriebfestigkeit verbessert, wenn an der Oberfläche der Stickstoffanteil 0,2 bis 0,6 Gew.-% beträgt, ist außerdem diese Stickstoffmenge in der Oberfläche zu groß und verschlechtert die Verarbeitbar keit beträchtlich. Dabei ist zu beachten, daß der Wert der Härte nach Vickers Hv in etwa das Dreifache des Wertes der Verformungsspannung δy und etwa das Sechsfache des Wertes der Scherspannung τ beträgt.

Nach der japanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungs nummer 7-208568 werden die Wälzkörper des Hochleistungswälz lagers als Bestandteil des stufenlosen Toroidgetriebes aus Stahl mit mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt und dann karbonitriert, gehärtet und aufgekohlt.

Der vorliegenden Erfindung zielt nun auf die Verbesserung eines Werkstoffs für diese Getriebe in der Weise ab, daß die ser auch bei den in neuerer Zeit auftretenden harten Bedin gungen mit hohen Drehmomenten eine ausreichende Haltbarkeit besitzt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das typische Problem bei einem stufenlosen Toroidgetriebe zu be seitigen, daß Abblätterung infolge von Wälzermüdung, Bruch bildung und Abrieb am inneren und äußeren Lagerring der An triebsscheibe und der Abtriebsscheibe des Hochleistungswälz lagers auftreten, und ein stufenloses Toroidgetriebe mit lan ger Lebensdauer zu schaffen, welches eine Antriebs- und Ab triebsscheibe mit hoher Lebensdauer bei hoher Betriebssicher heit und ein Hochleistungswälzlager umfaßt, an denen infolge Ermüdung keine Rißbildung auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem stufenlosen To roidgetriebe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens ein Element aus der Gruppe, welche den inneren und den äußeren Ring (9, 14) des Hochleistungswälzlagers (8) und die Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe (5, 6) umfaßt, aus einem Werkstoff besteht, der jeweils 0,15 bis 0,5 Gew.-%, 0,15 bis 1,5 Gew.-% und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff, Sili zium bzw. Molybdän, höchstens 9 ppm Sauerstoff und ein weite res unvermeidliches Fremdelement enthält, und daß das minde stens eine Element so karbonitriert, gehärtet, angelassen und geschliffen wird, daß der Kohlenstoff- und Stickstoffanteil in der fertigbearbeiteten Oberfläche 0,8 bis 1,2 Gew.-% bzw. 0,05 bis 0,20 Gew.-% beträgt und die Oberfläche eine Vickers-Härte von mindestens Hv720 aufweist, und die Härte des Werk stoffs in einer Tiefe Dx aber der Oberfläche weniger als Hv650 beträgt, wobei Dx eine Position mit Erzeugung einer kritischen äquivalenten Spannung in einer synthetisierten Spannungsverteilung aus Scherspannungsverteilung und Biege spannungsverteilung ist und an welcher die Bedingung Dx = 3,0 Zo bis 5,0 Zo erfüllt ist, wobei Zo eine Position ab der Oberfläche ist, an der eine höchstmögliche dynamische Scher spannung erzeugt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebe werden die inneren und äußeren Ringe des Hochleistungswälzlagers und die Antriebs- und Abtriebsscheiben einer Karbonitrierung und einer physikalischen Oberflächenbehandlung wie beispielsweise Kugelstrahlen unterzogen. Dadurch werden Abblätterung, Bruch bildung und Ermüdungsrißbildung an diesen Elementen verhin dert.

Die Gründe, weshalb für die erfindungsgemäßen Bestandteile Grenzen gesetzt sind, werden nachstehend erläutert.

1) Kohlenstoffgehalt der fertigbearbeiteten Oberfläche: 0,8 bis 1,2 Gew.-%

Nachdem der Leistungswälzkörper (Innenring), der Außenring, die Antriebsscheibe und die Abtriebsscheibe karbonitriert, gehärtet, angelassen und geschliffen wurden, wird der Kohlen stoffanteil in der fertigbearbeiteten Oberfläche mit 0,8 bis 1,2 Gew.-% aus den nachfolgend genannten Gründen angegeben. Dies bedeutet, daß der Kohlenstoffgehalt an der Oberfläche von 0,8 Gew.-% oder mehr erforderlich ist, um eine ausrei chende Härte gegenüber der Wälzermüdung und eine ausreichende Festigkeit gegenüber einer Beanspruchung mit Biegespannung zu erzielen. Wenn der Kohlenstoffanteil in der Oberfläche höher ist als 1,2 Gew.-%, bildet sich leicht ein riesiger Hartmetallanteil, wodurch sich Anrißpunkte bilden.

2) Stickstoffgehalt der fertigbearbeiteten Oberfläche: 0,05 bis 0,20 Gew.-%

Wenn der Stickstoffanteil in der Oberfläche 0,05 Gew.-% oder mehr beträgt, verbessert sich die Anlaßbeständigkeit und ver teilt sich feines Hartmetall und wird ausgeschieden. Dadurch verbessert sich die Festigkeit noch weiter. Wenn der Stick stoffanteil in der Oberfläche höher als 0,20 Gew.-% ist, er höht sich zwar die Abriebfestigkeit, doch läßt sich das Po lieren nur mit Schwierigkeiten durchführen.

3) Härte der fertigbearbeiteten Oberfläche: Hv720 oder mehr Härte an der Position Dx: Hv650 oder mehr

Es ist wünschenswert, eine Karbonitrierung vorzunehmen, durch welche die Oberflächenhärte einem Vickersgrad von Hv650 oder mehr entspricht und die Härte in einer Tiefe Dx ab der Ober fläche Hv650 oder mehr beträgt, nachdem gehärtet und angelas sen wurde. Die Tiefe Dx entspricht dabei einer Position mit kritischer äquivalenter Spannungserzeugung bei einer synthe tisierten Spannungsverteilung der Verteilung der Scherbean spruchung und in der Verteilung der Biegebeanspruchung. Dabei ist zu beachten, daß Dx = 3,0 Zo bis 5,0 Zo ist, wobei Zo eine Position mit Erzeugung höchstmöglicher dynamischer Scherbeanspruchung ab der Oberfläche ist.

Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt wirkt eine wiederholte hohe Scherspannung in Kombination mit einer wiederholten hohen Biegespannung auf die Elemente eines Hochleistungswälzlagers 8 eines stufenlosen Toroidgetriebes ein, was im Unterschied zu allgemeinen Wälzlagern zu einem hoch spannungsbelasteten Zustand führt. Dementsprechend liegt die Position mit maxima ler Spannungserzeugung auf einem Wert P2 und somit tiefer als der herkömmliche Spitzenwert P1. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß die Härteverteilung durch Vornahme einer Kar bonitrierung unter Berücksichtigung der synthetisierten Spannungsbelastung spezifiziert wird, anstelle einfacher Vor nahme einer Aufkohlung, die als wirksames Verfahren zur Ver besserung der Abblätterfestigkeit bei Wälzlagern gilt.

Bei einem stufenlosen Toroidgetriebe wird im Unterschied zu üblichen Wälzlagern Wärme erzeugt, wenn von der Antriebs- und Abtriebsscheibe und der Zugkraftfläche des Leistungswälzkör pers eine hohe Zugkraft übertragen wird. Am Kontaktpunkt ist eine Temperatur von mehr als 200°C zu erwarten, so daß ein herkömmlicher Lagerwerkstoff nicht eingesetzt werden kann. Deshalb werden für den Legierungsbestandteil Molybdän, der auch bei hohen Temperaturen seine Härte behält, und für den Legierungsbestandteil Silizium, das leicht entstehende Struk turveränderungen verzögert, spezifiziert.

Nach der vorstehend behandelten japanischen Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 9-79336 wird eine Karbonitrie rung vorgenommen, um den Stickstoffanteil im Wälzkörper auf 0,2 bis 0,6 Gew.-% einzustellen. In einer Tiefe d ≦ 0,2 Zst - wobei Zst die Tiefe ist, bei welcher im Inneren des Wälzkör pers infolge eines Flächenkontakts die höchstmögliche Scher spannung entsteht - beträgt der Kohlenstoff- und Stick stoffanteil 0,9 bis 1,3 Gew.-%, der Austenitrestanteil 20 bis 45 Vol. % und die Härte mindestens Hv500. Außerdem beträgt in einer Tiefe, in der die Bedingung 0,5 Zst ≦ d ≦ 1,4 Zst erfüllt ist, der Kohlenstoff- und Stickstoffanteil 0,6 Gew.-% bis 1,2 Gew.-%, während die Härte Hv700 oder mehr beträgt. Wie sich aus dem Vergleichsbeispiel 1 in Fig. 6 ergibt, gelten diese genau angegebenen Werte nur als für die Kontaktspannung wirk sam. Da mit anderen Worten die Härte nahe der Oberfläche nur Hv500 beträgt, ist die spezifizierte Härteverteilung für die Scheiben unbefriedigend, auf die weiterhin die Biegespannung einwirkt. Außerdem wird, wie aus dem Vergleichsbeispiel in Fig. 6 zu entnehmen ist, die Tiefe von 0,5 Zst bis 1,4 Zst, bei welcher die Härte mit Hv700 angegeben ist, dadurch einge stellt, daß nur die Wälzkontaktspannung berücksichtigt wird. Wenn nun die Biegespannung damit kombiniert wird, ist somit die angegebene Härte nicht entsprechend hoch. Wenn außerdem der Stickstoffanteil an der Oberfläche 0,2 bis 0,6 Gew.-% be trägt, erhöht sich die Abriebfestigkeit und damit sinkt die Verarbeitbarkeit beträchtlich, da diese Stickstoffmenge in der Oberfläche zu hoch ist.

Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Tiefe Zo, bei welcher die höchstmögliche dynamische Scherbelastung wirksam ist, bei der Berechnung der Laufleistung jedes Bau teils herangezogen.

Nachstehend werden nun die Berechnungen für die Position Zo beschrieben, bei welcher die höchstmögliche dynamische Scherbelastung wirksam ist.

Der Punktkontakt zwischen den Stählen ergibt sich wie folgt:

a = (50,5×10^-3)µ.(P/Σp)^1/3 (1)

b = (50,5×10^-3)ν.(P/Σp)^1/3 (2)

b/a = {(t²-1)(2t-1)}^1/2 = k1 (3)

cos τ = |ρ11-ρ12+ρ21-ρ22|/Σρ (4)

wobei a der Radius der Hauptachse der Kontaktellipse ist, b der Radius der Nebenachse der Kontaktellipse ist, τ ein Hilfswinkel ist, µ und ν zu cos τ zugeordnete Konstante sind, P die Belastung darstellt, und Σp (= ρ11+ρ12+ρ21+ρ22) die Summierung der Hauptbiegungen darstellt, die an einem Kon taktpunkt zwischen zwei elastischen Teilen einen rechten Win kel bilden.

Dabei ist zu beachten, daß zwischen µ, ν, k₁ und k₂ die fol genden Beziehungen bestehen:

µ = {2E(k₂)/πk₁₂}^1/3

ν = {2E(k₂)k₁/π)^1/3

k₁ = b/a

k₂ = (1-k₁₂)^1/2

Damit sind µ und ν Konstanten, die nach dem vollständigen Ellipsenintegral der zweiten Art berechnet werden.

Wenn a und b jeweils aus den Gleichungen (1) und (2) berech net und in Gleichung (3) eingesetzt werden, um die Gleichung nach einem Parameter t aufzulösen, erhält man die Position Zo, an der die höchstmögliche dynamische Scherspannung er zeugt wird, durch die nachfolgende Gleichung (5). Dies wird auf S. 230 bis 240 in "Bearing Lubrication Manual (Nikkan Kogyo Shinbunsha, Bearing Lubrication Manual Editorial Com mittee ed., 1961)" beschrieben.

Zo = b{(t+1)(2t-1)^1/2}^-1 (5)

Zo läßt sich auch unter Heranziehung eines höchstmöglichen Kontaktdrucks Pmax aus einer Beziehung berechnen, die wie folgt wiedergegeben ist:

Pmax = [188×{P(Σρ)²}^1/3]/µν (6)

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Bereich der Erzeugung einer kritischen äquivalenten Spannung, den man durch Syn thetisieren einer Scherspannungsverteilung und einer Biege spannungsverteilung auf der Grundlage des nach vorstehendem Ansatz berechneten Wertes von Zo erhält, als Dx = 3,0 Zo bis 5,0 Zo spezifiziert. Erfindungsgemäß gilt dieser Bereich als wichtig zur Verhinderung des Abblätterns infolge Wälzermü dung, Bruch und Ermüdungsrißbildung am inneren und äußeren Ring des Hochleistungswälzlagers, an der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe als Bestandteile des stufenlosen Toroid getriebes bei Einsatz des Getriebes.

Um solches Abblättern und Brechen zu verhindern, ist eine Härte von Hv650 oder mehr mindestens an der Position 3 Zo in nerhalb des Dx-Bereichs erforderlich. Bei zunehmender Bean spruchung liegt die Position, an der diese Härte nötig ist, immer tiefer. Deshalb sollte die Härte an der Position 5 Zo vorzugsweise bei Hv650 oder mehr liegen. Aus diesem Grund wird die Härte an der Position Dx mit mindestens HV650 spezi fiziert.

4) Dauerspannung in der Tiefe 0,5 Dx bis 1,0 Dx: -130 bis -60 kgf/mm²

Bei Durchführung einer Kugelstrahlbehandlung (SP) stoßen die Arbeitsmedien (z. B. Stahlkugeln) mit der Oberfläche eines Ma terials zusammen, um die Oberfläche des kugelgestrahlten Ma terials und dessen Umgebung (die nachstehend auch als Ober flächenschichtenbereiche bezeichnet wird) plastisch zu ver formen, wodurch einzelne Bereiche aufgebaut werden. Dies er zeugt eine Dauerverdichtungsspannung. Dementsprechend verbes sert sich die Ermüdungsfestigkeit, wenn eine Kugelstrahlbe handlung in der Weise vorgenommen wird, daß hinsichtlich der auf jeden Bereich einwirkenden Kombination aus Wälzkon taktspannung und hoher Zugspannung eine Dauerverdichtungs spannung von -60 kgf/mm² oder mehr entsteht. Wenn jedoch die Dauerverdichtungsspannung den Wert von -130 kgf/mm² über steigt, wird der Effekt gesättigt und steigen die Bearbei tungskosten. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung soll die "Dauerverdichtungsspannung" als Dauerspannung mit negativem Vorzeichen verstanden werden. Deshalb wird die Dauerverdichtungsspannung immer größer, je höher der absolute Betrag der Dauerverdichtungsspannung steigt, und sie wird immer kleiner, je kleiner der absolute Betrag der Dauer verdichtungsspannung ist.

Um ein Abblättern und Brechen der Bauteile des erfindungsge mäßen stufenlosen Toroidgetriebes zu verhindern, muß die Dau erverdichtungsspannung zumindest in einer Tiefe von 1,5 Zo im Bereich Dx mit Entstehung einer kritischen äquivalenten Span nung zwischen -60 und 130 kgf/mm² betragen. Je stärker die Belastung ansteigt, desto tiefer liegt die Position, an der diese Dauerverdichtungsspannung erforderlich ist. Mit anderen Worten ist dieser Wert in einer Tiefe von vorzugsweise 2,0 Zo und noch günstiger 3,0 Zo erforderlich.

Die Gründe, aus denen für die jeweilige Zusammensetzung des Werkstoffs für das erfindungsgemäße stufenlose Toroidgetriebe Grenzwerte gesetzt werden, sollen nachstehend erläutert werden.

5) Kohlenstoffanteil: 0,15 bis 0,50 Gew.-%

Kohlenstoff muß in einer Menge von 0,15 Gew.-% vorhanden sein, damit eine stabile Reinheit des Werkstoffs für die Massenproduktion erzielt werden kann, welches nur wenige Ein schlüsse enthält, die als Faktoren gelten, die die Lebens dauer durch Bruch oder Abblättern verkürzen, und um die Be handlungsdauer der vorgenommenen Karbonitrierung zu verkür zen, mit welcher eine ausreichende Härte gegenüber Wälzermü dung erzielt werden soll. Wenn der Kohlenstoffanteil 0,50 Gew.-% übersteigt, nimmt die Rißfestigkeit in einem zentralen Bereich ab und verschlechtert sich die Maßhaltigkeit bei hohen Temperaturen. Aus diesen Gründen wird für C = 0,15 bis 0,50 Gew.-% spezifiziert.

6) Siliziumanteil: 0,15 bis 1,50 Gew.-%

Silizium wirkt sich in der Weise aus, daß es die Weißstruk turveränderung verzögert, die unter Wälzermüdung festgestellt wird, und verbessert die Härtbarkeit. Ist Silizium in einer Menge von weniger als 0,15 Gew.-% vorhanden, läßt sich eine ausreichende Erweichungsfestigkeit beim Anlassen nicht er zielen. Liegt der Siliziumanteil über 1,5 Gew.-%, so ver schlechtert sich die Verarbeitbarkeit deutlich. Deshalb wird für Si = 0,15 bis 1,5 Gew.-% spezifiziert.

7) Molybdänanteil: 0,l bis 1,5 Gew.-%

Molybdän verbessert die Erweichungsfestigkeit beim Anlassen und die Lagerhärte durch den Effekt, daß es feines Karbid bzw. Hartmetall verteilt, so daß ein prozentualer Gewichtsan teil an Molybdän von mindestens 0,1 erforderlich ist. Wenn allerdings der Molybdänanteil 1,5% übersteigt, ist der Ef fekt von Molybdän gesättigt und verschlechtert sich unter Umständen die Verarbeitbarkeit. Deshalb wird für Mo = 0,1 bis 1,5% spezifiziert.

8) Sauerstoffanteil: 9 ppm oder weniger

Sauerstoff kann in dem Stahl auf Oxiden aufbauende Ein schlüsse erzeugen, die bei Ermüdung unter Biegespannung An rißpunkte (ringförmige Fehlstellen) bilden oder als nichtme tallische Einschlüsse wirken, wodurch sich die Lebensdauer im Wälzlagerbetrieb verkürzt. Dementsprechend wird für den Sauerstoffanteil eine Obergrenze von 9 ppm angegeben.

Weitere Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und teilweise aus der Be schreibung, oder sie werden in der Praxis bei Ausführung der Erfindung erfaßt. Die Ziele und Vorteile der Erfindung lassen sich mit Hilfe der im folgenden speziell hervorgehobenen Mit tel und Wege sowie Kombinationen erzielen.

In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die Zeichnung, die als fester Bestandteil in diese Patentbeschreibung eingebun den ist, Bezug genommen, in welcher derzeit bevorzugte Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, die in Ver bindung mit der vorstehenden Beschreibung und der nachste henden ausführlichen Erläuterung der bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele zur Erklärung der Grundgedanken der Erfindung dienen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch ein stufenloses To roidgetriebe;

Fig. 2A eine Darstellung des Wärmeverlaufs (I) bei einer Wärmebehandlung, die an Teilen des stufenlosen To roidgetriebes vorgenommen wird;

Fig. 2B eine Darstellung des Wärmeverlaufs (II) bei einer an den Bauteilen vorgenommenen Aufkohlung;

Fig. 2C eine Darstellung des Wärmeverlaufs (II) bei einer an den Bauteilen vorgenommenen Karbonitrierung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des auf eine Scheibe einwirkenden Biegespannung und tangentialen Belastung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der auf einen Lei stungswälzkörper einwirkenden Biegespannung und tangentialen Belastung;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Verteilung der auf die Scheibe einwirkenden synthetisierten Belastung; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Verteilung der Härte mit Vergleich zwischen einem Ausführungsbei spiel und Vergleichsbeispielen.

Nachstehend wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrie ben.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines stufenlosen Toroidgetriebes im Längsschnitt. Die Bezugszeichen 1 und 2 geben jeweils die Ausgangswelle und die Eingangswelle an. Auf der Eingangswelle 2 ist über eine Buchse 10 eine Antriebsscheibe 5 drehbar und abnehmbar aufgesetzt. An der Eingangswelle 2 ist mittels einer Keilnut 2a eine Nockenscheibe 3 befestigt. Die Nocken flächen 3a und 5b sind auf gegenüberliegenden Seiten der Nockenscheibe 3 bzw. der Antriebsscheibe 5 ausgebildet. Zwi schen den Nockenflächen 3a und 5b sind Rollen eingeschlossen. An der Ausgangswelle 1 ist mittels einer Keilnut 1a eine Ab triebsscheibe 6 so befestigt, daß sie sich fest mit dieser dreht. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 1 werden drehbar mittels eines Gehäuses über jeweilige Lager 12 und 13 gelagert.

Die Toroidflächen der Wälzgetriebeflächen 5a und 6a der An triebsscheibe 5 und der Abtriebsscheibe 6 definieren einen gemeinsamen Bogen zur Bildung eines torusförmigen Hohlraums. Ein Leistungswälzkörper 9 überträgt beim Abwälzen im Kontakt mit den Wälzgetriebeflächen 5a und 6a Kraft. Dieser Lei stungswälzkörper 9 bildet zusammen mit dem Lager 8 ein Stütz lager für den Leistungswälzkörper 9. An Drehzapfen 7 ist über Gleitscheiben 15 ein Befestigungsring 14 für das Lager 8 an gebracht. Das Lager 8 ist an den Drehzapfen 7 über hin und her bewegliche Schäfte 7a befestigt. Die Drehzapfen 7 sind so abgestützt, daß sie in der Weise kippbar sind, daß der Lei stungswälzkörper 9 die Geschwindigkeit dadurch verändern kann, daß er seine Kontaktstellen an den Wälzgetriebeflächen 5a und 6a in dem torusförmigen Hohlraum verändert. Zum Schmieren des Lagers 8 und auch der Kontaktflächen zwischen dem Leistungswälzkörper 9 und den Toroidflächen der Antriebs scheibe 5 und der Abtriebsscheibe 6 wird Schmieröl, bei spielsweise Zugmaschinenöl, zugeführt. In der Darstellung in Fig. 1 wurde eine Mechanik zur Zuführung dieses Schmieröls weggelassen.

Tabelle 1 zeigt die chemischen Bestandteile, den Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt in der Oberfläche (Gew.-%) und das Ku gelstrahlen bei erfindungsgemäßen Beispielen und Vergleichs beispielen.

Die in Tabelle 1 ausgewiesenen Beispiele und Vergleichsbei spiele wurden unter Vornahme einer Wärmebehandlung (I) (Stand der Technik) unter den in Fig. 2A angegebenen Bedingungen bzw. einer Wärmebehandlung (II) unter den in Fig. 2B angege benen Bedingungen und einer Wärmebehandlung (II) unter den in Fig. 2C angegebenen Bedingungen (Beispiele und Vergleichs beispiele) mit Kugelstrahlbehandlung hergestellt.

[Wärmebehandlung (I)]

Gemäß Fig. 2A wurde ein Werkstoff in endothermer Gasat mosphäre bei 840 bis 860°C 0,5 bis 1 Std. lang erwärmt und in Öl abgeschreckt (gehärtet) . Das sich dabei ergebende Mate rial wurde in der Atmosphäre bei 160 bis 180°C 2 Stunden lang erwärmt und abgekühlt (angelassen).

[Wärmebehandlung (II)]

Wie Fig. 2B zeigt, wurde ein Werkstoff in einer endothermen Gasatmosphäre/mit Gas angereicherten Atmosphäre bei 930 bis 960°C 10 bis 15 Stunden lang erwärmt und dann ließ man ihn abkühlen. Anschließend wurde der Werkstoff in einer endother men Gasatmosphäre bei 840 bis 860°C 0,5 bis 1 Std. lang er wärmt und in Öl abgeschreckt (gehärtet). Das sich dabei erge bende Material wurde in der Atmosphäre bei 160 bis 180°C 2 Stunden lang erwärmt und abgekühlt (angelassen).

[Wärmebehandlung (III)]

Gemäß Fig. 2C wurde ein Werkstoff in einer endothermen Gasat mosphäre/mit Gas angereicherten Atmosphäre/Ammoniakgasat mosphäre bei 930 bis 960°C 5 bis 10 Stunden lang wärmebehan delt und dann ließ man ihn abkühlen. Anschließend wurde der Werkstoff in einer endothermen Gasatmosphäre bei 840 bis 860 °C 1 Std. lang erwärmt und in Öl abgeschreckt (gehärtet). Das sich dabei ergebende Material wurde in der Atmosphäre bei 160 bis 180°C 2 Stunden lang erwärmt und abgekühlt (angelassen).

Die maximale Dauerspannung (kgf/mm²) in einer Tiefe von 0,5 Dx wurde für jeden dabei erhaltenen Leistungswälzkörper ge messen. Mit anderen Worten erhielt man das Profil der Dauer spannung in Richtung der Tiefe ab der Wälzfläche des Teils, und in der Tiefe von 0,5 Dx wurde ein maximaler Wert gemes sen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Dabei ist zu beachten, daß die in der vorliegenden Erfindung er wähnte Dauerspannung (kgf/mm²) einen Verdichtungsdruck an gibt, wenn das Vorzeichen negativ (-) ist und eine Spannung, wenn das Vorzeichen positiv (+) ist.

Die stufenlosen Toroidgetriebe wurden unter Verwendung des inneren und des äußeren Rings des Hochleistungswälzlagers, der Antriebsscheiben und der Abtriebsscheiben zusammengebaut, die durch die Wärmebehandlungen unter Verwendung von Werk stoffen mit der in Tabelle 1 angegebenen jeweiligen Zusammen setzung fertiggestellt waren. Tabelle 1 gibt die Dauerver dichtungsspannung bei 3 Zo als Beispiel für den Bereich von 0,5 Dx bis 1,0 Dx für jedes Bauteil an. Außerdem weist Tabelle 2 die Härte jedes Bauteils bei 5 Zo als Beispiel für Dx aus. Dabei ist zu beachten, daß durch Erwärmen, Anlassen und Polieren nach SUJ2 Wälzkörper (Kugeln) 20 hergestellt wurden.

Die auf diese Weise erhaltenen Lager für die Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden unter den nachstehend angegebenen Bedingungen geprüft.

[Prüfbedingungen]

Drehzahl der Eingangswelle: 4.000 UpM
Eingangsdrehmoment: 370 N.m
Öl: synthetisches Schmieröl
Öltemperatur: 100°C.

Unter den vorstehend genannten Bedingungen wurden die folgen den Werte für Zo und Dx bei einem maximalen Flächendruck von 3,9 GPa ermittelt:
Zo = 0,48 × 1,3 mm = 0,624 mm
Dx = 3 Zo bis 5 Zo = 1,87 bis 3,12 mm.

Die Lebensdauer wurde nach der Zeit bis zu dem Punkt ermit telt, an dem es an einem der Teile Leistungswälzkörper, Außenring, Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe zum Abblättern kam, aus denen jeder Prüfling aufgebaut war (bei den Beispie len und den Vergleichsbeispielen), bzw. nach der Zeit bis zu dem Punkt, an dem sich an einem der Teile Leistungswälzkör per, Außenring, Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe ein Er müdungsriß bildete. Wenn während des Versuchs ein Wälzkörper abblätterte, wurde die Prüfung nach Austausch des abgeblät terten Wälzkörpers durch einen neuen Wälzkörper fortgesetzt. Die Prüfung wurde außerdem nach Ablauf von 100 Stunden been det. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 ausgewiesen (wo die Zeit in Stunden angegeben ist).

Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen der Härte an der Posi tion Dx = 5,0 Zo und der Lebensdauer. Wie aus Tabelle 2 ent nehmbar ist, verlängerte sich die Lebensdauer erheblich bei den Beispielen 1 bis 10 gegenüber den Vergleichsbeispielen 1 bis 10. Dies belegt, daß sich bei den (erfindungsgemäßen) Beispielen die Lebensdauer verbessert hat, bei denen jeweils der Leistungswälzkörper (Innenring), der Außenring, die An triebsscheibe und die Abtriebsscheibe aus einsatzgehärtetem Stahl gefertigt war, der einen C-Anteil von 0,15 bis 0,5 Gew. %, einen Si-Anteil von 0,15 bis 1,5 Gew.-%, einen Mo lybdänanteil von 0,1 bis 1,5 Gew.-% und einen O-Anteil von höchstens 9 ppm enthielt und nach den vorgegebenen Wärmebe handlungen wie Karbonitrieren, Härten und Anlassen kugelge strahlt wurde.

Insbesondere bei den Beispielen 3 bis 10 trat mehr als 100 Stunden lang an keinem der Teile Leistungswälzkörper (Innenring), Außenring, Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe weder ein Bruch noch ein Abblättern auf, und über 100 Stunden lang bildeten sich keine Ermüdungsrisse. Mit anderen Worten hat sich bei diesen Beispielen die Lebensdauer deutlich ver bessert. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei jedem dieser Beispiele 3 bis 10 alle vier Teile, also der Leistungswälz körper, der Außenring, die Antriebsscheibe und die Abtriebs scheibe eine Dauerspannung von - 80 kgf/mm² oder mehr bei 3 Zo als Beispiel für die Position Dx und eine Oberflächenhärte von Hv740 oder mehr aufwiesen. Bei den Beispielen 1 und 2 blätterten die Scheiben nach Ablauf von 85 bzw. 72 Stunden leicht ab. Nach Abschätzung trat dieses Abblättern deshalb auf, weil sowohl die Oberflächenhärte als auch die Härte an der Position Dx geringfügig niedriger lag. Allerdings ist die Lebensdauer bei den Beispielen 1 und 2 viel länger als bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 5.

Im Gegensatz hierzu trat innerhalb kürzerer Zeiträume als bei einem der Beispiele 1 bis 10 bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 - bei denen die Anteile an C, Si, Mo und O außerhalb der vorgenannten Bereiche der Zusammensetzung lagen - eine Ermüdungsrißbildung auf. Außerdem erhielt man bei den Ver gleichsbeispielen 6 bis 9, bei denen der Anteil an C oder N in der Oberfläche außerhalb des genannten Bereichs der Zusam mensetzung lag, keine vorgegebene Härte auf und damit waren die Bauteile gegenüber der Gesamtspannung aus Wälzermüdung und Ermüdungsrißbildung nicht stark genug. Infolgedessen bil deten sich innerhalb kurzer Zeit Risse in den Bauteilen oder sie blätterten ab. Außerdem verkürzte sich bei dem Ver gleichsbeispiel 10 - bei dem die maximale Dauerverdichtungs spannung bei 3,0 Zo = Dx - 60 kgf/mm² oder weniger betrug - infolge von Anrißpunkten für Ermüdungsrisse.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß zur Ver besserung der Lebensdauer eines stufenlosen Toroidgetriebes eine Karbonitrierung vorgenommen werden muß, durch welche man an der Position Dx eine Härte von Hv650 oder mehr erhält, wie sich aus dem Beispiel ergibt, bei dem Dx = 5,0 Zo gewählt wurde, und daß eine Bearbeitung wie beispielsweise mit Kugel strahlen vorgenommen werden muß, durch welche die Dauerver dichtungsspannung in einer Tiefe von 0,5 Dx bis 1,0 Dx zwischen -60 und -130 kgf/mm² herbeigeführt wird, wie sich anhand des Beispiels zeigt, bei welchem bei 3,0 Zo = Dx die Dauerspannung -130 bis -60 kgf/mm² betrug. Außerdem sollte vorzugsweise mit karbonitriertem Stahl SUJ2 gearbeitet werden, so daß nicht häufig kugelgestrahlt werden muß.

Das erfindungsgemäße stufenlose Toroidgetriebe eignet sich gut dazu, ein Abblättern und Brüche an dem Leistungswälzkör per (Innenring), am Außenring, an der Antriebsscheibe und an der Abtriebsscheibe zu verhindern. Insbesondere kann dieses stufenlose Toroidgetriebe sehr gut sogar auch eine Rißbildung beispielsweise von der Innenumfangsfläche des Lagers oder von der Zugkraftfläche aus verhindern. Infolgedessen verlängert sich im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben die Lebensdauer des erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebes deutlich.

Weitere Vorteile und Modifizierungen ergeben sich für den Fachmann sehr einfach. Deshalb beschränkt sich die Erfindung hinsichtlich ihrer breiter gesehenen Aspekte nicht auf die hier dargestellten und beschriebenen speziellen Einzelheiten und repräsentativen Ausführungsbeispiele. Dementsprechend können verschiedene Veränderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne über den allgemeinen Erfindungsgedanken oder den Umfang der Erfindung hinauszugehen, wie er in den beigefügten Ansprüchen mit deren Äquivalenten umrissen ist.

Bezugszeichenliste

1

Ausgangswelle

1

a Keilnut

2

Eingangswelle

2

a Keilnut

3

Nockenscheibe

3

a Nockenfläche

4

Rollen

5

Antriebsscheibe

5

a Nockenfläche

6

Abtriebsscheibe

6

a Wälzgetriebefläche

7

Drehzapfen

7

a hin und her bewegliche Schäfts

8

Lager (Hochleistungswälzlager)

9

Leistungswälzkörper

10

Buchse

12

Lager

13

Lager

14

Befestigungsring

15

Gleitscheiben

20

Wälzkörper

Claims

1. Stufenloses Toroidgetriebe mit einer an einer Eingangs welle (2) angesetzten Antriebsscheibe (5), einer an einer Ausgangswelle (1) angesetzten Abtriebsscheibe (6) und einem Hochleistungswälzlager (8) mit einem inneren Ring (9), einem äußeren Ring (14) und einer Vielzahl von Wälz körpern (20), wobei der innere Ring (9) zur Kraftübertra gung von der Eingangswelle (2) zur Ausgangswelle (1) in Eingriff mit der Antriebsscheibe (5) und der Abtriebs scheibe (6) steht, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Element aus der Gruppe, welche den in neren und den äußeren Ring (9, 14) des Hochleistungswälz lagers (8) und die Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe (5, 6) umfaßt, aus einem Werkstoff besteht, der jeweils 0,15 bis 0,5 Gew.-%, 0,15 bis 1,5 Gew.-% und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff, Silizium bzw. Molybdän, höchstens 9 ppm Sauerstoff und ein weiteres unvermeidliches Fremdelement enthält,
und daß das mindestens eine Element so karbonitriert, ge härtet, angelassen und geschliffen wird, daß der Kohlen stoff- und Stickstoffanteil in der fertigbearbeiteten Oberfläche 0,8 bis 1,2 Gew.-% bzw. 0,05 bis 0,20 Gew.-% beträgt und die Oberfläche eine Vickers-Härte von minde stens Hv720 aufweist, und die Härte des Werkstoffs in einer Tiefe Dx ab der Oberfläche weniger als Hv650 be trägt, wobei Dx eine Position mit Erzeugung einer kriti schen äquivalenten Spannung in einer synthetisierten Span nungsverteilung aus Scherspannungsverteilung und Biege spannungsverteilung ist und an welcher die Bedingung Dx = 3,0 Zo bis 5,0 Zo erfüllt ist, wobei Zo eine Position von derjenigen Oberfläche aus ist, an der eine höchstmögliche dynamische Scherspannung erzeugt wird.

2. Stufenloses Toroidgetriebe mit einer an einer Eingangs welle (2) angesetzten Antriebsscheibe (5), einer an einer Ausgangswelle (1) angesetzten Abtriebsscheibe (6) und einem Hochleistungswälzlager (8) mit einem inneren Ring (9), einem äußeren Ring (14) und einer Vielzahl von Wälz körpern (20) , wobei der innere Ring (9) zur Kraftübertra gung von der Eingangswelle (2) zur Ausgangswelle (1) in Eingriff mit der Antriebsscheibe (5) und der Abtriebs scheibe (6) steht, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Element aus der Gruppe, welche den in neren und den äußeren Ring (9, 14) des Hochleistungswälz lagers (8) und die Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe (5, 6) umfaßt, aus einem Werkstoff besteht, der jeweils 0,15 bis 0,5 Gew.-%, 0,15 bis 1,5 Gew.-% und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff, Silizium bzw. Molybdän, höchstens 9 ppm Sauerstoff und ein weiteres unvermeidliches Fremdelement enthält,
und daß das mindestens eine Element so karbonitriert, ge härtet, angelassen und geschliffen wird, daß der Kohlen stoff- und Stickstoffanteil in der fertigbearbeiteten Oberfläche 0,8 bis 1,2 Gew.-% bzw. 0,05 bis 0,20 Gew.-% beträgt und die Oberfläche eine Vickers-Härte von minde stens Hv720 aufweist, und die Dauerspannung in einer Tiefe von 0,5 Dx bis 1,0 Dx aber der Oberfläche zwischen -130 und -60 kgf/mm² beträgt, wobei Dx eine Position mit Erzeugung einer kritischen äquivalenten Spannung in einer synthetisierten Spannungsverteilung aus Scherspan nungsverteilung und Biegespannungsverteilung ist und an welcher die Bedingung Dx = 3,0 Zo bis 5,0 Zo erfüllt ist, wobei Zo eine Position von derjenigen Oberfläche aus ist, an der eine höchstmögliche dynamische Scherspannung erzeugt wird.

3. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerspannung der Oberfläche in einer Tiefe von 0,5 Dx bis 1,0 Dx zwischen -130 und -60 kgf/mm² beträgt.