JP2002212671A - 動力伝達部品およびその製造方法ならびに駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高すべり条件下でも表面損傷が生じ難く、か
つ高温となる雰囲気条件下でも長い耐久寿命を確保でき
る動力伝達部品およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 たとえばトラクションドライブの動力伝
達部品は、素地中に合金元素として質量％で、Ｃを０．
１％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以
下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％
以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５
％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．
０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００
１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材よりなり、
浸炭・浸炭窒化処理後に焼入れ焼戻し処理された構成を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクションドラ
イブにおける入出力部材のように、用途上、すべりを伴
ないながら動力を伝達する部品およびその製造方法なら
びにその動力伝達部品から構成された駆動装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】トラクションドライブのように、転がり
あるいは転がりすべりにより動力を伝達する装置が高効
率化や低燃費化のために、あるいは自動車に適用された
場合には搭乗者の居住性向上のために採用される動向が
ある。しかし、これらの摩擦式動力伝達装置の動力伝達
部である入出力部材、転動体などの動力伝達部品には、
その機構上、表面に接線力やすべりが作用する。これま
ではこれらの部品には、ＪＩＳで規格化されているＳＣ
ｒ４２０などの浸炭鋼を浸炭焼入れしたものが用いられ
てきた。つまり、浸炭焼入れにより表面を硬化させるこ
とによって転動疲労寿命が確保されていた。

【０００３】しかし、より一層装置を小型・軽量化させ
る場合、もしくは伝達動力を増大させる場合、今後さら
にすべりや接線力が増加し、かつ表面温度も上昇するこ
とが考えられる。この場合には、通常の動力伝達部品用
鋼ではピーリングやスミアリングという表面損傷が生じ
やすく、この発生強度がその製品機能を左右すると考え
られる。言いかえれば、耐表面損傷特性に優れる専用の
材料開発が必要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、転が
りすべりにより動力を伝達する装置では、これらの動力
伝達部品には、その機構上、絶えず接線力やすべりが作
用する。これにより表面が高温になったり、トラクショ
ン油や潤滑油が剪断発熱し、油膜が薄くなる結果、ピー
リングやスミアリングなどの表面損傷が問題になる。

【０００５】また、接線力が作用する条件での転動疲労
のため、材料の塑性流れが生じたりすることも考えら
れ、その場合にはさらにピーリング発生が加速された
り、接線力が作用しないときよりも転動疲労寿命が短く
なる現象も現われる。

【０００６】それゆえ、本発明の目的は、高接線力、高
すべり条件下でも表面損傷が生じ難く、かつ高温となる
雰囲気条件下でも長い耐久寿命を確保できる摩擦式の動
力伝達装置（トラクションドライブ）の動力伝達部品を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の動力伝達部品
は、すべりを伴ないながら転動する動力伝達部品におい
て、素地中に合金元素として質量％で、Ｃ（炭素）を
０．１％以上０．４％以下、Ｓｉ（シリコン）を０．３
％以上３．０％以下、Ｍｎ（マンガン）を０．２％以上
２．０％以下、Ｐ（リン）を０．０３％以下、Ｓ（硫
黄）を０．０３％以下、Ｃｒ（クロム）を０．３％以上
２．５％未満、Ｎｉ（ニッケル）を０．１％以上２．０
％未満、Ａｌ（アルミニウム）を０．０５０％以下、Ｔ
ｉ（チタン）を０．００３％以下、Ｏ（酸素）を０．０
０１５％以下、Ｎ（窒素）を０．０２５％以下で少なく
とも含み、残部がＦｅ（鉄）および不可避不純物からな
る鋼材よりなり、浸炭または浸炭窒化処理後に、焼入れ
焼戻し処理された構成を有している。

【０００８】以下、本発明の動力伝達部品の化学成分の
限定理由について説明する。 （１） Ｃの含有量（０．１％以上０．４％以下）につ
いて Ｃは浸炭または浸炭窒化処理後の芯部硬さに影響する。
動力伝達部品として必要な強度を得る為に必要な芯部硬
さを確保するうえで、Ｃの含有量を０．１％以上にする
必要がある。但し、Ｃの含有量が０．４％を超えると、
靭性や熱間加工性ならびに被削性が低下するので、Ｃの
含有量の上限値を０．４％にする必要がある。

【０００９】（２） Ｓｉの含有量（０．３％以上３．
０％以下）について Ｓｉは高温域での部材の軟化を抑制し、動力伝達部品の
耐熱性を改善する作用を有する。しかし、Ｓｉの含有量
が０．３％未満では、その効果が得られないので、Ｓｉ
の含有量の下限値を０．３％にする必要がある。また、
Ｓｉ含有量の増加に伴って耐熱性は向上するが、３．０
％を超えて添加しても、その効果は飽和し、熱間加工性
や被削性の低下を招くので、Ｓｉの含有量の上限値を
３．０％にする必要がある。

【００１０】（３） Ｍｎの含有量（０．２％以上２．
０％以下）について Ｍｎは鋼材の焼入性を改善する元素であり、その効果を
得るために０．２％以上添加する必要がある。しかし、
２．０％を超えて添加すると被削性が大幅に低下するの
で、Ｍｎの含有量の上限値を２．０％にする必要があ
る。

【００１１】（４） Ｐの含有量（０．０３％以下）に
ついて Ｐは鋼のオーステナイト粒界に偏析し、靭性や転動疲労
寿命の低下を招くので、Ｐの含有量の上限値を０．０３
％にする必要がある。

【００１２】（５） Ｓの含有量（０．０３％以下）に
ついて Ｓは鋼の熱間加工性を害し、鋼中で非金属介在物を形成
して靭性や転動疲労寿命を低下させるので、Ｓの含有量
の上限値を０．０３％にする必要がある。一方では、Ｓ
は切削加工性を向上させる効果も有している。したがっ
て、Ｓを少なくすることが望ましいものの、０．０３％
以下の範囲内で添加することもある。

【００１３】（６） Ｃｒの含有量（０．３％以上２．
５％未満）について Ｃｒは焼入性の改善や焼戻し軟化抵抗の向上、寿命改善
の効果を有する。これらの効果を得るためには０．３％
以上が必要である。しかし、２．５％以上添加しても大
型の炭化物が生成して転動疲労寿命が低下する。

【００１４】（７） Ａｌの含有量（０．０５０％以
下）について ０．０５０％を超えてＡｌが多量に含有されると、硬質
の酸化物系介在物を生成して顕著な転動疲労寿命の低下
が生じる。なお、Ａｌは前記のような問題点を有するも
のの、ＡｌＮを形成して結晶粒を微細化する効果もある
ので、鋼の製造コストの上昇を招かない０．００５％以
上含有されても良い。

【００１５】（８） Ｎの含有量（０．０２５％以下）
について ＮはＡｌと結合してＡｌＮを形成して結晶粒を微細化さ
せる効果を持っている。しかし、多量に含有させると却
って鋼の強度を劣化させるので、Ｎの含有量の上限値を
０．０２５％にする必要がある。

【００１６】（９） Ｔｉの含有量（０．００３％以
下）について Ｔｉは窒化物を形成して非金属介在物となり、転動疲労
破壊の起点となる可能性があるので、Ｔｉの含有量の上
限値を０．００３％にする必要がある。

【００１７】（１０） Ｏの含有量（０．００１５％以
下）について Ｏは鋼中に酸化物を形成し、非金属介在物として転動疲
労破壊の起点となる可能性があり転動疲労寿命の低下を
招くので、Ｏの含有量の上限値を０．００１５％にする
必要がある。

【００１８】（１１） Ｎｉの含有量（０．１％以上
２．０％未満）について Ｎｉは高温環境で使用された場合に転動疲労過程におけ
る組織の変化を抑制し、また高温域での硬度の低下も抑
制して転動疲労寿命を向上する効果を有している。加え
て、Ｎｉは靭性を向上させて異物が混入する環境での寿
命を改善するとともに耐食性を改善する効果も有してい
る。これらの効果を得るためには、Ｎｉを０．１％以上
添加する必要がある。しかし、２．０％以上含有させる
と、浸炭焼き入れ時に多量の残留オーステナイトが生成
して所定の硬度が得られなくなるとともに、鋼材のコス
トが上昇する。

【００１９】これらの合金成分の作用で、局部的に大き
な温度上昇が生じても、表面の軟化が防止され、耐表面
損傷強度が向上するとともに、転動寿命にも優れた動力
伝達用の動力伝達部品材質にすることができる。

【００２０】上記の動力伝達部品において好ましくは、
鋼材に、合金元素として質量％で、０．０５％以上２．
５％以下のＭｏ（モリブデン）および０．０５％以上
１．０％以下のＶ（バナジウム）の少なくとも一種がさ
らに添加されている。

【００２１】以下、上記化学成分の限定理由について説
明する。 （１２） Ｍｏの含有量（０．０５％以上２．５％以
下）について Ｍｏは鋼の焼入れ性を改善するとともに、炭化物中に固
溶することによって焼戻し軟化抵抗性を向上させる効果
を有する。特に、Ｍｏは高温域における転動疲労寿命を
改善する作用が見出されたため添加されている。しか
し、２．５％を超えて多量にＭｏを含有させると鋼材コ
ストが上昇し、切削加工を容易にするための軟化処理時
に硬さが低下せず被削性が大幅に劣化してしまうため、
Ｍｏ含有量の上限を２．５％にすることが好ましい。ま
たＭｏの含有量が０．０５％未満では炭化物形成に効果
がないため、Ｍｏ含有量の下限を０．０５％にすること
が好ましい。

【００２２】（１３） Ｖの含有量（０．０５％以上
１．０％以下）について ＶはＣと結合して微細な炭化物を析出し、結晶粒の微細
化を促進し、強度・靱性を改善する効果を有する。ま
た、Ｖの含有によって鋼材の耐熱性を改善し、高温焼戻
し後の軟化を抑制し、転動疲労寿命を改善し、寿命のば
らつきを減少させる作用を示す。この効果が得られるＶ
の含有量が０．０５％以上であるため、Ｖ含有量の下限
を０．０５％にすることが好ましい。しかし、１．０％
を超えて多量にＶを含有すると、被削性、熱間加工性が
低下するため、Ｖ含有量の上限を１．０％にすることが
好ましい。

【００２３】上述した各合金元素の働きで、動力伝達部
品が高温にさらされることを想定し、通常の焼戻し温度
（１８０℃程度）以上の高温の焼戻し処理を施されて
も、その表面硬さをロックウェル硬さＨＲＣ５８以上と
することにより、上記ピーリングやスミアリングなどの
表面損傷の発生を防止することができる。

【００２４】浸炭窒化処理で表面層の窒素含有量を高め
た場合、表面層のＭｓ点（マルテンサイト変態開始温
度）が低くなり、これを焼入れすると、表面層に未変態
のオーステナイトが多く残留する。残留オーステナイト
は、高い靭性と加工硬化特性とを有し、亀裂の発生や進
展を抑える働きをする。また、浸炭窒化による窒素の侵
入は耐熱性の付与の点でも有利であり、浸炭処理のみな
らず、浸炭窒化処理も適用することにしている。

【００２５】上記の動力伝達部品において好ましくは、
鋼材の表面に浸炭層または浸炭窒化層が形成されてお
り、かつ表面硬さがＨＲＣ５８以上である。

【００２６】これにより、局部的に大きな温度上昇が生
じても、表面の軟化が防止され、耐表面損傷強度が向上
するとともに、転動寿命にも優れた動力伝達用の動力伝
達部品材質にすることができる。

【００２７】本発明の駆動装置は、上記の動力伝達部品
を用いた固定変速構造のトラクションドライブまたは無
段変速構造のトラクションドライブである。

【００２８】本発明の動力伝達部材は、高すべり条件下
でも表面損傷が生じ難く、かつ高温となる雰囲気条件下
でも長い耐久寿命を確保することができるため、固定変
速構造や無段変速構造のトラクションドライブに好適で
ある。

【００２９】本発明の動力伝達部品の製造方法では、す
べりを伴ないながら転動する動力伝達部品の製造方法で
あって、以下の工程を備えている。

【００３０】まず合金元素として質量％で、Ｃを０．１
％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以
下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％
以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５
％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．
０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００
１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材が準備され
る。そして、その鋼材に浸炭あるいは浸炭窒化処理が施
された後、焼入れ処理が施される。そして焼入れ処理後
に、鋼材に１７０℃以上３００℃以下の温度で焼戻し処
理が施される。

【００３１】本発明の動力伝達部品の製造方法では、上
記組成を有する鋼材が準備されるため、高温で焼戻し処
理を施しても、ＨＲＣ５８以上と高い表面硬度を得るこ
とができ、局部的に大きな温度上昇が生じても、表面の
軟化が防止され、耐表面損傷強度が向上するとともに、
転動寿命にも優れた動力伝達用の動力伝達部品材質にす
ることができる。

【００３２】上記の動力伝達部品の製造方法において好
ましくは、焼入れ処理された鋼材に２次焼入れ処理が施
された後に、焼戻し処理が施される。

【００３３】これにより、十分な表面硬度を得ることが
できる。上記の動力伝達部品の製造方法において好まし
くは、焼入れ処理された鋼材に中間焼鈍が施された後
に、２次焼入れ処理が施される。

【００３４】これにより、十分な表面硬度を得ることが
できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。

【００３６】図１および図２は、本発明の一実施の形態
における動力伝達部品を用いた固定変速比タイプのトラ
クションドライブ駆動装置の構成を示す概略斜視図およ
び概略正面図である。

【００３７】図１および図２を参照して、この固定変速
比タイプのトラクションドライブ駆動装置では、駆動力
は、入出力軸３および５の一方から他方へとサンローラ
２と遊星ローラ４とを介して伝達される。この際、キャ
リア６の移動により、転動にすべりが伴なう。

【００３８】このような固定変速比タイプのトラクショ
ンドライブ駆動装置の各動力伝達部品（アウターリング
１、サンローラ２、遊星ローラ４、キャリア６など）
は、素地中に合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以
上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍ
ｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、
Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未
満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５
０％以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００１５
％以下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材より、浸炭また
は浸炭窒化処理後に、焼入れ焼戻し処理された構成を有
している。

【００３９】また、このような鋼材に、合金元素として
質量％で、０．０５％以上２．５％以下のＭｏおよび
０．０５％以上１．０％以下のＶの少なくとも１種がさ
らに添加されていることが好ましい。またこの鋼材の表
面に浸炭層または浸炭窒化層が形成されており、かつ表
面硬さがＨＲＣ５８以上であることが好ましい。

【００４０】図３は、本発明の一実施の形態における動
力伝達部品を用いた無段変速比タイプのトラクションド
ライブ駆動装置の構成を示す概略断面図である。図３を
参照して、この無段変速比タイプのトラクションドライ
ブ駆動装置は、たとえばフルトロイダル型ＣＶＴ（Cont
inuously Variable Transmission）装置である。このＣ
ＶＴ装置では、入力軸のトルクは入力ディスク１１に伝
えられる。この入力ディスク１１に伝えられたトルク
は、さらにローラ１３を介して出力ディスク１２へと伝
達される。出力ディスク１２は入力軸には繋がっていな
いため、入力軸を軸にした空回りをする。これにより出
力ディスク１２に固定された歯車（図示せず）が回転
し、この歯車の歯車部を介して他の歯車部にトルクが伝
達され、出力される。

【００４１】このフルトロイダル型ＣＶＴ装置において
は、ローラ１３の傾きによって駆動力伝達時の変速比が
決定する。すなわち、変速比は、（出力ディスク１２と
ローラ１３との接触部における出力ディスク１２の回転
半径）÷（入力ディスク１１とローラ１３との接触部に
おける入力ディスク１１の回転半径）により決まる。こ
のようにローラ１３の傾きを連続的に変化させることに
より、すべりを伴なった転動が行なわれ、無段階の変速
比を得ることができる。

【００４２】このようなフルトロイダル型ＣＶＴ装置に
おいて、たとえば入力ディスク１１、出力ディスク１
２、ローラ１３などは、素地中に合金元素として質量％
でＣを０．１％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上
３．０％以下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐを
０．０３％以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３％
以上２．５％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、
Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏ
を０．００１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で少なく
とも含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材
よりなり、浸炭または浸炭窒化処理後に焼入れ焼戻し処
理された構成を有している。

【００４３】またこの鋼材には、合金元素として質量％
で、０．０５％以上２．５％以下のＭｏおよび０．０５
％以上１．０％以下のＶの少なくとも１種がさらに添加
されていることが好ましい。またこの鋼材の表面に浸炭
層または浸炭窒化層が形成されており、かつ表面硬さが
ＨＲＣ５８以上であることが好ましい。

【００４４】図４は、本発明の一実施の形態における動
力伝達部品を用いたハーフトロイダル型ＣＶＴ装置の構
成を概略的に示す断面図である。図４を参照して、入力
軸２１のトルクはローリングカムおよびカムローラを経
て入力ディスク２２に伝えられる。入力ディスク２２に
伝えられたトルクは、さらにパワーローラ２３を介して
出力ディスク２４へと伝達される。出力ディスク２４は
入力軸２１にはつながっていないため入力軸２１を軸に
した空回りをする。これにより出力ディスク２４に固定
された歯車２５が回転し、この歯車２５の歯車部２５ａ
を介して他の歯車部にトルクが伝達され、たとえば出力
軸に出力される。

【００４５】このハーフトロイダル型ＣＶＴ装置におい
ては、パワーローラ２３の傾きによって駆動力伝達時の
変速比が決定する。すなわち、変速比は、（出力ディス
ク２４とパワーローラ２３との接触部における出力ディ
スク２４の回転半径）÷（入力ディスク２２とパワーロ
ーラ２３との接触部における入力ディスク２２の回転半
径）により決まる。このようにパワーローラ２３の傾き
を連続的に変化させることにより、無段階の変速比を得
ることができる。

【００４６】このようなハーフトロイダル型ＣＶＴ装置
において、たとえば入力ディスク２２、パワーローラ２
３、出力ディスク２４などは、素地中に合金元素として
質量％でＣを０．１％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３
％以上３．０％以下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以
下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを
０．３％以上２．５％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０
％未満、Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉを０．００３％
以下、Ｏを０．００１５％以下、Ｎを０．０２５％以下
で少なくとも含み、残部がＦｅおよび不可避不純物から
なる鋼材よりなり、浸炭または浸炭窒化処理後に焼入れ
焼戻し処理された構成を有している。

【００４７】またこの鋼材には、合金元素として質量％
で、０．０５％以上２．５％以下のＭｏおよび０．０５
％以上１．０％以下のＶの少なくとも１種がさらに添加
されていることが好ましい。またこの鋼材の表面に浸炭
層または浸炭窒化層が形成されており、かつ表面硬さが
ＨＲＣ５８以上であることが好ましい。

【００４８】なお、本発明の動力伝達部品およびそれを
用いた駆動装置は、上記した図１〜図４の構成のものに
限られず、広くすべりを伴ないながら転動する動力伝達
部品およびそれを用いた駆動装置である。

【００４９】次に、本発明の実施の形態における動力伝
達部品の製造方法について説明する。

【００５０】図５は、本発明の一実施の形態における動
力伝達部品の製造方法を示すフロー図である。図５を参
照して、図１、２に示すアウターリング１、サンローラ
２、、遊星ローラ４、キャリア６、図３に示す入力ディ
スク１１、出力ディスク１２、ローラ１３、図４に示す
入力ディスク２２、パワーローラ２３、出力ディスク２
４などの動力伝達部品となる鋼材が、以下の組成となる
ように準備される（ステップＳ１）。

【００５１】つまり、上記鋼材は、合金元素として質量
％で、Ｃを０．１％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％
以上３．０％以下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、
Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．
３％以上２．５％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未
満、Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以
下、Ｏを０．００１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で
少なくとも含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
るように準備される。

【００５２】この鋼材に浸炭処理または浸炭窒化処理が
施される（ステップＳ２ａ、Ｓ２ｂ）。この後、鋼材に
焼入れが施され（ステップＳ３）、次いで１７０℃以上
３００℃以下の温度で焼戻し（ステップＳ４）が施され
て、各動力伝達部品が製造される。

【００５３】浸炭あるいは浸炭窒化処理後に十分な表面
硬さが得られないものについては、焼入れ処理（ステッ
プＳ３）後に、図６に示すように中間焼鈍（ステップＳ
５）が施された後、２次焼入れ（ステップＳ６）が施さ
れても良い。

【００５４】ただし、鋼材の種類によっては中間焼鈍
（ステップＳ５）の省略が可能であり、この場合には２
次焼入れ（ステップＳ６）のみが施されても良い。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例について
説明する。

【００５６】（実施例）まず表１に示す２３種類の化学
成分を有する鋼を素材として、後述の浸炭・浸炭窒化焼
入れ焼戻し処理を施した転動寿命、ピーリング、スミア
リング強度評価用試験片（表１中の実施例１〜１１）を
用意した。

【００５７】

【表１】

【００５８】粗加工を完了した試験片の熱処理として、
浸炭焼入れ焼戻し処理については、ガス雰囲気炉を用
い、ＲＸガス雰囲気中で炭素ポテンシャル１．０％〜
１．２％として、９５０℃で３００分保持した後、温度
を９００℃に下げて油中に焼入れた。その後、１２０分
の焼戻し処理を行なった。焼戻し温度は表２および表３
に示す。

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】

【００６１】浸炭窒化処理は上記の浸炭処理を施した
後、ガス雰囲気炉を用い、ＲＸガス雰囲気中で炭素ポテ
ンシャル１．０％〜１．２％、ＮＨ₃の添加量を５％〜
１０％として、８５０℃で１２０分保持した後、油中に
焼入れた。この後に、１２０分の焼戻し処理を行なっ
た。焼戻し温度は表２および表３に示す。

【００６２】浸炭あるいは浸炭窒化処理後に焼入れ焼戻
し処理を施し、十分な表面硬さが得られないものについ
ては、焼入れ処理後に中間焼鈍しとして６５０℃で６０
分保持した後に炉内で除冷した。この後、２次焼入れと
して雰囲気炉で、８５０℃で３０分保持した後、油中に
焼入れた。ただし、一部については中間焼鈍の省略が可
能であり、同条件で２次焼入れのみを実施した。その
後、１２０分の焼戻し処理を行なった。焼戻し温度は表
２および表３に示す。

【００６３】熱処理完了の後に、試験片の表面を研磨加
工し鏡面状態に仕上げた。なお、研磨加工時の加工代は
０．１ｍｍとした。

【００６４】（比較例）表１に示す２３種類の化学成分
を有する鋼のうち、比較例は１２〜２３である。比較例
１２はＳＣｒ４２０であり、１３〜２３は本願の化学成
分範囲をはずれる鋼である。比較例は、実施例と同じ手
順で試験片を作製した。

【００６５】上記実施例および比較例の試験片サンプル
について、転動寿命試験、ピーリング試験、スミアリン
グ試験を実施した。

【００６６】各試験の概要と結果は以下のとおりであ
る。 （１） 転動疲労試験 対象は転動部材であり、充分な潤滑条件の下で、転がり
疲れ寿命が長いことは部材に対して基本的に求められる
重要な特性である。転動疲労試験は高面圧、高負荷速度
の条件で、加速的にサンプルを疲労させて評価した。以
下の試験条件で試験を行なった。この試験では、サンプ
ル数Ｎを１０とし、得られた実験データをワイブル分布
にして、Ｌ１０（サンプルの９０％が破損しないで使え
る負荷回数）を算出し、評価した。

【００６７】・試験片寸法：外径１２ｍｍ、長さ２２ｍ
ｍ ・相手鋼球寸法：直径１９．０５ｍｍ ・接触応力Ｐｍａｘ：５．８８ＧＰａ ・負荷速度：４６２４０回／分 これらの試験結果を表２および表３に併せて示す。な
お、比較例Ｎｏ．１２は汎用のＳＣｒ４２０であり、こ
の寿命を１．０とした場合の比率で各材料の寿命値を記
述した。

【００６８】上記の焼戻し後の表面硬さおよび転動疲労
寿命の結果を実施例については表２に、比較例について
は表３に示す。

【００６９】上記表２および表３の結果より、本発明の
組成範囲を有する実施例では、１７０℃以上３００℃以
下の焼戻し処理を施しても、表面硬さがＨＲＣ５８以上
となることが判明した。実施例では単なる浸炭処理を施
した場合でも、比較例に比べて転動疲労寿命が高くなる
ことが判明した。また、浸炭処理に代えて浸炭窒化処理
を施した場合でも、優れた転動疲労寿命が得られること
が判明した。

【００７０】さらに、浸炭あるいは浸炭窒化処理を加え
て中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより、より一層
転動疲労寿命が向上することが判明した。

【００７１】また、焼戻し温度が１２０℃では転動疲労
寿命は若干低下し、４００℃での焼戻し処理では表面硬
さが低下し、転動疲労寿命が低下することが判明した。

【００７２】（２） ピーリング試験 転動部材の場合、接触部は局部的に高温になっており、
さらには装置などの高速化に伴ない、周囲の温度も高ま
る傾向にある。高温下での潤滑油粘度の低下は避けられ
ない現象であり、接触部に充分な油膜が形成されにくい
条件下であっても、表面突起同士の転動疲労現象に起因
する表面損傷が生じにくいという特性は重要である。こ
の特性は、２円筒の接触によるモデル試験（ピーリング
試験）によって評価できる。ピーリング試験は、円筒部
に緩やかな曲率を有するリング状の試験片を駆動軸と、
この駆動軸に平行な従動軸とに取付け、両試験片の円筒
面を互いに押し当てて転動させるものである。

【００７３】各試験片の寸法は、直径４０ｍｍ、高さ１
２ｍｍ、円筒部の副曲率半径６０ｍｍであり、駆動軸側
試験片の円筒面はＲｍａｘ３μｍの粗さに研削仕上げさ
れており、従動軸側試験片の円筒面は鏡面仕上げされて
いる。ピーリング強度は、試験終了時の従動軸側試験片
円筒面のピーリング発生面積率で評価される。以下の試
験条件でピーリング試験を行なった。なお、駆動軸側お
よび従動軸側の両試験片は同種のサンプルのものを対と
して用いた。

【００７４】・試験片の最大表面粗さ：３．０μｍ（駆
動軸側）、０．２μｍ（従動軸側） ・接触面圧Ｐｍａｘ：２．３ＧＰａ ・潤滑油：タービン油ＶＧ４６ ・駆動軸回転速度：２０００ｒｐｍ ・総回転数：４．８×１０⁵回 試験結果を表２および表３に併せて示す。

【００７５】実施例の試験片は、いずれもピーリング発
生面積率が４％以下であり、優れたピーリング強度を示
す。比較例の各試験片は、面積率１０％以上の大きな値
になっている。

【００７６】（３） スミアリング試験 前述のようにトラクションドライブ部材は、その機構
上、接触部表面に接線力やすべりが作用するものであ
る。接触する２物体の相対すべり率が高まり、許容値を
超えると、接触発熱に起因して微小部分の凝着（スミア
リング）が発生する。この特性を評価するスミアリング
試験は、ピーリング試験と同じ装置を用いて、ピーリン
グ試験と同一形状の２つのリング状試験片を同様に転動
させるものである。この試験の場合は、従動軸は一定速
度で回転駆動され、駆動軸は従動軸と等速回転から徐々
に増速される点が異なる。また、従動軸側試験片の円筒
面が駆動軸側試験片と同じ表面粗さＲｍａｘ３μｍに仕
上げられる点も異なる。スミアリング強度は、試験片の
円筒面にスミアリングが発生した時点の駆動軸と従動軸
との速度比で評価される。以下の試験条件でスミアリン
グ試験を行なった。なお、この試験においても、摺動さ
れるペアの試験片は同種のサンプルのものとした。

【００７７】・試験片の最大表面粗さ：３．０μｍ ・接触面圧Ｐｍａｘ：２．１ＧＰａ ・潤滑油：タービン油ＶＧ４６ ・駆動軸回転速度：２００ｒｐｍから１００ｒｐｍずつ
増速 ・従動軸回転速度：２００ｒｐｍ一定 試験結果を表２および表３に併せて示す。

【００７８】実施例の試験片は、比較例１に対して、い
ずれも２０％以上の大きな速度比までスミアリングが発
生しない。一方、比較例の鋼を浸炭窒化すると若干スミ
アリング強度は向上するものもあるが、実施例には及ば
ない。

【００７９】以上の各試験結果より、実施例のものは、
ピーリングやスミアリングが生じ難く、かつ優れた転動
疲労特性を示し、表面損傷が生じやすいすべりや接線力
を伴なう動力伝達部品に適した性能を有することがわか
る。

【００８０】今回開示された実施の形態および実施例は
全ての点で例示であって制限的なものではないと考えら
れるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく
て特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均
等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれること
を意図される。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の動力伝達部
材およびその製造方法によれば、動力伝達部品が所定の
組成を有する鋼材よりなるため、高すべり条件下でも表
面損傷が生じ難く、かつ高温となる雰囲気条件下でも長
い耐久寿命を確保することができる。これにより、たと
えば固定変速比タイプや無段変速比タイプのトラクショ
ンドライブ駆動装置に好適な動力伝達部品を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態における動力伝達部品
を用いた固定変速比タイプのトラクションドライブ駆動
装置の構成を示す概略斜視図である。

【図２】 本発明の一実施の形態における動力伝達部品
を用いた固定変速比タイプのトラクションドライブ駆動
装置の構成を示す概略正面図である。

【図３】 本発明の一実施の形態における動力伝達部品
を用いた無段変速比タイプのトラクションドライブ駆動
装置の構成を示す概略断面図である。

【図４】 本発明の一実施の形態における動力伝達部品
を用いたハーフトロイダル型ＣＶＴ装置の構成を示す概
略断面図である。

【図５】 本発明の一実施の形態における動力伝達部品
の製造方法を示すフロー図である。

【図６】 図５の焼入れ工程の後に中間焼鈍および２次
焼入れの工程を加えることを示す図である。

【符号の説明】

１ アウターリング、２ サンローラ、３，５ 入出力
軸、４ 遊星ローラ、６ キャリア、１１ 入力ディス
ク、１２ 出力ディスク、１３ ローラ、２２入力ディ
スク、２３ パワーローラ、２４ 出力ディスク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｄ 6/00 Ｃ２１Ｄ 6/00 Ｋ Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２３Ｃ 8/22 Ｃ２３Ｃ 8/22 8/32 8/32 8/34 8/34 Ｆ１６Ｈ 13/08 Ｆ１６Ｈ 13/08 Ｄ 15/38 15/38 Ｆターム(参考） 3J051 AA01 AA03 BA03 BB02 BB04 BC01 BD01 BE03 BE09 CB04 EC08 4K028 AA01 AA03 AB01 AB06 AC08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 すべりを伴ないながら転動する動力伝達
   部品において、 素地中に合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以上
   ０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍｎ
   を０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓ
   を０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未満、
   Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５０％
   以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００１５％以
   下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、残部がＦ
   ｅおよび不可避不純物からなる鋼材よりなり、浸炭また
   は浸炭窒化処理後に、焼入れ焼戻し処理された構成を有
   することを特徴とする、動力伝達部品。
2. 【請求項２】 前記鋼材に、合金元素として質量％で、
   ０．０５％以上２．５％以下のＭｏおよび０．０５％以
   上１．０％以下のＶの少なくとも一種をさらに添加した
   ことを特徴とする、請求項１に記載の動力伝達部品。
3. 【請求項３】 前記鋼材の表面に浸炭層または浸炭窒化
   層が形成されており、かつ表面硬さがＨＲＣ５８以上で
   ある、請求項１または２に記載の動力伝達部品。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の前記動
   力伝達部品を用いた固定変速構造のトラクションドライ
   ブによる駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の前記動
   力伝達部品を用いた無段変速構造のトラクションドライ
   ブによる駆動装置。
6. 【請求項６】 すべりを伴ないながら転動する動力伝達
   部品の製造方法において、 合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以上０．４％以
   下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍｎを０．２％
   以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０３
   ％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未満、Ｎｉを０．
   １％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉ
   を０．００３％以下、Ｏを０．００１５％以下、Ｎを
   ０．０２５％以下で少なくとも含み、残部がＦｅおよび
   不可避不純物からなる鋼材を準備する工程と、 前記鋼材に浸炭あるいは浸炭窒化処理を施した後、焼入
   れ処理を施す工程と、 前記焼入れ処理後に、前記鋼材に１７０℃以上３００℃
   以下の温度で焼戻し処理を施す工程とを備えた、動力伝
   達部品の製造方法。
7. 【請求項７】 前記焼入れ処理された前記鋼材に２次焼
   入れ処理を施した後に、前記焼戻し処理が施される、請
   求項６に記載の動力伝達部品の製造方法。
8. 【請求項８】 前記焼入れ処理された前記鋼材に中間焼
   鈍を施した後に、前記２次焼入れ処理が施される、請求
   項７に記載の動力伝達部品の製造方法。