JP2005155755A - 無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無段変速機に用いられる無端金属リングを製造するにあたり、バレル研磨工程をなくするとともに、均一な窒化膜を形成する。
【解決手段】 研磨装置は、端面研磨装置と内外周面研磨装置２０００とから構成される。内外周面研磨装置２０００は、リング１０４を回転させるリング回転ローラ２０４０と、リング１０４の外周面に当接する外周面研磨ローラ２０２０と、リング１０４の内周面に当接する内周面研磨ローラ２０３０と、外周面研磨ローラ２０２０と内周側バックアップローラ２０２２との間隙や面圧および内周面研磨ローラ２０３０と外周側バックアップローラ２０３２との間隙や面圧を可変に移動させる定圧送りアクチュエータ２２００とを含む。
【選択図】 図７

Description

本発明は、互いに対面させて環状に配置した板片状の多数のエレメントに無端金属リングを通して構成した無端金属ベルトに関し、特に、この無端金属リングを研磨する工程における製造装置および製造方法に関する。

車両においては、トランスミッションの変速比を車両の走行状況に応じて調整する自動変速機が搭載される。このような自動変速機の１つに、変速比を無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）が搭載されることがある。

このＣＶＴは、エンジン出力を効率的に引き出すことが可能であり、燃費および走行性能の向上に優れる。実用化されたＣＶＴの１つとして、金属ベルトと一対のプーリとを用いて、油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的に無段の変速を実現するものがある。無端金属ベルトが、入力軸に取付けられた入力側プーリおよび出力軸に取付けられた出力側プーリに巻き掛けられて使用される。入力側プーリおよび出力側プーリは、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブをそれぞれ備え、溝幅を変えることで、無端金属ベルトの入力側プーリおよび出力側プーリに対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸と出力軸との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。

この無端金属ベルトは、厚さの異なる複数の種類のエレメントを準備し、これら複数の種類のエレメントを予め定められた個数の比率でランダムに組合せる。組合せたエレメントに金属帯を通すことにより無端金属ベルトが製造される。このような無端金属ベルトのエレメントや金属帯であるリングには高い寸法精度が要求される。

この無端金属ベルトに用いられるリングを製造するにおいては、超強力鋼であるマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成し、溶接による接合部の組織違方性を緩和するために溶体化処理が行なわれる。その後、そのドラムを所望の幅に裁断して薄板状のリングとする。そして、その裁断により発生するバリやエッジを除去するために、リングにバレル研磨を施した後、リングを圧延して所望の板厚とする。その後、リング表面から窒素を拡散浸透させて表面層を硬化させる窒化処理が行なわれる。

特開２００２−２４８５２２号公報（特許文献１）は、このバレル研磨を不要とし、リング状金属ベルトの幅方向端面を塑性変形または研削加工で所定の断面形状に加工する無段変速機用金属ベルトの製造方法を開示する。この無段変速機用金属ベルトの製造方法は、テンションロールとリターンロールとの間に掛け渡されたリング状金属ベルトに張力を加えた状態でリング状金属ベルトを周回させ、リング状金属ベルトの周回軌道に沿って両側に配置された一対または複数対の端面加工ロールをリング状金属ベルトの幅方向両端部に押し付け、塑性変形または研削加工によりリング状金属ベルトの幅方向両端部をアール加工することを特徴とするものである。

この無段変速機用金属ベルトの製造方法によると、テンションロールとリターンロールとの間に掛け渡したリング状金属ベルトに張力を付与した状態で幅方向両端部に端面加工ロールを押し付けることによりベルト端面を所定断面形状に塑性変形または研削加工している。この端面加工はリング状金属ベルトのリング圧延または周長調整と同時に実施でき、従来のようなバレル研磨を不要とするため、製造工程を簡略化でき、疲労強度に優れた無段変速機用金属ベルトを安価に製造できる。
特開２００２−２４８５２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された無段変速機用金属ベルトの製造方法は、バレル研磨工程をなくすることで大きな効果を得られるものであるが、以下のような問題点を有する。

溶体化処理はドラムの状態で行なわれ、その溶体化処理の後にリング状に裁断される。溶体化処理においては板厚方向（すなわち、ドラムの内周面と外周面とにおける厚み方向）に１〜２μｍ程度の酸化膜が生じる。一方、溶体化処理においては裁断前であってリングの端面に形成される酸化膜は非常に薄く０．１μｍ以下である。このように、リングの内外周面に形成された酸化膜の厚みと、リングの端面に形成された酸化膜の厚みとが大きく異なる。特許文献１に開示された無段変速機用金属ベルトの製造方法では、ベルト端面の酸化膜が研削されることはあっても、ベルト内外周面に形成された酸化膜が除去されることがない。このため、ベルト内外周面の酸化膜の厚みとベルト端面の酸化膜の厚みとが異なるという酸化膜の不均一さを有したまま窒化処理が行なわれる。その結果、窒化処理により形成される窒化膜の膜厚にばらつきが生じるという問題がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、無段変速機に用いられる無端金属リングを製造するにあたり、バレル研磨工程をなくするとともに、均一な窒化膜を形成せしめることができる、無端金属リングの製造装置および製造方法を提供することである。

第１の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置は、複数のエレメントをその板厚方向に並べて、エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおけるリングを製造する装置である。この無端金属リングの製造装置は、溶体化処理後かつ窒化処理前のリングの端面を研磨するための第１の研磨手段と、リングの内周面および外周面を研磨するための第２の研磨手段とを含む。

第１の発明によると、第１の研磨手段により、溶体化処理においてリングの端面に形成された酸化膜が除去されるとともに端面にアールが付与される。第２の研磨手段により、溶体化処理においてリングの内周面および外周面に形成された酸化膜が除去される。このようにして、リングの端面、内周面および外周面の酸化膜が除去されてから、窒化処理が行なわれるので、酸化膜の厚みの差がなくなり、均一な窒化処理を行なうことができる。その結果、無段変速機に用いられる無端金属リングを製造するにあたり、バレル研磨工程をなくするとともに、均一な窒化膜を形成せしめることができる、無端金属リングの製造装置を提供することができる。

第２の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置においては、第１の発明の構成に加えて、第２の研磨手段は、リングの内周面および外周面を同時に研磨するための手段を含む。

第２の発明によると、第２の研磨手段はリングの内周面および外周面を同時に研磨するので、処理時間を短縮できる。

第３の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、第２の研磨手段は、リングの内周面および外周面の研磨量が、溶体化処理により発生した酸化膜の厚みよりも大きくなるように、研磨するための手段を含む。

第３の発明によると、第２の研磨手段は、リングの内周面および外周面の研磨量が、溶体化処理により発生した酸化膜の厚みよりも大きくなるように研磨するので、酸化膜を確実に除去できる。

第４の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、第２の研磨手段において研磨されているリングの板厚を測定するための測定手段をさらに含む。第２の研磨手段は、測定手段により測定されたリングの板厚が目標板厚になるように、リングの内周面および外周面を研磨するための手段を含む。

第４の発明によると、リングの板厚が一定になることから、後工程における圧延工程および周長調整工程前のリングの体積が一定になる。このことは、後工程における板厚の精度向上、周長の精度向上につながる。その結果、複数のリングを積層して無端金属ベルトを製造する際の層間クリアランスの精度が向上したり直行率が向上したりして、歩留まりの向上を実現できる。

第５の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、リングを回転させるローラを備え、第２の研磨手段は、ローラによりリングを回転させながら、リングの内周面および外周面に、研磨剤を含む研磨ローラまたは研磨ブラシを押接することにより研磨するための手段を含む。

第５の発明によると、リングを回転させながら研磨するので、処理時間の短縮および研磨量の均一化を実現できる。

第６の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、第２の研磨手段は、第１の研磨手段によりリング端面が研磨された後のリングの内周面および外周面を研磨するための手段を含む。

第６の発明によると、第１の研磨手段を用いてリングの内外周を把持して（たとえばチャックによる把持）端面を研磨してから、第２の研磨手段により、把持されたリングの内外周を研磨する。このため、第１の研磨手段によるチャック把持跡があっても、第２の研磨手段による内外周の研磨を端面の研磨の後に行なうので、把持跡を除去することができる。

第７の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法は、複数のエレメントをその板厚方向に並べて、エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおけるリングを製造する方法である。この無端金属リングの製造方法は、溶体化処理後かつ窒化処理前のリングの端面を研磨する第１の研磨ステップと、リングの内周面および外周面を研磨する第２の研磨ステップとを含む。

第７の発明によると、第１の研磨ステップにて、溶体化処理においてリングの端面に形成された酸化膜が除去されるとともに端面にアールが付与される。第２の研磨ステップにて、溶体化処理においてリングの内周面および外周面に形成された酸化膜が除去される。このようにして、リングの端面、内周面および外周面の酸化膜が除去されてから、窒化処理が行なわれるので、酸化膜の厚みの差がなくなり、均一な窒化処理を行なうことができる。その結果、無段変速機に用いられる無端金属リングを製造するにあたり、バレル研磨ステップをなくするとともに、均一な窒化膜を形成せしめることができる、無端金属リングの製造方法を提供することができる。

第８の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法においては、第７の発明の構成に加えて、第２の研磨ステップは、リングの内周面および外周面を同時に研磨するステップを含む。

第８の発明によると、第２の研磨ステップにてリングの内周面および外周面を同時に研磨するので、処理時間を短縮できる。

第９の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法においては、第７または８の発明の構成に加えて、第２の研磨ステップは、リングの内周面および外周面の研磨量が、溶体化処理により発生した酸化膜の厚みよりも大きくなるように、研磨するステップを含む。

第９の発明によると、第２の研磨ステップにて、リングの内周面および外周面の研磨量が、溶体化処理により発生した酸化膜の厚みよりも大きくなるように研磨するので、酸化膜を確実に除去できる。

第１０の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法は、第７〜９のいずれかの発明の構成に加えて、第２の研磨ステップにおいて研磨されているリングの板厚を測定する測定ステップをさらに含む。第２の研磨ステップは、測定ステップにて測定されたリングの板厚が目標板厚になるように、リングの内周面および外周面を研磨するステップを含む。

第１０の発明によると、リングの板厚が一定になることから、後処理である圧延ステップおよび周長調整ステップ前のリングの体積が一定になる。このことは、後処理における板厚の精度向上、周長の精度向上につながる。その結果、複数のリングを積層して無端金属ベルトを製造する際の層間クリアランスの精度が向上したり直行率が向上したりして、歩留まりの向上を実現できる。

第１１の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法においては、第７〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、第２の研磨ステップは、リングを回転させながら、リングの内周面および外周面に、研磨剤を含む研磨ローラまたは研磨ブラシを押接することにより研磨するステップを含む。

第１１の発明によると、リングを回転させながら研磨するので、処理時間の短縮および研磨量の均一化を実現できる。

第１２の発明に係る無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法においては、第７〜１１のいずれかの発明の構成に加えて、第２の研磨ステップは、第１の研磨ステップによりリング端面が研磨された後のリングの内周面および外周面を研磨するステップを含む。

第１２の発明によると、第１の研磨ステップにてリングの端面を研磨する際にリングの内外周を把持して（たとえばチャックによる把持）端面を研磨してから、第２の研磨ステップにて、把持されたリングの内外周を研磨する。このため、第１の研磨ステップにおけるチャック把持跡があっても、第２の研磨ステップにて内外周の研磨を端面の研磨の後に行なうので、把持跡を除去することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態に係る研磨装置は、無端金属ベルトを構成する１本のリングであって、溶体化処理および裁断処理が行なわれた後のリングを、端面研磨装置を用いた端面研磨工程および内外周面研磨装置を用いた内外周面研磨工程を経て、所望のリングに成形する。その後，このリングは、圧延工程、周長調整工程および窒化処理工程を経て最終的に製品リングとなる。

このため、まず、以下の説明において、多数のエレメントが互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部にリングを通して各エレメントが結束されて構成された無端金属ベルトおよびその無端金属ベルトを使用したベルト式無段変速機について説明する。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る研磨装置（以下、研磨装置には、端面研磨装置および内外周面研磨装置を含む。）で研磨加工されるリングにより構成される無端金属ベルトが用いられるベルト式無段変速機１００について説明する。このベルト式無段変速機１００においては、無端金属ベルト１０６が、入力軸２００に取付けられた入力側プーリ２２０および出力軸３００に取付けられた出力側プーリ３２０に巻き掛けられて使用される。

入力側プーリ２２０および出力側プーリ３２０は、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブ１０８をそれぞれ備え、車両の走行状態に応じて制御される油圧回路により溝幅を変えることで、無端金属ベルト１０６の入力側プーリ２２０および出力側プーリ３２０に対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸２００と出力軸３００との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。

図２を参照して、無端金属ベルト１０６は、多数のエレメント１０２が互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部に環状の金属帯であるリング１０４を通して各エレメント１０２が結束されて、図３に示すように、全体として、無端金属ベルト１０６が構成される。

エレメント１０２の形状の一例を、図４に示す。エレメント１０２の幅方向の両側の側面は、シーブ１０８におけるテーパ状のシーブ面１１０に接触する対シーブ摩擦面１１２であって、シーブ面１１０と一致するテーパ面とされている。その対シーブ摩擦面１１２を備えた基体部分１１４の幅方向での中心部に、図４での上側に延びた首部１１６が形成され、その首部１１６が、左右に広がった頂部１１８につながっている。その左右に広がった頂部１１８と基体部分１１４との間にスリットが形成されており、この左右２つのスリットの部分にリング１０４が通されている。そして、基体部分１１４におけるリング１０４が接触する面がサドル面１２０となっている。

このサドル面１２０の高さは、基体部分１１４を横切るピッチ線Ｐからの寸法で表わされる。また、エレメント１０２の幅は、ピッチ線Ｐ上の寸法で表わされる。なお、頂部１１８のうち首部１１６の延長位置には、一方の面側に凸となり、他方の面側では凹となったディンプル・ホール１２２が形成されており、互いに隣接するエレメント１０２のディンプル・ホール１２２が互いに嵌合するようになっている。なお、ディンプル・ホール１２２の凸部を有する面がエレメントの表面、凹部を有する面がエレメントの裏面である。

図４に示すように、サドル面１２０は上に凸の曲面形状を有する。この曲面形状に沿ってリング１０４が当接している。

無端金属ベルト１０６は、１対のシーブ１０８の間に挟み付けられて使用される。その場合、シーブ面１１０および対シーブ摩擦面１１２がテーパ面であるために、各エレメント１０２には、シーブ１０８による挟圧力により半径方向での外側に荷重が作用するが、各エレメント１０２がリング１０４によって結束されているので、リング１０４の張力により半径方向での外側への移動が規制される。その結果、シーブ面１１０と対シーブ摩擦面１１２との間に摩擦力が生じ、あるいは油膜の剪断力が生じてシーブ１０８と無端金属ベルト１０６との間でトルクが伝達される。

リング１０４は、より詳しくは、図２および図４に示すように、９〜１２層に積層された状態で各エレメント１０２を結束している（ただし、図２および図４では９〜１２層ではなく３層として表わしている）。この場合、下層のリング１０４ほど周長が短く、上層のリング１０４ほど周長が長くされる。この上層側のリング１０４と下層側のリング１０４とのクリアランスは厳密に管理される。

本実施の形態に係る研磨装置は、このようなリング１０４を、端面研磨装置でその端面を研磨して溶体化処理で形成された酸化膜を除去するとともにリング端面をアール形状に成形し、内外周面研磨装置でその内外周を研磨して溶体化処理で形成された酸化膜を除去するとともに所定の板厚に成形する。

図５および図６を参照して、本実施の形態に係る研磨装置の中の端面研磨装置を説明する。図５は、端面研磨装置１０００の上面図を、図６は、図５のＡ方向から見た端面研磨装置１０００の側面図を、それぞれ示す。なお、図６の側面図におけるリング１０４の形態は一例を示したものに過ぎず、このような真円に近いものであってもよいし、図６とは異なる楕円に近いものであってもよい。すなわち、リング１０４の内外周面を把持するローラの個数および配置によりリング１０４の形態が異なる。

図５および図６に示すように、この端面研磨装置１０００は、リング１０４を、非駆動側で把持する外周側バックアップローラ１０１０および内周側バックアップローラ１０２０と、リング１０４を回転させる駆動ローラ１０４０と、リング１０４を挟んでその駆動ローラ１０４０に対向する位置に設けられた内周側バックアップローラ１０３０と、駆動ローラ１０４０を回転させるリング回転モータ１０５０と、リング１０４の端面に当接する端面研磨ブラシ１５２０，１５３０と、端面研磨ブラシ１５２０を回転させるブラシ回転モータ１５１０と、端面研磨ブラシ１５３０を回転させるブラシ回転モータ１５４０とを含む。ブラシ回転モータ１５１０，１５４０によりそれぞれ回転される端面研磨ブラシ１５２０，１５３０は、定圧送りアクチュエータ１５００によりリング１０４に当接する方向に移動される。なお、定圧送りアクチュエータ１５００により移動される端面研磨ブラシはいずれか一方であってもよいし、双方であってもよい。

端面研磨ブラシ１５２０，１５３０は、硬質粒子を含むブラシであって、その粒径は３０μｍ以下である。この程度の粒径であると、リング１０４の端面を研磨してもリング１０４の端面に粒子が突き刺さることがない。このような端面研磨ブラシ１５２０，１５３０は、定圧送りアクチュエータ１５００によりリング１０４の端面に押接されて、リング１０４の端面を研磨する。このとき、溶体化工程で生成された酸化膜が除去される。また、リング１０４の端面にアール形状を付与する。

図７を参照して、本実施の形態に係る研磨装置の中の内外周面研磨装置２０００を説明する。なお、図７も、図６と同じように、リング１０４の形態は一例を示したものに過ぎず、このような真円に近いものであってもよいし、図７とは異なる楕円に近いものであってもよい。

この内外周面研磨装置２０００は、リング１０４を回転させるリング回転ローラ２０４０と、リング１０４を挟んでそのリング回転ローラ２０４０に対向する位置に設けられたリング回転バックアップローラ２０４２と、リング回転ローラ２０４０を回転させるリング回転モータと、リング１０４の外周面に当接する外周面研磨ローラ２０２０と、リング１０４を挟んでその外周面研磨ローラ２０２０に対向する位置に設けられた内周側バックアップローラ２０２２と、リング１０４の内周面に当接する内周面研磨ローラ２０３０と、リング１０４を挟んでその内周面研磨ローラ２０３０に対向する位置に設けられた外周側バックアップローラ２０３２とを含む。

内外周面研磨装置２０００は、さらに、外周面研磨ローラ２０２０と内周側バックアップローラ２０２２との間隙や面圧および内周面研磨ローラ２０３０と外周側バックアップローラ２０３２との間隙や面圧を可変に移動させる定圧送りアクチュエータ２２００を含む。内周側バックアップローラ２０２２と外周側バックアップローラ２０３２とは、それぞれの軸受けを固定として、定圧送りアクチュエータ２２００により、内周側バックアップローラ２０２２および外周側バックアップローラ２０３２とリング１０４とに対して、同じ間隔かつ同じ面圧になるように調整される。

この定圧送りアクチュエータ２２００は、制御装置２３００からの制御信号に基づいて動作して、リング１０４が所定の板厚になるように、その間隔や面圧が制御される。そのときに、制御装置２３００は、研磨中のリング１０４の板厚をレーザ変位センサにより検知する。そのため、図７に示すように、レーザ変位センサヘッド２１００，２１０２がリング１０４を挟んだ位置に設けられている。

レーザ変位センサヘッド２１００，２１０２から制御装置２３００に入力された信号に基づいて、内外周面を研磨中のリング１０４の板厚が検知される。制御装置２３００は、検知された板厚が、少なくとも溶体化処理で内外周に形成された酸化膜を除去する以上の研磨量を算出して、その研磨量を研磨するように、定圧送りアクチュエータ２２００に信号が出力される。定圧送りアクチュエータ２２００は、制御装置２３００から入力された制御信号に基づいて、外周面研磨ローラ２０２０と内周側バックアップローラ２０２２との間隙や面圧および内周面研磨ローラ２０３０と外周側バックアップローラ２０３２との間隙や面圧を調整する。

さらに、制御装置２３００は、リング１０４の内外周面を研磨して、リング１０４の板厚が所定の板厚になるように、定圧送りアクチュエータ２２００を用いて、外周面研磨ローラ２０２０と内周側バックアップローラ２０２２との間隙や面圧および内周面研磨ローラ２０３０と外周側バックアップローラ２０３２との間隙や面圧を調整する。

外周面研磨ローラ２０２０および内周面研磨ローラ２０３０は、硬質粒子を含むローラであって、その粒径は３０μｍ以下である。この程度の粒径であると、リング１０４の内外周面を研磨してもリング１０４の内外周面に粒子が突き刺さることがない。しかしながら、万が一に粒子がリング１０４の内外周面に突き刺さった場合に、その突き刺さった粒子を取り除くためのスクレーパ２０５０，２０５２が設けられている。なお、図７では、リング１０４の外周面側のみにこのようなスクレーパ２０５０，２０５２を記載しているが、内周面側にもスクレーパが設けられる。

なお、外周面研磨ローラ２０２０および内周面研磨ローラ２０３０は、ともに図示しないモータにより回転される。また、外周面研磨ローラ２０２０および内周面研磨ローラ２０３０の代わりに、外周面研磨ブラシおよび内周面研磨ブラシであってもよい。このようなブラシの方が、リング１０４の内外周面への粒子の突き刺さりが少ないという点で有利である。

以上のような構造を有する端面研磨装置１０００および内外周面研磨装置２０００を用いて、溶体化処理され、裁断されたリング１０４を研磨する手順について説明する。以下においては、先に端面研磨装置１０００を用いてリング１０４の端面を研磨して、その後に、内外周面研磨装置２０００を用いてリング１０４の内外周面を研磨する場合を説明する。

マルエージング鋼の薄板コイルをアンコイルして一定長さで帯板切断後、ロール曲げして、突合せ部を溶融溶接（プラズマ溶接）して円筒リングを形成した。これを、Ｎ_２雰囲気で８８０℃で５分間で溶体化処理した。このとき、内外周の最表面に０．６μｍ〜１．４μｍ程度の厚さの酸化膜が発生する。この溶体化処理により接合部の組織違方性を緩和した後に、リング状に裁断した。

リング１０４を図５および図６に示す端面研磨装置１００を用いて、リング１０４の端面を端面研磨ブラシ１５２０，１５３０で研磨した。端面研磨ブラシ１５２０，１５３０として、ＨＶ１５００程度の粒径３０μｍ以下の硬質粒子が分散しているものを用いた。このとき、端面研磨ブラシ１５２０，１５３０は、それぞれブラシ回転モータ１５１０，１５４０により回転させ、リング１０４は、リング回転モータ１０５０で回転させた。端面研磨ブラシ１５２０，１５３０は、定圧アクチュエータ１５００により定圧送りとして、研磨時間を１５秒と設定した。

その後、端面研磨装置１０００から端面研磨が終了したリング１０４を取り外して、内外周面研磨装置２０００を用いて、リング１０４の外周面を外周面研磨ローラ２０２０で研磨すると同時に、リング１０４の内周面を内周面研磨ローラ２０３０で研磨した。このとき、最低研磨量を０．００３ｍｍとした。また、リング１０４の板厚を０．４１５±α（αは設計値）とした。

本実施の形態に係る端面研磨装置１０００および内外周面研磨装置２０００を用いたリングの性能を比較するために、従来のバレル研磨装置を用いてリングの研磨処理を行なった。このとき、円錐メディアと粒径２０〜６０μｍのＡｌ_２Ｏ_３砥粒を樹脂で固めたコンパウンドとを用いて、同じ条件で製作したリングをバレル研磨処理した。

これらのリング（本実施の形態の研磨装置で成形されたリングと従来のバレル研磨装置で成形されたリング）を洗浄後、０．１８８ｍｍに圧延して、内外周面を光学顕微鏡で観察した。図８に示すように、凹サイズ（きず）は、バレル研磨リングで約５０μｍであるのに対して、本実施の形態の研磨リングでは約３０μｍとサイズが低下した。また、熱処理した後、疲労回数を計測すると、平均で６５％（応力一定の条件）の向上が認められた。

また、溶体化処理でリングの内外周の最表面に形成された酸化膜は０．６μｍ〜１．４μｍ程度であるのに対して、最低研磨量を０．００３ｍｍとしたので、酸化膜が完全に除去された。その結果、後工程における熱処理品質のばらつき（たとえば、表面硬さＨｖのばらつき）について、従来のバレル研磨装置で成形されたリングのばらつきが２０％であったのに対して、本実施の形態に係るリングのばらつきは１０％に抑えられた。

さらに、リング１０４の板厚を０．４１５±α（αは設計値）としたので、圧延品の板厚、板幅ばらつきが向上した。従来のバレル研磨リングでは、コイル材の圧延の際に発生する、エンジドロップの影響とバレル研磨自体のばらつきを含め大きなばらつきが出た。図９に示すように、製品板厚のばらつきを表わす指数は、従来のバレル研磨リングが１００とすると、本実施の形態にかかるリングでは５０に向上した。また、製品周長のばらつきを表わす指数は、従来のバレル研磨リングが１００とすると、本実施の形態にかかるリングでは７０に向上した。すなわち、リング１０４の板厚精度および板幅精度が向上する（ばらつきが少なくなる）ことで、リング１０４の体積ばらつきが半減して、周長調整工程における周長精度が向上し、その結果、図９に示すように、組み付け工程における直行率が向上した。この直行率が向上すると、リング１０４の組み付け時における層間クリアランスの管理が容易になる。

なお、層間クリアランスとは、たとえば図１０に示すように、第１層（最内層）とその１つ外側の第２層との間隔である。図１０に示すように、層間クリアランスは、第１層のリング１０４の周長をＬ（１）、第２層のリング１０４の周長をＬ（２）、第１層のリング１０４の板厚をＴ（１）とすると、クリアランスＣＬ＝｛Ｌ（２）／２π−（Ｌ（１）／２π＋Ｔ（１））で算出される。このため、このクリアランス管理には、リング１０４の周長と板厚とを十分に管理しなければならないことがわかる。

以上のようにして、本実施の形態に係る研磨装置によると、端面研磨装置を用いてリングの端面の酸化膜除去とアール付与とを行ない、内外周研磨装置を用いてリングの内外周面の酸化膜処理と板厚の精度を向上させた。酸化膜は端面および内外周で完全に除去されて均一な窒化膜を形成できる。その結果、従来のバレル研磨装置に比較して、加工時間が短く、かつ、精度の高い研磨加工を実現でき、後工程における各種管理が容易になった。

今回開示された実施の形態はすべ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が意図される。

本発明の実施の形態に係る研磨装置で研磨処理されたリングを含む無端金属ベルトを用いたベルト式無段変速機の断面図である。 無端金属ベルトを説明するための部分斜視図である。 無端金属ベルトの全体構成を示す斜視図である。 エレメントの正面図である。 端面研磨装置の上面図である。 端面研磨装置の側面図である。 内外周面研磨装置の側面図である。 従来のバレル研磨品との差を説明するための図（その１）である。 従来のバレル研磨品との差を説明するための図（その２）である。 層間クリアランスを説明するための図である。

符号の説明

１００ 無段変速機、１０２ エレメント、１０４ リング、１０６ 無端金属ベルト、１０８ シーブ、１１０ シーブ面、１１２ 対シーブ摩擦面、１１４ 基体部分、１１６ 首部、１１８ 頂部、１２０ サドル面、１２２ ディンプル・ホール、１２４ 傾斜面、２００ 入力軸、２２０ 入力側プーリ、３００ 出力軸、３２０ 出力側プーリ、１０００ 端面研磨装置、１０１０ 外周側バックアップローラ、１０２０，１０３０ 内周側バックアップローラ、１０４０ 駆動ローラ、１０５０ リング回転モータ、１５００ 定圧送りアクチュエータ、１５１０,１５４０ ブラシ回転モータ、１５２０，１５３０ 端面研磨ブラシ、２０００ 内外周面研磨装置、２０２０ 外周研磨ローラ、２０２２ 内周側バックアップローラ、２０３０ 内周研磨ローラ、２０３２ 外周側バックアップローラ、２０４０ リング回転ローラ、２０４２ リング回転バックアップローラ、２０５０，２０５２ スクレーパ、２１００，２１０２ レーザ変位センサヘッド、２２００ 定圧送りアクチュエータ、２３００ 制御装置。

Claims (12)

1. 複数のエレメントをその板厚方向に並べて、前記エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおける前記リングを製造する製造装置であって、前記製造装置は、
   溶体化処理後かつ窒化処理前のリングの端面を研磨するための第１の研磨手段と、
   前記リングの内周面および外周面を研磨するための第２の研磨手段とを含む、無段変速機に用いられる無端金属リングの製造装置。
2. 前記第２の研磨手段は、前記リングの内周面および外周面を同時に研磨するための手段を含む、請求項１に記載の無端金属リングの製造装置。
3. 前記第２の研磨手段は、前記リングの内周面および外周面の研磨量が、前記溶体化処理により発生した酸化膜の厚みよりも大きくなるように、研磨するための手段を含む、請求項１または２に記載の無端金属リングの製造装置。
4. 前記無端金属リングの製造装置は、第２の研磨手段において研磨されているリングの板厚を測定するための測定手段をさらに含み、
   前記第２の研磨手段は、前記測定手段により測定されたリングの板厚が目標板厚になるように、前記リングの内周面および外周面を研磨するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の無端金属リングの製造装置。
5. 前記無端金属リングの製造装置は、前記リングを回転させるローラを備え、
   前記第２の研磨手段は、前記ローラにより前記リングを回転させながら、前記リングの内周面および外周面に、研磨剤を含む研磨ローラまたは研磨ブラシを押接することにより研磨するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の無端金属リングの製造装置。
6. 前記第２の研磨手段は、前記第１の研磨手段によりリング端面が研磨された後のリングの内周面および外周面を研磨するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の無端金属リングの製造装置。
7. 複数のエレメントをその板厚方向に並べて、前記エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおける前記リングを製造する製造方法であって、前記製造方法は、
   溶体化処理後かつ窒化処理前のリングの端面を研磨する第１の研磨ステップと、
   前記リングの内周面および外周面を研磨する第２の研磨ステップとを含む、無段変速機に用いられる無端金属リングの製造方法。
8. 前記第２の研磨ステップは、前記リングの内周面および外周面を同時に研磨するステップを含む、請求項７に記載の無端金属リングの製造方法。
9. 前記第２の研磨ステップは、前記リングの内周面および外周面の研磨量が、前記溶体化処理により発生した酸化膜の厚みよりも大きくなるように、研磨するステップを含む、請求項７または８に記載の無端金属リングの製造方法。
10. 前記無端金属リングの製造方法は、第２の研磨ステップにおいて研磨されているリングの板厚を測定する測定ステップをさらに含み、
    前記第２の研磨ステップは、前記測定ステップにて測定されたリングの板厚が目標板厚になるように、前記リングの内周面および外周面を研磨するステップを含む、請求項７〜９のいずれかに記載の無端金属リングの製造方法。
11. 前記第２の研磨ステップは、前記リングを回転させながら、前記リングの内周面および外周面に、研磨剤を含む研磨ローラまたは研磨ブラシを押接することにより研磨するステップを含む、請求項７〜１０のいずれかに記載の無端金属リングの製造方法。
12. 前記第２の研磨ステップは、前記第１の研磨ステップによりリング端面が研磨された後のリングの内周面および外周面を研磨するステップを含む、請求項７〜１１のいずれかに記載の無端金属リングの製造方法。

Images