JP2021127477A - 金属リング積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これに対し、特許文献1には、複数枚の金属リングを積層し、上述の金属リング積層体を形成した後、窒化処理する手法が開示されている。
特許文献1に開示されたように、金属リング積層体を窒化処理すると、金属リング積層体の中間に位置する金属リングでは、アンモニア等の窒化ガスが入り込み難く、窒化され難い。そのため、金属リング積層体の表面に位置する金属リングと、中間に位置する金属リングとの表面硬さの差が大きくなってしまう問題があった。
マルエージング鋼からなる複数枚の金属リングが積層された金属リング積層体を時効処理するステップと、
時効処理された前記金属リング積層体を窒化処理するステップと、を備えた金属リング積層体の製造方法であって、
時効処理するステップの後、窒化処理するステップの前に、350℃以上かつ時効処理温度以下の温度において前記金属リング積層体を酸化処理するものである。
また、当該金属リング積層体が、ベルト式無段変速機の伝動ベルトに用いられてもよい。
<金属リングの構成>
まず、図1を参照して、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法によって製造される金属リング積層体を構成する金属リングについて説明する。図1は、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法によって製造される金属リング積層体を構成する金属リングの斜視断面図である。
なお、金属リング11は、幅方向中央部が幅方向両端部より外周面11a側にわずかに突出するように緩やかに湾曲している。
次に、図2及び図3を参照して、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法によって製造される金属リング積層体を適用したベルト式無段変速機1について説明する。図2は、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法によって製造される金属リング積層体を適用したベルト式無段変速機の断面図である。図3は、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法によって製造される金属リング積層体を適用したベルト式無段変速機の側面図である。
油圧アクチュエータ8は、可動側シーブ部材5bの背面側に油圧を作用させ、可動側シーブ部材5bを軸方向に変位させる。
このような構成により、出力側プーリ5に対する伝動ベルト2の巻き掛かり半径rを、最小半径rminから最大半径rmaxの範囲内で変化させることができる。
次に、図4、図5を参照して、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法について説明する。図4は、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法を示すフローチャートである。図5は、第1の実施形態に係る金属リング積層体の製造方法を示す斜視図である。
まず、図5の上側に示すように、シート状素材を円筒状に成形し、端面同士を溶接することによって、パイプ状素材を製造する。当然のことながら、パイプ状素材は、このような溶接パイプに限定されるものではなく、継目無パイプであってもよい。
次に、図5の下側に示すように、パイプ状素材を溶体化処理した後、パイプ状素材から金属リング11を切り出す。
その後、ひずみを除去するために、窒素雰囲気もしくは還元雰囲気において、800〜900℃程度の温度で、5〜30分程度焼鈍する。
さらに、焼鈍した金属リング11に張力を加え、所定の周長まで高精度に調整した後、金属リング11を積層し金属リング積層体10を形成する。
まず、図4に示すように、金属リング積層体10を時効処理する(ステップST1)。時効処理は、例えば、窒素雰囲気もしくは還元雰囲気において、450〜500℃程度の温度で、90〜180分程度行う。
2NH3→2(N)+3H2
ここで、(N)は、金属リング11の表面に接触して生じた窒素原子である。この窒素原子が金属リング11の内部に侵入することによって、窒化物が生成され、図1に示した窒化層12が形成される。
また、最外周の金属リング11の内周面11b及び最内周の金属リング11の外周面11aも同様に表面硬さが小さくなり易い。
上述の通り、本実施形態に係る金属リング積層体の製造方法では、金属リング積層体10における金属リング11間の表面硬さの差を小さくするため、酸化処理を350℃以上で行う。以下に、酸化処理温度について説明する。
図6は、窒化処理後の表面硬さの酸化処理温度依存性を示すグラフである。図6の横軸は酸化処理温度、縦軸は窒化処理後の表面硬さ(HV)を示す。
時効処理は、N2ガス90%+H2ガス10%の雰囲気下において、470℃で120分行った。
酸化処理は、大気雰囲気下において、各温度で30分行った。
窒化処理は、N2ガス90%+NH3ガス10%の雰囲気下において、420℃で70分行った。
窒化処理後の表面硬さ(HV)は、マイクロビッカース硬さ試験により測定した。
図6に示すように、9質量%Coの金属リング11よりもCo量が多い12質量%Coの金属リング11において、300℃を超える酸化処理温度における表面硬さの低下が顕著である。
ここで、酸化処理温度が300℃、330℃の金属リング積層体10は比較例であり、酸化処理温度が360℃、400℃の金属リング積層体10は実施例である。
図8は、酸化処理温度が330℃の金属リング積層体における幅方向での表面硬さの変化を示すグラフである。
図9は、酸化処理温度が360℃の金属リング積層体における幅方向での表面硬さの変化を示すグラフである。
図10は、酸化処理温度が400℃の金属リング積層体における幅方向での表面硬さの変化を示すグラフである。
図7〜図10の横軸は金属リング積層体の幅方向中央からの距離(mm)、縦軸は窒化処理後の表面硬さ(HV)を示す。
2 伝動ベルト
3 入力軸
4 入力側プーリ
5 出力側プーリ
5a 固定側シーブ部材
5b 可動側シーブ部材
6 出力軸
8 油圧アクチュエータ
10 金属リング積層体
11 金属リング
11a 外周面
11b 内周面
11c 端面
11d 非窒化部
12 窒化層
15 エレメント
15a、15b 端面部
15c ロッキングエッジ部
15d 胴部
15e 凹凸係合部
15f 頭部
15g 首部
Claims (3)
- マルエージング鋼からなる複数枚の金属リングが積層された金属リング積層体を時効処理するステップと、
時効処理された前記金属リング積層体を窒化処理するステップと、を備えた金属リング積層体の製造方法であって、
時効処理するステップの後、窒化処理するステップの前に、350℃以上かつ時効処理温度以下の温度において前記金属リング積層体を酸化処理する、
金属リング積層体の製造方法。 - 前記時効処理温度が、450〜500℃である、
請求項1に記載の金属リング積層体の製造方法。 - 当該金属リング積層体が、ベルト式無段変速機の伝動ベルトに用いられる、
請求項1又は2に記載の金属リング積層体の製造方法。
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