JP2943509B2 - 無段変速機用ブロック - Google Patents
無段変速機用ブロックInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の無段変速機の伝
導用ベルトの部品である無段変速機用ブロックに関す
る。
導用ベルトの部品である無段変速機用ブロックに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車の無段変速機（ＣＶＴ）は、図９
および図１０に示すように、エンジンからの回転を受け
る駆動軸と出力軸に、幅を変更することのできるＶ型の
駆動プーリ１と従動プーリ２とを備え、この駆動プーリ
１と従動プーリ２の間に駆動ベルト３が掛装されて動力
が伝達される。駆動ベルト３はエンドレス状のフープａ
と、このフープａの長さ方向に直列に配設されかつワイ
ヤで接続されたブロックｂとからなる。
および図１０に示すように、エンジンからの回転を受け
る駆動軸と出力軸に、幅を変更することのできるＶ型の
駆動プーリ１と従動プーリ２とを備え、この駆動プーリ
１と従動プーリ２の間に駆動ベルト３が掛装されて動力
が伝達される。駆動ベルト３はエンドレス状のフープａ
と、このフープａの長さ方向に直列に配設されかつワイ
ヤで接続されたブロックｂとからなる。
【０００３】そして、各プーリ１および２の幅を関連さ
せて変化させることにより、各プーリの溝に対するブロ
ックｂの接触位置を各プーリの半径方向に変化させ、そ
の結果回転比すなわち減速比を無段的に変化させるもの
である。
せて変化させることにより、各プーリの溝に対するブロ
ックｂの接触位置を各プーリの半径方向に変化させ、そ
の結果回転比すなわち減速比を無段的に変化させるもの
である。
【０００４】この無段変速機のプーリやブロック等の各
部品には、従来から鉄系金属が用いられ、比重が大きい
ため、高速回転中の遠心力や異常振動、あるいは接触す
る際の衝撃により、接触部での摩耗が激しく、その上変
速制御の応答性にも劣っていた。
部品には、従来から鉄系金属が用いられ、比重が大きい
ため、高速回転中の遠心力や異常振動、あるいは接触す
る際の衝撃により、接触部での摩耗が激しく、その上変
速制御の応答性にも劣っていた。
【０００５】そこで、特開昭６２−１５５３５１号公報
においては、ベルト要素およびブロックをチタンまたは
チタン合金で形成すると共に、これら部材の一部に表面
処理層をコーティングする無段変速機用伝導ベルトの提
案がなされている。
においては、ベルト要素およびブロックをチタンまたは
チタン合金で形成すると共に、これら部材の一部に表面
処理層をコーティングする無段変速機用伝導ベルトの提
案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタン
合金の硬さはＨＶ３８０程度の低硬度であって、ＣＶＴ
の伝導用ベルトのブロックとして使用した場合、表面処
理層を形成しなかった場合は勿論のこと、表面処理層を
形成した場合でも、ブロック摺動面の摩耗が大きい。そ
のため、初期摺動面の表面凹凸は摩耗するので、ブロッ
クとプーリ間の摩擦係数が低下し、ブロックとプーリの
間でスリップが生じ、出力の低下のおそれがある。
合金の硬さはＨＶ３８０程度の低硬度であって、ＣＶＴ
の伝導用ベルトのブロックとして使用した場合、表面処
理層を形成しなかった場合は勿論のこと、表面処理層を
形成した場合でも、ブロック摺動面の摩耗が大きい。そ
のため、初期摺動面の表面凹凸は摩耗するので、ブロッ
クとプーリ間の摩擦係数が低下し、ブロックとプーリの
間でスリップが生じ、出力の低下のおそれがある。
【０００７】また、ブロックの摩耗は、駆動ベルトとプ
ーリ間の押付力増加と共に増大するので、チタン合金母
材そのままでは、ＣＶＴの容量アップに対応する押付力
を増加することができない。このため、軽量化による慣
性重量の低減にもかかわらずＣＶＴの容量アップができ
ない。さらに、鋼製ブロックの疲労強度は１８ｋｇｆ／
ｍｍ2であるが、チタン合金母材の疲労強度は６〜１０
ｋｇｆ／ｍｍ2と低い。このため、駆動ベルトとプーリ
間の押付力の上限が制限され、ＣＶＴの容量アップが出
来ない等の問題点がある。
ーリ間の押付力増加と共に増大するので、チタン合金母
材そのままでは、ＣＶＴの容量アップに対応する押付力
を増加することができない。このため、軽量化による慣
性重量の低減にもかかわらずＣＶＴの容量アップができ
ない。さらに、鋼製ブロックの疲労強度は１８ｋｇｆ／
ｍｍ2であるが、チタン合金母材の疲労強度は６〜１０
ｋｇｆ／ｍｍ2と低い。このため、駆動ベルトとプーリ
間の押付力の上限が制限され、ＣＶＴの容量アップが出
来ない等の問題点がある。
【０００８】本発明はチタン合金からなる無段変速機用
ブロックが耐摩耗性に劣り、軽量化による慣性重量の低
減にもかかわらずＣＶＴの容量アップができないという
前記のごとき問題点を解決するためになされたものであ
って、それ自身が耐摩耗性を有すると共に、相手材であ
るプーリを摩耗させずに、ＣＴＶの容量アップを達成す
ることのできる無段変速機用ブロックを提供することを
目的とする。
ブロックが耐摩耗性に劣り、軽量化による慣性重量の低
減にもかかわらずＣＶＴの容量アップができないという
前記のごとき問題点を解決するためになされたものであ
って、それ自身が耐摩耗性を有すると共に、相手材であ
るプーリを摩耗させずに、ＣＴＶの容量アップを達成す
ることのできる無段変速機用ブロックを提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者等は先ずチタン合
金製の無段変速機用ブロックの耐摩耗性に劣る原因が摺
動面での硬度不足にあることに鑑み、チタン合金母材の
表面硬度を向上させることを着想し、チタン合金母材の
表面硬度と耐摩耗性について鋭意研究を重ねた。その結
果、表面硬度をＨＶ６００以上とすることにより、耐摩
耗性が著しく向上すること、および表面硬度がＨＶ７０
０を越えると、表面層が脆くなり剥離が生じて却って耐
摩耗性が低減することを新たに知見した。
金製の無段変速機用ブロックの耐摩耗性に劣る原因が摺
動面での硬度不足にあることに鑑み、チタン合金母材の
表面硬度を向上させることを着想し、チタン合金母材の
表面硬度と耐摩耗性について鋭意研究を重ねた。その結
果、表面硬度をＨＶ６００以上とすることにより、耐摩
耗性が著しく向上すること、および表面硬度がＨＶ７０
０を越えると、表面層が脆くなり剥離が生じて却って耐
摩耗性が低減することを新たに知見した。
【００１０】また、ブロックの耐久性をさらに高めるた
め、表面処理層についても、その被覆方法、材料および
特性等について検討を重ねた。その結果、一定の硬度を
有するＮｉを基とするめっき層が、チタン合金母材を変
質させずに表面に被覆でき、かつ耐摩耗性と共に相手攻
撃性に優れていることを見出した。
め、表面処理層についても、その被覆方法、材料および
特性等について検討を重ねた。その結果、一定の硬度を
有するＮｉを基とするめっき層が、チタン合金母材を変
質させずに表面に被覆でき、かつ耐摩耗性と共に相手攻
撃性に優れていることを見出した。
【００１１】本発明はこれら前記の知見に基づいて完成
されたものであって、本発明の無段変速機用ブロック
は、チタン合金からなる無段変速機用ブロックであっ
て、該ブロック母材表面硬度を６００〜７００（ＨＶ）
とし、さらにその表面に表面硬度が７１０〜７９０（Ｈ
Ｖ）のＮｉを基とするめっき層を被覆したことを要旨と
する。
されたものであって、本発明の無段変速機用ブロック
は、チタン合金からなる無段変速機用ブロックであっ
て、該ブロック母材表面硬度を６００〜７００（ＨＶ）
とし、さらにその表面に表面硬度が７１０〜７９０（Ｈ
Ｖ）のＮｉを基とするめっき層を被覆したことを要旨と
する。
【００１２】本発明が適用されるチタン合金は、Ｔｉに
α安定化元素であるＡｌとβ安定化元素であるＶ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｔａ等を添加し、常温においてα相とβ相と
からなるα＋β型合金、あるいはＴｉにβ安定化元素を
添加したβ型合金のいずれでも構わない。α＋β型合金
は合金元素の種類および添加量によって任意の強さの合
金が得られ、また加工と熱処理によって、結晶粒の形状
などに対応した強力な合金が得られる。また、β型合金
は熱処理によって高強度のものが得られるが、溶体化処
理の状態で冷間加工性に優れる。α＋β型合金としては
例えば汎用高力チタン合金として最も多く使用されるＴ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金をベースとして、Ｖを多く添加し
冷間加工性を向上させた材料が用いられる。
α安定化元素であるＡｌとβ安定化元素であるＶ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｔａ等を添加し、常温においてα相とβ相と
からなるα＋β型合金、あるいはＴｉにβ安定化元素を
添加したβ型合金のいずれでも構わない。α＋β型合金
は合金元素の種類および添加量によって任意の強さの合
金が得られ、また加工と熱処理によって、結晶粒の形状
などに対応した強力な合金が得られる。また、β型合金
は熱処理によって高強度のものが得られるが、溶体化処
理の状態で冷間加工性に優れる。α＋β型合金としては
例えば汎用高力チタン合金として最も多く使用されるＴ
ｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金をベースとして、Ｖを多く添加し
冷間加工性を向上させた材料が用いられる。
【００１３】チタン合金製のブロック母材表面の硬化処
理方法は、特に限定されないが例えば酸化処理法または
窒化処理法を用いることができる。酸化処理法により表
面硬化を行う場合の処理条件は、チタン合金の合金成分
によって多少変化するが、例えばＡｌ；３．５〜４．５
％、Ｖ；２１．０〜２３．０％、Ｆｅ；０．６〜１．０
％、Ｏ；０．２％以下、Ｃ；０．１％以下、Ｎ；０．０
５％以下、Ｌｉ；０．０１％以下、残部Ｔｉであるチタ
ン合金を用いた場合、温度７５０℃〜８００℃、保持時
間０．２５〜１時間である。酸化処理温度が８００℃以
上または１時間以上になると、母材組織の粗大化が進行
し、疲労強度が低下する。また、処理温度が７５０℃以
下または保持時間が０．２５時間以下であると、摺動面
にＴｉＯ2およびＴｉＯが生成しないので、所望の硬度
が得られない。図３は７５０℃で０．５時間の酸化処理
を行った時の摺動面の金属組織を表す１００倍の顕微鏡
写真である。生成されたＴｉＯ2は硬度がＨＶ１０００
以上と非常に硬いが、ポーラス層を形成し非常に脆い層
である。
理方法は、特に限定されないが例えば酸化処理法または
窒化処理法を用いることができる。酸化処理法により表
面硬化を行う場合の処理条件は、チタン合金の合金成分
によって多少変化するが、例えばＡｌ；３．５〜４．５
％、Ｖ；２１．０〜２３．０％、Ｆｅ；０．６〜１．０
％、Ｏ；０．２％以下、Ｃ；０．１％以下、Ｎ；０．０
５％以下、Ｌｉ；０．０１％以下、残部Ｔｉであるチタ
ン合金を用いた場合、温度７５０℃〜８００℃、保持時
間０．２５〜１時間である。酸化処理温度が８００℃以
上または１時間以上になると、母材組織の粗大化が進行
し、疲労強度が低下する。また、処理温度が７５０℃以
下または保持時間が０．２５時間以下であると、摺動面
にＴｉＯ2およびＴｉＯが生成しないので、所望の硬度
が得られない。図３は７５０℃で０．５時間の酸化処理
を行った時の摺動面の金属組織を表す１００倍の顕微鏡
写真である。生成されたＴｉＯ2は硬度がＨＶ１０００
以上と非常に硬いが、ポーラス層を形成し非常に脆い層
である。
【００１４】酸化処理を行った場合は、表面のＴｉＯ2
層を除去するために、ショットピーニング加工を行う必
要がある。ブロック母材の硬度はＨＶ３５０〜４００程
度の範囲であるが、ショットピーニング加工により表面
のＴｉＯ2層が除去されＴｉＯが表層にあると、硬さは
ＨＶ６００〜７００となる。ＨＶ７００以上になると表
層にはＴｉＯ2が残っている。またＨＶ６００以下にな
ると、ＴｉＯ層の殆どがショットピーニングにより除去
される。
層を除去するために、ショットピーニング加工を行う必
要がある。ブロック母材の硬度はＨＶ３５０〜４００程
度の範囲であるが、ショットピーニング加工により表面
のＴｉＯ2層が除去されＴｉＯが表層にあると、硬さは
ＨＶ６００〜７００となる。ＨＶ７００以上になると表
層にはＴｉＯ2が残っている。またＨＶ６００以下にな
ると、ＴｉＯ層の殆どがショットピーニングにより除去
される。
【００１５】図４は、投射機：直圧エアーブラストマシ
ン、投射圧力：０．５〜０．６ＭＰａ、投射距離：２０
０〜３００ｍｍ、投射材：スチールビーズ（０．１７７
〜０．３５０ｍｍ）で表面のＴｉＯ2層を除去した後の
表面からの距離と硬さの関係を示す線図である。
ン、投射圧力：０．５〜０．６ＭＰａ、投射距離：２０
０〜３００ｍｍ、投射材：スチールビーズ（０．１７７
〜０．３５０ｍｍ）で表面のＴｉＯ2層を除去した後の
表面からの距離と硬さの関係を示す線図である。
【００１６】また、ブロック母材は表面硬化処理によ
り、結晶粒が粗大化し、疲労強度が低下することがある
ので、この組織を微細化し、疲労強度を向上させるため
に、必要に応じて時効処理をする。時効処理は例えば５
００℃×５〜１０時間であって、さらに疲労強度を向上
させるために、４００℃×１０〜２０時間の低温時効を
施してもよい。図５は時効処理前後の疲労強度を示す図
であって、時効処理により疲労強度が向上することが示
されている。また、図６は時効処理後のブロック母材の
金属組織を表す１００倍の顕微鏡写真であって、時効処
理により結晶組織が微細化されている。
り、結晶粒が粗大化し、疲労強度が低下することがある
ので、この組織を微細化し、疲労強度を向上させるため
に、必要に応じて時効処理をする。時効処理は例えば５
００℃×５〜１０時間であって、さらに疲労強度を向上
させるために、４００℃×１０〜２０時間の低温時効を
施してもよい。図５は時効処理前後の疲労強度を示す図
であって、時効処理により疲労強度が向上することが示
されている。また、図６は時効処理後のブロック母材の
金属組織を表す１００倍の顕微鏡写真であって、時効処
理により結晶組織が微細化されている。
【００１７】ブロック母材表面に施すＮｉを基とするめ
っき層は、例えばＮｉ−Ｐめっき、Ｎｉ−Ｃｏめっき、
Ｎｉめっきの他、Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣ分散めっき等を用い
ることができる。めっき層の厚さは特に制限はないが、
ブロック母材に充分の耐摩耗性を付与する程度であれば
良く、１０〜２０μｍ程度であれば充分である。また、
めっき層に所望の硬度を付与するために、必要に応じて
ブロック母材を変質させない範囲の温度で適宜の熱処理
を施す。
っき層は、例えばＮｉ−Ｐめっき、Ｎｉ−Ｃｏめっき、
Ｎｉめっきの他、Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣ分散めっき等を用い
ることができる。めっき層の厚さは特に制限はないが、
ブロック母材に充分の耐摩耗性を付与する程度であれば
良く、１０〜２０μｍ程度であれば充分である。また、
めっき層に所望の硬度を付与するために、必要に応じて
ブロック母材を変質させない範囲の温度で適宜の熱処理
を施す。
【００１８】Ｎｉ−Ｐ無電解めっきの場合、めっき液の
組成は、硫酸ニッケル、次亜燐酸ソーダ、アルキルヒド
ロキシカルボン酸（錯化剤）、アルキルジカルボン酸
（反応促進剤）安定剤、ＰＨ調整剤等を適当に含む浴温
８５〜９０℃のめっき液に９０分程度浸漬し、１０〜２
０μｍ程度のめっき層を摺動部に設ける。この後３００
℃×１〜２時間の真空加熱を実施することによりＮｉ−
Ｐめっき層の硬さをＨＶ７００〜８００とする。また、
６００℃×２０分〜１時間の比較的高温で加熱してもＨ
Ｖ７００〜８００が得られるが、高温にすることにより
母材の疲労強度の低下が認められるため不適当である。
図７はＮｉ−Ｐめっき層の熱処理による硬さの変化を示
す線図である。
組成は、硫酸ニッケル、次亜燐酸ソーダ、アルキルヒド
ロキシカルボン酸（錯化剤）、アルキルジカルボン酸
（反応促進剤）安定剤、ＰＨ調整剤等を適当に含む浴温
８５〜９０℃のめっき液に９０分程度浸漬し、１０〜２
０μｍ程度のめっき層を摺動部に設ける。この後３００
℃×１〜２時間の真空加熱を実施することによりＮｉ−
Ｐめっき層の硬さをＨＶ７００〜８００とする。また、
６００℃×２０分〜１時間の比較的高温で加熱してもＨ
Ｖ７００〜８００が得られるが、高温にすることにより
母材の疲労強度の低下が認められるため不適当である。
図７はＮｉ−Ｐめっき層の熱処理による硬さの変化を示
す線図である。
【００１９】
【作用】本発明の無段変速機用ブロックは、チタン合金
からなり、該ブロック母材表面硬度を６００〜７００
（ＨＶ）としたので、ブロックの摩耗量を著しく低減す
ることができた。さらにその表面に表面硬度が７１０〜
７９０（ＨＶ）のＮｉを基とするめっき層を被覆したの
で、耐摩耗性と疲労強度が向上すると共に、相手材であ
るプーリの摩耗量を低減することができる。そのため、
摩擦係数の低下が少なく、ＣＴＶの容量アップを達成す
ることができる。
からなり、該ブロック母材表面硬度を６００〜７００
（ＨＶ）としたので、ブロックの摩耗量を著しく低減す
ることができた。さらにその表面に表面硬度が７１０〜
７９０（ＨＶ）のＮｉを基とするめっき層を被覆したの
で、耐摩耗性と疲労強度が向上すると共に、相手材であ
るプーリの摩耗量を低減することができる。そのため、
摩擦係数の低下が少なく、ＣＴＶの容量アップを達成す
ることができる。
【００２０】本発明においてブロック母材の表面硬度を
ＨＶ６００〜７００としたのは、表面硬度がＨＶ６００
未満になると、ブロックとプーリの摺動による面圧によ
って、ブロック母材が弾性変形を受け、結果としてブロ
ック母材とＮｉ−Ｐめっき層間で剥離が生じ、これによ
りブロック母材の摩耗量が大きくなるからであり、表面
硬度がＨＶ７００を越えると、表面に酸化処理によるＴ
ｉＯ2層が残っており、ブロックとプーリの摺動による
面圧によって、ＴｉＯ2のポーラス層が破壊され、摩耗
量が多くなるからである。
ＨＶ６００〜７００としたのは、表面硬度がＨＶ６００
未満になると、ブロックとプーリの摺動による面圧によ
って、ブロック母材が弾性変形を受け、結果としてブロ
ック母材とＮｉ−Ｐめっき層間で剥離が生じ、これによ
りブロック母材の摩耗量が大きくなるからであり、表面
硬度がＨＶ７００を越えると、表面に酸化処理によるＴ
ｉＯ2層が残っており、ブロックとプーリの摺動による
面圧によって、ＴｉＯ2のポーラス層が破壊され、摩耗
量が多くなるからである。
【００２１】また、Ｎｉを基とするめっき層の表面硬度
をＨＶ７１０〜７９０としたのは、表面硬度がＨＶ７１
０未満であると、めっき層が充分な耐摩耗性に不足する
からであり、ＨＶ７９０を越えると耐摩耗性は満足する
が相手攻撃性が高くなり、相手材のプーリの摩耗量が増
加するからである。
をＨＶ７１０〜７９０としたのは、表面硬度がＨＶ７１
０未満であると、めっき層が充分な耐摩耗性に不足する
からであり、ＨＶ７９０を越えると耐摩耗性は満足する
が相手攻撃性が高くなり、相手材のプーリの摩耗量が増
加するからである。
【００２２】
【実施例】本発明の実施例を従来例と対比して説明し、
本発明の効果を明らかにする。 （実施例１）重量比でＡｌ；３．５〜４．５％、Ｖ；２
１．０〜２３．０％、Ｆｅ；０．６〜１．０％、Ｏ；
０．２％以下、Ｃ；０．１％以下、Ｎ；０．０５％以
下、Ｌｉ；０．０１％以下、残部Ｔｉであるチタン合金
を用い、図９および図１０に示す構造の無段変速機用ブ
ロックに加工した。このチタン合金製のブロックを、温
度７５０℃〜８００℃、保持時間０．２５〜１時間で酸
化処理し、試料Ａ〜Ｄについては表面を研磨し、試料Ｅ
〜Ｊについてはショットピーニング加工して、表１およ
び表２に示す表面硬さを有するブロックとして調製し
た。
本発明の効果を明らかにする。 （実施例１）重量比でＡｌ；３．５〜４．５％、Ｖ；２
１．０〜２３．０％、Ｆｅ；０．６〜１．０％、Ｏ；
０．２％以下、Ｃ；０．１％以下、Ｎ；０．０５％以
下、Ｌｉ；０．０１％以下、残部Ｔｉであるチタン合金
を用い、図９および図１０に示す構造の無段変速機用ブ
ロックに加工した。このチタン合金製のブロックを、温
度７５０℃〜８００℃、保持時間０．２５〜１時間で酸
化処理し、試料Ａ〜Ｄについては表面を研磨し、試料Ｅ
〜Ｊについてはショットピーニング加工して、表１およ
び表２に示す表面硬さを有するブロックとして調製し
た。
【００２３】続いて、試料Ｄ〜Ｊについてブロックｂの
摺動面（図１０においてｃ）以外の部分をマスキングし
た後、硫酸ニッケル、次亜燐酸ソーダ、アルキルヒドロ
キシカルボン酸（錯化剤）、アルキルジカルボン酸（反
応促進剤）安定剤、ＰＨ調整剤等を適当に含む浴温８５
〜９０℃のＮｉ−Ｐ無電解めっき液に９０分程度浸漬
し、１０〜２０μｍ程度のＰ含有量１０％のＮｉ−Ｐめ
っき層を摺動部に形成した。形成されたＮｉ−Ｐ無電解
層を真空加熱することにより、表１および表２に示す表
面硬さのＮｉ−Ｐめっき層とした。なお、それぞれのブ
ロックの表面粗さを測定したところ、表１および表２に
示すような結果を得た。
摺動面（図１０においてｃ）以外の部分をマスキングし
た後、硫酸ニッケル、次亜燐酸ソーダ、アルキルヒドロ
キシカルボン酸（錯化剤）、アルキルジカルボン酸（反
応促進剤）安定剤、ＰＨ調整剤等を適当に含む浴温８５
〜９０℃のＮｉ−Ｐ無電解めっき液に９０分程度浸漬
し、１０〜２０μｍ程度のＰ含有量１０％のＮｉ−Ｐめ
っき層を摺動部に形成した。形成されたＮｉ−Ｐ無電解
層を真空加熱することにより、表１および表２に示す表
面硬さのＮｉ−Ｐめっき層とした。なお、それぞれのブ
ロックの表面粗さを測定したところ、表１および表２に
示すような結果を得た。
【００２４】このブロックを図９および図１０に示すよ
うに、エンドレス状のフープａの長さ方向に直列に配設
しワイヤで接続して駆動ベルト３として組立て、駆動プ
ーリ１および駆動プーリ２に掛装した。なお、駆動プー
リ１および駆動プーリ２には、ＳＣＭ４２０Ｈの浸炭焼
入れ焼戻し材（ＨＶ７８０）を用いた。このベルトにつ
いて、入力回転数が３５００ｒｐｍ、速度比が２、出力
トルク１６ｋｇｆ・ｍ、試験時間１５０時間の耐久試験
を実施し、ブロック磨耗量、プーリ磨耗量および摩擦係
数の変化を測定した。得られた結果は表１および表２に
まとめて示した。
うに、エンドレス状のフープａの長さ方向に直列に配設
しワイヤで接続して駆動ベルト３として組立て、駆動プ
ーリ１および駆動プーリ２に掛装した。なお、駆動プー
リ１および駆動プーリ２には、ＳＣＭ４２０Ｈの浸炭焼
入れ焼戻し材（ＨＶ７８０）を用いた。このベルトにつ
いて、入力回転数が３５００ｒｐｍ、速度比が２、出力
トルク１６ｋｇｆ・ｍ、試験時間１５０時間の耐久試験
を実施し、ブロック磨耗量、プーリ磨耗量および摩擦係
数の変化を測定した。得られた結果は表１および表２に
まとめて示した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】表１および表２から知られるように、従来
品Ａはブロック母材表面硬度がＨＶ３８０と低く摺動面
にめっき層が施されていないため、また従来品Ｃはブロ
ック母材表面硬度がＨＶ５９０〜７１０であったが摺動
面にめっき層が施されていないため、共にブロック磨耗
量が５６〜１５５μｍと大きく、それに伴って摩擦係数
の低下が著しかった。従来品ＢはＨＶ９８０であって、
表面にＴｉＯ2層が残っており摺動によりＴｉＯ2のポー
ラス層が破壊するので摩耗量が大きく、また摩耗粉によ
り２次摩耗も促進されて、ブロック摩耗量が１０２μｍ
となった。
品Ａはブロック母材表面硬度がＨＶ３８０と低く摺動面
にめっき層が施されていないため、また従来品Ｃはブロ
ック母材表面硬度がＨＶ５９０〜７１０であったが摺動
面にめっき層が施されていないため、共にブロック磨耗
量が５６〜１５５μｍと大きく、それに伴って摩擦係数
の低下が著しかった。従来品ＢはＨＶ９８０であって、
表面にＴｉＯ2層が残っており摺動によりＴｉＯ2のポー
ラス層が破壊するので摩耗量が大きく、また摩耗粉によ
り２次摩耗も促進されて、ブロック摩耗量が１０２μｍ
となった。
【００２８】また、従来品ＤおよびＥは、ブロック母材
の硬度がＨＶ３８０および５９０であり、ＨＶ６００以
下であったためＮｉ−Ｐめっき層の硬度がＨＶ６９０〜
８１０であったにもかかわらず、ブロックとプーリの摺
動による面圧によって、ブロック母材が弾性変形を受
け、結果としてブロック母材とＮｉ−Ｐめっき層間で剥
離が生じ、これによりブロック母材の摩耗量が大きく、
試料Ｄにおいて９９〜１３６μｍに、試料Ｅにおいて３
８〜９５μｍに達し、それに伴って摩擦係数の低下が著
しかった。
の硬度がＨＶ３８０および５９０であり、ＨＶ６００以
下であったためＮｉ−Ｐめっき層の硬度がＨＶ６９０〜
８１０であったにもかかわらず、ブロックとプーリの摺
動による面圧によって、ブロック母材が弾性変形を受
け、結果としてブロック母材とＮｉ−Ｐめっき層間で剥
離が生じ、これによりブロック母材の摩耗量が大きく、
試料Ｄにおいて９９〜１３６μｍに、試料Ｅにおいて３
８〜９５μｍに達し、それに伴って摩擦係数の低下が著
しかった。
【００２９】従来品Ｈはブロック母材の硬度がＨＶ７１
０であって、表面に酸化処理によるＴｉＯ2層が残って
おり、ブロックとプーリの摺動による面圧によって、Ｔ
ｉＯ2のポーラス層が破壊され、Ｎｉ−Ｐめっき層の硬
度がＨＶ６９０〜８１０であったにもかかわらず、ブロ
ック摩耗量が１６〜２０μｍと大きく、また相手攻撃性
も高く、プーリ摩耗量が２７〜３８μｍであった。
０であって、表面に酸化処理によるＴｉＯ2層が残って
おり、ブロックとプーリの摺動による面圧によって、Ｔ
ｉＯ2のポーラス層が破壊され、Ｎｉ−Ｐめっき層の硬
度がＨＶ６９０〜８１０であったにもかかわらず、ブロ
ック摩耗量が１６〜２０μｍと大きく、また相手攻撃性
も高く、プーリ摩耗量が２７〜３８μｍであった。
【００３０】従来品ＦおよびＧは共にブロック母材の表
面硬度がＨＶ６００〜７００の範囲内にあったが、Ｎｉ
−Ｐめっき層の硬度を７００未満とすると、ブロック母
材の摩耗量が８５μｍまたは２０μｍと大きく、その逆
にＮｉ−Ｐめっき層の硬度が８００を越えると、ブロッ
ク母材の摩耗量は４〜５μｍと低減するが、相手材であ
るプーリの摩耗量が４４〜４５μｍとなって、相手攻撃
性が増大した。
面硬度がＨＶ６００〜７００の範囲内にあったが、Ｎｉ
−Ｐめっき層の硬度を７００未満とすると、ブロック母
材の摩耗量が８５μｍまたは２０μｍと大きく、その逆
にＮｉ−Ｐめっき層の硬度が８００を越えると、ブロッ
ク母材の摩耗量は４〜５μｍと低減するが、相手材であ
るプーリの摩耗量が４４〜４５μｍとなって、相手攻撃
性が増大した。
【００３１】これに対して本発明品であるＩおよびＪ
は、ブロック母材の表面硬度をＨＶ６００〜７００にす
ると共に、Ｎｉ−Ｐめっき層の表面硬さをＨＶ７１０〜
７９０としたので、ブロック母材摩耗量は３〜４μｍと
少なく、またプーリ摩耗量は６〜７μｍと低水準にあ
り、このため１５０時間の耐久試験後の摩擦係数を高水
準に保つことができることが判明し、本発明の効果を確
認することができた。
は、ブロック母材の表面硬度をＨＶ６００〜７００にす
ると共に、Ｎｉ−Ｐめっき層の表面硬さをＨＶ７１０〜
７９０としたので、ブロック母材摩耗量は３〜４μｍと
少なく、またプーリ摩耗量は６〜７μｍと低水準にあ
り、このため１５０時間の耐久試験後の摩擦係数を高水
準に保つことができることが判明し、本発明の効果を確
認することができた。
【００３２】なお、図１はＮｉ−Ｐめっき層の表面硬さ
をＨＶ７１０とし、ブロック母材表面硬度をＨＶ５９０
〜７１０に変化させた場合のブロック摩耗量とプーリ摩
耗量を示す線図である。この図よりブロック母材表面硬
度をＨＶ６００〜７００にするとブロック摩耗量および
プーリ摩耗量が最小になることが示されている。
をＨＶ７１０とし、ブロック母材表面硬度をＨＶ５９０
〜７１０に変化させた場合のブロック摩耗量とプーリ摩
耗量を示す線図である。この図よりブロック母材表面硬
度をＨＶ６００〜７００にするとブロック摩耗量および
プーリ摩耗量が最小になることが示されている。
【００３３】また、図２はブロック母材表面硬さをＨＶ
６００とし、Ｎｉ−Ｐめっき層の硬さをＨＶ６９０〜８
１０に変化させた場合のブロック摩耗量とプーリ摩耗量
を示す線図である。この図よりＮｉ−Ｐめっき層の表面
硬さをＨＶ７１０〜７９０にするとブロック摩耗量およ
びプーリ摩耗量が最小になることが示されている。
６００とし、Ｎｉ−Ｐめっき層の硬さをＨＶ６９０〜８
１０に変化させた場合のブロック摩耗量とプーリ摩耗量
を示す線図である。この図よりＮｉ−Ｐめっき層の表面
硬さをＨＶ７１０〜７９０にするとブロック摩耗量およ
びプーリ摩耗量が最小になることが示されている。
【００３４】（実施例２）実施例１で用いたのと同じチ
タン合金製ブロックの試料Ｋ〜Ｏについて、摺動面を実
施例１と同じ条件で酸化処理した後、ショットピーニン
グ加工し、５００℃×５時間の時効処理を行った。
タン合金製ブロックの試料Ｋ〜Ｏについて、摺動面を実
施例１と同じ条件で酸化処理した後、ショットピーニン
グ加工し、５００℃×５時間の時効処理を行った。
【００３５】本発明例である試料Ｋについては、実施例
１と同じ条件でＮｉ−Ｐ無電解めっきを施し、真空熱処
理してＨＶ７５０のＮｉ−Ｐめっき層を形成した。その
他の試料については表３に示すように、試料ＬはＰＶＤ
法により窒化チタン層を被覆し、試料ＭはＣｒめっき層
を被覆し、試料Ｎには窒化処理を施し、試料Ｏは母材そ
のままとした。
１と同じ条件でＮｉ−Ｐ無電解めっきを施し、真空熱処
理してＨＶ７５０のＮｉ−Ｐめっき層を形成した。その
他の試料については表３に示すように、試料ＬはＰＶＤ
法により窒化チタン層を被覆し、試料ＭはＣｒめっき層
を被覆し、試料Ｎには窒化処理を施し、試料Ｏは母材そ
のままとした。
【００３６】続いて、実施例１と同様にこれらブロック
を用い駆動ベルト３として組立て、駆動プーリ１および
駆動プーリ２に掛装し、実施例１と同じ条件で試験時間
１５０時間の耐久試験を実施し、ブロック磨耗量、プー
リ磨耗量ブロック疲労強度および摩擦係数の変化を測定
した。得られた結果は表３にまとめて示した。なお、ブ
ロック疲労強度はブロックのうちプーリと接触する摺動
面に対する繰り返し圧縮試験により評価したものであ
る。
を用い駆動ベルト３として組立て、駆動プーリ１および
駆動プーリ２に掛装し、実施例１と同じ条件で試験時間
１５０時間の耐久試験を実施し、ブロック磨耗量、プー
リ磨耗量ブロック疲労強度および摩擦係数の変化を測定
した。得られた結果は表３にまとめて示した。なお、ブ
ロック疲労強度はブロックのうちプーリと接触する摺動
面に対する繰り返し圧縮試験により評価したものであ
る。
【００３７】
【表３】 表３に示したように窒化チタン層を形成した試料Ｌ、窒
化処理を施した試料Ｎでは、ブロック母材の表面硬度が
高過ぎて相手攻撃性が高く、相手材であるプーリの摩耗
量が７０μｍおよび６１μｍと多かった。また、Ｃｒめ
っきを施した試料Ｍは、Ｃｒめっき層とブロック母材と
の密着が非常に弱く、剥離が生じたためブロック母材の
摩耗量が５０μｍと多かった。ブロック母材そのままの
試料Ｏは、ブロック摩耗量が６９μｍと多かった。これ
に対して、本発明材である試料Ｋは、ブロック摩耗量が
４μｍ、プーリ摩耗量が６μｍであった。
化処理を施した試料Ｎでは、ブロック母材の表面硬度が
高過ぎて相手攻撃性が高く、相手材であるプーリの摩耗
量が７０μｍおよび６１μｍと多かった。また、Ｃｒめ
っきを施した試料Ｍは、Ｃｒめっき層とブロック母材と
の密着が非常に弱く、剥離が生じたためブロック母材の
摩耗量が５０μｍと多かった。ブロック母材そのままの
試料Ｏは、ブロック摩耗量が６９μｍと多かった。これ
に対して、本発明材である試料Ｋは、ブロック摩耗量が
４μｍ、プーリ摩耗量が６μｍであった。
【００３８】一方、疲労強度については試料Ｌ、Ｍおよ
びＮ共に表面処理に際して６００℃以上に加熱されるた
め、結晶粒度が粗大化し疲労強度は５〜１０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2であった。なお、図８はチタン合金の昇熱温度と疲
労強度の関係を示す線図である。図８より６００℃以上
の加熱により疲労強度が急激に下降することが示されて
いる。
びＮ共に表面処理に際して６００℃以上に加熱されるた
め、結晶粒度が粗大化し疲労強度は５〜１０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2であった。なお、図８はチタン合金の昇熱温度と疲
労強度の関係を示す線図である。図８より６００℃以上
の加熱により疲労強度が急激に下降することが示されて
いる。
【００３９】これに対して本発明の試料Ｋは、表面にＮ
ｉ−Ｐめっきを施すことにより摺動面からの疲労亀裂の
発生が抑制されることにより、疲労強度が向上し疲労強
度が１８ｋｇｆ／ｍｍ2であって、時効処理およびＮｉ
−Ｐめっきにより疲労強度を改善できることが確認され
た。
ｉ−Ｐめっきを施すことにより摺動面からの疲労亀裂の
発生が抑制されることにより、疲労強度が向上し疲労強
度が１８ｋｇｆ／ｍｍ2であって、時効処理およびＮｉ
−Ｐめっきにより疲労強度を改善できることが確認され
た。
【００４０】なお、表４はブロックを酸化処理した後シ
ョットピーニング加工を施したものについて、時効処理
の有無およびＮｉ−Ｐめっきの有無による疲労強度の変
化を示したものである。表４より本発明ブロックにおい
て時効処理した後Ｎｉ−Ｐめっきを施すと、鋼製ブロッ
ク（疲労強度１５ｋｇｆ／ｍｍ2）以上の疲労強度が確
保できることが確認された。
ョットピーニング加工を施したものについて、時効処理
の有無およびＮｉ−Ｐめっきの有無による疲労強度の変
化を示したものである。表４より本発明ブロックにおい
て時効処理した後Ｎｉ−Ｐめっきを施すと、鋼製ブロッ
ク（疲労強度１５ｋｇｆ／ｍｍ2）以上の疲労強度が確
保できることが確認された。
【００４１】
【表４】
【００４２】
【発明の効果】本発明の無段変速機用ブロックは以上詳
述したように、チタン合金からなるブロック母材表面硬
度を６００〜７００（ＨＶ）とし、さらにその表面に表
面硬度が７１０〜７９０（ＨＶ）のＮｉを基とするめっ
き層を被覆したものであって、ブロックの耐摩耗性が著
しく向上すると共に、相手材であるプーリの摩耗量を低
減することができる。また、ブロックの摺動部にめっき
を施すことにより亀裂強さが増加し、疲労強度が向上す
る。そのため、疲労強度を鋼製ブロックとほぼ同等に確
保できるので、ＣＴＶの容量アップを図ることができ
る。
述したように、チタン合金からなるブロック母材表面硬
度を６００〜７００（ＨＶ）とし、さらにその表面に表
面硬度が７１０〜７９０（ＨＶ）のＮｉを基とするめっ
き層を被覆したものであって、ブロックの耐摩耗性が著
しく向上すると共に、相手材であるプーリの摩耗量を低
減することができる。また、ブロックの摺動部にめっき
を施すことにより亀裂強さが増加し、疲労強度が向上す
る。そのため、疲労強度を鋼製ブロックとほぼ同等に確
保できるので、ＣＴＶの容量アップを図ることができ
る。
【図１】Ｎｉ−Ｐめっき層の表面硬さをＨＶ７１０と
し、ブロック母材表面硬度をＨＶ５９０〜７１０に変化
させた場合のブロック摩耗量とプーリ摩耗量を示す線図
である。
し、ブロック母材表面硬度をＨＶ５９０〜７１０に変化
させた場合のブロック摩耗量とプーリ摩耗量を示す線図
である。
【図２】ブロック母材表面硬さをＨＶ６００とし、Ｎｉ
−Ｐめっき層の硬さをＨＶ６９０〜８１０に変化させた
場合のブロック摩耗量とプーリ摩耗量を示す線図であ
る。
−Ｐめっき層の硬さをＨＶ６９０〜８１０に変化させた
場合のブロック摩耗量とプーリ摩耗量を示す線図であ
る。
【図３】チタン合金製ブロックの酸化処理を行った時の
摺動面の金属組織を表す１００倍の顕微鏡写真である。
摺動面の金属組織を表す１００倍の顕微鏡写真である。
【図４】ショットピーニング加工を行い表面のＴｉＯ2
層を除去した後の表面からの距離と硬さの関係を示す線
図である。
層を除去した後の表面からの距離と硬さの関係を示す線
図である。
【図５】チタン合金製ブロックの時効処理前後の疲労強
度を示す図である。
度を示す図である。
【図６】時効処理後のブロック母材の金属組織を表す１
００倍の顕微鏡写真である。
００倍の顕微鏡写真である。
【図７】Ｎｉ−Ｐめっき層の熱処理による硬さの変化を
示す線図である。
示す線図である。
【図８】チタン合金の昇熱温度と疲労強度の関係を示す
線図である。
線図である。
【図９】無段変速機の概略を示す斜視図である。
【図１０】駆動ベルトの詳細を示す斜視図である。
１ 駆動プーリ ２ 従動プーリ ３ 駆動ベルト ａ フープ ｂ ブロック ｃ 摺動面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16G 5/16 - 5/18 C25D 1/00 - 7/12
Claims (1)
- 【請求項１】 チタン合金からなる無段変速機用ブロッ
クであって、該ブロック母材表面硬度を６００〜７００
（ＨＶ）とし、さらにその表面に表面硬度が７１０〜７
９０（ＨＶ）のＮｉを基とするめっき層を被覆したこと
を特徴とする無段変速機用ブロック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19319692A JP2943509B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 無段変速機用ブロック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19319692A JP2943509B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 無段変速機用ブロック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610992A JPH0610992A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2943509B2 true JP2943509B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=16303907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19319692A Expired - Fee Related JP2943509B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 無段変速機用ブロック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943509B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4503057B2 (ja) * | 2007-09-04 | 2010-07-14 | 本田技研工業株式会社 | 無段変速機用金属ベルト |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP19319692A patent/JP2943509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0610992A (ja) | 1994-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |