CN101273214A - 带式无级变速器及其运转方法 - Google Patents

Abstract

一种带式无级变速器，该带式无级变速器在具有截面为V字形的槽并可改变该槽的宽度的一对带轮(1、2)上卷绕有由带连接多个组件而成的V形带(3)。在带轮(1、2)和组件之间的接触面的至少一方，在带轮(1、2)和组件的金属制材料表层设置了扩散有Zn和Sn中一种或两种的扩散层(8)，并且该扩散层(8)中含有S和P。由此，能够长期维持高摩擦系数和耐磨损性，能够充分应对高输出化。

Description

带式无级变速器及其运转方法

技术领域

本发明涉及带式无级变速器，尤其涉及可提高带轮与V形带之间的摩擦系数来改善传动效率并降低带轮和V形带的磨损的技术。

背景技术

近年来，伴随汽车发动机的高输出化，需要带式无级变速器也能够对此加以应对。带式无级变速器在具有截面V字形的槽并可改变槽宽的一对带轮上卷绕有由带连接多个组件而成的V形带，是借助于带轮和组件之间的摩擦力将动力从驱动带轮传递到从动带轮的无级变速器。伴随近年来的高输出化，在带轮与组件之间的夹压力增大，所以有可能在带轮和组件之间的接触面上产生磨损，使两者间的摩擦系数降低，从而损害到行驶性能。因此，一直以来，通过提高带轮与组件的接触面之间的摩擦系数来降低夹压力，由此来应对高输出化。另外，除了提高带轮与组件之间的摩擦系数之外，还存在降低磨损的课题，为了满足这两方面一直以来进行了各种研发。

例如，在专利文献1中公开了这样的带式无级变速器：通过对传递带轮的较大动力的低速侧速度比的部分实施喷丸(shot peening)，来增加摩擦系数并提高耐磨损性。另外，除喷丸以外，还公开有进行WPC处理、电镀、涂层、研磨加工、热处理。

在专利文献2中公开有这样的带式无级变速器：通过将含有石墨、二硫化钼等自身为润滑剂的树脂包覆在组件的与带轮接触的接触面上，来提高摩擦系数并改善耐磨损性。

但是，在专利文献1所述的技术中，虽然认识到了利用由喷丸等引起的表面性状变化来改善摩擦系数和耐磨损性，然而查明了该效果主要取决于润滑油中所含的添加剂的性能。因此，在上述这种技术中，当长时间的行驶使润滑油劣化时无法得到预期的性能，所以作为带式无级变速器的改良是不充分的。另外，在专利文献1所例示的通过涂层进行的改良中，存在若膜厚变薄则提前磨损、若膜厚变厚则易剥落的缺点。

另外，在组件的与带轮接触的接触面上形成有用于保持润滑油的深度约40μm左右的槽，但是在专利文献2所述的技术中，由于在组件的与带轮接触的接触面上包覆有树脂，所以难以在树脂上精度良好地加工上述那样微小的槽。因此，变得不能在槽中充分地保持润滑油，在组件的接触面上也不会形成与润滑油成分反应的反应膜，从而有可能产生烧结。并且，由于组件与树脂的热膨胀系数不同，所以也有可能产生树脂剥落。再有，由于组件是在润滑油中使用的，因此也有可能因润滑油成分导致的树脂劣化或硬化的情况。综上，在专利文献2所述的技术中，存在缺乏可靠性的重大问题。

因此，本发明的目的在于提供一种带式无级变速器及其运转方法，该带式无级变速器能够长期维持高摩擦系数和耐磨损性并能够充分应对高输出化。

专利文献1：日本特开2001-6551号公报(摘要、权利要求7)

专利文献2：日本特开2004-144110号公报(摘要、0019)

专利文献3：WO2004-108990

发明内容

本发明的发明者们对用于使组件和带轮具有高摩擦系数和耐磨损性的涂层进行了反复研究，其结果是，认为如果采用包覆表面则无法超越上述现有技术，想到的是应用放电表面处理。放电表面处理是在电极与被加工金属之间产生放电、从而使电极的金属扩散到被加工金属的表层的表面处理方法，形成被加工金属和电极金属相混的层(或者化合物层)(例如专利文献3)。并且，发明者们对作为电极的各种金属进行了研究，结果发现Zn的性能最好，进一步研究的结果是，查明了在使用含有P和S的润滑油时能够得到所要求的性能。本发明者们调查了在实验中使用的组件和带轮，其结果是查明在扩散有Zn的扩散层中含有S和P。并且查明通过这样的扩散层可以赋予高摩擦系数和耐磨损性。另外，查明使用Sn时也能够得到同样的效果。

本发明的带式无级变速器是基于上述见解而完成的，该带式无级变速器在具有截面V字形的槽并可改变该槽的宽度的一对带轮上卷绕有由带连接多个组件而成的V形带，该带式无级变速器的特征在于，在带轮和组件之间的接触面的至少一方，在带轮和组件的金属制材料表层设置了扩散有Zn和Sn中一种或两种的扩散层，并且该扩散层中含有S和P。

为了使扩散层中含有S和P，使带轮和组件与含有S和P的液体接触即可。最简便的方法是使用含S和P的润滑油进行带式无级变速器的惯常运转。本发明的特征也在于这种运转方法，该带式无级变速器在具有截面为V字形的槽且可改变该槽的宽度的一对带轮上卷绕有由带连接多个组件而成的V形带，该带式无级变速器的运转方法的特征在于，在带轮和组件之间的接触面的至少一方，在带轮和组件的金属制材料表层设置扩散有Zn和Sn中一种或两种的扩散层，使带式无级变速器在与含有0.06～0.30重量％的S和100～600ppm的P的润滑油接触的同时进行运转。

根据本发明的带式无级变速器，通过上述这种扩散层能够使组件和带轮具有高摩擦系数和耐磨损性是当然的，通过适当地设定厚度能够防止扩散层磨耗，并且即使厚度较厚也不用担心扩散层的剥落。因此，能够长期维持高摩擦系数和耐磨损性。另外，在组件上形成扩散层的情况下，在形成扩散层之后能够通过机械加工形成用于保持润滑油的微小的槽。并且根据本发明的带式无级变速器的运转方法，由于润滑油中的S和P在组件与带轮之间处于高压状态，所以这些元素容易渗透到扩散层中，能够制造出本发明的带式无级变速器。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的带式无级变速器的侧剖视图。

图2是沿图1的II-II线的剖视图。

图3是表示速度比和频率之间的关系的曲线图。

图4是表示放电表面处理装置的侧视示意图。

图5(A)是表示扩散层的剖面的EPMA(电子探针微量分析)照片，(B)是表示该剖面中的成分的曲线图。

图6是表示滑动试验方法的示意图。

图7是表示本发明的实施例中的滑动试验的时间与分离电压之间的关系的曲线图。

图8是表示本发明的实施例中的面粗糙度Ra与摩擦系数之间的关系的曲线图。

图9是表示本发明的实施例中的面粗糙度Rq与摩擦系数之间的关系的曲线图。

图10是表示本发明的实施例中的面粗糙度Rq与磨损量之间的关系的曲线图。

图11是表示本发明的实施例中的硬度与摩擦系数之间的关系的曲线图。

图12是表示本发明的实施例中的磨损量的曲线图。

图13是表示本发明的实施例中的Zn的含量与摩擦系数之间的关系的曲线图。

图14是表示本发明的实施例中的扩散层的成分的曲线图。

图15是表示本发明的实施例中的扩散层的成分的图像。

图16是表示本发明的实施例中的滑动试验的时间与分离电压之间的关系的曲线图。

图17是表示本发明的实施例中的滑动试验的时间与分离电压之间的关系的曲线图。

图18(A)是表示本发明的另一实施例中的速度比与夹压力比之间的关系的曲线图，(B)是表示速度比与动力损失之间的关系的曲线图。

标号说明

1：驱动带轮；2：从动带轮；3：V形带；4：轮盘；

5：金属环集合体(带)；6：组件(element)；8：扩散层。

具体实施方式

下面对本发明的优选的实施方式进行说明。

Zn和Sn是可赋予高摩擦系数和耐磨损性的成分，为了可靠地获得本发明的作用和效果，优选扩散层中Zn的含量为0.5重量％以上，优选Sn的含量为0.5重量％以上。并且，优选S的含量为0.4重量％以上，P的含量0.15重量％以上。当扩散层中Zn的含量超过15重量％时，摩擦系数反而降低。并且扩散层中Sn的含量只要是小于等于18.5重量％则摩擦系数不会降低。S和P具有使扩散层具有高摩擦系数和耐磨损性并防止润滑油氧化的作用。

在扩散层中可进一步提高S和P作用效果的Ca的含量优选为0.15～0.4重量％。在该情况下，作为润滑油的基础油的矿物油，使用含有300～660ppm的磺酸钙(Ca sulphonate)、水杨酸钙(Ca salicylate)、苯酚钙(Caphenate)中的一种或两种以上的矿物油。通过使润滑油中含有Ca，从而可以得到S和P容易与Ca一起渗透到扩散层中这一重要的作用效果。即，由于在惯常运转中直到S和P渗透到扩散层中之前不具有高摩擦系数和耐磨损性，所以在此期间组件和带轮有可能磨损。因此，S和P需要尽可能迅速地渗透到扩散层中，具有这种作用效果的是Ca。

另外，优选含有0.1～0.4重量％的与Ca有同等效果的Mg。在该情况下，Mg作为清洁剂可以在润滑油中添加200～260ppm。另外，在扩散层中含有下列元素也是优选的方式。

N：作为粘度调整剂和清洁剂在润滑油中含有0.10～0.30重量％的N。

Zn：为了调整扩散层中的Zn的含量，可以在润滑油中含有150～400ppm的Zn。

B：作为分散剂在润滑油中含有100～350ppm的B。

为了可以长期可靠地获得本发明的作用效果，扩散层的厚度优选为0.5μm以上。当将扩散层设置成超过50μm时，技术要求变得苛刻，并且制造成本高。考虑到汽车的一般使用年限(行驶距离)，扩散层的厚度为5μm以下足够。

更优选在扩散层中含有总量为1～20重量％的Ni、Cr、Mo、Al和C中的至少一种。这些元素具有进一步提高摩擦系数的作用效果。为了获得这种作用效果，需要含有上述元素为1重量％以上，当含量超过20重量％时不能期望进一步改善作用效果。通过将上述元素和Zn或Sn中至少一种的化合物作为电极进行放电表面处理，从而能够使扩散层中含有上述元素。

1、带式无级变速器的结构

图1和图2表示本发明的带式无级变速器的优选的示例。在这些图中，标号1是驱动带轮，2是从动带轮，在这些驱动带轮1和从动带轮2上卷绕有V形带3。驱动带轮1和从动带轮2分别由一对轮盘4构成，轮盘4形成截面V字形的槽且彼此可以接近、分离。V形带3通过层叠有多个环状的金属环的金属环集合体(带)5而将多个组件6连接而构成。轮盘4例如由SCM钢(铬钼钢)那样的合金钢构成，组件6例如由SKS钢(合金工具钢)那样的过共析碳素钢构成。另外，在轮盘4与组件6接触的接触面X上形成有多个槽8a，在包括槽8a的整个接触面X上形成有由Zn和Sn中至少一种与Fe的混合组织构成的扩散层8。另外，如图1所示，在轮盘4的中央部形成有由Zn和Sn中至少一种与Fe的混合组织构成的扩散层8。

在本实施方式中，仅在轮盘4中的中央部设有扩散层8。具体而言，仅在驱动带轮1中的速度比(输入转速/输出转速)为2.2以上的轮盘4的区域上设置扩散层8，仅在从动带轮2中的速度比为0.7以下的轮盘4的区域上形成扩散层8。这是因为对于具有V槽的驱动带轮1，其速度比在低速(Low)侧(大速度比一侧)时，特别是当速度比在2.2以上时，对组件6的夹压力变得非常大。还由于在高速(Over Drive)侧(小速度比一侧)当速度比在0.7以下时，在从动带轮2与组件6之间产生的摩擦损失量变大。并且，通过在这样的区域设置扩散层8，从而能够提高摩擦系数并降低夹压力。

或者，可以仅在轮盘4的使用频率高的区域形成扩散层8。图3表示使用频率相对于速度比的对数的关系。如图3所示，高使用频率是在图中用斜线表示的低速侧和高速侧。在低速侧，-log(radio)在-0.21～-0.37的范围内的使用频率高，将其换算成速度比为1.61～2.37。并且，在高速侧，-log(radio)在0.21～-0.34的范围内的使用频率高，将其换算成速度比为0.61～0.46。因此，仅在这样的区域设置扩散层8是经济的。

优选扩散层8的表面粗糙度为Ra0.2～Ra1.2，在该范围能够得到大摩擦系数。另外，将表面粗糙度的下限值设为Ra0.2是因为在Ra0.2的情况下，扩散层处于非常薄的状态，从而导致润滑状态变化，另外，接近未处理母材的表面粗糙度则摩擦系数μ不会变化。另外，通过使扩散层的硬度为Hv700以上，从而能够提高摩擦系数并改善耐磨损性。然而，当硬度超过Hv1100时，相对于对象部件(组件6)的攻击性变强，加快对象部件的磨损。

在扩散层8的外周部形成有表面粗糙度和/或硬度进行变化的扩散层。即，虽然扩散层8的表面粗糙度和硬度比轮盘4的材料的高，但是在扩散层中表面粗糙度和硬度随着朝向外周侧而降低，在扩散层8的外周缘处，扩散层的表面粗糙度或硬度与轮盘4的材料的表面粗糙度或者硬度一致。由此，当组件6转移至扩散层8与其外侧材料的部分之间时也不会产生冲击，从而能够防止各部件承受过大的负荷。

2、扩散层的形成方法

图4是表示进行放电表面处理的装置的侧视图。图中标号10是组件或轮盘的母材，11是电极。电极11是Zn或Zn和其他金属的化合物、Sn或Sn和其他金属的化合物、或者合金的粉末、将这种粉末与异种金属粉末的混合粉末压缩成形的压粉体、或者将这样的压粉体烧结而成的物质。母材10和电极11在装满石油类加工液的加工槽中接近并对置配置，将电极11作为阴极、母材10作为阳极供给脉冲电流。由于两者接近到几乎要接触上的程度，所以要进行位置控制使彼此不接触。当脉冲电流在电极11和母材10之间流过时在两者之间放电，放电产生的热使电极11和母材10熔融并汽化。并且，熔融的电极11的粒子通过静电力、汽化所产生的电流被运送到母材10的表面，因而在母材10的表面上进行扩散。这样，母材10和电极11的粒子在母材10的表层部进行扩散融合，从而形成扩散有Zn和Sn中至少一种的扩散层8。

图5(A)是表示如上所述那样得到的Zn扩散层8的剖面的EPMA照片，(B)是表示该剖面中的Fe和Zn的量的EPMA线分析结果。如这些图所示，扩散层8具有4μm左右的厚度，其间Zn和Fe的含量平稳地变化。这样，扩散层8不是像PVD(物理气相沉积)和CVD(化学气相沉积)等蒸镀和电镀那样附着在母材表面，而是在母材金属中扩散融合有Zn和Sn中的至少一种而形成的，所以扩散层8不会从母材10上剥落。并且，具有这种扩散层8的带式无级变速器通过使用含有S和P的润滑油进行运转，能够使S和P渗透到扩散层8中而使扩散层8具有高摩擦系数和耐磨损性。另外，图5的数据是根据下面将要说明的实施例的试样Z-1得到的。

实施例

1、滑动试验

将SCM420钢切割成纵宽：14mm、横宽：17mm、长度：70mm的方杆，将其渗碳淬火后进行回火，并将硬度调整成HRC58～64从而制作成试样。另一方面，将平均粒径为2μm的Zn或Sn的粉末成形为纵宽：2mm、横宽：16mm、长度：60mm的方板从而制作成电极。将该电极与上述试样浸入到将供给到图4所示的放电表面处理装置中的以煤油作为主成分的加工油内，向两者供给电流进行放电。将峰值电流设定在5～7A的范围内，并进行放电时间为0.8～8μs、放电与放电的暂停间隔为2μs的脉冲放电。这样在试样的上表面形成了扩散有Zn或Sn的扩散层。扩散层是通过改变压粉密度而将电极的电阻设定为几种来形成表面粗糙度、硬度以及Zn或Sn的含量不同的多个试样。表1中示出各试样的放电条件、表面粗糙度、硬度以及Zn或Sn的含量。Zn或Sn的含量使用EDS(Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy：能散X线光谱仪，日本电子公司制，型号：JSM6460-LA)进行测定。

[表1]

另一方面，用SKS-95钢切出直径15mm的圆柱状且形成为下端部的曲率半径为18mm的凸曲面的销，对该销实施淬火回火，将其硬度调整为HRC60～64。如图6所示，用5kgf的负载将销的下端面按压在各试样的扩散层的上表面上，在该状态下，使试样以200cpm的频率在50mm的距离上往复滑动。此时，将含有表2所示的成分的润滑油以5cc/min的速度滴在扩散层的上表面上。另外，为了比较，除了使用不形成扩散层的试样N-1以外在全部与上述相同的条件下进行滑动试验。

表2

N	[％]	调整粘度·清洁剂	0.10～0.30
				S	[％]	防止磨损·氧化·调整摩擦	0.06～0.30
P	[ppm]摩	防止磨损·氧化·调整摩擦	100～600
				Zn	[ppm]摩	防止磨损·氧化·调整摩擦	150～400
Ca	[ppm]摩	防止氧化·清洁剂	330～660
				B	[ppm]分	分散剂	100～350
Mg	[ppm]清	清洁剂	220～260

如图6所示，构成插装有试样和销的电路，在试样Z-1、S-1和销之间外加15mV的低电压来测定滑动试验中的分离电压。此时的DC放大器所产生的放大率为100。另外，在除试样和销之间的接触面以外的所有面上实施绝缘处理。分离电压在试样和销处于金属接触的状态下几乎为零，但分离电压随着在试样的与销接触的接触面上形成了含有S和P的被膜而上升。图7中表示从滑动试验开始起的时间与分离电压之间的关系。如图7所示，在具有Zn扩散层的本发明例中，在滑动试验开始之后仅一分钟左右，分离电压就上升到了将近最高水平。另外，在具有Sn扩散层的本发明例中，在滑动试验起经过三分钟后分离电压才上升。这是因为在润滑油中含有Ca和Mg，从而促进了S和P向扩散层中的渗透。润滑油中含有的S和P在滑动试验开始时马上向扩散层中渗透，在扩散层的表层形成了扩散有S和P的被膜。

与此相对，对于未形成有扩散层的比较例的试样N-1，在滑动试验开始起十分钟之内分离电压不变化，因此，在比较例中，在此期间试样N-1有可能磨损。另外，在比较例中示出了与本发明例同等的分离电压，但所生成的被膜是仅在Fe中扩散有S和P，与本发明例中的被膜不同。因此，并不具有本发明例那样的高摩擦系数和耐磨损性。

2、表面粗糙度和摩擦系数之间的关系

表1中一并示出了各试样的摩擦系数。另外，对进行滑动试验的试样的滑动面的表面粗糙度与摩擦系数之间的关系进行了调查。其结果在图8中示出。如图8所示，表面粗糙度Ra在1.2以下时摩擦系数(μ)在0.062以上。另一方面，在比较例中(与图7所示的比较例相同的试样N-1)中，表面粗糙度Ra为0.2，但摩擦系数为0.06，逊于本发明例。在被膜的表面上形成有微细的凹凸，在凹部分储存油而起到润滑作用，凸部分实际上与对象部件接触并产生摩擦力。在本发明例中由于凸部分由具有高摩擦系数的扩散层形成，所以随着表面粗糙度Ra变小，凸部分的比例增加，摩擦系数增大。

另外，如图9所示，当表面粗糙度Rq为0.2～0.5时，摩擦系数在0.062以上。如图10所示，当Rq超过0.50时，磨损量与未处理材料相等或者比其还多，所以，由于上述范围内可以得到高摩擦系数和耐磨损性，因而成为适当的范围。

3、硬度和摩擦系数之间的关系

对进行滑动试验的试样的滑动面的硬度和摩擦系数之间的关系进行了调查。其结果在图11中示出。如图11所示，随着硬度升高，摩擦系数增大，当硬度为Hv700～Hv1100时，摩擦系数(μ)在0.062以上。如图11所示那样，当硬度为Hv1250时摩擦阻力降低，这是由于相对于对象部件(销)的攻击性增强从而进行了彼此的磨损。

4、耐磨损性

利用表面粗糙度为Ra0.2～Ra1.2、硬度为Hv700～Hv1100的本发明例的试样和未设置扩散层的比较例的试样在与上述相同的条件下进行60分钟的滑动试验，然后测定滑动面的磨损量。其结果在图12中示出。如图12所示，本发明例的试样的磨损量较少。

5、Zn和Sn的含量和摩擦系数

对扩散层中的Zn和Sn的含量和摩擦系数之间的关系进行了调查。其结果在图13中示出。如图13所示，Zn的含量在0.5～15重量％的范围内时，摩擦系数在0.062以上，但当Zn的含量超过15重量％时摩擦系数下降。然而，如图13所示，即使Sn为18.45重量％，其摩擦系数也不下降。

6、扩散层的成分

使用EPMA线分析装置(日本电子公司制，型号：JOEL JXA-8100)对滑动试验后形成有扩散层的试样Z-7进行EPMA线分析。其结果在图14中示出。如图14所示，在与销滑动的部分，具有Zn、P、O的峰值增加的部分，在与该峰值增加的部分对应的Fe的部分峰值减小。由此可以确认在与销滑动的部分生成有磷酸锌被膜。并且，如从图14(A)可以判断那样，当将与销滑动的部分和不滑动的部分中的Zn量进行比较时，发现在滑动部中有高的峰值，并未观察到因滑动而使Zn减少。

使用分析装置(ULVAC PHI公司制，型号：TRIFT-2)对滑动试验后的形成有扩散层的试样Z-16进行TOF-SIMS(飞行时间次级离子质谱)分析。其结果在图15中示出。TOF-SIMS分析是这样的分析方法：在试样表面照射Ga⁺离子，从而使试样表面的元素的二价离子飞散，根据由二价离子的质量而决定的飞散时间来同定元素并对离子数进行计数。在该分析方法中，在相对于试样面映射的图像上产生与离子数对应的亮度的亮点，由亮度的大小和离子的数量决定元素的量。如图15所示，在滑动面上可以看到Zn、S和SO₃的分布，从而可以确认ZnS和ZnSO₃的存在。因此，根据上述磷酸锌和ZnS及ZnSO₃的混合被膜的存在，可以确认具有高摩擦系数和耐磨损性。

对示出了高摩擦系数和耐磨损性的试样Z-1，进行在滑动部的Zn被膜中含有的P、S、Ca、Mg的定量分析。在P、Ca、Mg的定量分析中使用高频电感耦合等离子质量分析法(使用设备：FI Elemental公司制，型号：Plasma Trace2)，在S的定量分析中使用还原蒸馏装置(日本分光公司制，型号：UNIDEC-300)，并基于JIS的还原蒸馏-亚甲基蓝-吸光光度法进行。在试验中使用由表3所示的成分构成的润滑油A、B。在滑动部分滴下硝酸溶液0.5ml(纯水9∶硝酸1)，将滑动部分中的Zn扩散层分解约三分钟，并定量分析分解溶液中含有的物质。其结果在表4中示出。如表4所示，可以确认的是：相对于通过放电表面处理得到的Zn扩散层的滑动部中含有的Zn重量，大致存在有P为0.15～2.0重量％，S为0.4～6.0重量％，Ca为0.15～0.5重量％，Mg为0.1～0.4重量％。从而，可以确认在这些扩散层中含有的物质的范围内，具有高摩擦系数和耐磨损性。

[表3]

试样Z-1的试验中使用的润滑油A、B的各添加剂成分的比例

	P[ppm]	S[mass％]	Ca[ppm]	Mg[ppm]
					润滑油A	100	0.06	300	220
润滑油B	600	0.30	660	260

[表4]

试样Z-1的Zn被膜中含有的各元素重量的比例(Zn重量比)[wt％]

	P	S	Ca	Mg
					润滑油A	0.17	0.46	0.18	0.18
润滑油B	1.77	5.54	0.48	0.33

7、扩散层中含有Cr的示例

作为电极除了使用成形Zn和Cr的化合物的粉末的压粉体之外，与上述同样，制作具有在Fe中扩散有Zn和Cr₃C₂的扩散层的试样(ZC-17、ZC-21)。在与上述相同的条件下对该试样进行滑动试验。其结果在图16中示出。如从图16中可以判明的那样，通过形成含有Zn和Cr₃C₂的扩散层，从而能够得到约0.066这一高摩擦系数。

8、润滑油中不含Ca和Mg的示例

使用试样Z-1和仅含有S和P的润滑油在与上述相同的条件下进行滑动试验。其结果在图17中示出。并且，为了比较，在图17中一并示出了使用含有Ca和Mg等的润滑油进行滑动试验的结果(图7的图示)。如图17所示，可以确认：在润滑油中不含有Ca和Mg等的情况下，S和P渗透到扩散层中形成被膜是比较花费时间的。

8、实机试验

制造图1和图2所示的带式无级变速器，并使用含有表2所示的成分的润滑油进行运转来测定此时的夹压力比和动力损失。在该情况下，在带轮的表面形成了与试样Z-1同样的扩散层。另外，夹压力比是将使用不具有扩散层的带轮的带式无级变速器的夹压力设为1、本发明的带式无级变速器的夹压力与其相对的比。相对于速度比(-log(ratio))的夹压力比以及动力损失在图18中示出。

速度比在2.2以上的低速侧时夹压力变得非常大，在带轮表面有时产生阶梯磨损，但如图18(A)所示，在本发明的带式无级变速器中，由于通过扩散层可以得到高摩擦系数，因此特别是在低速侧的夹压力大幅下降。另外，如图18(B)所示，在本发明的带式无级变速器中，在低速侧和高速侧动力损失减轻。具体而言，是速度比在0.65以下的范围和速度比在2.0以上的范围动力损失减轻。

另外，上述实施例是仅在带轮上设置扩散层的示例，但是仅在组件上或在两者上都设置扩散层也能够得到同样的作用效果。在组件上形成扩散层的情况下，在形成扩散层之后可以利用机械加工形成用于保持润滑油的微小的槽。另外，作为使S和P渗透到扩散层中的方法，不限于以实机进行运转的方法，例如也能够采用将浸渍于润滑油中的组件彼此相互摩擦等任意方法。

Claims (12)

1、一种带式无级变速器，该带式无级变速器在具有截面为V字形的槽并可改变该槽的宽度的一对带轮上卷绕有由带连接多个组件而成的V形带，其特征在于，

在上述带轮和组件之间的接触面的至少一方，在上述带轮和组件的金属制材料表层设置了扩散有Zn和Sn中一种或两种的扩散层，并且该扩散层中含有S和P。

2、根据权利要求1所述的带式无级变速器，其特征在于，

在上述组件的与上述带轮接触的接触面，设置有用于保持润滑油的多个槽；在该槽和上述接触面的金属制材料表层，设置了扩散有Zn和Sn中一种或两种的扩散层，并且该扩散层中含有S和P。

3、根据权利要求1或2所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述扩散层的Zn的含量为0.5～15重量％，Sn的含量为0.5～18.5重量％。

4、根据权利要求1～3中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述S的含量为0.4～6.0重量％，P的含量为0.15～2.0重量％。

5、根据权利要求1～4中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述扩散层中含有0.15～0.5重量％的Ca和/或0.1～0.4重量％的Mg。

6、根据权利要求1～5中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述扩散层的厚度为1～50μm。

7、根据权利要求1～6中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

在上述扩散层中含有总量为1～20重量％的Ni、Cr、Mo、Al和C中的至少一种。

8、根据权利要求1～7中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述带轮由驱动带轮和从动带轮构成，仅在上述驱动带轮中的速度比为2.2以上的槽区域设置上述扩散层，仅在上述从动带轮中的速度比为0.7以下的槽区域设置上述扩散层。

9、根据权利要求1～8中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述扩散层的表面粗糙度为Ra0.2～Ra1.2和Rq0.2～Rq0.5。

10、根据权利要求1～9中的任一项所述的带式无级变速器，其特征在于，

上述扩散层的硬度为Hv700～Hv1100。

11、根据权利要求8和9或者8和10所述的带式无级变速器，其特征在于，

在上述扩散层的外周部上设有表面粗糙度或硬度朝向外周侧进行变化的扩散层，以使在上述扩散层的外周缘扩散层的表面粗糙度或硬度与上述金属制材料的表面粗糙度或硬度一致。

12、一种带式无级变速器的运转方法，该带式无级变速器在具有截面V字形的槽并可改变该槽的宽度的一对带轮上卷绕有由带连接多个组件而成的V形带，该带式无级变速器的运转方法的特征在于，

在上述带轮和组件之间的接触面的至少一方，在上述带轮和组件的金属制材料表层设置了扩散有Zn的扩散层，使上述带式无级变速器在与含有0.06～0.30重量％的S和100～600ppm的P的润滑油接触的同时进行运转。

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