CN102308118B - 金属环及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制了在宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环以及可高效率地制造该金属环的金属环制造方法。本发明的金属环是形成环形的带状体并且在其表面部具有氮化层(12)的构成带式无级变速器的金属带的一部分的金属环，氮化层(12)由位于外周面(11a)侧的第1氮化层部(12a)、位于内周面(11b)侧的第2氮化层部(12b)和位于宽度方向两端面(11c)侧的第3氮化层部(12c)构成，第3氮化层部(12c)的层厚度(Pc)比第1氮化层部(12a)和第2氮化层部(12b)的任何一个的层厚度(Pa、Pb)都小。

Description

金属环及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属环及其制造方法，特别是涉及适合于通过以层叠状态组装多个元件来构成带式无级变速用的传动带的金属环及其制造方法。
背景技术
作为搭载于汽车等车辆上的无级变速器(Continuously VariableTransmission，以下也称为CVT)，大多使用在驱动侧带轮和从动侧带轮之间跨设有环形的传动带的带式的无级变速器。作为用于这样的CVT的传动带，开始较多地采用下述的压力带(push belt)型的传动带，所述的压力带型的传动带，是层叠周长稍有不同的带状的薄板金属环，构成规定厚度的层叠体的金属环，以在该金属环的周向重叠的方式在金属环上以层叠状态组装了多个元件(element)，在这样的传动带中，多个元件通过金属环的张力被约束成相对于带轮的卷绕状态，并且在从驱动侧带轮向从动侧带轮的移动区间中相互在金属环的轴线方向压接，由此能够将动力从驱动侧带轮传递到从动侧带轮。
这种金属环通过如下方式制造：将例如马氏体时效钢板的端部彼此焊接，形成圆筒状的筒(drum)，进行使该筒的硬度均质化的第1固溶处理之后，将该筒裁断成规定宽度的环状，将裁断后的环轧制成薄板状，制成为薄板金属环的形状，在进行了使通过轧制而变形了的金属组织形状复原的第2固溶处理之后，对该薄板金属环施加张力，将其修正成为所需要的周长，进而，经过实施时效和氮化处理这样的工序，制作周长稍有不同的各层的薄板金属环，将它们层叠成嵌套状而制造出(例如，参照专利文献1)。
另外，已知有如下制造方法：在将由马氏体时效钢形成的多个薄板金属环嵌在与该坯料相比线膨胀系数大的圆形夹具的状态下，加热到马氏体时效钢的时效处理温度，实行通过圆形夹具使相对于该圆形夹具的热膨胀周长变化小的薄板金属分别塑性变形成周长稍稍增加的周长修正处理，即使处理前的薄板金属环的周长有某种程度的偏差，也可以将这些薄板金属环的周长修正到容许范围内的周长(例如参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2001-329312号公报(参照0003段)
专利文献2：日本特开平11-173385号公报(参照0012段)
发明内容
但是，在如上述那样的以往的金属环及其制造方法中，在构成金属环的各薄板金属环的表面部(内外周面和两侧面)全区域形成了通过氮化处理产生的均匀的氮化层，因此，在金属环的宽度方向(横向)两端侧，产生拉伸残余应力变高而强度富余量降低的部位，在该部位拉伸应力集中，因此存在不能充分提高金属环的耐久性这样的问题。
即，在所层叠的各层的薄板金属环中，通过在对坯料环的氮化处理时渗透到其表层部的氮在通过马氏体时效处理产生的时效硬化时形成氮化物(氮和Ti(钛)等的强化元素的化合物)，与该氮化物浓度相应产生越靠近表面侧越大的金属晶格的畸变，如图17中所示的薄板的金属环100的氮化层101那样，在金属环100的宽度方向(图17的左右方向)的中央侧，在氮化层101a、101b中产生越靠近它们的表面侧越大的周向的压缩残余应力，在比氮化层101a、101b靠内部侧的非氮化部分100d，变为产生由反作用所导致的拉伸残余应力的状态。另一方面，金属环100的宽度方向两端侧的氮化层101c，也产生越接近其表面越大的周向的压缩残余应力，在比与该氮化层101c靠内部侧的非氮化部分100d的两端部，变为产生由反作用所导致的拉伸残余应力的状态。因此，在金属环100的内外周面侧的氮化层101a、101b的附近的、位于金属环100的宽度方向两端侧的氮化层101c的附近的非氮化部分100d的宽度方向两端侧的角部100e的拉伸残余应力变高，如图18A所示，相对于以金属环100的耐久性试验结果为基础为了得到要求的耐久性而要求的所需残余应力分布Dn，在金属环100的宽度方向中央侧存在某种程度的充分的强度富余量，但如图18B所示，在金属环100的宽度方向两端侧(相当于宽度方向两端侧的角部100e的部位)，强度富余量降低了。另外，在金属带的制造工序中的其他工序中，也可进行会产生越接近金属环100的表面就越大的周向的压缩残余应力的处理，但在任何处理中，都主要在外周面或进而在内周面侧的表层部会生成压缩残余压力状态，因此，上述的强度富余量降低和应力集中这样的问题，可以说起因于在金属环的表面全区域形成了由氮化处理引起的均匀的氮化层。
在以往的金属环及其制造方法中，还由于金属环100那样的薄板金属环的强度富余量降低，将它们层叠而成的层叠体金属环的强度富余量也降低，因此，不能抑制构成层叠体金属环的薄板金属环的层叠枚数，还会招致无级变速器用的传动带的成本提高。
本发明是为了解决上述以往的问题而完成的，提供一种可抑制金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环，并且，实现可以高效率地制造该金属环的制造方法。
本发明涉及的金属环，为了解决上述课题，(1)是作为环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层的、构成带式无级变速器的金属带的一部分的金属环，其特征在于，上述氮化层由位于上述带状体的外周面侧的第1氮化层部、位于上述带状体的内周面侧的第2氮化层部、和位于上述带状体的宽度方向两端侧的第3氮化层部构成，上述第3氮化层部的层厚度比上述第1氮化层部和上述第2氮化层部的任何一个的层厚度都小。
根据该发明的构成，在金属环的外周面侧和内周面侧的第1氮化层部和第2氮化层部的附近的、也位于金属环的宽度方向两端侧的第3氮化层部的附近的非氮化部分的宽度方向两端侧的角部，通过缩小第3氮化层部的厚度可抑制拉伸残余应力变高。因此，可以抑制金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中，提高金属环的耐久性。另外，在此所说的层厚度是从金属环的表面起的氮化层或氮化层部的硬化层深度的意思。
本发明涉及的金属环，或者，为了解决上述课题，(2)是具备作为各自周长相互稍有不同的环形带状体而形成并且在表面部具有氮化层的多个薄板金属环、并以在内外层叠了该多个薄板金属环的状态构成带式无级变速器的金属带的一部分的金属环，其特征在于，上述多个薄板金属环的各自的上述氮化层由位于上述带状体的外周面侧的第1氮化层部、位于上述带状体的内周面侧的第2氮化层部、和位于上述带状体的宽度方向两端侧的第3氮化层部构成，上述第3氮化层部的层厚度比上述第1氮化层部和上述第2氮化层部的任何一个的层厚度都小。
根据该发明的构成，在各薄板金属环的外周面侧和内周面侧的第1氮化层部和第2氮化层部的附近的、也位于宽度方向两端侧的第3氮化层部的附近的非氮化部分的宽度方向两端侧的角部，通过缩小第3氮化层部的厚度可抑制拉伸残余应力变高。因此，可以抑制薄板金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中，提高将它们层叠而成的金属环的耐久性。而且，通过抑制薄板金属环的层叠枚数，可以降低它们的层叠体的金属环的成本。
在上述(2)所述的金属环中，优选：(3)上述多个薄板金属环的各自的上述氮化层，在上述第3氮化层部与上述第1氮化层部之间以及上述第3氮化层部与上述第2氮化层部之间具有表面弯曲的倒角形状部，上述第3氮化层部的层厚度，在上述倒角形状部越靠近上述第1氮化层部和上述第2氮化层部中的任一方越大。
根据该构成，可以充分抑制非氮化部分的宽度方向两端侧的角部的拉伸残余应力的上升，可靠地抑制金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低，进一步提高金属环的耐久性。
另外，在上述(3)所述的金属环中，优选：(4)上述多个薄板金属环的各自的上述第1氮化层部中的压缩残余应力比上述第2氮化层部中的压缩残余应力大。
根据该构成，可以提高针对向无级变速器安装金属带时的金属环的反复的弯曲和拉伸的耐久性。
本发明涉及的金属环的制造方法，为了解决上述课题，(5)是制造作为环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层的构成带式无级变速器的金属环的一部分的金属环的方法，其特征在于，包含如下层厚度调整工序：在对作为环形的带状体而形成的坯料环实施形成上述氮化层的氮化处理时，使上述氮化处理的条件或者阻碍条件在上述坯料的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧不同，以使得在上述坯料环的上述宽度方向两端部侧形成的端部侧的氮化层部的层厚度比在上述坯料环的上述宽度方向中央部侧形成的中央部侧的氮化层部的层厚度小。
根据该发明的构成，仅进行调整以使得在坯料环的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧对氮化的深入情况产生影响的氮化的条件和/或阻碍条件不同，由此可以使端部侧的氮化层部的层厚度比中央部侧的氮化层部的层厚度小，通过端部侧的氮化层部的层厚度的缩小可抑制在靠近端部侧氮化层部和中央部侧的氮化层的双方的非氮化部分的宽度方向两端侧的角部拉伸残余应力变高。因此，可以不用特别地添加复杂的处理而可高效率地制造抑制了金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环。
在上述(5)所述的金属环的制造方法中，优选：(6)包含阻碍氮化的物质生成工序、和氮化工序，该阻碍氮化的物质生成工序在上述坯料环的宽度方向两端部生成阻碍氮化的物质，该氮化工序对上述阻碍氮化的物质生成工序后的上述坯料环进行氮化处理，生成上述端部侧的氮化层部和上述中央部侧的氮化层部。
根据该构成，氮化工序中的氮化的深入情况产生差别，在坯料环的宽度方向两端部侧，氮化层变薄，在坯料环的宽度方向中央部侧，其两面侧的氮化层变厚。因此，可以可靠地降低金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低，制造耐久性更加优异的金属环。
在上述(6)所述的金属环的制造方法，(7)可以包含准备工序、退火工序、裁断工序、浓化层除去工序、氧化工序和氮化工序，该准备工序准备由含有一氧化就形成阻碍氮化的作用的特定的强化元素的钢坯料形成的筒状体；该退火工序将上述筒状体加热到退火温度，在上述筒状体的表面附近生成上述强化元素的氧化物的浓度比其他的部分高的浓化层，并且在上述浓化层的下面生成上述强化元素的氧化物的浓度比上述钢坯料低的缺乏层；该裁断工序将上述退火工序后的上述筒状体裁断成预先设定的宽度尺寸，形成上述坯料环；该浓化层除去工序一边使上述缺乏层的至少一部分残留成预先设定的层厚度一边从上述坯料环的外周面部和内周面部除去上述浓化层；该氧化工序使上述浓化层除去工序之后的上述坯料环的表面氧化，在上述坯料环的上述宽度方向中央部侧生成上述缺乏层的氧化膜，并且在上述坯料环的宽度方向两端部侧生成上述钢坯料的氧化膜；该氮化工序在上述特定的强化元素的氧化物的浓度在上述宽度方向中央部侧和上述宽度方向两端部侧不同的状态下，对上述氧化工序后的上述坯料环进行氮化处理，生成上述端部侧的氮化层部和上述中央部侧的氮化层部。
根据该构成，在刚刚通过该裁断工序从筒状体裁断之后的坯料环的外周面侧和内周面侧存在通过退火工序形成的浓化层和缺乏层，但在浓化层除去工序中除去浓化层而仅残留下缺乏层，在浓化层除去工序之后，成为在坯料环的宽度方向中央部侧具有缺乏层且在宽度方向两端部侧没有缺乏层的状态。而且，在氧化工序中，在坯料环的宽度方向两端部侧高浓度地形成起到阻碍氮化的作用的氧化物，在宽度方向中央部侧的两面没有高浓度地形成起到阻碍氮化的作用的氧化物，因此，在氮化工序中的氮化的深入情况上产生差异，在坯料环的宽度方向两端部侧，氮化层变薄，在坯料环的宽度方向中央部侧，其两面侧的氮化层变厚。因此，除了调整浓化层除去工序中的除去深度并残留缺乏层、并且在氮化前在坯料环的宽度方向两端部侧高浓度地生成形成阻碍氮化的作用的氧化物之外，与以往的制造工序没有大的差别，能够高效率、低成本地制造耐久性优异的金属环。
上述(5)所述的金属环的制造方法，(8)也可以包含阻碍氮化的膜形成工序和氮化工序，该阻碍氮化的膜形成工序在上述坯料环的宽度方向两端部的表面上形成含有阻碍氮化的物质的阻碍氮化膜，该氮化工序对形成有上述阻碍氮化膜的上述坯料环进行氮化处理，生成上述端部侧的氮化层部和上述中央部侧的氮化层部。
根据该构成，在氮化工序之前，在坯料环的宽度方向两端部的表面上形成阻碍氮化膜，因此可以可靠地抑制金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低，制造耐久性更加优异的金属环。另外，阻碍氮化膜可以通过例如局部镀覆等的方法形成。另外，在氮化工序之后除去阻碍氮化膜的情况下，采用使用磨削刷等进行的物理除去方法或化学蚀刻那样的化学除去方法的任一种都可以采用。
上述(5)所述的金属环的制造方法，(9)可以还包含配置工序、第1气体流动工序和第2气体流动工序，该配置工序在上述宽度方向隔开间隔而配置多个上述坯料环；该第1气体流动工序使氮化处理用的气体以在由上述配置工序配置的上述多个坯料环的外周侧和内周侧流速不同的方式，从上述坯料环的上述宽度方向的一侧流动到另一侧；该第2气体流动工序使上述气体在沿着上述宽度方向隔开间隔的上述多个坯料环之间，从上述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的任一侧流动到另一侧。
根据该构成，即便仅使气体的流速在多个坯料环的外周侧和内周侧不同，也可以使气体在多个坯料环之间从内外的任一方流动到另一方，通过调整多个坯料环的外周面侧、内周面侧和宽度方向两端面侧的气体的流速，能够调整各自的氮化层的层厚度。因此，例如，能够增大耐久疲劳的应力集中点附近的氮化层的层厚度而提高其残余压缩应力，或者增大与构成无级变速器的传动带的元件的接触点附近的氮化层的层厚度而提高其屈服强度。
上述(9)所述的金属环的制造方法，(10)也可以在上述配置工序中，使上述多个坯料环沿上述宽度方向隔开间隔排队而配置，并且，在上述第2气体流动工序中，在上述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的任一方，使上述气体的一部分产生朝向上述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的另一方的第2气体流动。
构成该构成，可以准确地调整第2气体流动的流速和方向，可以准确地调整多个坯料环的外周面侧、内周面侧和宽度方向两端面侧的氮化层的层厚度。
上述(9)所述的金属环的制造方法，(11)还可以在上述配置工序中，以在上述宽度方向隔开间隔并且在径向错开的方式配置上述多个坯料环，使上述气体的一部分产生从上述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的任一方朝向另一方侧的第2气体流动。
根据该构成，通过在多个坯料环的外周侧和内周侧调整气体的流速和速度差，不使用用于产生第2气体流动的特别的手段就能够使多个坯料环的宽度方向两端面的附近的气体的流速变化，可以调整多个坯料环的外周面侧、内周面侧和宽度方向两端面侧的氮化层的层厚度。
本发明涉及的金属环的制造方法，为了解决上述课题，(12)是制造作为环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层的构成带式无级变速器的金属环的一部分的金属环的方法，在对作为环形的带状体而形成的坯料环实施形成上述氮化层的氮化处理之后，削除(grinding)上述坯料环的上述宽度方向两端部的表层部分从而缩小上述端部侧的氮化层部的层厚度，使得在上述坯料环的宽度方向两端部侧形成的端部侧的氮化层部的层厚度比在上述坯料环的宽度方向中央部侧形成的中央部侧的氮化层部的层厚度小。
根据该构成，如果削除端剖侧的氮化层部的表层部分，则可以将直到氧化处理的工序设为与以往相同的工序，并且使端部侧的氮化层部的层厚度比中央部侧的氮化层部的层厚度小，可以高效率地制造抑制了金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环。
根据本发明的金属环，通过相对于该金属环或者构成该金属环的多个薄板金属环的各自的两面侧的第1、第2氮化层部，减小宽度方向两端侧的第3氮化层部的层厚度，就抑制了非氮化部分的宽度方向两端侧的角部的拉伸残余应力变高，因此，可以提供抑制了宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环。
根据本发明的金属环的制造方法，使用于生成两氮化层部的条件或者处理后的加工条件不同，以使得端部侧的氮化层部的层厚度比中央部侧的氮化层部的层厚度小，因此可以高效率地制造抑制了金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的金属环的主要部分放大剖面图。
图2是表示本发明的第一实施方式涉及的金属环在带式无级变速器上的安装状态的其剖面图。
图3是表示在本发明的第一实施方式涉及的金属环上组装了多个元件的带式无级变速器的传动带的安装形状的其局部剖面图。
图4是本发明的第一实施方式涉及的金属环的制造方法的工序说明图。
图5是表示本发明的第一实施方式涉及的金属环的宽度方向两端部的强度富余量的残余应力分布图。
图6是本发明的第一实施方式涉及的金属环的制造方法的作用说明图，表示外周面侧和宽度方向端部侧的表面硬度的差异。
图7是本发明的第二实施方式涉及的金属环的制造方法的工序说明图。
图8A是本发明的第三实施方式涉及的金属环的主要部分放大剖面图。
图8B是本发明的第三实施方式涉及的金属环的制造方法的工序说明图。
图9是本发明的第四实施方式涉及的金属环的主要部分放大剖面图。
图10是本发明的第四实施方式涉及的金属环的制造方法的说明图。
图11是本发明的第四实施方式涉及的金属环的制造方法的作用说明图。
图12是本发明的第五实施方式涉及的金属环的主要部分放大剖面图。
图13是本发明的第五实施方式涉及的金属环的制造方法的说明图。
图14是本发明的第六实施方式涉及的金属环的制造方法的说明图。
图15是本发明的第七实施方式涉及的金属环的制造方法的说明图。
图16A是本发明的第八实施方式涉及的金属环的制造方法的说明图，表示其坯料环的表面附近的气体的流动的状态。
图16B是本发明的第八实施方式涉及的金属环的制造方法的说明图，用俯视图表示了多个坯料环的氮化时的配置。
图17是以往例的金属环的主要部分放大剖面图。
图18A是表示以往例的金属环的宽度方向中央侧的强度富余量的残余应力分布图。
图18B是表示以往例的金属环的宽度方向两端侧的强度富余量的残余应力分布图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1～图3表示本发明的第一实施方式涉及的金属环，图4表示该第一实施方式涉及的金属环的制造方法中的工序的流程。
首先，对构成进行说明。
图1中部分性地示出的本实施方式的薄板金属环11，作为环形的带状体而形成，如图2和图3所示，将各自周长相互稍有不同的多种作为一组，在内外层叠成嵌套状，构成一对层叠体金属环10L、10R。并且，层叠体金属环10L、10R构成带式无级变速器1(以下简称为无级变速器1)的传动带2的一部分。另外，如在图1的左上方用局部立体图所示，薄板金属环11以宽度方向中央部相比于宽度方向两端部向外周侧稍稍突出的方式平缓地弯曲。
无级变速器1包括未图示的主带轮4、副带轮5和动力传递用的传动带2而构成，该主带轮4为与输入轴3连接的输入侧的可变槽轮(在此是指槽宽度可变的滑轮状的轮)，该副带轮5为与输出轴6连接的输出侧可变槽轮，该传动带2被绕挂在两带轮4、5之间。该无级变速器1，在从未图示的车辆的发动机通过离合器、转矩变换器将动力输入到输入轴3时，可以从输出轴6通过未图示的减速齿轮机构和差动齿轮装置将动力输出到左右的驱动轮。
如图2所示，副带轮5具有被固定在无级变速器1的输出轴6的固定侧的第2槽轮部件5a和在与该固定侧的第2槽轮部件5a之间形成大致V字形的槽那样的轴向可位移地被无级变速器1的输出轴6支撑的可动侧的第2槽轮部件5b。在该副带轮5上附设有压缩螺旋弹簧7和副油压致动器8，该压缩螺旋弹簧7对副带轮5向使其槽宽度W2缩小的降速变换方向施加力，该副油压致动器8可对副带轮5向降速变换方向施加力，副油压致动器8，通过使油压作用于可动侧的第2槽轮部件5b的背面侧而使可动侧的第2槽轮部件5b轴向位移，由此使相对于副带轮5的传动带2的绕挂半径ro在图2中所示的romin～romax的范围内变化。
另外，除了不具有如压缩螺旋弹簧7那样的施力部件这一方面之外，副带轮5和主带轮4大致同样地构成。即，虽然未图示其详细情况，但主带轮4具有被固定在输入轴3的固定侧的第1槽轮部件、在与该固定侧的第1槽轮部件之间形成大致V字形的槽那样的轴向可移动地被输入轴3支撑的可动侧的第1槽轮部件、和能够对主带轮向加速变换方向施加力的主油压致动器。
传动带2具备：配置成至少1列例如多列的一对带状层叠体金属环10L、10R、和多个元件15，该多个元件15，分别形成为板状，在沿着层叠体金属环10L、10R在板厚方向上层叠，并且相对于层叠体金属环10L、10R可摇动和滑动地组装了的状态下，通过带状的层叠体金属环10L、10R被可相互挤压地层叠和捆束。
多个元件15，在以层叠体金属环10L、10R的周向为板厚方向，层叠了规定的层叠枚数例如400枚左右的状态下被组装于层叠体金属环10L、10R上。
具体来说，如在图2中用放大图所示，多个元件15，由具有与带轮4、5卡合的两侧端面部15a、15b和摇动边缘(rocking edge)部15c的体部15d、形成有相互在层叠方向构成凹凸并卡合的凹凸卡合部15e的头部15f、和将这些体部15d和头部15f在宽度方向中央连接的颈部15g构成。另外，在多个元件15的颈部15g的两侧方的体部15d和头部15f之间插有一对带状的层叠体金属环10L、10R。并且，在卷绕于主带轮4和副带轮5上的传动带2的2个弯曲区间(参照图3)，多个元件15的两侧端面部15a、15b在传动带2的宽度方向的两侧被两带轮4、5夹压。
另一方面，构成带状的层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环11的每一个，由例如马氏体时效钢形成，如在图1中用局部放大剖面图所示，在作为其环形带状体形状的表面部的外周面11a侧、内周面11b侧和宽度方向两端面11c侧具有氮化层12，在比该氮化层12靠内方侧具有非氮化部分11d。另外，马氏体时效钢为在含有较多的Ni(镍)的低碳钢中添加有作为时效硬化元素即强化元素的Ti(钛)、Al(铝)等的材料，是通过时效硬化处理可得到高强度和韧性的时效硬化型的超强钢。
氮化层12，由位于构成环形带状体的薄板金属环11的外周面11a侧的第1氮化层部12a、位于薄板金属环11的内周面11b侧的第2氮化层部12b、和位于薄板金属环11的宽度方向两端面11c(在图1中仅示出单侧)侧的第3氮化层部12c构成，第3氮化层部12c的层厚度Pc比第1氮化层部12a和第2氮化层部12b的任一个的层厚度Pa、Pb都小。在此所说的层厚度Pa～Pc，是指从薄板金属环11的表面11s起的氮化层12或各氮化层部12a～12c的硬化层深度(例如，基于维氏硬度Hv值的实用硬度层深度)。
另外，各薄板金属环11的氮化层12，在第3氮化层部12c与第2氮化层部12b之间以及第1氮化层部12a与第2氮化层部12b之间具有表面弯曲的4个倒角形状部12d，第3氮化层部12c的层厚度Pc(与表面11s的切线正交的方向的硬化层深度)，在倒角形状部12d越靠近第1氮化层部12a和第2氮化层部12b之中的任一方就越大。另外，薄板金属环11的各倒角形状部12d的表面的曲率半径比层厚度Pa～Pc大。
此外，虽然详细内容将在后面陈述，但在层叠体金属环10L、10R中，多个薄板金属环11的各自的第1氮化层部12a和第2氮化层部12b中的压缩残余应力，比第3氮化层部12c中的压缩残余应力大。另外，位于薄板金属环11的外周面侧的第1氮化层部12a中的压缩残余应力，比第2氮化层部12b中的压缩残余应力大。
在此，第1氮化层部12a和第2氮化层部12b中的压缩残余应力、第3氮化层部12c中的压缩残余应力被设定，使得：相对于由层叠体金属环10L、10R的预先的耐久性试验结果为了得到所需要的耐久性而对各薄板金属环11的至少表面层所要求的各深度的所需残余应力值(需要的残余应力分布)，实际残余应力在压缩残余应力值变高的侧具有某种程度的富余量。即，构成各薄板金属环11的表层部的氮化层12及其附近的残余应力状态被设定，以使得具有在耐久疲劳强度方面的富余量(以下称为强度富余量)。
另外，该各薄板金属环11的残余应力状态，作为经过了以下所述的薄板金属环11的制造阶段中的多个工序(例如后述的周长调整的工序和氮化处理的工序、或者根据需要在最终阶段附加的喷丸强化(stress peening)的工序)的结果而被赋予，以使得提高薄板金属环11的外周面11a侧和内周面11b侧、特别是外周面11a侧的压缩残余应力。
接着，对本实施方式的薄板金属环11和作为其层叠体的层叠体金属环10L、10R的制造方法进行说明。
如图4所示，在制造薄板金属环11时，实施如下的工序。
首先，准备马氏体时效钢板的规定形状的板材，将该板材的端部彼此焊接，并成形出作为筒状体的坯料筒DM(图4中的筒成形的工序)。接着，在对坯料筒DM进行了退火处理以使该坯料筒DM的焊接区附近的硬度降低之后，将该坯料筒DM通过未图示的辊式切割机裁断成多个坯料环RM(图4中的退火和裁断工序)。接着，利用公知的桶式研磨装置对裁断出的坯料环RM进行桶式研磨，除去裁断时的毛刺等，并且将坯料环RM的宽度方向两端侧的外周和内周侧的角部倒角成弯曲表面(图4中的桶式研磨工序)。接着，在使桶式研磨工序之后的坯料环RM的厚度减小成薄板状并且轧制成规定的周长之后，进行除去该坯料环11M的轧制应力(rolling strain)并使钢坯料再结晶的固溶处理(图4中的轧制和固溶处理的工序)。接着，在将被固溶处理了的坯料环11M卷绕在2个辊16A、16B上的状态下一边施加张力一边高精度地调整成规定的周长(图4中的周长调整的工序)。
在第一实施方式的制造方法中，以上的工序与公知的制造方法相同，在这种情况下，接着，在坯料环11M的宽度方向两端部的表面上形成例如镀Ni膜来作为含有阻碍氮化的物质的环状的阻碍氮化膜17(图4中的掩蔽的工序；阻碍氮化的膜的形成工序)。
接着，将在宽度方向两端部的表面上形成有镀Ni膜的坯料环11M，在接近于马氏体时效钢的时效析出处理温度的温度下利用氨气(NH3，也可以是含有氮气的氨气)进行气体氮化，对坯料环11M进行时效和氮化处理，生成薄板金属环11的氮化层12即薄板金属环11的宽度方向上的端部侧的氮化层部即第3氮化层部12c、和中央部侧的氮化层部即第1氮化层部12a和第2氮化层部12b(图4中的氮化的工序)。另外，在此，将阻碍氮化膜设为镀Ni膜，但也可以是镀Sn膜。另外，这样的阻碍氮化膜，可以采用局部镀覆等的方法形成。当然，阻碍氮化膜17也可以使用镀覆以外的成膜技术来形成。
在氮化工序后除去作为阻碍氮化膜17的镀Ni膜的情况下，可以通过例如使用磨削刷18(参照例如日本特开2006-255807号公报中记载的磨削刷)的物理除去方法来除去。当然，也可不采用物理的除去方法，而是采用化学蚀刻那样的化学除去方法。
另外，还可根据需要追加如下工序：对薄板金属环11的外周面11a侧，或者对外周面11a侧和内周面11b侧，进行喷丸强化(例如参照日本特开2002-45938号公报)，提高第1氮化层部12a和第2氮化层部12b的表层部中的压缩残余应力。
这样地分别制造周长相互稍有不同的多种的环形带状体形状的、并进行了时效和氮化处理的薄板金属环11，将它们(图2中为6层(6种)的薄板金属环11)在内外层叠成嵌套状，制造出层叠体金属环10L、10R，在层叠体金属环10L、10R上组装多个元件15，制成传动带2。
这样，在本实施方式的薄板金属环11的制造方法中，在用于制造在作为环形的带状体而形成的该带状体的表面部具有氮化层12、构成无级变速器1的传动带2的一部分的带状的层叠体金属环10L、10R的多个工序之中，在对作为环形的带状体而形成的坯料环11M实施形成氮化层12的氮化处理的氮化工序之前，在坯料环11M的宽度方向两端部预先形成镀Ni膜来作为阻碍氮化膜，对坯料环11M的宽度方向两端部实施掩蔽，使氮化处理的阻碍条件在坯料环11M的宽度方向两端面11c侧和作为宽度方向中央部侧的外周面11a和内周面11b侧不同，由此使在坯料环11M的宽度方向两端部侧形成的第3氮化层部12c(端部侧的氮化层部)的层厚度Pc比在坯料环11M的宽度方向中央部侧形成的第1氮化层部12a和第2氮化层部12b(中央部侧的氮化层部)的层厚度Pa、Pb小。即，通过使对于坯料环11M的宽度方向两端的阻碍氮化的条件与宽度方向中央部侧不同，来实行调整氮化层12的层厚度的层厚度调整，以使得第3氮化层部12c(端部侧的氮化层部)的层厚度Pc比在坯料环11M的宽度方向中央部侧形成的第1氮化层部12a和第2氮化层部12b(中央部侧的氮化层部)的层厚度Pa、Pb小(层厚度调整工序)。
接着，对本实施方式的金属环及其制造方法的作用进行说明。
在如上述那样构成、制造的本实施方式的层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环11中，在对坯料环11M进行氮化处理时渗透到其表层部的氮Ni在时效硬化时形成氮化物(氮与Ti等强化元素的化合物)，由此产生与其氮化物浓度相应的金属晶格的畸变，在薄板金属环11的宽度方向两端侧的第3氮化层部12c的附近截面S(参照图1)上，如图5所示，产生越靠近薄板金属环11的表面11s越大的周向的压缩残余应力，在比氮化层12靠内方侧的非氮化部分11d的宽度方向两端侧的角部11e，成为产生由反作用导致的拉伸残余应力的状态，因此，在薄板金属环11的内外周面侧的第1、第2氮化层部12a、12b的附近的、位于薄板金属环11的宽度方向两端侧的第3氮化层部12c的附近的非氮化部分11d的宽度方向两端侧的角部11e，拉伸残余应力容易变高。
但是，在本实施方式中，如图5所示，通过薄板金属环11的宽度方向两端侧的第3氮化层部12c的层厚度Pc降低，使薄板金属环11的宽度方向两端部为可以确保对于与元件15的接触所要求的耐磨损所需强度(参照图6)的程度的硬度，并且使第3氮化层部12c的压缩残余应力降低，相对于与以往同样地使与薄板金属环11相同的形状的金属环的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧的氮化层的层厚度相同的比较例(图5、图6中用虚线表示)，可以谋求对于图5中所示的所需要的残余应力分布Dn的强度富余量的增加。即，通过缩小第3氮化层部12c的层厚度来抑制在薄板金属环11的第1氮化层部12a和第2氮化层部12b的附近的也位于宽度方向两端侧的第3氮化层部12c的附近的非氮化部分11d的宽度方向两端侧的角部11e拉伸残余应力变高。因此，可以抑制薄板金属环11的宽度方向两端部中的强度富余量的降低和拉伸应力的集中，可以提高带状层叠体金属环10L、10R的耐久性。而且，可抑制薄板金属环11的层叠枚数，因此可以降低作为它们的层叠体的层叠体金属环10L、10R的制造成本。
另外，第3氮化层部12c的层厚度Pc，在各倒角形状部12d越靠近第1氮化层部12a和第2氮化层部12b之中的任一方就越大，因此，可以充分抑制非氮化部分11d的宽度方向两端侧的角部11e中的拉伸残余应力的上升，可靠地抑制带状的薄板金属环11的宽度方向两端部的强度富余量的降低，进一步提高层叠体金属环10L、10R的耐久性。
此外，位于薄板金属环11的外周面侧的第1氮化层部12a中的压缩残余应力比第2氮化层部12b中的压缩残余应力大，因此，可以提高传动带2向无级变速器1上组装时的相对于层叠体金属环10L、10R的反复弯曲和拉伸的耐久性。
而且，在本实施方式的金属环的制造方法中，仅是通过使用阻碍氮化膜17的掩蔽，调整为在坯料环11M的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧使氮化的深入容易度(氮化的处理条件或阻碍条件)不同的条件，就可以使端部侧的第3氮化层部12c的层厚度Pc比中央部侧的第1、第2氮化层部12a、21b的层厚度Pa、Pb小，因此，可以抑制第3氮化层部12c中的压缩残余应力，可以抑制接近于第3氮化层部12c和第1氮化层部12a、12b的任一方的非氮化部分11d的宽度方向两端侧的角部11e中的拉伸残余应力。因此，不添加特别复杂的处理就可以高效率制造抑制了薄板金属环11的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的层叠体金属环10L、10R。
这样，在本实施方式中，关于构成带状的层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环11的每一个，相对于其两面侧的第1、第2氮化层部12a、12b的层厚度Pa、Pb，减小宽度方向两端面11c侧的第3氮化层部12c的层厚度Pc，由此抑制非氮化部分11d的宽度方向两端侧的角部11e中的拉伸残余应力变高，因此，可以抑制薄板金属环11的宽度方向两端部的强度富余量的降低并提高薄板金属环11的耐久性，提供耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
另外，在本实施方式的金属环的制造方法中，使用于生成这些第3氮化层部12c和第1、第2氮化层部12a、12b的条件(在此为各氮化层部12a～12c中的阻碍氮化的有无)不同，以使得端部侧的第3氮化层部12c的层厚度Pc比中央部侧的第1、第2氮化层部12a、12b的层厚度Pa、Pb小，因此，可以抑制带状的薄板金属环11的宽度方向两端部的强度余量的降低，从而高效率地制造耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
(第二实施方式)
图7示出了本发明的第二实施方式涉及的金属环及其制造方法。
另外，本实施方式与第一实施方式的金属环及其制造方法类似，因此对于与第一实施方式相同或者类似的构成要素和工序，使用图1～图4中的对应的构成要素的标记进行说明，省略主要部分以外的图示。
图7所示的本实施方式的薄板金属环31，作为环形的带状体而形成，该薄板金属环31，与第一实施方式的薄板金属环11同样地，将各自周长相互稍有不同的多种作为一组，在内外层叠成嵌套状，构成一对层叠体金属环10L、10R。
薄板金属环31，由例如马氏体时效钢形成，如图7中用局部放大剖面图所示，在作为该带状体的表面部的外周面31a侧、内周面31b侧和宽度方向两端面31c侧具有氮化层32，在比该氮化层32靠内方侧具有非氮化部分31d。该氮化层32由位于构成环形的带状体的薄板金属环31的外周面31a侧的第1氮化层部32a、位于薄板金属环31的内周面31b侧的第2氮化层部32b、和位于薄板金属环31的宽度方向两端面31c(图7中仅图示出一侧)侧的第3氮化层部32c构成，第3氮化层部32c的层厚度Pc比第1氮化层部32a和第2氮化层部32b的任一个的层厚度Pa、Pb都小。
另外，各薄板金属环31的氮化层32，在第3氮化层部32c和第1氮化层部32a之间以及第3氮化层部32c和第2氮化层部32b之间具有表面弯曲的4个倒角形状部32d，第3氮化层部32c的层厚度Pc，在倒角形状部32d越靠近第1氮化层部32a和第2氮化层部32b之中的任一方就越大。另外，薄板金属环31的各倒角形状部32d的表面的曲率半径，比层厚度Pa～Pc大。此外，薄板金属环31的各自的第1氮化层部32a和第2氮化层部32d中的压缩残余应力，比第3氮化层部32c中的压缩残余应力大。另外，位于薄板金属环31的外周面侧的第1氮化层部32a中的压缩残余应力比第2氮化层部32b中的压缩残余应力大。
在制造这样的薄板金属环31时，与上述的第一实施方式同样地，分别实行：筒DM的成形、对该坯料筒DM的退火处理、从该坯料筒DM裁断出多个坯料环RM、桶式研磨、从坯料环RM减薄成薄板状并且轧制成规定的周长而形成坯料环31M的轧制、除去坯料环31M的轧制应力并使钢坯料再结晶的固溶处理、对坯料环31M的周长调整(相当于图4中的从筒成形到周长调整的各工序的实施)。
虽然到此为止是与上述的第一实施方式的制造方法相同的工序，但在本实施方式中，对周长调整后的坯料环31M不进行被覆阻碍氮化膜等而在与马氏体时效钢的时效析出处理温度接近的温度下利用氨气进行气体氮化，对坯料环31M进行时效和氮化处理，在坯料环31M上生成层厚度均匀的氮化层32’，使得该坯料环31M的宽度方向端部侧的氮化层部32c’和中央部侧的氮化层部32a’、32b’为大致相同的层厚度。
接着，在实施了形成这样的氮化层32’的氮化处理之后，通过削除坯料环31M的宽度方向两端侧部的表层部分Mc以使得在坯料环31M的宽度方向两端部侧形成的端部侧的氮化层部32c’的层厚度比在坯料环31M的宽度方向中央部侧形成的中央部侧的氮化层部32a’、32b’的层厚度小，由此使端部侧的第3氮化层部32c具有比中央部侧的第1、第2氮化层部32a、32b的层厚度Pa、Pb小的层厚度Pc，将薄板金属环31的氮化层32调整成所需要的层厚度。在此，在削除端部侧的氮化层部32c’的表层部分Mc时，可以使用例如在第一实施方式的掩模除去工序中使用或可用于坯料环RM的裁断时的毛刺除去作业等的磨削刷18。
在本实施方式中，也在构成层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环31的每一个环中，产生越靠近其表面31s就越大的周向的压缩残余应力，在比氮化层32靠内方侧的非氮化部分31d的宽度方向两端部31e，成为产生由反作用导致的拉伸残余应力的状态，因此，在薄板金属环31的内外周面侧的第1、第2氮化层部32a、32b的附近的且也位于薄板金属环31的宽度方向两端侧的第3氮化层部32c的附近的非氮化部分31d的宽度方向两端侧的角部31e，拉伸残余应力容易变高，但通过缩小宽度方向两端侧的第3氮化层部32c的层厚度Pc，可以将薄板金属环31的宽度方向两端部形成为对于与元件15的接触所要求的耐磨损所需强度以上的硬度，并且降低第3氮化层部32c的压缩残余应力。
因此，可以抑制在薄板金属环31的第1氮化层部32a和第2氮化层部32b的附近的且也位于宽度方向两端侧的第3氮化层部32c的附近的非氮化部分31d的宽度方向两端侧的角部31e拉伸残余应力变高，抑制薄板金属环31的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中，可以提高带状的层叠体金属环10L、10R的耐久性。其结果，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，可以提供耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
另外，在本实施方式的金属环的制造方法中，将直到氮化处理为止的工序设为与以往相同的工序，并且使对氮化层32的氮化后的加工条件(有无削除表层部分Mc)不同，以使得端部侧的第3氮化层部32c的层厚度Pc比中央部侧的第1、第2氮化层部32a、32b的层厚度Pa、Pb小，因此，可以高效率地制造抑制了带状的薄板金属环31的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的、耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
(第三实施方式)
图8示出了本发明的第三实施方式涉及的金属环及其制造方法。
另外，本实施方式的金属环，与第一、第二实施方式的金属环类似，因此，对与第一实施方式相同或者类似的构成要素，使用图1～图4中的对应的构成要素的标记进行说明，省略主要部分以外的图示。
图8所示的本实施方式的薄板金属环41，作为环形的带状体而形成，该薄板金属环41，与第一实施方式的薄板金属环11或第二实施方式的薄板金属环31同样地，将各自周长相互稍有不同的多种设为一组，在内外层叠成嵌套状，构成一对层叠体金属环10L、10R。
薄板金属环41，由例如马氏体时效钢形成，如在图8的下方侧用局部放大剖面图所示，在作为该带状体的表面部的外周面41a侧、内周面41b侧和宽度方向两端面41c侧具有氮化层42，在比该氮化层42靠内方侧具有非氮化部分41d。该氮化层42由位于构成环形的带状体的薄板金属环41的外周面41a侧的第1氮化层部42a、位于薄板金属环41的内周面41b侧的第2氮化层部42b、和位于薄板金属环41的宽度方向两端面41c(图8中仅图示出一侧)侧的第3氮化层部42c构成，第3氮化层部42c的层厚度Pc比第1氮化层部42a和第2氮化层部42b的任一个的层厚度Pa、Pb都小。
另外，各薄板金属环41的氮化层42，在第3氮化层部42c和第1氮化层部42a之间以及第3氮化层部42c和第2氮化层部42b之间具有表面弯曲的4个倒角形状部42d，第3氮化层部42c的层厚度Pc，在倒角形状部42d越靠近第1氮化层部42a和第2氮化层部42b之中的任一方就越大。另外，薄板金属环41的各倒角形状部42d的表面的曲率半径，比层厚度Pa～Pc大。此外，薄板金属环41的各自的第1氮化层部42a和第2氮化层部42d中的压缩残余应力，比第3氮化层部42c中的压缩残余应力大。另外，位于薄板金属环31的外周面侧的第1氮化层部42a中的压缩残余应力比第2氮化层部42b中的压缩残余应力大。
在制造这样的薄板金属环41时，虽然与上述的第一实施方式同样地成形出筒DM，但其后的工序与第一、第二实施方式不同。
本实施方式的金属环的制造方法的特征是包括阻碍氮化的物质的生成工序和氮化工序，该阻碍氮化的物质的生成工序，在坯料环41M的宽度方向两端部生成与宽度方向中央部侧相比相对地高深度的阻碍氮化的物质，该氮化工序对该阻碍氮化的物质的生成工序之后的坯料环41M进行氮化处理，生成端部侧的第3氮化层部42c和中央部侧的第1、第2氮化层部42a、42b。
具体来说，首先，准备筒DM(准备工序)，该筒DM为由含有一氧化就起到阻碍氮化的作用的特定的强化元素例如Ti的马氏体时效钢(钢坯料)形成的筒状体，接着，实行如下退火工序：将筒DM与第一实施方式的情况同样地加热到退火温度，在筒DM的表面附近生成强化元素Ti的氧化物的浓度比其它部分高的浓化层L1，并且在浓化层L1的下面生成强化元素Ti的氧化物的浓度比钢坯料低的缺乏层L2。
接着，在与第一实施方式同样地实行了将退火工序后的筒DM裁断成预先设定的宽度尺寸而形成坯料环RM的裁断工序之后，实行桶式研磨工序(浓化层除去工序)，以使得从坯料环RM的外周面部和内周面部使缺乏层L2的至少一部分残留成预先设定的层厚度ta，并且除去浓化层L1。
接着，轧制桶式研磨工序后的坯料环RM，将其制成为薄板的坯料环41M之后，分别实行：除去坯料环41M的轧制应力并使钢坯料再结晶的固溶处理和对坯料环41M的周长调整(相当于图4中的轧制、固溶处理和周长调整的各工序的实施)。
接着，实行如下的氧化处理工序：使该坯料环41M的表面氧化，在坯料环41M的宽度方向中央部侧生成使缺乏层L2的一部分或者全部氧化而成的氧化膜L3a，并且在坯料环RM的宽度方向两端部侧生成使马氏体时效钢坯料氧化而形成的氧化膜L3c。另外，在此，使缺乏层L2的一部分或全部氧化而成的一方的氧化膜L3a为在后述的氮化处理工序中发挥促进其氮化的催化作用的氧化膜，使马氏体时效钢坯料氧化而形成的氧化膜L3c为相反地发挥阻碍氮化的阻碍氮化的物质的作用的氧化膜。
接着，实行如下的氮化处理工序：在宽度方向中央部侧和宽度方向两端部侧作为阻碍氮化的物质的Ti氧化物的浓度不同的状态(参照图8中的氧化处理工序的坯料环41M)下，使用与第一实施方式同样的温度和气体对氧化处理工序后的坯料环41M进行气体氮化处理。
此时，在坯料环41M的宽度方向中央部侧，由一方的氧化膜L3a发挥促进氮化的催化作用，在坯料环41M的宽度方向两端部侧，高浓度含有作为阻碍氮化的物质的Ti氧化物的另一方的氧化膜L3c，发挥阻碍氮化的作用，由此，在原坯料环41M的宽度方向中央部侧和宽度方向两端部侧，氮化层42的硬化层深度不同，生成层厚度Pc小的端部侧的第3氮化层部42c和层厚度Pa、Pb大的中央部侧的第1、第2氮化层部42a、42b。
在本实施方式中，在构成层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环41的每一个中，产生越靠近其表面41s就越大的周向的压缩残余应力，在比氮化层42靠内方侧的非氮化部分41d的宽度方向两端侧的角部41e，成为产生由反作用导致的拉伸残余应力的状态，因此，在薄板金属环41的内外周面侧的第1、第2氮化层部42a、42b的附近的、位于薄板金属环41的宽度方向两端侧的第3氮化层部42c的附近的非氮化部分41d的宽度方向两端侧的角部41e，拉伸残余应力容易变高，但通过缩小宽度方向两端侧的第3氮化层部42c的层厚度Pc，可以将薄板金属环41的宽度方向两端部形成为对于与元件15的接触所要求的耐磨损所需强度以上的硬度，并且降低第3氮化层部42c的压缩残余应力。
因此，在薄板金属环41的第1氮化层部42a和第2氮化层部42b的附近的、位于宽度方向两端侧的第3氮化层部42c的附近的非氮化部分41d的宽度方向两端侧的角部41e，拉伸残余应力被抑制，能够抑制薄板金属环41的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中。其结果，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，可以提供耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
另外，在本实施方式的金属环的制造方法中，在氮化工序之前，实行退火、桶式研磨和氧化处理的各工序，以使得在坯料环41M的宽度方向中央部侧和宽度方向两端部侧作为阻碍氮化的物质的Ti氧化物的浓度不同，在坯料环41M的宽度方向中央部侧和宽度方向两端部侧氮化的深入情况产生差异，因此，在坯料环41M的宽度方向两端部侧，氮化层42变薄，在坯料环41M的宽度方向中央部侧，其两面侧的氮化层42变厚。因此，可以可靠地抑制层叠体金属环10L、10R的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中。
即，在刚刚通过裁断工序从坯料筒DM裁断之后的坯料环RM的外周面侧和内周面侧，存在通过退火工序形成的浓化层L1和缺乏层L2，但在浓化层除去工序中浓化层L1被除去，仅残留作为缺乏层L2的一部分或全部的缺乏层L2’，在浓化层除去工序之后，成为如下状态：在坯料环RM的宽度方向中央部侧具有缺乏层L2’，在宽度方向两端部侧没有缺乏层L2’。然后，在氧化工序中，成为在坯料环41M的宽度方向两端部侧高浓度地形成起到阻碍氮化的作用的Ti氧化物、且在宽度方向中央部侧的两面没有高浓度地形成Ti氧化物而缺乏的状态，因此，在坯料环41M的宽度方向中央部侧和宽度方向两端部侧，氮化的深入情况产生差异，在坯料环41M的宽度方向两端部侧，氮化层42(第3氮化层部42c)变薄，在坯料环41的宽度方向中央部侧，其两面侧的氮化层42(第1、第2氮化层部42a、42b)变厚。因此，除了调整浓化层除去工序中的除去深度，残留缺乏层L2’，在氮化前仅在坯料环41M的宽度方向两端部侧高浓度地生成起到阻碍氮化的作用的Ti氧化物之外，与以往的制造工序没有大的不同，能够高效率、低成本地制造耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
(第四实施方式)
图9和图10示出了本发明的第四实施方式涉及的金属环及其制造方法。另外，本实施方式与第一实施方式的金属环及其制造方法类似，因此，对与第一实施方式相同或者类似的构成要素和工序，使用图1～图4中的对应的构成要素的标记进行说明，省略主要部分以外的图示。
图9所示的本实施方式的薄板金属环51，作为环形的带状体而形成，该薄板金属环51，与第一实施方式的薄板金属环11同样地，将各自周长相互稍有不同的多种设为一组，在内外层叠成嵌套状，构成一对层叠体金属环10L、10R。
薄板金属环51，由例如马氏体时效钢形成，如图9中用局部放大剖面图所示，在作为该带状体的表面部的外周面51a侧、内周面51b侧和宽度方向两端面51c侧具有氮化层52，在比该氮化层52靠内方侧具有非氮化部分51d。该氮化层52由位于构成环形的带状体的薄板金属环51的外周面51a侧的第1氮化层部52a、位于薄板金属环51的内周面51b侧的第2氮化层部52b、和位于薄板金属环51的宽度方向两端面51c(图9中仅图示出一侧)侧的第3氮化层部52c构成，第3氮化层部52c的层厚度Pc比第1氮化层部52a和第2氮化层部52b的任一个的层厚度Pa、Pb都小。
另外，各薄板金属环51的氮化层52，在第3氮化层部52c和第1氮化层部52a之间以及第3氮化层部52c和第2氮化层部52b之间具有表面弯曲的4个倒角形状部52d，第3氮化层部52c的层厚度Pc，在倒角形状部52d越靠近第1氮化层部52a和第2氮化层部52b中的任一方就越大。另外，薄板金属环51的各倒角形状部52d的表面的曲率半径，比层厚度Pa～Pc大。此外，薄板金属环51的各自的第1氮化层部52a和第2氮化层部52d中的压缩残余应力，比第3氮化层部52c中的压缩残余应力大。另外，位于薄板金属环51的外周面侧的第1氮化层部52a中的压缩残余应力比第2氮化层部52b中的压缩残余应力大。
在制造这样的薄板金属环51时，与上述的第一实施方式同样地，分别实行：筒DM的成形、对该坯料筒DM的退火处理、从该坯料筒DM切断出多个坯料环RM、桶式研磨、从坯料环RM减薄成薄板状并且轧制成规定的周长而形成坯料环51M的轧制、除去坯料环51M的轧制应力并使钢坯料再结晶的固溶处理、对坯料环51M的周长调整(相当于图4中的从筒成形到周长调整的各工序的实施)。到此为止是与上述的第一实施方式的制造方法相同的工序。
在本实施方式中，不象第一实施方式那样对周长调整后的坯料环51M被覆阻碍氮化膜，而是原样地在与马氏体时效钢的时效析出处理温度接近的温度下利用氨气进行气体氮化。在这一点上，与第二实施方式相同，但在本实施方式的制造方法中，使其氮化处理的条件在坯料环51M的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧不同。
即，如图10所示，在本实施方式的金属环的制造方法中，在氮化处理时，包括：沿宽度方向隔开间隔g1配置多个坯料环51M的配置工序；使氮化处理用的氨气以在由配置工序配置的多个坯料环51M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同、并且外周侧的气体的流速V1比内周侧的气体的流速V2小(V1＜V2)的方式，从坯料环51M的宽度方向的一方侧流动到另一方侧的第1气体流动工序；在沿宽度方向隔开间隔的多个坯料环51M之间，如图10中箭头V3(以下也称为流速V3)所示，使气体从多个坯料环51M的外周侧和内周侧中的任一方流动到另一方的第2气体流动工序。另外，对于配置工序中的多个坯料环51M的支撑方法，不详细说明，例如可以在配置分隔部件(spacer)的周围的多根支柱上以一定间隔设置支撑用的突起，或者通过可上下滑动地卡合在多根支柱上的分隔部件(例如具有2个圆锥面的算盘珠状的构件)使多个坯料环51M之间具有规定的间隔。
使气体的流速V1、V2在多个坯料环51M的外周侧和内周侧不同的单元是在气体氮化槽80内被配置成在多个坯料环51M的外周侧和内周侧产生不同的气体的流速V1、V2的2种风扇81、82，如图10中所示，被配置在例如多个坯料环51M的下游侧。
在这种情况下，仅是在多个坯料环51M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同，但可以使氮化用的氨气在多个坯料环51M之间从内外的任一方朝向另一方、例如如图10中所示从多个坯料环51M的外方侧朝向内方侧流动。在这样地调整气体的流动状态的状态下，如图11所示，作为工件的多个坯料环51M的表面附近的气体的流速(风速)，在坯料环51的外周面51a侧、内周面51b侧以及两侧端面51c侧之间会不同。
另一方面，在进行气体氮化处理的情况下，若工件表面附近的风速变大，则由氮化所产生的硬化层深度有变浅的倾向，如图11所示，若工件表面附近的风速增加，则工件表面的硬度(Hv)也有降低的倾向。
因此，如上述那样，利用风扇81、82的排气/送风能力(例如转速)的调整，使多个坯料环51M的外周面51a侧、内周面51b侧以及宽度方向两端面51c侧的气体的流速V1、V2变化，或者调整多个坯料环51M的宽度方向的间隔g1而使气体的流速V3变化，由此可以调整作为各自的氮化层的第1氮化层部52a、第2氮化层部52b和第3氮化层部52c的层厚度Pa～Pc。
并且，能够增大例如成为耐久疲劳的应力集中点附近的内外一方侧、例如外周面51a侧的第1氮化层部52a的层厚度Pa，提高其残余压缩应力，并且生成具有比第1氮化层部52a的层厚度Pa和第2氮化层部52b的层厚度Pb的任一方都薄的层厚度Pc的第3氮化层部52c。
在本实施方式中，也在构成层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环51的每一个中，产生越靠近其表面51s就越大的周向的压缩残余应力，在比氮化层52靠内方侧的非氮化部分51d的宽度方向两端侧的角部51e，成为产生由反作用导致的拉伸残余应力的状态，因此，在薄板金属环51的内外周面侧的第1、第2氮化层部52a、52b的附近的、位于薄板金属环51的宽度方向两端侧的第3氮化层部52c的附近的非氮化部分51d的宽度方向两端侧的角部51e，拉伸残余应力容易变高，但通过缩小宽度方向两端侧的第3氮化层部52c的层厚度Pc，能够将薄板金属环51的宽度方向两端部形成为对于与元件15的接触所要求的耐磨损所需强度以上的硬度，并且降低第3氮化层部52c的压缩残余应力。
因此，在薄板金属环51的第1氮化层部52a和第2氮化层部52b的附近的位于宽度方向两端侧的第3氮化层部52c的附近的非氮化部分51d的宽度方向两端侧的角部51e，抑制了拉伸残余应力变高，能够抑制薄板金属环51的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中，提高带状的层叠体金属环10L、10R的耐久性。其结果，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，可以提供耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
另外，在本实施方式的金属环的制造方法中，将直到氮化处理为止的工序设为与以往相同的工序，并且，使氮化处理时的气体的流速(氮化处理的条件)不同，以使得端部侧的第3氮化层部52c的层厚度Pc比中央部侧的第1、第2氮化层部52a、52b的层厚度Pa、Pb小，因此，不用为了使多个坯料环51M之间的气体的流速V3变化而使用特别的手段，可以高效率地制造抑制了带状的薄板金属环51的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
(第五实施方式)
图12和图13示出了本发明的第五实施方式涉及的金属环及其制造方法。另外，本实施方式与第一、第四实施方式的金属环及其制造方法类似，因此，对与第一、第四实施方式相同或者类似的构成要素和工序，使用图1～图4、图9和图10中的对应的构成要素的标记进行说明，省略主要部分以外的图示。
图12所示的本实施方式的薄板金属环61，作为环形的带状体而形成，该薄板金属环61，与第一实施方式的薄板金属环11同样地，将各自周长相互稍有不同的多种设为一组，在内外层叠成嵌套状，构成一对层叠体金属环10L、10R。
薄板金属环61，由例如马氏体时效钢形成，如图12中用局部放大剖面图所示，在作为该带状体的表面部的外周面61a侧、内周面61b侧和宽度方向两端面61c侧具有氮化层62，在比该氮化层62靠内方侧具有非氮化部分61d。该氮化层62由位于构成环形的带状体的薄板金属环61的外周面61a侧的第1氮化层部62a、位于薄板金属环61的内周面61b侧的第2氮化层部62b、位于薄板金属环61的宽度方向两端面61c(图12中仅图示出一侧)侧的第3氮化层部62c构成，第3氮化层部62c的层厚度Pc比第1氮化层部62a和第2氮化层部62b的任一个的层厚度Pa、Pb都小。
另外，各薄板金属环61的氮化层62，在第3氮化层部62c和第1氮化层部62a之间以及第3氮化层部62c和第2氮化层部62b之间具有表面弯曲的4个倒角形状部62d，第3氮化层部62c的层厚度Pc，在倒角形状部62d越靠近第1氮化层部62a和第2氮化层部62b中的任一方就越大。另外，薄板金属环61的各倒角形状部62d的表面的曲率半径，比层厚度Pa～Pc大。此外，薄板金属环61的各自的第1氮化层部62a和第2氮化层部62d中的压缩残余应力比第3氮化层部62c中的压缩残余应力大。
另外，位于薄板金属环61的外周面侧的第1氮化层部62a的压缩残余应力比第2氮化层部62b的压缩残余应力小。
在制造这样的薄板金属环61时，与上述的第一实施方式同样地，分别实行：筒DM的成形、对该坯料筒DM的退火处理、从该坯料筒DM裁断出多个坯料环RM、桶式研磨、从坯料环RM减薄成薄板状并且轧制成规定的周长而形成坯料环61M的轧制、除去坯料环61M的轧制应力并使钢坯料再结晶的固溶处理、对坯料环61M的周长调整(相当于图4中的从筒成形到周长调整的各工序的实施)。到此为止是与上述的第一实施方式的制造方法相同的工序。
在本实施方式中，不象第一实施方式那样对周长调整后的坯料环61M被覆阻碍氮化膜，而是原样地在与马氏体时效钢的时效析出处理温度接近的温度下利用氨气进行气体氮化。在这一点上，与第二实施方式相同。
另外，在本实施方式的制造方法中，使其氮化处理的条件在坯料环61M的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧不同，在这一点上，与第四实施方式相同，但存在如下差别。
即，如图13所示，在本实施方式的金属环的制造方法中，在氮化处理时，包含：沿宽度方向隔开间隔g1配置多个坯料环61M的配置工序；使氮化处理用的氨气从坯料环61M的宽度方向一方侧流动到另一方侧，以使得在由配置工序配置的多个坯料环61M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同、并且外周侧的气体的流速V1比内周侧的气体的流速V2大(V1＞V2)的第1气体流动工序；以及，在沿宽度方向隔开间隔的多个坯料环61M之间，如图13中箭头V4(以下也称为流速V4)所示，使气体从多个坯料环61M的外周侧和内周侧中的任一方流动到另一方的第2气体流动工序。
在此，使气体的流速V1、V2在多个坯料环51M的外周侧和内周侧不同的单元是在气体氮化槽80内被配置成在多个坯料环61M的外周侧和内周侧产生不同的气体的流速V1、V2的2种风扇83、84，如图13中所示，被配置在例如多个坯料环61M的下游侧。
在这种情况下，仅是在多个坯料环61M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同，但可以使氮化用的氨气在多个坯料环61M之间从内外的任一方朝向另一方、例如象图13所示从多个坯料环61M的内方侧朝向外方侧流动。在这样地调整气体的流动状态的状态下，作为工件的多个坯料环61M的表面附近的气体的流速(风速)，在坯料环61的外周面61a侧、内周面61b侧和两侧端面61c侧之间会相互不同。
另一方面，如对第四实施方式进行了的上述说明那样，在进行气体氮化处理的情况下，若工件表面的附近的风速变大，则由氮化所产生的硬化层深度有变浅的倾向，若工件表面的附近的风速增加，则工件表面的硬度(Hv)也降低。因此，如上述那样，调整风扇83、84的排气/送风能力而使多个坯料环61M的外周面61a侧、内周面61b侧和宽度方向两端面61c侧的气体的流速V1、V2变化，或者调整多个坯料环61M之间的间隔g1而使气体的流速V4变化，由此能够调整作为各自的氮化层的第1氮化层部62a、第2氮化层部62b和第3氮化层部62c的层厚度Pa～Pc。
因此，能够增大例如成为与构成无级变速器1的传动带2的元件15的接触点附近的内周面61b侧的第2氮化层部62b的层厚度Pb，提高其屈服强度，并且能够生成具有比第1氮化层部62a的层厚度Pa和第2氮化层部62b的层厚度Pb的任一个都薄的层厚度Pc的第3氮化层部62c。
在本实施方式中，也在构成层叠体金属环10L、10R的多个薄板金属环61的每一个中，产生越靠近其表面61s就越大的周向的压缩残余应力，在比氮化层62靠内方侧的非氮化部分61d的宽度方向两端侧的角部61e，成为产生由反作用导致的拉伸残余应力的状态，因此，在薄板金属环61的内外周面侧的第1、第2氮化层部62a、62b的附近的、位于薄板金属环61的宽度方向两端侧的第3氮化层部62c的附近的非氮化部分61d的宽度方向两端侧的角部61e，拉伸残余应力容易变高，但通过缩小宽度方向两端侧的第3氮化层部62c的层厚度Pc，能够将薄板金属环61的宽度方向两端部形成为对于与元件15的接触所要求的耐磨损所要强度以上的硬度，并且降低第3氮化层部62c的压缩残余应力。
因此，在薄板金属环61的第1氮化层部62a和第2氮化层部62b的附近的、位于宽度方向两端侧的第3氮化层部62c的附近的非氮化部分61d的宽度方向两端侧的角部61e，抑制了拉伸残余应力变高，从而能够抑制薄板金属环61的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中，提高带状层叠体金属环10L、10R的耐久性。其结果，在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，可以提供耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
另外，在本实施方式的金属环的制造方法中，与第四实施方式同样地，将直到氮化处理为止的工序设为与以往相同的工序，并且，使氮化处理时的气体的流速(氮化处理的条件)不同，以使得端部侧的第3氮化层部62c的层厚度Pc比中央部侧的第1、第2氮化层部62a、62b的层厚度Pa、Pb小，因此，可以高效率制造抑制了带状的薄板金属环61的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的层叠体金属环10L、10R和传动带2。
(第六实施方式)
图14示出了本发明的第六实施方式涉及的金属环的制造方法。
另外，由本实施方式的制造方法制造的金属环是与第四实施方式的薄板金属环51大致相同的金属环，因此，在以下的说明中，设为使用第四实施方式的坯料环51M进行氮化处理，对与第四实施方式的制造方法不同的点进行说明。
在本实施方式的金属环的制造方法中，在氮化处理时，包含：沿宽度方向隔开间隔g2配置多个坯料环51M的配置工序；使氮化处理用的氨气从坯料环51M的宽度方向的一侧流动到另一侧以使得在由配置工序配置的多个坯料环51M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同、并且外周侧的气体的流速V1比内周侧的气体的流速V2小(V1＜V2)的第1气体流动工序；以及，在沿宽度方向隔开间隔的多个坯料环51M之间，如图14中箭头V5(以下也称为流速V5)所示，使气体从多个坯料环51M的外周侧和内周侧中的任一方流动到另一方的第2气体流动工序。
在此，使多个坯料环51M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同的单元是在气体氮化槽80内被配置成在多个坯料环51M的外周侧和内周侧产生不同的气体的流速V1、V2的2种风扇85、86，如图14中所示，被配置在例如多个坯料环51M的上游侧。
在这种情况下，仅是在多个坯料环51M的外周侧和内周侧气体的流速V1、V2不同，但可以使氮化用的氨气以流速V5在多个坯料环51M之间从内外的任一方朝向另一方、例如如图14所示那样从多个坯料环51M的内方侧向外方侧流动。在这样地调整气体的流动状态的状态下，作为工件的多个坯料环51M的表面附近的气体的流速(风速)在坯料环51的外周面51a侧、内周面51b侧和两侧端面51c侧之间会相互不同。另外，如上述那样，在进行气体氮化处理的情况下，若工件表面的附近的风速变大，则由氮化所产生的硬化层深度有变浅的倾向，若工件表面的附近的风速增加，则工件表面的硬度也降低。因此，如上述那样，调整风扇85、86的送风能力，使多个坯料环51M的外周面51a侧、内周面51b侧和宽度方向两端面51c侧的气体的流速V1、V2变化，或者调整多个坯料环51M之间的间隔g2而使气体的流速V5变化，由此能够调整作为各自的氮化层的第1氮化层部52a、第2氮化层部52b和第3氮化层部52c的层厚度Pa～Pc。
在本实施方式中，进而，在多个坯料环51M的配置工序中，使多个坯料环51M沿宽度方向隔开间隔g2排队而配置；并且，在第2气体流动工序中，在多个坯料环51M的外周侧和内周侧中的任一方、例如多个坯料环51M的内周侧，沿气体流动方向隔开间隔g2而配置调整气体的流动方向的多个环状的薄板条87，使流速V2(＞V1)的氨气的一部分产生从多个坯料环51M的内周侧朝向外周侧(外周侧和内周侧中的另一方)的流速V5的第2气体流动。
因此，能够充分提高多个坯料环51M的两侧端面51c侧的气体的流速，能够生成具有比第1氮化层部52a的层厚度Pa和第2氮化层部52b的层厚度Pb的任一个都薄的层厚度Pc的第3氮化层部52c。
在本实施方式中，也能够得到与第1、第四实施方式同样的效果。
而且，在本实施方式中，通过薄板条87准确地调整第2气体流动的速度和方向，因此可以准确地调整多个坯料环51M的外周面51a侧、内周面51b侧和宽度方向两端面51c侧的氮化层的层厚度Pa～Pc。
(第七实施方式)
图15示出了本发明的第七实施方式涉及的金属环的制造方法。
另外，通过以下所述的各本实施方式的制造方法制造的金属环，为与第四实施方式的薄板金属环51大致相同的金属环，其制造方法与第六实施方式类似，因此，在以下的说明中，设为使用第四实施方式的坯料环51M进行氮化处理，对与第4、第六实施方式的制造方法不同的点进行说明。
在本实施方式的金属环的制造方法中，也与第六实施方式同样地顺次实行配置工序、第1气体流动工序和第2气体流动工序。另外，在气体氮化槽80内，在多个坯料环51M的上游侧配置有2种风扇85、86。
因此，能够如图15中所示那样使氮化用的氨气从多个坯料环51M的内方侧朝向外方侧流动。另外，如上述那样，通过调整风扇85、86的排气/送风能力，使多个坯料环51M的外周面51a侧、内周面51b侧和宽度方向两端面51c侧的气体的流速V1、V2变化，或者调整多个坯料环51M之间的间隔g2而使从多个坯料环51M之间通过的气体的流速V6变化，由此能够调整作为各自的氮化层的第1氮化层部52a、第2氮化层部52b和第3氮化层部52c的层厚度Pa～Pc。
在本实施方式中，进而，在第2气体流动工序中，在多个坯料环51M的外周侧和内周侧中的任一方、例如多个坯料环51M的内周侧，沿气体流动方向隔开间隔g2而配置向放射外方向喷射氨气和氮气的多个喷嘴88，并在相邻的多个坯料环51M之间产生从多个坯料环51M的内周侧朝外周侧的第2气体流动。
因此，能够充分提高多个坯料环51M的两侧端面51c侧的气体的流速，能够生成具有比第1氮化层部52a的层厚度Pa和第2氮化层部52b的层厚度Pb的任一个都薄的层厚度Pc的第3氮化层部52c。
在本实施方式中，也能够得到与第六实施方式同样的效果。
而且，在本实施方式中，可以通过多个喷嘴88准确地调整第2气体流动的速度和方向，因此可以准确地调整多个坯料环51M的外周面51a侧、内周面51b侧和宽度方向两端面51c侧的氮化层的层厚度Pa～Pc。
另外，多个喷嘴88可以朝向多个坯料环51M的径向，也可以相对于该径向，向周向或/和轴向倾斜。另外，也可以使多个喷嘴88沿多个坯料环51M旋转。
(第八实施方式)
图16A和图16B示出了本发明的第八实施方式涉及的金属环的制造方法。
在本实施方式的金属环的制造方法中，如图16A所示，在氮化处理时，将多个坯料环51M沿宽度方向隔开间隔g3而配置，并且，如图16B所示，使多个坯料环51M相对于配置中心偏心以使得相互在径向上错开，并且使其偏心方向相互不同，使多个坯料环51M重叠的区域最小。
这样一来，可以消除相邻的坯料环51M彼此的间隔g3的间隙空间中的氨气的停滞，提高其流速V7。
此外，成为氨气主要从多个坯料环51M的内方侧流出到外方侧、且部分性地从多个坯料环51M的外方侧向内方侧流出的状态，但在多个坯料环51M的内周面51b的附近的氨气的流速V2，比多个坯料环51M的外周面51a的附近的氨气的流速V1大的状态下，通过调整流速V1、V2和它们的速度差，可以生成具有比第1氮化层部52a的层厚度Pa和第2氮化层部52b的层厚度Pb的任一个都薄的层厚度Pc的第3氮化层部52c。
因此，在本实施方式中，也可以期待与第四实施方式大致同样的效果。
另外，在本实施方式中，通过在多个坯料环51M的外周侧和内周侧调整气体的流速V1、V2和它们的速度差，不使用用于产生第2气体流动的特别手段，就能够使多个坯料环51M的宽度方向两端面的附近的气体的流速V4变化，能够调整多个坯料环51M的外周面51a侧、内周面51b侧和宽度方向两端面51c侧的氮化层52的层厚度Pa～Pc。
另外，在上述的各实施方式中，将传动带2设为如图2所示那样的插入到元件15的两侧那样的传动带，但也可以是组装于在宽度方向中央部具有向外侧开的凹部那样的元件的传动带，元件形状没有特别限定。另外，在上述实施方式中，例示了层叠有多枚的薄板金属环11、31、41、51、61的任一种的层叠体金属环10L、10R，但对于其层叠枚数不为多枚，而为2枚的带状的金属环、或者不层叠就使用的带状的金属环，本发明也能够适用。
此外，不言而喻，成为坯料的钢板材料的种类、氮化处理用的气体的种类没有特别的限定。
如以上说明，本发明涉及的金属环及其制造方法，通过相对于金属环或者构成该金属环的多个薄板金属环的各自的两面侧的第1、第2氮化层部，减小宽度方向两端侧的第3氮化层部的层厚度，抑制了在非氮化部分的宽度方向两端侧的角部中的拉伸残余应力变高的情况，因此，可以提供抑制了宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环，而且，使用于生成两氮化层部的条件或处理后的加工条件不同，以使得端部侧的氮化层部的层厚度比中央部侧的氮化层部的层厚度小，因此，获得了可以高效率地制造抑制了金属环的宽度方向两端部的强度富余量的降低和拉伸应力的集中的耐久性优异的金属环的效果。适合于通过以层叠状态组装多个元件来构成无级变速器用的传动带的金属环及其制造方法都是有用的。
附图标记说明
1：无级变速器(带式无级变速器)；2：传动带；4：主带轮；5：副带轮；10L、10R：层叠体金属环；11、31、41、51、61：薄板金属环；11M、31M、41M、51M、61M：坯料环；11a、31a、41a、51a、61a：外周面；11b、31b、41b、51b、61b：内周面；11c、31c、41c、51c、61c：宽度方向两端面；11d、31d、41d、51d、61d：非氮化部分；11e、31e、41e、51e、61e：角部；11s、31s、41s、51s、61s：表面；12、32、42、52、62：氮化层；12a、32a、42a、52a、62a：第1氮化层部；12b、32b、42b、52b、62b：第2氮化层部；12c、32c、42c、52c、62c：第3氮化层部；12d、32d、42d、52d、62d：倒角形状部；15：元件；16A、16B：辊；17：阻碍氮化膜；18：磨削刷；80：气体氮化槽；81、82、83、84、84、85、86：风扇；87：薄板条(louver board)；88：喷嘴；g1、g2、g3：间隔；L1：浓化层；L2：缺乏层；L3a：氧化膜；L3c：氧化膜(阻碍氮化的物质)；Mc：表层部分；Pa、Pb、Pc：层厚度(硬化层深度)；V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7：流速。

Claims (12)

1.一种金属环，作为环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层，构成带式无级变速器的金属带的一部分，其特征在于，
所述氮化层由位于所述带状体的外周面侧的第1氮化层部、位于所述带状体的内周面侧的第2氮化层部和位于所述带状体的宽度方向两端面(11c)侧的第3氮化层部构成，
所述第3氮化层部的层厚度比所述第1氮化层部和所述第2氮化层部的任何一个的层厚度都小。
2.一种金属环，具备作为各自周长相互稍有不同的环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层的多个薄板金属环，以在内外层叠该多个薄板金属环的状态构成带式无级变速器的金属带的一部分，其特征在于，
所述多个薄板金属环的各自的所述氮化层，由位于所述带状体的外周面侧的第1氮化层部、位于所述带状体的内周面侧的第2氮化层部和位于所述带状体的宽度方向两端面(11c)侧的第3氮化层部构成，
所述第3氮化层部的层厚度比所述第1氮化层部和所述第2氮化层部的任何一个的层厚度都小。
3.根据权利要求2所述的金属环，其特征在于，
所述多个薄板金属环的各自的所述氮化层，在所述第3氮化层部与所述第1氮化层部之间以及所述第3氮化层部与所述第2氮化层部之间具有表面弯曲的倒角形状部，
所述第3氮化层部的层厚度，在所述倒角形状部越靠近所述第1氮化层部和所述第2氮化层部之中的任一方越大。
4.根据权利要求2或3所述的金属环，其特征在于，所述多个薄板金属环的各自的所述第1氮化层部中的压缩残余应力比所述第2氮化层部中的压缩残余应力大。
5.一种金属环的制造方法，是制造作为环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层、构成带式无级变速器的金属带的一部分的金属环的方法，其特征在于，
包括下述的层厚度调整工序：在对作为环形的带状体而形成的坯料环实施形成所述氮化层的氮化处理时，使所述氮化处理的条件或者阻碍条件在所述坯料环的宽度方向两端部侧和宽度方向中央部侧不同，以使得在所述坯料环的所述宽度方向两端部侧形成的端部侧的氮化层部的层厚度比在所述坯料环的所述宽度方向中央部侧形成的中央部侧的氮化层部的层厚度小。
6.根据权利要求5所述的金属环的制造方法，其特征在于，包括：
阻碍氮化物质生成工序，该工序在所述坯料环的宽度方向两端部生成阻碍氮化的物质；和
氮化工序，该工序对所述阻碍氮化物质生成工序之后的所述坯料环进行氮化处理，生成所述端部侧的氮化层部和所述中央部侧的氮化层部。
7.根据权利要求6所述的金属环的制造方法，其特征在于，包括：
准备工序，该工序准备由钢坯料形成的筒状体，所述钢坯料含有一氧化就形成阻碍氮化的作用的特定的强化元素；
退火工序，该工序将所述筒状体加热到退火温度，在所述筒状体的表面附近生成所述强化元素的氧化物的浓度比其他的部分高的浓化层，并且在所述浓化层的下面生成所述强化元素的氧化物的浓度比所述钢坯料低的缺乏层；
裁断工序，该工序将所述退火工序之后的所述筒状体裁断成预先设定的宽度尺寸，形成所述坯料环；
浓化层除去工序，该工序一边使所述缺乏层的至少一部分残留成预先设定的层厚度一边从所述坯料环的外周面部和内周面部除去所述浓化层；
氧化工序，该工序使所述浓化层除去工序之后的所述坯料环的表面氧化，在所述坯料环的所述宽度方向中央部侧生成所述缺乏层的氧化膜，并且在所述坯料环的宽度方向两端部侧生成所述特定的强化元素的氧化物的浓度比所述缺乏层的氧化膜高的所述钢坯料的氧化膜；和
氮化工序，该工序在所述特定的强化元素的氧化物的浓度在所述宽度方向中央部侧和所述宽度方向两端部侧不同的状态下，对所述氧化工序之后的所述坯料环进行氮化处理，生成所述端部侧的氮化层部和所述中央部侧的氮化层部。
8.根据权利要求5所述的金属环的制造方法，其特征在于，包括：
阻碍氮化的膜的形成工序，该工序在所述坯料环的宽度方向两端部的表面上形成含有阻碍氮化的物质的阻碍氮化的膜；和
氮化工序，该工序对形成有所述阻碍氮化的膜的所述坯料环进行氮化处理，生成所述端部侧的氮化层部和所述中央部侧的氮化层部。
9.根据权利要求5所述的金属环的制造方法，其特征在于，包括：
配置工序，该工序在所述宽度方向隔开间隔而配置多个所述坯料环；
第1气体流动工序，该工序使氮化处理用的气体以在由所述配置工序配置的所述多个坯料环的外周侧和内周侧流速不同的方式从所述坯料环的所述宽度方向的一侧流动到另一侧；和
第2气体流动工序，该工序使所述气体在沿所述宽度方向隔开间隔的所述多个坯料环之间从所述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的任一侧流动到另一侧。
10.根据权利要求9所述的金属环的制造方法，其特征在于，
在所述配置工序中，使所述多个坯料环沿所述宽度方向隔开间隔排队而配置；并且，
在所述第2气体流动工序中，在所述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的任一侧，使所述气体的一部分产生朝向所述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的另一侧的第2气体流动。
11.根据权利要求9所述的金属环的制造方法，其特征在于，
在所述配置工序中，以在所述宽度方向隔开间隔并且在径向错开的方式配置所述多个坯料环；
使所述气体的一部分产生从所述多个坯料环的外周侧和内周侧之中的任一方朝向另一方侧的第2气体流动。
12.一种金属环的制造方法，是制造作为环形的带状体而形成并且在表面部具有氮化层、构成带式无级变速器的金属带的一部分的金属环的方法，其特征在于，对作为环形的带状体而形成的坯料环实施了形成所述氮化层的氮化处理之后，削除所述坯料环的宽度方向两端部的表层部分从而缩小所述端部侧的氮化层部的层厚度，使得在所述坯料环的所述宽度方向两端部侧形成的所述端部侧的氮化层部的层厚度比在所述坯料环的宽度方向中央部侧形成的中央部侧的氮化层部的层厚度小。
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