JP2001254744A

JP2001254744A - 高面圧疲労強度を有するトロイダル式無断変速機用転動部材

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Publication number: JP2001254744A
Application number: JP2000066730A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Ogawa; 一義小川; Shoji Hotta; 昇次堀田; Izuru Yamamoto; 出山本; Hideo Aihara; 秀雄相原; Masazumi Onishi; 昌澄大西
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、トロイダル式無断変速機の入力デ
ィスク、出力ディスク及びローラ等、高い接触圧力の下
で動力を伝達しながら転動するトロイダル式無断変速機
用転動部材であって、従来よりも更に高い面圧疲労強度
を有する転動部材を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、転動部材同士の転動時に、転
動部材の内部に発生するせん断応力に対する抵抗力を大
きくして、転動部材の内部亀裂の発生を抑制する。その
ために、本発明にかかる転動部材２４，３０，３２、少
なくとも０.１５から０.４重量％のＣを含む構造用鋼か
ら成り、浸炭焼入れにより形成された硬化層内の最大せ
ん断応力振幅発生部におけるビッカース硬さが７８０以
上で、残留オーステナイトの量が１２体積％以下となる
ようにしたのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高面圧疲労強度を
有する転動部材に関し、特に高い接触圧力（面圧）によ
り転動部材の内部に発生する亀裂の発生が低減されたト
ロイダル式無断変速機用転動部材に関する。ここで、
「トロイダル式無断変速機用転動部材」とは、トラクシ
ョンドライブ式無断変速機の一種であるトロイダル式無
断変速機びの主要な構成要素である入力ディスク、出力
ディスク及びローラのように高い接触圧力の下で動力を
伝達しながら転動する部材を言う。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すようなトロイダル式無断変速
機において、入力軸から加えられた動力は入力ディスク
からローラへ接線方向の力（「トラクション」と呼ばれ
る）によって伝達され、更にローラから出力ディスクへ
と同じく接線方向の力によって伝達される。この場合、
力の伝達はディスクとローラとの間の接触部に介在する
トラクションオイルを通じて行われ、伝達できる力の大
きさＦはディスクとローラとを押付ける荷重をＮとし、
トラクションオイルによって発生するトラクション係数
をμｔとすれば、Ｆ＝μｔ×Ｎ（１）で表される。トラクション係数μｔはオイルによって殆
ど決まるため、伝達できる力を大きくするためには、押
付け荷重Ｎをできるだけ大きくする必要がある。従っ
て、入出力ディスク及びローラは非常に高い面圧に耐え
る必要がある。

【０００３】同様に高い面圧にさらされる転動部材とし
ては、玉軸受やころ軸受がある。しかし、これらはトロ
イダル式無断変速機用転動部材に比べて、動力を伝達す
る必要がないので接触面に作用する接線方向の力が小さ
く、転動部材である鋼球やころの直径がトロイダル式無
断変速機のローラに比べて小さいので、高い応力の作用
する範囲が狭い。

【０００４】一方、トロイダル式無断変速機用転動部材
においては、動力を接触面における接線方向の力で伝達
するため、接触面にはそれに応じた大きなせん断力が作
用すると同時に、押付け荷重Ｎによる非常に大きな接触
面圧が作用する。接触面圧の作用する面積は押付け荷重
が大きいことと、ローラの直径が軸受の鋼球等に比べて
大きいため、非常に大きくなっている。従って、この接
触面圧によってトロイダル式無断変速機用転動部材の内
部に発生する応力は、軸受等に比べて、より深くかつ幅
広い範囲で大きな値を持つ。更に、トロイダル式無断変
速機用転動部材では、その原理上、接触面において接触
楕円の中心周りの回転滑り（以下「スピン滑り」と呼
ぶ）が軸受に比べて大きく、接触面積が大きいことと相
俟って、接触面で大きな発熱がある。以上のことから、
トロイダル式無断変速機用転動部材においては、軸受と
は異なる要件を満足する材料開発が必要である。

【０００５】この点、特開平９−７９３３６号公報に開
示されたクロムを含む構造用鋼から成るトロイダル式無
段変速機用転動部材においては、転動部材の面圧疲労強
度を決定する際に、転動部材の転動面における圧縮応力
のほかに、転動部材の内部に発生するせん断応力を考慮
している。即ち、この転動部材では、浸炭窒化処理によ
って転動部材の転動面における窒素の量を規定するとと
もに、転動部材同士の接触により転動部材の内部に発生
するせん断応力が最大となる深さＺst近傍における炭素
と窒素の合計量を規定している。これにより、深さｄ≦
０．２Ｚstでは残留オーステナイトの量を２０から４５
体積％で、ビッカース硬さをＨｖ５００以上に、０．５
Ｚst≦ｄ≦１．４Ｚstではビッカース硬さをＨｖ７００
以上にしている。

【０００６】

【発明が解決すべき課題】本発明者等は、更に高い面圧
疲労強度を有するトロイダル式無断変速機用転動部材を
提供することを目的として成されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記特開
平９−７９３３６号公報に開示された無段変速機用転動
部材の残留オーステナイトの量及びビッカース硬さにつ
いて研究を重ねた。残留オーステナイトは転動部材の表
面でのなじみ性を向上させ、表面を起点とする疲労破壊
を抑制して、転動疲労強度を向上させる上では有効であ
る。

【０００８】しかし、本発明者は、更に高い転動部材の
転動疲労寿命を得るためには、硬さの低い残留オーステ
ナイトが多く含まれていることは望ましくないと考え
た。即ち、上述したように、無段変速機の入出力ディス
クとローラとの転動接触時には入出力ディスク及びロー
ラの表面に高い接触圧力とせん断力とが作用し、それに
基づき入出力ディスク及びローラの内部にせん断応力が
発生する。しかるに、残留オーステナイトはマルテンサ
イトに比べて硬度が低く、塑性変形に対する抵抗が小さ
い。

【０００９】従って、入出力ディスク及びローラの硬化
層における残留オーステナイトの量が多い（硬さが低
い）場合、このせん断応力によって硬さの低い残留オー
ステナイトには局所的に大きな塑性ひずみが生ずる。そ
して、この塑性ひずみが亀裂に発展して、入出力ディス
ク及びローラの破損につながることがあると考えたので
ある。

【００１０】そして、本発明者等は、転動部材の残留オ
ーステナイトの量を更に少なくすることにより、転動部
材間に作用する接触圧力とせん断力とにより転動部材の
内部に発生するせん断応力に対する抵抗が大きくなり、
せん断応力により転動部材の内部に発生する亀裂を低減
することを見い出した。また、この場合、残留オーステ
ナイトの量を少なくすると同時に、硬化層のビッカース
硬さを高く保つ必要があることを見出して、本発明を完
成したものである。

【００１１】即ち、本発明の高面圧疲労強度を有する転
動部材は、少なくとも０.１５から０.４重量％のＣを含
む構造用鋼から成り、浸炭焼き入れにより形成された硬
化層内の最大せん断応力振幅発生部におけるビッカース
硬さが７８０以上で、残留オーステナイトの量が１２体
積％以下としたものである。

【００１２】このような最大せん断応力振幅発生部にお
けるビッカース硬さ及び残留オーステナイト量は、例え
ば構造用鋼を浸炭・拡散し、焼き入れし、ザブゼロ処理
した後、焼き戻しすることにより得られる。

【００１３】

【発明の実施の態様】トロイダル式無断変速機用転動部
材とは、上述したように、無断変速機における入力ディ
スク、出力ディスク及びローラ等、高い接触面圧の下
で、動力を伝達しながら転動する部材を言う。

【００１４】転動部材を構成する構造用鋼は、構造用炭
素鋼及び構造用合金鋼を含み、何れの場合でも少なくと
も０.１５から０.４重量％のＣを含む。Ｃの量が０．１
５重量％よりも少ないと転動部材の内部の強度が不足す
る。一方、構造用鋼の表層部は浸炭焼入れするので、構
造用鋼自体が０．４重量％以上のＣを含むことは望まし
くない。何故ならば、０．４重量％以上のＣを含む構造
用鋼に浸炭焼入した場合には、浸炭焼入れにより硬化層
に発生する圧縮残留応力の大きさが非常に小さくなり、
それによって転動疲労強度の向上が達成されなくなる。

【００１５】浸炭焼入れの方法は、固体浸炭法、液体浸
炭法、ガス浸炭法、真空浸炭法又はプラズマ浸炭法の何
れでも良い。浸炭焼入れにより形成された硬化層内の最
大せん断応力振幅発生部付近におけるビッカース硬さが
７８０よりも小さい場合、及び硬化層内の最大せん断応
力発生地点における残留オーステナイトの量が１２体積
％より多い場合は、何れも顕著な効果（破損寿命の延
長）は得られない。

【００１６】浸炭焼き入れした硬化層の表面粗さは、転
動部材間のすべり率と相まって、転動部材の破損寿命に
影響する。すべり率が比較的小さい（−０．５％）場合
は、転動部材の表面粗さが０．１μmRaでも所望の寿命
が得られる。しかし、転動部材間のすべり率が比較的大
きく（−５．０％）なると、転動部材の表面粗さが０.
０６μmRa以下でなければ、所望の寿命は得られない。
ここで、「すべり率」とは、一方（通常駆動側）の転動
部材の転動距離に対する他方（通常被駆動側）の転動部
材の転動距離の割合をいい、駆動側の転動部材の転動距
離をＬ１とし、被駆動側の転動部材の転動距離をＬ２と
するとき、すべり率＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１（２）で表わされる。

【００１７】また、転動部材の浸炭焼き入れした硬化層
は０.６から０.９重量％のＣを含むことができる。Ｃの
量が０.６重量％以下では、十分な硬さの硬化層が得ら
れず、硬化層の強度が不足する。一方、Ｃの量が０.９
重量％を越えると、硬化層には初析炭化物が生成し、硬
化層は見かけの硬さは高いものの、炭化物を除いた基地
の鋼の部分の硬さはむしろ低下するため、十分な転動疲
労強度の向上が達成されなくなる。硬化層の深さは、転
動部材の大きさ、寸法に応じて１．０から５．０ｍｍと
することができる。

【００１８】さらに、構造用鋼は、０.４から５.０重量
％のＮｉ、０.４から３.０重量％のＣｒ、又は０.１か
ら１.０重量％のＭｏのうち、１種又は２種以上を含む
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面、表をもと
に詳述する。

【００２０】表１に本発明の実施例１から５を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】上記実施例１から５は、以下のようにして
製造された。

【００２３】肌焼き鋼SCr420（約０．２重量％のＣ、約
１．２重量％のＣｒ、及び約０．９重量％のＭｎを含
む）を転動試験片の形状に荒加工した一対の円板状の試
験片素材（直径６０．５ｍｍ、厚さ１６．５ｍｍ）を用
意し、図１に示す条件で熱処理した。即ち、はじめにａ
で示すように930°Cで1080分間浸炭、拡散し、次にｂで
示すように850°Cで２０分間保持後焼き入れした。浸炭
後の硬化層の炭素濃度は約０.８重量％であり、硬化層
の深さは約２ｍｍである。

【００２４】その後、肌焼き鋼中の残留オーステナイト
を低減させるために、ｃで示すように−７０°Ｃで３０
分間サブゼロ処理し、最後にｄで示すように150°Cで１
２０分間焼き戻しした。次に、この試験片素材の転動面
である外周面を研削及びラッピングし、仕上げ加工して
図２に示す一対の転動試験片１０及び１４とした。

【００２５】何れの実施例１から５でも、図２に示す一
方の転動試験片１０は円板状で、直径６０ｍｍ、幅１６
ｍｍで、転動面１２は半径５０ｍｍの円弧面とされてい
る。他方の転動試験片１４は円板状で直径６０ｍｍ、幅
１６ｍｍで、転動面１６は平坦面とされている。このよ
うに一方の転動試験片１０の転動面１２を円弧面とし、
他方の転動試験片１４の転動面１６を平坦面としたの
は、軸受の転動体及び無段変速機のローラの転動面は曲
率の大きい（曲率半径の小さい）球面の一部からなり、
軸受の内外輪及び無段変速機の入出力ディスクの転動面
は曲率の小さく（曲率半径の大きく）より平面に近い球
面の一部から成ることを考慮したものである。

【００２６】表１に示すように、転動試験片１０、１４
の転動面１２、１６の表面粗さは、実施例１から４では
０.１μmRa、実施例５では０.０５μmRaとした。ここ
で、Ｒａは中心線平均粗さを示す。

【００２７】また、各実施例１から５において最大せん
断応力振幅が発生する深さｄｓ_maxでのビッカース硬さ
は８１０から８２５である。このうち、実施例１の転動
試験片１０、１４におけるビッカース硬さ分布が図３に
示されている。それによると、ビッカース硬さは、転動
試験片１０、１４の転動面（表面）１２、１６から１ｍ
ｍ以内では８００以上、１.２ｍｍの点では約７５０、
そして１．５ｍｍの点では約７００である。

【００２８】なお、転動試験片１０、１４内の最大せん
断応力振幅が発生する深さｄｓ_maxは、「H.A. Rothbart
著,"Mechanical Design and System Handbook" McGrow
Hill(1964年発行）」に記載された理論計算により求め
た。この理論計算によれば、二つの転動部材が小さな楕
円領域で点接触する場合に発生する二種類のせん断応力
のうち、転動面と平行な方向に発生するせん断応力は両
振になり、このせん断応力振幅は接触楕円の長軸／短軸
比によって、転動方向の径の約四分の一から六分の一の
深さの点で最大となることが知られている。

【００２９】各実施例１から５の転動試験片におけるｄ
ｓ_maxでの残留オーステナイトの量は７から１０体積％
である。このうち、実施例１の転動試験片１０，１４に
おける残留オーステナイト量が図４に示されている。そ
れによれば、残留オーステナイトの量は、転動試験片１
０，１４の転動面１２，１６から０．５ｍｍの点では７
から８体積％であり、１．０ｍｍの点では約６体積％と
なっている。

【００３０】尚、ｄｓ_maxでのビッカース硬さの測定は
マイクロビッカース硬さ計を用いて測定荷重３００ｇｆ
で行った。また残留オーステナイト量の測定はＸ線法に
よった。

【００３１】上記表１には比較例１から７も示されてい
る。このうち、比較例１から５の試験片素材は肌焼き鋼
SCr420を用い、比較例６及び７の試験片素材は高炭素ク
ロム軸受鋼SUJ2（０.９５から１.１０重量％のＣ、１.
３０から１.６０重量％のＣｒ、及び０.５０重量％以下
のＭｎを含む）を用いた。そして、比較例１から５は、
上記図１に示した熱処理の各工程のうち、サブゼロ処理
以外の各工程、即ち浸炭、拡散工程、焼入れ工程及び焼
戻し工程を経て製造された。これに対して、比較例６及
び７は、８５０℃で４５分間保持後焼入れし、その後１
７０℃で９０分間焼戻しした。

【００３２】比較例１から７の寸法は実施例１から５の
寸法と同じである。

【００３３】表１から明らかなように、表面粗さは、比
較例１から４、６及び７では０.１μmRaとし、比較例５
では０.０５μmRaとした。また、各比較例１から５のｄ
ｓ_m _axにおけるビッカース硬さは７４０から７５０であ
り、ｄｓ_maxにおける残留オーステナイトの量は１９か
ら２１体積％である。尚、比較例６及び７では、ｄｓ
_maxにおけるビッカース硬さは８００で、残留オーステ
ナイト量は１２体積％である。

【００３４】上記実施例１から５及び比較例１から７の
転動試験片を用いて、表２に示す条件で転動疲労試験を
行った。

【００３５】その際、各実施例１から５及び各比較例１
から７において、すべり率−５．０％を得るには、一方
の転動試験片１０の回転数を2000ｒｐｍとし、他方の転
動試験片１４の回転数を2100ｒｐｍとした。尚、外径は
両方の転動試験片１０，１４とも６０ｍｍとした。ま
た、すべり率−０．５％を得るには、両方の転動試験片
１０，１４の回転数を2000ｒｐｍとし、一方の転動試験
片１０の外径を５９．７ｍｍとし、他方の転動試験片１
４の外径を６０ｍｍとした。その結果、滑り率は、実施
例１及び２では−０.５％、実施例３、４及び５では−
５.０％であり、比較例１、２、６及び７では−０.５％
で、比較例３、４及び５では−５.０％であった。

【００３６】負荷ヘルツ応力は、実施例１及び３では
４.２ＧＰａ、実施例２、４及び５では３.９ＧＰａと
し、比較例１、３及び６では４.２ＧＰａ、比較例２、
４、５及び７では３.９ＧＰａとした。ここで、「負荷
ヘルツ応力」とは、軸受の内外輪と転動体との接触等の
ように、接触面積が接触部材に対して十分に小さい場合
に接触部材間の接触圧力により生ずる最大圧縮応力を言
う。負荷ヘルツ応力は、各転動試験片１０、１４の材質
・形状、両転動試験片１０、１４に加える負荷荷重Ｆ
（図２参照）を用いて計算される。負荷荷重Ｆは実施例
１及び３では１９.１ｋＮ、実施例２、４及び５では１
５.３ｋＮとし、比較例１、３及び６では１９.１ｋＮ、
比較例２、４、５及び７では１５.３ｋとした。

【００３７】ヘルツ応力を３.９ＧＰａとした上で、転
動試験片１０，１４を回転させた場合に転動試験片１
０，１４内に生ずるせん断応力分布が図５に示されてい
る。それによれば、転動試験片１０，１４に生ずるせん
断応力は転動面から約０.４１ｍｍで最大（約930MPａ)
となっている。この試験では、ヘルツ応力が４．２ＧＰ
ａのときds_maxは０.４４ｍｍとなり、ヘルツ応力が３.
９ＧＰａのときｄｓ_maxは０.４１ｍｍとなっている。

【００３８】以上の条件で実施例１から５及び比較例１
から７の転動疲労試験をしたとき、各転動試験片が破損
するまでの回転回数は表２に示す通りである。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２において、表面粗さが０．１μmRa
で、すべり率が−０.５％である実施例１、２及び比較
例１、２についてみると、実施例１及び２の破損寿命
は、それぞれ比較例１及び２の破損寿命の７倍である。
これは、実施例１及び２では、ｄｓ _maxにおけるビッカ
ース硬さがそれぞれ８２０、８１０で、残留オーステナ
イトの量がそれぞれ７体積％、８体積％であるのに対し
て、比較例１及び２では、ｄｓ_maxにおけるビッカース
硬さがそれぞれ７５０、７４０で、残留オーステナイト
の量がそれぞれ１９体積％、２１体積％であることに関
連している考えられる。

【００４１】一方、すべり率が−５.０％である実施例
３から５及び比較例３から５についてみると、破損寿命
は、ｄｓ_maxにおけるビッカース硬さ及び残留オーステ
ナイト量のみならず、転動試験片の表面粗さの大小に影
響されることが分かる。即ち、実施例３から５では、ｄ
ｓ_maxにおけるビッカース硬さは８２０で、残留オース
テナイト量は７から１０体積％であり、比較例３から５
ではｄｓ_maxにおけるビッカース硬さは７４０から７５
０で、残留オーステナイト量は１９から２１体積％であ
り、実施例３から５と比較例３から５とではｄｓ_maxに
おけるビッカース硬さ及び残留オーステナイト量に差が
ある。しかも、図３及び図４から明らかなように、実施
例１の転動試験片１０、１４では、転動試験片の表面に
おけるビッカース硬さは約８４０で、残留オーステナイ
トの量は９から１１体積％である。

【００４２】しかし、表面粗さが０.１μmRaである実施
例３、４の破損寿命は、同じく表面粗さが０.１μmRaで
ある比較例３、４の破損寿命の約１.５倍である。これ
に対して、表面粗さが０.０５μmRaである実施例５の破
損寿命は、同じく表面粗さが０.０５μmRaである比較例
５の破損寿命の約５倍である。

【００４３】これは、転動試験片１０、１４間のすべり
率が大きい場合は、転動試験片の表面粗さが大きく（粗
く）て転動試験片の表面の凹凸の差が油膜厚さよりも大
きくなると、表面の凹凸同士の衝突の頻度が増し、転動
試験片１０，１４に表面に亀裂が発生して寿命を低下さ
せる。これに対して、転動試験片の表面粗さが小さく
（滑らかで）転動試験片の表面の凹凸の差が油膜厚さよ
りも小さいと、表面の凹凸同士の衝突に起因する表面亀
裂が減少するからと考えられる。

【００４４】尚、比較例６及び７では、ｄｓ_maxにおけ
るビッカース硬さが共に８００で、残留オーステナイト
の量がともに１２体積％であり、この点では実施例１及
び２と大差はない。しかし、比較例６及び７では破損寿
命は実施例１及び２の破損寿命の数分の一であり、比較
例１及び２の破損寿命と同程度である。これは、比較例
６及び７の転動試験片はＣ（炭素）を１％含む高炭素ク
ロム軸受鋼で形成されているので、金属組織中には多数
のコンマ数μｍサイズの初析炭化物が均一に分散生成し
てこれが硬さを上昇させているが、基地の部分の硬さは
低いためであると考えられる。

【００４５】次に、本発明の転動部材をフルトロイダル
型無段変速機に適用して行った転動疲労試験について説
明する。

【００４６】無断変速機は、図６に示すように、回転す
る入力軸２０と、入力軸２０上に嵌合され、ディスク押
圧部材２２により軸方向に押圧されて入力軸２０と一体
化される入力ディスク２４と、軸受２６を介して入力軸
２０上に取付けられた出力軸２８と、出力軸２８と一体
化された出力ディスク３０と、入力ディスク２４と出力
ディスク３０との間に配置された一対のローラ３２と、
からなる。

【００４７】このフルトロイダル型無段変速機におい
て、入力ディスク２４、出力ディスク３０及びローラ３
２を本発明の転動部材（実施例６）及び比較例８で構成
した。実施例６及び比較例８の表面粗さ、ｄｓ_maxにお
けるビッカース硬さ、残留オーステナイトの量は表３に
示す通りである。

【００４８】

【表３】

【００４９】実施例６では、入力ディスク２４、出力デ
ィスク３０及びローラ３２は、何れもクロムモリブデン
（CrMo）鋼SCM420から成り、有効硬化層深さ３．５ｍｍ
の浸炭焼入れ及びサブゼロ処理を施した。ローラ３２は
直径１００ｍｍ、厚さ１３ｍｍで、転動面３２ａの曲率
は半径２０ｍｍである。入力ディスク２４及び出力ディ
スク３０の転動面２４ａ及び３０ａの曲率は半径５０ｍ
ｍである。

【００５０】これに対して、比較例８では、入力ディス
ク２４、出力ディスク３０及びローラ３２は何れも高炭
素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から成り、焼入れ及び焼戻し処
理を施した。比較例８の諸寸法は実施例６の諸寸法と同
じである。

【００５１】試験条件としては、実施例６及び比較例８
とも、ディスク押圧部材２２による入力ディスク２４及
び出力ディスク３０のローラ３２へのディスク押付け荷
重は１０２ｋＮとし、負荷ヘルツ応力は４．２ＧＰａと
した。また、実施例６及び比較例８とも、入力軸１０の
回転速度は1000rpmとし、変速比は１対１とし、潤滑油
はトラクションオイルを用いた。

【００５２】上記実施例６及び比較例８により上記条件
で行った転動疲労試験の結果を表４に示す。

【００５３】

【表４】

【００５４】表4から明らかなように、実施例６の破損
寿命は比較例８の破損寿命の約８倍となっている。これ
は、比較例６のところで述べたのと同様に、比較例８で
は金属組織中に多数のコンマ数μｍサイズの初析炭化物
が均一に分散生成してこれが硬さを上昇させているが、
基地の部分の硬さは低いためであると考えられる。これ
に対して、実施例６では、初析炭化物は全く認められな
いにも関わらず基地のそのもののビッカース硬さが８７
０と高くなっており、これが長寿命の原因と考えられ
る。

【００５５】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明において
は、軸受の内外輪及び転動体や、無断変速機の入出力デ
ィスク及びローラのような転動部材において、浸炭焼入
れにより形成される硬化層内の最大せん断応力振幅発生
部におけるビッカース硬さを７５０以上とし、残留オー
ステナイト量を１５体積％以下にした。これは、構造用
鋼の焼入れ後焼戻し前にサブゼロ処理を施して、残留オ
ーステナイトの量を減少させて硬度を上げることにより
達成した。

【００５６】その結果、転動部材同士の接触転動時に接
触面に作用する圧縮応力に基づき転動部材の内部に発生
するせん断応力により転動部材の内部に生ずるせん断応
力に基づく内部亀裂の発生が低減、抑制でき、破損まで
の寿命（回転数）が延長できる効果が奏される。

【００５７】また、本発明によれば、転動部材の硬化層
のＣを０.６から０.９重量％とすることにより、上記最
大せん断応力振幅発生部におけるビッカース硬さが７８
０以上、残留オーステナイト量が１２体積％以下の特性
をより確実に得られる。更に、転動部材の硬化層の表面
粗さを所定値（例えば０.０６μmRa）よりも小さくすれ
ば、たとえ転動部材のすべりが大きく（例えば−５．０
％程度）ても、所望の破損寿命が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる転動試験片の熱処理工程を示す
説明図である。

【図２】本発明に係る転動試験片を示す正面図である。

【図３】実施例１における転動試験片の表面からの距離
とビッカース硬さとの関係を示す説明図である。

【図４】実施例１における転動試験片の表面からの距離
と残留オーステナイト量との関係を示す説明図である。

【図５】ヘルツ応力が３．９ＧＰａの場合の転動試験片
の表面からの距離とせん断応力との関係を示す説明図で
ある。

【図６】本発明に係る転動部材が無断変速機に適用され
た場合の断面説明図である。

【符号の説明】

１０，１４：転動試験片１２，１６：転動
面２０：入力軸２４：入力ディス
ク２８：出力軸３０：出力ディス
ク３２：ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀田昇次愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者山本出愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者相原秀雄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大西昌澄愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA12 BA10 DA02 DA05 EA03 FA15 FA31 FA41 GA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも０.１５から０.４重量％のＣ
を含む構造用鋼から成り、浸炭焼入れにより形成された
硬化層内の最大せん断応力振幅発生部におけるビッカー
ス硬さが７８０以上で、残留オーステナイトの量が１２
体積％以下であることを特徴とするトロイダル式無断変
速機用転動部材。
【請求項２】前記浸炭焼入れした硬化層の表面粗さ
は、０.０６μmRa以下である請求項１に記載の高面圧疲
労強度を有する転動部材。
【請求項３】前記浸炭焼入れした硬化層は、０.６か
ら０.９重量％のＣを含む請求項１に記載の高面圧疲労
強度を有する転動部材。
【請求項４】前記構造用鋼は、さらに０.４から５.０
重量％のＮｉと、０.４から３.０重量％のＣｒと、０.
１から１.０重量％のＭｏのうち、１種又は２種以上を
含む請求項２又は３に記載の高面圧疲労強度を有する転
動部材。