JP2003322231A - Rolling body for toroidal type continuously variable transmission and manufacturing method - Google Patents

Rolling body for toroidal type continuously variable transmission and manufacturing method

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JP2003322231A
JP2003322231A JP2002128413A JP2002128413A JP2003322231A JP 2003322231 A JP2003322231 A JP 2003322231A JP 2002128413 A JP2002128413 A JP 2002128413A JP 2002128413 A JP2002128413 A JP 2002128413A JP 2003322231 A JP2003322231 A JP 2003322231A
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Japan
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variable transmission
continuously variable
rolling
inner ring
type continuously
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JP2002128413A
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Japanese (ja)
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Keizo Otani
敬造 尾谷
Takuo Yamaguchi
拓郎 山口
Noriko Uchiyama
典子 内山
Nobuo Kino
伸郎 木野
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling body improving the transmitable torque of a toroidal type continuously variable transmission. <P>SOLUTION: This rolling body has an inner ring 42 having a bearing rolling face 42a and a traction face 42b and an outer ring 43 having a bearing rolling face 43a. The bearing rolling faces have an effectively hardened layer comprising a first composition including C of 0.6 to 1.2 wt.%, Si of less than 0.35 wt.%, Mn of 0.2 to 1.5 wt.% Cr of 0.8 to 1.40 wt.% and Mo of 0.15 to 0.35 wt.% and Fe as reminder and obligatory impurity. The traction face has an effectively hardened layer comprising a second composition including C of 0.6 to 1.2 wt.%, Si of 0.50 to 1.5 wt.%, Ni of 0.40 to 4.5 wt.%, Mn of 0.20 to 1.5 wt.%, Cr of 1.5 to 3.0 wt.%, Mo of 0.50 to 2.0 and Cr+Mo of 2.5 to 4.0 wt.% and Fe as reminder and obligatory impurity. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トロイダル式無段
変速機用転動体およびその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rolling element for a toroidal type continuously variable transmission and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】トロイダル式無段変速機の転動体である
パワーローラの内輪のトラクション面(ディスク転動
部)は、準高温から高温かつ高面圧下で使用されるた
め、WEC(白色組織変化)型転動疲労剥離を呈する。
一方、内輪および外輪のベアリング転動面(ベアリング
溝部)は、オイル分解などにより発生した水素の浸入に
起因する水素脆性型転動疲労剥離を呈する。
2. Description of the Related Art The traction surface (disk rolling portion) of the inner ring of a power roller, which is a rolling element of a toroidal type continuously variable transmission, is used under a high surface pressure from a sub-high temperature to a WEC (white structure change). ) Type rolling fatigue peeling is exhibited.
On the other hand, the bearing rolling surfaces (bearing groove portions) of the inner ring and the outer ring exhibit hydrogen embrittlement type rolling fatigue peeling due to infiltration of hydrogen generated by oil decomposition or the like.

【0003】したがって、トラクション面およびベアリ
ング転動面における所定の剥離寿命を確保できる限界面
圧である転動疲労強度が、トロイダル式無段変速機の伝
達可能なトルクの大きさを制約している。
Therefore, the rolling contact fatigue strength, which is the limit surface pressure for ensuring a predetermined separation life on the traction surface and the bearing rolling surface, limits the amount of torque that can be transmitted by the toroidal type continuously variable transmission. .

【0004】そのため、例えば、特開2001−983
43号公報は、歯車やベアリング転動体などのように、
高い面疲労強度を必要とする動力伝達部品として適用さ
れる部材に係り、100〜300℃程度かつ高面圧下で
使用するのに好適な耐高面圧部材およびその製造方法を
開示している。
Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-983
No. 43 publication, like gears and bearing rolling elements,
It relates to a member applied as a power transmission component requiring high surface fatigue strength, and discloses a high surface pressure resistant member suitable for use under a high surface pressure of about 100 to 300 ° C. and a manufacturing method thereof.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの高出力化や部品の小型軽量化のさらなる要請によ
り、負荷がますます増大する傾向にある。そのため、ト
ロイダル式無段変速機の伝達可能なトルクの大きさの一
層の改善が求められている。
However, the load tends to increase more and more due to further demands for higher engine output and smaller and lighter components. Therefore, there is a demand for further improvement in the amount of torque that can be transmitted by the toroidal-type continuously variable transmission.

【0006】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、トロイダル式無段変速
機の伝達可能なトルクを改善できる転動体およびその製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems associated with the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a rolling element capable of improving the transmittable torque of a toroidal type continuously variable transmission and a method of manufacturing the rolling element. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、入力側
ディスクと出力側ディスクとの間に配置され、ベアリン
グ転動面およびトラクション面を有する内輪と、ベアリ
ング転動面を有する外輪とを有するトロイダル式無段変
速機用転動体を提供することにある。詳述すると、内輪
および外輪のベアリング転動面は、C:0.6〜1.2
wt%、Si:0.35wt%未満、Mn:0.20〜1.
5wt%、Cr:0.8〜1.40wt%、Mo:0.15
〜0.35wt%を含み、残部Feおよび不可避不純物か
らなる第1組成から構成される有効硬化層を有する。有
効硬化層の深さは、完成部品の表面におけるヘルツ接触
による最大せん断応力発生深さの2倍以上である。そし
て、内輪および外輪のベアリング転動面の表面近傍に
は、基地よりも水素の拡散係数が低い元素または化合物
の濃化部が、形成される。一方、内輪のトラクション面
は、C:0.6〜1.2wt%、Si:0.50〜1.5
wt%、Ni:0.40〜4.5wt%、Mn:0.20〜
1.50wt%、Cr:1.5〜3.0wt%、Mo:0.
50〜2.0およびCr+Mo:2.5〜4.0wt%を
含み、残部Feおよび不可避不純物からなる第2組成か
ら構成される有効硬化層を有する。有効硬化層の深さ
は、完成部品の表面におけるヘルツ接触による最大せん
断応力発生深さの2倍以上である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inner ring having a bearing rolling surface and a traction surface, which is arranged between an input side disc and an output side disc, and an outer ring having a bearing rolling surface. (EN) Provided is a rolling element for a toroidal type continuously variable transmission. More specifically, the bearing rolling surfaces of the inner ring and the outer ring have C: 0.6 to 1.2.
wt%, Si: less than 0.35 wt%, Mn: 0.20 to 1.
5 wt%, Cr: 0.8-1.40 wt%, Mo: 0.15
˜0.35 wt%, with an effective hardened layer composed of the first composition of balance Fe and unavoidable impurities. The depth of the effective hardened layer is more than twice the maximum shear stress generation depth due to Hertzian contact on the surface of the finished part. Then, in the vicinity of the surfaces of the bearing rolling surfaces of the inner ring and the outer ring, a concentrated portion of an element or compound having a hydrogen diffusion coefficient lower than that of the base is formed. On the other hand, the traction surface of the inner ring is C: 0.6 to 1.2 wt%, Si: 0.50 to 1.5
wt%, Ni: 0.40 to 4.5 wt%, Mn: 0.20
1.50 wt%, Cr: 1.5-3.0 wt%, Mo: 0.
50 to 2.0 and Cr + Mo: 2.5 to 4.0 wt% and an effective hardened layer composed of a second composition consisting of balance Fe and unavoidable impurities. The depth of the effective hardened layer is more than twice the maximum shear stress generation depth due to Hertzian contact on the surface of the finished part.

【0008】本発明のさらなる目的は、上記のトロイダ
ル式無段変速機用転動体の製造方法を提供することにあ
る。詳述すると、第2組成を有する第2部位からなる外
周部と、第1組成を有する第1部位からなる芯部とを有
する円柱状素材を、熱間鍛造した後、機械加工すること
によって、内輪が製造される。
A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing the rolling element for a toroidal type continuously variable transmission described above. More specifically, by hot forging a cylindrical material having an outer peripheral portion composed of a second portion having the second composition and a core portion composed of the first portion having the first composition, and then machining it, The inner ring is manufactured.

【0009】[0009]

【発明の効果】内輪および外輪のベアリング転動面の水
素脆性型転動疲労強度および内輪のトラクション面のW
EC型転動疲労強度を向上させることが可能である。し
たがって、トロイダル式無段変速機の伝達可能なトルク
を改善できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Hydrogen-brittle type rolling contact fatigue strength of bearing rolling surfaces of inner and outer rings and W of traction surfaces of inner rings
It is possible to improve the EC type rolling contact fatigue strength. Therefore, the transmittable torque of the toroidal type continuously variable transmission can be improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】本発明の実施の形態に係るトロイダル式無
段変速機は、図1に示されるように、入力軸10、押圧
装置20、入力側ディスク30、一対のトラニオン4
0、出力側ディスク50、および出力軸60を有する。
As shown in FIG. 1, a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention has an input shaft 10, a pressing device 20, an input side disk 30, and a pair of trunnions 4.
0, an output side disk 50, and an output shaft 60.

【0012】押圧装置20は、カム板21と保持器22
とローラ23とを有する。
The pressing device 20 includes a cam plate 21 and a retainer 22.
And a roller 23.

【0013】各トラニオン40には、ピボットシャフト
41が取付けられている。ピボットシャフト41には、
入力側ディスク30と出力側ディスク50との間に配置
される内輪42と外輪43とを有するパワーローラ(転
動体)が取付けられている。
A pivot shaft 41 is attached to each trunnion 40. On the pivot shaft 41,
A power roller (rolling element) having an inner ring 42 and an outer ring 43 arranged between the input side disc 30 and the output side disc 50 is attached.

【0014】なお、ピボットシャフト41に対して、外
輪43は固定されており、内輪42は、ベアリングを構
成する複数のボール44およびラジアルニードル軸受4
5を介して、軸回りに回転自在である。また、内輪42
は、入力側および出力側ディスク30,50の転動面3
1,51に、潤滑油を介して接触している。
The outer ring 43 is fixed to the pivot shaft 41, and the inner ring 42 has a plurality of balls 44 constituting the bearing and the radial needle bearing 4.
It is rotatable about the axis via 5. Also, the inner ring 42
Is the rolling surface 3 of the input side and output side disks 30 and 50.
1, 51 are in contact with each other via lubricating oil.

【0015】したがって、入力軸10が回転すると、押
圧装置20を介して、入力側ディスク30が回転駆動さ
れる。入力側ディスク30の回転は、入力側ディスク3
0の転動面31に対して転がり接触する内輪42を介し
て、内輪42と接触する転動面51を有する出力側ディ
スク50に伝達される。その結果、出力軸60は、出力
側ディスク50と共に回転する。
Therefore, when the input shaft 10 rotates, the input side disk 30 is rotationally driven via the pressing device 20. The rotation of the input side disk 30 is performed by the input side disk 3
It is transmitted to the output side disk 50 having the rolling surface 51 that comes into contact with the inner ring 42 via the inner ring 42 that makes rolling contact with the zero rolling surface 31. As a result, the output shaft 60 rotates together with the output disk 50.

【0016】一方、図中二点鎖線で示される回動軸Sを
中心にして、トラニオン40および内輪42を回動さ
せ、入力側および出力側ディスク30,50に対する内
輪42の接触位置を移動させることによって、変速比を
無段階的に変化させることが可能である。
On the other hand, the trunnion 40 and the inner ring 42 are rotated about a rotation axis S indicated by a chain double-dashed line in the figure, and the contact position of the inner ring 42 with respect to the input side and output side disks 30, 50 is moved. As a result, the gear ratio can be changed steplessly.

【0017】図2は、本発明の実施の形態に係る転動体
である内輪42および外輪43の構成を説明するための
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view for explaining the structure of the inner race 42 and the outer race 43 which are the rolling elements according to the embodiment of the present invention.

【0018】実際の使用環境においては、内輪42のト
ラクション面(ディスク転動部)42bは、高面圧下で
使用され、表面温度が準高温から高温(100〜300
℃程度)まで上昇するため、WEC(白色組織変化)型
転動疲労剥離を呈する。一方、内輪42および外輪43
のベアリング転動面(ベアリング溝部)42a,43a
は、オイル分解などにより発生した外部の水素が、転動
に伴って浸入することに起因する水素脆性型転動疲労剥
離を呈する。
In an actual use environment, the traction surface (disk rolling portion) 42b of the inner ring 42 is used under a high surface pressure, and the surface temperature is from a quasi high temperature to a high temperature (100 to 300).
Since the temperature rises to about 0 ° C.), WEC (white microstructure change) type rolling fatigue peeling is exhibited. On the other hand, the inner ring 42 and the outer ring 43
Bearing rolling surfaces (bearing groove) 42a, 43a
Exhibits hydrogen embrittlement type rolling fatigue delamination due to the external hydrogen generated by oil decomposition or the like infiltrating with rolling.

【0019】そのため、本実施の形態においては、内輪
42および外輪43のベアリング転動面42a,43a
の水素脆性型転動疲労強度および内輪42のトラクショ
ン面42bのWEC型転動疲労強度を向上させている。
Therefore, in the present embodiment, the bearing rolling surfaces 42a and 43a of the inner ring 42 and the outer ring 43 are formed.
The hydrogen brittle type rolling fatigue strength and the WEC type rolling fatigue strength of the traction surface 42b of the inner ring 42 are improved.

【0020】詳述すると、ベアリング転動面42a,4
3aは、C:0.6〜1.2wt%、Si:0.35wt%
未満、Mn:0.2〜1.5wt%、Cr:0.8〜1.
40wt%、Mo:0.15〜0.35wt%を含み、残部
Feおよび不可避不純物からなる第1組成から構成され
る有効硬化層を有する。
More specifically, the bearing rolling surfaces 42a, 42a
3a is C: 0.6 to 1.2 wt%, Si: 0.35 wt%
Less than, Mn: 0.2 to 1.5 wt%, Cr: 0.8 to 1.
40% by weight, Mo: 0.15 to 0.35% by weight, and an effective hardening layer composed of the first composition consisting of balance Fe and unavoidable impurities.

【0021】有効硬化層の深さは、完成部品(熱処理お
よび機械加工後)の表面におけるヘルツ接触による最大
せん断応力発生深さの2倍以上である。
The depth of the effective hardened layer is more than twice the maximum shear stress generation depth due to Hertzian contact on the surface of the finished part (after heat treatment and machining).

【0022】さらに詳述すると、Cは、焼入れ後の硬さ
を確保する。そして、Hv550以上のビッカース硬さ
を確保するためには、好ましくは、0.6wt%以上のC
含有量、さらに好ましくは、0.7wt%以上のC含有量
を必要とする。
More specifically, C ensures the hardness after quenching. In order to secure a Vickers hardness of Hv550 or more, C of 0.6 wt% or more is preferable.
It is necessary to have a C content, more preferably 0.7 wt% or more.

【0023】これは、ヘルツ接触により内部に発生する
せん断応力分布に対し、Hv550以上のビッカース硬
さを有する有効硬化層の深さが、最大せん断応力発生深
さの2倍未満では、転動により内部に高い塑性ひずみを
生じ、転動疲労寿命を低下させるためである。
This is because when the depth of the effective hardened layer having a Vickers hardness of Hv550 or more is less than twice the maximum shear stress generation depth due to the shear stress distribution generated inside due to Hertzian contact, rolling occurs. This is because a high plastic strain is generated inside and the rolling fatigue life is reduced.

【0024】また、転動におけるヘルツ接触で深さ方向
に分布するせん断応力が、材料の降伏点を超えると、材
料の塑性変形が局所的に生じ、寿命低下に結びつく。材
料の降伏点は、各部位のビッカース硬さHvの概ね1/
6とされている。本実施の形態は、Hv550以上のビ
ッカース硬さを有するため、転動により内部に高い塑性
ひずみを生じて転動疲労寿命が低下することを防ぐこと
ができる。
When the shear stress distributed in the depth direction due to Hertzian contact in rolling exceeds the yield point of the material, plastic deformation of the material locally occurs, which leads to shortening of the life. The yield point of the material is approximately 1 / Vickers hardness Hv of each part.
It is supposed to be 6. Since the present embodiment has a Vickers hardness of Hv 550 or higher, it is possible to prevent the rolling fatigue life from decreasing due to high plastic strain inside due to rolling.

【0025】一方、1.1%wt以上のC含有量、特に、
1.2wt%以上のC含有量は、焼入れ後の残留オーステ
ナイト量を増加させるため、硬さが不足する。
On the other hand, a C content of 1.1% wt or more, in particular,
A C content of 1.2 wt% or more increases the amount of retained austenite after quenching, resulting in insufficient hardness.

【0026】したがって、C含有量は、好ましくは、
0.6〜1.2wt%、さらに好ましくは、0.7〜1.
1wt%である。
Therefore, the C content is preferably
0.6 to 1.2 wt%, more preferably 0.7 to 1.
It is 1 wt%.

【0027】Siは、鋼溶製時の脱酸剤であり、焼入れ
性を向上させる一方、加工性を低下させる。本実施の形
態においては、別途含有されているCrおよびMoによ
って、焼入れ性は十分に確保できるため、Si含有量
は、必要最少限の0.35wt%未満が好ましい。
Si is a deoxidizing agent at the time of melting steel, and improves hardenability and reduces workability. In the present embodiment, since the hardenability can be sufficiently secured by the separately contained Cr and Mo, the Si content is preferably less than the necessary minimum of 0.35 wt%.

【0028】Mnは、Siと同様に鋼溶製時の脱酸剤で
ある。焼入れ性を向上させるためには、好ましくは、
0.20wt%以上のMn含有量、さらに好ましくは、
0.31wt%以上のMn含有量を必要とする。一方、
1.31wt%を超えるMn含有量、特に、1.50wt%
を超えるMn含有量は、過度の硬化を引き起こし、加工
性を低下させると共に、焼きなまし処理による変態終了
時間を長くする。
Mn, like Si, is a deoxidizing agent during steel melting. In order to improve hardenability, preferably,
Mn content of 0.20 wt% or more, more preferably,
A Mn content of 0.31 wt% or more is required. on the other hand,
Mn content over 1.31 wt%, especially 1.50 wt%
If the Mn content exceeds 1, it causes excessive hardening, lowers the workability, and prolongs the transformation end time by the annealing treatment.

【0029】したがって、Mn含有量は、好ましくは、
0.2〜1.5wt%、さらに好ましくは、0.31〜
1.31wt%である。
Therefore, the Mn content is preferably
0.2-1.5 wt%, more preferably 0.31-
It is 1.31 wt%.

【0030】Crは、靭性、焼入れ性および焼戻し軟化
抵抗を向上させる。この作用を得るためには、好ましく
は、0.8wt%以上のCr含有量、さらに好ましくは、
1.0wt%以上のCr含有量を必要とする。一方、1.
25wt%を超えるCr含有量、特に、1.40wt%を超
えるCr含有量は、水素脆性型剥離寿命を低下させる。
Cr improves toughness, hardenability and temper softening resistance. To obtain this effect, the Cr content is preferably 0.8 wt% or more, more preferably
A Cr content of 1.0 wt% or more is required. On the other hand, 1.
A Cr content of more than 25 wt%, especially a Cr content of more than 1.40 wt% reduces the hydrogen embrittlement type delamination life.

【0031】したがって、Cr含有量は、好ましくは、
0.8〜1.40wt%、さらに好ましくは、0.85〜
1.40wt%、特に好ましくは、1.0〜1.25wt%
である。
Therefore, the Cr content is preferably
0.8-1.40 wt%, more preferably 0.85-
1.40 wt%, particularly preferably 1.0-1.25 wt%
Is.

【0032】Moは、SiおよびCrと同様に、焼入れ
性を向上させる作用を有する。この作用を得るために
は、好ましくは、0.15wt%以上のMo含有量、さら
に好ましくは、0.20wt%以上のMo含有量を必要と
する。一方、0.30wt%を超えるMo含有量、特に
0.35wt%を超えるMo含有量は、水素脆性型剥離寿
命を低下させる。
Mo, like Si and Cr, has the function of improving hardenability. In order to obtain this effect, a Mo content of 0.15 wt% or more is preferable, and a Mo content of 0.20 wt% or more is more preferable. On the other hand, a Mo content of more than 0.30 wt%, especially a Mo content of more than 0.35 wt% reduces the hydrogen embrittlement type delamination life.

【0033】したがって、Mo含有量は、好ましくは、
0.15〜0.35wt%、さらに好ましくは、0.20
〜0.30wt%である。
Therefore, the Mo content is preferably
0.15-0.35 wt%, more preferably 0.20
Is about 0.30 wt%.

【0034】また、内輪42および外輪43のベアリン
グ転動面42a,43aの表面近傍には、基地よりも水
素の拡散係数が低い元素または化合物の濃化部が形成さ
れている。濃化部は、水素遮断層を形成するため、転動
あるいは摺動中に炭化水素あるいは混入水分等の分解等
により生成した水素が、内輪42および外輪43の内部
へ侵入するのを抑制する。
In the vicinity of the surfaces of the bearing rolling surfaces 42a, 43a of the inner ring 42 and the outer ring 43, concentrated portions of elements or compounds having a hydrogen diffusion coefficient lower than that of the base are formed. Since the concentrated portion forms a hydrogen barrier layer, hydrogen generated by decomposition of hydrocarbons or mixed water during rolling or sliding is prevented from entering the inner ring 42 and the outer ring 43.

【0035】濃化部は、例えば、面心立方構造の元素ま
たは化合物の濃化により形成することができる。面心立
方構造の元素は、例えば、ニッケルあるいは銅である。
濃化部の形成を伴うニッケルあるいは銅の被膜形成は、
例えば、電気めっき、無電解めっき、あるいは、ストラ
イクめっきを適用することが可能である。
The concentrated portion can be formed, for example, by concentrating an element or compound having a face-centered cubic structure. The element of the face-centered cubic structure is nickel or copper, for example.
Nickel or copper film formation accompanied by formation of thickened parts
For example, electroplating, electroless plating, or strike plating can be applied.

【0036】また、濃化部の厚さは、例えば、50nm
以上である。この場合、被膜と同様に基材への水素侵入
を充分に抑制することができ、水素遮断層である濃化部
の優れた性能を長期間にわたって維持することができ
る。
The thickness of the thickened portion is, for example, 50 nm.
That is all. In this case, like the coating, it is possible to sufficiently suppress hydrogen invasion into the substrate, and it is possible to maintain the excellent performance of the concentrated portion, which is the hydrogen blocking layer, for a long period of time.

【0037】さらに、接触面に、同一元素または化合物
を主成分とする被膜を形成した後、相手部材と転がり接
触あるいは摺動接触させることにより、被膜成分を基材
内に浸透拡散させて、基材よりも水素の拡散係数が低い
元素または化合物の濃化部を形成することが可能であ
る。この場合、比較的安価かつ簡単でありながらも、内
部への水素の侵入を確実に抑制して、水素脆性的な短寿
命剥離を抑止する水素遮断層を形成することができる。
Further, after forming a coating film containing the same element or compound as the main component on the contact surface, the coating component is permeated and diffused into the base material by rolling contact or sliding contact with the mating member to form a base material. It is possible to form a concentrated portion of an element or compound having a hydrogen diffusion coefficient lower than that of the material. In this case, it is possible to form a hydrogen barrier layer that is relatively inexpensive and simple but reliably suppresses the intrusion of hydrogen into the interior and suppresses hydrogen brittle short-life exfoliation.

【0038】次に、内輪42のトラクション面42bを
詳述する。
Next, the traction surface 42b of the inner ring 42 will be described in detail.

【0039】トラクション面42bは、C:0.6〜
1.2wt%、Si:0.50〜1.5wt%、Ni:0.
40〜4.5wt%、Mn:0.20〜1.50wt%、C
r:1.5〜3.0wt%、Mo:0.50〜2.0wt%
およびCr+Mo:2.5〜4.0wt%を含み、残部F
eおよび不可避不純物からなる第2組成から構成される
有効硬化層を有する。
The traction surface 42b has a C: 0.6-
1.2 wt%, Si: 0.50 to 1.5 wt%, Ni: 0.
40 to 4.5 wt%, Mn: 0.20 to 1.50 wt%, C
r: 1.5 to 3.0 wt%, Mo: 0.50 to 2.0 wt%
And Cr + Mo: 2.5-4.0 wt%, balance F
It has an effective hardening layer composed of a second composition consisting of e and inevitable impurities.

【0040】有効硬化層の深さは、完成部品(熱処理お
よび機械加工後)の表面におけるヘルツ接触による最大
せん断応力発生深さの2倍以上である。
The depth of the effective hardened layer is more than twice the maximum shear stress generation depth due to Hertzian contact on the surface of the finished part (after heat treatment and machining).

【0041】つまり、内輪42は、第1組成を有する第
1部位と、第2組成を有する第2部位とから構成されて
いるため、生産が容易である。
That is, since the inner ring 42 is composed of the first part having the first composition and the second part having the second composition, it is easy to produce.

【0042】さらに詳述すると、Cは、焼入れ後の硬さ
を確保する。Hv550以上のビッカース硬さを確保す
るためには、好ましくは、0.6wt%以上のC含有量、
さらに好ましくは、0.7wt%以上のC含有量を必要と
する。一方、1.1%wt以上のC含有量、特に、1.2
wt%以上のC含有量は、焼入れ後の残留オーステナイト
量を増加させるため、硬さが不足する。
More specifically, C ensures the hardness after quenching. In order to secure a Vickers hardness of Hv550 or more, a C content of 0.6 wt% or more,
More preferably, a C content of 0.7 wt% or more is required. On the other hand, a C content of 1.1% wt or more, particularly 1.2
A C content of wt% or more increases the amount of retained austenite after quenching, resulting in insufficient hardness.

【0043】したがって、C含有量は、好ましくは、
0.6〜1.2wt%、さらに好ましくは、0.7〜1.
1wt%である。この場合、上述のように、転動疲労寿命
の低下を防ぐことができる。
Therefore, the C content is preferably
0.6 to 1.2 wt%, more preferably 0.7 to 1.
It is 1 wt%. In this case, as described above, it is possible to prevent the rolling fatigue life from decreasing.

【0044】なお、C濃度は、トラクション面42bか
ら直角に内部に向かう方向に、連続的に減少しているこ
とが好ましい。この場合、硬度が深さ方向に減少してい
くため、トラクション面42bの近傍に圧縮残留が付与
される。したがって、トラクション面42bへの押し付
け荷重に対する曲げ疲労強度は、増加し、押し付け荷重
限界を向上させることができる。Cの濃度勾配は、例え
ば、浸炭あるいは浸炭窒化焼入れによる、内輪表面から
のCの拡散処理によって形成することができる。
Incidentally, it is preferable that the C concentration continuously decreases in the direction from the traction surface 42b to the inside at a right angle. In this case, since the hardness decreases in the depth direction, residual compression is applied near the traction surface 42b. Therefore, the bending fatigue strength against the pressing load on the traction surface 42b increases, and the pressing load limit can be improved. The concentration gradient of C can be formed by a diffusion process of C from the inner ring surface by, for example, carburizing or carbonitriding quenching.

【0045】Siは、鋼溶製時の脱酸剤であり、焼入れ
性および焼戻し軟化抵抗を向上させる。さらに、Si
は、準高温から高温下での基地の疲労強度を維持するた
めに必要とされる。これらの作用効果を得るためには、
好ましくは、0.50wt%を超えるSi含有量、さらに
好ましくは、0.52wt%以上のSi含有量を必要とす
る。一方、1.24wt%を超えるSi含有量、特に、
1.50wt%を超えるSi含有量は、過度の硬化を引き
起こし、加工性を低下させる。
Si is a deoxidizing agent when steel is melted, and improves hardenability and temper softening resistance. Furthermore, Si
Are required to maintain the fatigue strength of the matrix from sub-high temperature to high temperature. To obtain these effects,
Preferably, a Si content of more than 0.50 wt% is required, and more preferably, a Si content of 0.52 wt% or more is required. On the other hand, Si content exceeding 1.24 wt%, especially,
A Si content exceeding 1.50 wt% causes excessive hardening and reduces workability.

【0046】したがって、Si含有量は、好ましくは、
0.50〜1.50wt%、さらに好ましくは、0.52
〜1.24wt%である。
Therefore, the Si content is preferably
0.50 to 1.50 wt%, more preferably 0.52
˜1.24 wt%.

【0047】Niは、基地の疲労強度、靭性および焼入
れ性を向上させる。これらの作用を得るためには、好ま
しくは、0.40wt%以上のNi含有量、さらに好まし
くは、0.61wt%以上のNi含有量を必要とする。一
方、3.55wt%を超えるNi含有量、特に、4.50
wt%を超えるNi含有量は、過度の硬化を引き起こし、
加工性を低下させ、また、コストを上昇させる。
Ni improves the fatigue strength, toughness and hardenability of the matrix. In order to obtain these effects, a Ni content of 0.40 wt% or more is preferable, and a Ni content of 0.61 wt% or more is more preferable. On the other hand, the Ni content exceeding 3.55 wt%, especially 4.50
Ni content above wt% causes excessive hardening,
It reduces workability and increases cost.

【0048】したがって、Ni含有量は、好ましくは、
0.40〜4.50wt%、さらに好ましくは、0.61
〜3.55wt%である。
Therefore, the Ni content is preferably
0.40 to 4.50 wt%, more preferably 0.61
˜3.55 wt%.

【0049】Mnは、Siと同様に鋼溶製時の脱酸剤で
あり、焼入れ性を向上させる。この作用を得るために
は、好ましくは、0.20wt%以上のMn含有量、さら
に好ましくは、0.31wt%以上のMn含有量を必要と
する。一方、1.31wt%を超えるMn含有量、特に
1.50wt%を超えるMn含有量は、過度の硬化を引き
起こし、加工性を低下させると共に、焼きなまし処理に
よる変態終了時間を長くする。
Like Si, Mn is a deoxidizing agent during steel melting, and improves hardenability. In order to obtain this effect, the Mn content of 0.20 wt% or more is preferable, and the Mn content of 0.31 wt% or more is more preferable. On the other hand, a Mn content of more than 1.31 wt%, especially a Mn content of more than 1.50 wt% causes excessive hardening, lowers workability, and prolongs the transformation end time by the annealing treatment.

【0050】したがって、Mn含有量は、好ましくは、
0.20〜1.50wt%、さらに好ましくは、0.31
〜1.31wt%である。
Therefore, the Mn content is preferably
0.20 to 1.50 wt%, more preferably 0.31
Is about 1.31 wt%.

【0051】Crは、靭性および焼入れ性を向上させ、
また、鋼溶製時もしくは浸炭処理によって導入されるC
と、M23C6型炭化物を形成する。M23C6型炭化
物は、平均粒径が1μm以下と極めて微細であり、応力
集中源に成り難く、また、マルテンサイトあるいはベイ
ナイトの結晶粒内に分散析出するため、準高温〜高温下
における高硬度を確保する。つまり、M23C6型炭化
物は、準高温から高温下でのWEC型転動疲労強度を向
上させる。
Cr improves toughness and hardenability,
In addition, C introduced during steel melting or carburizing
To form M23C6 type carbide. The M23C6 type carbide has an extremely fine average grain size of 1 μm or less, is difficult to be a stress concentration source, and is dispersed and precipitated in the crystal grains of martensite or bainite. To do. In other words, the M23C6 type carbide improves the WEC type rolling contact fatigue strength from sub-high temperature to high temperature.

【0052】これらの作用効果を得るためには、好まし
くは、1.50wt%以上のCr含有量、さらに好ましく
は、1.61wt%以上のCr含有量を必要とする。一
方、2.59wt%を超えるCr含有量、特に、3.0wt
%を超えるCr含有量は、粗大な炭化物を多く析出さ
せ、WEC型転動疲労強度を低下させる。
In order to obtain these effects, a Cr content of 1.50 wt% or more is preferable, and a Cr content of 1.61 wt% or more is more preferable. On the other hand, Cr content exceeding 2.59 wt%, especially 3.0 wt
If the Cr content exceeds%, a large amount of coarse carbide is precipitated and the WEC type rolling contact fatigue strength is reduced.

【0053】したがって、Cr含有量は、好ましくは、
1.50〜3.0wt%であり、さらに好ましくは、1.
61〜2.59wt%である。
Therefore, the Cr content is preferably
1.50 to 3.0 wt%, more preferably 1.
61 to 2.59 wt%.

【0054】Moは、靭性および焼入れ性を向上させ、
また、鋼溶製時もしくは浸炭処理によって導入されるC
と、M23C6型炭化物を形成することによって、Cr
と同様に、準高温から高温下でのWEC型転動疲労強度
を向上させる。
Mo improves toughness and hardenability,
In addition, C introduced during steel melting or carburizing
And by forming M23C6 type carbide,
Similarly, it improves the WEC type rolling contact fatigue strength from sub-high temperature to high temperature.

【0055】M23C6型炭化物を安定して析出させる
ためには、好ましくは、0.50wt%を超えるMo含有
量、さらに好ましくは、0.75wt%を超えるMo含有
量が必要である。一方、1.25wt%を超えるMo含有
量、特に、2.0wt%を超えるMo含有量は、切削性を
低下させる。
For the stable precipitation of M23C6 type carbides, a Mo content of more than 0.50 wt% is preferable, and a Mo content of more than 0.75 wt% is more preferable. On the other hand, a Mo content exceeding 1.25 wt%, especially a Mo content exceeding 2.0 wt% reduces machinability.

【0056】したがって、Mo含有量は、好ましくは、
0.50〜2.0wt%、さらに好ましくは、0.75〜
1.25wt%である。
Therefore, the Mo content is preferably
0.50 to 2.0 wt%, more preferably 0.75
It is 1.25 wt%.

【0057】なお、Cr+Mo含有量は、適当なWEC
型転動疲労強度を得るために必要とされるM23C6型
炭化物を析出させるために、2.5wt%以上が好まし
い。一方、Cr+Mo含有量が4.0wt%を超える場
合、M23C6型炭化物が安定して析出しない。したが
って、Cr+Mo含有量は、好ましくは、2.5〜4.
0wt%である。
It should be noted that the Cr + Mo content is set to an appropriate WEC.
2.5 wt% or more is preferable for precipitating M23C6 type carbide required for obtaining the die rolling fatigue strength. On the other hand, when the Cr + Mo content exceeds 4.0 wt%, the M23C6 type carbide is not stably precipitated. Therefore, the Cr + Mo content is preferably 2.5 to 4.
It is 0 wt%.

【0058】また、第1組成を有する第1部位および第
2組成を有する第2部位は、冶金学的な接合状態にあ
り、第1部位と第2部位との界面近傍において、組成が
連続的に変化していることが好ましい。
The first portion having the first composition and the second portion having the second composition are in a metallurgically bonded state, and the composition is continuous in the vicinity of the interface between the first portion and the second portion. Is preferably changed to.

【0059】この場合、内輪42として同一鋼種で製造
された一体品と同等の剛性を有するため、内輪42に負
荷される押し付け荷重に対し、その変形を最少限に抑制
することができる。
In this case, since the inner ring 42 has a rigidity equivalent to that of an integrated product manufactured from the same steel type, the deformation thereof can be suppressed to the minimum with respect to the pressing load applied to the inner ring 42.

【0060】また、第2組成は、第1組成に比較して、
Ni、Cr、Mo等の高価な元素を多く含んでいる。一
方、第2組成を必要とするのは。内輪42のトラクショ
ン面42bの稜線に沿う部位のみである。したがって、
素材コストを低減するためには、第1部位と第2部位と
の界面は、トラクション面42bの稜線に沿って形成さ
れていることが好ましい。
In addition, the second composition, compared to the first composition,
It contains many expensive elements such as Ni, Cr and Mo. On the other hand, what requires the second composition? It is only a portion along the ridgeline of the traction surface 42b of the inner ring 42. Therefore,
In order to reduce the material cost, the interface between the first portion and the second portion is preferably formed along the ridgeline of the traction surface 42b.

【0061】以上のように、本実施の形態においては、
内輪および外輪のベアリング転動面の水素脆性型転動疲
労強度および内輪のトラクション面のWEC型転動疲労
強度を向上させている。したがって、トロイダル式無段
変速機の伝達可能なトルクを改善できる。
As described above, in the present embodiment,
The hydrogen embrittlement type rolling contact fatigue strength of the inner ring and outer ring bearing rolling surfaces and the WEC type rolling contact fatigue strength of the inner ring traction surface are improved. Therefore, the transmittable torque of the toroidal type continuously variable transmission can be improved.

【0062】次に、本発明の実施の形態に係るトロイダ
ル式無段変速機用転動体の製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the rolling element for the toroidal type continuously variable transmission according to the embodiment of the present invention will be described.

【0063】製造方法は、図3に示されるように、被覆
工程、第1粗加工工程、熱間鍛造工程、第2粗加工工
程、熱処理工程、仕上げ加工工程、および、濃化部形成
工程を有する。
As shown in FIG. 3, the manufacturing method includes a covering step, a first roughing step, a hot forging step, a second roughing step, a heat treatment step, a finishing step, and a concentrated portion forming step. Have.

【0064】被覆工程においては、転動体を構成するこ
ととなる被加工物の基材表層(第1組成を有する第1部
位の表面)に、異なる組成の材料(第2組成を有する第
2部位)がクラッドされる。異層境界は、冶金的に接合
される。なお、被加工物は、製鋼製品(連続鋳造した丸
棒素材)を塑性加工によって引き伸ばし、外径を熱間鍛
造前の素材径に近づいた中間加工品である。また、異な
る組成の材料の被覆は、クラッド法に限定されず、例え
ば、PPW(プラズマ粉末溶射)法を適用することも可
能である。
In the coating step, a material having a different composition (the second portion having the second composition) is formed on the surface layer of the base material (the surface of the first portion having the first composition) of the workpiece to be the rolling element. ) Is clad. The different layer boundaries are metallurgically bonded. The workpiece is an intermediate processed product in which a steelmaking product (continuously cast round bar material) is stretched by plastic working so that the outer diameter approaches the material diameter before hot forging. Further, the coating of materials having different compositions is not limited to the clad method, and for example, a PPW (plasma powder spraying) method can be applied.

【0065】第1粗加工工程においては、被加工物は、
熱間鍛造工程に適した長さおよび外径を有する形状に、
機械加工される。
In the first roughing process, the workpiece is
In a shape with a length and outer diameter suitable for the hot forging process,
Machined.

【0066】熱間鍛造工程においては、被加工物は、金
型を使用した高温下での塑性加工によって、予備成形さ
れる。
In the hot forging step, the work piece is preformed by plastic working at a high temperature using a die.

【0067】第2粗加工工程においては、被加工物は、
主として切削加工によって、最終製品としての部品形状
に近づけられる。
In the second roughing process, the workpiece is
The shape of the final product is approximated by cutting.

【0068】熱処理工程においては、被加工物は、浸
炭、焼入れ、焼戻しが、施される。詳述すると、図4に
示されるように、被加工物は、950℃で10〜20時
間の加熱、850℃で1時間の保温、60℃の油中での
冷却、840℃で1時間の加熱、60℃の油中の冷却、
および、170℃で2時間の保温が施される。なお、浸
炭においては、表面からのCの拡散処理によって、Cの
濃度勾配が形成される。
In the heat treatment step, the work piece is carburized, quenched and tempered. More specifically, as shown in FIG. 4, the workpiece is heated at 950 ° C. for 10 to 20 hours, kept at 850 ° C. for 1 hour, cooled at 60 ° C. in oil, and heated at 840 ° C. for 1 hour. Heating, cooling in oil at 60 ° C,
And, it is kept warm at 170 ° C. for 2 hours. In carburization, a C concentration gradient is formed by the diffusion process of C from the surface.

【0069】また、必要に応じ、浸炭の際に窒化を同時
に施すことも可能である。内部に侵入した窒素は、焼入
れ後のオーステナイト(軟質層)の所定量を安定化させ
て、表層に残留させることができる。これは、転動疲労
における異物かみこみに対するクッションの役割を果た
すため、寿命低下を抑止できる。
If necessary, nitriding can be performed simultaneously during carburization. The nitrogen that has penetrated into the inside can stabilize a predetermined amount of austenite (soft layer) after quenching and can remain in the surface layer. This plays the role of a cushion against foreign matter biting during rolling fatigue, and thus can prevent the life from being shortened.

【0070】さらに、外輪43の底面は、隣接する部品
によって支持されている。そのため、内輪42に負荷さ
れた押し付け荷重が伝達されることによって、外輪43
に発生する応力は、内輪42に比べ高くない。
Further, the bottom surface of the outer ring 43 is supported by the adjacent components. Therefore, by transmitting the pressing load applied to the inner ring 42, the outer ring 43
The stress generated in the inner ring 42 is not higher than that in the inner ring 42.

【0071】したがって、例えば、製鋼製品の溶製段階
において、C:0.95〜1.1wt%を含ませること
で、必要な押し付け荷重限界を確保することができる。
つまり、熱処理工程において、浸炭(浸炭窒化)を省け
るため、生産性およびコストが改善される。
Therefore, for example, by including C: 0.95 to 1.1 wt% in the melting stage of the steelmaking product, the necessary pressing load limit can be secured.
That is, since carburization (carbonitriding) can be omitted in the heat treatment step, productivity and cost are improved.

【0072】仕上げ加工工程においては、被加工物は、
主として研削加工によって、最終製品としての部品形状
の公差内に仕上げられる。
In the finishing step, the workpiece is
Finished within the tolerance of the shape of the final product, mainly by grinding.

【0073】濃化部形成工程においては、被加工物は、
例えば、ニッケルめっきが施され、数μのめっき層が形
成され、完成製品が得られる。
In the concentrated portion forming step, the workpiece is
For example, nickel plating is performed to form a plated layer of several μ, and a finished product is obtained.

【0074】次に、本発明の実施の形態に係るトロイダ
ル式無段変速機用転動体の別の製造方法を説明する。
Next, another method of manufacturing the rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to the embodiment of the present invention will be described.

【0075】製造方法は、図5に示されるように、第1
粗加工工程、拡散接合工程、熱間鍛造工程、第2粗加工
工程、熱処理工程、仕上げ加工工程、および、濃化部形
成工程を有する。
The manufacturing method, as shown in FIG.
It has a roughing process, a diffusion bonding process, a hot forging process, a second roughing process, a heat treatment process, a finishing process, and a concentrated portion forming process.

【0076】第1粗加工工程においては、転動体(内
輪)を構成することとなる被加工物は、熱間鍛造工程に
適した長さおよび外径を有する形状に、機械加工され
る。なお、被加工物は、第2組成を有する第2部位から
なる外周部と、第1組成を有する第1部位からなる芯部
とを有する円柱状素材からなる中間加工品である。
In the first roughing process, the workpiece to be the rolling element (inner ring) is machined into a shape having a length and an outer diameter suitable for the hot forging process. The work piece is an intermediate processed product made of a columnar material having an outer peripheral portion having a second portion having the second composition and a core portion having the first portion having the first composition.

【0077】拡散接合工程においては、被加工物は、加
熱(1000〜1050℃)される。したがって、外周
部と芯部との界面において、第2組成と第1組成が相互
拡散し、強固な冶金学的接合状態が得られる。
In the diffusion bonding process, the workpiece is heated (1000 to 1050 ° C.). Therefore, the second composition and the first composition mutually diffuse at the interface between the outer peripheral portion and the core portion, and a strong metallurgical bonding state is obtained.

【0078】第1粗加工工程においては、被加工物は、
熱間鍛造工程に適した長さおよび外径を有する形状に、
機械加工される。
In the first roughing process, the workpiece is
In a shape with a length and outer diameter suitable for the hot forging process,
Machined.

【0079】熱間鍛造工程においては、被加工物は、金
型を使用した高温での塑性加工によって、予備成形され
る。この際、金型内における塑性変形により、外周部の
第2組成を有する第2部位が、内輪トラクション面に張
り出される。つまり、内輪の生産性を向上させることが
できる。
In the hot forging step, the work piece is preformed by plastic working at a high temperature using a die. At this time, the second portion having the second composition of the outer peripheral portion is projected to the inner ring traction surface by the plastic deformation in the mold. That is, the productivity of the inner ring can be improved.

【0080】第2粗加工工程〜濃化部形成工程は、上述
したものと概して同様であるので、その説明は、繰り返
さない。
Since the second roughing process to the concentrated portion forming process are generally the same as those described above, the description thereof will not be repeated.

【0081】次に、本発明の実施の形態に係る転動体の
耐久性に関して説明する。
Next, the durability of the rolling element according to the embodiment of the present invention will be described.

【0082】図6は、耐久試験に適用された材料仕様を
説明するための図表、図7は、図6の材料仕様に係るW
EC型転動疲労寿命および水素脆性型剥離寿命の評価結
果を示している図表である。
FIG. 6 is a table for explaining the material specifications applied to the durability test, and FIG. 7 is the W related to the material specifications of FIG.
It is a chart showing the evaluation results of EC type rolling fatigue life and hydrogen embrittlement type peeling life.

【0083】材料仕様に関して詳述すると、図6に示さ
れるように、組成と熱処理条件とニッケルめっき層(濃
化部)形成の有無とを組み合わせて変更することで、9
種類(A〜I)が用意された。なお、材料仕様Aは、ニ
ッケルめっき層が形成されていない。材料仕様Iは、C
含有量が1.05wt%である高炭素鋼であり、適当な硬
度を確保することが可能であるため、適用された熱処理
には、浸炭処理が含まれていない。
The material specifications will be described in detail. As shown in FIG. 6, the composition, the heat treatment conditions, and the presence or absence of the formation of the nickel plating layer (concentrated portion) are combined and changed.
Types (A to I) were prepared. In the material specification A, the nickel plating layer is not formed. Material specification I is C
It is a high carbon steel with a content of 1.05 wt% and it is possible to ensure a suitable hardness, so the applied heat treatment does not include carburizing.

【0084】WEC型転動疲労寿命の評価は、図8に示
されるスラスト型回転接触試験装置100を使用した。
To evaluate the WEC type rolling contact fatigue life, a thrust type rotary contact test apparatus 100 shown in FIG. 8 was used.

【0085】スラスト型回転接触試験装置100は、筐
体101と、回転軸103と、筐体101に収容される
潤滑油104と、回転軸103を回転させる駆動装置
(不図示)と、振動センサ(不図示)とを有する。筐体
101は、内部底面で試料142の下面を保持する。回
転軸103は、試料142の相手材である鋼製ボール1
44を介して試料142の上面に所定の押圧力を付加す
る。振動センサは、剥離(フレーキング)に至るまでの
時間を検知する。
The thrust type rotary contact test apparatus 100 includes a casing 101, a rotating shaft 103, a lubricating oil 104 housed in the casing 101, a driving device (not shown) for rotating the rotating shaft 103, and a vibration sensor. (Not shown). The housing 101 holds the lower surface of the sample 142 on the inner bottom surface. The rotating shaft 103 is a steel ball 1 which is a mating material of the sample 142.
A predetermined pressing force is applied to the upper surface of the sample 142 via 44. The vibration sensor detects the time until peeling (flaking).

【0086】試料142の形状は、円形(φ60×5m
m)である。鋼製ボール144は、3個配置されてお
り、9.53mm(3/8インチ)の径、PCDは38
mmである。潤滑油は、100℃のトラクション油であ
る。スラスト荷重は、ヘルツ応力が6.17GPaとな
るように設定される。回転速度は、2000rpmであ
る。転動疲労寿命は、振動センサによって検知される剥
離に至るまでの時間とした。
The sample 142 had a circular shape (φ60 × 5 m).
m). Three steel balls 144 are arranged, the diameter is 9.53 mm (3/8 inch), and the PCD is 38.
mm. The lubricating oil is traction oil at 100 ° C. The thrust load is set so that the Hertzian stress is 6.17 GPa. The rotation speed is 2000 rpm. The rolling fatigue life was defined as the time until the peeling detected by the vibration sensor.

【0087】また、水素脆性型剥離寿命の評価は、図9
に示される軸受転動疲労試験装置200を使用した。
The evaluation of the hydrogen embrittlement type peeling life is shown in FIG.
The bearing rolling fatigue test apparatus 200 shown in FIG.

【0088】軸受転動疲労試験装置200は、筐体20
1と、プレート202と、回転軸203と、回転軸20
3とともに内輪42を回転させる駆動装置(不図示)
と、潤滑油204と、振動センサ(不図示)とを有す
る。プレート202は、外輪43の下面を保持する。回
転軸203は、内輪42の上面に所定の押圧力で当接す
る。潤滑油204は、プレート202を経由して内輪4
2の内側に供給される。振動センサは、ベアリング転動
面42a,43aが剥離に至るまでの時間を検知する。
なお、内輪42と外輪43の間には、複数のボール44
が配置されている。
The bearing rolling fatigue test apparatus 200 includes the housing 20.
1, the plate 202, the rotary shaft 203, and the rotary shaft 20.
Drive device for rotating inner ring 42 together with 3 (not shown)
And a lubricating oil 204 and a vibration sensor (not shown). The plate 202 holds the lower surface of the outer ring 43. The rotating shaft 203 contacts the upper surface of the inner ring 42 with a predetermined pressing force. Lubricating oil 204 passes through plate 202 to inner ring 4
It is supplied inside 2. The vibration sensor detects the time until the bearing rolling surfaces 42a and 43a are separated.
A plurality of balls 44 are provided between the inner ring 42 and the outer ring 43.
Are arranged.

【0089】潤滑油204は、120℃のトラクション
油であり、潤滑油供給速度は、3L/分である。回転軸
203による押圧力は、ベアリング転動面42a,43
aにおける最大接触面圧が3.6GPaとなるように設
定される。回転速度は、6000rpmである。転動疲
労寿命は、振動センサによって検知される剥離に至るま
での時間とした。
The lubricating oil 204 is a traction oil at 120 ° C., and the lubricating oil supply rate is 3 L / min. The pressing force applied by the rotating shaft 203 is the bearing rolling surfaces 42a, 43.
It is set so that the maximum contact surface pressure at a is 3.6 GPa. The rotation speed is 6000 rpm. The rolling fatigue life was defined as the time until the peeling detected by the vibration sensor.

【0090】図10は、本発明の実施の形態に係る転動
体のボックス耐久試験の結果を示している図表である。
FIG. 10 is a chart showing the results of the box durability test of rolling elements according to the embodiment of the present invention.

【0091】実施の形態に係る試験片1,2は、部位別
に材料仕様が組み合わせられて適用されている。詳述す
ると、試験片1の内輪は、材料仕様Cの素材に材料仕様
Bの素材をクラッドすることによって、形成される。試
験片1の外輪は、材料仕様Bの素材を使用して、形成さ
れる。
The test pieces 1 and 2 according to the embodiment are applied by combining the material specifications for each part. More specifically, the inner ring of the test piece 1 is formed by clad a material of material specification C with a material of material specification B. The outer ring of the test piece 1 is formed using a material of material specification B.

【0092】さらに、試験片2の内輪は、材料仕様Cの
素材に材料仕様Bの素材をクラッドすることによって、
形成される。試験片2の外輪は、材料仕様Iの素材を使
用して、形成される。
Further, the inner ring of the test piece 2 is obtained by clad the material of material specification C with the material of material specification B,
It is formed. The outer ring of the test piece 2 is formed using a material of material specification I.

【0093】一方、比較例に係る試験片3〜11は、全
ての部位に対して単一の材料仕様A〜Iが、それぞれ適
用されている。
On the other hand, in the test pieces 3 to 11 according to the comparative example, the single material specifications A to I are applied to all parts, respectively.

【0094】ボックス耐久試験は、潤滑条件を同一とし
て、変速比1:1で、一定入力トルクで連続運転した場
合における、剥離に至るまでの時間で、試験片1〜11
の耐久性を評価した。潤滑油は、110℃のトラクショ
ン油である。
In the box durability test, the test pieces 1 to 11 are the time until peeling in the case where the lubricating conditions are the same and the gear ratio is 1: 1 and continuous operation is performed at a constant input torque.
The durability was evaluated. The lubricating oil is traction oil at 110 ° C.

【0095】実施の形態に係る試験片1,2は、図10
に示されように、600時間を超える値(618,63
4時間)を示している一方、比較例に係る試験片3〜1
1は、400未満の値(94〜352時間)を示してい
る。
The test pieces 1 and 2 according to the embodiment are shown in FIG.
As shown in, the value (618, 63
4 hours), while the test pieces 3 to 1 according to the comparative example are shown.
1 has shown the value less than 400 (94-352 hours).

【0096】また、実施の形態に係る試験片1,2にお
ける剥離部位は、いずれも、内輪トラクション面であ
り、剥離モードは、WEC型であった。図11(a)
は、WEB型剥離部近傍における転がり方向断面の組織
写真の一例である。
Further, the peeling sites in the test pieces 1 and 2 according to the embodiment were all inner ring traction surfaces, and the peeling mode was the WEC type. FIG. 11 (a)
[FIG. 4] is an example of a structure photograph of a cross section in the rolling direction in the vicinity of a WEB type peeling portion.

【0097】比較例に係る試験片3〜11における剥離
部位は、外輪ベアリング転動面および内輪トラクション
面であり、混在している。また、剥離部位が外輪ベアリ
ング転動面である場合、剥離モードは、水素脆性型であ
り、剥離部位が内輪トラクション面である場合、剥離モ
ードは、WEB型であった。図11(b)は、水素脆性
型剥離部近傍における転がり方向断面の組織写真の一例
である。
The peeled portions in the test pieces 3 to 11 according to the comparative example are the outer ring bearing rolling surface and the inner ring traction surface, and they are mixed. Further, when the peeling portion was the outer ring bearing rolling surface, the peeling mode was hydrogen embrittlement type, and when the peeling portion was the inner ring traction surface, the peeling mode was WEB type. FIG. 11B is an example of a microstructure photograph of a cross section in the rolling direction in the vicinity of the hydrogen embrittlement type peeling portion.

【0098】つまり、WEB型剥離は、比較的長寿命の
試料に観察された。一方、水素脆性型剥離は、比較的短
寿命の試料に観察された。
That is, the WEB type peeling was observed in the sample having a relatively long life. On the other hand, hydrogen embrittlement type exfoliation was observed in the sample having a relatively short life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段
変速機の構成を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段
変速機用転動体の構成を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段
変速機用転動体の製造方法を説明するためのフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.

【図4】 図3に示される熱処理を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the heat treatment shown in FIG.

【図5】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段
変速機用転動体の別の製造方法を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining another method of manufacturing the rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無段
変速機用転動体の耐久試験に適用された材料仕様を説明
するための図表である。
FIG. 6 is a table for explaining material specifications applied to a durability test of a rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.

【図7】 図6の材料仕様に係るWEC型転動疲労寿命
および水素脆性型剥離寿命の評価結果を示している図表
である。
7 is a chart showing the evaluation results of WEC type rolling contact fatigue life and hydrogen embrittlement type peeling life according to the material specifications of FIG.

【図8】 WEC型転動疲労寿命の評価に適用されたス
ラスト型回転接触試験装置を説明するための断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a thrust type rotary contact test apparatus applied to evaluation of WEC type rolling contact fatigue life.

【図9】 水素脆性型剥離寿命の評価に適用されたスラ
スト型回転接触試験装置を説明するための断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a thrust type rotary contact test apparatus applied for evaluation of hydrogen embrittlement type peeling life.

【図10】 本発明の実施の形態に係るトロイダル式無
段変速機用転動体のボックス耐久試験の結果を示してい
る図表である。
FIG. 10 is a chart showing the results of a box durability test of rolling elements for a toroidal type continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention.

【図11】 (a)は、WEB型剥離部近傍における転
がり方向断面の組織写真の一例であり、(b)は、水素
脆性型剥離部近傍における転がり方向断面の組織写真の
一例である。
FIG. 11A is an example of a microstructure photograph of a rolling direction cross section near the WEB type peeling portion, and FIG. 11B is an example of a microstructure photograph of a rolling direction cross section near the hydrogen embrittlement type peeling portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…入力軸、 20…押圧装置、 21…カム板、 22…保持器、 23…ローラ、 30…入力側ディスク、 31…転動面、 40…トラニオン、 41…ピボットシャフト、 42…内輪、 42a…ベアリング転動面(ベアリング溝部)、 42b…トラクション面(ディスク転動部)、 43…外輪、 43a…ベアリング転動面(ベアリング溝部)、 44…ボール、 45…ラジアルニードル軸受、 50…出力側ディスク、 51…転動面、 60…出力軸、 100…スラスト型回転接触試験装置、 101…筐体、 103…回転軸、 104…潤滑油、 142…試料、 144…鋼製ボール、 200…軸受転動疲労試験装置、 201…筐体、 202…プレート、 203…回転軸、 204…潤滑油、 S…回動軸。 10 ... Input shaft, 20 ... Pressing device, 21 ... cam plate, 22 ... a cage, 23 ... Laura, 30 ... Input side disk, 31 ... rolling surface, 40 ... trunnion, 41 ... Pivot shaft, 42 ... inner ring, 42a ... Bearing rolling surface (bearing groove), 42b ... Traction surface (disk rolling portion), 43 ... the outer ring, 43a ... Bearing rolling surface (bearing groove portion), 44 ... ball, 45 ... Radial needle bearing, 50 ... Output side disk, 51 ... rolling surface, 60 ... Output shaft, 100 ... Thrust type rotary contact test device, 101 ... housing, 103 ... rotation axis, 104 ... Lubricating oil, 142 ... Sample, 144 ... steel balls, 200 ... Bearing rolling fatigue test device, 201 ... housing, 202 ... plate, 203 ... rotary axis, 204 ... Lubricating oil, S ... Rotation axis.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 典子 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木野 伸郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3J051 AA03 BA03 BB02 BD02 BE09 CB06 EC08 ED16 4E087 BA17 BA26 CA11 CB01 DB01 DB15 DB22 DB24 HA15 HA82   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Noriko Uchiyama             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation (72) Inventor Shino Kino             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation F-term (reference) 3J051 AA03 BA03 BB02 BD02 BE09                       CB06 EC08 ED16                 4E087 BA17 BA26 CA11 CB01 DB01                       DB15 DB22 DB24 HA15 HA82

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力側ディスクと出力側ディスクとの間
に配置され、ベアリング転動面およびトラクション面を
有する内輪と、ベアリング転動面を有する外輪とを有す
るトロイダル式無段変速機用転動体であって、 前記ベアリング転動面は、 C:0.6〜1.2wt%、Si:0.35wt%未満、M
n:0.20〜1.5wt%、Cr:0.8〜1.40wt
%、Mo:0.15〜0.35wt%を含み、残部Feお
よび不可避不純物からなる第1組成から構成される有効
硬化層を有し、 前記有効硬化層の深さは、完成部品の表面におけるヘル
ツ接触による最大せん断応力発生深さの2倍以上であ
り、かつ、基地よりも水素の拡散係数が低い元素または
化合物の濃化部が表面近傍に形成されており、 前記トラクション面は、 C:0.6〜1.2wt%、Si:0.50〜1.5wt
%、Ni:0.40〜4.5wt%、Mn:0.20〜
1.50wt%、Cr:1.5〜3.0wt%、Mo:0.
50〜2.0およびCr+Mo:2.5〜4.0wt%を
含み、残部Feおよび不可避不純物からなる第2組成か
ら構成される有効硬化層を有し、 前記有効硬化層の深さは、完成部品の表面におけるヘル
ツ接触による最大せん断応力発生深さの2倍以上である
ことを特徴とするトロイダル式無段変速機用転動体。
1. A rolling element for a toroidal type continuously variable transmission, which is arranged between an input side disk and an output side disk and has an inner ring having a bearing rolling surface and a traction surface and an outer ring having a bearing rolling surface. The bearing rolling surface is C: 0.6 to 1.2 wt%, Si: less than 0.35 wt%, M
n: 0.20 to 1.5 wt%, Cr: 0.8 to 1.40 wt
%, Mo: 0.15 to 0.35 wt%, and has an effective hardened layer composed of the first composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities, and the depth of the effective hardened layer at the surface of the finished part is A concentrated portion of an element or compound having a shearing stress generation depth of at least twice due to Hertzian contact and having a hydrogen diffusion coefficient lower than that of the matrix is formed near the surface, and the traction surface has a C: 0.6-1.2 wt%, Si: 0.50-1.5 wt
%, Ni: 0.40 to 4.5 wt%, Mn: 0.20
1.50 wt%, Cr: 1.5-3.0 wt%, Mo: 0.
50-2.0 and Cr + Mo: 2.5-4.0 wt% and an effective hardened layer composed of a second composition consisting of balance Fe and inevitable impurities, and the depth of the effective hardened layer is completed. A rolling element for a toroidal type continuously variable transmission, characterized in that the depth of maximum shear stress due to Hertzian contact on the surface of a component is twice or more.
【請求項2】 前記内輪は、前記第1組成を有する第1
部位と、前記第2組成を有する第2部位とから構成され
ることを特徴とする請求項1に記載のトロイダル式無段
変速機用転動体。
2. The inner ring has a first composition having the first composition.
The toroidal type continuously variable transmission rolling element according to claim 1, comprising a part and a second part having the second composition.
【請求項3】 前記第1部位および前記第2部位は、冶
金学的な接合状態にあり、前記第1部位と前記第2部位
との界面近傍において、組成が連続的に変化しているこ
とを特徴とする請求項2に記載のトロイダル式無段変速
機用転動体。
3. The first part and the second part are in a metallurgical joining state, and the composition continuously changes in the vicinity of the interface between the first part and the second part. The rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to claim 2.
【請求項4】 前記内輪において、前記第1部位と前記
第2部位との界面は、前記トラクション面の稜線に沿っ
て形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項
3に記載のトロイダル式無段変速機用転動体。
4. The inner ring according to claim 2, wherein an interface between the first portion and the second portion is formed along a ridgeline of the traction surface. Rolling element for toroidal type continuously variable transmission.
【請求項5】 前記内輪の前記トラクション面から直角
に内部に向かう方向におけるC濃度は、連続的に減少し
ていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に
記載のトロイダル式無段変速機用転動体。
5. The toroidal type according to claim 1, wherein the C concentration in the direction from the traction surface of the inner ring to the inside at a right angle is continuously decreased. Rolling element for continuously variable transmission.
【請求項6】 前記外輪は、C:0.95〜1.1wt%
を含んでいることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
1項に記載のトロイダル式無段変速機用転動体。
6. The outer ring comprises C: 0.95 to 1.1 wt%
The rolling element for a toroidal type continuously variable transmission according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
【請求項7】 請求項1〜6いずれか1項に記載のトロ
イダル式無段変速機用転動体の製造方法であって、第2
組成を有する第2部位からなる外周部と、第1組成を有
する第1部位からなる芯部とを有する円柱状素材を、熱
間鍛造した後、機械加工することによって、内輪を製造
することを特徴するトロイダル式無段変速機用転動体の
製造方法。
7. A method for manufacturing a rolling element for a toroidal-type continuously variable transmission according to claim 1, wherein
It is possible to manufacture an inner ring by hot forging a columnar material having an outer peripheral portion including a second portion having a composition and a core portion including a first portion having a first composition, and then machining the same. A method of manufacturing a rolling element for a toroidal type continuously variable transmission, which is characterized.
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