JP2003502604A - Ｃｖｔ／ｉｖｔ構成部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 運転の際、別のCVT/IVT構成部品の軌道に接触する軌道を含むCVT/IVT構成部品。このような構成部品を0.85〜0.95 wt %のC、最高0.15 wt %のSi、1.30〜1.50 wt %のCr、0.25〜0.45 wt %のMn、0.20〜0.40 wt %のMo、および残りは鉄および避けることができない不純物からなる鋼から作り出すことが提案されている。望ましくは、構成部品の表面は、浸炭窒化および急冷／再加熱によりさらに焼入れする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ＜発明の属する技術分野＞ 本発明は、運転の際、別のCVT/IVT構成部品の軌道に接触する軌道を含むCVT/I
VT構成部品に関する。

【０００２】 ＜従来の技術＞ CVT/IVT変速装置は、ディスクおよび動力ローラを含み、速度伝達比は、二つ
の対向ローラに対するディスクの位置で決まる。ディスクとローラの間には、振
動荷重と滑り荷重の両方を含む滑り接触状態が存在する。

【０００３】 荷重は、ころがり軸受などの、軌道を有する他の部品に掛る荷重とは完全に異
なる。ころがり軸受とは違って、ローラ荷重はなく、滑り状態が存在する。

【０００４】 従来技術では、CVT/IVT変速装置の部品には、ASTM A295 52100鋼を用いること
が示唆されている。しかしながら、この種の鋼は、接触疲れ強さが不十分であり
、その靭性も、自動車産業で必要とする長い使用寿命を保証するには、不十分で
ある。

【０００５】 ＜発明の要約＞ 本発明の目的は、滑り接触疲れ故障に対して特に耐性が有る、CVT/IVTのディ
スクおよび動力ローラ構成部品用の鋼を供給することである。

【０００６】 本発明によれば、この目的は、前記構成部品が、0.85〜0.95 wt %のC、最高0.
15 wt %のSi、0.25〜0.45 wt %のMn、1.30〜1.50 wt %のCr、0.20〜0.40 wt %の
Mo、および残りは鉄および避けることができない不純物を含むことで実現する。

【０００７】 このような鋼をころがり軸受に用いることは、EP 0 349 023以来、既知である
。この鋼は、一般に、SKF 3M鋼と呼ばれている。驚くべきことに、本発明によれ
ば、この鋼の滑り抵抗（これはころがり軸受用途では重要ではないが）は、 AST
M A295 52100などの他の鋼と比べて優れていることが分かった。

【０００８】 本発明の好適な一実施形態によれば、CVT/IVT構成部品のコアーおよび表面の
両方について最適な特性を得るため、炭窒化法が提案されている。このような処
理のため、表面組織は、高度に合金化されたマルテンサイトを含んでいてよい。
結果として、静容量、滑り接触に対する疲れ強さおよび耐摩耗性が向上する。

【０００９】 従来技術で既知のいかなる炭窒化法も、この目的のために使用できる。しかし
ながら、望ましくは、鋼を、1〜10時間、780〜900℃の温度で雰囲気ガスに曝し
、該雰囲気ガスの組成は、炭素活量（a_c）が、0.90〜1.10であり、雰囲気ガスと
の平衡状態における窒素ポテンシャルN_potが、表面で直接測定した場合、N 0.1
〜0.5 wt %である（なぜなら、使用雰囲気ガスは、少なくとも一酸化炭素、水素
およびアンモニアを含むからである）。

【００１０】 本発明による熱処理を行うと、表面の炭素および窒素の濃度が高くなる。鋼の
表面あるいは表面の近くにおけるセメンタイトの生成はない（セメンタイトの生
成は、ASTM A295 52100などの普通のころがり軸受鋼の浸炭窒化で普通に観察さ
れる）。本発明による処理の結果として、オーステナイトの粒度は、残留炭化物
の析出および成長により、低い状態に留まる。浸炭窒化後の急冷の結果として、
強度が高い細粒化されたマルテンサイトが生じる。この表面は、オーステナイト
強化要素の濃度が高いので、マルテンサイトが生じる温度は、急冷の際の表面で
、従来技術の場合よりも低い。表面の高濃度化の結果、オーステナイトの剪断強
さが増大し、したがって、より大きなアンダークーリングが必要となり、そのた
め、マルテンサイトが生じる温度は、より低くなる。さらに、表面における圧縮
応力が大きくなる結果、運転の際に生ずる応力が低減し、使用寿命が長くなる。
これは、従来の熱処理を包含する。

【００１１】 浸炭窒化は、望ましくは、800〜850℃で、3〜5時間、約1.0の炭素活量で行う
。

【００１２】 より詳しくは、添加される浸炭窒化雰囲気は、17〜25 vol %の一酸化炭素、30
〜45 vol %の水素、1〜10 vol %のアンモニアを含んでいる。使用するアンモニ
アの量は、相当程度まで、浸炭窒化を行う炉および他の処理パラメータに左右さ
れる。

【００１３】 望ましくは、ディスクおよびローラの一方または両方を上述の鋼で作る。

【００１４】 CVT/IVTのディスクまたはローラ構成部品の表面で、本発明により浸炭窒化さ
れた3M鋼のミクロ組織は、0〜35 vol %の残留オーステナイトを含んでいる。実
際の体積は、高温条件により左右される。この得られたオーステナイトは、プレ
ートマルテンサイト組織に含まれており、プライアオーステナイト粒度は、最高
15μmである。残留炭化物は、最高4μmの等価直径および最高30%の体積分率を有
している。

【００１５】 ＜発明の実施の形態＞ 以下、添付の図を参照して、本発明をさらに説明する。

【００１６】 図１は、CVT/IVTの一例を示す。CVT/IVTは、大部分の実施形態において、エン
ジンの出力軸に接続された入力ディスク１および車両の駆動チェーンもしくはそ
の先のギヤボックスの構成部品あるいは可変比で駆動される任意の他の構成部品
に接続された対向位置の出力ディスクを含んでいる。両ディスクの間には、多数
の動力ローラ３が有る。動力ローラ３は、任意の軸で支持でき、その軸心は４で
示してある。この軸は、矢印５の方向に回動可能である。入力ディスクと出力デ
ィスクとの間の速度伝達比は、他のローラの、矢印５の方向の回動により変わる
。図１に示したように、動力ローラ３は、その中心線の近くで入力ディスクと係
合しており、一方、出力ディスクとは、この中心線の遠くで係合している。動力
ローラの円周面は、入力ディスクの軌道８および出力ディスクの軌道９に、それ
ぞれ、圧力で締め付けられている。この締付け力は、矢印１０で模式的に示して
ある。図１のCVT/IVTは、「Torotrak IVT」とも呼ばれている。従来技術では、
他の手段も用いられているが、どの実施形態でも、少なくとも３個の動力ローラ
を設け、それらを矢印５の方向に幾らか傾斜させて、入力ディスクと出力ディス
クとの間の速度伝達の比を変えるようになっている。このような構造によれば、
従来の自動変速装置に比べて、効率が１５％アップできることが分かった。また
、ころがり軸受の場合と異なり、この構造体の隣接する構成部品の間には、いか
なる潤滑膜もない。

【００１７】 各動力ローラの円周面並びに軌道８および９には、相当な荷重が掛る。今まで
この方法が一般に採用されなかった理由の一つは、恐らくこれであろう。例えば
、各動力ローラの円周面と関連軌道との間の最大接触応力は、４GPaにもなる場
合がある。これは、普通のころがり軸受で生ずる接触圧力より遥かに大きい。さ
らに、矢印５の方向の傾斜運動では、ローラは、ディスクに対して、スリップす
ることになる。このスリップは、ころがり軸受では生じない。繰返し曲げ応力に
よる疲れ亀裂および破壊が報告されている。ディスクの、円１１内の部域は、特
に傷つき易い。これは、粘着摩擦面（軌道）のころがり接触疲れ強さと疲れ破壊
強さを改善しなければならないことを意味している。以下は、CVT/IVT変速装置
のいくつかの構成部品に対する荷重状況を極めて概略的に纏めた表である。

【００１８】

【００１９】 この条件を満たすため、0.85〜0.95 wt %のC、最高0.15%のSi、0.25〜0.45 wt
%のMn、1.30〜1.50 wt %のCrおよび0.20〜0.40 wt %のMoを含む鋼の使用が、本
発明により示唆されている。

【００２０】 このような鋼を、上記のように使用した場合、驚くべきことに、IVT/CVTのデ
ィスクおよび動力ローラ構成部品の靭性が相当に増大するのが分かった。

【００２１】 図2aおよびbは、靭性の増大を示す。これらの図において、点線は、ASTM A295
52100鋼の値を表しており、一方、実線は、本発明による鋼に関するものである
。

【００２２】 図３は、6305ころがり軸受のなじみ運転汚染物保有試験におけるL₁₀内輪軸受
寿命を示す。

【００２３】 以上の記述から、特殊な純度の鋼を望ましくはさらに合金化し、それから作ら
れた構成部品の表面を浸炭窒化によって強化することにより、接触疲れ強さが相
当向上することは、明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 CVT/IVTの一例を示す。

【図２ａ】 本発明による鋼により実現した靭性の向上を示す。

【図２ｂ】 本発明による鋼により実現した靭性の向上を示す。

【図３】 汚染物保有試験における内輪軸受寿命を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ， ＺＷ (72)発明者 イオアニデス，オウスタティオス オランダ国、エヌエル 3706 テービー ツァイスト、モンテソリラーン ９ Ｆターム(参考） 3J051 AA01 AA02 BA01 BA10 BB01 BB04 BC01 BC05 BC10 BD01 BD04 BE01 EC08 FA02 4K028 AA03 AB01 AB06 AC08 CC02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転の際、別のCVT/IVT構成部品の軌道に接触する軌道を含
   むCVT/IVT構成部品において、前記構成部品は、 0.85〜0.95 wt %のC、 最高0.15 wt %のSi、 1.30〜1.50 wt %のCr、 0.25〜0.45 wt %のMn、 0.20〜0.40 wt %のMo、および 残りは鉄および避けることができない不純物 からなる鋼を含むことを特徴とするCVT/IVT構成部品。
2. 【請求項２】 浸炭窒化されていることとする請求項１に記載のCVT/IVT構
   成部品。
3. 【請求項３】 表面の組織は、0〜35 vol %に留保されたオーステナイトお
   よび0〜30 vol %の残留炭化物を有するプレートマルテンサイト組織を含むこと
   とする上記請求項のうちのいずれか一つに記載のCVT/IVT構成部品。
4. 【請求項４】 残留炭化物は、最高4μmの等価直径を有することとする請求
   項３に記載のCVT/IVT構成部品。
5. 【請求項５】 プライアオーステナイトは、最高１5μmの粒度を有すること
   とする請求項３または請求項４に記載のCVT/IVT構成部品。
6. 【請求項６】 前記構成部品は、CVT/IVTディスクを含むこととする上記請
   求項のうちのいずれか一つに記載のCVT/IVT構成部品。
7. 【請求項７】 前記構成部品は、CVT/IVTローラを含むこととする上記請求
   項のうちのいずれか一つに記載のCVT/IVT構成部品。