JP2005074503A

JP2005074503A - 無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法

Info

Publication number: JP2005074503A
Application number: JP2003310900A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamauchi; 昌彦山内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: JP4128926B2

Abstract

【課題】可動フランジ素材の浸炭焼入れ処理を効率よく行える無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法を提供する。
【解決手段】回転軸が挿通される軸孔３と、軸孔３の外周方向に延在する円盤状体４の一方の表面に形成されたフランジ面５と、軸孔３と同一の内径の孔部８を備える摺動部材２と、シリンダ部９とを備える。軸孔３とフランジ面５とシリンダ部１０を形成する予備形状部６とを備える円盤状体４を、熱間鍛造により形成する。円盤状体４のフランジ面５と反対側の面と、摺動部材２の一方の端面とに防炭剤を塗布する。防炭剤が塗布された円盤状体４と摺動部材２とに浸炭焼入れ処理を施す。前記防炭剤を除去し、円盤状体４に摺動部材２を、孔部８と軸孔３との内周面が一致するようにして摩擦圧接する。前記摩擦圧接後、予備形状部６にスピニング加工を施してシリンダ部１０を形成するか、シリンダ部１０を形成後、前記摩擦圧接を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の無段変速機に用いられるプーリを構成する可動フランジの製造方法に関するものである。

図３に示すように、自動車等の無段変速機２１として、駆動側プーリ２２と従動側プーリ２３と、プーリ２２，２３間に巻回された無端状金属ベルト２４とを備えるものが知られている。

駆動側プーリ２２は、回転軸２５に固定された不動フランジ２６と、回転軸２５の軸線方向に沿って往復動自在の可動フランジ２７とを備えている。可動フランジ２７は円筒状の摺動部材２８に穿設された挿通孔２８ａを介して回転軸２５に装着され、回転軸２５の軸線方向に沿って摺動自在とされると共に、回転軸２５と共回りするようになっている。フランジ２６，２７は、相対向する面に傾斜したフランジ面２６ａ，２７ａを備え、無端状金属ベルト２４はフランジ面２６ａ，２７ａ間に配設される。

可動フランジ２７はフランジ面２７ａと反対側に外周縁に沿って円筒状に設けられたシリンダ部２９を備えている。シリンダ部２９は回転軸２５の軸受け部２５ａに取着された円筒状の隔壁３０に摺動自在に収容されて、シリンダ部２９と隔壁３０とにより圧力室３１が形成されている。可動フランジ２７は、圧力室３１に付与される油圧等の圧力により回転軸２５の軸線方向に沿って往復動自在とされている。

一方、従動側プーリ２３は、回転軸３２に固定された不動フランジ３３と、回転軸３２の軸線方向に沿って往復動自在の可動フランジ３４とを備えている。可動フランジ３４は円筒状の摺動部材３５に穿設された挿通孔３５ａを介して回転軸３２に装着され、回転軸３２の軸方向に沿って摺動自在とされると共に、回転軸３２と共回りするようになっている。フランジ３３，３４は、相対向する面に傾斜したフランジ面３３ａ，３４ａを備え、無端状金属ベルト２４はフランジ面３３ａ，３４ａ間に配設される。従動側プーリ２３の可動フランジ３４は、コイルバネ３６等により付勢されて不動フランジ３３方向に押圧されている。

前記構成を備える無段変速機２１では、変速比を変更する場合には、圧力室３１に付与される圧力を変化させることにより、可動フランジ２７を回転軸２５の軸方向に沿って移動させる。このようにすると、駆動側プーリ２２のフランジ面２６ａ，２７ａの間隔が変更され、これに伴って無端状金属ベルト２４の巻回し位置が、フランジ面２６ａ，２７ａに沿って駆動側プーリ２２の直径方向で移動する。また、従動側プーリ２３では、駆動側プーリ２２のフランジ面２６ａ，２７ａの間隔の変更に伴って、フランジ面３３ａ，３４ａの間隔が変更され、無端状金属ベルト２４の巻回し位置がフランジ面３３ａ，３４ａに沿って従動側プーリ２３の直径方向で移動する。この結果、無段変速機２１では、変速比を無段階に変更することができる。

無段変速機２１では、変速比の変更により、無端状金属ベルト２４が駆動側プーリ２２ではフランジ面２６ａ，２７ａに沿って、従動側プーリ２３ではフランジ面３３ａ，３４ａに沿って滑動する。従って、少なくともフランジ面２６ａ，２７ａ，３３ａ，３４ａの表面の硬度が高められている必要があり、通常はフランジ２６，２７，３３，３４に浸炭焼入れを施すことにより硬度の上昇が図られている。

ところで、駆動側プーリ２２の可動フランジ２７において、シリンダ部２９は、別途製造した円筒状部材を可動フランジ２７の外周縁に嵌着することにより形成することもできる。しかし、このようにすると前記円筒状部材と可動フランジ２７との嵌着部を厚肉にしなければならず、重量増がさけられない。また、前記円筒状部材と可動フランジ２７とを組み合わせるために両者を精度良く加工する必要があり、製造コストの増加が避けられない。

そこで、従来、シリンダ部２９を可動フランジ２７と一体的に成形する技術が提案されている。前記技術として、例えば、まず、可動フランジ２７の概形を備えると共に、シリンダ部２９を形成するための環状の予備形状部を外周縁に備える可動フランジ素材を形成し、次いで該可動フランジ素材に浸炭焼入れを行って硬度を上昇させた後、該予備形状部を円筒状にスピニング加工することによりシリンダ部２９を形成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、可動フランジ２７はフランジ面２７ａと反対側に延在する摺動部材２８を備え、摺動部材２８はフランジ面２７ａと反対側に突出している。従って、浸炭焼入れを行う際に複数の可動フランジ素材を浸炭炉に収容しようとすると、突出する摺動部材２８のために可動フランジ素材自体が嵩高くなり、密に収容することが難しいとの不都合がある。
特開２０００−３１０３０５号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、可動フランジ素材の浸炭焼入れ処理を効率よく行うことができる無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、回転軸が挿通される軸孔と、該軸孔の外周方向に延在する円盤状体の一方の表面に形成されたフランジ面と、該軸孔と同一の内径を備える孔部を備え該円盤状体の該フランジ面と反対側に延在して該回転軸の軸線方向に沿って摺動する円筒状の摺動部材と、該円盤状体の該フランジ面と反対側に該円盤状体と一体的に設けられ該円盤状体を該回転軸の軸線方向に往復動自在とする圧力室を形成するシリンダ部とを備える無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法において、該軸孔と該フランジ面と該シリンダ部を形成するための予備形状部とを備える円盤状体を、熱間鍛造により形成する工程と、該円盤状体の該フランジ面と反対側の面と、該摺動部材の一方の端面とに防炭剤を塗布する工程と、該防炭剤が塗布された該円盤状体と該摺動部材とに浸炭焼入れ処理を施す工程と、該浸炭焼入れ処理が施された該円盤状体と該摺動部材とから該防炭剤を除去し、該円盤状体の該フランジ面と反対側の面に、該摺動部材を、該摺動部材の孔部が該円盤状体の軸孔と互いの内周面が一致するようにして摩擦圧接する工程とを備えることを特徴とする。

本発明の製造方法では、まず、前記フランジ素材として、前記軸孔と前記フランジ面と前記シリンダ部を形成するための予備形状部とを備える円盤状体を、熱間鍛造により形成する。そして、前記フランジ素材としての円盤状体と、前記摺動部材とを浸炭焼入れ処理を施した後、該円盤状体の前記フランジ面と反対側の面に、該摺動部材を、該摺動部材の孔部が該円盤状体の軸孔と互いの内周面が一致するようにして摩擦圧接する。

従って、本発明の製造方法によれば、前記浸炭焼入れ処理の段階では、前記円盤状体と前記摺動部材とが別体となっており、複数の該円盤状体と該摺動部材とを密に浸炭炉に収容することができ、前記浸炭焼入れ処理を効率よく行うことができる。

ところで、前述のように浸炭焼入れ処理を施した前記円盤状体と前記摺動部材とは、硬度が上昇しているために、摩擦圧接による接合が不良となることが懸念される。そこで、本発明の製造方法では、摩擦圧接の対象となる前記円盤状体の前記フランジ面と反対側の面と、前記摺動部材の一方の端面とに防炭剤を塗布した後、該円盤状体と該摺動部材とに前記浸炭焼入れ処理を施す。そして、前記浸炭焼入れ処理が施された前記円盤状体と前記摺動部材とから前記防炭剤を除去した後、該円盤状体の前記フランジ面と反対側の面に、該摺動部材の該防炭剤が除去された端面を摩擦圧接により接合する。

このようにするときには、前記円盤状体と前記摺動部材とにおいて、前記摩擦圧接の対象となる部分は前記防炭剤により保護されて、前記浸炭焼入れ処理を施しても浸炭が生じず、硬度の上昇を免れる。従って、前記摩擦圧接による前記円盤状体と前記摺動部材との接合を良好に行うことができる。

本発明の製造方法では、前記円盤状体の該フランジ面と反対側の面に前記摺動部材を摩擦圧接した後、前記予備形状部にスピニング加工を施して前記シリンダ部を形成してもよく、前記予備形状部にスピニング加工を施して前記シリンダ部を形成した後、前記摩擦圧接を行ってもよい。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の製造方法の工程を示す説明的断面図であり、図２は本実施形態の製造方法により得られた可動フランジの構成を示す説明的断面図である。

本実施形態の製造方法では、まず、所定の組成を備える肌焼鋼等の材料を熱間鍛造して、図１（ａ）に示すフランジ素材１を形成する。また、同時に前記材料からなる円筒状の摺動部材２を形成する。

前記肌焼鋼は、後述の浸炭焼入れ処理により所望の硬度を得ることができ、しかも後述のスピニング加工により割れ等が生じないように、炭素０．１５〜０．２０重量％、マンガン０．３５〜０．８１重量％、珪素０．０５〜０．１５重量％、リン０．０１５重量％未満、硫黄０．０２重量％未満、チタン０．０３〜０．２重量％を含み、残部が鉄である組成を備え、炭素当量が０．４４〜０．５４の範囲にあることが好ましく、さらにホウ素０．００１〜０．００２重量％を含むことが好ましい。

前記肌焼鋼では、炭素の含有量が０．１５重量％未満では所望の硬度が得られないことがあり、０．２０重量％を超えると硬度が過剰になって割れ易くなる。また、マンガンの含有量が０．３５重量％未満では浸炭焼入れ処理によって十分な硬度が得られないことがあり、０．８１重量％を超えるとＭｎＳ等の介在物を形成して割れ易くなる。また、珪素の含有量が０．０５重量％未満ではフェライト相を強化し、焼き戻し抵抗性を大にする効果が得られないことがあり、０．１５重量％を超えるとＳｉＳ等の介在物を形成して割れ易くなる。また、リンの含有量が０．０１５重量％を超えるとマンガン等と結合して介在物を形成し割れやすくなる。また、硫黄の含有量が０．０２重量％を超えると、マンガン、珪素等と結合して介在物を形成し割れやすくなる。また、チタンの含有量が０．０３重量％未満では結晶粒を微細化する効果が得られないことがあり、０．２重量％を超えると炭素を固定して時効硬化が得られないことがある。また、ホウ素の含有量が０．００１重量％未満では結晶粒を微細化する効果が得られないことがあり、０．００２重量％を超えると結晶粒が大きくなり割れやすくなる。

前記組成を備える肌焼鋼として、例えば山陽特殊製鋼株式会社製ＴＭＡＸＪ１Ｂ（商品名）、ＴＭＡＸＪ２Ｂ（商品名）、大同特殊鋼株式会社製ＡＬＦＡ鋼（商品名）、Ｓｕｐｅｒ−ＡＬＦＡ鋼（商品名）等を挙げることができる。

フランジ素材１は、回転軸が挿通される軸孔３の外周方向に延在する円盤状体４の一方の表面に、外周縁から軸孔３に向かって縮径されて傾斜したフランジ面５を備え、円盤状体４のフランジ面５と反対側に、シリンダ部形成用の予備形状部６を備えている。予備形状部６は肉厚の円筒状であり、その内周側に底面部７が形成されている。フランジ素材１は、前記熱間鍛造後、フランジ面５とその反対側の底面部７が研磨されるが、底面部７には摺動部材２が接合されていないので、容易に研磨することができる。

一方、摺動部材２は、フランジ素材１の軸孔３と同一の内径を備える孔部８を中心部に備え、一方の端部を研磨して外周縁から孔部８に向かって縮径することにより、ボス９が形成されている。

本実施形態の製造方法では、次に、フランジ素材１の予備形状部６、底面部７と、摺動部材２のボス９が形成されている端面とに防炭剤を塗布する。前記防炭剤は市販のものを用いることができ、特に限定されることはない。

そして、前記防炭剤が塗布されたフランジ素材１と摺動部材２とを、図示しない浸炭炉に収容して浸炭焼入れ処理を行う。このとき、フランジ素材１は、底面部７に摺動部材２が接合されていないので、フランジ面５の反対側に突出するものが無い。従って、複数のフランジ素材１と摺動部材２とを前記浸炭炉内に密に収容することができ、前記浸炭焼入れ処理を効率良く行うことができる。前記浸炭焼入れ処理はそれ自体公知の方法に従って行うことができ、フランジ素材１と摺動部材２との前記防炭剤が塗布されていない部分の硬度を向上させることができる。

前記浸炭焼入れ処理が終了したならば、前記防炭剤を除去した後、フランジ素材１を図示しないスピニング加工装置に装着する。一方、摺動部材２は、前記防炭剤を除去した後、図１（ｂ）に示すように、ボス９をフランジ素材１の底面部７に対向せしめ、孔部８がフランジ素材１の軸孔３と同軸となるようにして、図示しない摩擦圧接装置に装着する。

そして、前記摩擦圧接装置により、摺動部材２を高速回転させつつ、フランジ素材１方向に移動させ、ボス９をフランジ素材１の底面部７に圧接する。このようにすると、摺動部材２のボス９とフランジ素材１の底面部７とが摩擦の熱により溶融し、相互に接合される。このとき、摺動部材２は孔部８がフランジ素材１の軸孔３と同軸となるように配置されているので、孔部８と軸孔３との内周面が互いに一致する。この結果、図１（ｃ）に示すように、底面部７に摺動部材２が接合されたフランジ素材１が得られる。

本実施形態の製造方法では、次に、フランジ素材１の予備形状部６にスピニング加工を施す。この結果、図２に示すように、フランジ面５と反対側の底面部７に摺動部材２が接合されており、フランジ面５と反対側に円盤状体４と一体的に設けられたシリンダ部１０とを備える可動フランジ１１を得ることができる。

尚、本実施形態では、円盤状体４のフランジ面５と反対側の底面部７に摺動部材２を摩擦圧接した後、予備形状部６にスピニング加工を施してシリンダ部１０を形成しているが、予備形状部６にスピニング加工を施してシリンダ部１０を形成した後、底面部７に摺動部材２を摩擦圧接するようにしてもよい。

また、本実施形態では、摺動部材２の摩擦圧接される側の端部にボス９を形成するようにしているが、摺動部材２はフランジ素材１の底面部に摩擦圧接できる構成であればよく、ボス９は形成されていなくてもよい。

本発明の製造方法の工程を示す説明的断面図。本発明の製造方法により得られる可動フランジの構成を示す説明的断面図。無段変速機の一構成例を示す説明的断面図。

符号の説明

２…摺動部材、３…軸孔、４…円盤状体、５…フランジ面、６…予備形状部、８…孔部、１０…シリンダ部、１１…可動フランジ。

Claims

回転軸が挿通される軸孔と、該軸孔の外周方向に延在する円盤状体の一方の表面に形成されたフランジ面と、該軸孔と同一の内径を備える孔部を備え該円盤状体の該フランジ面と反対側に延在して該回転軸の軸線方向に沿って摺動する円筒状の摺動部材と、該円盤状体の該フランジ面と反対側に該円盤状体と一体的に設けられ該円盤状体を該回転軸の軸線方向に往復動自在とする圧力室を形成するシリンダ部とを備える無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法において、
該軸孔と該フランジ面と該シリンダ部を形成するための予備形状部とを備える円盤状体を、熱間鍛造により形成する工程と、
該円盤状体の該フランジ面と反対側の面と、該摺動部材の一方の端面とに防炭剤を塗布する工程と、
該防炭剤が塗布された該円盤状体と該摺動部材とに浸炭焼入れ処理を施す工程と、
該浸炭焼入れ処理が施された該円盤状体と該摺動部材とから該防炭剤を除去し、該円盤状体の該フランジ面と反対側の面に、該摺動部材を、該摺動部材の孔部が該円盤状体の軸孔と互いの内周面が一致するようにして摩擦圧接する工程とを備えることを特徴とする無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法。
前記円盤状体の該フランジ面と反対側の面に前記摺動部材を摩擦圧接した後、前記予備形状部にスピニング加工を施して前記シリンダ部を形成することを特徴とする請求項１記載の無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法。
前記予備形状部にスピニング加工を施して前記シリンダ部を形成した後、前記円盤状体の該フランジ面と反対側の面に前記摺動部材を摩擦圧接することを特徴とする請求項１記載の無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法。