JP2005076866A - 無段変速機用プーリの可動フランジの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スピニング加工において良好な加工性が得られ、浸炭焼入れ処理により十分な硬度を付与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。
【解決手段】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る鋼材料を熱間鍛造して、軸孔８ａと、フランジ面９ａとシリンダ部１０を形成するための予備形状部２２とを備える円盤状体９とを備えるフランジ素材２１を形成する。予備形状部２２に防炭剤２３を塗布する。フランジ素材２１に浸炭焼入れ処理を施す。フランジ素材２１から防炭剤２３を除去し、予備形状部２２にスピニング加工を施してシリンダ部１０を形成する。前記鋼材料は、ホウ素０．００１〜０．００２重量％を含む。
【選択図】 図２

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１に示すように、自動車等の無段変速機１として、駆動側プーリ２と従動側プーリ３と、プーリ２，３間に巻回された無端状金属ベルト４とを備えるものが知られている。

駆動側プーリ２の可動フランジ７は、回転軸５が挿通される軸孔８ａと、軸孔８ａの外周方向に延在する円盤状体９とを備え、円盤状体９のフランジ面９ａと不動フランジ６のフランジ面６ａとの間に無端状金属ベルト４が配設されている。また、可動フランジ７は、フランジ面９ａと反対側に、円盤状体９と一体的に設けられたシリンダ部１０を備え、シリンダ部１０は円筒状の隔壁１１に摺動自在に収容されて圧力室１２を形成している。この結果、円盤状体９は、圧力室１２に付与される油圧等の圧力により回転軸５の軸線方向に沿って往復動自在とされる。

無段変速機１では、圧力室１２に付与される圧力を変化させて、円盤状体９を回転軸５の軸方向に沿って移動させ、フランジ面９ａ，６ａの間隔を変更することにより、変速比を無段階に変更する。このとき、無端状金属ベルト４は、フランジ面９ａ，６ａに沿って滑動するので、可動フランジ７では少なくともフランジ面９ａの表面硬度が高められている必要がある。そこで、通常は可動フランジ７に浸炭焼入れを施すことにより、フランジ面９ａの表面硬度の上昇が図られている。

ところで、可動フランジ７において、シリンダ部１０は、別途製造した円筒状部材を可動フランジ７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７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７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１０を可動フランジ７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、まず鋼材料を熱間鍛造することにより、可動フランジ７の概形を備えると共にシリンダ部１０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１０を形成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。前記スピニング加工は冷間加工であるので、加工性を向上させるために、前記可動フランジ素材を形成する前記鋼材料は炭素の含有量が低いことが望まれる。

しかしながら、前記鋼材料の炭素の含有量が低いと、前記浸炭焼入れ処理を行っても炭素量が不足して、フランジ面９ａの表面に十分な硬度を付与することできないことがあるという不都合がある。
特開２０００−３１０３０５号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、スピニング加工において良好な加工性を得ることができ、しかも浸炭焼入れ処理により十分な硬度を付与する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し、一方の表面にフランジ面が形成された円盤状体と、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、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る鋼材料を熱間鍛造することにより、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とを備えるフランジ素材を形成する工程と、該フランジ素材の該予備形状部に防炭剤を塗布する工程と、該防炭剤が塗布された該フランジ素材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フランジ素材から該防炭剤を除去した後、該予備形状部にスピニング加工を施して該シリンダ部を形成する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、前記組成を備える鋼材料を熱間鍛造することにより得られたフランジ素材に前記浸炭焼入れ処理を施すので、前記フランジ面に十分な硬度を付与することができる。また、前記フランジ素材は、前記浸炭焼入れ処理の際に前記予備形状部に防炭剤を塗布しておくことにより、該予備形状部については前記組成が保持されるので、前記スピニング加工により良好な加工性が得られ、前記シリンダ部を容易に形成することができる。

前記鋼材料は、炭素の含有量が０．１５重量％未満では所望の硬度が得られず、０．２０重量％を超えるとスピニング加工の際に割れ易くなる。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ず、０．８１重量％を超えるとＭｎＳ等の介在物を形成して、スピニング加工の際に割れ易くなる。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、スピニング加工の際に割れ易くなる。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、スピニング加工の際に割れやすくなる。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、スピニング加工の際に割れやすくなる。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ＴｉＮ等の介在物を形成して割れ易くなる。

また、前記鋼材料は、ホウ素０．００１〜０．００２重量％を含むことを特徴とする。前記鋼材料は、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Ｆｅ₂Ｂ等の介在物を生じ易くなり割れやすくなる。

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は無段変速機の一構成例を示す説明的断面図であり、図２は本実施形態の可動フランジの製造方法を示す説明的断面図である。

自動車等の無段変速機１は、例えば図１に示すように、駆動側プーリ２と従動側プーリ３とを備え、プーリ２，３間に無端状金属ベルト４が巻回されている。

駆動側プーリ２は、回転軸５に固定された不動フランジ６と、回転軸５の軸線方向に沿って往復動自在の可動フランジ７とを備えている。可動フランジ７は円筒状の摺動部材８に、回転軸５が挿通される軸孔８ａを備え、摺動部材８が軸孔８ａを介して回転軸５に装着されて回転軸５の軸線方向に沿って往復動自在とされるとともに、回転軸５と共回りするようにされている。

可動フランジ７は、軸孔８ａの不動フランジ６側の端部に、軸孔８ａの外周方向に延在する円盤状体９を備え、円盤状体９は不動フランジ６に対向する面に傾斜したフランジ面９ａを備えている。そして、フランジ面９ａと、不動フランジ６の相対向する面に備えられた傾斜したフランジ面６ａとの間に無端状金属ベルト４が配設されている。

また、可動フランジ７は、フランジ面９ａと反対側に、円盤状体９の外周縁に沿って円盤状体の９と一体的に設けられた円筒状のシリンダ部１０を備えている。シリンダ部１０は回転軸５の軸受け部５ａに取着された円筒状の隔壁１１に摺動自在に収容され、シリンダ部１０と隔壁１１とにより圧力室１２が形成されている。この結果、円盤状体９は、圧力室１２に付与される油圧等の圧力により回転軸５の軸線方向に沿って往復動自在とされる。

一方、従動側プーリ３は、回転軸１３に固定された不動フランジ１４と、回転軸１３の軸線方向に沿って往復動自在の可動フランジ１５とを備えている。可動フランジ１５は円筒状の摺動部材１６に、回転軸１３が挿通される軸孔１６ａを備え、摺動部材１６が軸孔１６ａを介して回転軸１３に装着されて回転軸１３の軸線方向に沿って往復動自在とされるとともに、回転軸１３と共回りするようにされている。フランジ１４，１５は、相対向する面に傾斜したフランジ面１４ａ，１５ａを備え、無端状金属ベルト４はフランジ面１４ａ，１５ａ間に配設される。従動側プーリ３の可動フランジ１５は、コイルバネ１７等により付勢されて不動フランジ１４方向に押圧されている。

前記構成を備える無段変速機１では、変速比を変更する場合には、圧力室１２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７を回転軸５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２のフランジ面９ａ，６ａの間隔が変更され、これに伴って無端状金属ベルト４の巻回し位置が、フランジ面９ａ，６ａに沿って駆動側プーリ２の直径方向で移動する。また、従動側プーリ３では、駆動側プーリ２のフランジ面９ａ，６ａの間隔の変更に伴って、フランジ面１４ａ，１５ａの間隔が変更され、無端状金属ベルト４の巻回し位置がフランジ面１４ａ，１５ａに沿って従動側プーリ３の直径方向で移動する。この結果、無段変速機１では、変速比を無段階に変更することができる。

次に、図２を参照して、本実施形態の可動フランジの製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、駆動側プーリ２の可動フランジ７を製造するものである。

本実施形態の製造方法では、まず、鋼材料を熱間鍛造することにより、図２（ａ）に示すフランジ素材２１を形成する。前記鋼材料は、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％、ホウ素０．００１〜０．００２重量％を含み、残部が鉄であり、炭素当量が０．４４〜０．５４の範囲にある。前記炭素当量は、次式によって算出される数値である。

前記組成と、炭素当量とを備える鋼材料として、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２１は、可動フランジ７の概形に形成され、摺動部材８に穿設された軸孔８ａと、軸孔８ａの外周方向に延在する円盤状体９とを備えている。円盤状体９は、軸孔８ａの端部に設けられ該端部側の表面に形成された傾斜したフランジ面９ａと、フランジ面９ａと反対側の面に、外周縁に沿って一体的に設けられた、シリンダ部１０を形成するための予備形状部２２とを備えている。

次に、図２（ｂ）に示すように、予備形状部２２の表面に防炭剤２３を塗布する。そして、予備形状部２２が防炭剤２３で被覆されたフランジ素材２１を図示しない浸炭炉に収容して浸炭焼入れ処理を行う。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。

フランジ素材２１は、前記組成と炭素当量とを備える鋼材料から形成されているので、前記浸炭焼入れ処理により、前記防炭剤２３により被覆されている以外の部分では表面の炭素含有量が高くなり、硬度が上昇する。一方、防炭剤２３により被覆されている予備形状部２２では、前記鋼材料本来の前記組成が保持されている。

そこで、前記浸炭焼入れ処理が終了したならば、予備形状部２２の表面を被覆している防炭剤２３を除去する。そして、図２（ｃ）に示すように、予備形状部２２（仮想線で示す）をスピニング加工することにより、円筒状のシリンダ部１０を備える可動フランジ７を形成する。

前記スピニング加工は冷間加工であるが、予備形状部２２は、前述のように浸炭焼入れを受けず、前記鋼材料本来の組成が保持されている。従って、フランジ素材２１は前記スピニング加工によって割れ等を生じることなく、容易にシリンダ部１０を形成することができる。

無段変速機の一構成例を示す説明的断面図。 本発明の可動フランジの製造方法を示す説明的断面図。

符号の説明

５…回転軸、 ８ａ…軸孔、 ９…円盤状体、 ９ａ…フランジ面、 ７…可動フランジ、 １０…シリンダ部、 １２…圧力室、 ２１…フランジ素材、 ２２…予備形状部、 ２３…防炭剤。

Claims (2)

1. 回転軸が挿通される軸孔と、該軸孔の外周方向に延在し、一方の表面にフランジ面が形成された円盤状体と、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、
   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る鋼材料を熱間鍛造することにより、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とを備えるフランジ素材を形成する工程と、
   該フランジ素材の該予備形状部に防炭剤を塗布する工程と、
   該防炭剤が塗布された該フランジ素材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フランジ素材から該防炭剤を除去した後、該予備形状部にスピニング加工を施して該シリンダ部を形成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。
2. 前記鋼材料は、ホウ素０．００１〜０．００２重量％を含む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。
   

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