JP2005140184A - トロイダル型無段変速機とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 異物が混入したトラクションオイルを使用した場合でも十分な転がり疲れ寿命を確保できる入力側、出力側各ディスク２、４やパワーローラ８、８を、低コストで得る。
【解決手段】 上記両ディスク２、４と上記各パワーローラ８、８とを造る場合に、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後にＡ₁ 変態点以下で調質を行なう硬化熱処理を施す。そして、高周波焼き入れ前の表面の炭化物の平均粒径を３．０μｍ以下としてから、必要な部分に高周波焼き入れを施す。この結果、必要個所の硬度を確保しつつ、それ以外の部分の硬度が必要以上に高くなる事を防止して、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば自動車の自動変速機用の変速ユニットとして、或は各種産業機械用の変速機として、それぞれ利用できるトロイダル型無段変速機とその製造方法の改良に関する。

自動車用自動変速機としてトロイダル型無段変速機を使用する事が研究され、一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、例えば特許文献１に記載されている様な構成を有する。図１〜２は、このトロイダル型無段変速機の基本構成を略示している。この図１〜２に示した構造では、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、この入力軸１と同心に配置された出力軸３の端部に出力側ディスク４を固定している。又、トロイダル型無段変速機を納めたケーシング（図示省略）の内側に、上記入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５、５を中心として揺動するトラニオン６、６を設けている。

上記各トラニオン６、６は、長さ方向（図１〜２の表裏方向）両端面に上記枢軸５、５を、各トラニオン６、６毎に互いに同心に、各トラニオン６、６毎に１対ずつ設けている。これら各枢軸５、５の中心軸は、上記各ディスク２、４の中心軸と交差する事はないが、これら各ディスク２、４の中心軸の方向に対し直角若しくはほぼ直角方向である、捩れの位置に存在する。又、上記各トラニオン６、６の中心部には支持軸７、７の基半部を支持し、上記枢軸５、５を中心として各トラニオン６、６を揺動させる事により、上記各支持軸７、７の傾斜角度の調節を自在としている。各トラニオン６、６に支持された支持軸７、７の先半部周囲には、それぞれパワーローラ８、８を回転自在に支持している。そして、これら各パワーローラ８、８を、上記入力側、出力側両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａ同士の間に挟持している。

上記入力側、出力側両ディスク２、４の互いに対向する内側面２ａ、４ａは、それぞれ断面が、上記枢軸５を中心とする円弧若しくはこの様な円弧に近い曲線を回転させて得られる、断面円弧状の凹面をなしている。そして、球状凸面に形成された各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａを、上記内側面２ａ、４ａに当接させている。又、上記入力軸１と入力側ディスク２との間には、ローディングカム装置９を設け、このローディングカム装置９によって上記入力側ディスク２を、出力側ディスク４に向け弾性的に押圧しつつ、回転駆動自在としている。

上述の様に構成されるトロイダル型無段変速機の使用時、入力軸１の回転に伴って上記ローディングカム装置９が上記入力側ディスク２を、上記複数のパワーローラ８、８に押圧しつつ回転させる。そして、この入力側ディスク２の回転が、上記複数のパワーローラ８、８を介して出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定の出力軸３が回転する。

入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合で、先ず入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５、５を中心として前記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図１に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接する様に、前記各支持軸７、７を傾斜させる。反対に、増速を行なう場合には、上記各トラニオン６、６を揺動させ、上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａが図２に示す様に、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とに、それぞれ当接する様に、上記各支持軸７、７を傾斜させる。これら各支持軸７、７の傾斜角度を図１と図２との中間にすれば、入力軸１と出力軸３との間で、中間の変速比を得られる。

上述の様に構成し作用するトロイダル型無段変速機の運転時に、上記両ディスク２、４の内側面２ａ、４ａと上記各パワーローラ８、８の周面８ａ、８ａとの転がり接触部（トラクション部）には、トラクションオイルの油膜を介在させる。このトラクションオイルは、このトラクション部で動力の伝達を行なわせる役目の他、各転がり軸受等の可動部を潤滑する役目を有する為、構成各部材から離脱したバリや摩耗粉等の硬質金属製の異物が混入する事が避けられない。この様な異物の存在は、上記トラクション部を構成する上記各面２ａ、４ａ、８ａの転がり疲れ寿命を低下させる原因となる。この為、異物が混入したトラクションオイルを使用した場合にも上記各面２ａ、４ａ、８ａの転がり疲れ寿命を確保する為に従来から、上記両ディスク２、４及び上記各パワーローラ８、８の表面の残留オーステナイト量を高くする事が行なわれている。そして、この残留オーステナイト量を高くする為に、従来からトロイダル型無段変速機以外の分野で広く行なわれていた、浸炭処理や浸炭窒化処理の熱処理を、上記各部材２、４、８の表面処理にもそのまま利用していた。

一方、トロイダル型無段変速機を構成する上記各部材２、４、８には、特に高い表面硬度と深い硬化層深さが必要とされる為、上述の様に残留オーステナイト量を高くする為の、浸炭処理や浸炭窒化処理を、長時間に亙って行なう必要がある。この為、上記各部材２、４、８の生産性が悪く、これら各部材２、４、８、延てはこれら各部材２、４、８を組み込んだトロイダル型無段変速機の製造コストが嵩む原因になっている。しかも、長時間に亙る熱処理に伴って、上記各部材２、４、８に、粒界酸化層や粗大な初析炭化物が生成され易くなる。この様な粒界酸化層や粗大な初析炭化物は、割れや亀裂等の損傷が発生する原因ともなる為、生成される事は好ましくない。

又、上記各部材２、４、８に浸炭処理や浸炭窒化処理を施した場合、施した部材の表面から芯部にかけての硬度分布は、形状の影響を除けば、表面全体に亙ってほぼ同様になり、場所によって硬度を調整する事は困難である。具体的には、剛性、耐摩耗性、耐疲労性等があまり必要でない部分も必要以上に硬化される。この為、熱処理後に、切削、研磨等の後加工が必要な部分が硬くなる事で、この後加工が行ないにくくなり、上記各部材２、４、８の生産性が低下すると言った不具合が生じる。更には、何らの対策も施さない場合には、例えば遅れ破壊が懸念されるネジ部等、高硬度であってはならない部分も同様に硬化される。この様な部分は、硬化防止の為に防炭剤を塗布して高硬度化を防ぐ必要があるが、防炭処理は煩雑である為生産性に乏しいだけでなく、必ずしも均一にその効果を得る事ができず、品質を安定させる事が難しいと言った問題を生じる。

これに対して、高周波焼き入れにより、必要な部分のみ硬化させる熱処理を行なえば、浸炭処理や浸炭窒化処理と比較して、処理時間を非常に短くして、優れた生産性を得られる。又、任意の場所のみを硬化させる事ができる為、例えば熱処理後に加工する部分を硬化させなければ、後加工の面からも生産性を向上させる事ができる。但し、高周波焼き入れ処理の際に行なう高周波加熱は、加熱時間が短く、所謂ずぶ焼き入れと比較して、母相に炭化物が十分に固溶しない。又、軸受の構成部品用として使用される高周波焼き入れ用素材は、一般的には炭素濃度が０．４〜０．６重量％程度のものである場合が多いが、この様な材料では、母相の固溶炭素量が少なくなる。この為、処理した部材の表面の残留オーステナイト量を高くする事が困難であり、前記各部材２、４、８の熱処理に適用した場合、異物混入寿命に伴う、前記各面２ａ、４ａ、８ａの転がり疲れ寿命を、浸炭処理や浸炭窒化処理を行なった場合程は確保する事ができない。

更に、上述した各技術を組み合わせた熱処理技術として、特許文献２、３には、トロイダル型無段変速機の構成部品に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後、更に高周波焼き入れを行なう技術が記載されている。この様な特許文献２、３に記載された技術によれば、浸炭処理や浸炭窒化処理に要する時間を従来よりも短縮して、生産性を向上させると共に、粒界酸化層や粗大な初析炭化物の生成を抑えると言った効果を得られる。但し、上記特許文献２、３に記載された、改良された従来技術の場合、浸炭処理や浸炭窒化処理後の金属組織に就いては特に考慮されていない。この為、例えば浸炭処理や浸炭窒化処理の後に行なわれる高周波焼き入れ後に得られる硬度や硬度分布、残留オーステナイト量等が安定しない可能性がある。又、上記各部材２、４、８の熱処理を浸炭処理や浸炭窒化処理のみとした場合と同様に、熱処理後に切削加工や研削加工が施される部分も硬化される為、加工性、生産性に乏しく、コストが嵩むと言った問題点は依然として残る。

特開２００３−２２２２１６号公報 特許第３０２８６８８号公報 特開平１０−１０３４４０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、異物が混入したトラクションオイルを使用した場合でも十分な転がり疲れ寿命を確保できる入力側、出力側各ディスクやパワーローラを、低コストで得る事を目的としている。具体的には、表面の残留オーステナイト量が高い入力側、出力側各ディスクやパワーローラの生産性を、熱処理時間を短縮する事で向上させると共に、割れや亀裂等の損傷の原因となる粒界酸化層や粗大な初析炭化物の形成を抑制できる構造及び製造方法を実現する事を目的としている。更には、硬度が必要な所望個所のみを硬化させ、それ以外の部分は必要以上に硬化させずに、熱処理後に行なう切削加工や研削加工に適した程度の硬さにできて、これら切削加工や研削加工の加工性を向上させる事も目的としている。

本発明の対象となるトロイダル型無段変速機は、それぞれが断面円弧状の凹面である、それぞれが鋼製である入力側、出力側両ディスクの内側面に、それぞれが部分球面状である、鋼製の複数のパワーローラの周面を、トラクションオイルの油膜を介して転がり接触させる事により、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間で動力を伝達する。
特に、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機に於いては、上記両ディスクと上記各パワーローラとの少なくとも一方の部材が、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後にＡ₁ 変態点以下で調質を行なう硬化熱処理を施されて、高周波焼き入れ前の表面の炭化物の平均粒径を３．０μｍ以下とされてから、必要な部分に高周波焼き入れを施されたものである。
又、請求項５に記載したトロイダル型無段変速機の製造方法は、上記両ディスクと上記各パワーローラとの少なくとも一方の部材を、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後にＡ₁ 変態点以下で調質を行なう硬化熱処理を施す事により表面の炭化物の平均粒径を３．０μｍ以下とした後、必要な部分に高周波焼き入れを施す。

上述の様に構成する本発明のトロイダル型無段変速機とその製造方法の場合には、入力側、出力側両ディスクの内側面やパワーローラの周面（更には軸方向片側面に形成した内輪軌道）の表面の炭素濃度や窒素濃度が、高周波焼き入れ前に施される浸炭処理又は浸炭窒化処理により高くなっている。そして、入力側、出力側両ディスクの内側面やパワーローラの周面の残留オーステナイト量を、高周波焼き入れのみの場合と比較して高くする事ができる。又、高周波焼き入れ前の金属組織を調整する為、安定した品質を得る事ができる。

又、上記入力側、出力側両ディスクの内側面やパワーローラの周面（及び内輪軌道）以外で、熱処理後に切削や研削等の機械加工を施す部分に関しては、上記浸炭処理又は浸炭窒化処理後に調質を行なって、加工に適した硬さとする事ができる。熱処理後に上記機械加工を施す部分の硬度は、上記調質の条件を変える事により調整できる。

又、本発明の場合には、上記入力側、出力側両ディスクの内側面やパワーローラの周面（及び内輪軌道）の硬化層深さを、浸炭処理又は浸炭窒化処理後に行なう高周波焼き入れで確保している。従って、この硬化層深さを同じと仮定した場合には、前述した従来技術の様に浸炭処理又は浸炭窒化処理のみで硬化層を形成する場合に比べて、浸炭処理又は浸炭窒化処理の処理時間を短縮する事ができる。この為、粒界酸化層や粗大な初析炭化物の生成を抑制できて、割れや亀裂等の損傷を発生しにくくできる。

尚、浸炭処理と浸炭窒化処理とのうち、より好ましい処理方法は浸炭窒化処理である。浸炭処理に於いてＣｐ（カーボンポテンシャル）値が高過ぎると、上記入力側、出力側両ディスクやパワーローラのエッジ部等、肉厚が薄くなった部分に、粒径が１０μｍ以上の初析炭化物が形成され、製造中や使用中に欠け等の損傷が発生する可能性を生じる。これに対して、浸炭窒化処理の場合には、炭素と共に窒素を拡散させる為、Ｃｐ値を低く設定する事ができ、初析炭化物の析出を抑制できる。積極的に炭化物の粒径を縮小する為には、浸炭窒化処理時にＮＨ₃ 流量を多くする事が好ましい。そして、浸炭窒化処理後の表面窒素濃度を、好ましくは０．０５％以上、更に好ましくは０．２％以上とする。

何れにしても、表面に形成される炭化物の粒径が小さくなると、高周波焼き入れの様な短時間の加熱でもこの炭化物が母相に容易に固溶して、高い残留オーステナイト量を安定して得る事ができる。これに対して、上記入力側、出力側両ディスクの内側面やパワーローラの周面（及び内輪軌道）に、高周波焼き入れ前に存在する炭化物の粒径が大き過ぎると、この高周波焼き入れに伴ってオーバーヒートを引き起こし、適正な硬度及び硬度分布を得られない可能性がある。この様なオーバーヒートを引き起こさせない為に、上記高周波焼き入れ前の炭化物の平均粒径を３μｍ以下とする。

調質温度は、非硬化部、即ち、上記入力側、出力側両ディスクの内側面やパワーローラの周面（及び内輪軌道）以外の部分にも必要とされる硬度が得られる様に、Ａ₁ 変態点以下とする。但し、上記調質温度が７００℃を超えた場合には、炭化物の球状化に伴う粗大化が顕著になり、調質後に行なう高周波焼き入れ性が低下する。これに対して、２５０℃〜４５０℃の範囲では、材料成分によっては焼き戻し脆性が発現して、部材の欠けや割れ等の損傷が発生する可能性が生じる。これらの事を考慮した場合、上記調質温度の好ましい範囲は、２５０℃以下か、４５０〜７００℃の、何れかの温度範囲とする。尚、調質は、高周波誘導加熱により行なっても良い。高周波誘導加熱により調質を行なえば、高周波焼き入れを行なわない部分の硬度を、任意の値に調整できる。

本発明を実施する場合に好ましくは、高周波焼き入れ前の金属組織にパーライトを含ませておく。
この様に構成すれば、高周波焼き入れに伴って炭化物が母相中に容易に固溶する為、残留オーステナト量を高くする事ができる。
この様に高周波焼き入れに伴う、炭化物の母相中への固溶をより効果的に行なわせるべく、上記高周波焼き入れ前の金属組織にパーライトを含ませる為に、浸炭処理や浸炭窒化処理後の冷却は、急冷よりも、炉冷や放冷により、緩徐に行なわせる事が好ましい。

必要な硬度と硬化層深さとを得る為の高周波焼き入れは、入力側、出力側両ディスクの内側面と、パワーローラの周面及び内輪軌道等、高硬度が必要とされる部分に就いて行なう。高周波焼き入れは、上記入力側、出力側両ディスクの内側面と、パワーローラの周面及び内輪軌道以外にも、高硬度が必要とされる部分に就いて行なう。この様な部分としては、何れかのディスクと当該ディスクを貫通する回転軸との間で回転力を伝達する為のスプライン溝部やキー溝部、ローディングカム装置を構成する為に入力側ディスクの外側面に形成したカム面、出力側ディスクの外周縁に形成した動力取り出し用の歯車の歯面等がある。但し、高周波焼き入れにより必要な硬度と硬化層深さとを得る処理は、この様な部分に限らず、任意の部分に関して実施できる。又、高周波焼き入れにより、焼き入れした部分の硬度及び硬度分布に関しては、高周波焼き入れの条件（コイル形状、コイルとワークとの隙間、電源出力、出力周波数、冷却方法等）を変える事により、任意に調整できる。

図３は、本発明をパワーローラ８に適用した場合に就いて、図４は同じく入力側ディスク２（又は出力側ディスク４）に適用した場合に就いて、それぞれ示している。何れの場合も、浸炭処理又は浸炭窒化処理により、表面部分１０（斜格子部分）は芯部１１と比較して炭素濃度、又は、炭素濃度及び窒素濃度が高くなっている。そして、何れの場合でも、調質を施した後に、高硬度が必要とされる部分１２に高周波焼き入れを施している。即ち、図３に示したパワーローラ８の場合には、入力側ディスク２（又は出力側ディスク４）と接触する周面８ａ（トラクション面）及びスラスト玉軸受を構成する為に軸方向片側面に形成した内輪軌道１３部分に高周波焼き入れを施している。又、図４に示した入力側ディスク２（又は出力側ディスク４）の場合には、上記パワーローラ８の周面８ａと接触する内側面２ａ（４ａ）、及び、ローデイングカム装置を構成する為のカム面を形成した外側面１４（入力側ディスク２の場合のみ）に、高周波焼き入れを施している。

尚、図３、４に示した、高周波焼き入れによる硬化した、高硬度が必要とされる部分１２は単なる１例であり、必要に応じて任意の部分に高周波焼き入れを施す事ができる。例えば、出力側ディスクに出力歯車を一体形成する場合の様に、ディスク又はパワーローラに一体に造られた部分の硬度を高くする必要がある場合には、当該部分に就いても、高周波焼き入れを施す事ができる。又、図５に示す様な、ダブルキャビティ型トロイダル型無段変速機に組み込まれる、両側面１５、１５をパワーローラの周面を転がり接触させる為のトラクション面とした出力側ディスク１６の場合、上記両側面１５、１５が高硬度が必要とされる部分１２となる為、これら両側面１５、１５に、高周波焼き入れを施す。

次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実験では、先ず、次の表１に示した組成を有する、Ａ〜Ｆの６種類の鋼材により入力側、出力側両ディスク及びパワーローラを造ってこれらを組み合わせ、動力を伝達する為のトラクションユニットを造り、これら各トラクションユニットの耐久寿命を評価した。同じトラクションユニットを構成する入力側、出力側両ディスクとパワーローラとは、同種の鋼材により造った。

又、この６種類の鋼材Ａ〜Ｆに、次の表２に示した熱処理を施して、本発明に属する１１種類の試料（実施例１〜１１）と、本発明からは外れる５種類の試料（比較例１〜３及び従来例１、２）とを造った。

尚、この表２中の熱処理のパターンは、それぞれ図６〜９に示した何れかとした。このうちのパターン１は、「浸炭処理→調質→高周波焼き入れ→焼き戻し」の順番に行なうもので、より具体的には、図６に示した工程で行なう。又、パターン２は、「浸炭窒化処理→調質→高周波焼き入れ→焼き戻し」の順番に行なうもので、より具体的には、図７に示した工程で行なう。又、パターン３は、「浸炭窒化処理→焼き戻し」の順番により行なうもので、より具体的には、図８に示した工程で行なう。更に、パターン４は、「高周波焼き入れ→焼き戻し」の順番により行なうもので、より具体的には、図９に示した工程で行なう。

又、高周波焼き入れの条件は、以下に述べる範囲内で、耐久寿命試験で生じる最大剪断応力深さＺst位置での硬さがＨｖ７００以上となる様な硬さ勾配が得られる様に、条件を定めた。従って、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラで、各部分での高周波焼き入れ条件は、下記の条件内で、それぞれ異なる。但し、同一部分に関しては、各実施例と比較例と従来例との間で、従来例１を除き、総て同じとした。
高周波出力： ５０〜２５０ｋＷ
周波数： １０〜２００ｋＨ_Z 加熱時間： ３〜１０秒
冷却方法： ６０℃油冷
又、浸炭処理又は浸炭窒化処理後の冷却条件に関しては、炉冷では、３００℃までの平均冷却速度を１０℃/min以下とし、油冷では、処理終了直後に６０℃の熱処理油中で冷却（急冷）した。

この様な条件で造った、本発明に属する１１種類の試料と、本発明からは外れる５種類の試料とに就いて、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラの調質完了後（高周波焼き入れ前）の品質、及び、完成品（高周波焼き入れ後）の品質、並びに耐久試験の結果に就いて、次の表３に示した。又、耐久試験に用いた入力側、出力側両ディスク及びパワーローラと同じ熱処理を施した（耐久試験に供したものと同材質の）ロットに就いての品質調査を行なった。

この表３に示したデータ中、表面炭化物平均粒径を求める為に、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラに就いて、熱処理完了後に行なう仕上加工での取代に相当する深さ位置を、金属顕微鏡で１０００倍の倍率で各２０視野観察した。そして、球状炭化物の平均粒経を円相当径に換算した。
パーライト組織の有無に就いても、上記表面炭化物平均粒径を求めたのと同じ位置で、パーライト組織の有無を観察した。
又、炭素濃度及び窒素濃度に就いては、ＥＰＭＡ（Electoric Prove Micro Analyzer）により、上記表面炭化物平均粒径を求めたのと同じ位置で、任意の３点に就いての測定を行ない、その結果の平均値を示した。
調質後の表面硬さに就いては、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラのそれぞれに就いて、表面の任意の３点を測定し、平均値を算出した。尚、測定にはビッカース硬さ試験機を使用し、測定時には、表面粗さを良くする為に、多少の研磨加工を行なった。

完成品の表面硬さに就いては、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラのトラクション面の、最大せん断応力位置Ｚst部分の、硬さの平均値を記載した。尚、硬さ測定にはビッカース硬さ試験機を用い、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラのそれぞれに就いて、任意の３点を測定し、平均値を算出した。
又、残留オーステナイト量（γ_R ）は、入力側、出力側両ディスクの内側面及びパワーローラ周面（トラクション面）の、表面から２０μｍの深さ位置での測定値の平均値を求めた。尚、測定は、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラのトラクション面を、各３点ずつ測定して、平均値を算出した。
又、初析炭化物の有無は、図１０に丸で囲んだ、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラのうちで、薄肉となる角部の断面のミクロ組織観察を行ない、円相当径で１０μｍを超える初析炭化物の有無に就いて調査した。調査は、図１０に丸で囲んだ部分の全ての断面に就いて、互いに直交する３方向の断面に就いての観察を行なった。

耐久試験は、前記トラクションユニットをトロイダル型無段変速機として組み立て、下記の条件で行なった。試験は、このトラクションユニットの何れかの部分に破損を生じるか、或は１００時間経過するまで行なった。
入力軸回転数 ： ３０００min^-1
入力トルク ： ４００Ｎｍ
トロイダル型無段変速機の変速比 ： １（等速）
潤滑油 ： 市販トラクションオイル
潤滑油供給温度 ： ８０℃
混入異物 ： ７４〜１４７μｍの鉄粉１００ｐｐｍ（実際のトランスミッション各部から出る異物を模して鉄粉を混入）

この様な条件で行なった耐久試験の結果、１００時間経過するまでトラクションユニットの何れの部分にも破損が発生する事なく、そのまま試験を終了したものを○、それ以外のものを×として、前記表３に記載した。
この様な実験の結果から、本発明に属する各実施例の場合には、熱処理が浸炭窒化処理のみである従来例１と比較して同等以上の耐久寿命が得られ、又、高周波焼き入れのみの従来例２と比較して、残留オーステナイト量が高い為、より耐久寿命に優れる結果となっている。上記従来例１は、前述した様に、耐久性の点では特に問題はないが、製造コストが嵩むものである。

又、実施例１と実施例２との比較から、浸炭処理と浸炭窒化処理とでは、表面炭素濃度の違いから、浸炭窒化処理の方が調質完了後の炭化物の平均粒径が小さく、その為完成品における残留オーステナイト量が高くなる事が分かる。この傾向は、他の実施例でも見られており、浸炭処理よりも浸炭窒化処理の方がより好ましい事が分かる。
又、実施例２と実施例９とを比較すれば、調質温度が高い実施例９の方が炭化物の球状化が進行して、調質後の炭化物の平均粒径が大きくなっている事が分かる。この為、高周波焼き入れを行なうと、炭化物の平均粒径が大きい実施例９の方が、母相への固溶量が少なくなり、残留オーステナイト量が少なくなる。尚、調質完了後の硬さは、調質温度が７００℃である実施例９の方が、同じく５００℃である実施例２よりも低くなる。比較例１は実施例２の調質温度を７４０℃にしたものであるが、更に炭化物の球状化が進行した為、高周波焼き入れ後の残留オーステナイトが少なくなっている。そして、残留オーステナイト量が少ない為、十分な耐久寿命を得られなかった。この事から、調質温度は、７００℃以下とする事が好ましい事が分かる。

又、実施例１０は調質温度を１６０℃としたものであるが、調質完了後の硬さは、浸炭窒化処理のみの従来例１と比較して殆ど変わらない。しかし、高周波焼き入れ処理を併用した実施例１０の場合には、浸炭窒化処理時間が５時間程度で足りたのに対し、従来例１の浸炭窒化処理のみの場合には、同じ硬化層深さを得る為に、浸炭窒化処理時間を４０時間要した。この事から、本発明の方法によれば、熱処理に要する時間を短縮して、生産性を著しく改善できる事が分かる。

又、比較例２は、浸炭処理時のＣｐ値を１．６にしたもので、析出した炭化物が粗大である。この為、高周波焼き入れ時に一部オーバーヒートが発生し、更に部材のエッジ部（図１０に丸で囲んだ部分）に、粒径が１０μｍ以上の析出炭化物が見られた。比較例３に就いても同様に、析出炭化物径が大きく、十分な残留オーステナイト量が得られなかった為、十分な耐久寿命を得られなかった。
以上に述べた様な実験結果から明らかな通り、本発明によれば、トロイダル型無段変速機のトラクション部を構成する入力側、出力側両ディスク及び各パワーローラの耐久寿命を確保して生産性を向上させ、トロイダル型無段変速機の低廉化に寄与できる。

本発明の対象となるトロイダル型無段変速機の基本的構成を、最大減速時の状態で示す側面図。 同じく最大増速時の状態で示す側面図。 本発明をパワーローラに適用した場合を示す断面図。 同じく入力側ディスクに適用した場合を示す断面図。 同じく出力側ディスクに適用した場合を示す断面図。 熱処理パターンの第１例を示す工程図。 同第２例を示す工程図。 同第３例を示す工程図。 同第４例を示す工程図。 初析炭化物の有無を観察した部分を示す、入力側、出力側両ディスク及びパワーローラの断面図。

符号の説明

１ 入力軸
２ 入力側ディスク
２ａ 内側面
３ 出力軸
４ 出力側ディスク
４ａ 内側面
５ 枢軸
６ トラニオン
７ 支持軸
８ パワーローラ
８ａ 周面
９ ローディングカム装置
１０ 表面部分
１１ 芯部
１２ 高硬度が必要とされる部分
１３ 内輪軌道
１４ 外側面
１５ 側面
１６ 出力側ディスク

Claims (8)

1. それぞれが断面円弧状の凹面である、それぞれが鋼製である入力側、出力側両ディスクの内側面に、それぞれが部分球面状である複数の鋼製のパワーローラの周面を、トラクションオイルの油膜を介して転がり接触させる事により、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間で動力を伝達するトロイダル型無段変速機に於いて、これら両ディスクと上記各パワーローラとの少なくとも一方の部材が、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後にＡ₁ 変態点以下で調質を行なう硬化熱処理を施されて、高周波焼き入れ前の表面の炭化物の平均粒径を３．０μｍ以下とされてから、必要な部分に高周波焼き入れを施されたものである事を特徴とするトロイダル型無段変速機。
2. 高周波焼き入れ前の組織にパーライトを含む、請求項１に記載したトロイダル型無段変速機。
3. 浸炭処理又は浸炭窒化処理後に炉冷又は放冷による冷却を施した、請求項１〜２の何れかに記載したトロイダル型無段変速機。
4. 所望部分に高周波誘導加熱を施す事により調質を行なった、請求項１〜３の何れかに記載したトロイダル型無段変速機。
5. それぞれが断面円弧状の凹面である、入力側、出力側両ディスクの内側面に、それぞれが部分球面状である複数のパワーローラの周面をトラクションオイルの油膜を介して転がり接触させる事により、上記入力側ディスクと上記出力側ディスクとの間で動力を伝達するトロイダル型無段変速機のうち、これら両ディスクと上記各パワーローラとの少なくとも一方の部材を、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施した後にＡ₁ 変態点以下で調質を行なう硬化熱処理を施す事により表面の炭化物の平均粒径を３．０μｍ以下とした後、必要な部分に高周波焼き入れを施すトロイダル型無段変速機の製造方法。
6. 高周波焼き入れ前の組織にパーライトを含ませる、請求項５に記載したトロイダル型無段変速機の製造方法。
7. 浸炭処理又は浸炭窒化処理後に炉冷又は放冷による冷却を施す、請求項５〜６の何れかに記載したトロイダル型無段変速機の製造方法。
8. 所望部分に高周波誘導加熱を施す事により調質を行なう、請求項５〜７の何れかに記載したトロイダル型無段変速機の製造方法

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