JP2006183078A - Method for producing metallic ring for variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステンレス鋼製の無段変速機用金属リングを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a stainless steel metal ring for a continuously variable transmission.
従来、自動車等の無段変速機(CVT)の動力伝達のために、複数の金属リングを積層して積層リングを形成し、該積層リングを所定形状のエレメントに組み付けて結束したCVT用ベルトが知られている。前記金属リングの材料としては、マルエージング鋼が用いられることが多いが、マルエージング鋼は高価であるので、これに代えてより安価なマルテンサイト系ステンレス鋼を用いることが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, for transmission of power of a continuously variable transmission (CVT) such as an automobile, a CVT belt in which a plurality of metal rings are laminated to form a laminated ring, and the laminated ring is assembled and bound to an element having a predetermined shape. Are known. As the material of the metal ring, maraging steel is often used, but since maraging steel is expensive, it has been proposed to use a cheaper martensitic stainless steel instead (for example, Patent Document 1).
前記金属リングは、例えば、次のようにして製造することができる。まず、薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し、円筒状の金属ドラムを形成する。次に、前記金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成する。次に、前記金属リングの端部を研磨して前記裁断により生じた該金属リング端部のエッジを無くした後、該金属リングを圧延し、さらに該金属リングに張力を付与して周長補正することにより所定の周長の金属リングを得る。前記所定の周長の金属リングは、わずかずつ周長の異なる複数の金属リングを相互に積層して嵌合することにより、前記積層リングを形成することができる。 The metal ring can be manufactured as follows, for example. First, end portions of a thin plate martensitic stainless steel plate are brought into contact with each other and welded to form a cylindrical metal drum. Next, the metal drum is cut into a predetermined width to form a metal ring. Next, after polishing the end of the metal ring to eliminate the edge of the end of the metal ring caused by the cutting, the metal ring is rolled and further tension is applied to the metal ring to correct the circumference. By doing so, a metal ring having a predetermined circumference is obtained. The metal ring having the predetermined circumference can be formed by stacking and fitting a plurality of metal rings having slightly different circumferences to each other.
しかしながら、前述の製造方法により前記金属リングを製造するときには、前記周長補正のために該金属リングに張力を付与すると、該金属リングの周の一部に他の部分よりも幅の狭いくびれ部が発生したり、甚だしい場合には該くびれ部で該金属リングが破断し、十分に周長補正を行うことができないという不都合がある。
本発明は、かかる不都合を解消して、張力を付与してもくびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くすることができる無段変速機用金属リングの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates such inconvenience, and does not cause a necked portion or break even when tension is applied, and can provide a sufficiently high circumference correction factor for a continuously variable transmission metal. It aims at providing the manufacturing method of a ring.
かかる目的を達成するために、本発明の無段変速機用金属リングの製造方法は、薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し円筒状の金属ドラムを形成する工程と、該金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成する工程と、該溶接後に該金属ドラムまたは該金属リングを該マルテンサイト系ステンレス鋼板のMs点からMf点までの範囲の温度に保持して冷却処理する工程と、該冷却処理後に該金属リングを塑性変形させる工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the method of manufacturing a metal ring for continuously variable transmission according to the present invention includes a step of butting the ends of thin martensitic stainless steel plates and welding them to form a cylindrical metal drum, Cutting the metal drum into a predetermined width to form a metal ring, and holding the metal drum or the metal ring at a temperature in the range from the Ms point to the Mf point of the martensitic stainless steel plate after the welding. And a step of performing a cooling treatment and a step of plastically deforming the metal ring after the cooling treatment.
前記マルテンサイト系ステンレス鋼板は、例えば、軽圧延加工等により薄板状に加工することにより、予め所定の硬度が付与されている。ところが、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し円筒状の金属ドラムを形成すると、溶接時の熱により前記薄板状に加工することにより付与された硬度が失われ、溶接部とその両側の熱影響部(HAZ部)との硬度が母材の硬度よりも著しく低くなる。このような金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成し、該金属リングに張力を付与して周長補正を行うと、前記溶接部とHAZ部とは母材よりも著しく硬度が低いために他の部分よりも伸びやすく、この部分でくびれ部が発生するものと考えられる。 The martensitic stainless steel sheet is given a predetermined hardness in advance by processing it into a thin plate by, for example, light rolling. However, when the end portions of the martensitic stainless steel plate are butted and welded to form a cylindrical metal drum, the hardness imparted by processing into the thin plate shape due to heat during welding is lost, and the welded portion and The hardness of the heat affected zone (HAZ zone) on both sides is significantly lower than the hardness of the base material. When such a metal drum is cut into predetermined widths to form a metal ring, and when the circumference is corrected by applying tension to the metal ring, the welded portion and the HAZ portion are significantly harder than the base metal. Since it is low, it is easier to stretch than other parts, and it is considered that a constricted part occurs in this part.
そこで、本発明の製造方法では、まず、前記溶接により形成された前記金属ドラム
を所定幅毎に裁断することにより形成された前記金属リングを、前記マルテンサイト系鋼板のMs点からMf点までの範囲の温度に保持して冷却処理する。このようにすると、前記溶接部のオーステナイト相が針状のマルテンサイト組織となり硬度が上昇する。この結果、前記溶接部の硬度が前記母材の硬度とほぼ同等になる。
Therefore, in the manufacturing method of the present invention, first, the metal ring formed by cutting the metal drum formed by the welding for each predetermined width is moved from the Ms point to the Mf point of the martensitic steel plate. Cooling is performed while maintaining the temperature within the range. If it does in this way, the austenite phase of the said weld will become a needle-like martensitic structure, and hardness will rise. As a result, the hardness of the welded portion becomes substantially equal to the hardness of the base material.
そして、次に、前記冷却処理後の前記金属リングを塑性変形させることにより、前記HAZ部では、オーステナイト相の加工誘起マルテンサイト化が起こり、硬度が上昇する。この結果、前記溶接部とHAZ部との硬度が共に前記母材の硬度とほぼ同等になる。 Then, by plastically deforming the metal ring after the cooling treatment, in the HAZ part, work-induced martensite formation of the austenite phase occurs, and the hardness increases. As a result, the hardness of the welded part and the HAZ part are almost equal to the hardness of the base material.
前記冷却処理は前記金属ドラムに対して行ってもよく、この場合は、前記冷却処理を行った金属ドラムを所定幅毎に裁断して前記金属リングを形成し、得られた金属リングを塑性変形させる。この結果、前記金属リングに前記冷却処理を施し、該冷却処理後の金属リングを塑性変形させた場合と同様の効果を得ることができる。 The cooling treatment may be performed on the metal drum. In this case, the metal drum subjected to the cooling treatment is cut into a predetermined width to form the metal ring, and the obtained metal ring is plastically deformed. Let As a result, the same effect as that obtained when the metal ring is subjected to the cooling treatment and the metal ring after the cooling treatment is plastically deformed can be obtained.
従って、前記冷却処理後に塑性変形させて得られた前記金属リングは、周長補正のために張力を付与しても、くびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くすることができる。 Therefore, the metal ring obtained by plastic deformation after the cooling treatment does not generate a constriction or break even when tension is applied for the circumference correction, and the circumference correction rate Can be made high enough.
本発明の製造方法において、前記冷却処理は、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板を溶接して前記金属ドラムを溶接した後、前記金属リングを塑性変形させる前に行う必要がある。前記金属リングを塑性変形させると、オーステナイト相の加工誘起マルテンサイト化が起きるので、この後に前記冷却処理を行っても、オーステナイト相が針状のマルテンサイト組織に変態することによる硬度の上昇が得られない。 In the manufacturing method of the present invention, the cooling treatment needs to be performed after the martensitic stainless steel plate is welded and the metal drum is welded, and before the metal ring is plastically deformed. When the metal ring is plastically deformed, work-induced martensite transformation of the austenite phase occurs. Therefore, even if the cooling treatment is performed after that, an increase in hardness is obtained due to transformation of the austenite phase into an acicular martensite structure. I can't.
前記冷却処理は、前記マルテンサイト系鋼板のMs点以下の範囲の温度に保持して行う必要があり、前記範囲外では、オーステナイト相を針状のマルテンサイト組織に変態させることができない。また、前記冷却処理の温度の下限は前記マルテンサイト系鋼板のMf点であり、該Mf点以下の温度で行ってもそれ以上の効果は得られない。前記冷却処理の温度は、好ましくはMs点からさらに30℃低い温度(Ms点−30℃)以下の範囲であり、より好ましくはMs点からさらに45℃低い温度(Ms点−45℃)以下の範囲である。 The cooling treatment must be performed while maintaining the temperature within the range of the Ms point or less of the martensitic steel sheet. Outside the range, the austenite phase cannot be transformed into a needle-like martensitic structure. Moreover, the lower limit of the temperature of the cooling treatment is the Mf point of the martensitic steel sheet, and no further effect can be obtained even if the temperature is lower than the Mf point. The temperature of the cooling treatment is preferably in a range of 30 ° C. lower than the Ms point (Ms point−30 ° C.) or less, more preferably 45 ° C. lower than the Ms point (Ms point−45 ° C.) or less. It is a range.
前記冷却処理に用いる装置、時間には特に制限はない。例えばMs点が30℃となるマルテンサイト系ステンレス鋼の場合では、前記冷却処理に用いる装置としては、例えば、冷蔵庫、冷凍庫等を挙げることができる。冷蔵庫によればMs点からさらに30℃低い温度以下の範囲の温度を容易に得ることができ、冷凍庫によればMs点からさらに45℃低い温度以下の範囲の温度を容易に得ることができる。また、前記冷却処理は、溶接治具に冷却水を供給して前記範囲の温度にするようにしてもよく、溶接を行う部屋全体を前記範囲の温度に冷却してもよい。 There is no particular limitation on the apparatus and time used for the cooling treatment. For example, in the case of martensitic stainless steel having an Ms point of 30 ° C., examples of the apparatus used for the cooling treatment include a refrigerator and a freezer. According to the refrigerator, a temperature in the range of 30 ° C. lower than the Ms point can be easily obtained, and in the freezer, a temperature in the range of 45 ° C. lower than the Ms point can be easily obtained. In the cooling process, cooling water may be supplied to the welding jig so as to have a temperature within the above range, or the entire room for welding may be cooled to a temperature within the above range.
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を示す工程図であり、図2は冷却処理温度と溶接部の硬度との関係を示すグラフであり、図3は溶接後の金属ドラムの硬度分布を示すグラフであり、図4は冷却処理後の金属ドラムの硬度分布を示すグラフである。また、図5は金属リングのブラシ加工に用いる装置の一構成例を示す説明的斜視図であり、図6は周長補正率とくびれ部の大きさとの関係を示すグラフ、図7はくびれ部の大きさの算出方法を示す説明図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a process diagram showing the manufacturing method of the present embodiment, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the cooling treatment temperature and the hardness of the welded portion, and FIG. 3 is a graph showing the hardness distribution of the metal drum after welding. FIG. 4 is a graph showing the hardness distribution of the metal drum after the cooling treatment. 5 is an explanatory perspective view showing an example of the configuration of an apparatus used for brushing a metal ring, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the peripheral length correction factor and the size of the constricted portion, and FIG. 7 is a constricted portion. It is explanatory drawing which shows the calculation method of the magnitude | size.
本実施形態の製造方法では、まず図1に示すように、薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板1をカール又はロール成形してループ化したのち、端縁同士を突合せ溶接して円筒状の金属ドラム2を形成し、金属ドラム2を所定幅毎に裁断して金属リング3を形成する。
In the manufacturing method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 1, a thin martensitic
次に、金属リング3を冷却装置4に収容し、マルテンサイト系ステンレス鋼板1のMs点からMf点までの範囲の温度に保持して冷却処理を行う。前記範囲の温度で冷却処理を行うことにより、図2に示すように、溶接部の硬度が上昇する。
Next, the
ところで、金属リング3は、前記裁断によりその側端縁が鋭利になっている。そこで、次に、図1に示すように、金属リング3の側端縁をブラシ加工により研磨し、半円形状とする。そして、前記ブラシ加工後の金属リング3を圧延し、さらに圧延後の金属リング3に張力を付与して周長補正を行うことにより、所定の周長の金属リング3を得る。
By the way, the side edge of the
前記マルテンサイト系ステンレス鋼板1は、例えば、厚さ0.37mmの原板をスキンパス加工等の軽圧延加工により厚さ0.32mmとすることにより、300Hvを上まわる程度の硬度が付与されている。ところが、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板1を溶接して金属ドラム2を形成すると、図3に示すように、溶接部とその両側のHAZ部とでは、前記スキンパス加工により付与された硬度が失われ、この部分の硬度は母材の硬度より著しく低くなっている。尚、図3において、前記溶接部とは溶接中心距離0±0.5mm程度の範囲を指し、前記HAZ部とは溶接中心距離±0.5mm程度〜±1.5mm程度の範囲を指している。
The martensitic
そこで、本実施形態の製造方法では、次に、金属ドラム2を所定幅毎に裁断して得られた金属リング3を冷却装置4に収容して前記冷却処理を施すことにより、まず、前記溶接部のオーステナイト相を針状のマルテンサイト組織に変態させ、該溶接部の硬度を上昇させる。ここで、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板1として、Ms点は30℃、Mf点は−40〜−60℃の温度範囲となる成分組成のステンレス鋼材を用いた場合は、前記冷却処理は具体的には金属リング3を−60℃(Mf点)〜30℃(Ms点)の範囲の温度で保持して行うものである。
Therefore, in the manufacturing method of the present embodiment, next, the
次に、金属ドラム2を、冷却装置4内で−14℃の温度に1時間保持して冷却処理したときの金属ドラム2の硬度分布を図4に示す。図4から、前記溶接部の硬度が上昇し、母材と同等の硬度となっていることが明らかである。尚、図4において、前記溶接部とは溶接中心距離0±0.5mm程度の範囲を指し、前記HAZ部とは溶接中心距離±0.5mm程度〜±1.5mm程度の範囲を指している。
Next, FIG. 4 shows the hardness distribution of the
次に、金属リング3のブラシ加工を行う。前記ブラシ加工は、例えば図5に示すブラシ研磨装置11により行うことができる。ブラシ研磨装置11は、複数の研磨ブラシ12が円周上に設けられた円柱状のブラシヘッド13と、6個の金属リング3を保持するテーブル14とを備えている。研磨ブラシ12は、研磨材入りの複数のナイロン線材が円柱状に束ねられたものである。また、テーブル14には金属リング3を内側から保持するリング保持手段15が設けられており、リング保持手段15は6個の当接部材16を内周面から金属リング3に当接させて保持するものである。
Next, the
ブラシ研磨装置11は、リング保持手段15を図示しないモータにより回転駆動して各金属リング3をその円周方向に回転させると共に、ブラシヘッド13を図示しないモータにより回転駆動して各研磨ブラシ12を円周軌道に沿って移動させる。この結果、金属リング3の側端縁に研磨ブラシ12が当接され、研磨ブラシ12により、該側端縁が全周にわたって研磨される。ブラシ研磨装置11では、リング保持手段15の当接部材16を内周面から金属リング3に当接させることにより、金属リング3に張力が付与される。
The brush polishing apparatus 11 rotates the ring holding means 15 by a motor (not shown) to rotate each
そして、前記ブラシ加工後に、金属リング3の圧延を行う。この結果、金属リング3は、前記ブラシ加工と圧延とにより塑性変形される。
Then, after the brush processing, the
前記塑性変形は、母材よりも硬度が低くなっている前記HAZ部に生じ、金属リング3は該HAZ部で周方向に延伸される。この結果、前記HAZ部のオーステナイト相が加工誘起マルテンサイト化を起こし、該HAZ部の硬度が上昇して母材の硬度と同等になっている。
The plastic deformation occurs in the HAZ portion having a lower hardness than the base material, and the
金属リング3は、前述のように前記溶接部と前記HAZ部との硬度が上昇し、母材の硬度と同等になっている。そこで、前記圧延の後、金属リング3に張力を付与して周長補正を行うときに、くびれ部が発生しにくく、より大きな周長補正率で周長補正を行うことができる。
As described above, the
次に、本実施形態の製造方法に従って前記冷却処理を行った金属リング3(実施例)と、前記冷却処理を全く行わない以外は本実施形態の製造方法と全く同一に行った金属リング3(比較例)とで、周長補正率とくびれ部の大きさとの関係を比較した。結果を図6に示す。尚、前記くびれ部の大きさは、図7に示すように、周長補正後の金属リング3のくびれていない部分5の幅Aと、くびれ部6の最も狭い部分の幅Bとの差B−Aで表した。
Next, the metal ring 3 (Example) which performed the said cooling process according to the manufacturing method of this embodiment, and the
図6に示すように、前記冷却処理を全く行わない場合(比較例)には、周長補正率0.2%で金属リング3が破断し、しかも−0.24mmの大きさのくびれ部6が発生した。これに対して、前記冷却処理を行った場合(実施例)には、くびれ部5の大きさが−0.04〜−0.12mmの間であって実用上問題の無い大きさであり、しかも1.0%以上の周長補正率を得ることができた。
As shown in FIG. 6, when the cooling process is not performed at all (comparative example), the
従って、本実施形態の製造方法によれば、金属リング3に実用上問題となるようなくびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くすることができることが明らかである。
Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, the
尚、本実施形態では、金属ドラム2を所定幅毎に裁断して得られた金属リング3に対して前記冷却処理を行っているが、該冷却処理は金属ドラム2に対して行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the cooling process is performed on the
1…マルテンサイト系ステンレス鋼板、 2…金属ドラム、 3…金属リング。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成する工程と、
該溶接後に該金属ドラムまたは該金属リングを該マルテンサイト系ステンレス鋼板のMs点からMf点までの範囲の温度に保持して冷却処理する工程と、
該冷却処理後に該金属リングを塑性変形させる工程とを備えることを特徴とする無段変速機用金属リングの製造方法。 A process of forming a cylindrical metal drum by abutting and welding the end portions of a thin martensitic stainless steel sheet; and
Cutting the metal drum into a predetermined width to form a metal ring;
A step of cooling the metal drum or the metal ring after the welding by holding the martensitic stainless steel sheet at a temperature ranging from the Ms point to the Mf point of the martensitic stainless steel plate;
And a step of plastically deforming the metal ring after the cooling treatment. A method of manufacturing a metal ring for a continuously variable transmission.
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JP2010514570A (en) * | 2006-12-28 | 2010-05-06 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for treating metal strip, continuous metal strip, and push belt using metal strip |
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