JP2011185300A

JP2011185300A - 積層リングの製造方法

Info

Publication number: JP2011185300A
Application number: JP2010048250A
Authority: JP
Inventors: Ryo Yasutomi; 涼安富; Yuji Suzuki; 裕二鈴木; Yoshihiro Maekawa; 佳大前川; Koji Nishida; 幸司西田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP5494025B2

Abstract

【課題】帯状金属部材の耐久性を高めることができる積層リングの製造方法を提供する。
【解決手段】固定ローラ４２および移動ローラ４４に巻き掛けられた帯状金属部材１２を周方向に回転させつつ、移動ローラ４４を固定ローラ４２から離間させることにより、その帯状金属部材１２の周長を伸ばす周長調整工程Ｐ８と、一対の固定ローラ６８に巻き掛けられた帯状金属部材１２を周方向に回転させつつ、その帯状金属部材１２の外周側に設けられた移動ローラ７０を用いてその帯状金属部材１２の外周面２４を内周側に向けて局部的に押圧することにより、その帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程Ｐ９とを含むことから、帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力が付与されるので、帯状金属部材１２の耐久性を高めることができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルトに用いられる積層リングの製造方法に関し、特に、積層リングを構成する帯状金属部材の耐久性を高めるための技術に関するものである。

複数の無端環状の帯状金属部材が密着状態で積層されて成り、環状に連ねられた複数のエレメントを支持するために車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルトに用いられる積層リングが知られている。この積層リングは、例えば次のようにして製造される。先ず、マルエージング鋼またはステンレス鋼などの鋼板が両端部同士を溶接させられることにより、円筒状部材とされる。次いで、その円筒状部材がその軸心方向の所定間隔で分割されることにより、複数の短円筒状部材とされる。次いで、それら複数の短円筒状部材がそれぞれ周方向に引き伸ばされつつ周長が調整されることにより、周長の異なる複数の無端環状の帯状金属部材とされる。次いで、それら複数の帯状金属部材に例えば窒化処理やショットピーニングなどの表面処理が施されると共に時効処理が施されることにより、それらの例えば硬度や疲労強度などがそれぞれ向上される。そして、それら複数の帯状金属部材が互いに密着状態で複数積層されることにより、積層リングが形成される。このような積層リングの製造方法として、例えば、特許文献１に記載された製造方法が知られている。

特許文献１には、上記周長の調整に際して用いられる周長補正装置が記載されている。この周長補正装置は、駆動ローラおよび従動ローラと、それらに巻き掛けられた帯状金属部材の周方向の一部を内周側から外周側に向けて局部的に押圧することで帯状金属部材を周方向に引き伸ばす矯正ローラとを、備えて構成される。この周長補正装置を用いることにより、帯状金属部材には、幅方向の断面において外周側に凸状を成す円弧形状が付与される。帯状金属部材は、上記円弧形状が付与されることにより、それが複数積層されたときにおいてその積層状態が容易に保持されるようになる。

特開２００９−２２９９１号公報

ところが、上記従来の積層リングの製造方法においては、帯状金属部材の内周面が外周側に向けて局部的に押圧されることでその帯状金属部材の内周部に引張残留応力が付与されるために、その内周部の強度が必要強度に対して余裕が少なくなり、耐久性が低下するという問題があった。これに対して、従来では、１つの積層リングに用いられる帯状金属部材の数を増やすことで対処されていたが、これによれば、積層リングの部品点数が増加して製造コストが増加すると共に積層リングの重量が増加するという欠点があった。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、帯状金属部材の耐久性を高めることができる積層リングの製造方法を提供することにある。

かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a) 複数の無端環状の帯状金属部材が密着状態で積層されて成り、環状に連ねられた複数のエレメントを支持するために車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルトに用いられる積層リングの製造方法であって、 (b) 前記帯状金属部材が巻き掛けられた少なくとも２つの第１回転ローラを用いてその帯状金属部材を周方向に回転させつつ、前記少なくとも２つの第１回転ローラを相対的に離間させることにより、その帯状金属部材の周長を伸ばす周長調整工程と、(c) 前記帯状金属部材が巻き掛けられた少なくとも２つの第２回転ローラを用いてその帯状金属部材を周方向に回転させつつ、その帯状金属部材の外周側に設けられた第３回転ローラを用いてその帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することにより、その帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程とを、含むことにある。

また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１にかかる発明において、前記残留応力付与工程は、前記帯状金属部材の中立面よりも内周側だけを塑性変形させることにある。

また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項２にかかる発明において、前記残留応力付与工程は、前記帯状金属部材の中立面よりも外周側において、前記第３回転ローラによって前記帯状金属部材に加えられる引張応力と、前記第２回転ローラによって前記帯状金属部材に加えられる曲げ応力と、前記周長調整工程においてその帯状金属部材に付与された残留応力との和が、その帯状金属部材の降伏応力よりも小さくなるように、その帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することにある。

また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項２または３にかかる発明において、前記残留応力付与工程は、前記帯状金属部材の中立面よりも外周側において、前記第３回転ローラによって前記帯状金属部材に加えられる引張応力と、前記第３回転ローラによって前記帯状金属部材に加えられる曲げ応力と、前記周長調整工程においてその帯状金属部材に付与された残留応力との和が、その帯状金属部材の降伏応力よりも小さくなるように、その帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することにある。

また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれか１にかかる発明において、前記残留応力付与工程は、(a) 前記周長調整工程終了直前の前記帯状金属部材の周方向の張力および断面積に基づいて、その帯状金属部材の周長調整工程終了時の降伏応力を算出し、(b) 前記帯状金属部材の中立面上において、前記第３回転ローラによって前記帯状金属部材に加えられる引張応力と、前記周長調整工程においてその帯状金属部材に付与された残留応力との和が、前記周長調整工程終了時の降伏応力と等しくなるように、その帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することにある。

また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１にかかる発明において、(a) 前記帯状金属部材は、鋼から成るものであり、(b) 前記残留応力付与工程より前に、前記帯状金属部材をＡ_Ｃ１変態点以上に加熱して残留応力を除去する残留応力除去工程を含むことにある。

請求項１にかかる発明の積層リングの製造方法によれば、帯状金属部材が巻き掛けられた少なくとも２つの第１回転ローラを用いてその帯状金属部材を周方向に回転させつつ、前記少なくとも２つの第１回転ローラを相対的に離間させることにより、その帯状金属部材の周長を伸ばす周長調整工程と、帯状金属部材が巻き掛けられた少なくとも２つの第２回転ローラを用いてその帯状金属部材を周方向に回転させつつ、その帯状金属部材の外周側に設けられた第３回転ローラを用いてその帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することにより、その帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程とを含むことから、周長調整工程において帯状金属部材の内周面が外周側に向けて局部的に押圧されることでその帯状金属部材の内周部に引張残留応力が付与されても、残留応力付与工程において帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力が付与されるために、その内周部の強度が必要強度に対して余裕が多く（大きく）なるので、帯状金属部材の耐久性を高めることができる。

また、請求項２にかかる発明の積層リングの製造方法によれば、前記残留応力付与工程は、帯状金属部材の中立面よりも内周側だけを塑性変形させることから、残留応力付与工程における帯状金属部材の塑性変形領域（降伏領域）が厚み方向の一部となって帯状金属部材の周長を変化させないので、周長調整工程で調整された帯状金属部材の周長を変化させずに、その帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力を付与することができる。

また、請求項３にかかる発明の積層リングの製造方法によれば、前記残留応力付与工程は、帯状金属部材の中立面よりも外周側において、第３回転ローラによって帯状金属部材に加えられる引張応力と、第２回転ローラによって帯状金属部材に加えられる曲げ応力と、前記周長調整工程においてその帯状金属部材に付与された残留応力との和が、その帯状金属部材の降伏応力よりも小さくなるように、その帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することから、残留応力付与工程での帯状金属部材の塑性変形領域（降伏領域）が厚み方向の一部となって帯状金属部材の周長を変化させないので、周長調整工程において調整された帯状金属部材の周長を変化させずに、その帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力を付与することができる。

また、請求項４にかかる発明の積層リングの製造方法によれば、前記残留応力付与工程は、帯状金属部材の中立面よりも外周側において、第３回転ローラによって帯状金属部材に加えられる引張応力および曲げ応力と、前記周長調整工程においてその帯状金属部材に付与された残留応力との和が、その帯状金属部材の降伏応力よりも小さくなるように、その帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することから、帯状金属部材は前記第２回転ローラによっては塑性変形せず、第３回転ローラによってのみ厚み方向の一部が塑性変形されるので、帯状金属部材の残留応力分布が周方向においてばらつくことを抑制することができる。

また、請求項５にかかる発明の積層リングの製造方法によれば、前記残留応力付与工程は、前記周長調整工程終了直前の帯状金属部材の周方向の張力および断面積に基づいて、その帯状金属部材の周長調整工程終了時の降伏応力を算出し、帯状金属部材の中立面上において、第３回転ローラによって帯状金属部材に加えられる引張応力と、前記周長調整工程においてその帯状金属部材に付与された残留応力との和が、前記周長調整工程終了時の降伏応力と等しくなるように、その帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することから、周長調整工程において帯状金属部材が周方向に引き伸ばされることによる加工硬化によりその帯状金属部材の降伏応力が増加しても、残留応力付与工程では上記増加した降伏応力に基づいて帯状金属部材に加えられる応力を調整することができる。そのため、残留応力付与工程では、帯状金属部材の周長を変化させない範囲でその帯状金属部材の内周部の可及的に広い領域に圧縮残留応力を付与することができる。

また、請求項６にかかる発明の積層リングの製造方法によれば、帯状金属部材は、鋼から成るものであり、前記残留応力付与工程より前に、前記帯状金属部材をＡ_Ｃ１変態点以上に加熱して残留応力を除去する残留応力除去工程を含むことから、残留応力付与工程の前に帯状金属部材に付された残留応力を除去することで残留応力付与工程において帯状金属部材に付される残留応力の精度を向上させることができる。

なお、本明細書中において、中立面とは、帯状金属部材がその外周面に対して垂直な方向に曲げられたときに、その帯状金属部材の内部において曲げ応力が発生しない面のことである。

ここで、好適には、前記帯状金属部材には、外周面から中立面までの距離に対する上記外周面から最大引張残留応力の作用位置までの距離の割合が、４０％以上となり、且つ内周面から中立面までの距離に対する上記内周面から最大引張残留応力の作用位置までの距離の割合が、４０％以上となるように、残留応力が付与される。帯状金属部材を伝動ベルトの構成部品として用いる場合に要求される残留応力は、中立面から外周側および内周側にそれぞれ向かうほど圧縮側となる。上記のようにすれば、帯状金属部材の外周部および内周部の残留応力が好適に圧縮側となるので、帯状金属部材の強度を好適に高めることができる。

本発明に係る車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルトの周方向の一部を示す斜視図である。図１の積層リングを構成する複数の帯状金属部材のうちの１の帯状金属部材について、それを幅方向の断面と共に示す断面図である。図１の帯状金属部材が自由状態であるときの残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図１に示す積層リングの製造工程を説明するための工程図である。図４の周長調整工程にて用いられる周長調整装置を概念的に示す図である。図５の周長調整装置のVI-VI矢視部断面を示す断面図である。図４の周長調整工程において、帯状金属部材に作用する周方向の張力および移動ローラの変位と、経過時間との関係をそれぞれ示す図である。図１の帯状金属部材の周長調整工程終了直前の総応力の厚み方向の分布を示す図である。自由状態とされた帯状金属部材に残留する応力すなわち残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図４の残留応力付与工程にて用いられる残留応力付与装置を概念的に示す図である。図１０の残留応力付与装置のXI-XI矢視部断面を示す断面図である。図４の残留応力付与工程において帯状金属部材に与えられる総応力の厚み方向の分布を示す図である。図４の残留応力付与工程後において、帯状金属部材の降伏応力が加工硬化によって増加することを説明する図である。図４の残留応力付与工程において自由状態とされた帯状金属部材に残留する残留応力のうち、周長調整工程で残留した残留応力を除いた応力に起因して残留する残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図４の残留応力付与工程において自由状態とされた帯状金属部材に残留する残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図４の窒化処理によって帯状金属部材に付与される残留応力の厚み方向の分布を示す図である。本発明の他の実施例における帯状金属部材の残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図４に示す本発明の他の実施例の帯状金属部材の製造工程のうち、周長調整工程で用いられる周長調整装置を概念的に示す図である。図１８の周長調整装置のXIX-XIX矢視部断面を示す断面図である。図４に示す本発明の他の実施例の帯状金属部材の製造工程のうち、残留応力付与工程において帯状金属部材に与えられる総応力の厚み方向の分布を示す図である。図４に示す本発明の他の実施例の帯状金属部材の製造工程の残留応力付与工程において、自由状態とされた帯状金属部材に残留する残留応力のうち、周長調整工程で残留した残留応力を除いた応力に起因して残留する残留応力の厚み方向の分布を示す図である。本発明の他の実施例の積層リングの製造工程を説明するための工程図である。図４に示す本発明の他の実施例の帯状金属部材の製造工程のうち、残留応力付与工程にて用いられる残留応力付与装置を概念的に示す図である。図２３の残留応力付与装置のXXIV-XXIV矢視部断面を示す断面図である。図２３の残留応力付与装置のXXV-XXV矢視部断面を示す断面図である。従来の帯状金属部材が自由状態であるときにおいて、その帯状金属部材の残留応力の厚み方向の分布を示す図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明に係る車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルト１０の周方向の一部を示す斜視図である。図１において、伝動ベルト１０は、それぞれ複数の無端環状の帯状金属部材１２が密着状態でそれぞれ積層されて成る相互に並列に配設された一対の積層リング１４と、その積層リング１４に沿ってそれぞれ厚み方向に環状に連ねられた板状の金属から成る複数のエレメント１８とを備えている。このエレメント１８の幅方向の両側面には、幅方向の中央に向けて穿設された一対のリング保持溝２０が形成されている。一対の積層リング１４は、複数のエレメント１８を支持するために、それら複数のエレメント１８にそれぞれ形成された一対のリング保持溝２０の一方内および他方内にそれぞれ挿入されている。積層リング１４は、例えば、内周側から外周側に向かうほど周長が順に大きくなるように周長がそれぞれ調整された６個の帯状金属部材１２が、内周側から順に積層されて成る。なお、図１では、便宜上、上記のように６個の帯状金属部材１２から成る積層リング１４が必ずしも６層に図示されていない。

図２は、積層リング１４を構成する複数の帯状金属部材１２のうちの１の帯状金属部材１２について、それを幅方向の断面と共に示す斜視図である。図２において、帯状金属部材１２は、例えばマルエージング鋼またはステンレス鋼などの鋼から成るものである。そして、帯状金属部材１２は、幅方向の断面が外周側に凸状を成す円弧状となるように形成されている。これにより、帯状金属部材１２は、複数積層されたときにおいて、内周面２２および外周面２４がその内周側および外周側にそれぞれ設けられる帯状金属部材の外周面および内周面とそれぞれ係合することで、互いの積層状態が容易に保持されるようになっている。

図３は、自由状態における帯状金属部材１２の横断面に垂直な方向の残留応力σ（ＭＰａ又はＮ／ｍｍ^２）の厚み方向の分布を示す図である。帯状金属部材１２は、図２に示すように厚みｔを有しており、図３のｔはこれに対応している。図３に示すように、帯状金属部材１２の厚み方向の外周部および内周部には、σ＝０を示す破線よりも負側（左側）に示される圧縮残留応力がそれぞれ残留している。そして、帯状金属部材１２の厚み方向の中央部には、σ＝０を示す破線よりも正側（右側）に示される引張残留応力が残留している。図３の２点鎖線は、伝動ベルト１０の積層リング１４を例えば６個の帯状金属部材１２で構成する場合に最低限圧縮側に要求される残留応力の厚み方向の分布を示しており、帯状金属部材１２の残留応力が２点鎖線で示す残留応力分布よりも圧縮側すなわち図３の左側であれば、その帯状金属部材１２が必要な強度を有していることになる。本実施例の帯状金属部材１２は、厚み方向のどの位置においても残留応力が２点鎖線で示す残留応力よりも圧縮側に分布しているので、図１に示す伝動ベルト１０の積層リング１４を例えば６個の帯状金属部材１２で構成する場合に必要な予め設定された強度を有していることになる。

また、帯状金属部材１２には、内周面２２から１点鎖線で示す中立面Ｎまでの厚み方向の距離Ａに対する、上記内周面２２から最大引張残留応力の作用位置までの厚み方向の距離Ｂの割合が、約７５％となるように、残留応力が付与されている。上記中立面Ｎは、厚み方向において、外周面２４から厚みｔの半分の距離のところに位置する。また、帯状金属部材１２には、外周面２４から中立面Ｎまでの厚み方向の距離Ｃに対する、上記外周面２４から最大引張残留応力の作用位置までの厚み方向の距離Ｄの割合が、約１００％となるように、残留応力が付与されている。

図４は、図１に示す積層リング１４の製造工程を説明するための工程図である。以下、この図４の工程図を参照して積層リング１４の製造方法を説明する。

図４において、先ず、帯鋼切断工程Ｐ１では、例えばマルエージング鋼またはステンレス鋼などの帯鋼３０が所定の長さに切断されて、平板３２が形成される。

次いで、溶接工程Ｐ２では、平板３２の一方および他方の切断面同士が互いに溶接されて、円筒状部材３４が形成される。

次いで、第１溶体化工程Ｐ３では、溶接工程Ｐ２における溶接時の熱により溶接部位付近が部分的に硬くなった円筒状部材３４の硬度を均質化するために、その円筒状部材３４に第１の溶体化処理が施される。

次いで、円筒状部材切断工程Ｐ４では、円筒状部材３４が軸心方向の所定長さ毎に上記軸心に直交する方向に切断されて、複数の短円筒状部材３６がそれぞれ形成される。

次いで、バレル研磨工程Ｐ５では、上記短円筒状部材３６の全部又はその一部が回転または振動する所定容器内に研磨材と共に入れられて研磨される。

次いで、圧延工程Ｐ６では、上記研磨された短円筒状部材３６が所定の厚みに圧延されて、環状部材３８が形成される。

次いで、第２溶体化工程Ｐ７では、圧延工程Ｐ６における圧延により変形させられた環状部材３８の金属組織の形状を元に復元させるために、その環状部材３８に第２の溶体化処理が施される。

次いで、周長調整工程Ｐ８では、上記第２の溶体化処理が施された環状部材３８が予め定められた所定の周長に調整される。図５は、図４の周長調整工程Ｐ８で用いられる周長調整装置４０を概念的に示す図である。図５において、周長調整装置４０は、軸心Ｃ１まわりの回転可能に設けられた位置固定の固定ローラ４２と、軸心Ｃ１に平行な軸心Ｃ２まわりの回転可能且つ固定ローラ４２に対して接近および離間可能に設けられた移動ローラ４４とを備えている。上記固定ローラ４２および移動ローラ４４の外周面は、軸心Ｃ１およびＣ２を通る断面において外周側に凸状を成す円弧状にそれぞれ形成されている。なお、上記固定ローラ４２および移動ローラ４４は、本発明における第１回転ローラにそれぞれ相当するものである。

図６は、図５の周長調整装置４０のVI-VI矢視部断面を示す断面図である。図６に示すように、周長調整装置４０は、支持壁４８に固定された油圧式アクチュエータ５０と、その油圧式アクチュエータ５０の出力ロッド５２の先端部に固定され、移動ローラ４４の回転軸５４の両端部を回転可能に支持する支持部材５６と、上記移動ローラ４４の回転軸５４を回転駆動する電動機５８とを、備えている。上記油圧式アクチュエータ５０は、第１油圧室６２に油圧が供給されることにより、出力ロッド５２およびそれに連結された移動ローラ４４を、図５および図６に矢印ａで示す固定ローラ４２に接近する方向へ移動させ、また、第２油圧室６４に油圧が供給されることにより、出力ロッド５２およびそれに連結された移動ローラ４４を、図５および図６に矢印ｂで示す固定ローラ４２から離間する方向へ移動させるものである。

図５に戻って、周長調整工程Ｐ８では、上記のように構成される周長調整装置４０が用いられて、帯状金属部材１２が固定ローラ４２および移動ローラ４４に弛みのない状態で巻き掛けられて電動機５８により移動ローラ４４が回転駆動されることで、矢印ｃで示すように帯状金属部材１２が周方向に回転させられつつ、矢印ｂで示すように移動ローラ４４が固定ローラ４２から離間させられることによって、帯状金属部材１２が周方向に引き伸ばされる。本実施例では、予め実験的に求められた関係から、図５に２点差線で示す移動ローラ４４の原位置からの変位Ｙに基づいて、帯状金属部材１２の周長が予め定められた所定値に調整される。なお、帯状金属部材１２は、上記周長の調整に際して固定ローラ４２および移動ローラ４４の外周面の形状が転写されことにより、幅方向の断面が外周側に凸状を成す円弧状に形成される。

図７は、図４の周長調整工程Ｐ８において前記帯状金属部材１２に作用する周方向の張力Ｔおよび前記移動ローラ４４の変位Ｙと、経過時間ｓとの関係をそれぞれ示す図である。図７に示すように、変位Ｙは、移動ローラ４４の移動開始から時間ｓ１まで一定の割合で増加され、その時間ｓ１から周長調整工程Ｐ８の終了の時間ｓ２まで所定値に保持される。これに対して、張力Ｔは、移動開始から時間ｓ１までの間において、零から所定の張力Ｔ１を超える値まで急速に増加した後に上記所定の張力Ｔ１に向けて除々に低下し、時間ｓ１から時間ｓ２まで上記所定の張力Ｔ１に保持される。

図８は、前記帯状金属部材１２の前記周長調整工程Ｐ８終了直前の引張応力σ_ＴＡおよび曲げ応力σ_ｂＡを加算した総応力σ１の厚み方向の分布を示す図である。周長調整工程Ｐ８の終了直前において、帯状金属部材１２には、図８に１点鎖線で示される前記移動ローラ４４による引張応力σ_ＴＡと、図８に２点鎖線で示される移動ローラ４４による曲げ応力σ_ｂＡとが付与される。上記引張応力σ_ＴＡおよび曲げ応力σ_ｂＡは、以下の式（１）および式（２）により表される。なお、式（１）において、Ａ１は帯状金属部材１２の周長調整工程Ｐ８終了直前の断面積である。また、式（２）において、Ｅは帯状金属部材１２のヤング率であり、ｔは帯状金属部材１２の周長調整工程Ｐ８終了直前の厚みであり、ｒ_Ａは移動ローラ４４の半径である。
σ_ＴＡ＝Ｔ１／Ａ１・・・（１）
σ_ｂＡ＝Ｅ＊（ｔ／２）／（ｒ_Ａ＋（ｔ／２））・・・（２）

図８において、総応力σ１が帯状金属部材１２の降伏応力σ_ｙ０を超える降伏領域Ｓ１は、その総応力σ１が取り除かれてもひずみが残る領域である。上記降伏応力σ_ｙ０は、帯状金属部材１２の材質により定まる固有値である。前記周長調整工程Ｐ８終了直前に帯状金属部材１２は、中立面Ｎよりも外周側が外周側に向かうほど大きく周方向に塑性変形し、中立面Ｎよりも内周側が弾性変形した状態とされる。

帯状金属部材１２は、上記のような状態から張力Ｔ１が取り除かれて自由状態とされると、ひずみを元に戻そうと変形するが、中立面Ｎよりも外周側にはひずみが残る。そして、上記変形の際に、帯状金属部材１２の外周部は、残留ひずみが大きい外周側ほど周方向に圧縮される。図９は、上記自由状態とされた帯状金属部材１２に残留する応力すなわち残留応力σ_ｒＡの厚み方向の分布を示す図である。図９に示すように、帯状金属部材１２の外周部には、外周側ほど大きい圧縮残留応力が残留し、内周部には、所定の引張残留応力σ_ｒＡ１が残留する。上記所定の引張残留応力σ_ｒＡ１は、以下の式（３）に示される値となる。
σ_ｒＡ１＝σ_ｂＡ／４・・・（１）

図４に戻って、周長調整工程Ｐ８に次いで、残留応力付与工程Ｐ９では、周長が調整された前記帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力が付与される。図１０は、残留応力付与工程Ｐ９にて用いられる残留応力付与装置６６を概念的に示す図である。図１０において、残留応力付与装置６６は、軸心Ｃ３およびＣ４まわりの回転可能にそれぞれ設けられた一対の位置固定の固定ローラ６８と、軸心Ｃ３およびＣ４にそれぞれ平行な軸心Ｃ５まわりの回転可能に設けられると共に、一対の固定ローラ６８に巻き掛けられた帯状金属部材１２の外周面２４を内周側に向けて局部的に押圧する方向、およびそれとは反対の帯状金属部材１２から離間する方向にそれぞれ移動可能に設けられた移動ローラ７０とを備えている。上記固定ローラ６８の一方の一端部には、その固定ローラ６８を回転駆動するための図示しない電動機が連結されている。なお、上記固定ローラ６８は、本発明における第２回転ローラに相当し、また、上記移動ローラ７０は、本発明における第３回転ローラに相当するものである。

図１１は、図１０の残留応力付与装置６６のXI-XI矢視部断面を示す断面図である。図１１に示すように、残留応力付与装置６６は、支持壁７２に固定された油圧式アクチュエータ７４と、その油圧式アクチュエータ７４の出力ロッド７６の先端部に固定され、移動ローラ７０の回転軸７８の両端部を回転可能に支持する支持部材８０と、油圧式アクチュエータ７４の出力ロッド７６に作用する軸心方向の力を測定することで移動ローラ７０から帯状金属部材１２へ作用する第２荷重Ｆ２を間接的に測定するロードセル８２とを、備えている。上記油圧式アクチュエータ７４は、第１油圧室８４に油圧が供給されることにより、出力ロッド７６およびそれに連結された移動ローラ７０を、図１０および図１１に矢印ｄで示す帯状金属部材１２の外周面２４を内周側へ押圧する方向へ移動させ、また、第２油圧室８６に油圧が供給されることにより、出力ロッド７６およびそれに連結された移動ローラ７０を、図１０および図１１に矢印ｅで示す帯状金属部材１２から離間する方向へ移動させるものである。また、油圧式アクチュエータ７４は、ロードセル８２から供給される第２荷重Ｆ２を表す信号に基づいて、帯状金属部材１２のうち移動ローラ７０による曲げ応力σ_ｂＣの中立面Ｎ（図１２参照）よりも内周側だけを塑性変形させ、且つ固定ローラ６８によっては塑性変形させずに移動ローラ７０によってのみ塑性変形させるような応力を、帯状金属部材１２に与えるために、予め理論的に求められた以下の２つの条件を満たすように第２荷重Ｆ２を制御する。

上記２つの条件のうちの１つ目は、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１２に加えられる引張応力σ_ＴＣと、固定ローラ６８によって帯状金属部材１２に加えられる曲げ応力σ_ｂＡ’と、前記周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２に付与された残留応力σ_ｒＡとの和を、帯状金属部材１２の降伏応力σ_ｙ０よりも小さくなる範囲で可及的に大きくすることである。そして、上記２つの条件のうち２つ目は、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１２に加えられる引張応力σ_ＴＣと、移動ローラ７０によって帯状金属部材１２に加えられる曲げ応力σ_ｂＣと、前記周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２に付与された残留応力σ_ｒＡとの和を、帯状金属部材１２の降伏応力σ_ｙ０よりも小さくなる範囲で可及的に大きくすることである。上記引張応力σ_ＴＣ、曲げ応力σ_ｂＣ、および曲げ応力σ_ｂＡ’は、以下の式（３）乃至式（５）により表される。式（３）において、Ｔ２は帯状金属部材１２の周方向の張力であり、例えば、予め定められた関係から第２荷重Ｆ２および移動ローラ７０の移動量に基づいて算出される。また、式（２）において、ｒ_Ｃは移動ローラ７０の半径であり、ｒ_Ａ’は固定ローラ６８の半径である。
σ_ＴＣ＝Ｔ２／Ａ１・・・（３）
σ_ｂＣ＝Ｅ＊（ｔ／２）／（ｒ_Ｃ＋（ｔ／２））・・・（４）
σ_ｂＡ’＝Ｅ＊（ｔ／２）／（ｒ_Ａ’＋（ｔ／２））・・・（５）

図１０に戻って、残留応力付与工程Ｐ９では、上記のように構成される残留応力付与装置６６が用いられて、帯状金属部材１２が一対の固定ローラ６８に弛みのない状態でそれぞれ巻き掛けられて前記電動機により固定ローラ６８の一方が回転駆動されることで、矢印ｆで示すように帯状金属部材１２が周方向に回転させられつつ、矢印ｄで示すように移動ローラ７０が帯状金属部材１２の外周面２４を内周側へ押圧する方向へ移動させられることによって、帯状金属部材１２の中立面Ｎ（図１２参照）よりも内周側だけを塑性変形させるような所定の応力が帯状金属部材１２に与えられる。

図１２は、図４の残留応力付与工程Ｐ９において前記帯状金属部材１２に与えられる複数の応力を加算した総応力σ２の厚み方向の分布を示す図である。残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２には、図１２に１点鎖線で示される前記移動ローラ７０による引張応力σ_ＴＣと、図１２に２点鎖線で示される移動ローラ７０による曲げ応力σ_ｂＣとが付与される。また、長破線で示されるのは、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２に付与された残留応力σ_ｒＡである。ここで、残留応力付与工程Ｐ９実行時の帯状金属部材１２の降伏応力は、前工程による加工硬化によって、図１３に矢印ｇで示すように降伏応力σ_ｙ０から降伏応力σ_ｙ１に増加している。

図１２において、総応力σ２が帯状金属部材１２の降伏応力σ_ｙ１を超える降伏領域Ｓ２は、その総応力σ２が取り除かれてもひずみが残る領域である。残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２は、中立面Ｎよりも内周側の一部が内周側に向かうほど大きく周方向に塑性変形し、上記一部よりも外周側が弾性変形した状態とされる。

帯状金属部材１２は、上記のような状態から第２荷重Ｆ２が取り除かれて自由状態とされると、ひずみを元に戻そうと変形するが、中立面Ｎよりも内周側の一部にはひずみが残る。その変形の際に、帯状金属部材１２の内周部は、残留ひずみが大きい内周側ほど周方向に圧縮される。図１４は、上記自由状態とされた帯状金属部材１２に残留する応力すなわち残留応力σ_ｒのうち、前記残留応力σ_ｒＡを除いた応力に起因して残留する応力すなわち残留応力σ_ｒＣの厚み方向の分布を示す図である。図１４に示すように、帯状金属部材１２の内周部には、内周側ほど大きい圧縮残留応力が付与される。図１５は、上記自由状態とされた帯状金属部材１２に残留する残留応力σ_ｒの厚み方向の分布を示す図である。図１５に示すように、帯状金属部材１２の内周部および外周部には、内周側および外周側ほど大きい圧縮残留応力がそれぞれ残留し、また、中央部には、引張残留応力が残留する。

図４に戻って、残留応力付与工程Ｐ９に次いで、時効処理工程Ｐ１０では、帯状金属部材１２に時効処理が施される。本実施例では、上記時効処理として、帯状金属部材１２を所定の温度まで加熱して十分な時間保持した後に冷却を行うことによって、帯状金属部材１２を調質させる処理が行われる。

次いで、窒化処理工程Ｐ１１では、帯状金属部材１２に窒化処理が施される。本実施例では、上記窒化処理として、帯状金属部材１２を加熱しつつ所定濃度の窒化性ガス例えばアンモニア分解ガスを含む雰囲気内で所定時間保持することによって、帯状金属部材１２の表面の層に窒素を拡散させる処理が行われる。図１６は、上記窒化処理によって帯状金属部材１２に付与される残留応力σ_ｒＮの厚み方向の分布を示す図である。図１６に示すように、上記窒化処理によって、帯状金属部材１２の内周部および外周部には、内周側および外周側ほど大きい圧縮残留応力がそれぞれ残留させられ、また、中央部には、引張残留応力が残留させられる。そして、図１６に示される残留応力σ_ｒＮが前工程までに付与された残留応力σ_ｒに加えて付与されることで、帯状金属部材１２の残留応力の厚み方向の分布は、図３に示すような分布となる。

次いで、積層工程Ｐ１２では、周長が異なる９個の帯状金属部材１２が、内周側から外周側に向かうほど順に周長が大きくなるように互いに密着状態で積層されて、積層リング１４が形成される。

本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、固定ローラ４２および移動ローラ４４（第１回転ローラ）に巻き掛けられた帯状金属部材１２を周方向に回転させつつ、移動ローラ４４を固定ローラ４２から離間させることにより、その帯状金属部材１２の周長を伸ばす周長調整工程Ｐ８と、一対の固定ローラ（第２回転ローラ）６８に巻き掛けられた帯状金属部材１２を周方向に回転させつつ、その帯状金属部材１２の外周側に設けられた移動ローラ（第３回転ローラ）７０を用いてその帯状金属部材１２の外周面２４を内周側に向けて局部的に押圧することにより、その帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力σ_ｒＣを付与する残留応力付与工程Ｐ９とを含むことから、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２の内周面２２が外周側に向けて局部的に押圧されることでその帯状金属部材１２の内周部に引張残留応力σ_ｒＡ１が残留しても、残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力σ_ｒＣが付与されるために、帯状金属部材１２が伝動ベルト１０の積層リング１４の構成部品として用いられる場合に最低限圧縮側に要求される残留応力に対して、帯状金属部材１２の内周部の強度余裕が多く（大きく）なるので、帯状金属部材１２の耐久性を高めることができる。

因みに、図２６は、上記残留応力付与工程Ｐ９が行われずに製造される従来の帯状金属部材の残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図２６に矢印ｋで示すように、従来の帯状金属部材の内周部の残留応力は、伝動ベルト１０の積層リング１４を６個の帯状金属部材で構成する場合に最低限圧縮側に要求される２点鎖線で示す残留応力よりも、引張側に分布するという問題があった。そのため、積層リング１４を６個の帯状金属部材で構成するには強度が足りず、９個の帯状金属部材で構成されていた。なお、２点差線の残留応力分布の引張側すなわち右側に長破線で示す残留応力分布は、伝動ベルト１０の積層リング１４を９個の帯状金属部材で構成する場合に最低限圧縮側に要求される残留応力を示すものである。これに対して、本実施例の帯状金属部材１２の残留応力はは、図３に示すように、伝動ベルト１０の積層リング１４を６個の帯状金属部材で構成する場合に最低限圧縮側に要求される２点鎖線で示す残留応力よりも、圧縮側すなわち左側に分布することから、積層リング１４を６個の帯状金属部材で構成してもその積層リング１４の強度が十分に確保される。そのため、積層リング１４を９個の帯状金属部材で構成する場合に比べて軽量にすることができ、伝動ベルト１０の製造コストを低減することができる。

また、本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、残留応力付与工程Ｐ９では、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の一部だけを塑性変形させるために、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１２に加えられる引張応力σ_ＴＣと、固定ローラ６８によって帯状金属部材１２に加えられる曲げ応力σ_ｂＡ’と、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２に付与された残留応力σ_ｒＡとの和が、帯状金属部材１２の降伏応力σ_ｙ０よりも小さくなるように、移動ローラ７０から帯状金属部材１２へ作用する第２荷重Ｆ２が制御されることから、残留応力付与工程Ｐ９における帯状金属部材１２の塑性変形領域（降伏領域）が厚み方向の一部となって帯状金属部材１２の周長を変化させないので、周長調整工程Ｐ８において調整された帯状金属部材１２の周長を変化させずに、その帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力を付与することができる。

また、本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、残留応力付与工程Ｐ９では、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１２に加えられる引張応力σ_ＴＣと、移動ローラ７０によって帯状金属部材１２に加えられる曲げ応力σ_ｂＣと、前記周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２に付与された残留応力σ_ｒＡとの和が、帯状金属部材１２の降伏応力σ_ｙ０よりも小さくなるように、移動ローラ７０により帯状金属部材１２の外周面２４が内周側に局部的に押圧されることから、帯状金属部材１２は固定ローラ６８によっては塑性変形せず、移動ローラ７０によってのみ厚み方向の一部が塑性変形されるので、帯状金属部材１２の残留応力分布が周方向においてばらつくことを抑制することができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、実施例相互に重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１７は、本発明の他の実施例における帯状金属部材１００（図２参照）の残留応力の厚み方向の分布を示す図である。図１７に示すように、帯状金属部材１００の厚み方向の外周部および内周部には、圧縮残留応力がそれぞれ残留している。そして、帯状金属部材１００の厚み方向の中央部には、引張残留応力が残留している。本実施例の帯状金属部材１００の残留応力は、伝動ベルト１０の積層リング１４を６個の帯状金属部材で構成する場合に最低限圧縮側に要求される２点鎖線で示される残留応力よりも、圧縮側すなわち左側となる。さらに、帯状金属部材１００は、前述の実施例１の帯状金属部材１２に比べて、上記２点鎖線で示される残留応力分布に対しての余裕が多い（大きい）。

また、帯状金属部材１００には、内周面２２から１点鎖線で示す中立面Ｎまでの厚み方向の距離Ａに対する、上記内周面２２から最大引張残留応力の作用位置までの厚み方向の距離Ｂの割合が、約１００％となるように、残留応力が付与されている。また、帯状金属部材１００には、外周面２４から中立面Ｎまでの厚み方向の距離Ｃに対する、上記外周面２４から最大引張残留応力の作用位置までの厚み方向の距離Ｄの割合が、約１００％となるように、残留応力が付与されている。

図４において、周長調整工程Ｐ２０では、第２の溶体化処理が施された環状部材３８が予め定められた所定の周長に調整される。図１８は、周長調整工程Ｐ２０で用いられる周長調整装置１０２を概念的に示す図である。図１９は、図１８の周長調整装置１０２のXIX-XIX矢視部断面を示す断面図である。図１８および図１９において、周長調整装置１０２は、実施例１の周長調整装置４０と比較して、固定ローラ４２および移動ローラ４４に巻き掛けられた帯状金属部材１００の周方向の一部においてその帯状金属部材１００の厚みｔおよび幅Ｗを測定する測定機１０４と、油圧式アクチュエータ５０の出力ロッド５２に作用する軸心方向の力を測定することで移動ローラ４４から帯状金属部材１００へ作用する第１荷重Ｆ１を間接的に測定するロードセル１０６とが追加されている以外は、同じ構成である。

周長調整工程Ｐ２０では、上記のように構成される周長調整装置１０２が用いられて、実施例１の周長調整工程Ｐ８と同様に、予め実験的に求められた関係から、図１８に２点差線で示す移動ローラ４４の原位置からの変位Ｙに基づいて、帯状金属部材１００の周長が予め定められた所定値に調整されるとともに、図９に示すように、帯状金属部材１００の外周部には外周側ほど大きい圧縮残留応力が付与され、帯状金属部材１００の内周部には所定の引張残留応力σ_ｒＡ１が付与される。また、周長調整工程Ｐ２０では、その周長調整工程Ｐ２０終了直前の帯状金属部材１００の厚みｔおよび幅Ｗと、移動ローラ４４から帯状金属部材１００へ作用する第１荷重Ｆ１とが検出される。

図４に戻って、周長調整工程Ｐ２０に次いで、残留応力付与工程Ｐ２１では、実施例１の残留応力付与工程Ｐ９で用いられたものと同じ残留応力付与装置６６が用いられて、周長が調整された帯状金属部材１００の内周部に圧縮残留応力が付与される。なお、本実施例の残留応力付与工程Ｐ２１は、実施例１の残留応力付与工程Ｐ９とは以下の点が異なる。

本実施例の残留応力付与工程Ｐ２１では、予め定められた次式（６）および（７）で示される関係から、周長調整工程Ｐ２０終了直前の帯状金属部材１００の厚みｔおよび幅Ｗ、および周長調整工程Ｐ２０終了直前の第１荷重Ｆ１に基づいて、周長調整工程Ｐ２０終了直前の帯状金属部材１００の周方向の張力Ｔ１および断面積Ａ１が算出され、予め定められた次式（８）で示される関係から、上記算出された張力Ｔ１および断面積Ａ１に基づいて、帯状金属部材１００の残留応力付与工程Ｐ２１実行時の降伏応力σ_ｙ１が算出される。
Ｔ１＝Ｆ１／２・・・（６）
Ａ＝ｔ＊Ｗ・・・（７）
σ_ｙ１＝Ｔ１／Ａ・・・（８）

また、残留応力付与工程Ｐ２１では、油圧式アクチュエータ７４は、上記算出された降伏応力σ_ｙ１とロードセル８２から供給される第２荷重Ｆ２を表す信号とに基づいて、帯状金属部材１００の中立面Ｎ（図２０参照）よりも内周側の可及的に広い領域を塑性変形させ、且つ固定ローラ６８によっては塑性変形させずに移動ローラ７０によってのみ塑性変形させるような所定の応力を、帯状金属部材１００に与えるために、予め理論的に求められた以下の２つの条件を満たすように第２荷重Ｆ２を制御する。

上記２つの条件のうちの１つ目は、帯状金属部材１００の中立面Ｎ上およびそれよりも外周側において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１００に加えられる引張応力σ_ＴＣと、固定ローラ６８によって帯状金属部材１００に加えられる曲げ応力σ_ｂＡ’と、前記周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１００に付与された残留応力σ_ｒＡとの和を、帯状金属部材１００の降伏応力σ_ｙ１以下にするとともに、帯状金属部材１００の中立面Ｎ上において、引張応力σ_ＴＣと残留応力σ_ｒＡとの和を帯状金属部材１００の降伏応力σ_ｙ１と等しくすることである。そして、上記２つの条件のうち２つ目は、帯状金属部材１００の中立面Ｎ上およびそれよりも外周側において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１００に加えられる引張応力σ_ＴＣと、移動ローラ７０によって帯状金属部材１００に加えられる曲げ応力σ_ｂＣと、前記周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１００に付与された残留応力σ_ｒＡとの和を、帯状金属部材１００の降伏応力σ_ｙ１以下にすることである。

図２０は、残留応力付与工程Ｐ２１において帯状金属部材１００に与えられる複数の応力を加算した総応力σ３の厚み方向の分布を示す図である。図２０に示すように、残留応力付与工程Ｐ２１では、総応力σ３が帯状金属部材１００の降伏応力σ_ｙ１を超える降伏領域Ｓ３が、帯状金属部材１００の中立面Ｎよりも内周側において可及的に最大とされる。帯状金属部材１００は、中立面Ｎよりも内周側の全部が内周側に向かうほど大きく周方向に塑性変形し、外周側が弾性変形した状態とされる。

帯状金属部材１００は、上記のような状態から第２荷重Ｆ２が取り除かれて自由状態とされると、ひずみを元に戻そうと変形するが、中立面Ｎよりも内周側にはひずみが残る。その変形の際に、帯状金属部材１００の内周部は、残留ひずみが大きい内周側ほど周方向に圧縮される。図２１は、上記自由状態とされた帯状金属部材１００に残留する残留応力のうち、前記残留応力σ_ｒＡを除いた応力に起因して残留する応力すなわち残留応力σ_ｒＣの厚み方向の分布を示す図である。図２１に示すように、帯状金属部材１００の内周部には、内周側ほど大きい圧縮残留応力が付与される。図１４に示される実施例１の場合と比べると、本実施例の場合の方が、帯状金属部材１００の内周部のより広い領域により大きな残留応力σ_ｒＣが付与される。

本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、固定ローラ４２および移動ローラ４４（第１回転ローラ）に巻き掛けられた帯状金属部材１００を周方向に回転させつつ、移動ローラ４４を固定ローラ４２から離間させることにより、その帯状金属部材１００の周長を伸ばす周長調整工程Ｐ２０と、一対の固定ローラ（第２回転ローラ）６８に巻き掛けられた帯状金属部材１００を周方向に回転させつつ、その帯状金属部材１００の外周側に設けられた移動ローラ（第３回転ローラ）７０を用いてその帯状金属部材１００の外周面２４を内周側に向けて局部的に押圧することにより、その帯状金属部材１００の内周部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程Ｐ２１とを含むことから、周長調整工程Ｐ２０において帯状金属部材１００の内周面２２が外周側に向けて局部的に押圧されることでその帯状金属部材１００の内周部に引張残留応力が残留しても、残留応力付与工程Ｐ２１において帯状金属部材１００の内周部に圧縮残留応力が付与されるために、帯状金属部材１００が伝動ベルト１０の構成部品として用いられる場合に最低限圧縮側に要求される残留応力に対して、帯状金属部材１００の内周部の強度余裕が多く（大きく）なるので、実施例１と同様に、帯状金属部材１００の耐久性を高めることができる。

また、本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、残留応力付与工程Ｐ２１は、周長調整工程Ｐ２０終了直前の帯状金属部材１００の周方向の張力Ｔ１および断面積Ａ１に基づいて、その帯状金属部材１００の周長調整工程Ｐ２０終了時の降伏応力σ_ｙ１を算出し、帯状金属部材１００の中立面Ｎ上において、移動ローラ７０によって帯状金属部材１００に加えられる引張応力σ_ＴＣと、前記周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１００に付与された残留応力σ_ｒＡとの和が、帯状金属部材１００の降伏応力σ_ｙ１と等しくなるように、帯状金属部材１００の外周面２４を内周側に向けて局部的に押圧することから、帯状金属部材１００の周長を変化させない範囲でその帯状金属部材１００の内周部の可及的に広い領域に圧縮残留応力を付与することができる。そのため、帯状金属部材１００は、前述の実施例１の帯状金属部材１２に比べて、伝動ベルト１０の積層リング１４を構成するために最低限圧縮側に要求される強度に対しての強度余裕を多く（大きく）することができる。

図２２は、本発明の他の実施例の積層リング１４（図１参照）の製造工程を説明するための工程図である。なお、本実施例の積層リング１４を構成する帯状金属部材１２（図１参照）は、実施例１と同様に、図３に示すような残留応力を有している。図２２において、残留応力除去工程Ｐ３０では、帯状金属部材１２を、例えばＡ_Ｃ１変態点以上の温度に加熱してその温度に保持した後に徐冷することにより、前工程までに帯状金属部材１２に残留した残留応力が除去される。

次いで、残留応力付与工程Ｐ３１では、周長調整工程Ｐ８で用いられたものと同じ周長調整装置４０が用いられて、図９に示すように、帯状金属部材１２の外周部に圧縮残留応力σ_ｒＡが付与される。そして、残留応力付与工程Ｐ３１では、実施例１の図４の残留応力付与工Ｐ９で用いられたものと同じ残留応力付与装置６６が用いられて、図１４に示すように、帯状金属部材１２の内周部に内周側ほど大きい圧縮残留応力が付与される。その結果、帯状金属部材１２の残留応力の厚み方向の分布は、図１５に示すような状態とされる。

上記以外の構成は実施例１と同じであり、本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、実施例１と同様に、帯状金属部材１２の耐久性を高めることができる。

また、本実施例の積層リング１４の製造方法によれば、帯状金属部材１２は鋼から成るものであり、残留応力付与工程Ｐ３１の前に、帯状金属部材１２をＡ_Ｃ１変態点以上の温度に加熱してその温度に保持した後に徐冷することにより、その帯状金属部材１２の残留応力を除去する残留応力除去工程Ｐ３０を含むことから、残留応力付与工程Ｐ３１の前に帯状金属部材１２に付された残留応力を除去することで残留応力付与工程Ｐ３１において帯状金属部材１２に付される残留応力の精度を向上させることができる。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

たとえば、帯状金属部材１２は、マルエージング鋼およびステンレス鋼以外の鋼材から形成されてもよい。

また、残留応力付与装置６６の機械的構成は、一例が開示されたものであり、その他の公知の機械的構成であっても実現される。例えば、移動ローラ７０を移動させるために用いられる油圧式アクチュエータは、それに代えて、例えば電気式または空気圧式等の他の方式のアクチュエータが用いられ得る。また、固定ローラ６８は、３つ以上設けられてもよい。

また、残留応力付与装置６６に代えて、図２３に示される残留応力付与装置２００が用いられてもよい。図２４は、図２３のXXIV-XXIV矢視部断面を示す図であり、図２５は、図２３のXXV-XXV矢視部断面を示す図である。残留応力付与装置２００は、帯状金属部材１２の内周側に設けられた固定ローラ６８および移動ローラ２０２と、それら固定ローラ６８および移動ローラ２０２に巻き掛けられた帯状金属部材１２の外周面２４を内周側に局部的に押圧する固定ローラ２０４とを備えている。図２４に示すように、上記固定ローラ２０４を回転可能に支持する支持部材８０は、支持部材２０６を介して支持壁７２に固定されている。図２５に示すように、上記移動ローラ２０２は、油圧式アクチュエータ５０によって矢印ｈで示す固定ローラ６８に接近する方向、および矢印ｉで示す固定ローラ６８から離間する方向のどちらか一方へ選択的に移動させられる。このように構成される残留応力付与装置２００は、帯状金属部材１２が固定ローラ６８および移動ローラ２０２に弛みのない状態で巻き掛けられて電動機５８により移動ローラ２０２が回転駆動されることで、矢印ｊで示すように帯状金属部材１２が周方向に回転させられつつ、矢印ｉで示すように移動ローラ２０２が固定ローラ６８から離間させられることによって、固定ローラ２０４により帯状金属部材１２の外周面２４が内周側へ押圧されるようになっている。

また、周長調整装置４０（１０２）は、帯状金属部材１２（１００）を周方向に伸ばすための機械的構成の一例が開示されたものであり、その他の公知の機械的構成であっても実現される。例えば、固定ローラ４２は、複数設けられてもよい。また、移動ローラ４４は、帯状金属部材１２（１００）を周方向に伸ばすために、固定ローラ４２から離間する方向に移動するものに限らず、例えば、一対の固定ローラ４２の間に設けられて帯状金属部材１２の内周面を外周側に向けて押圧するものであってもよい。

また、固定ローラ４２および移動ローラ４４の外周面は、必ずしも軸心Ｃ１およびＣ２を通る断面において外周側に凸状を成す円弧状でなくてもよい。例えば、円筒面状に形成されてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：伝動ベルト
１２：帯状金属部材
１４：積層リング
１８：エレメント
２４：外周面
４２：固定ローラ（第１回転ローラ）
４４：移動ローラ（第１回転ローラ）
６８：固定ローラ（第２回転ローラ）
７０：移動ローラ（第３回転ローラ）
Ａ１：断面積
Ｎ１，Ｎ２：中立線
Ｐ８，Ｐ２０：周長調整工程
Ｐ９，Ｐ２１，Ｐ３１：残留応力付与工程
Ｐ３０：残留応力除去工程
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２：張力
σ_ＴＣ：移動ローラ７０による引張応力（第３回転ローラによる引張応力）
σ_ｂＣ：移動ローラ７０による曲げ応力（第３回転ローラによる曲げ応力）
σ_ｂＡ’：固定ローラ６８による曲げ応力（第２回転ローラによる曲げ応力）
σ_ｒＡ：残留応力（周長調整工程において帯状金属部材に付与された残留応力）
σ_ｙ０，σ_ｙ０：降伏応力

Claims

複数の無端環状の帯状金属部材が密着状態で積層されて成り、環状に連ねられた複数のエレメントを支持するために車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルトに用いられる積層リングの製造方法であって、
前記帯状金属部材が巻き掛けられた少なくとも２つの第１回転ローラを用いて該帯状金属部材を周方向に回転させつつ、該少なくとも２つの第１回転ローラを相対的に離間させることにより、該帯状金属部材の周長を伸ばす周長調整工程と、
前記帯状金属部材が巻き掛けられた少なくとも２つの第２回転ローラを用いて該帯状金属部材を周方向に回転させつつ、該帯状金属部材の外周側に設けられた第３回転ローラを用いて該帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することにより、該帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力を付与する残留応力付与工程と
を、含むことを特徴とする積層リングの製造方法。
前記残留応力付与工程は、前記帯状金属部材の中立面よりも内周側だけを塑性変形させることを特徴とする請求項１の積層リングの製造方法。
前記残留応力付与工程は、前記帯状金属部材の中立面よりも外周側において、前記第３回転ローラによって該帯状金属部材に加えられる引張応力と、前記第２回転ローラによって該帯状金属部材に加えられる曲げ応力と、前記周長調整工程において該帯状金属部材に付与された残留応力との和が、該帯状金属部材の降伏応力よりも小さくなるように、該帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することを特徴とする請求項２の積層リングの製造方法。
前記残留応力付与工程は、前記帯状金属部材の中立面よりも外周側において、前記第３回転ローラによって該帯状金属部材に加えられる引張応力と、該第３回転ローラによって該帯状金属部材に加えられる曲げ応力と、前記周長調整工程において該帯状金属部材に付与された残留応力との和が、該帯状金属部材の降伏応力よりも小さくなるように、該帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧することを特徴とする請求項２または３の積層リングの製造方法。
前記残留応力付与工程は、
前記周長調整工程終了直前の前記帯状金属部材の周方向の張力および断面積に基づいて、該帯状金属部材の該周長調整工程終了時の降伏応力を算出し、
前記帯状金属部材の中立面上において、前記第３回転ローラによって該帯状金属部材に加えられる引張応力と、前記周長調整工程において該帯状金属部材に付与された残留応力との和が、該周長調整工程終了時の降伏応力と等しくなるように、該帯状金属部材の外周面を内周側に向けて局部的に押圧する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の積層リングの製造方法。
前記帯状金属部材は、鋼から成るものであり、
前記残留応力付与工程より前に、前記帯状金属部材をＡ_Ｃ１変態点以上に加熱して残留応力を除去する残留応力除去工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１の積層リングの製造方法。