JP2700418B2 - エンドレスベルト及びその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、自動車の無段変速機（CVT）などに使用さ
れるエンドレスベルト及びその製造法に関する。

「従来の技術」 近年、自動車業界では、ベルト＆プーリー方式のCVT
が開発され、注目を浴びている。このCVTに用いられる
ベルトは、優れた耐久性が要求され、現在は、スチール
のエンドレスベルトが主流となっている。

このようなエンドレスベルトとして、例えば第８図に
示すように、金属の板材11を丸めて両端部を溶接してル
ープ状にした後、これを圧延して形成したものが知られ
ている。しかし、このエンドレスベルトでは、溶接した
継ぎ目12の部分の強度が弱いため、CVT用のエンドレス
ベルトとしては、十分な耐久性が得られなかった。

また、第９図に示すように、押出し、切削、鍛造、圧
造、圧延などの方法によって成形した金属の円筒体13
を、スピニング装置14により拡径し、これを更に引張圧
延装置15により拡径してエンドレスベルトを作る方法も
知られている。

ここで、スピニング装置14は、先端部が球面状又はテ
ーパ状をなすマンドレル16を円筒体13内に挿入し、円筒
体13の外側から押圧ローラ17を押し付けて、円筒体13を
回転しつつ、マンドレル16の先端と押圧ローラとの間で
円筒体13を圧延し、拡径する装置である。こうして拡径
された円筒体13は、必要に応じて所定幅の輪切りにさ
れ、ベルト10とされる。

また、引張圧延装置15は、受けローラ18とテンション
ローラ19とを有し、前記ベルト10は、これらのローラ1
8、19に張設される。また、受けローラ18の近傍には、
それと平行な回転軸によって支持された一対の外周ロー
ラ20、21が対向配置されており、受けローラ18は、図示
しない機構によって外周ローラ20、21に圧接される。ま
た、テンションローラ19は、外方に引っ張られ、ベルト
10に所定荷重の引張力を与える。こうして、受けローラ
18と外周ローラ20、21との間にベルト10を挟みつつ、図
示矢印で示す如く回転させ、ベルト10を圧延して所望の
ループ長に拡張させる。

しかしながら、上記の方法においては、スピニング装
置14において、円筒体13を回転しつつマンドレル16の先
端と押圧ローラ17との間で円筒体13を圧延するため、圧
延によって形成される金属の組織が、図中Ａで示すよう
に軸方向に対して斜め方向に伸びる繊維状となる。そし
て、これを引張圧延装置15で更に圧延して拡張しても、
この金属組織の方向を変えることはできず、最終製品に
おいてもベルトの長手方向に対して斜め方向に伸びる組
織が残る。

このように、金属組織がベルト長手方向に対して斜め
方向に伸びる場合、ベルトの強度や耐久性を十分に高め
ることができず、CVT用のエンドレスベルトとしては強
度や耐久性が不足するものであった。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、CVT用として十分な強度及び耐
久性を有するエンドレスベルトを提供することにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明のエンドレスベルト
は、金属円筒体を圧延してループを拡張することにより
形成したものであり、前記圧延によりベルトの長さ方向
に沿った平行な繊維状の金属組織が形成されていること
を特徴とする。

また、本発明のエンドレスベルトの製造法は、金属の
円柱体の中心部をくり抜いて円筒体を形成する第１工程
と、前記円筒体の両端面角部を曲面加工する第２工程
と、前記円筒体をローラにより圧延してループを拡張
し、ベルトにする第３工程と、前記ベルトをローラによ
り引張力を与えながら更に圧延して、金属組織を長さ方
向に沿った繊維状とする第４工程とからなることを特徴
とする。

「作用」 本発明の製造法では、まず、第１工程において金属の
円柱体の中心部を切削除去、鍛造などの方法でくり抜い
て円筒体を形成する。金属の円柱体を鋳込み成形する
と、鋳込み時に生じる偏析という現象により、中心部に
品質の悪い部分が形成される。本発明では、上記中心部
を切削除去することにより、良好な品質を有する組成の
部分だけを用い、最終製品の耐久性を向上させることが
できる。また、押出し成形などによって直接円筒体を成
形する方法に比べて型などの成形設備が簡略化され、低
コストで製造することができる。

次に、第２工程において前記円筒体の両端面角部を曲
面加工する。この曲面加工は、最終製品において端面角
部を曲面状にし、使用上の安全を確保するために行なわ
れる。すなわち、圧延工程の前に円筒体の両端面角部を
曲面加工しておくことにより、圧延拡張後においても端
面角部を曲面状に残すことができ、最終仕上後において
端面加工を必要としない利点が得られる。

次に、第３工程において前記円筒体をローラにより圧
延してループを拡張し、ベルトにする。この一次圧延
は、例えば円筒体を受けローラに装着し、受けローラを
外周ローラに圧接して回転させることにより行なうこと
ができる。

更に、第４工程において前記ベルトをローラにより引
張力を与えながら更に圧延して、金属組織を長さ方向に
沿った繊維状とする。この仕上圧延は、例えば一次圧延
によって拡張して形成されたベルトを受けローラとテン
ションローラに張設し、受けローラを外周ローラに圧接
して、テンションローラで引っ張りつつ回転させること
により行なうことができる。そして、一次圧延及び仕上
圧延による金属の展延方向がいずれもベルトの長さ方向
となり、ベルトの長さ方向に沿った平行な繊維状の金属
組織が形成される。

この場合、上記の一次圧延及び仕上圧延をベルトの幅
方向への展延を規制しつつ行なうことにより、製品とし
て得られるベルトの幅を常に一定とすることができ、ベ
ルトの幅を揃えるための仕上加工等が必要なくなる。ま
た、ベルトの幅方向の展延を規制することにより、ベル
トの長さ方向にのみ金属が展延されるようにしてベルト
のループ拡張効果を高めるとともに、ベルトの長さ方向
に沿った繊維状の金属組織が効果的に形成されるように
することができる。

また、圧延率70％以上となるまで一次圧延し、更に合
計圧延率80％となるまで仕上圧延することにより、ベル
トの長さ方向に沿った非常に細長い繊維状の金属組織を
作ることができる。なお、上記繊維状の金属組織は、圧
延によって金属の結晶が引き伸ばされることにより形成
されるものであり、圧延率を高めるほど細長い金属組織
となる。

本発明のエンドレスベルトは、上記のような方法によ
って製造され、ベルトの長さ方向に沿った平行な繊維状
の金属組織が形成されているため、優れた強度及び耐久
性を有し、CVT用のエンドレスベルトとして好ましく使
用できる。

「実施例」 第１図には本発明によるエンドレスベルトの製造工程
の概略が示されている。

本発明では、まず、金属を円柱状に鋳込み成形又は連
続鋳込み成形した後、この円柱体の中心部を切削、鍛造
などの方法でくり抜いて、円筒体23を成形する。金属と
しては、例えばステンレス、マルエージング鋼などが好
ましく採用される。円筒体23の外径ａは15〜30mm、肉厚
ｂは２〜4mm、幅ｃは５〜20mmが好ましい。

上記のように円柱体の中心部をくり抜いて円筒体23を
形成する理由は次の通りである。すなわち、金属を鋳込
み成形するとき、溶融金属は鋳型に接触した部分から冷
却凝固し、中心部が最後に凝固する。このため、鋳型に
接触する外周部分に、比較的融点が高く溶け難い組成の
物が多く析出し、共晶のごとく溶融点が低く最後に凝固
するものは中心部に集まる。このように、外周い部と中
心部の組成が変化する、いわゆる偏析という現象が生
じ、その結果、中心部は品質の低下した耐久性の乏しい
組成となっていることが多い。したがって、円柱体の中
心部をくり抜いて円筒体23を成形することにより、良好
な品質を有する組成の部分だけを用い、最終製品の耐久
性を向上させることができる。

次に、この円筒体23の両端面における内周及び外周の
角部23a、23bを曲面加工する。この曲面加工は、前述し
たように最終製品において端面角部を曲面状にし、使用
上の安全を確保するために行なわれる。

次に、この円筒体23をロール圧延装置31によって一次
圧延する。ロール圧延装置31は、主として受けローラ32
と一対の駆動ローラ33、34とで構成され、駆動ローラ3
3、34は、受けローラ32と平行な回転軸によって支持さ
れている。受けローラ32は、駆動ローラ33、34に対して
接離可能に支持され、離した状態で円筒体23を着脱で
き、圧延操作時には円筒体23を挟んで駆動ローラ33、34
に圧接されるようになっている。受けローラ32は、円筒
体23内に挿入できるように、円筒体23の内径よりも小さ
い外径を有している。一方の駆動ローラ34には、円筒体
23の幅ｃが適合するガイド溝35を有し、円筒体23が圧延
させるとき、金属が幅方向に展延されることを規制す
る。そして、各ローラ32、33、34を図中矢印で示す如く
回転させて円筒体23を圧延する。なお、このようなロー
ル圧延装置31としてより具体的には、例えば特公昭64−
5962号に示されるような装置が好ましく採用される。

このようなロール圧延装置31を用いて円筒体23を圧延
率70％以上まで圧延し、そのループを拡張させる。ここ
で、圧延率とは、円筒体23を軸方向に切ったときの当初
の断面積をＶとし、圧延によって変化した上記断面積を
Ｖ′としたとき、｛１−（Ｖ−Ｖ′）/V｝×100（％）
で求められるものである。この一次圧延における圧延率
を70％以上とすることは、円筒体23のループを拡張
し、後述する引張圧延装置15の受けローラ18及びテンシ
ョンローラ19に張設できる長さとするため、後述する
仕上圧延と合わせたときの合計圧延率が80％以上、好ま
しくは90％以上となるようにし、それによってベルトの
長さ方向に沿った平行な繊維状の金属組織を良好に形成
するため、に必要とされることである。

次に、一次圧延によって形成されたベルト27を、引張
圧延装置15によって仕上圧延する。引張圧延装置15は、
前述したものと同様であり、受けローラ18とテンション
ローラ19とを有し、ベルト27は、これらのローラ18、19
に張設される。また、受えローラ18の近傍には、それと
平行な回転軸によって支持された一対の外周ローラ20、
21が対向配置されており、受けローラ18は、図示しない
機構によって外周ローラ20、21に圧接される。また、テ
ンションローラ19は、外方に引っ張られ、ベルト10に所
定荷重の引張力を与える。こうして、受けローラ18と外
周ローラ20、21との間にベルト27を挟みつつ、図示矢印
で示す如く回転させて引張圧延を行なう。なお、一方の
外周ローラ21には、ベルト27の幅が適合するガイド溝22
が形成されており、圧延によって金属が幅方向に展延さ
れることを規制する。このような引張圧延装置15として
より具体的には、例えば特開昭61−111705号に示される
ような装置を用いることができる。

この引張圧延装置15を用いて、一次圧延と合わせた合
計圧延率が80％以上、好ましくは90％以上となるよう
に、ベルト27を圧延して目的とするエンドレスベルトを
得る。ここで、合計圧延率が80％以上、好ましくは90％
以上となるようにすることは、ベルトの長さ方向に沿っ
た平行な繊維状の金属組織を良好に形成して強度及び耐
久性を向上させるために必要である。最終的に得られる
エンドレスベルトは、特にCVT用として用いる場合、肉
厚0.1〜0.2mm、ループ長さ500〜700mmとされることが好
ましい。

次に、上記の方法に従って実際にエンドレスベルトを
製造した例を挙げて説明する。

円柱体の中心部を切削して成形した外径ａが19.6mm、
肉厚ｂが2.35mm、幅ｃが12.3mmのスチール製の円筒体23
を用い、これを上記の方法に従って一次圧延、仕上圧延
して、最終製品として肉厚0.18mm、ループ長624mmのエ
ンドレスベルトを得た。なお、一次圧延における圧延率
は74％、仕上圧延における合計圧延率は92％とした。

また、比較のため、第９図に示した従来の方法に従っ
てエンドレスベルトを製造した。すなわち、円柱内の中
心部を切削して成形した外径が19.6m、肉厚が2.35mmの
スチール製の円筒体13を用い、これをスピニング装置14
によって外径295mmになるまで拡径した後、幅12mmで輪
切りにしてベルト10とし、更に引張圧延装置15によって
仕上圧延して、最終製品として肉厚0.18mm、ループ長62
4mmのエンドレスベルトを得た。なお、引張圧延装置15
による圧延率は40％であった。

第１図に示す方法によって製造した本発明のエンドレ
スベルトから切り取られたブロックの断面の顕微鏡写真
を第２図に示す。また、第９図に示す方法によって製造
した従来のエンドレスベルトから切り取られたブロック
の断面の顕微鏡写真を第３図に示す。なお、上記各断面
写真は、切り取られたブロックの上面がベルトの外周表
面、左側面がベルトのループ方向に沿った縦断面、右前
面がベルトのループ方向に対して垂直に切った横断面を
表わしている。

第２図を参照すると、本発明のエンドレスベルトは、
ベルトの長さ方向に沿って平行な繊維状の金属組織が微
細かつ均一に形成されていることがわかる。また、第３
図を参照すると、従来のエンドレスベルトは、スピニン
グ装置14によって形成された、ベルトの長さ方向に対し
て斜めに走る金属組織が残存し、全体として乱れた組織
構造となっていることがわかる。

次に、上記で得られた本発明のエンドレスベルトを対
向する周壁から押して屈曲させた状態を第４図に示す。
また、上記で得られた従来のエンドレスベルトを対向す
る周壁から押して屈曲させた状態を第５図に示す。

このように本発明のエンドレスベルトでは、屈曲させ
たときに対向する周壁が正確に重なり合ってねじれは生
じない。これに対して、従来のエンドレスベルトは、ベ
ルトの長さ方向に対して斜めに走る金属組織が残存する
ため歪を生じ、この歪によって屈曲させたときにねじれ
を生じてしまうことがわかる。

次に、上記で得られた本発明のエンドレスベルトと従
来のエンドレスベルトを用い、第６図に示すような試験
装置によって耐久性試験を行なった。すなわち、駆動ロ
ーラ41及びテンションローラ42に試験を行なうベルトＢ
を張設し、テンションローラ42を荷重Ｗで外方に引っ張
りつつ、各ローラ41、42及びベルトＢを図中矢印で示す
如く回転させ、特定荷重Ｗのときに何回転でベルトＢが
切れたかを測定し、荷重Ｗと回転数との関係を求めた。

この結果を第７図に示す。図において、１は本発明の
ベルトを示し、２は従来のベルトを示す。このように、
本発明のベルトは、従来のベルトに比べて明らかに優れ
た耐久性を有している。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、金属の円柱体
の中心部をくり抜いて円筒体を形成し、この円筒体の両
端面角部を曲面加工し、ロール圧延装置によって一次圧
延し、これにより得られたベルトを引張圧延装置によっ
て二次圧延することにより、ベルトの長さ方向に沿った
平行な繊維状の金属組織が形成されたエンドレスベルト
を製造することができる。このような組織を有する本発
明のエンドレスベルトは、優れた強度及び耐久性を有し
ており、CVT用のベルトとしても好適に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンドレスベルトの製造工程を示
す概略説明図、第２図は本発明の実施例によって得られ
たエンドレスベルトの金属組織を示す顕微鏡写真、第３
図は従来の方法で製造されたエンドレスベルトの金属組
織を示す顕微鏡写真、第４図は本発明の実施例によって
得られたエンドレスベルトを屈曲させた状態を示す斜視
図、第５図は従来の方法で製造されたエンドレスベルト
を屈曲させた状態を示す斜視図、第６図はベルトの耐久
性試験を行なう試験装置を示す概略説明図、第７図は本
発明の実施例によって得られたエンドレスベルトと従来
の方法で製造されたエンドレスベルトの耐久性試験の結
果を比較して示す図、第８図は従来のエンドレスベルト
の製造方法の一例を示す説明図、第９図は従来のエンド
レスベルトの製造方法の他の例を示す概略説明図であ
る。 図中、23は金属の円筒体、31はロール圧延装置、32は受
けローラ、33、34は外周ローラ、35はガイド溝、15は引
張圧延装置、18は受けローラ、19はテンションローラ、
20、21は外周ローラ、22はガイド溝である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属の円筒体を圧延してループを拡張する
   ことにより形成したエンドレスベルトにおいて、前記圧
   延によりベルトの長さ方向に沿った平行な繊維状の金属
   組織が形成されていることを特徴とするエンドレスベル
   ト。
2. 【請求項２】金属の円柱体の中心部をくり抜いて円筒体
   を形成する第１工程と、前記円筒体の両端面角部を曲面
   加工する第２工程と、前記円筒体をローラにより圧延し
   てループを拡張し、ベルトにする第３工程と、前記ベル
   トをローラにより引張力を与えながら更に圧延して、金
   属組織を長さ方向に沿った繊維状とする第４工程とから
   なることを特徴とするエンドレスベルトの製造法。