JP3410947B2 - 無段変速機の転動体およびその製造方法 - Google Patents
無段変速機の転動体およびその製造方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
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- Transmissions By Endless Flexible Members (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの車両
や回転動力源等において、トロイダル式（転がり式）や
ベルト式（溝幅可変プーリー式）などの無段変速機とし
て使用可能な無段変速機に関し、とくに、トロイダル式
無段変速機やベルト式無段変速機を構成する転動体およ
び同転動体の製造方法に関するものである。
や回転動力源等において、トロイダル式（転がり式）や
ベルト式（溝幅可変プーリー式）などの無段変速機とし
て使用可能な無段変速機に関し、とくに、トロイダル式
無段変速機やベルト式無段変速機を構成する転動体およ
び同転動体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】無段変速機は大きく分けて、ベルトと溝
幅可変プーリーとを組み合わせたベルトドライブ方式
と、転動体を用いたトラクションドライブ方式とがあ
る。このうち、前者は、伝達動力の小さい場合について
既に用いられている。
幅可変プーリーとを組み合わせたベルトドライブ方式
と、転動体を用いたトラクションドライブ方式とがあ
る。このうち、前者は、伝達動力の小さい場合について
既に用いられている。
【０００３】他方、トロイダル式（転がり式）は後者の
一つであり、高馬力に対応できる機構を有し、例えば、
図４に示すように、潤滑油を介して接触する金属製転動
体を用いた構造を有するものであって、このトロイダル
式無段変速機１は、入力軸２に接続したローディングカ
ム３および連結軸４を介して一体で回転する入力ディス
ク５，５を備えていると共に、歯車６，７を介して出力
軸８を回転させる出力ディスク９，９をそなえ、入力デ
ィスク５，５と出力ディスク９，９との間にパワーロー
ラー１０，１０，１０，１０を設け、各パワーローラー
１０はボールベアリング１１を介して各々支持体１２に
より支持された構造を有するものである。
一つであり、高馬力に対応できる機構を有し、例えば、
図４に示すように、潤滑油を介して接触する金属製転動
体を用いた構造を有するものであって、このトロイダル
式無段変速機１は、入力軸２に接続したローディングカ
ム３および連結軸４を介して一体で回転する入力ディス
ク５，５を備えていると共に、歯車６，７を介して出力
軸８を回転させる出力ディスク９，９をそなえ、入力デ
ィスク５，５と出力ディスク９，９との間にパワーロー
ラー１０，１０，１０，１０を設け、各パワーローラー
１０はボールベアリング１１を介して各々支持体１２に
より支持された構造を有するものである。
【０００４】そして、このトロイダル式無段変速機１で
は、入力ディスク５と出力ディスク９との間で挟まれた
パワーローラー１０の傾きを変化させ、入出力ディスク
５，９の相対回転速度を変えて変速しつつ、入力軸２か
ら出力軸８へと動力を伝達する仕組みになっている（特
開平１−２２９１５８号公報など）。
は、入力ディスク５と出力ディスク９との間で挟まれた
パワーローラー１０の傾きを変化させ、入出力ディスク
５，９の相対回転速度を変えて変速しつつ、入力軸２か
ら出力軸８へと動力を伝達する仕組みになっている（特
開平１−２２９１５８号公報など）。
【０００５】このような無段変速機においては、大きな
動力を伝達するため、トロイダル式式無段変速機１の転
動体（入出力ディスク５，９，パワーローラー１０）
は、高面圧下（例えば、３〜４ＧＰａ程度）での転動疲
労寿命に優れる高い表面硬度と深い硬化層深さ（例え
ば、ＥＣＤ＝２〜３ｍｍ程度）を得ることができるよう
な材料と製造方法が要求される。
動力を伝達するため、トロイダル式式無段変速機１の転
動体（入出力ディスク５，９，パワーローラー１０）
は、高面圧下（例えば、３〜４ＧＰａ程度）での転動疲
労寿命に優れる高い表面硬度と深い硬化層深さ（例え
ば、ＥＣＤ＝２〜３ｍｍ程度）を得ることができるよう
な材料と製造方法が要求される。
【０００６】また、図５はベルト（ドライブ）式無段変
速機の一例を示すものであって、このベルト式無段変速
機２１は、原動側の溝幅可変プーリー２２と従動側の溝
幅可変プーリー２３との間にベルト２４をかけわたした
構造を有するものであって、図５（Ａ）に示すロー状態
では原動側の溝幅可変プーリー２２が大きい溝幅ＷＬに
なっていると共に従動側の溝幅可変プーリー２３が小さ
い溝幅ＷＳになっているものとなり、図５（Ｂ）に示す
オーバードライブ状態では原動側の溝幅可変プーリー２
２が小さい溝幅ＷＳになっていると共に従動側の溝幅可
変プーリー２３が大きい溝幅ＷＬになっていて、これら
の間で変速比を無段で変えることができる仕組みになっ
ており、この場合の転動体（溝幅可変プーリー２２，２
３）においても転動疲労寿命に優れているものであるこ
とが要求される。
速機の一例を示すものであって、このベルト式無段変速
機２１は、原動側の溝幅可変プーリー２２と従動側の溝
幅可変プーリー２３との間にベルト２４をかけわたした
構造を有するものであって、図５（Ａ）に示すロー状態
では原動側の溝幅可変プーリー２２が大きい溝幅ＷＬに
なっていると共に従動側の溝幅可変プーリー２３が小さ
い溝幅ＷＳになっているものとなり、図５（Ｂ）に示す
オーバードライブ状態では原動側の溝幅可変プーリー２
２が小さい溝幅ＷＳになっていると共に従動側の溝幅可
変プーリー２３が大きい溝幅ＷＬになっていて、これら
の間で変速比を無段で変えることができる仕組みになっ
ており、この場合の転動体（溝幅可変プーリー２２，２
３）においても転動疲労寿命に優れているものであるこ
とが要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の無段変速機の転動体にあっては、高面圧下で
の転動疲労寿命をもたせるため、従来の浸炭用鋼を用
い、長時間（例えば、４０〜５０時間程度）にわたる浸
炭焼入れ焼もどし処理を行っている（例えば、特開平７
−７１５５５号公報など）。そのため、熱処理歪が増大
したり、安定した残留オーステナイト量を確保するため
の品質管理が難しかったり、処理コストが増大したりす
るなどといった問題点があった。
うな従来の無段変速機の転動体にあっては、高面圧下で
の転動疲労寿命をもたせるため、従来の浸炭用鋼を用
い、長時間（例えば、４０〜５０時間程度）にわたる浸
炭焼入れ焼もどし処理を行っている（例えば、特開平７
−７１５５５号公報など）。そのため、熱処理歪が増大
したり、安定した残留オーステナイト量を確保するため
の品質管理が難しかったり、処理コストが増大したりす
るなどといった問題点があった。
【０００８】また、素材自体の耐ピッティング性や耐摩
耗性を向上させるために、合金成分を多量に含有させる
試みもなされているが、素材の硬さが増大することか
ら、鍛造性が悪化したり、旋削・ドリル・歯切り等の切
削加工に使用する切削工具の寿命が低下したりすること
があるという問題点もあった。
耗性を向上させるために、合金成分を多量に含有させる
試みもなされているが、素材の硬さが増大することか
ら、鍛造性が悪化したり、旋削・ドリル・歯切り等の切
削加工に使用する切削工具の寿命が低下したりすること
があるという問題点もあった。
【０００９】
【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたものであって、転動疲労特性に優れた長
寿命の無段変速機の転動体を提供することを目的として
なされたものであり、摩擦熱による軟化を防止するため
の合金設計を行うことによって、転動疲労特性に優れた
無段変速機の転動体を提供することを目的としている。
目してなされたものであって、転動疲労特性に優れた長
寿命の無段変速機の転動体を提供することを目的として
なされたものであり、摩擦熱による軟化を防止するため
の合金設計を行うことによって、転動疲労特性に優れた
無段変速機の転動体を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる無段変速
機の転動体は、請求項１に記載しているように、重量％
で、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１．５〜５．０％、Ａｌ：
０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．００４〜０．０２５％
を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼を素材とし、
表面から深さ０．３ｍｍまでの炭素濃度が０．９〜１．
５％、析出炭化物の最大径が０．５μｍ以下、平均径が
０．２〜０．４μｍ、析出炭化物の面積率が２〜２０
％、残留オーステナイト量が２５％以下、常温での硬さ
がＨｖ８００〜８５０であることを特徴としている。
機の転動体は、請求項１に記載しているように、重量％
で、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１．５〜５．０％、Ａｌ：
０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．００４〜０．０２５％
を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなる鋼を素材とし、
表面から深さ０．３ｍｍまでの炭素濃度が０．９〜１．
５％、析出炭化物の最大径が０．５μｍ以下、平均径が
０．２〜０．４μｍ、析出炭化物の面積率が２〜２０
％、残留オーステナイト量が２５％以下、常温での硬さ
がＨｖ８００〜８５０であることを特徴としている。
【００１１】そして、本発明に係わる無段変速機の転動
体の実施態様においては、請求項２に記載しているよう
に、Ｍｏ：１．０％以下を含み、かつＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ
およびＭｏ量が８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・
Ｍｎ（％）＋Ｃｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％）の関係を
満たすものとすることができ、また、請求項３に記載し
ているように、Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：２．０
〜４．０％であるものとすることができ、さらに、請求
項４に記載しているように、Ｎｉ：３．０％以下を含む
ものとすることができ、さらにまた、請求項５に記載し
ているように、Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｎｂ：０．
０５〜１．５０％，Ｔａ：０．０５〜１．５０％，Ｔ
ｉ：０．０５〜１．５０％のうちの１種または２種以上
を含むものとすることができる。
体の実施態様においては、請求項２に記載しているよう
に、Ｍｏ：１．０％以下を含み、かつＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ
およびＭｏ量が８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・
Ｍｎ（％）＋Ｃｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％）の関係を
満たすものとすることができ、また、請求項３に記載し
ているように、Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：２．０
〜４．０％であるものとすることができ、さらに、請求
項４に記載しているように、Ｎｉ：３．０％以下を含む
ものとすることができ、さらにまた、請求項５に記載し
ているように、Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｎｂ：０．
０５〜１．５０％，Ｔａ：０．０５〜１．５０％，Ｔ
ｉ：０．０５〜１．５０％のうちの１種または２種以上
を含むものとすることができる。
【００１２】本発明に係わる無段変速機の転動体の製造
方法は、請求項６に記載しているように、請求項１ない
し５のいずれかに記載の鋼を素材として転動体形状に成
形し、浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼も
どし処理を施すようにしたことを特徴としている。
方法は、請求項６に記載しているように、請求項１ない
し５のいずれかに記載の鋼を素材として転動体形状に成
形し、浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼も
どし処理を施すようにしたことを特徴としている。
【００１３】
【００１４】
【発明の作用】本発明に係わる無段変速機の転動体およ
び同転動体の製造方法は、上述した構成を有するもので
あるが、以下に上記転動体の成分組成（重量％）の限定
理由について説明する。
び同転動体の製造方法は、上述した構成を有するもので
あるが、以下に上記転動体の成分組成（重量％）の限定
理由について説明する。
【００１５】Ｃ（炭素）：０．１〜０．３％
Ｃは転動体の強度を十分良好なものとする作用を有する
元素であり、このような作用を得るために０．１％以上
含有させることが必要である。しかし、過剰に加えると
被削性を低下させて転動体への成形性を悪化させるなど
の弊害をもたらすこととなるので０．３％以下とするこ
とが必要である。
元素であり、このような作用を得るために０．１％以上
含有させることが必要である。しかし、過剰に加えると
被削性を低下させて転動体への成形性を悪化させるなど
の弊害をもたらすこととなるので０．３％以下とするこ
とが必要である。
【００１６】Ｓｉ（ケイ素）：１．０％以下
Ｓｉは鋼溶製時に脱酸剤として作用する元素であると共
に、素材マトリックス中に固溶してパーライト変態を抑
制することにより焼もどし軟化抵抗を向上させる作用を
有する元素であり、必要に応じては０．３％以上とする
のが良い。しかし、１．０％を超えて添加しても得られ
る作用・効果が飽和し、さらには冷間鍛造性や被削性の
低下ならびにＡｃ３変態点温度の上昇による浸炭性の低
下を招くので１．０％以下とする。
に、素材マトリックス中に固溶してパーライト変態を抑
制することにより焼もどし軟化抵抗を向上させる作用を
有する元素であり、必要に応じては０．３％以上とする
のが良い。しかし、１．０％を超えて添加しても得られ
る作用・効果が飽和し、さらには冷間鍛造性や被削性の
低下ならびにＡｃ３変態点温度の上昇による浸炭性の低
下を招くので１．０％以下とする。
【００１７】Ｍｎ（マンガン）：１．０％以下
Ｍｎは鋼溶製時に脱酸および脱硫剤として作用する元素
であると共に、鋼の熱間加工性を向上し、また、焼入れ
性を良好なものとする作用を有する元素である。しかし
ながら、１．０％を超えて含有すると焼入れ性の更なる
増加によって素材の被削性を低下させるので１．０％以
下とする。
であると共に、鋼の熱間加工性を向上し、また、焼入れ
性を良好なものとする作用を有する元素である。しかし
ながら、１．０％を超えて含有すると焼入れ性の更なる
増加によって素材の被削性を低下させるので１．０％以
下とする。
【００１８】Ｃｒ（クロム）：１．５〜５．０％
Ｃｒは鋼の焼入れ性を向上し、焼もどし軟化抵抗を増大
させる作用を有しているので、このような作用を得るた
めに１．５％以上、場合によっては２．０％以上とする
のが良いが、５．０％を超えて含有すると被削性を低下
させると共に経済性も損われるため５．０％以下、場合
によっては４．０％以下とする。
させる作用を有しているので、このような作用を得るた
めに１．５％以上、場合によっては２．０％以上とする
のが良いが、５．０％を超えて含有すると被削性を低下
させると共に経済性も損われるため５．０％以下、場合
によっては４．０％以下とする。
【００１９】Ａｌ（アルミニウム）：０．０１〜０．０
５％ Ａｌは鋼中のＮと結合して結晶粒を微細化することによ
り転動体の靭性を向上させるのに有用な元素であるので
０．０１％以上とするのが良いが、多すぎると靭性を低
下させることとなるので０．０５以下とする。
５％ Ａｌは鋼中のＮと結合して結晶粒を微細化することによ
り転動体の靭性を向上させるのに有用な元素であるので
０．０１％以上とするのが良いが、多すぎると靭性を低
下させることとなるので０．０５以下とする。
【００２０】Ｎ（窒素）：０．００４〜０．０２５％
Ｎは鋼中のＡｌと結合して結晶粒を微細化することによ
り転動体の靭性を向上させるのに有用な元素であるので
０．００４％以上とするのが良いが、多すぎる添加は鋼
溶製上の不安定をもたらすと共に転動体への成形性を低
下させることとなるので０．０２５％以下とする。
り転動体の靭性を向上させるのに有用な元素であるので
０．００４％以上とするのが良いが、多すぎる添加は鋼
溶製上の不安定をもたらすと共に転動体への成形性を低
下させることとなるので０．０２５％以下とする。
【００２１】Ｍｏ（モリブデン）：１．０％以下
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒを含有する鋼素材に対して浸炭処理を
施す場合には、雰囲気ガスによりそれらの合金元素が酸
化されることによって、最表層のオーステナイト粒界に
不完全焼入れ層が生成することがある。そこで、不完全
焼入れ層の増加を防ぐとともに、浸炭層の靭性を向上さ
せる元素であるＭｏを添加することが場合によっては望
ましい。
施す場合には、雰囲気ガスによりそれらの合金元素が酸
化されることによって、最表層のオーステナイト粒界に
不完全焼入れ層が生成することがある。そこで、不完全
焼入れ層の増加を防ぐとともに、浸炭層の靭性を向上さ
せる元素であるＭｏを添加することが場合によっては望
ましい。
【００２２】しかしながら、Ｍｏは高価な元素であり、
また、多量に添加した場合には被削性を低下させること
になるのでＭｏ単独での含有量は１．０％以下とするの
がよい。
また、多量に添加した場合には被削性を低下させること
になるのでＭｏ単独での含有量は１．０％以下とするの
がよい。
【００２３】８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・Ｍ
ｎ（％）＋Ｃｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％） Ｍｏは上述した理由で必要に応じて添加させることもで
きるが、さらに、他の合金元素とのバランスにより、
８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・Ｍｎ（％）＋Ｃ
ｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％）の関係を満たさない場合
には、焼ならしあるいは焼なまし後にベイナイト組織と
なり、被削性が大きく低下することとなりかねないた
め、上記の関係を満たすものとすることがより望まし
い。
ｎ（％）＋Ｃｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％） Ｍｏは上述した理由で必要に応じて添加させることもで
きるが、さらに、他の合金元素とのバランスにより、
８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・Ｍｎ（％）＋Ｃ
ｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％）の関係を満たさない場合
には、焼ならしあるいは焼なまし後にベイナイト組織と
なり、被削性が大きく低下することとなりかねないた
め、上記の関係を満たすものとすることがより望まし
い。
【００２４】Ｎｉ（ニッケル）：３．０％以下
Ｎｉは鋼の焼入れ性を向上し、転動体の強靭性および焼
もどし軟化抵抗性をより一層高めるのに有用な元素であ
るが、Ｎｉは高価な元素であり、また、多量に添加した
場合には被削性を低下させることになるので、含有させ
るとしても３．０％以下とするのが良い。
もどし軟化抵抗性をより一層高めるのに有用な元素であ
るが、Ｎｉは高価な元素であり、また、多量に添加した
場合には被削性を低下させることになるので、含有させ
るとしても３．０％以下とするのが良い。
【００２５】Ｖ（バナジウム）：０．０５〜１．５０
％，Ｎｂ（ニオブ）：０．０５〜１．５０％，Ｔａ（タ
ンタル）：０．０５〜１．５０％，Ｔｉ（チタン）：
０．０５〜１．５０％のうちの１種または２種以上 Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉは鋼の結晶組織の改善および熱処
理特性の改善をもたらすことによって転動体の強靭性を
向上させる作用を有しているが、多すぎると靭性を低下
させることとなるので、Ｖについては０．０５〜１．５
０％、Ｎｂについても０．０５〜１．５０％，Ｔａにつ
いても０．０５〜１．５０％，Ｔｉについても０．０５
〜１．５０％の範囲でこれらの１種または２種以上を適
宜添加することができる。
％，Ｎｂ（ニオブ）：０．０５〜１．５０％，Ｔａ（タ
ンタル）：０．０５〜１．５０％，Ｔｉ（チタン）：
０．０５〜１．５０％のうちの１種または２種以上 Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉは鋼の結晶組織の改善および熱処
理特性の改善をもたらすことによって転動体の強靭性を
向上させる作用を有しているが、多すぎると靭性を低下
させることとなるので、Ｖについては０．０５〜１．５
０％、Ｎｂについても０．０５〜１．５０％，Ｔａにつ
いても０．０５〜１．５０％，Ｔｉについても０．０５
〜１．５０％の範囲でこれらの１種または２種以上を適
宜添加することができる。
【００２６】本発明に係わる無段変速機の転動体は、上
述した化学成分組成を有するものであり、上述した化学
成分組成を有する鋼を素材として転動体形状に成形し、
浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼もどし処
理を施すことにより表面の少なくとも所要部位（転動面
やベアリング受面など）に表面硬化層を形成することに
より製造される。
述した化学成分組成を有するものであり、上述した化学
成分組成を有する鋼を素材として転動体形状に成形し、
浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼もどし処
理を施すことにより表面の少なくとも所要部位（転動面
やベアリング受面など）に表面硬化層を形成することに
より製造される。
【００２７】そして、このようにして製造された本発明
による無段変速機の転動体は、表面から深さ０．３ｍｍ
までの炭素濃度が０．９〜１．５％であり、析出炭化物
の最大径が０．５μｍ以下、平均径が０．２〜０．４μ
ｍ、析出炭化物の面積率が２〜２０％、残留オーステナ
イト量が２５％以下、常温での硬さがＨｖ８００〜８５
０であるものとしているが、このようにした限定理由に
ついて次に説明する。
による無段変速機の転動体は、表面から深さ０．３ｍｍ
までの炭素濃度が０．９〜１．５％であり、析出炭化物
の最大径が０．５μｍ以下、平均径が０．２〜０．４μ
ｍ、析出炭化物の面積率が２〜２０％、残留オーステナ
イト量が２５％以下、常温での硬さがＨｖ８００〜８５
０であるものとしているが、このようにした限定理由に
ついて次に説明する。
【００２８】表面から深さ０．３ｍｍまでの炭素濃度：
０．９〜１．５％ 表面のＣ量は表面硬さおよび焼もどし軟化抵抗の確保に
対して大きな影響を及ぼし、０．９％未満では析出炭化
物の面積率を２％以上とすることが困難となって十分な
表面硬さ（Ｈｖ８００以上）を得がたくなるため、ピッ
ティング寿命，耐摩耗性が低下するので０．９％以上と
するのが良い。また、１．５％を超えると炭化物の最大
径を０．５μｍ以下とすることが困難となって表面への
網状セメンタイトの析出が顕著となり、表層部の靭性お
よび被削性や研削性が低下するので１．５％以下とする
のが良い。
０．９〜１．５％ 表面のＣ量は表面硬さおよび焼もどし軟化抵抗の確保に
対して大きな影響を及ぼし、０．９％未満では析出炭化
物の面積率を２％以上とすることが困難となって十分な
表面硬さ（Ｈｖ８００以上）を得がたくなるため、ピッ
ティング寿命，耐摩耗性が低下するので０．９％以上と
するのが良い。また、１．５％を超えると炭化物の最大
径を０．５μｍ以下とすることが困難となって表面への
網状セメンタイトの析出が顕著となり、表層部の靭性お
よび被削性や研削性が低下するので１．５％以下とする
のが良い。
【００２９】そして、浸炭処理に代えて浸炭窒化処理を
施す場合には上記のＣ量に加えて０．２％以上（０．４
％以下）のＮを分散させるようにすることによって、焼
もどし軟化抵抗をさらに向上させるようになすことも可
能であり、より一層優れた面圧強度を有する転動体とす
ることが可能である。
施す場合には上記のＣ量に加えて０．２％以上（０．４
％以下）のＮを分散させるようにすることによって、焼
もどし軟化抵抗をさらに向上させるようになすことも可
能であり、より一層優れた面圧強度を有する転動体とす
ることが可能である。
【００３０】析出炭化物の最大径：０．５μｍ以下、平
均径：０．２〜０．４μｍ 析出炭化物の最大径が０．５μｍを超えると低荷重域で
酸化物系非金属介在物が疲労の起点となるのと同じ作用
をもつこととなるので０．５μｍ以下とすることが必要
である。
均径：０．２〜０．４μｍ 析出炭化物の最大径が０．５μｍを超えると低荷重域で
酸化物系非金属介在物が疲労の起点となるのと同じ作用
をもつこととなるので０．５μｍ以下とすることが必要
である。
【００３１】また、析出炭化物の平均径が０．２μｍよ
りも小さいとピッティング寿命，耐摩耗性が低下するこ
ととなるので０．２μｍ以上とするのがよく、析出炭化
物の平均径が０．４μｍよりも大きいと転動疲労強度が
低下することとなるので０．４μｍ以下とするのがよ
い。
りも小さいとピッティング寿命，耐摩耗性が低下するこ
ととなるので０．２μｍ以上とするのがよく、析出炭化
物の平均径が０．４μｍよりも大きいと転動疲労強度が
低下することとなるので０．４μｍ以下とするのがよ
い。
【００３２】析出炭化物の面積率：２〜２０％
析出炭化物の面積率が少ないと稼働中に発生する摩擦熱
による硬度低下がＨｖ２００以上になり、耐久性が低下
するので、析出炭化物の面積率は２％以上とするのが良
い。しかし、最大径が０．５μｍ以下、平均径が０．４
μｍ以下の炭化物を２０％超過生成させようとした場合
には、最大径が５μｍ、平均径が４μｍを超えてしまう
こととなるので製造技術的に困難である。また、析出炭
化物の面積率を２０％超過とするには、かなりの熱処理
時間を必要とし、使用ガス量が多くなってしまうので生
産効率上好ましくないものとなる。
による硬度低下がＨｖ２００以上になり、耐久性が低下
するので、析出炭化物の面積率は２％以上とするのが良
い。しかし、最大径が０．５μｍ以下、平均径が０．４
μｍ以下の炭化物を２０％超過生成させようとした場合
には、最大径が５μｍ、平均径が４μｍを超えてしまう
こととなるので製造技術的に困難である。また、析出炭
化物の面積率を２０％超過とするには、かなりの熱処理
時間を必要とし、使用ガス量が多くなってしまうので生
産効率上好ましくないものとなる。
【００３３】残留オーステナイト量：２５％以下
残留オーステナイト量が多すぎると表面硬さが低下し、
３〜３．５ＧＰａ前後の高面圧が作用した場合に加工誘
起変態でマルテンサイト化する以前の初期に陥没が発生
し、動力伝達が不可能になるので、残留オーステナイト
量は２５％以下とするのが良い。
３〜３．５ＧＰａ前後の高面圧が作用した場合に加工誘
起変態でマルテンサイト化する以前の初期に陥没が発生
し、動力伝達が不可能になるので、残留オーステナイト
量は２５％以下とするのが良い。
【００３４】常温での硬さ：Ｈｖ８００〜８５０
常温での表面硬さが低いとピッティング寿命および耐摩
耗性が低下するためＨｖ８００以上とするのがよいが、
硬さが大であると表層部の靭性および研削性が低下する
ためＨｖ８５０以下とするのがよい。
耗性が低下するためＨｖ８００以上とするのがよいが、
硬さが大であると表層部の靭性および研削性が低下する
ためＨｖ８５０以下とするのがよい。
【００３５】このような構成をもつ無段変速機の転動体
とすることによって、摩擦熱による軟化を防止するため
の合金設計とすることで、転動疲労特性に優れた長寿命
の転動体とすることが可能となる。
とすることによって、摩擦熱による軟化を防止するため
の合金設計とすることで、転動疲労特性に優れた長寿命
の転動体とすることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】本発明による無段変速機の転動体は、請
求項１に記載しているように、重量％で、Ｃ：０．１〜
０．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、
Ｃｒ：１．５〜５．０％、Ａｌ：０．０１〜０．０５
％、Ｎ：０．００４〜０．０２５％を含み、残部Ｆｅお
よび不純物よりなる鋼を素材とし、表面から深さ０．３
ｍｍまでの炭素濃度が０．９〜１．５％、析出炭化物の
最大径が０．５μｍ以下、平均径が０．２〜０．４μ
ｍ、析出炭化物の面積率が２〜２０％、残留オーステナ
イト量が２５％以下、常温での硬さがＨｖ８００〜８５
０であるものとしたから、転動疲労特性に優れた長寿命
の無段変速機の転動体を提供することが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
求項１に記載しているように、重量％で、Ｃ：０．１〜
０．３％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、
Ｃｒ：１．５〜５．０％、Ａｌ：０．０１〜０．０５
％、Ｎ：０．００４〜０．０２５％を含み、残部Ｆｅお
よび不純物よりなる鋼を素材とし、表面から深さ０．３
ｍｍまでの炭素濃度が０．９〜１．５％、析出炭化物の
最大径が０．５μｍ以下、平均径が０．２〜０．４μ
ｍ、析出炭化物の面積率が２〜２０％、残留オーステナ
イト量が２５％以下、常温での硬さがＨｖ８００〜８５
０であるものとしたから、転動疲労特性に優れた長寿命
の無段変速機の転動体を提供することが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
【００３７】そして、請求項２に記載しているように、
Ｍｏ：１．０％以下を含み、かつＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ量が ８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・Ｍｎ（％）＋Ｃ
ｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％） の関係を満たすものとすることによって、Ｍｏの添加に
よる不完全焼入れ層の増加防止と浸炭層の靭性向上作用
を得ることが可能であると共に、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍ
ｏの含有量を適切なものとすることによって、焼ならし
あるいは焼なまし後にベイナイト組織となって加工性が
低下するのを防止することが可能であるという著大なる
効果がもたらされる。
Ｍｏ：１．０％以下を含み、かつＳｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ量が ８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋２．５・Ｍｎ（％）＋Ｃ
ｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％） の関係を満たすものとすることによって、Ｍｏの添加に
よる不完全焼入れ層の増加防止と浸炭層の靭性向上作用
を得ることが可能であると共に、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍ
ｏの含有量を適切なものとすることによって、焼ならし
あるいは焼なまし後にベイナイト組織となって加工性が
低下するのを防止することが可能であるという著大なる
効果がもたらされる。
【００３８】また、請求項３に記載しているように、Ｓ
ｉ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：２．０〜４．０％である
ようになすことによって、Ｓｉ，Ｃｒの添加作用を十分
なものにすることが可能であると共に、Ｃｒ添加による
被削性の低下をより確実に防止することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
ｉ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：２．０〜４．０％である
ようになすことによって、Ｓｉ，Ｃｒの添加作用を十分
なものにすることが可能であると共に、Ｃｒ添加による
被削性の低下をより確実に防止することが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
【００３９】さらに、請求項４に記載しているように、
Ｎｉ：３．０％以下を含むものとすることによって、鋼
の強靭性および焼もどし軟化抵抗性をより一層高めるこ
とが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
Ｎｉ：３．０％以下を含むものとすることによって、鋼
の強靭性および焼もどし軟化抵抗性をより一層高めるこ
とが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００４０】さらにまた、請求項５に記載しているよう
に、Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｎｂ：０．０５〜１．
５０％，Ｔａ：０．０５〜１．５０％，Ｔｉ：０．０５
〜１．５０％のうちの１種または２種以上を含むものと
することによって、鋼の結晶組織の改善および熱処理特
性の改善をはかることにより転動体の強靭性をさらに向
上させることが可能であるという著大なる効果がもたら
される。
に、Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｎｂ：０．０５〜１．
５０％，Ｔａ：０．０５〜１．５０％，Ｔｉ：０．０５
〜１．５０％のうちの１種または２種以上を含むものと
することによって、鋼の結晶組織の改善および熱処理特
性の改善をはかることにより転動体の強靭性をさらに向
上させることが可能であるという著大なる効果がもたら
される。
【００４１】本発明による無段変速機の転動体の製造方
法は、請求項６に記載しているように、請求項１ないし
５のいずれかに記載の鋼を素材として転動体形状に成形
し、浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼もど
し処理を施すようにしたことから、表面の少なくとも所
要部位（転動面やベアリング受面等）に上記のような表
面硬化層を形成することができ、転動疲労特性に優れた
長寿命の無段変速機の転動体を製造することが可能であ
るという著大なる効果がもたらされる。
法は、請求項６に記載しているように、請求項１ないし
５のいずれかに記載の鋼を素材として転動体形状に成形
し、浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼もど
し処理を施すようにしたことから、表面の少なくとも所
要部位（転動面やベアリング受面等）に上記のような表
面硬化層を形成することができ、転動疲労特性に優れた
長寿命の無段変速機の転動体を製造することが可能であ
るという著大なる効果がもたらされる。
【００４２】
【００４３】
【実施例】この実施例では、表１に示す化学成分組成の
鋼Ａ，Ｂを素材として図４に示したトロイダル式無段変
速機１の転動体（入力ディスク５，出力ディスク９，パ
ワーローラー１０）の形状に成形したのち、熱処理炉内
に装入し、９００℃で予熱したあと、図１に示すパター
ンに従って、１０５０℃においてカーボンポテンシャル
が１．２である浸炭雰囲気に４時間保持することにより
浸炭処理を施した。
鋼Ａ，Ｂを素材として図４に示したトロイダル式無段変
速機１の転動体（入力ディスク５，出力ディスク９，パ
ワーローラー１０）の形状に成形したのち、熱処理炉内
に装入し、９００℃で予熱したあと、図１に示すパター
ンに従って、１０５０℃においてカーボンポテンシャル
が１．２である浸炭雰囲気に４時間保持することにより
浸炭処理を施した。
【００４４】続いて、５００℃まで冷却したあと、焼入
れ温度である８２０℃まで昇温し、１２０℃の油中に急
冷して焼入れを行い、さらに、１７０℃で２時間保持す
る焼もどしを行った。
れ温度である８２０℃まで昇温し、１２０℃の油中に急
冷して焼入れを行い、さらに、１７０℃で２時間保持す
る焼もどしを行った。
【００４５】次いで、得られた各転動体の有効硬化層深
さ（Ｈｖ５５０以上が得られる深さ），表面から深さ
０．３ｍｍまでの炭素濃度，析出炭化物の最大径，平均
径，析出炭化物の面積率，残留オーステナイト量，常温
での硬さを測定したところ、表２に示す結果であった。
さ（Ｈｖ５５０以上が得られる深さ），表面から深さ
０．３ｍｍまでの炭素濃度，析出炭化物の最大径，平均
径，析出炭化物の面積率，残留オーステナイト量，常温
での硬さを測定したところ、表２に示す結果であった。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】次いで、上記の鋼種Ａ，Ｂを用いた転動体
Ａ，Ｂと同一の条件で製作したスラスト転動疲労試験片
および小野式回転曲げ疲労試験片（平滑）を用いてスラ
スト転動疲労寿命および小野式回転曲げ疲労強度を測定
したところ、各々図２および図３に示す結果であった。
Ａ，Ｂと同一の条件で製作したスラスト転動疲労試験片
および小野式回転曲げ疲労試験片（平滑）を用いてスラ
スト転動疲労寿命および小野式回転曲げ疲労強度を測定
したところ、各々図２および図３に示す結果であった。
【００４９】なお、スラスト転動疲労試験条件は表３に
示すとおりである。
示すとおりである。
【００５０】
【表３】
【００５１】図２に示した結果より明らかなように、転
動体Ａは転動体Ｂに比べて転動回数がかなり増加してお
り、転動疲労寿命を大幅に延長できることが確かめられ
た。
動体Ａは転動体Ｂに比べて転動回数がかなり増加してお
り、転動疲労寿命を大幅に延長できることが確かめられ
た。
【００５２】また、図３に示した結果より明らかなよう
に、転動体Ａは転動体Ｂに比べて回転曲げ疲労強度をか
なり高め得ることが確かめられた。
に、転動体Ａは転動体Ｂに比べて回転曲げ疲労強度をか
なり高め得ることが確かめられた。
【００５３】さらにまた、図５に示したベルト式無段変
速機２１の転動体（溝幅可変プーリー２２，２３）の製
造に際し、図１に示した熱処理パターンにおいて浸炭時
間を２．５ｈｒとし、焼入れ時のＣＰ＝１．１％として
実施したところ、この場合にも回転曲げ疲労強度の高い
転動体（２２，２３）とすることができた。
速機２１の転動体（溝幅可変プーリー２２，２３）の製
造に際し、図１に示した熱処理パターンにおいて浸炭時
間を２．５ｈｒとし、焼入れ時のＣＰ＝１．１％として
実施したところ、この場合にも回転曲げ疲労強度の高い
転動体（２２，２３）とすることができた。
【図１】本発明の実施例において採用した浸炭・焼入れ
・焼もどしの熱処理パターンを示す説明図である。
・焼もどしの熱処理パターンを示す説明図である。
【図２】スラスト転動疲労寿命試験結果を示すワイブル
線図である。
線図である。
【図３】小野式回転曲げ疲労試験結果を示す応力線図で
ある。
ある。
【図４】トロイダル式無段変速機の構造を例示する断面
説明図である。
説明図である。
【図５】ベルト式無段変速機の構造を示し、図５（Ａ）
はロー状態を示す斜面説明図、図５（Ｂ）はオーバード
ライブ状態を示す斜面説明図である。
はロー状態を示す斜面説明図、図５（Ｂ）はオーバード
ライブ状態を示す斜面説明図である。
１ トロイダル式無段変速機
２ 入力軸
５ 入力ディスク（転動体）
８ 出力軸
９ 出力ディスク（転動体）
１０ パワーローラー（転動体）
２１ ベルト式無段変速機
２２ 原動側の溝幅可変プーリ−（転動体）
２３ 従動側の溝幅可変プーリ−（転動体）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ２３Ｃ 8/22 Ｃ２３Ｃ 8/22
Ｆ１６Ｈ 9/12 Ｆ１６Ｈ 9/12 Ａ
15/38 15/38
55/56 55/56
(72)発明者 内 山 典 子
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(72)発明者 木 村 利 光
愛知県名古屋市千種区城木町２−71−
507
(72)発明者 中 村 剛
愛知県東海市加木屋町南鹿持18 Ｂ−
405
(72)発明者 中 村 貞 行
三重県三重郡朝日町大字柿3094
(56)参考文献 特開 平６−158266（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−79338（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 38/00 - 38/60
C23C 8/22
C21D 6/00
C21D 9/36
Claims (6)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１．５
〜５．０％、Ａｌ：０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．０
０４〜０．０２５％を含み、残部Ｆｅおよび不純物より
なる鋼を素材とし、表面から深さ０．３ｍｍまでの炭素
濃度が０．９〜１．５％、析出炭化物の最大径が０．５
μｍ以下、平均径が０．２〜０．４μｍ、析出炭化物の
面積率が２〜２０％、残留オーステナイト量が２５％以
下、常温での硬さがＨｖ８００〜８５０であることを特
徴とする無段変速機の転動体。 - 【請求項２】 Ｍｏ：１．０％以下を含み、かつＳｉ，
Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏ量が８．５＞２．２・Ｓｉ（％）＋
２．５・Ｍｎ（％）＋Ｃｒ（％）＋５．７・Ｍｏ（％）
の関係を満たす請求項１に記載の無段変速機の転動体。 - 【請求項３】 Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：２．０
〜４．０％である請求項１または２に記載の無段変速機
の転動体。 - 【請求項４】 Ｎｉ：３．０％以下を含む請求項１ない
し３のいずれかに記載の無段変速機の転動体。 - 【請求項５】 Ｖ：０．０５〜１．５０％，Ｎｂ：０．
０５〜１．５０％，Ｔａ：０．０５〜１．５０％，Ｔ
ｉ：０．０５〜１．５０％のうちの１種または２種以上
を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の無段変速機
の転動体。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の無
段変速機の転動体を製造するに際し、請求項１ないし５
のいずれかに記載の鋼を素材として転動体形状に成形
し、浸炭処理後、拡散処理することなく焼入れ・焼もど
し処理を施すことを特徴とする無段変速機の転動体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00342598A JP3410947B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 無段変速機の転動体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00342598A JP3410947B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 無段変速機の転動体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11199983A JPH11199983A (ja) | 1999-07-27 |
| JP3410947B2 true JP3410947B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=11557032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00342598A Expired - Lifetime JP3410947B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 無段変速機の転動体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410947B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009008281A1 (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha, Ltd. | 燃料噴射管用鋼管およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1348775B1 (en) * | 2000-12-27 | 2006-03-08 | Nsk Ltd., | Toroidal continuously variable transmission |
| US6780139B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-08-24 | Koyo Seiko Company, Ltd. | Toroidal continuously variable transmission |
| JP4348964B2 (ja) * | 2002-04-15 | 2009-10-21 | 日本精工株式会社 | ベルト式無段変速機用転がり軸受及びその製造方法 |
| US7169238B2 (en) * | 2003-12-22 | 2007-01-30 | Caterpillar Inc | Carbide method and article for hard finishing resulting in improved wear resistance |
| JP2006194341A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Nsk Ltd | トロイダル型無段変速機 |
| KR100898679B1 (ko) * | 2005-02-08 | 2009-05-22 | 파커 네쓰쇼리 고교 가부시키카이샤 | 고농도 침탄·저변형 담금질부재 및 그 제조방법 |
| DE102005023952B9 (de) * | 2005-05-20 | 2007-07-26 | Carl Aug. Picard Gmbh & Co. Kg | Sicherheitspanzerung zum Schutz gegen Beschuss sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JP4572797B2 (ja) * | 2005-10-12 | 2010-11-04 | 住友金属工業株式会社 | Ｖベルト式無段変速機プーリ用ディスク及びその製造方法 |
| JP5453839B2 (ja) * | 2009-02-25 | 2014-03-26 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
| KR20120120000A (ko) * | 2011-04-22 | 2012-11-01 | 가부시키가이샤 제이텍트 | 롤링 슬라이드 이동 부재 및 그 제조 방법 및 롤링 베어링 |
| JP5696575B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2015-04-08 | 株式会社ジェイテクト | 転がり摺動部材およびその製造方法ならびに転がり軸受 |
| EP2832877B1 (en) | 2012-03-30 | 2017-10-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Gear having excellent seizing resistance |
| JP2014074212A (ja) * | 2012-10-05 | 2014-04-24 | Jtekt Corp | 転がり摺動部材及びその製造方法並びに転がり軸受 |
| JP6953871B2 (ja) * | 2017-07-31 | 2021-10-27 | 大同特殊鋼株式会社 | 浸炭部品および浸炭窒化部品 |
-
1998
- 1998-01-09 JP JP00342598A patent/JP3410947B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009008281A1 (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha, Ltd. | 燃料噴射管用鋼管およびその製造方法 |
| JP2009019503A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd | 燃料噴射管用鋼管およびその製造方法 |
| KR101169853B1 (ko) | 2007-07-10 | 2012-07-30 | 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 | 연료 분사관용 강관 및 그 제조 방법 |
| CN101688505B (zh) * | 2007-07-10 | 2012-08-22 | 臼井国际产业株式会社 | 燃料喷射管用钢管以及其制造方法 |
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|---|---|
| JPH11199983A (ja) | 1999-07-27 |
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