JP4284762B2

JP4284762B2 - 高信頼性トロイダル無段変速機用摺動部材の評価方法

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Publication number: JP4284762B2
Application number: JP20040999A
Authority: JP
Inventors: 弘奈良井; 企久彰鎌村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: US20040176210A1; DE10034031B4; DE10034031A1; JP2001026840A; US7207223B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダル無段変速機（ＣＶＴ）に用いられるディスクおよびパワーローラ軸受などの高信頼性トロイダル無段変速機用摺動部材の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＴディスクおよびパワーローラーは、その使用環境が高荷重、高面圧であり、かつ重要保安部品と位置づけられるため、割損および短時間での剥離を防止するため、転がり軸受用高清浄度鋼を適用することがおこなわれている。こうした高清浄度鋼においては転がり軸受の長寿命化および高信頼性化を目的として、一定の被検面積（又は体積）中の酸化物系介在物の粒子径分布（個数および大きさ）を制限する観点から、例えば特開平３−５６６４０号公報、特開平７−１０９５４１号公報、特開平５−１１７８０４号公報、および特開平６−１９２７９０号公報など多くの提案がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、軸受リングの内部欠陥を検査する超音波探傷方法としては、軸受リング用鋼材の製鋼工程にて圧延後の鋼材を水中または台上で外周面から内部へ超音波を伝達させてこのリング探傷を行なう垂直探傷法が知られている（特殊鋼４６巻６号、第３１頁、（社）特殊鋼倶楽部）。
【０００４】
ところで、転がり軸受用の高清浄度鋼は、欠陥の原因となる非金属介在物を除去するために高度に管理されたラインで製造されているにもかかわらず、実際には欠陥を皆無にすることはできない。高清浄度鋼であっても極めて稀には突発的に欠陥が発生することがあり、これを完全に防止することはできない。特に表面近傍に存在する大型介在物は、ＣＶＴディスクでは曲げ疲労破壊の起点となることから本来あってはならないものである。このためＣＶＴディスクやパワーローラは全数検査する必要がある。
【０００５】
しかしながら上記の従来技術は、鋼材内部のブローホールや圧延での鋼材の未圧着部分等の内部欠陥を検出することを主目的とするものであり、鋼材表面近傍の欠陥とくに数１００μｍ程度の大型の非金属介在物を検出することを目的とするものではない。これは鋼材表面が圧延されたままの粗い状態であるため、超音波探傷では鋼材表面直下の不感帯が大きくなるとともに、更に、鋼材には曲がりやねじれ等があるため鋼材と探触子との距離を一定に保つことは困難であり、とくに表面近傍の微小欠陥の検出は不可能であるからである。また、直径１００ｍｍを超えるような太径の鋼材の内部を探傷する場合においては、超音波の減衰による感度の低下を防ぐために探傷周波数を低くする必要があるので、数ｍｍ程度の大きさの大型欠陥しか検出することができないからである。
【０００６】
一方、転動体の超音波探傷検査は、表面きずや極最表面の欠陥を効率よく検出することを主目的とするものであり、例えば５０〜１５０ＭＨｚのような高い周波数の超音波を利用することにより例えば０．０１ｍｍ（１０μｍ）程度までの大きさの微小な非金属介在物を検出することが可能となってきている。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、トロイダル無段変速機構成部材の表面直下領域に存在する非金属介在物を高精度に検出することができる高信頼性トロイダル無段変速機用摺動部材の評価方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高信頼性トロイダル無段変速機用摺動部材の評価方法は、トロイダル無段変速機に用いられる鋼からなる摺動部材と超音波探傷用焦点型探触子を超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用焦点型探触子から媒体を介して摺動部材に向けて超音波を発振し、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づき摺動部材の表面および内部に存在する欠陥を評価する方法において、斜角探傷法および垂直探傷法のうち少なくとも一方により５ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ以下の周波数の超音波を摺動部材に発振し、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づき摺動部材の表面から０．５ｍｍ以内に存在する非金属介在物を検出し、検出された非金属介在物の最大径が０．１ｍｍ以上であるときは該摺動部材を不合格とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明者らはＣＶＴ部品（ディスクおよびパワーローラー）の摺動面直下に存在する非金属介在物を高精度に検出する方法につき鋭意研究努力した結果、表面から０．５ｍｍ以内においては１００μｍ程度のマクロ介在物であっても、ＣＶＴディスクやパワーローラー軸受の場合にはこれが曲げ疲労破壊の起点となりうるという知見を得た。すなわち、ＣＶＴディスクの破面観察より得られた欠陥サイズと破損寿命との関係を整理すると図５に示す結果が得られ、表面からの欠陥の位置と破損寿命との関係を整理すると図６に示す結果が得られた。図５から明らかなように、表面から０．５ｍｍ位置での欠陥（非金属介在物）のサイズが１００μｍを上回ると部品の破損寿命が急激に低下することが判明した。また、図６から明らかなように、最大径１００μｍの欠陥（非金属介在物）の位置が表面から０．４〜０.５ｍｍを上回ると部品の破損寿命が急激に向上することも判明した。これらのことから欠陥サイズ１００μｍ以上の欠陥が表面から０．４〜０．５ｍｍ以内の位置に存在しない部品では破損寿命が長くなることが確認された。
【００１１】
一方、本発明者らはＣＶＴディスクやパワーローラ軸受を評価する方法として超音波探傷法の改良につき鋭意努力した結果、１０ＭＨｚ程度の周波数であっても、表面近傍領域を伝播する超音波（表面波）を利用することにより、従来の理論的検出限界（１／２波長）を超える１００μｍ以下の大型介在物をも、表面から０．５ミリ以内の表面波到達深さ以内であれば検出可能であるという知見を得た。すなわち、超音波探傷の技術は鉄鋼材料の内部欠陥の保証技術として広く用いられているものの、周波数が５ＭＨｚ以下であり、探傷方法としては斜角探傷法および垂直探傷法であり、対象となる欠陥サイズも１ｍｍを越える地キズであった。さらに、表面直下領域（極表面）は鋼材の表面粗さの影響を受けて不感帯となり、探傷精度が大幅に低下するという問題がある。
【００１２】
さらに、より高周波垂直探傷法を用いて検出精度を上げるという試みも行われている（CAMP-ISIJ Vol.12(1999)-437）ものの、極表面近傍が不感帯となるだけでなく、超音波の減衰が著しく、深部の探傷が行えないという問題がある。
【００１３】
本発明者らは、こうした従来の超音波探傷法の不都合を解決するために、５ＭＨｚから３０ＭＨｚまでの周波数を用いて、斜角探傷法と垂直探傷法を組み合わせることにより軸受全断面の探傷を可能にする高信頼性ＣＶＴ用部材の評価方法を完成させるに至った。さらにその後の改良により、本発明者らは表面から０．５ｍｍ以内の表面近傍領域では、３０ＭＨｚを超える高周波の超音波を用いなくても１００μｍ以下の介在物を検出できるという知見を得ている（特願平１０−１４６１８０号）。なお、超音波の周波数が５ＭＨｚを下回ると小さな欠陥を検出することが極めて困難になるので、周波数の下限値は５ＭＨｚとする。一方、超音波の周波数が３０ＭＨｚを上回ると超音波の減衰が大きくなってしまい全断面の探傷が困難になるので、周波数の上限値は３０ＭＨｚとする。
【００１４】
表１に、１０ＭＨｚの探傷周波数を用いた斜角表面波法によりＣＶＴディスクから検出した欠陥（非金属介在物）の大きさと位置を示す。なお、欠陥の大きさと位置は、欠陥検出部位の追い込み研削により特定した。
【００１５】
本発明の主題は上述のＣＶＴパワーディスク特有の曲げ疲労破損の問題に対して斜角表面波法の特徴を適用することに向けられたものであり、本発明により１００μｍ以上の大型介在物が表面近傍領域に存在しないことを非破壊検査により比較的安価に保証することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は超音波探傷検査装置の概略図である。図中の符号１１は超音波伝達媒体としての水が貯留された水槽である。その水槽１１内に被検体２としてのＣＶＴディスク（又はパワーローラでもよい）および超音波探触子３がそれぞれ水中に浸漬された状態で配置されている。
【００１８】
超音波探触子３はパラボラアンテナ状の反射板１３を備え、指向性が強くディスク２の曲率の影響を受けにくい焦点型探触子を用いる。ディスク２は回転点テーブル１５（１６）上にディスク表面を探触子３の側に向けて設置されている。ディスク２はターンテーブル１５（１６）の回転軸と同軸であり、両者はサーボモータ１４により同期回転駆動されるようになっている。なお、符合１８はサーボモータ１４駆動用の制御アンプである。
【００１９】
図２および図３に示すように、探触子３は、パワーディスク２の半径方向と軸方向にも移動可能な２軸制御のＸＹテーブル２２により支持されている。ＸＹテーブル２２はコントローラ２６により制御される２つのドライバ２２ａ，２２ｂを備えている。これらドライバ２２ａ，２２ｂによりＸＹテーブル２２と共に探触子３がディスク２の摺動面２ａに沿って移動されるようになっている。
【００２０】
さらに、ＸＹテーブル２２はリニアガイド装置２０により可動に支持されている。リニアガイド装置２０はリニアガイド用コントローラ２６によって制御されるサーボモータ（図示せず）を介して超音波探傷用探触子３を被検体２の軸方向に移動させるようになっており、リニアガイド用コントローラ２６は被検体２の外周面に設置されたロータリエンコーダ２５によって被検体２が一回転（３６０゜）したことが検知されると、制御装置１９からの指令に基づいてサーボモータを制御して探触子３を被検体２の軸方向に所定距離だけ移動させる。これにより、被検体２の全断面の探傷がなされるようになっている。
【００２１】
探触子３は超音波探触装置２４の入力部および出力部にともに接続されている。探触子３は、超音波探触装置２４からの電圧信号に応じた超音波パルスをディスク外周表面２ａに向けて送信すると共に、その反射エコーを受信し、これを電圧信号に変換して超音波探傷装置２４に送り返すようになっている。
【００２２】
超音波探傷装置２４は、制御装置としてのパーソナルコンピュータ１９からの指令に基づいて超音波探触用探触子３に電圧信号からなる指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信した信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置１９に送り返すようになっている。これにより制御装置１９はＣＲＴ画面上に超音波エコーを波形表示する。
【００２３】
探触子３は予めディスク２のサイズに応じて決められた曲線上を所定距離移動し、ディスク２の摺動面２ａに沿ってスキャン走査されるようになっている。これによりディスク２の全表面が探傷される。
【００２４】
探傷は次の条件の水浸式で行った。
【００２５】
探触子：焦点型探触子
周波数：１０ＭＨｚ
パワーディスク表面２ａに入射する超音波の屈折角が３０゜、そして入射された超音波の屈折角が５゜になるように設置し、探傷を行った。
【００２６】
この検査の結果１００μｍ以上の欠陥が全く存在しないことが確認されたディスクと１００μｍ以上の欠陥が確認できたものを使用し、図４に示すトロイダル型ＣＶＴ装置３０により、以下の条件にて耐久性の評価を行った。
【００２７】
（評価条件）
入力軸の回転数：４０００ｒｐｍ
入力トルク：３５０Ｎ・ｍ
使用オイル：合成潤滑油
オイル温度：１００℃
図４を参照しながらトロイダル型ＣＶＴ装置３０について説明する。
【００２８】
図外のハウジング内に、入力ディスク３１と出力ディスク３２とが、同軸上に対向設置された構造を有している。この入力ディスク３１および出力ディスク３２を有するトロイダル変速部の軸心部分には、入力軸３３が貫通されている。この入力軸３３の一端には、ローディングカム３４が配設されている。そして、このローデイングカム３４が、カムローラ３５を介して入力ディスク３１に、入力軸３３の動力（回転力）を伝達する構造となっている。
【００２９】
入力ディスク３１および出力ディスク３２は、略同一形状を有して対象に配設され、それらの対向面が協働して軸方向断面でみて、略半円形となるようにトロイダル面に形成されている。そして、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトロイダル面で形成されるトロイダルキャビティ内に、入力ディスク３１および出力ディスク３２に接して一対の運転伝達用のパワーローラ軸受３６およびパワーローラ軸受３７が配設された構造を有している。
【００３０】
なお、パワーローラ軸受３６は、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトロイダル面を転走するパワーローラ３６ａ（パワーローラ軸受３６を構成する内輪に相当）、外輪３６ｂおよび複数の転動体（鋼球）３６ｃから構成されており、他方のパワーローラ軸受３７は、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトロイダル面を転走するパワーローラ３７ａ（パワーローラ軸受３７を構成する内輪に相当）、外輪３７ｂおよび複数の転軸体（鋼球）３７ｃから構成されている。
【００３１】
すなわち、パワーローラ３６ａは、パワーローラ軸受３６の構成要素である内輪の役割も兼ねており、パワーローラ３７ａは、パワーローラ軸受３７の構成要素である内輪の役割もかねている。この構造では、パワーローラ３６ａは、枢軸３８、外輪３６ｂおよび複数の転動体３６ｃを介して、トラニオン４０に回転自在に枢着されると共に、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトロイダル面の中心となるピボット軸５０を中心として、傾転自在に支持されている。
【００３２】
一方、パワーローラ３７ａは、枢軸３９、外輪３７ｂおよび複数の転動体３７ｃを介して、トラニオン４１に回転自在に枢着されると共に、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトロイダル面の中心となるピボット軸５０を中心として、傾転自在に支持されている。そして、入力ディスク３１および出力ディスク３２、パワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａとの接触面には、粘性摩擦抵抗の大きい潤滑油が供給され、入力ディスク３１に入力される動力を、潤滑油膜とパワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａとを介して出力ディスク３２に伝達する構造となっている。
【００３３】
なお、入力ディスク３１および出力ディスク３２は、ニードル４５を介して入力軸３３とは独立した状態（すなわち、回転軸３３の動力に直接影響されない状態）となっている。出力ディスク３２には、入力軸３３と平行に配設されると共に、アンギュラ軸受４２を介して図示しないハウジングに回転自在に支持された出力軸４４が配設されている。
【００３４】
このトロイダル形無段変速機３０では、入力軸３３の動力が、ローディングカム３４に伝達される。そして、この動力の伝達により、ローディングカム３４が回転すると、この回転による動力が、カムローラ３５を介して入力ディスク３１に伝達され、入力ディスク３１が回転する。さらに、この入力ディスク３１の回転により発生した動力は、パワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａを介して、出力ディスク３２に伝達される。そして、出力ディスク３２は、出力軸４４と一体となって回転する。
【００３５】
変速時には、トラニオン４０およびトラニオン４１をピボット軸５０方向に微小距離だけ移動させる。すなわち、このトラニオン４０およびトラニオン４１の軸方向移動で、パワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａの回転軸と、入力ディスク３１および出力ディスク３２の軸との交差が、わずかに外れる。すると、パワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａの回転周速度と、入力ディスク３１の回転周速度との均衡が崩れ、且つ入力ディスク３１の回転駆動力の分力によって、パワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａが、ピボット軸５０の回りに傾転する。
【００３６】
このため、パワーローラ３６ａおよびパワーローラ３７ａが、入力ディスク３１および出力ディスク３２の曲面上を傾転し、その結果、速度比が変わり、減速または増速が行われる。
【００３７】
評価結果を表２に示す。
【００３８】
表２における実施例１および２は、ＳＣＲ４４０とＳＣＲ４２０と鋼種は異なっているものの、１００μｍ以上の欠陥が検出されなかったディスクで、耐久寿命も５００時間を越えても破損を生じていない。
【００３９】
実施例３は、超音波探傷により５０μｍの欠陥が１個検出されもので、５００時間を越えても破損に至っていない。
【００４０】
これに対して、比較例４では１００μｍの欠陥が１個検出されたもので、耐久寿命は２０６時間となった。破損位置は欠陥位置と一致した。
【００４１】
さらに、比較例５約５００μｍの欠陥が１個、１００μｍの欠陥３個が検出されたものでは、耐久寿命は５３時間と短寿命となっている。
【００４２】
なお、破損位置は、約５００μｍの欠陥検出位置と一致した。
【００４３】
図５は横軸に欠陥サイズ（μｍ）をとり、縦軸に被検体の破損寿命（時間）をとって、表面から深さ０.５ｍｍにおける欠陥サイズと破損寿命との相関につき調べた特性図である。各被検体の破損寿命は、欠陥サイズ５１μｍでは３００時間以上、欠陥サイズ７２μｍでは約３００時間、欠陥サイズ９３μｍでは約２８８時間、欠陥サイズ１０１μｍでは約２０３時間、欠陥サイズ１１５μｍでは約１２２時間、欠陥サイズ１３１μｍでは約８３時間、欠陥サイズ１５４μｍでは約７２時間、欠陥サイズ２０３μｍでは約６１時間、欠陥サイズ２５７μｍでは約４９時間、欠陥サイズ３０９μｍでは約４１時間、欠陥サイズ５０５μｍでは約２８時間の結果となった。このことから欠陥サイズが１００μｍ（０.１ｍｍ）を超えると被検体の破損寿命が急激に低下することが判明した。
【００４４】
図６は横軸に表面からの距離（欠陥位置）（ｍｍ）をとり、縦軸に被検体の破損寿命（時間）をとって、欠陥（欠陥サイズ１００μｍ）の位置と破損寿命（時間）との相関につき調べた特性図である。各被検体の破損寿命は、欠陥位置０．１１ｍｍでは約３１時間、欠陥位置０.２３ｍｍでは約４３時間、欠陥位置０.３１ｍｍでは約５５時間、欠陥位置０.４１ｍｍでは約６０時間、欠陥位置０.５ｍｍでは約１５３時間、欠陥位置０.５５ｍｍでは約２１０時間、欠陥位置０．６２ｍｍでは約２５４時間、欠陥位置０.７１ｍｍでは約２７７時間、欠陥位置０.８３ｍｍでは約２９１時間、欠陥位置０.９１ｍｍでは約３００時間、欠陥位置１.０３ｍｍでは約３００時間の結果となった。このことから表面から０.５ｍｍ以内に大サイズの欠陥が存在すると被検体の破損寿命が急激に低下することが判明した。
【００４５】
次に、超音波探傷試験の操作方法について説明する。
被検体２としてＣＶＴ入力ディスク３１を用いた。この被検体２を超音波探傷用探触子３としての焦点型探触子（周波数１０ＭＨｚ、振動子径６ｍｍ）とともに水槽１１内の水に浸漬し、この状態で被検体２の摺動面から該ディスクの最大せん断応力位置よりも深い２ｍｍまでの探傷及びそれよりさらに深い範囲の探傷を上述した被検体２の回転と探触子３の被検体２の軸方向の移動により行って被検体２の全断面を探傷する。
【００４６】
なお、被検体２の軌道面表面直下から２ｍｍまでの斜角探傷については水距離（軸受リング２の内周面と超音波探傷用探触子３との距離）を２０ｍｍにセットし、それよりさらに深い範囲の垂直探傷については水距離を１５ｍｍにセットした。
【００４７】
まず、被検体２の軌道面から２ｍｍまでの深さの探傷について説明すると、被検体２の軌道面表面に探傷方向（円周方向）に対して垂直になるように、長さ１０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの人工欠陥を形成した試験片を作成し、図１の超音波探傷検査装置を用いて超音波探傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道面に立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を５〜３５゜の間で変更して探傷を行った。その結果、入射角が１０〜３０゜の斜角探傷で人工欠陥３０の検出が可能であり、最も感度のよい探傷条件は入射角を３０゜とした場合であった。
【００４８】
また、入射角が１０゜の場合においても高い探傷感度が得られたが、表面エコーと欠陥エコー（欠陥がある時のみ出る信号）の位置（最大高さの距離）が接近しており、目視での分離は可能であるものの、自動探傷とした場合に分離の判断が困難であるため、両者エコーの距離が十分に分離されている入射角が２５〜３０゜の条件が好適である、
次に、入射角１０゜と入射角３０゜にて探傷を行った際に、制御装置１９のＣＲＴ画面上に表示された反射エコーの波形を観察した結果、ＣＲＴ画面上では入射角３０゜より入射角１０゜の方が表面エコーと欠陥エコーの距離が接近しているのが判明した。
【００４９】
次に、被検体２の軌道面表面に探傷方向（円周方向）に対して平行になるように、長さ１０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの人工欠陥を形成した他の試験片を作成し、図１の超音波探傷検査装置を用いて超音波探傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道面に立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を５〜３５゜の間で変更して探傷を行った。
【００５０】
その結果、入射角が１０〜３０゜の斜角探傷で人工欠陥４０の検出は可能であり、最も感度のよい探傷条件は上記同様に入射角を３０゜とした場合であることが判明した。
【００５１】
また、入射角が１０゜の場合においても高い探傷感度が得られたが、表面エコーと欠陥エコーの位置（最大高さの距離）が接近しており、上記同様の理由により、両者エコーの距離が十分に分離されている入射角が２５〜３０゜の条件が好適である。
【００５２】
次に、斜角探傷法で入射角が３０゜を越える場合について述べる。
超音波が入射角ｉ_Lで鉄、鋼である被検査物の中に入ると横波と縦波に分かれ、縦波の屈折角θ_L＞横波の屈折角θ_Sとなる。水と鉄を超音波が伝わる場合、入射角と屈折角の関係は横波だけでみると下式（１）および（２）に示す関係にある。
【００５３】
ｓｉｎθ_S＝Ｃ₂／Ｃ₁・ｓｉｎｉ_L …（１）
ｓｉｎθ_S＝３２３０／１５００・ｓｉｎ（ｉ_L） …（２）
ただし、θ_S＜９０゜
Ｃ₁：水中での音速１５００ｍ／ｓ
Ｃ₂：鉄中での音速３２３０ｍ／ｓとなる。
【００５４】
超音波探傷用探触子３は発信子と同時に受信子でもあるが、受信の場合（傷信号）は逆経路（発信と同じ経路を逆にたどって）で返ってくる。エコーの強さは鉄、鋼から水に返ってくるが、返ってくる信号は横波、縦波のどちらでもよく、また、横波と縦波の両方が返ってもよい。
【００５５】
入射角ｉ_Lがある値以上になると鉄、鋼中の屈折角が９０゜以上となり、傷信号が表面を走るか或いは表面を反射するだけで超音波探傷用探触子３に戻ってこない。
【００５６】
上述したように入射角ｉ_Lに対し縦波の屈折角θ_L＞横波の屈折角θ_Sであり、しかもθ_Lとθ_Sのいずれかが戻ってくればよいとすると、θ_Sが返ってくる入射角の限界を考えればよいことになる。
【００５７】
その時の入射角の限界は理論的にはθｓ：９０°として上記（１）、（２）式より約２８°となるが、実際には音波はある程度の幅を持って出されており、３０°までは十分に探傷可能になる。したがって、図３及び図５に示すように、入射角が３０°を越えると信号が急激に減衰する。よって斜角探傷の時の入射角の上限は３０°となる。
【００５８】
次に、被検体２の軌道面表面直下２ｍｍより深い位置の探傷について説明する。
軸受リング２の軌道面に探傷方向（円周方向）に対して垂直にφ０．５ｍｍの穴（人工欠陥）５０を深さ３，５，７，９ｍｍの位置に個別に形成した試験片を作成し、図１に示す超音波探傷検査装置を用いて超音波探傷用探触子３から送信される超音波の入射角（軌道面に立てた法線に対して円周方向に傾く角度）を０〜３０゜の間で変更して探傷を行った。
【００５９】
その結果、各深さの欠陥ともに入射角が０〜１０゜の垂直探傷での検出が好適であり、最も感度のよい探傷条件は、各深さの欠陥とも入射角を０〜５゜とした場合であった。
【００６０】
このことから入射角は０〜５゜がより好ましいことが判る。また、入射角が０゜の場合は垂直波の伝播が欠陥に対して最短距離となって表面エコーと欠陥エコーの距離が短くなるため、表面エコーと欠陥エコーの分離の点から少し傾きを持たせた入射角５゜が最も好ましい。
【００６１】
【表１】

【００６２】
【表２】

【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、曲げ応力値の比較的大きな、表面近傍において、１００μｍ以上の大型の介在物の数を制限することを、非破壊検査にて選別することで実現し、格段に信頼性の高い高信頼性トロイダル無段変速機用摺動部材の評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】評価試験装置の概要を示す構成ブロック図。
【図２】被検体と評価試験装置を示す正面図。
【図３】被検体と評価試験装置を示す側面図。
【図４】トロイダル無段変速機を示す断面図。
【図５】評価試験結果を示す特性線図。
【図６】評価試験結果を示す特性線図。
【符号の説明】
２（３１，３２，３６）…被検体、３…超音波発振子、
１０…評価試験機、１１…水槽、１３…反射板、
１４…モータ、１８…アンプ、
１９…パーソナルコンピュータ、
２０…リニアガイド装置、
２２…ＸＹテーブル、
２４…超音波探傷装置、
２５…エンコーダ、２６…コントローラ、
３０…トロイダル無段変速機（ＣＶＴ）、
３１…入力ディスク、３２…出力ディスク、
３３…入力軸、３４…ローディングカム、
３６，３７…パワーローラ、
３８，３９…枢軸、４０，４１…トラニオン、
４２…アンギュラ軸受、４４…出力軸、
５０…ピボット軸。

Claims

トロイダル無段変速機に用いられる鋼からなる摺動部材と超音波探傷用焦点型探触子を超音波伝達媒体中に配置し、該超音波探傷用焦点型探触子から媒体を介して摺動部材に向けて超音波を発振し、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づき摺動部材の表面および内部に存在する欠陥を評価する方法において、
斜角探傷法および垂直探傷法のうち少なくとも一方により５ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ以下の周波数の超音波を摺動部材に発振し、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づき摺動部材の表面から０．５ｍｍ以内に存在する非金属介在物を検出し、検出された非金属介在物の最大径が０．１ｍｍ以上であるときは該摺動部材を不合格とすることを特徴とする高信頼性トロイダル無段変速機用摺動部材の評価方法。