JP5494025B2 - Manufacturing method of laminated ring - Google Patents
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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。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminated ring used for a transmission belt of a belt type continuously variable transmission for a vehicle, and more particularly to a technique for increasing the durability of a band-shaped metal member constituting the laminated ring.
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。
A multi-layer ring used for a transmission belt of a vehicular belt type continuously variable transmission for supporting a plurality of elements connected in a ring is known. Yes. This laminated ring is manufactured as follows, for example. First, a steel plate such as maraging steel or stainless steel is welded at both ends to form a cylindrical member. Next, the cylindrical member is divided at a predetermined interval in the axial direction to form a plurality of short cylindrical members. Next, by adjusting the circumference while the plurality of short cylindrical members are stretched in the circumferential direction, a plurality of endless annular band-like metal members having different circumferences are obtained. Next, the plurality of strip-shaped metal members are subjected to a surface treatment such as nitriding treatment or shot peening and an aging treatment, thereby improving their hardness and fatigue strength, for example. And a lamination | stacking ring is formed by laminating | stacking these several strip | belt-shaped metal members in a mutually close contact state. As a manufacturing method of such a laminated ring, for example, a manufacturing method described in
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。
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。 However, in the conventional method for manufacturing a laminated ring, a tensile residual stress is applied to the inner peripheral portion of the band-shaped metal member by locally pressing the inner peripheral surface of the band-shaped metal member toward the outer peripheral side. For this reason, there is a problem that the strength of the inner peripheral portion is less than the required strength and the durability is lowered. On the other hand, conventionally, it has been dealt with by increasing the number of strip-shaped metal members used in one laminated ring, but according to this, the number of parts of the laminated ring increases and the manufacturing cost increases. There was a drawback that the weight of the laminated ring was increased.
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。 The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a laminated ring capable of enhancing the durability of a strip-shaped metal member.
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して帯状金属部材を第3回転ローラの外周面に沿って曲げることにより、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、含み、(d) 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。
To achieve this object, the gist of the invention according to
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。
Further, the gist of the invention according to
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1または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。
Further, the gist of the invention according to claim 3 is that, in the invention according to
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1乃至3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。
The gist of the invention according to claim 4 is that, in the invention according to any one of
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、(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AC1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。
A gist of the invention according to claim 5 is that, in the invention according to any one of
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して帯状金属部材を第3回転ローラの外周面に沿って曲げることにより、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、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。
According to the manufacturing method of the laminated ring of the invention according to
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。
Moreover, according to the manufacturing method of the lamination | stacking ring of the
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。
Moreover, according to the manufacturing method of the lamination | stacking ring of invention concerning Claim 3 , the said residual stress provision process is the tension | tensile_strength added to a strip | belt-shaped metal member by a 3rd rotating roller in the outer peripheral side rather than the neutral surface of a strip | belt-shaped metal member. The outer peripheral surface of the band-shaped metal member is set so that the sum of the stress and bending stress and the residual stress applied to the band-shaped metal member in the circumference adjusting step is smaller than the yield stress of the band-shaped metal member. Since the band-shaped metal member is pressed locally toward the peripheral side, the band-shaped metal member is not plastically deformed by the second rotating roller, and a part of the thickness direction is plastically deformed only by the third rotating roller. It is possible to prevent the residual stress distribution from varying in the circumferential direction.
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、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。
Moreover, according to the manufacturing method of the laminated ring of the invention concerning Claim 4 , the said residual stress provision process is the strip | belt shape based on the tension | tensile_strength of the circumferential direction and cross-sectional area of the strip | belt-shaped metal member just before completion | finish of the said circumference adjustment process. The yield stress at the end of the circumference adjustment process of the metal member is calculated, the tensile stress applied to the band metal member by the third rotating roller on the neutral surface of the band metal member, and the band metal in the circumference adjustment process Since the sum of the residual stress applied to the member is equal to the yield stress at the end of the circumference adjustment step, the outer peripheral surface of the band-shaped metal member is locally pressed toward the inner peripheral side, Even if the yield stress of the band-shaped metal member increases due to work hardening caused by stretching the band-shaped metal member in the circumferential direction in the circumferential length adjusting process, the residual stress is applied based on the increased yield stress. Stress applied to the genus member can be adjusted. Therefore, in the residual stress applying step, compressive residual stress can be applied to the widest possible region of the inner peripheral portion of the band-shaped metal member within a range in which the circumference of the band-shaped metal member is not changed.
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、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AC1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。 Moreover, according to the manufacturing method of the lamination | stacking ring of the invention concerning Claim 5 , a strip | belt-shaped metal member consists of steel, and before the said residual stress provision process, the said strip | belt-shaped metal member is more than AC1 transformation point. Since it includes a residual stress removing step of removing residual stress by heating, it is applied to the band metal member in the residual stress applying step by removing the residual stress applied to the band metal member before the residual stress applying step. The accuracy of residual stress can be improved.
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。 In this specification, the neutral surface is a surface in which no bending stress is generated inside the band-shaped metal member when the band-shaped metal member is bent in a direction perpendicular to the outer peripheral surface. is there.
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。 Here, preferably, in the band-shaped metal member, a ratio of a distance from the outer peripheral surface to the acting position of the maximum tensile residual stress with respect to a distance from the outer peripheral surface to the neutral surface is 40% or more and Residual stress is applied such that the ratio of the distance from the inner peripheral surface to the position where the maximum tensile residual stress is applied to the distance from the surface to the neutral surface is 40% or more. Residual stress required when the band-shaped metal member is used as a component part of the transmission belt becomes the compression side as it goes from the neutral surface to the outer peripheral side and the inner peripheral side. If it does as mentioned above, since the residual stress of the outer peripheral part and inner peripheral part of a strip | belt-shaped metal member becomes a compression side suitably, the intensity | strength of a strip | belt-shaped metal member can be raised suitably.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
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。
FIG. 1 is a perspective view showing a part in the circumferential direction of a
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。
FIG. 2 is a perspective view showing one band-shaped
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/mm2)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。
FIG. 3 is a diagram showing the distribution in the thickness direction of the residual stress σ (MPa or N / mm 2 ) in the direction perpendicular to the cross section of the band-shaped
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。
Further, the band-shaped
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。
FIG. 4 is a process diagram for explaining a manufacturing process of the
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。
In FIG. 4, first, in the steel strip cutting step P1, a
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。
Next, in the welding process P <b> 2, one and the other cut surfaces of the
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。
Next, in the first solution heat treatment step P3, in order to homogenize the hardness of the
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。
Next, in the cylindrical member cutting step P4, the
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。
Next, in the barrel polishing step P5, all or a part of the short
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。
Next, in the rolling process P6, the polished short
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。
Next, in the second solution treatment step P7, in order to restore the metal structure of the
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。
Next, in the circumference adjusting step P8, the
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。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line VI-VI of the circumferential
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。
Returning to FIG. 5, in the circumferential length adjusting step P <b> 8, the circumferential
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。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the circumferential tension T acting on the band-shaped
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σTAおよび曲げ応力σbA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σTA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σbAとが付与される。上記引張応力σTAおよび曲げ応力σbA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、rAは移動ローラ44の半径である。
σTA=T1/A1・・・(1)
σbA=E*(t/2)/(rA+(t/2))・・・(2)
Figure 8 is a diagram showing the circumferential length distribution in the thickness direction of the adjustment process P8 immediately before the end of the tensile stress sigma TA and bending total stress obtained by adding the stress sigma bA .sigma.1 of the belt-shaped
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σy0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σy0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。
In FIG. 8, the yield region S1 in which the total stress σ1 exceeds the yield stress σ y0 of the strip-shaped
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σrA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σrA1が残留する。上記所定の引張残留応力σrA1は、以下の式(3)に示される値となる。
σrA1=σbA/4・・・(1)
When the tension T1 is removed from the state as described above and the belt-shaped
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。
Returning to FIG. 4, after the circumferential length adjusting step P <b> 8, in the residual stress applying step P <b> 9, compressive residual stress is applied to the inner peripheral portion of the band-shaped
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σbC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。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross-section of the residual
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σTC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σbA’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σrAとの和を、帯状金属部材12の降伏応力σy0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σTC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σbC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σrAとの和を、帯状金属部材12の降伏応力σy0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σTC、曲げ応力σbC、および曲げ応力σbA’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、rCは移動ローラ70の半径であり、rA’は固定ローラ68の半径である。
σTC=T2/A1・・・(3)
σbC=E*(t/2)/(rC+(t/2))・・・(4)
σbA’=E*(t/2)/(rA’+(t/2))・・・(5)
The first of the two conditions is that, on the outer peripheral side of the neutral surface N of the band-shaped
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。
Returning to FIG. 10, in the residual stress applying step P <b> 9, the residual
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σTC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σbC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σrA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σy0から降伏応力σy1に増加している。
FIG. 12 is a diagram showing a distribution in the thickness direction of the total stress σ2 obtained by adding a plurality of stresses applied to the band-shaped
図12において、総応力σ2が帯状金属部材12の降伏応力σy1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。
In FIG. 12, the yield region S2 in which the total stress σ2 exceeds the yield stress σ y1 of the strip-shaped
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σrのうち、前記残留応力σrA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σrC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σr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。
When the second load F2 is removed from the state as described above and the belt-shaped
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。
Returning to FIG. 4, after the residual stress applying step P9, in the aging treatment step P10, the
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σrN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σrNが前工程までに付与された残留応力σr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。
Next, in the nitriding step P11, the band-shaped
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。
Next, in the stacking step P12, the nine band-shaped
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σrC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σrA1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σrC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。
According to the manufacturing method of the
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。
Incidentally, FIG. 26 is a diagram showing the distribution in the thickness direction of the residual stress of a conventional band-shaped metal member manufactured without performing the residual stress applying step P9. As indicated by an arrow k in FIG. 26, the residual stress in the inner peripheral portion of the conventional belt-shaped metal member is required on the compression side as a minimum when the
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σTC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σbA’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σrAとの和が、帯状金属部材12の降伏応力σy0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。
Moreover, according to the manufacturing method of the
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σTC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σbC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σrAとの和が、帯状金属部材12の降伏応力σy0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。
Moreover, according to the manufacturing method of the
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。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description of the embodiments, portions that overlap each other are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
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)。
FIG. 17 is a diagram showing the distribution of the residual stress in the thickness direction of the band-shaped metal member 100 (see FIG. 2) according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, compressive residual stress remains in the outer peripheral portion and the inner peripheral portion in the thickness direction of the band-shaped
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。
Further, the strip-shaped
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。
In FIG. 4, in the circumference adjusting step P20, the
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σrA1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。
In the circumference adjustment step P20, the
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。
Returning to FIG. 4, following the circumference adjusting step P20, in the residual stress applying step P21, the same residual
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σy1が算出される。
T1=F1/2・・・(6)
A=t*W・・・(7)
σy1=T1/A・・・(8)
In the residual stress applying step P21 of the present embodiment, the thickness t and the width W of the band-shaped
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σy1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。
Further, in the residual stress applying step P21, the
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σTC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σbA’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σrAとの和を、帯状金属部材100の降伏応力σy1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σTCと残留応力σrAとの和を帯状金属部材100の降伏応力σy1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σTC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σbC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σrAとの和を、帯状金属部材100の降伏応力σy1以下にすることである。
The first of the two conditions is that the tensile stress σ TC applied to the band-shaped
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σy1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。
FIG. 20 is a diagram showing a distribution in the thickness direction of the total stress σ3 obtained by adding a plurality of stresses applied to the band-shaped
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σrA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σrC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σrCが付与される。
When the second load F2 is removed from the state as described above and the belt-shaped
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。
According to the manufacturing method of the
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σy1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σTC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σrAとの和が、帯状金属部材100の降伏応力σy1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。
Moreover, according to the manufacturing method of the lamination | stacking
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AC1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。
FIG. 22 is a process diagram for explaining a manufacturing process of the laminated ring 14 (see FIG. 1) according to another embodiment of the present invention. In addition, the strip | belt-shaped metal member 12 (refer FIG. 1) which comprises the
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σrA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。
Next, in the residual stress applying step P31, the same peripheral
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。
The configuration other than the above is the same as that of the first embodiment, and according to the method for manufacturing the
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AC1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。
Moreover, according to the manufacturing method of the lamination | stacking
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。 As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail with reference to drawings, this invention is not limited to this Example, It can implement in another aspect.
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。
For example, the band-shaped
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。
Further, the mechanical configuration of the residual
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。
Further, in place of the residual
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。
Further, the circumferential length adjusting device 40 (102) is disclosed as an example of a mechanical configuration for extending the strip-shaped metal member 12 (100) in the circumferential direction, and may have other known mechanical configurations. Realized. For example, a plurality of fixed
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。
Further, the outer peripheral surfaces of the fixed
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。 It should be noted that the above description is merely an embodiment, and other examples are not illustrated. However, the present invention is implemented in variously modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. Can do.
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
σTC: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)
σbC: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)
σbA’: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)
σrA: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)
σy0,σy0:降伏応力
10: Transmission belt 12: Band-shaped metal member 14: Laminated ring 18: Element 24: Outer peripheral surface 42: Fixed roller (first rotating roller)
44: Moving roller (first rotating roller)
68: Fixed roller (second rotating roller)
70: Moving roller (third rotating roller)
A1: Cross-sectional area N1, N2: Neutral line P8, P20: Peripheral length adjusting process P9, P21, P31: Residual stress applying process P30: Residual stress removing process T, T1, T2: Tension σ TC : Tensile stress by moving roller 70 (Tensile stress by the third rotating roller)
σ bC : bending stress due to the moving roller 70 (bending stress due to the third rotating roller)
σ bA ′ : Bending stress by the fixed roller 68 (bending stress by the second rotating roller)
σ rA : Residual stress (residual stress applied to the band-shaped metal member in the circumference adjustment step)
σ y0 , σ y0 : yield stress
Claims (5)
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して帯状金属部材を第3回転ローラの外周面に沿って曲げることにより、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、含み、
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
ことを特徴とする積層リングの製造方法。 A method of manufacturing a laminated ring, which is formed by laminating a plurality of endless annular band-shaped metal members in close contact with each other and used for a transmission belt of a belt type continuously variable transmission for a vehicle to support a plurality of elements linked in an annular shape. There,
By rotating at least two first rotating rollers in a circumferential direction using at least two first rotating rollers around which the band-shaped metal members are wound, the at least two first rotating rollers are relatively separated from each other. A circumferential length adjusting step for extending the circumferential length of the metal member;
Using the third rotating roller provided on the outer peripheral side of the band-shaped metal member while rotating the band-shaped metal member in the circumferential direction using at least two second rotating rollers around which the band-shaped metal member is wound. By pressing the outer peripheral surface of the band-shaped metal member locally toward the inner peripheral side and bending the band-shaped metal member along the outer peripheral surface of the third rotating roller , compressive residual stress is applied to the inner peripheral portion of the band-shaped metal member. Including a residual stress applying step to be applied ,
The method for manufacturing a laminated ring, wherein the residual stress applying step plastically deforms only the inner peripheral side of the neutral surface of the band-shaped metal member .
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3のいずれか1の積層リングの製造方法。 The residual stress applying step includes
Based on the circumferential tension and cross-sectional area of the band-shaped metal member immediately before the end of the circumference adjustment process, the yield stress at the end of the circumference adjustment process of the band-shaped metal member is calculated,
On the neutral surface of the strip metal member, the sum of the tensile stress applied to the strip metal member by the third rotating roller and the residual stress applied to the strip metal member in the circumference adjustment step is The lamination according to any one of claims 1 to 3 , wherein the outer peripheral surface of the band-shaped metal member is locally pressed toward the inner peripheral side so as to be equal to the yield stress at the end of the peripheral length adjusting step. Ring manufacturing method.
前記残留応力付与工程より前に、前記帯状金属部材をAC1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4のいずれか1の積層リングの製造方法。 The band-shaped metal member is made of steel,
The lamination according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a residual stress removing step of removing the residual stress by heating the band-shaped metal member to an AC1 transformation point or higher before the residual stress applying step. Ring manufacturing method.
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