JPS6396258A

JPS6396258A - 無端金属ベルトの表面処理方法

Info

Publication number: JPS6396258A
Application number: JP24258786A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Takebayashi; 竹林　正光; Hideo Aihara; 秀雄相原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、無端金属ベルトの表面処理方法に関し、詳細
には、マルエージング鋼製の無端金属ベルトの外表面の
表面処理方法に関する。

〔従来の技術〕

自動車等の車両用にベルト駆動式の無段変速機が開発さ
れている。第６図に無段変速機１００を示す。この無段
変速機１００において、２個のＶ形プーリ１０２．１０
４と、それにトルク伝達ベルト１０６が掛装されており
、トルク伝達ベルト１０６は、キャリヤ１０８とその上
を摺動移動可能に、横部材１１０が多数配列されいる。

また、キャリヤ１０８は、第７図に示すように、複数の
無端金属ベル）１０８ａないし１０８ｅを積層状に重ね
たものである。

そして、トルク伝達ベルト１０６がトルクを伝達する時
には、キャリヤ１０８が、上記２個のＶ形プーリ１０２
．１０４の間を回転運動することから、キャリヤ１０８
を構成する無端金属ベルト１０８ａないし１０８ｅは、
横部材１１’Ｏにより曲げ応力を受けることになる。な
お、これらのブーりの径を可変とすることにより、連続
的にプーリの回転伝達比を変化させるようにしている。

このように、無端金属ベルト１０８ａないし１０８ｅは
、この曲げ応力を繰返し受けるため、その静的強度は勿
論のこと、その曲げ疲労強度が十分でない場合には、疲
労破断に至るという欠点がある。

これに対し、マルエージング鋼をキャリヤ１０８に用い
ることにより、高疲労強度、高靭性を持たせることが行
われている。また、マルエージング鋼製のキャリヤに軟
窒化処理を施し、さらに強度を向上させることも検討さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、近年、高トルクエンジン用として、極め
て高い疲労強度が求められるようになっており、上記の
対策をもってしても十分な性能が得られていない。

したがって、本発明の目的は、強度、靭性を満足した上
で、極めて高い疲労強度を有する無端金属ベルトを提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

ところで、本発明者等の研究によれば、曲げ疲労強度を
向上するには、溶体化処理状態のマルエージング鋼を用
い、使用時の応力分布において曲げ応力の高（なる無端
金属ベルトの外表面に、圧縮残留応力を付与するのが有
効であることが明らかとなった。すなわち、従来知られ
たところでは、軟窒化処理で付与される圧縮残留応力も
しくは強度と前加工との間に因果関係は明確になってお
らず、軟窒化処理前に疲労強度の向上を狙って積極的に
加工をするということはないが、本発明者等の知見によ
れば、両者の組み合わせが極めて疲労強度の向上に有効
でなることが判ったものである。

また、圧縮残留応力の付与には、所定の塑性変形を施し
たベルトに軟窒化処理を行うことが大変有効であること
を知見するに到った。

そこで、本発明は、所定の塑性変形としてのショットピ
ーニングを施したマルエージング鋼製のベルトに軟窒化
処理を施すことを特徴とする。

具体的には、本発明の無端金属ベルトの表面処理方法は
、次の構成からなる。

第１図の工程図に示すように、まず、マルエージング鋼
からなる無端金属ベルトを準備する〔工程（ａ）〕。次
に、無端金属ベルトに溶体化処理を施す〔工程（ｂ）〕
。そして、溶体化処理状態の無端金属ベルトを、少なく
とも２個のローラに掛装し、回転させながら無端金属ベ
ルトの外表面よりショットピーニングを施す〔工程（Ｃ
）〕。

最後に、その外表面に軟窒化処理を行う〔工程（ｄ）〕
。

上記の本発明構成において、ショットピーニングは、シ
ョツト粒としてガラスピーズ（比重２．５２）、アルミ
ナビーズ（比重３．９７）等を用いることができる。シ
ョツト粒の比重は、約２．０〜５゜０が望ましい。また
、ショツト粒の形状も種々のものを使用することができ
るが、丸みを帯びたものがベルト表面に傷が付きにくい
点から望ましい。

マルエージング鋼からなる無端金属ベルトに溶体化処理
を施した後の時効処理は、軟窒化処理時に併せて行うこ
とができる。その場合、加熱を同時にすることにより、
工程およびエネルギーコストの節約になるという利点が
ある。

また、軟窒化処理は、タフトライド等の塩浴によるもの
の他、ガス軟窒化、イオン窒化を用いることができる。

なお、無端金属ベルトを２個のローラに掛装する際に、
無端金属ベルトを回転させるための摩擦力を付与する程
度の負荷が両ローラにかけられる。

また、その負荷を高めてショットピーニング処理ととも
に引っ張りによる塑性変形を付与してもよい。

〔作用〕

本発明において、無端金属ベルト外表面に圧縮残留応力
を付与することによって、無端金属ベルトの曲げ疲労強
度が向上するのは、無端金属ベルトに曲げ荷重が負荷さ
れた時、圧縮残留応力が無端金属ベルト外表面に発生す
る引張応力を緩和することによるものである。

なお、塑性変形および軟窒化処理との組み合わせによっ
て、極めて高い表面圧縮残留応力が発生する理由につい
て、メカニズムの詳細は不明であるが、次のように推測
される。

比較例として、軟窒化処理後にショットピーニングを行
う場合を挙げて説明する。軟窒化処理後にショットピー
ニングを行う場合は、ショットピーニング前の処理の如
何にかかわらずピーニング効果により被投射物の表面付
近に圧縮残留応力が付与されるものである。

これに対して、軟窒化処理前に行うショットピーニング
は、ショットピーニング時点での表面付近の圧縮残留応
力の発生については、比較例と同様である。しかし、そ
の後に軟窒化処理が行われるため、加熱による残留応力
の開放が生じ、圧縮残留応力の付与におけるショットピ
ーニングの効果は失われると考えられる。

本発明者等の研究結果によれば、軟窒化処理前のショッ
トピーニングは、ピーニングにより生じた加工層が、軟
窒化処理時に固溶窒素濃度を高め、これにより圧縮残留
応力が付与されると推測される。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第２図は、ショットピーニング装置の概略図、第３図は
、ショットピーニングによるアークハイトと表面圧縮残
留応力の関係を表すグラフ、第４図は、疲労試験装置の
概略図、そして、第５図は、疲労試験における繰り返し
数と曲げ応力の関係を示すグラフである。

まず、無端金属べ元トを準備する。無端金属ベルトは、
１８Ｎｉのマルエージング鋼板の素材を溶接により筒状
とし、冷間圧延により板厚０．２　＋ｎとした後、幅位
１０．Ｏｔｍで切断し、周長６００酊の無端金属ベルト
とした。

次に、この無端金属ベルトに約８００℃の温度で溶体化
処理を施した後、ただちにショットピーニングを行った
。

このショットピーニングは、第２図に示す装置を用いた
。

第２図において、符号１０および１２はローラ、１４は
無端金属ベルト、１６は引張側ローラ１２のガイド、１
８はシリンダである。各ローラ１０．１２のローラ径は
、４０ｍｍである。

また、ローラ１０は、図示されないモータにより回転さ
れる構造となっている。

ローラ１０の側方には、ショットピーニング装置（本体
は図示しない）のノズル２０が略水平に、無端金属ベル
ト１４に対し略垂直にショツト粒が衝突するように配設
されている。

そして、２個のローラｌＯおよび１２に掛装された無端
金属ベル）１４は、２個のローラ１０および１２の間に
シリンダ１８を作動させてベルト１４が回転するに十分
ではあるが、それ自体でベルト１４を塑性変形させない
程度の張力を負荷するとともに、図示されないモータに
より、ローラ１０を回転させる。

ヘルドの移動速度が１００１ｍ／ｓｅｃとなるようにロ
ーラを回転させつつ、ショットピーニングを行った。ま
た、ショットピーニングは、材質がガラスピーズの径０
．２５ｍ、比重２．５２のショツト粒を用い、アークハ
イトを種々変えて実施した。

なお、このようにローラを回転させつつ、ショットピー
ニングを行うことにより、ベルト１４の周長が直線させ
るので、ショットピーニングによる歪みを受は難いと言
う利点がある。

引張応力の負荷された無端金属ヘルドは、タフトライド
処理による軟窒化処理が施された。

タフトライド処理は、（Ｋ、Ｎａ）ＣＮを３５％、（Ｋ
、Ｎａ）ＣＮＯを３％と残部を（Ｋ、　Ｎａ）ＣＯ３と
した塩浴に５４０℃で２０分間浸漬することにより行わ
れた。なお、この軟窒化処理自体は、ＴＦＩ処理（デグ
サ社の商品名）として知られているものである。

このようにして得られた無段変速機のキャリヤとしての
無端金属ベルトの各種アークハイトにおける外表面の圧
縮残留応力を調べた。なお、アークハイトは、Ｎ型のア
ルメンストリップ（ｒＭＩＬＩＴＡＲＹ　　５ＰＥＣＩ
ＦＩＣＡＴＩＯＮ　　５ＨＯＴ　　ＰＥＥＮＩＮＧ　　
ＯＦ　　ＭＥＴＡＬ　　ＰＡＲＴＳＪ規格におけるＭＩ
Ｌ−３−１３１６５）により測定したものである。

その結果、第３図に示すように、従来例（アークハイト
−Ｏ）に比べて本実施例におけるものは、表面圧縮残留
応力が高いことが分かる。特にアークハイト０．１０〜
０．１５が優れている。

また、この無端金属ベルトを第４図に示す疲労試験装置
に掛装し、繰り返し曲げ疲労試験を行った。無端金属ベ
ルト１４は、ローラ２０．２２の間に掛装され、ローラ
２０．２２０回転により繰り返し曲げ応力を受けるよう
にされている。なお、ローラ２０のローラ径は、１５０
龍である。一方、ローラ２２のローラ径は、試験の設定
応力によって２５１ｍから３５ｍｍまでのものを使い分
けて試験を実施した。

アークハイトが０．１０のものにつき、疲労試験を実施
した結果を第５図に示す。図より明らかなように、軟窒
化処理のみを施したものに比べ、本実施例におけるショ
ットピーニング後に軟窒化処理を施したものは、疲労寿
命が極めて高いことが分る。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許の範囲
内において種々の実施態様を包含するものである。

〔発明の効果〕

以上により明らかなように、本発明にかかる無端金属べ
′ルトへの圧縮残留応力付与方法によれば、少な（とも
２個のローラに無端金属ベルトを掛装し、回転させなが
ら無端金属ベルトの外表面よりショットピーニングを施
し、無段金属ベルトの外表面を優先的に塑性変形させた
後、軟窒化処理を施すことによって、極めて高い圧縮残
留応力を得、結果として無端金属ベルトの曲げ疲労強度
を、飛躍的に向上させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の無端金属ベルトの表面処理方法の工
程図である。第２図ないし第５図は、本発明にかかる無端金属ベルト
の表面処理方法の実施例を説明するための図面である。第２図は、ショットピーニング装置の概略図である。第３図は、ショットピーニングによるアークハイトと表
面圧縮残留応力の関係を表すグラフである。第４図は、疲労試験装置の概略図である。第５図は、疲労試験における繰り返し数と曲げ応力の関
係を示すグラフである。第６図および第７図は、従来技術を説明するための図面
である。第６図は、無段変速機の概略図である。第７図は、第６図における■−■線矢視断面図である。出願人　　トヨタ自動車株式会社第１図第２図第３図了−ワハイド（Ｎ）　　ｍｍ第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

マルエージング鋼からなる無端金属ベルトを準備し、該
無端金属ベルトに溶体化処理を施して、溶体化処理状態
の無端金属ベルトを、少なくとも２個のローラに掛装し
、回転させながら無端金属ベルトの外表面よりショット
ピーニングを施した後、その無端金属ベルトの外表面に
軟窒化処理を行うことを特徴とする無端金属ベルトの表
面処理方法。