KR100389247B1

KR100389247B1 - 트랙션 구동 회전 조립체 및 이 조립체의 롤링 요소를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR100389247B1
Application number: KR10-2000-0052957A
Authority: KR
Inventors: 와꾸다마나부; 우에다히로우; 오오따미노루; 오마따마사히로; 우시지마겐시; 와따나베준; 가노마꼬또; 난부도시까즈; 지바노부따까
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2003-06-27
Also published as: DE60007244D1; CN1287234A; JP2002039306A; US6629906B1; JP3664058B2; DE60007244T2; US6736036B2; CN1209563C; EP1083368B1; KR20010082519A; US20030200846A1; EP1083368A3; EP1083368A2

Abstract

트랙션 구동을 위한 회전 조립체는 회전축 및 회전축 주위의 트랙션 접촉면들을 가지며 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 유막을 통해 롤링 요소 사이의 원동력을 전달하도록 서로 연결된 다수의 롤링 요소를 포함하며, 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 그 크기가 트랙션 유막의 두께보다 큰 불규칙부를 갖는 미세 구조를 갖는다. 트랙션 접촉면에 대한 방법이 또한 기재되어 있다.

Description

트랙션 구동 회전 조립체 및 이 조립체의 롤링 요소를 제조하는 방법{TRACTION DRIVE ROTARY ASSEMBLY AND PROCESS FOR PRODUCING ROLLING ELEMENT THEREOF}

본 발명은 자동차 및 산업용 기계 등의 동력 전달 장치에서 트랙션 구동에 의해 속도를 연속 가변시키면서 회전을 입력측으로부터 출력측으로 전달하는 데 사용되는 트랙션 구동용 무단 변속기(CVT)에 관한 것으로, 특히 표면 특성 등의 트랙션 특성을 우수하게 나타내는 트랙션 접촉면을 갖는 롤링 요소를 포함하는 트랙션 구동용 회전 조립체에 관한 것이다.

CVT에서는 이들의 우수한 원동력 전달 특성을 얻고 고속 충격을 없애기 위해 여러 시도들이 수행되어 왔다. 이러한 시도들은 특히, 큰 원동력을 전달할 목적으로 트랙션 오일에 의해 트랙션 접촉면들 사이에서 원동력을 전달하는 시스템(트랙션 구동 시스템; 롤링 시스템)에서 수행되었다.

트랙션 오일에 의해 트랙션 접촉면들 사이에서 원동력을 전달하는 트랙션 구동 시스템은 고동력 엔진에 적용할 수 있는 기구를 갖는다. 예로서, 도1에는 트랙션 구동형 CVT용 회전 조립체(1)의 기본 구조가 도시되어 있다. 회전 조립체(1)는 두개의 금속 롤링 요소, 즉 두개의 디스크[입력축(2)에 주연방향으로 고정된 입력 디스크(3)와 출력축(4)에 주연방향으로 고정된 출력 디스크(5)]와, 이 롤링 요소들사이에 개재되어 트랙션 오일을 통해서 이들에 접촉된 동력 롤러(6)를 포함한다. 동력 롤러(6)는 경사질 수 있는 롤러축을 갖는데, 이로써 롤러축이 경사질 때 상기 동력 롤러(6)가 입력 디스크(3) 및 출력 디스크(5)에 대하여 경사지게 된다. 동력 롤러(6)의 경사에 기인하여, 동력 롤러(6)와 입력 및 출력 디스크(3 및 5) 사이의 접촉이 변경된다. 이는 출력 디스크(5)에 대한 입력 디스크(3)의 토크 반경비를 변화시켜서 전달비를 연속적으로 변화시키게 된다. 트랙션 구동 CVT의 일례로는 반부 토로이달형 CVT가 있다.

도42는 입력축(101)과 이 입력축과 동축이고 입력축에 대하여 회전가능한 출력축(102)을 포함하는 토로이달형 CVT를 도시한다. 엔진 토크는 유체 커플링(103)을 거쳐 입력축(101)에 공급된다. 전진 및 후진 입력 기어(104 및 105)들은 입력축(101) 상에 배치되어 이와 함께 단일 회전체를 이룬다. 두개의 입력 디스크(106, 107)는 입력축(101)에 평행하게 연장되는 중공축(112)을 통해서 서로 구동식으로 연결된다. 두개의 출력 디스크(108, 109)는 입력 디스크(106, 107)에 대하여 대향하게 배열되고, 중공축(112) 내측으로 연장되는 축(111)을 거쳐 서로 연결된다. 구동판(110)은 입력 디스크(106, 107)들 사이에 배치되고, 로딩 캠(114, 115)에 의해 이에 구동식으로 연결된다. 구동판(110)에 일체로 형성된 기어(113)는 전진 입력 기어(104)에 맞물린다. 두개의 동력 롤러(116)는 대향된 입력 및 출력 디스크(106 및 108)들 사이에 배치되고, 상기 디스크들의 트랙션 접촉면(106a 및 108a)에 마찰 접촉한다. 두개의 동력 롤러(117)는 대향된 입력 및 출력 디스크(107 및 109)들 사이에 배치되고, 상기 디스크들의 트랙션 접촉면(107a및 109a)에 마찰 접촉한다. 동력 롤러(116, 117)는 토크를 입력 디스크(106, 107)로부터 출력 디스크(108, 109)로 각각 전달하도록 그 축(116a, 117a)들을 중심으로 회전할 수 있다. 동력 롤러(116, 117)는 축(116a, 117a)들에 대하여 각각 직각으로 연장되는 축(116b, 117b)들의 방향으로 오프셋 또는 선회하도록 구성되어 있다. 전진/후진 변경 기구(123)는 입력축(101)에 동축으로 배치된 최종 구동축(119) 상에 배치된다. 최종 구동축(119) 상에 회전식으로 지지된 기어(120)는 후진 입력 기어(105)에 맞물릴 수 있다. 전진/후진 변경 기구(123)는 최종 구동축(119)을 출력 디스크(109)에 연결하는 전진 클러치(121)와 최종 구동축(119)을 기어(120)에 연결하는 후진 클러치(122)를 포함한다. 최종 구동축(119)은 체인 전동 기구(124)를 거쳐 출력축(102)에도 연결된다. 이러한 토로이달형 CVT는 일본 특허 공개 62-251559호에 개시되어 있다.

롤링 요소, 즉 도1에 도시된 회전 조립체(1)의 입력 디스크(3), 출력 디스크(5) 및 동력 롤러(6)는 고온 및 높은 작동 압력 하에서 우수한 트랙션 특성을 갖고 높은 롤링 피로 수명 특성을 가질 필요가 있다. 또한, 미래의 환경에 대한 부담을 고려하면, 연료 경제성의 효율을 더욱 높이기 위하여 차량의 무게를 줄일 필요가 있다. 이를 성취하기 위하여, 유닛 크기가 감소되어야 하고, 동일 크기의 유닛의 경우에는 전달될 수 있는 원동력을 증가시킬 필요가 있다.

앞에서 설명한 종래 기술의 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 큰 원동력을 전달할 수 있고 우수한 트랙션 특성을 갖는 트랙션 구동 회전 조립체를 마련하는 것이다.

본 발명의 일면에 따르면, 회전축과 이 회전축 주위에 있는 트랙션 접촉면들을 갖고 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 오일막을 거쳐 롤링 요소들 사이에서 원동력을 전달하도록 서로 합체되어 있는 다수의 롤링 요소들을 포함하고, 상기 트랙션 접촉면중 적어도 하나가 트랙션 오일막의 두께보다 큰 크기의 불규칙부를 구비한 미세조직을 갖는 구성을 취하는, 트랙션 구동용 회전 조립체가 마련된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 회전축과 이 회전축 주위에 있는 트랙션 접촉면들을 갖고 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 오일막을 거쳐 롤링 요소들 사이에서 원동력을 전달하도록 서로 합체되어 있는 다수의 롤링 요소들을 포함하고, 상기 트랙션 접촉면중 적어도 하나가 트랙션 오일막의 두께보다 큰 크기의 불규칙부를 구비한 미세조직을 갖는 구성을 취하고,

상기 트랙션 접촉면이, 리세스 및 돌기들을 형성하도록 롤링 요소의 표면을 숏피닝하는 단계와, 상기 숏피닝 단계에 이어서 상부 평탄 랜드를 형성하여 트랙션 접촉면을 가공하기 위하여 래핑, 경면 가공, 스퍼 피니싱, 절삭 및 그라인딩중 어는 하나에 의해 돌기를 가공하는 단계를 포함하는 공정에 의해 형성된, 트랙션 구동용 회전 조립체가 마련된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 회전축과 이 회전축 주위에 있는 트랙션 접촉면들을 갖고 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 오일막을 거쳐 롤링 요소들 사이에서 원동력을 전달하도록 서로 합체되어 있는 다수의 롤링 요소들을 포함하고, 상기 트랙션 접촉면중 적어도 하나가 트랙션 오일막의 두께보다 큰 크기의불규칙부를 구비한 미세조직을 갖는 구성을 취하고, 상기 미세조직이 교대로 배열된 리세스들 및 상부 평탄 랜드들을 포함하는 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선으로 표현되고,

상기 트랙션 접촉면이, 리세스들과 이 리세스들 사이에 돌기들이 있는 교대식 배열을 형성하도록 롤링 요소의 표면에 등간격으로 10 ㎛ 이하의 깊이를 각각 갖는 리세스들을 형성하는 단계와, 상기 형성 단계에 이어서 트랙션 접촉면을 형성하도록 각각의 상부 평탄 랜드의 상부와 각각의 리세스의 바닥부 사이의 높이차가 0.5 내지 2.5 ㎛인 범위 내에 있도록 돌기들을 가공하는 단계를 포함하는 공정에 의해 형성된, 트랙션 구동용 회전 조립체가 마련된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 회전축과 이 회전축 주위에 있는 트랙션 접촉면들을 갖고 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 오일막을 거쳐 롤링 요소들 사이에서 원동력을 전달하도록 서로 합체되어 있는 다수의 롤링 요소들을 포함하고, 상기 트랙션 접촉면중 적어도 하나가 트랙션 오일막의 두께보다 큰 크기의 불규칙부를 구비한 미세조직을 갖는 구성을 취하고, 상기 미세조직이 교대로 배열된 리세스들 및 상부 평탄 랜드들을 포함하는 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선으로 표현되고,

상기 트랙션 접촉면이, 롤링 요소의 표면 조도가 10 nm 이하의 10개 지점 평균 조도(Rz)를 갖게 가공하는 단계와, 상기 가공 단계에 이어서 리세스들과 이 리세스들 사이에 상부 평탄 랜드들이 있는 교대식 배열을 형성하여 트랙션 접촉면을 형성하도록 롤링 요소의 표면에 0.5 내지 2.5 ㎛의 깊이를 각각 갖는 리세스들을형성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 형성된, 트랙션 구동용 회전 조립체가 마련된다.

도1은 트랙션 구동 무단 변속 장치(CVT)용 회전 조립체의 기본 구조를 도시한 설명적인 단면도.

도2는 본 발명에 따른 트랙션 구동 CVT에 사용할 수 있는 회전 조립체의 롤링 요소들의 트랙션 접촉면들을 시험하기 위해 사용된 2-실린더 롤링 시험기를 도시한 개략 다이아그램.

도3은 실시예 25에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도4는 실시예 26에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도5는 실시예 27에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도6은 실시예 28에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도7은 실시예 29에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도8은 실시예 30에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도9는 실시예 31에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도10은 실시예 32에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도11은 실시예 33에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도12는 실시예 34에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도13은 실시예 35에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도14는 비교예 8에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도15는 비교예 9에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도16은 비교예 10에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도17은 비교예 11에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도18은 실시예 25 내지 35 및 비교예 8 내지 11에 사용된 롤링 요소중 또 다른 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도19는 비교예 12에 사용된 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도20은 비교예 12에 사용된 롤링 요소중 또 다른 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도21은 본 발명의 일 실시예의 롤링 요소의 외측면에 리세스를 형성하는 장치의 측면도.

도22는 롤링 요소의 다른 면에 돌기를 가공하는 장치의 측면도.

도23a는 도21에 도시된 장치로 형성된 리세스 및 돌기의 프로파일을 도시한 설명적인 다이아그램.

도23b는 도22에 도시된 장치로 형성된 리세스 및 상부 평탄 랜드의 프로파일을 도시한 설명적인 다이아그램.

도24는 본 발명의 또 다른 실시예의 롤링 요소의 외측면 상에 전해 폴리싱을 수행하는 장치의 측면부를 도시한 설명적인 다이아그램.

도25는 도24의 전해 폴리싱 후에 롤링 요소의 외측면에 리세스를 형성하는 장치의 측면부를 도시한 설명적인 다이아그램.

도26a는 본 발명의 또 다른 실시예의 롤링 요소의 외측면에 리세스 및 상부평탄 랜드를 동시에 형성하는 데 사용되는 장치 및 공구의 측면부를 도시한 설명적인 다이아그램.

도26b는 상기 공구의 블레이드 팁부의 확대 측면도.

도27은 본 발명의 또 다른 실시예의 롤링 요소의 외측면에 리세스를 형성하는 장치의 측면부를 도시한 설명적인 다이아그램.

도28은 도27의 리세스 형성 후에 돌기를 가공하는 장치의 측면부를 도시한 설명적인 다이아그램.

도29a 내지 도29c는 롤링 요소의 트랙션 접촉면의 프로파일의 여러 형상들을 도시한 설명적인 다이아그램.

도30a 및 도30b는 도29a 및 도29c와 유사한 도면으로, 롤링 요소의 트랙션 접촉면의 프로파일의 또 다른 여러 형상들을 도시한 설명적인 다이아그램.

도31a 내지 도31c는 도29a 내지 도29c 및 도30a 와 도30b와 유사한 도면으로, 롤링 요소의 트랙션 접촉면의 프로파일의 또 다른 여러 형상들을 도시한 설명적인 다이아그램.

도32는 롤링 요소들의 트랙션 접촉면들을 시험하는 데 사용된 4-실린더 롤링 시험기를 도시한 개략 다이아그램.

도33은 실시예 36의 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도34는 실시예 37의 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도35는 실시예 38의 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도36은 실시예 39의 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도37은 실시예 36 내지 39의 롤링 요소중 또 다른 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도38은 비교예 13의 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도39는 비교예 13의 롤링 요소중 또 다른 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도40은 실시예 40의 롤링 요소중 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도41은 실시예 40의 롤링 요소중 또 다른 하나에서의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 도시한 그래프.

도42는 토로이달형 CVT를 도시한 설명적인 다이아그램.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 회전 조립체

2 : 입력축

3 : 입력 디스크

4 : 출력축

5 : 출력 디스크

24 : 롤링 요소

26 : 토크 센서

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체는, 회전축과 이 회전축 주위에 있는 트랙션 접촉면을 갖고 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 오일막을 거쳐 원동력을 전달하도록 서로 합체된 롤링 요소들을 포함하고, 상기 트랙션 접촉면중 적어도 하나는 트랙션 오일막의 두께보다 큰 크기의 불규칙부들을 구비한 미세조직을 갖는다. 불규칙부의 크기는 구동측 및 피동측 롤링 요소들의 회전시에 형성되는 탄성 유압식 윤활부(EHL; Elasto-Hydrodynamic Lubrication)의 트랙션 오일막의 두께와 효과적으로 합체될 수 있다. 이는 구동측과 피동측 롤링 요소들 사이의 트랙션 효율을 개선하기 위한 것이다. 트랙션 효율을 개선하기 위한 메카니즘으로는 다음과 같은 두가지가 있다.

(1) 오일막은 전단률 γ이 증가하도록 트랙션 접촉면의 돌기에서 국부적으로 얇아진다. 이 전단률 γ은 다음 식으로 표현된다.

γ = (U1 - U2)/hc

여기서, U1은 구동측 롤링 요소의 회전 속도(m/s), U2는 피동측 롤링 요소의 회전 속도(m/s/), hc는 EHL의 오일막 두께(㎛)를 나타낸다. 전단률 γ이 오일막 두께의 역수에 비례하기 때문에, 트랙션 접촉면 상에 리세스 및 돌기가 형성되면 평균 전단률을 증가시키게 된다. 전단률이 증가함으로써 트랙션 오일막의 점성 마찰이 증가하여 트랙션률이 개선된다.

(2) 트랙션 접촉면 상에 리세스 및 돌기를 형성하면 EHL 오일막의 압력 불균일성을 일으켜서 돌기들에서의 압력이 높아지게 된다. 오일의 점도 η는 다음 식으로 표현된다.

η = ηo ·exp(α·P)

여기서, ηo는 대기압 하에서의 오일의 점도, α는 압력 점도의 멱지수, P는 접촉부의 압력을 나타낸다. 점도 η가 압력 P의 지수 함수에 비례하기 때문에, 트랙션 접촉면 상에 리세스 및 돌기를 형성하면 평균 오일 점도가 증가되어 트랙션률이 개선된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면의 미세 구조는 7 x 10^-6내지 3 x 10^-4mm³/mm²의 오일 보유 부피(V₀) 및 0.9 내지 2.0의 범위 내의 오일 유지 깊이 비율(K)을 갖는 형상을 취한다. 오일 유지 부피(V₀) 및 오일 유지 깊이 비율(K)는

V₀= [(100 - Mr2) x Rvk(μm)] / 200000(mm³/mm²)

K = Rvk / Rk

여기서, DIN EN ISO 13565-2에 의해 정의된 바와 같이, Mr2는 재질부를 표시하며, Rvk는 감소된 밸리 깊이를 표시하며, Rk는 코어 조도 깊이를 표시한다. 이러한 배열을 취함으로써 금속 접촉을 낮은 수준으로 유지하면서 큰 트랙션력을 발생시켜서 큰 원동력을 전달할 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면적의 미세 구조의 불균일성은 딤플과 상부 평탄 랜드가 교대로 배치된 형태로 이루어지며, 딤플은 직경이 5 내지 30㎛이고 직경에 실제로 수직으로 연장되는 깊이가 0.1 내지 1.0㎛이며 트랙션 접촉면의 기준 면적의 5 내지 40%를 차지하는 딤플을 포함한다. 이런 배치에서, 큰 트랙션 힘이 발생하여 큰 동기력을 부여할 수 있게 된다. 직경 5 내지 30㎛이고 깊이가 0.1 내지 10㎛인 딤플의 표면적 비율이 5% 미만인 경우에는, 트랙션 특성은 크게 개선되지 않지만, 표면적 비율이 40%를 넘게 되면, 금속 접촉이 발생하여 내구성에 바람직하지 못한 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에 있어서, 트랙션 접촉면의 미세 구조는 직경이 5 내지 30㎛이고 직경에 실제로 수직으로 연장되는 깊이가 0.1 내지 10㎛인 딤플을 대략 100㎛²당 10 내지 30개 형성함으로써 안정되고 양호한 트랙션 특성을 갖게 될 수 있다. 딤플의 수가 100㎛²당 10개 미만이면, 트랙션 특성은 크게 개선되지 않지만, 딤플의 수가 100㎛²당 30개를 넘는 경우에는 금속 접촉이 발생하여 내구성에 바람직하지 못한 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에 있어서, 트랙션 접촉면의 표면 조도를, 산술 평균 조도(Ra)는 0.07㎛ 미만이고 최대 높이(Ry)는 0.4㎛가 되도록 해줌으로써 더욱 안정된 양호한 트랙션 특성 및 만족스런 내마모성으로 인해 장기간에 걸쳐 양호한 트랙션 특성을 얻을 수 있다. 산술 평균 조도가 0.07㎛ 미만이거나 최대 높이가 0.4㎛ 미만인 경우에는, 트랙션 특성은 크게 개선되지 않는다. 게다가, 산술 평균이 0.15㎛ 보다 크거나 최대 높이가 1.0㎛ 보다 높으면, 금속 접촉을 일으켜 내구성면에서 바람직하지 못한 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면의 표면 경도를 비커스 경도 Hv850 또는 그 이상으로 함으로써 만족스런 내마모성으로 인해 장기간에 걸쳐서 양호한 트랙션 특성이 얻어질 수 있게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 만족스런 내마모성과 양호한 트랙션 특성을 갖는 롤링 요소는 롤링 요소의 표면을 숏 피닝시킴으로써 리세스를 형성한 후 랩핑, 경면 마무리, 수퍼 피니싱, 절삭 또는 연삭을 하여 상부 평탄 랜드를 형성함으로써 딤플과 상부 평탄 랜드가 교대로 배치된 미세 구조를 갖는 트랙션 접촉면을 형성함으로써 용이하게 제공될 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서 트랙션 접촉면의 미세 구조의 불균일은 원주방향 연장 홈과 상부 평탄 랜드가 교대로 배치된 형태로 되어 있으며, 상기 홈은 롤링 요소의 회전축 선을 따라 연장되는 폭이 2 내지 10㎛이고, 인접한 두 홈들 사이의 피치 또는 간격은 10 내지 30㎛이며, 깊이 0.1 내지 1.0㎛로 롤링 요소의 회전 축선에 실제로 수직인 방향으로 저부로부터 연장된다. 결국, 큰 동기력이 전달되고 양호한 트랙션 특성을 띄게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에 있어서, 트랙션 접촉면의 표면 조도는 산술 평균 조도(Ra)가 0.03 내지 0.13㎛이거나 최대 높이(Ry)가 0.2 내지 0.9㎛로 되어 있다. 이렇게 하면 트랙션 접촉면 트랙션 특성이 보다 안정되고 양호해지며, 내마모성도 만족스러워져서 장기간에 걸쳐서 양호한 트랙션 특성을 얻을 수 있게된다. 만일, 산술 평균 조도가 0.03㎛ 미만이거나 최대 높이가 0.2㎛ 미만인 경우에는, 상기 트랙션 특성 개선은 그다지 눈에 띄지 않는다. 게다가, 산술 평균 조도가 0.13㎛를 초과하거나 최대 높이가 0.9㎛를 초과하는 경우에는 금속 접촉이 발생하여 내구성에 바람직하지 못한 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체는 헤르치안 접촉 타원(Hertzian contact ellipse)의 장축 직경의 절반에 대한 트랙션 접촉면의 미세 구조의 불균일도 사이의 평균 간격(Sm)의 비(Sm/a)를 0.08 또는 그 미만이 되게 함으로써 보다 양호한 트랙션 특성을 띌 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소의 트랙션 접촉면의 미세 구조는 리세스와 상부 평탄 랜드가 교대로 배치된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선에 의해 표시된다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 표면 조도 시험기를 사용하여(필터를 통과하지 않고) 측정된다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선, 즉 길이방향으로 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 일체로 변환하여 결정된 평균 높이에서의 그은 선에 대해 중심선 보다 높은 각 랜드의 부분은, 대략 사다리꼴, 대략 코너가 라운딩된 사다리꼴, 대략 코너가 모떼기된 사다리꼴, 대략 크라우닝 형상, 대략 타원 호 형상의 일부, 대략 사인 곡선 형태, 그리고 정점이 라운딩된 대략 삼각형 중 어느 하나의 형상으로 되어 있다. 이렇게 하면, 금속 접촉을 낮은 수준으로 유지하고 큰 동기력을 전달하면서 큰 트랙션력을 발생시킬 수 있게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 각 랜드의 상부와 각 리세스의 저부 사이의 높이 거리가 0.5 내지 2.5㎛인 미세 구조를 갖는다. 이렇게 하면 큰 동기력을 전달할 수 있게 되고 양호한 트랙션 특성을 띌 수 있게 된다. 높이 차가 0.5㎛ 미만이면, 트랙션 특성은 크게 개선되지 않고, 높이 차가 2.5㎛를 넘으면 금속 접촉이 발생하여 내구성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 각 랜드의 상부와 각 리세스의 저부 사이의 높이 거리가 2.0 내지 2.5㎛인 미세 구조를 갖는다. 본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체는 각 랜드의 상부와 각 리세스의 저부 사이의 높이 거리가 0.8 내지 1.2㎛인 구성에 비해 내구성에 좋지 않은 영향을 주게 되는 금속 접촉의 발생에 대한 염려를 덜 수 있고, 보다 양호한 트랙션 특성을 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 중심선에 대해 다수의 세그먼트로 분리되고 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 세그먼트의 총 길이의 비가 15 내지 60%인 미세 구조를 갖는다. 즉, 리세스에 대응하는 세그먼트의 길이에 대한 랜드에 대응하는 세그먼트의 길이의 비가 5.7 내지 0.6의 범위에 있게 된다. 이렇게 되면, 큰 트랙션 계수를 보다 안정성 있게 실현할 수 있게 된다. 이 비율이 15% 미만이면 트랙션 특성은 크게 개선되지 않으며, 상기 비가 60%를 초과하게되면 금속 접촉이 발생하여 내구성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 중심선에 대해 다수의 세그먼트로 분리되어 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 세그먼트의 총 길이의 비는 25 내지 40%내에 있는 미세 구조를 갖는다. 즉, 리세스에 대응하는 세그먼트의 길이에 대한 랜드에 대응하는 세그먼트의 길이의 비는 3.0 내지 1.5의 범위 내에 있게 된다. 이렇게 되면 보다 양호한 트랙션 특성이 보다 안정성 있게 얻어지게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 세그먼트의 총 길이의 비가 27 내지 35%의 범위에 있는 미세 구조를 갖는다. 즉, 리세스에 대응하는 세그먼트의 길이에 대한 랜드에 대응하는 세그먼트의 길이의 비는 2.7 내지 1.8의 범위 내에 있게 된다. 이렇게 되면 보다 양호한 트랙션 특성을 더욱 더 안정성 있게 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 세그먼트의 총 길이의 비가 30 내지 57%에 있는 미세 구조를 갖는다. 즉, 리세스에 대응하는 세그먼트의 길이에 대한 랜드에 대응하는 세그먼트의 길이의 비율은 2.3 내지 0.8 내에 있게 된다. 이렇게 되면, 내구성에 관한 좋지 않은 영향을 일으키는 금속 접촉의 발생에 관한 염려를 더욱 덜 수 있고, 또 보다 양호한 트랙션 특성을 얻을 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 중심선에 대해 다수의 세그먼트로 분리되어 리세스의 피치가 10 내지 150㎛에 있게 된다. 이렇게 되면 훌륭한 트랙션 특성을 보다 안정성 있게 얻을 수 있다. 피치가 150㎛를 초과하면, 트랙션 특성은 크게 개선되지 않으며, 피치가 10㎛ 미만이면 금속 접촉이 일어나 내구성에 대한 좋지 않은 영향을 일으키게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 리세스의 피치가 40 내지 120㎛인 미세 구조를 갖는다. 이는, 보다 양호한 트랙션 특성을 보다 더 안정성 있게 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은, 각 랜드의 상부의 표면 조도(분자간 현미경으로 측정한)는 10점 평균 조도(Rz)가 100㎚ 또는 그 미만인 미세 구조를 갖는다. 이는 큰 트랙션 계수를 실현할 수 있게 한다. 표면 조도 Rz가 100㎚를 초과하게 되면, 금속 접촉이 발생하여 내구성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 랜드의 상부의 표면 조도 Rz가 40㎚ 또는 그 미만이 되는 미세 구조를 갖고 있다. 이렇게 되면 내구성에 좋지 않은 영향을 미치게 되는 금속 접촉의 발생에 관한 염려를 덜 수 있고, 양호한 트랙션 특성을 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 각 리세스에 대응하는 각 세그먼트의 길이(폭)가 10 내지 40㎛의 범위 내에 있는 미세 구조를 갖는다. 이는 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 만일 리세스의 길이가 10㎛보다 작으면, 트랙션 특성의 개선은 두드러지지 않고, 그리고 만일 리세스의 길이가 40㎛보다 크면, 내구성에 있어 바람직하지 않은 결과를 일으킬 금속 접촉이 발생하기 쉽다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 리세스의 피치에 대한 롤링 요소의 회전 방향에 직각으로 연장하는 최대 하중에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경의 비율이 1.2 내지 9%의 범위 내에 있는 미세 구조를 갖는다. 이는 내구성에 있어 바람직하지 않은 결과를 일으키는 금속 접촉의 발생에 대한 염려를 줄이고 안정성 있게 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 리세스의 피치에 대한 최대 하중에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경의 비율은 바람직하게는 2.4 내지 6%의 범위 내에 있다. 이는 더 큰 안정성으로 더 나은 트랙션 계수를 나타낸다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 세그먼트로 분리된 중심선에 대하여, 각 리세스에 대응하는 각 세그먼트의 길이에 대한 롤링 요소의 회전 방향에 직각으로 연장하는 최대 하중에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경의 비율이 0.6 내지 2%의 범위 내에 있는 미세 구조를 갖는다. 이는 내구성에 있어 바람직하지 않은 결과를 일으키는 금속 접촉의 발생에 대한 염려를 줄이고 안정성 있게 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 각 리세스에 대응하는 각 세그먼트의 길이에 대한 롤링 요소의 회전 방향에 직각으로 연장하는 최대 하중에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 단축 직경의 비율이 0.8 내지 3.2%의 범위 내에 있는 미세 구조를 갖는다. 이는 내구성에 바람직하지 않은 결과를 일으키는 금속 접촉의 발생에 대한 염려를 줄이고 안정성 있게 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 리세스가 롤링 요소의 롤링 방향에 사실상 평행하게 배치된 홈인 미세 구조를 갖는다. 이는 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 만일 리세스의 방향이 롤링 요소의 롤링 방향에 사실상 평행하지 않으면, 트랙션 특성은 크게 향상되지 않는다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 리세스가 롤링 요소의 롤링 방향을 따라서 나선형으로 연장하는 홈인 미세 구조를 갖는다. 이는 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있고, 연속 리세스의 형성에 의해 짧은 시간 내에 효율적으로 생산할 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 헤르치안 접촉 타원의 적어도 단축 직경보다 길게 연장하는 미세 구조를 갖는다. 이는 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 만일 리세스가 헤르치안 접촉 타원의 단축 직경보다 짧게 연장하면, 트랙션 특성은 크게 향상되지 않는다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 동일한 종방향 및 측방향 확대로 설정된 표면 조도 시험기를 사용하여 측정된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상부 평탄 랜드의 상부의 곡률 반경이 0.1 내지 170㎜인 미세 구조를 갖는다. 이는 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 만일 돌출부의 상부의 곡률 반경이 0.1㎜보다 작으면, 내구성에 있어 바람직하지 않은 결과를 일으킬 금속 접촉이 발생하기 쉽다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 동일한 종방향 및 측방향 확대로 설정된 표면 조도 시험기를 사용하여 측정된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상부 평탄 랜드의 상부의 곡률 반경이 0.8 내지 170㎜인 미세 구조를 갖는다. 이는 내구성에 있어 바람직하지 않은 결과를 일으키는 금속 접촉이 발생에 대한 염려를 줄일 수 있고, 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 만일 랜드의 상부의 곡률 반경이 170㎜보다 크면, 트랙션 특성은 크게 향상되지 않는다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 트랙션 접촉면은 동일한 종방향 및 측방향 확대로 설정된 표면 조도 시험기를 사용하여 측정된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상부 평탄 랜드의 상부의 곡률 반경이 0.8 내지 10㎜인 미세 구조를 갖는다. 이는 내구성에 있어 바람직하지 않은 결과를 갖는 금속 접촉이 발생에 대한 염려를 줄일 수 있고, 큰 트랙션 계수를 설명할 수 있다. 랜드의 상부의 곡률 반경이 10 mm 이하로 제한될 경우, 양호한 트랙션 특성이 얻어질 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 구동측 및 피구동측의 롤링 요소들 중 하나의 트랙션 접촉면은 불규칙적인 미세 구조를 갖고, 구동측 및 피구동측의 롤링 요소들 중 다른 하나의 트랙션 접촉면은 0.05 ㎛ 이하의 산술 평균 조도(Ra)를 갖는다. 이는 더 큰 안정성을 갖는 큰 트랙션 계수를 입증할 수 있고 내구성에 바람직하지 못한 영향을 일으키는 금속 접촉의 발생에 관심을 거의 갖지 않게 한다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소의 재료와 이를 위한 열처리는 표면 경화강의 침탄-담금질-뜨임, 표면 경화강의 탄소질소화처리-담금질-뜨임, 베어링강의 담금질-뜨임, 베어링강의 침탄-담금질-뜨임 및 베어링강의 탄소질소화처리-담금질-뜨임에서 선택된다. 이는 만족스러운 마모 저항과 우수한 트랙션 특성을 보여줄 수 있고 장기간 동안의 큰 기동력을 전달할 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체는 큰 기동력을 전달하고 단위 크기 및 중량을 감소하고 단위 체적 및 단위 중량 당 출력을 증가할 수 있는 반 토로이달(toroidal)형의 무단 변속기의 요소로서 사용될 수 있다. 본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체는 환형의 오목한 표면의 형태로 대향된 트랙션 접촉면을 갖는, 회전 가능하고 동일 축선상에 배열된 입력 및 출력 디스크와, 입력 및 출력 디스크의 트랙션 접촉면에 대해 회전가능한 환형의 볼록한 트랙션 접촉면으로 형성된, 입력 및 출력 디스크들의 트랙션 접촉면 사이에 병렬 배치된 동력 롤러를 포함하고, 디스크의 회전축에 대해 경사질 수 있는 회전축을 갖는다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소들의 트랙션 접촉면들의 적어도 하나는, 리세스 및 돌기의 교호 배열을 형성하기 위해 동일한 간격으로 롤링 요소의 표면에서 10 ㎛ 이하의 깊이를 갖는 리세스를 형성하고, 이 형성에 이어서 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상단이 평탄 랜드의 상부와 그 각 리세스의 저부의 사이의 높이차가 0.5 - 2.0 ㎛의 범위내에 있도록 돌기를 가공함으로써 고정밀도로 용이하게 제조될 수 있다. 결과적으로, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상단이 평탄 랜드의 형상, 리세스와 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 랜드의 사이의 높이차, 중심선의 기준 길이에 대한 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 리세스에 대응하는 중심선의 선분의 총 길이의 비율, 리세스의 피치 및 랜드의 표면 조도 등이 소정의 형상 및 값으로 형성된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소들의 트랙션 접촉면들의 적어도 하나는 롤링 요소 표면의 표면 조도를 100 nm 이하의 10개 지점 평균조도(Rz)로 한 다음, 리세스들과 리세스들간의 상단이 평탄 랜드들의 교호 배열을 형성하도록 롤링 요소의 표면에서 동일한 간격으로 0.5 - 2.5 ㎛의 깊이를 각각 갖는 리세스를 형성함으로써 고정밀도로 용이하게 제조될 수 있다. 표면 조도의 이전 처리에 의해, 상단이 평탄 랜드의 상부는 100 nm 이하의 조도를 갖는다. 리세스의 후가공에 의해, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 랜드의 형상, 리세스 및 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 랜드의 사이의 높이차, 중심선의 기준 길이에 대한 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 리세스에 대응하는 중심선의 선분의 총 길이의 비율, 리세스의 피치 등이 소정의 형상 및 값으로 형성된다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소들의 트랙션 접촉면들의 적어도 하나는, 절단, 연삭, 블라스팅(blasting), 레이저 가공 및 에칭으로부터 선택된 적어도 하나의 가공에 의해 리세스를 형성하고 휘니싱, 래핑, 절단, 연삭 및 전기분해 연마로부터 선택된 적어도 하나의 가공에 의해 상단이 평탄 랜드를 형성함으로써 고정밀도로 제조될 수 있다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상단이 평탄 랜드의 형상, 리세스와 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 랜드의 사이의 높이차, 중심선의 기준 길이에 대한 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 리세스에 대응하는 중심선의 선분의 총 길이의 비율, 리세스의 피치 및 랜드의 표면 조도 등이 소정의 형상 및 값으로 형성된다. 결과적으로, 고정밀 형성 미세 구조는 리세스와 랜드의 가공을 각각 선택함으로써 다양한 불규칙성에 대응하여 제공될 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소들의 트랙션 접촉면들의적어도 하나는, 숏 피닝(shot peening), 연마, 절단 및 초정밀 마무리 가공(super finishing)으로부터 선택된 적어도 하나의 가공에 의해 리세스 및 돌기를 형성하고 롤러 버니싱(burnishing)에 의해 매끄러운 표면을 갖는 상단이 평탄 랜드 안으로 돌기를 형성함으로써 단기간에 고정밀도로 제조될 수 있다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상단이 평탄 랜드의 형상, 리세스와 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 랜드의 사이의 높이차, 중심선의 기준 길이에 대한 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 리세스에 대응하는 중심선의 선분의 총 길이의 비율, 리세스의 피치 및 랜드의 표면 조도 등이 소정의 형상 및 값으로 형성된다. 롤러 버니싱에 의한 처리는 래핑과 미러 연마에 의한 처리에 비교하여 랜드를 형성하기위해 요구되는 시간을 감소하는 역할을 함으로써 제조 비용이 절감될 수 있다. 더욱이, 트랙션 접촉면의 내구성은 응력에 의해 발생된 가공 및 가공 경화 중에 롤링 요소의 표면에 발생되는 압축 잔여 응력의 결과로서 개선될 수 있다. 더욱이, 상단이 평탄 랜드에는 예를 들어 래핑에 의해 형성된 랜드의 에지보다 더욱 둥근 에지가 제공될 수 있다. 이는 트랙션 접촉면상에서 랜드의 에지에 의해 일어나는 손상의 발생을 현저하게 감소함으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소의 트랙션 접촉면 들 중 적어도 하나는, 소정 치수의 리세스가 단일의 R(반경), 사다리꼴 형상, V-자형 및 복합(R)에서 선택된 적어도 하나의 형상을 갖는 블레이드 팁 단부와 블레이드 팁 단부로부터 0.5-2.5 ㎛로 이격된 위치에서 4-150 ㎛의 폭을 갖는 도구를 이용하여 고정밀도로 형성되는 것에서 제조될 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소의 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는, 소정 치수의 리세스가 둥근 블레이드 팁 단부와 0.2 mm 이하의 R을 갖는 도구를 이용하여 회전시킴으로써 고정밀도로 형성되는 것에서 제조될 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소의 트랙션 접촉면 들 중 적어도 하나는, 리세스와 랜드에 각각 대응하는 절단 블레이드들을 갖고 그 사이의 치수차가 0.5-2.5 ㎛인 단일 도구를 사용하여 리세스와 상단이 평탄 랜드를 동시에 형성함으로서 단기간에 형성될 수 있다. 결과적으로, 리세스와 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상단이 평탄 랜드의 사이의 높이차는 0.5-2.5 ㎛의 범위내에 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상단이 평탄 랜드의 상부의 10개 지점 평균 조도(Rz)가 100 nm 이하 또는 40 nm 이하인 롤링 요소의 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 평균 입자 직경 9 ㎛이하의 연마 입자를 갖는 고정식 연마 입자 도구를 사용하여 랜드를 가공함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상단이 평탄 랜드의 상부의 10개 지점 평균 조도(Rz)가 100 nm 이하 또는 40 nm 이하인 롤링 요소의 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 평균 입자 직경 30 ㎛이하의 연마 입자를 갖는 탄성 회전 숫돌을 사용하여 랜드를 형성함으로써 제조될 수 있다.

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체에서, 롤링 요소의 트랙션 접촉면 들 중 적어도 하나는 다음과 같은 방식으로 제조될 수 있다. 롤링 요소는 중심축에 대해 회전하고, 동시에 롤링 요소와 도구는 롤링 요소의 중심축의 방향과 상호 접촉 중에 중심축에 대해 직각인 방향으로부터 선택된 적어도 하나의 방향으로 상대 이동한다. 공정에 의해, 트랙션 접촉면의 미세구조는 리세스가 롤링 요소의 회전 방향을 따라 지속적으로 단시간에 형성되는 것에서 형성될 수 있고, 리세스 형성후 연마를 수행하는 경우, 연마 입자 또는 피절단물은 리세스가 나선형의 형상이기 때문에 원활하게 배출될 수 있어, 연마가 양호한 절단 에지로 항상 수행될 수 있고 마무리 가공이 효율적으로 수행될 수 있다.

예

예1 내지 예10과 비교예1을 이하에 설명하기로 한다.

예1

본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체의 2개의 롤링 요소(시편)(22, 24)는 다음과 같은 방식으로 제조되었다. 롤링 요소들 중 하나(평탄 시편)(24)는 침탄-담금질-뜨임된 JIS SCM420H 강(크로뮴 몰리브듐 강)으로 제작되었고, 40mm의 직경, 20mm의 두께 및 트랙션 접촉면으로서 형성된 평탄 원통형 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 연마 및 초정밀 마무리 가공 후에, 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 외부면은 5kg/cm²의 공기압에서 0.05mm의 평균 입자 직경 및 Hv750의 비커스 경도를 갖는 강철 볼(ball)을 사용하여 공압식 숏-피닝 기계(pneumatic shot-peeningmachine)에 의해 숏-피닝되었다. 이때, 발사기 노즐은 롤링 요소(평탄 시편)(24)를 회전시키면서 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 회전축의 방향으로 왕복되어서, 볼 발사량은 외부면 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하였다. 더욱이, 볼 발사 시간은 20초로 설정되었다. 임의의 리세스들과 돌기가 숏 피닝에 의해 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 외부면에 형성되었다. 숏 피닝 처리 이후에, 외부면의 돌기는 테이프 래핑(tape lapping)에 의해 절삭되었다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면이 형성되었고, 딤플(dimple) 및 상부 평탄 랜드(land)의 조합 형상의 미세 조직을 가졌다. 트랙션 접촉면의 다음의 측정 결과로서, 딤플 중에, 0.1 내지 1.0μm의 깊이와 5 내지 30μm의 직경을 갖는 딤플이 트랙션 접촉면의 기준 면적의 38%를 차지하였고, 딤플의 개수는 100 μm²당 28개이다. 더욱이, 트랙션 접촉면의 JIS B0601-1994에 기재된 산술 평균 조도(Ra)는 0.121μm이었고, JIS B0601-1994에 기대된 그 최대 높이(Ry)는 0.780μm이었다.

다른 롤링 요소[크라우닝(crowning) 시편](22)는 침탄-담금질-뜨임된 JIS SCM420H 강으로 제작되었고, 40mm의 직경, 20mm의 두께 및 트랙션 접촉면으로서 형성된 700mm의 반경(R)을 갖는 크라우닝 형상의 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)의 외부면은 연마되고 초정밀 마무리 가공되었다. 이렇게 형성된 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)의 트랙션 접촉면은 산술 평균 조도(Ra)가 0.021μm이고 그 최대 높이(Ry)가 0.155μm인 표면 조도를 가졌다.

이렇게 생성된 롤링 요소(시편)(22, 24)는 도2에 도시된 2-실린더 회전 시험기(21)에 설치되었고, 2-실린더 회전 시험기(21)를 사용하여 회전 미끄럼 시험이 수행되었다. 예1에서는 트랙션 계수는 5%의 미끄럼율에서 계산되었다. 최대 베어링 압력은 헤르치안 접촉으로 0.53GPa이었고, 헤르치안 접촉 타원은 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 평행하게 연장된 길이인 단축 직경이 0.18mm이고, 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 대해 직각으로 연장되는 길이인 장축 직경이 2.8mm였다.

도2에 도시한 바와 같이, 2-실린더 회전 시험기(21)는 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)을 지지하는 피구동축(25)과 롤링 요소(평탄 시편)(24)를 지지하는 주축(23)을 포함한다. 토크 센서(26)는 주축(23)에 제공된다. 주축 타이밍 벨트(28)는 주축(23)과 서보 모터(27)의 모터 축(27a)에 걸쳐 있다. 피구동축(25)은 베어링(29)을 통하여 축방향에 직각인 방향으로 이동가능한 활주 베이스(34)에 고정된다. 피구동축 타이밍 벨트(31)는 피구동축(25)과 활주 베이스(34)에 고정된 서보 모터(30)의 모터 축(30a)에 걸쳐 있다. 양 롤링 요소(시편)(22, 24)는 에어 실린더(32)로 활주 베이스(34)에 압력을 인가함으로써 회전 접촉을 이룬다. 트랙션 계수는 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 측부상의 기동력 전달 시스템(주축(23))에 제공된 토크 센서(26)에 의해 주축(23)에서 발생된 토크를 측정함으로써 계산될 수 있다. 예1 내지 예10과 비교예 1의 시험에서, 미끄럼율은 0-5 % 이었고, 평균 회전 속도는 5.2 m/s이었고, 평균 축 회전수는 500 rpm이었고(주축(23)과 피구동축(25)의 회전수의 합계는 1000 rpm이었음), 회전 속도는 주축(23)과 피구동축(25)에 균일하게 차동을 적용하여서 일정한 것으로 가정하였다. 하나의 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)와 다른 하나의 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 사이의 회전 접촉은 100 ℃에서 설정된 트랙션 오일을 포함하는 오일조(33)내에서 수행되었다. 니산 CVT 유체 KTF-1(익스트로이드(Extroid) CVT 전용 트랙션 유체)가 트랙션 오일로서 사용되었다. 에어 실린더(32)에 의해 인가된 압력에 의해 발생된 수직 하중은 147N으로 설정되었다.

예2

양 롤링 요소(시편)(24, 22)는 표1 및 2에 기재된 다른 조건만을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 예2의 롤링 요소(시편)(24, 22)는 이하의 관점에서 예1과 상이하다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 27%이었다. 딤플의 개수는 100 ㎛²당 22개였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.087 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.507 ㎛이었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.012 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.093 ㎛이었다. 회전 미끄럼 시험은 전술한 예1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

예3

양 롤링 요소(시편)(24, 22)는 표1 및 2에 기재된 다른 조건만을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 예3의 롤링 요소(시편)(24, 22)는 이하의 관점에서 예1과 상이하다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 18%이었고, 딤플의 개수는 100 ㎛²당 16개였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.093 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.502 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.015 ㎛이었고 최대 높이(Ry)는 0.10 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일하게 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 4

양 롤링 요소(24, 22; 시편)는 표1 및 2에 기재된 다른 조건만을 제외하고는 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 실시예 4의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 1과 상이하다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 6%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 11개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.076 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.406 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.016 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.118 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 5

롤링 요소(24; 평탄한 시편)는 실시예 2의 테이프 래핑이 래핑으로 변경되었다는 점을 제외하고는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 목표치는 실시예 2의 값과 동일하였다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 실시예 5의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 2의 것과 상이하였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 22%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 19개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.095 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.552 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.014 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.110 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 6

롤링 요소(24; 평탄한 시편)는 실시예 2의 테이프 래핑이 미러 폴리싱으로 변경되었다는 점을 제외하고는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 목표치는 실시예 2의 값과 동일하였다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 실시예 6의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 2의 것과 상이하였다. 롤링요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 25%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 20개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.081 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.473 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.013 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.095 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 7

롤링 요소(24; 평탄한 시편)는 실시예 2의 침탄-담금질-뜨임의 열처리가 침탄질화-담금질-뜨임으로 변경되었다는 점을 제외하고는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 목표치는 실시예 2의 값과 동일하였다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 실시예 7의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 2의 것과 상이하였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 20%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 17개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.088 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.522 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.018 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.099 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 8

롤링 요소(24; 평탄한 시편)는 실시예 2의 일본공업표준 SCM420H 강을 침탄-담금질-뜨임한 것을 일본공업표준 SUJ2 강(탄소 크롬 고함유 강)을 담금질-뜨임하는 것으로 변경하였다는 점을 제외하고는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 목표치는 실시예 2의 값과 동일하였다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)는 전술한 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 실시예 8의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 2의 것과 상이하였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 23%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 22개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.073 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.472 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.017 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.104 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 9

롤링 요소(24; 평탄한 시편)는 실시예 8의 열처리 방법이 침탄질화-담금질-뜨임으로 변경되었다는 점을 제외하고는 전술한 실시예 8과 동일한 방법으로 제조되었다. 목표치는 실시예 8의 값과 동일하였다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)는전술한 실시예 8과 동일한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 실시예 9의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 8의 것과 상이하였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 27%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 27개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.095 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.634 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.018 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.110 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

실시예 10

롤링 요소(24; 평탄한 시편)는 공정 및 목표치가 전술한 실시예 2와 동일하게 되도록 제조되었고 동일한 재료로 제조되었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)는 롤링 요소(24; 평탄한 시편)와 동일한 재료로 제조되었고, 숏 피닝(shot peening)과 테이프 래핑이 연마 및 초정밀 마무리(super finishing) 공정 후에 수행되었다는 점을 제외하고는 롤링 요소(24; 평탄한 시편)와 동일한 공정으로 제조되었다. 롤링 요소(24, 22; 시편)의 트랙션 접촉면의 미세구조는 딤플 및 상부 평탄 랜드(land)의 조합체이었다. 이와 같이 제조된 실시예 10의 롤링 요소(24, 22; 시편)는 이하의 관점에서 실시예 2의 것과 상이하였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 21%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 22개였다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.095 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.487 ㎛이었다. 한편, 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 직경이 5 내지 30 ㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0 ㎛인 딤플의 전체 면적의 비율은 22%이었고, 100 ㎛²당 딤플의 개수는 20개였다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.087 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.514 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다.

비교 실시예 1

롤링 요소(22, 24; 시편)는 전술한 실시예 1과 동일한 재료로 제조되었다. 롤링 요소(22, 24; 시편)은 딤플 없이 평활 트랙션 접촉면을 갖도록 형성된 초정밀 마무리 공정을 단순히 받는다는 점에서 실시예 1 내지 10과 상이하다. 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.018 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.102 ㎛이었다. 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.021 ㎛이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.120 ㎛이었다. 롤링 활주 시험은 전술한 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었고 트랙션 계수가 계산되었다. 실시예 1 내지 10과 비교 실시예 1의 롤링 요소(24; 평탄한 시편)의 제조 조건 및 얻어진 특성은 표1에 도시되고, 실시예 1 내지 10과 비교 실시예 1의 롤링 요소(22; 크라우닝 시편)의 제조 조건 및 얻어진 특성은 표2에 도시된다. 비교 실시예 1의 트랙션 계수에 대한 각 실시예 1 내지 10의 트랙션 계수 비율은 5%의 슬립 비율에서 실시예 1 내지 10과 비교 실시예 1에서 얻어진 트랙션 계수에 근거하여 표3에 도시된다.

주:

*1: C: 침탄, Q: 담금질, T: 뜨임

CN: 침탄질화

*2: G: 연마, SF: 초마무리, SP: 숏 피닝

TL: 테이프 래핑, L:래핑, MP: 경면 폴리싱

*3: 입자 직경(mm) *4: 공기압(MPa)

*5: D-L 코움: 딤플 및 상부 평탄 랜드의 조합체

*6: 직경이 5 내지 30㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0㎛인 딤플

*7: 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한 딤플의 전체 면적의 비율

*8: 100㎛²당 딤플의 개수

*9: 깊이가 3㎛인 위치에서의 경도

주:

*1: C: 침탄, Q: 담금질, T: 뜨임

*2: G: 연마, SF: 초마무리, SP: 숏 피닝

TL: 테이프 래핑

*3: 입자 직경(mm) *4: 공기압(MPa)

*5: GM: 원주 방향으로의 연삭 마크

D-L 코움: 딤플 및 상부 평탄 랜드의 조합체

*6: 직경이 5 내지 30㎛이고 깊이가 0.1 내지 1.0㎛인 딤플

*7: 압연 접촉면의 기준 면적에 대한 딤플의 전체 면적의 비율

*8: 100㎛²당 딤플의 개수

*9: 깊이가 3㎛인 위치에서의 경도

표3에 도시된 결과로부터 명백한 바와 같이, 만족스런 트랙션 계수가 실시예 1 내지 10에 나타나게 되었다. 딤플 및 상부 평탄 랜드의 조합체 형태로 롤링 요소(24, 22)의 각각 또는 하나의 트랙션 접촉면의 미세구조를 제조하고, 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한 5 내지 30 ㎛의 직경 및 0.1 내지 1.0 ㎛의 깊이를 갖는 함몰 부의 전체 면적의 비율을 5 내지 40%로 하고, 딤플를 전체 트랙션 접촉면에 걸쳐 사실상 균일하게 분포시키고, 딤플를 상호 독립적으로 그리고 상부 평탄 랜드를 딤플들 사이에 제조하고, 또한 5 내지 30 ㎛의 직경 및 0.1 내지 1.0 ㎛의 깊이를 갖는 딤플의 개수를 100 ㎛²당 10 내지 30개의 범위 내에 있게 하고 산술 평균 조도(Ra)가 0.07 내지 0.15 ㎛ 또는 최대 높이(Ry)가 0.4 내지 1.0 ㎛가 되도록 트랙션 접촉면의 표면 조도를 정함으로써, 만족스러운 트랙션 계수가 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있다.

대조적으로, 비교 실시예 1에 있어서, 양 롤링 요소가 평판 트랙션 접촉면을 갖게 형성되도록 초정밀 마무리 되었으므로, 트랙션 계수는 임의의 실시예 1 내지 10의 트랙션 계수보다 더 작게 나타났다.

다음으로, 예 11 내지 17과, 비교예 2 내지 6을 설명하기로 한다.

예 11

롤링 요소(평탄 시편)(24)는 침탄-담금질-뜨임된 JIS SCM420H로 제작되었고, 40mm의 직경, 20mm의 두께 및 트랙션 접촉면으로서 형성된 평탄 원통형 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 연마 및 초정밀 마무리 가공 후에, 롤링 요소(시편)(24)의 외부면은 5kg/cm²의 공기압에서 0.05mm의 평균 입자 직경 및 Hv750의 비커스 경도를 갖는 강철 볼(ball)을 사용하여 공압식 숏-피닝 기계(pneumatic shot-peening machine)에 의해 숏-피닝되었다. 이때, 발사기 노즐은 롤링 요소(평탄 시편)(24)를 회전시키면서 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 회전축의 방향으로 왕복되어서, 강철 볼의 볼 발사량은 외부면 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하였다. 볼 발사 시간은 20초로 설정되었다. 오목부들과 오목부들 사이의 돌출부가 숏 피닝에 의해롤링 요소(평탄 시편)(24)의 외부면에 임의로 형성되었다. 숏 피닝 이후에, 외부면의 돌출부는 테이프 래핑(tape lapping)에 의해 기계 가공되었다. 이렇게 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면이 형성되었고, 딤플(dimple) 및 상부 평탄 랜드(land)의 조합 형태의 미세 조직을 가졌다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면은 0.08의 컷오프(cutoff) 및 0.4mm의 측정 길이로 트레이서 타입의 표면 조도 시험기(tracer type surface roughness tester)를 사용하여 측정되었다. 표면 조도 시험기는 도꾜 세이미쯔 캄파니, 리미티드에 의해 생산된 서프콤(Surfcom) 1400A이었다. 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한 딤플의 전체 면적의 비율은 화상 분석에 의해 결정되었다. 결국, 딤플 중에서, 0.1 내지 1.0μm의 깊이와 5 내지 30μm의 직경을 갖는 딤플이 트랙션 접촉면의 기준 면적의 38%를 차지하였다. 롤링 요소(시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.121μm이었고, 그 최대 높이(Ry)는 0.780μm이었다.

롤링 요소[크라우닝(crowning) 시편](22)는 침탄-담금질-뜨임된 JIS SCM420H로 제작되었고, 40mm의 직경, 20mm의 두께 및 트랙션 접촉면으로서 형성된 700mm의 반경(R)을 갖는 크라우닝 형상의 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)의 외부면은 트랙션 접촉면으로 형성되도록 연마되고 초정밀 마무리 가공되었다. 이렇게 형성된 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)의 트랙션 접촉면은 산술 평균 조도(Ra)가 0.021μm이고 그 최대 높이(Ry)가 0.155μm인 표면 조도를 가졌다.

이렇게 생성된 롤링 요소(시편)(22, 24)는 도2에 도시된 2-실린더 롤링 시험기(21)에 설치되었고, 예 1에서와 동일한 조건 하에 롤링 미끄럼 시험이 수행되었다. 트랙션 계수 및 오일 필름 형성율이 5%의 미끄럼율에서 계산되었다. 최대 베어링 압력은 헤르치안 접촉으로 0.53GPa이었고, 헤르치안 접촉 타원은 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 평행하게 연장된 길이인 단축 직경이 0.18mm이고, 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 대해 직각으로 연장되는 길이인 장축 직경이 2.8mm였다.

예 12

롤링 요소(평탄 시편)(24)는 표4에 나열된 상이한 조건을 제외하고는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 이렇게 생산된 예 12의 롤링 요소(평탄 시편)(24)는 이하의 점에 대하여 예 11의 롤링 요소와 상이하였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한, 5 내지 30μm의 직경 및 0.1 내지 1.0μm의 깊이를 갖는 딤플의 총 면적의 비는 30%였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.087μm였고 그 최대 높이(Ra)는 0.507이었다. 한편, 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)가 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 롤링 미끄럼 시험 및 트랙션 계수 및 오일 필름 형성율의 계산이 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

예 13

롤링 요소(평탄 시편)(24)가 연마 및 마무리 가공을 통해 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었지만, 연마 및 마무리 가공후에 롤링 요소(평탄 시편)(24)는 250m/분의 절삭 속도, 0.05mm/회전의 이송 속도, 및 0.003mm의 반경방향절삭 깊이의 조건 하에서, R200μm을 갖는 둥근 단부를 구비한 소결된 입방 질화 붕소(cubic boron nitride; c-BN) 공구를 사용하여 초정밀 절삭되었다. 따라서, 원주방향 홈과 원주방향 홈들 사이의 돌출부들이 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 외부면에 형성되었다. 다음으로, 돌출부들이 테이프 래핑에 의해 기계 가공되어 상부 평탄 랜드를 형성함으로써, 원주방향 홈 및 상부 평탄 랜드가 트랙션 접촉면에 형성되었다. 이렇게 형성된 트랙션 접촉면은 원주방향 홈 및 상부 평탄 랜드의 조합의 미세 조직을 가졌다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한 홈의 총 면적의 비는 25%였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.034μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.241μm이었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 롤링 미끄럼 시험과 트랙션 계수 및 오일 필름 형성율의 계산이 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

예 14

롤링 요소(평탄 시편)(24)는 테이프 래핑의 상이한 조건을 제외하고는 예13에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 이렇게 생산된 예 14의 롤링 요소(평탄 시편)(24)는 이하의 점에서 예 13의 롤링 요소와 상이하였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한 원주방향 홈의 총 면적의 비는 10%였다. 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.084μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.880μm이었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 롤링 미끄럼 시험과 트랙션 계수 및 오일 필름 형성율의 계산이 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

예 15 내지 예 17과, 비교예 2 및 비교예 4 내지 6

롤링 요소(평탄 시편)(24)는 초정밀 마무리 가공 단계 이후의 숏-피닝 단계 및 테이프 래핑 단계가 생략되고 초정밀 마무리 가공 시간이 변경된 것을 제외하고는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 연마 단계에서 형성된 연마 흔적은 초정밀 마무리 가공에 의해 제거되었다. 이렇게 생산된 예 15 내지 예 17과, 비교예 2 및 비교예 4 내지 6의 롤링 요소(평탄 시편)(24)는 예11의 롤링 요소와 상이하였다. 예 15에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.026μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.180μm이었다. 예 16에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.020μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.134μm이었다. 예 17에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.033μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.313μm이었다. 비교예 2에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.017μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.102μm이었다. 비교예 4에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.033μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.275μm이었다. 비교예 5에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.068μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.203μm이었다. 비교예 6에서, 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.054μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.313μm이었다.

롤링 요소(크라우닝 시편)(22)는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 롤링 미끄럼 시험과 트랙션 계수 및 오일 필름 형성율의 계산이 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

비교예 3

롤링 요소(평탄 시편)(24)는 숏-피닝 단계 이후의 테이프 래핑 단계가 생략된 것을 제외하고는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 이렇게 생산된 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra)는 0.125μm이었고 그 최대 높이(Ry)는 0.686μm이었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)는 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 롤링 미끄럼 시험과 트랙션 계수 및 오일 필름 형성율의 계산이 예 11에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

예 11 내지 예 17과 비교예 2 내지 6에서의 롤링 요소(평탄 시편)(24)의 생산 조건 및 얻어진 특징은 표4에 나타나 있고, 롤링 요소(크라우닝 시편)(22)의 생산 조건 및 얻어진 특징은 표5에 나타나 있다. 비교예 2에서의 트랙션 계수에 대한 예 11 내지 17 및 비교예 2 내지 6에서의 트랙션 계수의 비는 5%의 미끄럼율에서 예 11 내지 17 및 비교예 2 내지 6에서 얻어진 트랙션 계수에 근거하여 표4에 나타나 있다. 또한, 비교예 2에서의 오일 필름 형성에 대한 예 11 내지 17 및 비교예 2 내지 6에서의 오일 필름 형성율의 비는 5%의 미끄럼율에서 예 11 내지 17 및 비교예 2 내지 6에서 얻어진 오일 필름 형성율에 근거하여 표4에 나타나 있다.

주: *1: G: 연마, SF: 초정밀 마무리 가공, SP: 숏 피닝,

TL: 테이프 래핑, UPC: 초정밀 절삭

*2: 입자 직경(mm)

*3: 공기압(MPa)

*4: D-L 조합: 딤플 및 랜드의 조합

G-L 조합: 원주 방향 홈 및 상부 평탄 랜드의 조합

DC GM: 불연속 연마 흔적

*5: 딤플 및 홈 면적비

주: *6: 트랙션 계수비: 본 발명의 예 대 비교예 2

*7: 오일 필름 형성율: 본 발명의 예 대 비교예 2

주: *1: 열처리 이후의 기계 가공 단계

*2: G: 연마, SF: 초정밀 마무리 가공

*3: 숏 피닝 조건

*4: 입자 직경(mm)

*5: 공기압(MPa)

*6: 원주방향으로의 연마 흔적

*7: 5 내지 30μm의 직경 및 0.1 내지 1.0μm의 깊이를 갖는 딤플 에 대한 표면 조도

*8: 트랙션 접촉면의 기준 면적에 대한 딤플의 전체 면적의 비

표4로부터 명백한 바와 같이, 예11 내지 17에서, 트랙션 접촉면의 오일 유지 부피(V₀)(DIN EN ISO 13565-1 및 DIN EN ISO 13565-2 에 따른 특별 베어링 곡선의 매개변수)는 7×10^-6(mm³/mm²) 내지 3×10^-4(mm³/mm²)의 범위 내에 있었고, 오일 유지 깊이 비율(K)는 0.9 내지 2.0의 범위 내에 있다. 오일 유지 부피(V₀) 및 오일 유지 깊이 비율(K)은

V₀= [(100 - Mr2) x Rvk(μm)] / 200000(mm³/mm²)

K = Rvk / Rk

여기서, DIN EN ISO 13565-2에 의해 정의된 바와 같이, Mr2는 재질부를 표시하며, Rvk는 감소된 밸리 깊이를 표시하며, Rk는 코어 조도 깊이를 표시한다. 또한, 만족스런 트랙션 계수를 나타내었다.

게다가, 표4로부터 명백한 바와 같이, 예 11 내지 14에서, 롤링 요소의 트랙션 접촉면의 미세 조직을 위하여 딤플 및 상부 평탄 랜드의 조합 또는 원주방향 홈 및 상부 평탄 랜드의 조합을 채용함으로써 금속 접촉을 낮은 수준으로 유지하면서 트랙션 계수가 향상될 수 있음을 알았다.

더우나, 표4로부터 명백한 바와 같이, 예 13 및 14에서, 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경의 절반(a)에 대한, DIN4776에 따른 특별 베어링 곡선의 매개변수로서 설명된 트랙션 접촉면의 요철들 사이의 평균 공간(Sm)의 비(Sm/a)를 0.08 이하로 함으로써 트랙션 계수가 더욱 향상될 수 있음을 알았다.

이와 대조적으로, 비교예 2 내지 6에서, 오일 포집량(Vo)은 7×10^-6(mm³/mm²) 미만이었고, 포집된 오일 깊이율(K)은 0.9 미만이었다. 결과적으로, 비교예 2 내지 6에서의 트랙션 계수는 예 11 내지 17에서의 것보다 낮았다.

다음에, 예 18 내지 예 24 및 비교예 7이 설명될 것이다.

예 18 내지 예 24

롤링 요소(평평한 시편, 24)은 침탄-담금질-뜨임이 적용되어 40 ㎜의 직경, 20 ㎜의 두께 및 평평하며 원통형의 외부면을 갖는 원통 형상을 구비하도록 형성된 JIS SCM420H 강으로 제조되었다. 연삭 및 초정밀 마무리 후, 각각의 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 외부면에는 절삭 속도가 200 m/sec이고 이송 속도가 0.01 내지 0.03 ㎜/rev이고 반경 방향에서의 절삭 깊이가 0.003 ㎜인 조건에서 200 ㎛의 반경(R)을 갖는 둥근 단부를 구비한 소결된 입방형 보론 나이트라이드(c-BN) 공구를 사용하여 초정밀 절삭이 적용된다. 다음에, 연마된 외부면에 형성된 돌출부는 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 회전 방향에 평행한 원주 방향 홈과 상부가 평탄 랜드의 조합 형태의 미세 조직을 트랙션 접촉면에 형성하기 위해 테이프 래핑에 의해 가공되었다. 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 제조 조건 및 얻어진 특성은 표 6에 나타나 있다.

롤링 요소(크라운형 시편, 22)는 침탄-담금질-뜨임이 적용되어 40 ㎜의 직경, 20 ㎜의 두께 및 700 ㎜의 반경(R)을 갖는 크라운 형상의 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성된 JIS SCM420H 강으로 제조되었다. 각각의 롤링 요소(크라운형 시편, 22)의 외부면에는 표 7에 도시된 바와 같이 0.021 ㎛의 산술 평균 조도 및 0.155 ㎛의 최대 높이(Ry)를 가진 트랙션 접촉면을 형성하도록 연삭 및 초정밀 마무리가 적용되었다.

예 18 내지 예 24에서와 같이 제조된 롤링 요소(시편, 22, 24)는 도2에 도시된 2-실린더 롤링 시험기(21)에 설치되었고, 롤링 슬립 시험은 예 1에서와 동일한 조건에서 수행되었다. 예 18 내지 예 24에서의 점착 마찰 계수 및 오일막 형성 비율은 5%의 슬립 비율에서 계산되었다. 최대 지지 압력은 헤르치안 접촉에서 0.53 ㎬이었고, 헤르치안 접촉 타원형부는 0.18 ㎜의 보조축 직경 즉 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 평행하게 연장된 길이와 2.8 ㎜의 주축 직경 즉 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 수직하게 연장된 길이를 가졌다.

비교예 7

롤링 요소(평평한 시편, 24)은 초정밀 마무리 단계 후 초정밀 절삭 및 테이프 래핑 단계가 생략된 것을 제외하면 예 18에서와 동일한 방식으로 제조되었다. 이와 같이 제조된 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 산술 평균 조도(Ra) 및 최대 높이(Ry)는 표 6에 나타나 있다. 롤링 요소(크라운형 시편, 22)는 예 18에서와 동일한 방식으로 제조되었다. 롤링 슬립 시험과 트랙션 계수 및 오일막 형성 비율의 계산은 예 18 내지 예 24에서와 동일한 방식으로 수행되었다.

비교예 7에서의 트랙션 계수에 대한 각각의 예 18 내지 예 24에서의 트랙션 계수의 비율은 5%의 스립 비율에서 예 18 내지 예 24 및 비교예 7에서 얻어진 트랙션 계수에 기초하여 표 6에 나타나 있다. 비교예 7에서의 오일막 형성 비율에 대한 각각의 예 18 내지 예 24에서의 오일막 형성 비율의 비율은 5%의 슬립 비율에서 예 18 내지 예 24 및 비교예 7에서 얻어진 오일막 형성 비율에 기초하여 표 6에 나타나 있다.

주: *1: G:연삭, SF: 초정밀 마무리, UPC:초정밀 절삭, TL:테이프 래핑

*2: G-L: 원주 방향 홈 및 랜드의 조합, DC GM:불연속 연마 마크

주: *3: 트랙션 계수 비율: 예 대 비교예 7

*4: 오일막 형성 비율의 비율: 예 대 비교예 7

표 6으로부터 명백하지만, 예 18 내지 예 24에서, 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 미세 조직은 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 회전 방향과 평행한 원주 방향 홈과 상부가 평탄 랜드의 조합 형태이었다. 원주 방향 홈은 2 내지 10 ㎛의 폭, 10 내지 30 ㎛의 피치 및 0.1 내지 1.0 ㎛의 깊이를 가졌다. 오일 포획량(Vo)은 7×10^-6내지 3×10^-4(㎣/㎟)의 범위 내에 있었고, 포획된 오일 깊이는 0.9 내지 2.0의 범위 내에 있었다. 이와 같이, 만족스러운 트랙션 계수가 나타났다.

또한, 산술 평균 조도(Ra)가 0.03 내지 0.13 ㎛이거나 최대 높이(Ry)가 0.2 내지 0.9 ㎛가 되도록 된 트랙션 접촉면의 표면 조도의 결과로서, 트랙션 계수는 추가로 개선될 수 있고 효과도 시간에 걸쳐 유지될 수 있다.

반면, 비교예 7에서, 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 미세 조직은 불연속 홈 형태이었고, 오일 포획량은 7×10^-6(㎣/㎟) 미만이었고, 포획된 오일 깊이 비율(K)는 0.9 미만이었다. 트랙션 계수는 예 18 내지 예 24에서의 계수보다 낮은 것으로 나타났다.

다음에는 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 12가 설명될 것이다.

예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 11

롤링 요소(평평한 시편, 24)는 침탄-담금질-뜨임이 적용된 JIS SCr420H 강(크롬강), 침탄-담금질-뜨임이 적용된 JIS SCM420 강, 침탄질화-담금질-뜨임이 적용된 JIS SCM420H 강, 담금질-뜨임이 적용된 JIS SUJ2 강 및 침탄질화-담금질-뜨임이 적용된 JIS SUJ2 강으로 제조되었다. 롤링 요소(평평한 시편, 24)는 40 ㎜의 직경, 20 ㎜의 두께 및 평평한 원통형 외부면을 갖는 원통형 형상으로 형성되었다. 연삭 후, 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 외부면에는 홈들 사이에 원주 방향 홈 및 돌출부를 형성하기 위해 표 8에 지시된 바와 같이 공구 블레이드 팁을 갖는 다결정질 c-BN 공구를 사용하여 정밀 홈 절삭이 적용되었다. 원주 방향 홈은 등간격으로 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 회전 방향을 따라 연장된 나선형 홈 형태이었다. 다음에, 외부면 상에 형성된 돌출부는 소정 형상의 상부가 평탄 랜드를 형성하도록 테이프 래핑에 의해 가공되었다.

롤링 요소(크라운형 시편, 22)는 담금질-뜨임이 적용되어 40 ㎜의 직경, 20 ㎜의 두께 및 700 ㎜의 반경(R)을 갖는 크라운 형상의 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성된 JIS SUJ2 강으로 제조되었다. 연삭 후, 외부면은 0.01 ㎛의 산술 평균 조도 및 0.1 ㎛의 최대 높이(Ry)를 가진 트랙션 접촉면을 형성하도록 테이프 래핑에 의해 마무리되었다.

예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 11에서의 롤링 요소(시편, 24,22)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 예 11에서 사용된 바와 같은 표면 조도 시험기를 사용하여 측정되었으며, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 동일한 종방향 및 측방향 배율로 설정되었다. 예 25 내지 예 35에서의 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도3 내지 도13에 도시되어 있고, 비교예 8 내지 비교예 11에서의 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도14 내지 도17에 도시되어 있다. 또한, 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 11에서의 롤링 요소(크라운형 시편, 22)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도18에 도시되어 있다.

예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 11에서와 같이 제조된 롤링 요소(시편, 22, 24)는 도2에 도시된 2-실린더 롤링 시험기(21)를 사용하여 롤링 슬립 시험이 적용되었다. 2-실린더 롤링 시험기(21)의 구조는 상기에 설명되었으므로, 상세한 설명은 생략될 것이다. 시험에서, 슬립 비율은 0 내지 5%이었고, 평균 회전 속도는 1.1 m/s 및 5.2 m/s이었고, 평균 축 회전수는 5000 rpm 및 2500 rpm[주축(23) 및 피동축(25)의 회전수의 합은 각각 1000 rpm 및 2500 rpm이었다)]이었고, 회전 속도는 주축(23) 및 피동축(25)에 차동부를 균일하게 적용함으로써 일정하였다. 롤링 요소(시편, 22, 24)들 사이의 롤링 접촉은 100℃로 설정된 트랙션 오일을 함유한 유욕(33)에서 수행되었다. 닛산 CVT 유체 KTF-1[특수형 CVT 전용 트랙션 오일(Extroid CVT-exclusive traction oil)]이 트랙션 오일로서 사용되었다. 공기 실린더(32)에 의해 인가되는 압력에 의해 발생된 수직 부하는 150 N으로설정되었다. 최대 지지 압력은 헤르치안형 접촉부에서 0.53 ㎬이었고, 헤르치안형 접촉 타원은 보조축 직경 즉 0.18 ㎜의 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 평행하게 연장된 길이와, 주축 직경 즉 2.8 ㎜의 롤링 요소(22, 24)의 회전 방향에 수직으로 연장된 길이를 가졌다. 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 11에서의 트랙션 계수는 5%의 슬립 비율에서 계산되었다.

비교예 12

롤링 요소(평평한 시편, 24)는 담금질-뜨임이 적용되어 40 ㎜의 직경, 20 ㎜의 두께 및 평평한 원통형 외부면을 갖는 원통형 형상으로 형성된 JIS SUJ2로 제조되었다. 연삭 후, 외부면에는 트랙션 접촉면을 형성하도록 초정밀 마무리가 적용되었다. 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 및 비교예 11에서와 동일한 방식으로 얻어졌다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도19에 나타나 있다.

롤링 요소(크라운형 시편, 22)는 담금질-뜨임이 적용되어 40 ㎜의 직경, 20 ㎜의 두께 및 700 ㎜의 반경(R)을 갖는 크라운 형상의 외부면을 구비한 원통형 형상으로 형성된 JIS SUJ2로 제조되었다. 연삭 후, 외부면에는 트랙션 접촉면을 형성하도록 초정밀 마무리가 적용되었다. 롤링 요소(크라운형 시편, 22)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 및 비교예 11에서와 동일한 방식으로 얻어졌다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도20에 나타나 있다. 롤링 슬립 시험 및 트랙션 계수의 계산은 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 11에서와 동일한 방식으로 수행되었다.

예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 12에서의 롤링 요소(평평한 시편, 24)의 제조 조건 및 얻어진 특성은 표 8에 나타나 있다. 예 25 내지 35 및 비교예 8 내지 비교예 12에서의 롤링 요소(크라운형 시편, 22)의 제조 조건 및 얻어진 특성은 표 9에 나타나 있다. 5%의 슬립 비율에서 예 25 내지 예 35 및 비교예 8 내지 비교예 12에서 얻어진 트랙션 계수도 표 9에 나타나 있다.

주: *1: C: 침탄, Q: 담금질, T: 뜨임, CN: 침탄질화

*2: G: 연삭, PGC: 정밀 홈 절삭, TL: 테이프 래핑, SF: 초정밀 마무리

*3: R of curv: 곡률 반경

주 : *4: 상부 평탄 랜드의 상부로부터 리세스의 하부로의 깊이

*5: 중심선 상에서 절단시의 리세스의 비율

*6: LL: 상부 평탄 랜드의 길이

LR: 리세스의 길이

*7: 인접한 리세스들 사이의 간격

주: *8: 상부 평탄 랜드의 상부의 10-지점 평균 조도 Rz

*9: 중심선 상에서 절단시의 리세스(홈)들의 길이

주: *1: Q: 담금질, T: 뜨임

*2: G: 연마, TL: 테이프 래핑, SF: 초정밀 마무리

도8에서 명백한 바와 같이, 실시예 25-35에서 필터링되지 않은 주 프로파일의 각각의 상부 평탄 랜드의 상부와 각각의 리세스의 하부 사이에 높이차는 0.5-2.5 ㎛의 범위 내에 있다. 실시예 25-35 내의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각각의 상부 평탄 랜드의 상부 부분에서의 곡률 반경은 0.1-170 mm 내에 있다. 곡률 반경은 양호하게는 0.8-170 mm의 범위, 양호하게는 0.8-10 mm의 범위 내에 있다.

표9에서 명백한 바와 같이, 실시예 25-35에는 부합된 트랙션 계수가 나타나 있다. 반면에, 실시예 25-35에서의 트랙션 계수보다 낮은 트랙션 계수들은 비교예 8-12에 나타나 있다.

다음으로, 실시예 36-41 및 비교예 13이 설명된다.

실시예 36-39

종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)는 표10에 도시된 바와 같이 각각 담금질-뜨임 처리된 JIS SUJ2 강, 침탄-담금질-뜨임 처리된 JIS SCM420 강, 침탄-담금질-뜨임 처리된 JIS SCr420H 강, 침탄질화-담금질-뜨임 처리된 JIS SUJ2 강으로 제조되었다. 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)는 60 mm의 직경과 10 mm의 두께와 편평한 원통형 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 연마 후에, 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)의 외부면들은 원주상 홈들과 그 홈들 사이의 돌출부들을 형성하기 위해 각각 표10에 도시된 바와 같이 공구 블레이드 팁을 갖는 다결정 c-BN 공구를 이용하여 정밀한 홈 절단 처리되었다. 원주상 홈들은 동일한 간격으로 롤링 요소(편평도 시편)의 회전 방향을 따라 나선형으로 형성되고, 그 후에 돌출부들은 표10에 도시된 바와 같이 소정의 형상의 상부 평탄 랜드를 형성하도록 테이프 래핑에 의해 기계 가공 처리되었다. 이로써, 롤링 요소(편평도 시편)의 트랙션 접촉면(52)이 얻어졌다. 실시예 35-39에서 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)의 트랙션 접촉면의 프로파일 곡선은 도33-36에 도시되어 있다.

구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)는 60 mm의 직경과 10 mm의 두께와 30 mm의 반경(R)을 갖는 크라우닝 외부면을 갖는 원통 형상으로 담금질-뜨임 처리되고 형성된 JIS-SUJ2 강으로 제조되었다. 연마 후에, 외부면은 0.01 ㎛의 산술적 평균 거칠기(Ra)를 갖는 트랙션 접촉면을 형성하도록 테이프 래핑에 의해 마무리 가공되었다. 이로써, 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)의 트랙션 접촉면이 얻어졌다.

실시예 36-39에서 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)들 중 하나의 트랙션 접촉면의 프로파일 곡선은 도37에 도시되어 있다.

실시예 36-39에 따라 제조된 롤링 요소(시편)(52, 54a-54c)는 도32에 도시된 4개의 원통형 롤링 시험기를 이용하여 롤링 슬립핑 시험을 거쳤다. 실시예 36-39에서의 트랙션 계수들은 1% 및 3%의 슬립율에서 계산되었다.

도32에 도시된 바와 같이, 4개의 실린더 롤링 시험기는 종동측 롤링 요소(52)를 지지하는 회전 샤프트(51)와 구동측 롤링 요소(54a-54c)를 각각 지지하는 3개의 평행한 회전 샤프트(53a-53c)를 포함한다. 종동측 롤링 요소(52)의 외주면은 압력 인가 기구를 히용하여 회전 샤프트(53a-53c)들 중 하나[회전 샤프트(53a)]에 하중을 인가함으로써 구동측 롤링 요소(54a-54c)의 외주면과 접촉하도록 가압된다. 압력 인가 기구는 T 형상을 형성하도록 배치되고 수직 방향으로 요동 가능하게 지지된 3개의 아암(55a-55c)을 포함한다. 2개의 아암(55a, 55b)은 그 내부 단부가 상호 정렬 관계로 중첩되도록 선형으로 배치된다. 아암(55a, 55b)의 다른 단부들을 중량부(56)에 현수되어 있다. 잔여 아암(55c)은 아암(55a, 55b)의 중첩된 내부 단부들 중 상측면에 배치된 한 단부와, 구동측 롤링 요소(54a)를지지하는 회전 샤프트(53a) 상에 제공된 압력 인가부(57)와 접촉하는 반대 단부를 구비한다. 그렇게 제조된 4개의 원통형 롤링 시험기에서, 도32에 도시된 바와 같이 우측 및 좌측 중량부(56)들은 아암(55a-55c)을 통해 압력 인가부(57) 상에 작용함으로써 구동측 롤링 요소(54a-54c)는 종동측 롤링 요소(52)의 외주면 상에 가압된다. 트랙션 계수는 종동측 롤링 요소(52)를 지지하는 회전 샤프트(51)에 발생된 토오크를 측정함으로써 계산된다. 실시예 35-39의 시험에서, 회전 속도는 30 m/s이었고, 샤프트 회전수는 10000 rpm이었으며 슬립율은 0-3%이었고 구동측에 상이하게 인가되었다. 최대 베어링 압력은 헤르쯔 접촉으로 2.82 GPa이었고, 헤르쯔 접촉 타원은 종축 직경[즉, 1.3 mm의 롤링 요소(52, 54a-54c)의 회전 방향에 평행하게 연장된 길이]과 주축 직경[즉, 2.1 mm의 롤링 요소(52, 54a-54c)의 회전 방향에 수직으로 연장된 길이]을 갖는다. 닛산 CVT 유체 KTF-1(엑스트로이드 CVT-배타 트랙션 유체)의 오일 온도는 150℃ 이었다.

실시예 40

종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)는 침탄-담금질-뜨임 처리되고 표10에서 실시예 39로 지시된 바와 동일한 방식으로 생산된 JIS SCM420H 강으로 제조되었다. 이로써, 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)의 트랙션 접촉면이 얻어졌다. 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도40에 도시되어 있다. 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)는 트랙션 접촉면이 0.03 ㎛의 산술적 평균 거칠기를 갖도록 외부면이 연마 후에 초정밀 마무리 가공되는 점을 제외하고는 실시예 36-39에서와 동일한 방식으로 제조되고 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)와 동일한 재료로 제조되었다. 이로써 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)의 트랙션 접촉면들이 얻어졌다. 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)의 트랙션 접촉면들의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선들 중 하나는 도41에 도시되어 있다. 롤링 슬립핑 시험 및 트랙션 계수의 계산은 실시예 36-39에 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

실시예 41

종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)는 실시예 40에서 사용된 재료와 동일한 재료로 제조되고 실시예 40에서 설명된 것과 동일한 방식으로 생산되었다. 이로써 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)의 트랙션 접촉면이 얻어졌다. 구동측 롤링 요소(편평도 시편)(54a-54c)는 트랙션 접촉면이 연마 후에 초정밀 마무리 가공되어 0.05 ㎛의 산술적 평균 거칠기를 갖는 점을 제외하고는 실시예 40에서 설명된 바와 동일한 방식으로 생산되고 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)과 동일한 재료로 제조되었다. 이로써 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)의 트랙션 접촉면은 얻어졌다. 롤링 슬립핑 시험 및 트랙션 계수의 계산은 실시예 36-39에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

비교예 13

종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)는 담금질-뜨임 처리된 JIS SUJ2 강으로 제조되고 60 mm의 직경과 10 mm의 두께와 편평한 외부 원주면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 연마 후에, 외부면은 트랙션 접촉면을 형성하도록 초정밀 마무리 가공으로 처리되었다. 종동측 롤링 요소(편평도 시편)(52)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 도38에 도시되어 있다. 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)는 담금질-뜨임 처리된 JIS SUJ2 강으로 제조되고 60 mm의 직경과 10 mm의 두께와 30 mm의 R을 갖는 크라우닝형 외부면을 갖는 원통 형상으로 형성되었다. 연마 후에, 외부면은 트랙션 접촉면을 형성하도록 초정밀 마무리 가공으로 처리되었다. 롤링 요소(크라우닝 시편)(54a-54c)의 트랙션 접촉면들의 프로파일 곡선들 중 하나가 도39에 도시되어 있다. 롤링 슬립핑 시험 및 트랙션 계수들의 계산은 실시예 36-39에서 설명된 것과 동일한 방식으로 수행되었다.

실시예 36-40 및 비교예 13에서의 제조 조건, 얻어진 특성 및 트랙션 계수는 표10에 도시되어 있다.

주: *1: C: 침탄, Q: 담금질, T: 뜨임, CN: 침탄질화

*2: G: 연마, PGC : 정밀 홈 절단, TL: 테이프 래핑, SF: 초정밀 마무리

*3: R of 곡선 : 곡률 반경

*5: 중심선 상에서 절단시의 리세스의 비율

*6: LL: 상부 평탄 랜드의 길이

LR: 리세스의 길이

*7: 인접한 리세스들 사이의 간격

참고: *8: 상부 평탄 랜드의 상부의 10도 평균 조도(Rz)

*9: 중심선에서 절삭된 리세스(홈)의 길이

참고: *10: 크라우닝 시편의 회전 방향에 수직으로 연장되는 주축 직경에 대한 홈의 피치의 비율

*11: 크라우닝 시편의 회전 방향에 수직으로 연장되는 주축 직경에 대한 홈의 길이의 비율

*12: 크라우닝 시편의 회전 방향에 수직으로 연장되는 부축 직경에 대한 홈의 길이의 비율

참고: *13: C: 침탄, Q: 담금질, T: 뜨임

*14: G: 연삭, TL: 테이프 래핑, SF: 초마무리

표10에서 알 수 있는 것처럼, 예36 내지 예41의 양호한 트랙션 계수가 표시되었고, 예36 내지 예41에서보다 더 낮은 비교예13의 트랙션 계수가 표시되었다. 또한, 롤링 요소의 회전 방향에 수직으로 연장되며 최대 부하에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 주축 직경에 대한 홈의 피치의 비율이 1.2 - 9%의 범위 내에 있는 것이 알려졌다. 최대 부하에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 주축 직경에 대한 홈의 피치의 비율은 양호하게는 2.4 - 6%의 범위 내에 있다. 필터링되지 않은 판독 프로파일 커브와 교차함으로써 세그먼트들로 분리된 중심선에 대해, 롤링 요소의 회전 방향에 수직으로 연장되며 최대 부하에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 주축 직경에 대한 홈에 대응하는 각각의 세그먼트의 길이의 비율은 0.6 - 2%의 범위 내에 있다. 또한, 롤링 요소의 회전 방향에 수직으로 연장되며 최대 부하에서 만들어진 헤르치안 접촉 타원의 부축 직경에 대한 홈에 대응하는 세그먼트의 길이의 비율이 0.8 - 3.2%의 범위 내에 있다는 것도 알려졌다. 또한, 리세스가 적어도 헤르치안 접촉 타원의 부축 직경보다 더 길게 연장된다는 것이 알려졌다.

예42가 이제 설명된다.

예42

두 개의 구동측 롤링 요소(평편 시편: 52)가 평편 원통형 외측 표면을 갖는 원통형 형상을 갖도록 제작되었다. 구동측 롤링 요소(52)들 중 하나는 0.08의 산술 평균 조도(Ra)를 갖는 트랙션 접촉면을 형성하도록 초마무리가 되었다. 다른 구동측 롤링 요소(52)는 0.1 - 0.12의 산술 평균 조도(Ra)를 갖는 외측 표면을 형성하도록 초마무리가 되었다. 이후에, 다른 구동측 롤링 요소(52)의 외측 표면은 롤러 버니싱이 되었고, 표면 조도에 대해서 간격을 두고 관찰되었고, 산술 평균 조도가 0.08이 될 때까지 반복적으로 롤러 버니싱이 되었다. 다른 구동측 롤링 요소(52)는 0.08의 산술 평균 조도(Ra)를 갖는 트랙션 접촉면을 형성하였다. 구동측 롤링 요소(크라우닝 시편, 54a - 54c)가 5mm의 R과 0.02의 산술 평균 조도(Ra)를 갖는 크라우닝형 트랙션 접촉면을 갖도록 제작되었다.

구름 미끄러짐 시험이 다음의 조건에서 도32에 도시된 4-실린더 구름 시험기를 사용해서 수행되었다. 평균 베어링 압력은 0.71GPa였다. 트랙션 오일 온도는 150℃였다. 회전 속도는 30m/s였다. 미끄러짐율은 3%였다. 롤링 요소(시편: 52, 54a - 54c)의 트랙션 계수가 계산되었다. 결과적으로, 구동측 롤링 요소(평편 시편: 52)들 중 하나의 트랙션 계수는 0.059였고, 다른 구동측 롤링 요소(평편 시편: 52)의 트랙션 계수는 0.08이었다. 트랙션 계수가 롤러 버니싱에 의해 매끄러워진 트랙션 접촉면을 형성함으로써 개선될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

또한, 예41의 내구성 시험이 도32에 도시된 4-실린더 구름 시험기를 사용해서 수행되었다. 시험 조건은 평균 베어링 압력이 3.51GPa, 트랙션 오일 온도가 120℃, 회전 속도가 30m/s, 미끄러짐율이 3%였다. 그 결과, 피동측 롤링 요소(52; 편평 시편)의 타 측의 수명은 피동측 롤링 요소(52; 편평 시편)의 한 측의 수명의 1.4배였다는 사실이 발견되었다.

도21, 도22, 도23a 및 도23b는 본 발명에 따른 본 발명의 트랙션 구동 회전 조립체의 롤링 요소의 일 실시예와 롤링 요소에 대한 공정을 도시하고 있다. 도21 내지 도23b에서, 롤링 요소(11)는 외주면이 트랙션 접촉면으로 형성된 원통 형태이다. 도23a는 롤링 요소(11)의 외주면의 개략적인 프로파일을 도시하고, 도23b는 롤링 요소(11)의 트랙션 접촉면의 개략적인 프로파일을 도시하고 있다.

도23a에 도시된 바와 같이, 깊이(D)를 갖는 리세스(12)는 롤링 요소(11)의외주면에 등간격으로 형성되어 있다. 이 깊이(D)는 10㎛이하이다. 그 결과, 교대로 배치된 리세스(12) 및 돌출부(14)가 형성된다. 특히, 도21에 도시된 바와 같이, 롤링 요소(11)의 한 단부는 주 필로블록(21)의 척(21a)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 롤링 요소(11)의 타 단부는 심압대(22)의 중심부(22a)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 절삭 및 연삭용 공구(23)는 롤링 요소(11)를 중심축 둘레에서 회전시키는 동안 롤링 요소(11)의 중심축 방향으로 일정한 속도로 이송된다. 이를 위해, 리세스(12)는 롤링 요소(11)의 외주면에 나선 홈 형태로 형성된다. 따라서, 리세스(12) 및 돌출부(14)는 롤링 요소(11)의 외주면에 등간격으로 교대로 형성된다. 이 때, [예를 들어, R(반경)이 50㎛인] 예리한 블레이드 팁 단부, 다이아몬드 공구 또는 TiN으로 피복된 코팅 공구 등을 구비한 다결정 c-BN 공구가 공구(23)로서 사용될 수도 있다. 공구(23)의 블레이드 팁 단부는 단일 R(반경), 사다리꼴(trapezoidal) 형상, V자 형상 및 복합 R로부터 선택된 적어도 하나의 형상일 수도 있다. 공구(23)는 0.5 내지 2.5㎛ 만큼 날개 팁 단부로부터 이격된 지점에서 4 내지 150㎛의 폭을 가질 수도 있다. 공구(23)는 또한 0.2mm이하의 R을 갖는 둥근 블레이드 팁 단부를 가질 수도 있다. 리세스(12)와 돌출부(14)가 도21에 확대된 크기로 도시되어 있지만, 이들은 실제적 미세한 요철이다. 도23a와 도23b의 점선들은 리세스(12)와 돌출부(14)가 형성되기 전에 외주면의 프로파일을 나타내고 있다.

다음에, 도23b에 도시된 리세스(12)와 상부 평탄 랜드(13) 사이의 높이 차이(H)가 0.5 내지 2.5㎛가 되고, 양호하게는 0.8 내지 1.2㎛가 되도록 롤링 요소(11)의 외주면의 돌출부(14)는 가공되어 상부 평탄 랜드(13)를 형성한다. 특히, 도22에 도시된 바와 같이, 3㎛의 입자 직경을 갖는 산화알루미늄 입자를 갖는 래핑 필름(26)이 한쌍의 이송 롤러(24, 25) 위에 신장된다. 롤링 요소(11)의 외주면은 래핑 필름(26)과 접촉하게 되고, 이와 동시에 래핑 필름(26)은 백 슈(27; back shoe)에 의해 롤링 요소(11)에 대항하여 압축된다. 롤링 요소(11)는 도22에 화살표에 의해 표시된 바와 같이 중심축 둘레에서 회전되는 반면, 래핑 필름(26)은 이송 롤러(24, 25)에 의해 화살표에 의해 표시된 일 방향으로 이송된다. 이를 위해, 리세스(12) 및 상부 평탄 랜드(13)을 갖는 트랙션 접촉면이 롤링 요소(11) 상에 형성된다. 래핑 필름(26)을 사용하는 연삭에 의해, 각 랜드(13)의 상부 부분은 그 한 측명 상에서 편평 프로파일 형상 또는 크라우닝(crowning) 형상일 수도 있다. 만약 필요하다면, 상부 평탄 랜드(13)의 프로파일 형상은 겹침 필름(26)의 공급 방향이나 또는 롤링 요소(11)의 회전 방향을 역전시킴으로써 적절하게 조절될 수 있다.

이렇게 얻어진 롤링 요소(11)의 트랙션 접촉면에 리세스(12)와 상부 평탄 랜드(13)가 롤링 요소(11)의 회전 방향, 즉 주연 방향을 따라 연속적으로 형성되고, 리세스(12)와 상부 평탄 랜드(13)는 등간격으로 교대로 형성된다. 다른 구성에 있어서, 리세스(12)와 상부 평탄 랜드(13) 사이의 높이 차는 0.5㎛ - 2.5㎛이다. 리세스(12)는, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 세그먼트로 분리된, 도23b에 도시된 중심선(C)에 대해 중심선(C)의 기준 길이에 대한 리세스(12)에 대응하는 세그먼트의 전체 길이의 비율이 15% - 60% 범위 이내가 되도록 형성된다.중심선(C)은 길이 방향으로 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 적분함으로써 결정된 평균 높이에 그려진 선이다. 또한, 리세스(12)는 도23b에 도시된 피치(P)가 10㎛ - 150㎛이고 도23b에 도시된 길이(폭, W)가 10㎛ - 40㎛이 되도록 형성된다. 피치(P)는 중심선(C)을 따라 인접 리세스(12)의 바닥들 사이로 연장되는 길이이다. 길이(W)는 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 리세스(12)에 대응하는 중심선(C)의 세그먼트의 길이이다. 상부 평탄 랜드(13)는 상부가 100nm 이하, 더 바람직하게는 40nm 이하의 평균 조도(Rz) 10을 갖도록 형성된다. 결과적으로, 초마무리와 같은 기계 가공에 의해 형성된 불규칙 연삭 자국을 갖는 종래의 롤링 요소와 비교하여, 롤링 요소(11)는 큰 동력의 전달을 가능하게 하는 트랙션 특성을 갖는다.

또한, 이 실시예의 경우에 리세스(12)는 차후의 연삭에 앞서 나선 홈 형상으로 형성된다. 나선 홈 형상 리세스(12)의 형성은 차후의 연삭 단계시 절삭편의 방출과 함께 연삭 입자의 분쇄와 낙하를 용이하게 할 수 있어, 연삭은 또한 항상 양호한 절삭 에지로 효율적으로 수행될 수 있다. 또한, 모따기된 모서리를 갖는 사다리꼴 랜드(13)와 크라우닝(crowning ) 형상 랜드(13)가 리세스(12)들 사이의 간격의 크기에 의해 영향을 받지 않고 고정밀도로 형성될 수 있다.

도24와 도25는 본 발명에 따른 롤링 요소와 그 공정의 다른 실시예를 도시한다.

도24에 도시된 바와 같이, 롤링 요소(11)의 외부 주연은 100nm 이하, 더 바람직하게는 40nm 이하의 평균 조도(Rz) 10을 갖도록 전기 분해 연마에 의해 형성된다. 구체적으로, 롤링 요소(11)는 주 필로(pillow) 블럭(21)의 척(21A)과 테일 스톡(22)의 중심(22A)에 의해 회전 가능하게 지지되어 양극 측 상에 배치된다. 전해액(30)은 음극 측 상의 회전 숫돌(28)을 가진 전해액 공급 유닛(29)으로부터 롤링 요소(11)의 외부 주연 표면에 공급된다. 이로 인해 롤링 요소(11)의 외부 주연 표면은 경면 연마된다. 이 경우에 있어서, 롤링 요소(11)의 외부 주연 표면의 조도는 원자 현미경으로 측정된다. 롤링 요소(11)의 외부 주연 표면의 이러한 형성에 의해, 차후의 리세스 형성 단계에서 형성되는 상부 평탄 랜드(13)는 100nm 이하 또는 40nm 이하의 평균 조도(Rz) 10을 갖는다.

결론적으로, 도25에 도시된 바와 같이, 리세스(12)는 롤링 요소(11) 외주연면에 형성된다. 리세스(12)는 그 두께가 0.5 내지 2.5㎛이도록 통상의 원형의 호형 단면을 갖는, 예컨대 얇은 블레이드형의 회전 숫돌(31)을 사용하는 롤링 요소(11)의 중심축 방향으로 동일한 간격으로 형성된다. 롤링 요소(11) 및 회전 숫돌(31)은 롤링 요소(11)가 주 필로 블록(21)의 척(21A)과 미부 스톡(22)의 중심(22A)의 회전축 주위로 회전하면서 롤링 요소(11)의 중심축 방향 및 중심축에 수직인 방향으로 서로에 대해 이동한다. 통상 원형의 호형 형상은 중심이 다르고 함께 결합된 2개의 원의 호형 부분을 구비할 수도 있다. 도25에서, 각 리세스(12)는 롤링 요소(11)의 원주 방향으로 계속 연장하는 홈의 형태이다. 또한, 리세스(12)는 나선형 홈의 형태일 수도 있다. 따라서, 선택적으로 정렬된 리세스(12)와 상부 평탄 랜드부(13)를 갖는 트랙션 접촉면은 롤링 요소(11)로 형성될 수 있다. 따라서, 트랙션 구동 회전 조립체의 롤링 요소(11)는 전술된 실시예에서 뿐만 아니라 우수한 트랙션 특성을 갖는 본 실시예에서 달성될 수 있다.

도26a 및 도26b는 본 발명에 의해 롤링 요소 및 이 프로세스의 다른 실시예를 도시한다.

도26a에 도시된 바와 같이, 리세스(12)와 상부 평탄 랜드부(13)는 미부 스톡(22)의 중심(22a)과 주 필로 블록(21)의 척(21a)과의 회전축 둘레로 롤링 요소(11)를 회전시키면서 리세스(12)와 상부 평탄 랜드부(13)의 각각 대응하는 도26b에 도시된 절단 블레이드(32a, 32b)를 갖는 공구(32)을 이용하는 롤링 요소(11)의 외주연면에 나선형 형태로 동시에 형성된다. 도26b에 도시된 바와 같이, 절단 블레이드(32a, 32b) 사이에 단차부(S)가 있다. 단차부(S)는 0.5 내지 2.5㎛이고 롤링 요소(11)의 중심축에 수직한 방향으로 연장한다. 본 실시예에 있어서, 우수한 트랙션 특성을 갖는 롤링 요소(11)는 전술된 실시예에 도시된 바와 같이 달성될 수 있고 소정의 치수 관계를 갖는 리세스(12)와 상부 평탄 랜드부(13)는 짧은 시간 주기에 효과적으로 형성될 수 있다.

도27 및 도28은 본 발명에 의한 롤링 요소와 그 프로세스의 다른 실시예를 도시한다.

롤링 요소(11)는 롤링 요소(11)의 중심축을 향해 리세스가 형성된 호형 단면을 갖는 외주연면을 가진다. 도27에 도시된 바와 같이, 롤링 요소(11)는 한쌍의 홀더(33, 34)에 의해 양측부 상에서 회전가능하게 지지된다. 리세스(12)는 절단 공구 또는 연삭 공구(35)을 이용하는 롤링 요소(11)의 외주연면에서 나선형 홈 형상으로 형성된다. 롤링 요소(11)는 회전 축 주위에서 회전되도록 연삭 공구(35)과 롤링 요소(11)는 접촉을 유지하면서 롤링 요소(11)의 중심축의 방향으로 상대적으로 이동된다. 결국, 돌출부(14)는 롤링 요소(11)의 외주연면 상의 리세스(12) 사이에 형성된다. 그 후, 돌출부(14)는, 홀더(33, 34)와 함께 회전축 주위로 롤링 요소(11)를 회전시키면서, 도28에서 도시된, 12 μm의 평균 연마 입자를 가지며 페놀계(phenol-based) 바인더를 포함하는 탄성 연마석(36)을 사용하여 정밀 다듬질된다. 따라서, 상부 평탄 랜드(13)가 형성되며, 트랙션 접촉면들은 리세스(12) 및 상부 평탄 랜드(13)에 교대로 배치된다. 상술된 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에서 생산된 롤링 요소(11)는 우수한 트랙션 특성을 나타낼 수 있다.

리세스(12) 및 상부 평탄 랜드(13)에 대한 프로세스는 상술된 실시예에서 설명된 프로세스에 한정되지 않는다. 리세스(12)는 숏 스피닝, 연마, 절단, 블라스팅, 레이저 가공 또는 에칭에 의해 형성될 수도 있다. 상부 평탄 랜드(13)는 래핑, 경면 연마, 정밀 다듬질, 절단, 연마, 전해 연마 또는 롤러 버니싱에 의해 형성될 수도 있다. 특히, 상부 평탄 랜드(13)는, 9 μm 이하의 평균 입자 직경의 연마 입자를 갖는 예를 들어 연마석 또는 래핑 막과 같은 고정 연마 입자 공구를 사용하여, 또는 30 μm 이하의 평균 연마 입자 직경을 갖는 예를 들어 에폭시 수지 도는 PVA와 같은 수지로 결합된 탄성 연마석 또는 고무로 결합된 타성연마석을 사용하여 상부 평탄 랜드(13)가 형성될 수도 있다.

도29a 내지 도31c는 롤링 요소(11)의 트랙션 접촉면의 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 상부 평탄 랜드(13) 및 리세스(12)의 형성의 예를 도시한다. 중심선(C)보다 높게 위치된 상부 평탄 랜드(13)의 형상의 예는, 도29a에 도시된 사다리꼴과, 도29b에 도시된 둥글게된 모서리를 갖는 대체로 사다리꼴과, 도29c에서 도시된 대체로 타원 호 또는 사인 곡선 형상과, 도30a에서 도시된 둥글게된 정점을 갖는 대체로 삼각형 형상을 포함한다. 또한, 상부 평탄 랜드(13)의 형상의 예는, 도31a에서 도시된 모따기된 모서리를 갖는 대체로 사다리꼴 형상과, 도31b에서 도시된 대체로 크라우닝 형상과, 도31c에서 도시된 래핑에 의해 형성된 단면 크라우닝 형상을 포함한다. 리세스(12)의 바닥의 형상에는 제한이 없으며, 바닥의 형상은 도30b에서 도시된 미세 불규칙부를 가질 수도 있다.

또한, 롤링 요소(11)의 트랙션 접촉면에서, 상부 평탄 랜드(13)의 상부와 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 리세스(12)의 바닥 사이의 높이 차이(H)는 0.5 내지 2.5 μm이며, 양호하게는 0.8 내지 1.2 μm, 또한 양호하게는 2.0 내지 2.5 μm이다. 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 부분으로 분리된 중심선(C)에 대해, 중심선(C)의 기준 길이에 대한 리세스(12)에 대응하는 부분의 전체 길이의 비는 15 내지 60%, 양호하게는 30 내지 57%, 보다 양호하게는 25 내지 40%, 특히 더 양호하게는 27 내지 30$의 범위 내에 있다. 중심선(C)을 따른 리세스(12)의 피치(P)는 100 내지 150 μm, 양호하게는 40 내지 120 μm의 범위 내에 있다. 상부 평탄 랜드(13)의 상부 부분의 표면 조도는 Rz 100 nm 이하, 양호하게는 Rz 40 nm 이하 의 범위 내에 있다. 리세스(12)의 길이(폭)(W), 즉 리세스(12)에 대응하는 라인(C)의 중심 부분의 길이는 10 내지 40 μm이다.

상술된 리세스(12) 및 상부 평탄 랜드(13)의 구조에 따르면, 롤링 요소(11)는 큰 원동력을 전달하고 우수한 트랙션 특성을 나타낼 수 있다.

본 출원은 1999년 9월 7일 출원된 일본 특허 출원 1999-252574호, 2000년 5월 19일 출원된 일본 특허 출원 2000-147364호, 및 2000년 8월 28일 출원된 일본 특허 출원 2000-258160호를 기초로 한다. 이들의 전체 내용은 발명의 상세한 설명, 특허 청구 범위 및 도면에 포함되며, 본 명세서에서 참조되었다.

본 발명이 본 발명의 임의의 예 및 실시예를 참조하여 상술되었지만, 본 발명의 상술된 예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이를 참조하여, 본 발명에서 숙련된 자들은 상술된 예 및 실시예를 변형 및 변경시킬 수 있다. 본 발명의 범위는 이하의 특허 청구 범위를 참조하여 한정된다.

Claims

트랙션 구동을 위한 회전 조립체에 있어서,

회전축 및 회전축 주위의 트랙션 접촉면들을 가지며 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 유막을 통해 롤링 요소 사이의 원동력을 전달하도록 서로 연결된 다수의 롤링 요소를 포함하며,

상기 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 크기가 트랙션 유막의 두께보다 큰 불규칙부를 갖는 미세 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 상기 미세 구조는 7 x 10^-6내지 3 x 10^-4mm³/mm²의 오일 유지 부피(V₀) 및 0.9 내지 2.0의 범위 내의 오일 유지 깊이 비율(K)을 가지며, 상기 오일 유지 부피(V₀) 및 오일 유지 깊이 비율(K)은 다음의 식

V₀= [(100 - Mr2) x Rvk(μm)] / 200000(mm³/mm²)

K = Rvk / Rk

로 표시되며,

여기서, DIN EN ISO 13565-2에 의해 정의된 바와 같이, Mr2는 재질부를, Rvk는 감소된 밸리 깊이를 그리고 Rk는 코어 조도 깊이를 표시하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 상기 미세 구조의 불규칙부는 교대로 배치된 딤플 및 상부 평탄 랜드의 형태이며, 딤플은 5 내지 30 μm의 직경 및 직경에 대체로 수직으로 연장된 0.1 내지 1.0 μm의 깊이를 갖고 트랙션 접촉면의 기준 면적의 5 내지 40%를 점하는 딤플을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제3항에 있어서, 상기 5 내지 30 μm의 직경 및 직경에 대체로 수직으로 연장된 0.1 내지 1.0 μm의 깊이를 갖는 딤플의 수는 100 μm²당 약 10 내지 30 개인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 상기 트랙션 접촉면은 0.07 내지 0.15 μm의 산술 평균 조도(Ra) 및 0.4 내지 1.0 μm의 최대 높이(Ry) 중 어느 하나에 의해 표현되는 표면 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 상기 트랙션 접촉면은 Hv850 이상의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
회전축과 회전축 주위의 트랙션 접촉면들을 가지며 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 유막을 통해 롤링 요소 사이의 원동력을 전달하도록 서로 연결된 다수의 롤링 요소를 포함하며, 상기 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 그 크기가 트랙션 유막의 두께보다 큰 불규칙부를 갖는 미세 구조를 가지는 트랙션 구동용 회전 조립체의 롤링 요소를 제조하는 방법에 있어서,

상기 트랙션 접촉면에 리세스 및 돌기를 형성하도록 롤링 요소의 표면을 숏 피닝하는 단계와, 상기 숏 피닝에 후에 상부 평탄 랜드를 형성하여 트랙션 접촉면을 형성하도록 래핑, 경면 연마, 미세 다듬질, 절단 및 그라인딩 중 어느 하나에 의해 돌기를 기계가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 미세 구조의 불규칙부는 교대로 배치된 원주방향으로 연장된 홈 및 상부 평탄 랜드의 형태이며, 상기 홈은 롤링 요소의 회전 축을 따라 연장된 2 내지 10 μm의 폭과, 인접한 두 개의 홈 사이의 10 내지 30 μm의 피치와, 회전 축에 대체로 수직한 방향으로 바닥으로부터 연장된 0.1 내지 1.0 μm의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제8항에 있어서, 상기 트랙션 접촉면은 0.03 내지 0.13 μm의 산술 평균 조도(Ra) 및 0.2 내지 0.9 μm의 최대 높이(Ry) 중 어느 하나에 의해 표현되는 표면 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경의 절반에 대한 불규칙부들사이의 평균 공간(Sm)의 비율(Sm/a)은 0.08 이하인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 상기 미세 구조는 교대로 배치된 리세스 및 상부 평탄 랜드를 포함하는 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제11항에 있어서, 상기 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선은 표면 조도 시험기를 사용하여 측정되며, 상기 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각각의 랜드는 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선에 대해 중심선보다 높게 위치된 부분을 포함하며, 상기 부분은 대체로 사다리꼴 형상, 둥글게된 모서리를 갖는 대체로 사다리꼴 형상, 모따기된 모서리를 갖는 대체로 사다리꼴 형상, 대체로 크라우닝 형상, 대체로 타원형 호 형상, 대체로 사인 곡선 형상, 둥글게된 정점을 갖는 대체로 삼각형 형상들 중 선택된 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제11항에 있어서, 각 랜드의 상부와 각 리세스의 바닥 사이의 높이 차이는 0.5 내지 2.5 μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제13항에 있어서, 상기 높이 차이는 2.0 내지 2.5 μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제13항에 있어서, 상기 높이 차이는 0.8 내지 1.2 μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제13항에 있어서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 부분들로 분리되는 중심선에 대해, 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 부분들의 전체 길이의 비는 15 내지 60%인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제16항에 있어서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 부분들로 분리되는 중심선에 대해, 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 부분들의 전체 길이의 비는 25 내지 40%인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제17항에 있어서, 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 부분들의 전체 길이의 비는 27 내지 35%인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제16항에 있어서, 중심선의 기준 길이에 대한 리세스에 대응하는 부분들의 전체 길이의 비는 30 내지 57%인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 부분들로 분리되는 중심선에 대해, 리세스의 피치는 10 내지 150 μm의 범위 내에 있는것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제20항에 있어서, 리세스의 피치는 40 내지 120 μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 상부 평탄 랜드는 100 nm 이하의 10점 평균 조도(Rz)를 갖는 상부 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제22항에 있어서, 상부 평탄 랜드는 40 nm 이하의 10점 평균 조도(Rz)를 갖는 상부 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선과 교차함으로써 부분들로 분리되는 중심선에 대해, 각 리세스에 대응하는 각 부분의 길이는 10 내지 40 μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 롤링 요소의 회전 방향에 수직으로 연장된, 최대 부하에서 이루어진 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경에 대한 리세스의 피치의 비는 1.2 내지 9%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제25항에 있어서, 최대 부하에서 이루어진 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경에 대한 리세스의 피치의 비는 2.4 내지 6%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 교차함으로써 부분들로 분리된 중심선에 대해, 롤링 요소의 회전 방향에 수직으로 연장된, 최대 부하에서 이루어진 헤르치안 접촉 타원의 장축 직경에 대한 각 리세스에 대응하는 각 부분의 길이의 비는 0.6 내지 2%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선을 교차함으로써 부분들로 분리된 중심선에 대해, 롤링 요소의 회전 방향에 평행하게 연장된, 최대 부하에서 이루어진 헤르치안 접촉 타원의 단 축 직경에 대한 각 리세스에 대응하는 각 부분의 길이의 비는 0.8 내지 3.2%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 상기 리세스는 롤링 요소의 회전 방향에 대체로 평행하게 배치된 홈인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제21항에 있어서, 상기 리세스는 롤링 요소의 회전 방향을 따라 나선형으로 연장된 홈인 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 상기 리세스는 헤르치안 접촉 타원의 적어도 단축 직경보다 긴 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 표면 조도 시험기에 의해 측정된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상부 평탄 랜드의 상부 부분은 종방향 및 측방향으로 같은 배율로 세팅되며, 0.1 내지 170 mm의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제32항에 있어서, 표면 조도 시험기에 의해 측정된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상부 평탄 랜드의 상부 부분은 종방향 및 측방향으로 같은 배율로 세팅되며, 0.8 내지 170 mm의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제33항에 있어서, 표면 조도 시험기에 의해 측정된 필터링되지 않은 주 프로파일 곡선의 각 상부 평탄 랜드의 상부 부분은 종방향 및 측방향으로 같은 배율로 세팅되며, 0.8 내지 10 mm의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제11항에 있어서, 상기 롤링 요소는 구동측 롤링 요소와 피구동측 롤링 요소를 포함하고, 구동측 및 피구동측 요소들 중 하나의 트랙션 접촉 표면은 한정된 미세 구조를 가지며, 구동측 및 피구동측 롤링 요소들 중 다른 하나의 트랙션 접촉 표면은 0.05 μm 이하의 산술 평균 조도(Ra)에 의해 표현되는 표면 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 롤링 요소 재질 및 그의 열 처리의 조합은 표면 경화 강 및 그의 침탄-담금질-뜨임과, 표면 경화 강 및 그의 카보나이트라이딩-담금질 뜨임과, 베어링강 및 그의 담금질-뜨임과, 베어링강 및 그의 침탄-담금질-뜨임과, 베어링강 및 그의 카보나이트라이딩-담금질-뜨임으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제1항에 있어서, 회전 조립체는 반 환상형 무단 변속기의 요소이며, 회전 조립체는, 입력 및 출력 디스크의 트랙션 접촉면들에 대해 회전 가능한 환형의 볼록 트랙션 접촉면들이 형성되고 입력 및 출력 디스크의 트랙션 접촉면들 사이에 병치된 출력 롤러 및 대향의 그리고 환형 오목 트랙션 접촉면들을 갖는 회전 가능하게 그리고 동축선 상으로 배치된 입력 및 출력 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제12항에 있어서, 회전 조립체는 반 환상형 무단 변속기의 요소이며, 회전 조립체는, 입력 및 출력 디스크의 트랙션 접촉면들에 대해 회전 가능한 환형의 볼록 트랙션 접촉면들이 형성되고 입력 및 출력 디스크의 트랙션 접촉면들 사이에 병치된 출력 롤러 및 대향의 그리고 환형 오목 트랙션 접촉면들을 갖는 회전 가능하게 그리고 동축선 상으로 배치된 입력 및 출력 디스크를 포함하고, 각각의 상기 출력 롤러는 입력 및 출력 디스크의 회전축에 대해 경사진 회전축을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
회전축과 회전축 주위의 트랙션 접촉면들을 가지며 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 유막을 통해 롤링 요소 사이의 원동력을 전달하도록 서로 연결된 다수의 롤링 요소를 포함하며, 상기 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 그 크기가 트랙션 유막의 두께보다 큰 불규칙부를 갖는 미세 구조를 가지는 트랙션 구동용 회전 조립체의 롤링 요소를 제조하는 방법에 있어서,

롤링 요소의 표면에 동일 간격으로 10㎛ 이하의 깊이를 각각 갖는 리세스를 형성하고 상기 리세스 및 리세스 사이에 돌기의 교호 배치를 형성하는 단계와, 상기 성형 후에 각각의 상부 평탄 랜드의 상부와 각각의 리세스의 기부 간의 높이차가 0.5 내지 2.5㎛의 범위 내에 있도록 돌기를 기계가공하여 트랙션 접촉면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
회전축과 회전축 주위의 트랙션 접촉면들을 가지며 트랙션 접촉면들 사이에 형성된 트랙션 유막을 통해 롤링 요소 사이의 원동력을 전달하도록 서로 연결된 다수의 롤링 요소를 포함하며, 상기 트랙션 접촉면들 중 적어도 하나는 그 크기가 트랙션 유막의 두께보다 큰 불규칙부를 갖는 미세 구조를 가지는 트랙션 구동용 회전 조립체의 롤링 요소를 제조하는 방법에 있어서,

롤링 요소의 표면 조도를 100 nm 이하의 10점 평균 조도(Rz)가 되도록 하는 단계와, 그 후에 롤링 요소의 표면에 동일 간격으로 0.5 내지 2.5㎛의 깊이를 각각 갖는 리세스를 성형하고 상기 리세스와 리세스 사이의 상부 평탄 랜드의 교호 배치를 형성하여 트랙션 접촉면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제39항에 있어서, 리세스는 절단, 그라인딩, 블라스팅, 레이저 기계 가공 및 에칭으로부터 선택된 적어도 하나의 기계 가공에 의해 형성되고, 상부 평탄 랜드는 정밀 다듬질, 래핑, 절단, 그라인딩 및 전해 연마로부터 선택된 적어도 하나의 기계 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 리세스는 절단, 그라인딩, 블라스팅, 레이저 기계 가공 및 에칭으로부터 선택된 적어도 하나의 기계 가공에 의해 형성되고, 상부 평탄 랜드는 정밀 다듬질, 래핑, 절단, 그라인딩 및 전해 연마로부터 선택된 적어도 하나의 기계 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제39항에 있어서, 리세스와 돌기는 숏 피닝, 그라인딩, 절단 및 정밀 다듬질로부터 선택된 적어도 하나의 기계 가공에 의해 형성되고, 돌기는 롤러 버니싱에 의해 매끄러운 면을 갖는 상부 평탄 랜드로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 리세스와 돌기는 숏 피닝, 그라인딩, 절단 및 정밀 다듬질로부터 선택된 적어도 하나의 기계 가공에 의해 형성되고, 돌기는 롤러 버니싱에 의해 매끄러운 면을 갖는 상부 평탄 랜드로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제39항에 있어서, 리세스는 단일 R(반경), 사다리꼴 형태, V자 형태 및 합성 R로부터 선택된 적어도 하나의 형태를 갖는 블레이드 팁 단부를 구비한 공구를 이용하여 형성되고, 상기 공구는 블레이드 팁 단부로부터 0.5 내지 2.5㎛만큼 이격된 위치에서 4 내지 150㎛의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 리세스는 단일 R(반경), 사다리꼴 형태, V자 형태 및 복합 R로부터 선택된 적어도 하나의 형태를 갖는 블레이드 팁 단부를 구비한 공구를 이용하여 형성되고, 상기 공구는 블레이드 팁 단부로부터 0.5 내지 2.5㎛만큼 이격된 위치에서 4 내지 150㎛의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제39항에 있어서, 리세스는 0.2mm 이하의 R(반경)을 갖는 둥근 블레이드 팁 단부를 구비한 공구를 이용하여 회전시킴으로써 성형되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 리세스는 0.2mm 이하의 R(반경)을 갖는 둥근 블레이드 팁 단부를 구비한 공구를 이용하여 회전시킴으로써 성형되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제12항에 있어서, 리세스와 상부 평탄 랜드는 리세스와 상부 평탄 랜드 각각에 대응하는 절삭날을 구비한 공구를 이용하여 동시에 형성되고, 상기 절삭날은 0.5 내지 2.5㎛의 범위 내의 치수상의 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조립체.
제39항에 있어서, 상부 평탄 랜드는 9㎛ 이하의 평균 입경의 연마 입자를 갖는 고정된 연마 입자 공구를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 상부 평탄 랜드는 9㎛ 이하의 평균 입경의 연마 입자를 갖는 고정된 연마 입자 공구를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제39항에 있어서, 상부 평탄 랜드는 30㎛ 이하의 평균 입경의 연마 입자를 갖는 탄성 회전 숫돌을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 상부 평탄 랜드는 30㎛ 이하의 평균 입경의 연마 입자를 갖는 탄성 회전 숫돌을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제39항에 있어서, 리세스는 롤링 요소를 공구에 접촉시키면서 중심축 방향과 중심축에 직각인 방향으로부터 선택된 적어도 일방향으로 롤링 요소와 공구를 상대적으로 이동시킴과 동시에 롤링 요소를 그 중심축 주위로 회전시킴으로써 나선형으로 연장하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.
제40항에 있어서, 리세스는 롤링 요소를 공구에 접촉시키면서 중심축 방향과 중심축에 직각인 방향으로부터 선택된 적어도 일방향으로 롤링 요소와 공구를 상대적으로 이동시킴과 동시에 롤링 요소를 그 중심축 주위로 회전시킴으로써 나선형으로 연장하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 조립체의 롤링 요소의 제조 방법.