WO2010119523A1 - リング部材の製造方法およびそのリング部材を用いたベルトの製造方法 - Google Patents

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ring
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manufacturing
wound
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大介 小林
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トヨタ自動車株式会社
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16GBELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G5/00V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/16V-belts, i.e. belts of tapered cross-section consisting of several parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/14Making other particular articles belts, e.g. machine-gun belts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a ring member used for a belt or the like in a power transmission device, and a method of manufacturing a belt using the ring member.
  • a continuously variable transmission for a vehicle a belt type continuously variable transmission in which a gear ratio is continuously changed by winding a belt around a pair of pulleys and continuously changing a belt winding radius with respect to the pulley.
  • the machine is known.
  • the belt is configured by arranging hundreds of metal pieces called elements or blocks in an annular shape with their postures being in close contact with each other and binding them with a hoop (or ring). Since this hoop binds the elements to which a load is applied which is pushed out to the outer peripheral side of the pulley by being pinched by the pulley, the hoop travels between the pulleys at a high speed under a large tension.
  • the hoop is curved when it is wound around the pulley and, on the other hand, the hoop is almost linear between the pulleys, so that slip occurs between the ring members constituting the hoop. Since the slip may cause power loss, it is desirable to reduce the coefficient of friction at the point where the sliding contact occurs as much as possible. It is also desirable to reduce the friction coefficient in order to suppress the progress of wear and improve durability. For that purpose, it is conceivable that the surface of the ring member constituting the hoop is subjected to an appropriate surface treatment to reduce the friction coefficient or increase the surface hardness.
  • DLC Diamond Like
  • a support surface sometimes referred to as a saddle
  • an inner peripheral surface of a hoop that contacts the hoop The formation of a surface layer of carbon
  • the material is thermally, chemically or mechanically treated. Impact is unavoidable. Therefore, when performing the surface treatment, it is preferable to maintain a natural state (external force free state) in which no load is applied to the ring member from the outside.
  • a typical state where no external force is applied to the ring member is a state where one side edge is placed in contact with a horizontal plane.
  • hoops having the same circumference cannot be nested together, and a plurality of ring members that are stacked together to form one hoop have a slight difference in circumference, so that they are nested.
  • the inner and outer peripheral surfaces come into contact with each other. Therefore, when placed on a horizontal surface in an external force-free state as described above, one ring member occupies a wide area corresponding to its circumference. Therefore, the number of ring members that can be loaded into the apparatus for performing the surface treatment is limited, and the processing efficiency or the production efficiency of the ring members may be lowered.
  • the present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object thereof is to provide a method capable of improving the production efficiency of a ring member or a belt using the ring member.
  • a method for manufacturing a ring member according to the present invention is a method for manufacturing a ring member that is formed in an annular shape by a belt-like material, and at least one of an inner peripheral surface and an outer peripheral surface is subjected to surface treatment, and the ring member By twisting one part of at least one rotation with respect to the other part, at least three annular parts defined by at least two intersections are formed, and the central axes approach these three annular parts.
  • the ring member is wound in a spiral shape, and the ring member wound in the spiral shape is subjected to a surface treatment.
  • one ring member When a plurality of ring members wound in a spiral shape are accommodated in a single storage device for surface treatment, one ring member may be placed on the surface, or a plurality of ring members may be placed on the surface for treatment. May be.
  • a treatment for increasing the temperature of the ring member can be performed.
  • the manufacturing method of the belt according to the present invention is a method of laminating the above ring-treated ring member and another ring member.
  • the other ring member may be subjected to the surface treatment described above or may not be subjected to the surface treatment.
  • a plate member-like element is placed on each of the ring members subjected to surface treatment as described above or a belt in which the ring member and other ring members are laminated. This is a method in which the ring members are engaged with each other in an aligned state, and the elements are arranged in an annular shape.
  • the method for manufacturing a ring member according to the present invention since one ring member is wound in, for example, a triple (or triple) spiral shape, the substantial outer diameter of the ring member is reduced. Further, at least two intersecting portions are generated, and the height in a spirally wound state is increased, but the substantial outer diameter is small, so that the space volume occupied by one ring member is decreased. As a result, when the surface treatment is performed on each ring member one by one, it is possible to perform the surface treatment of a large number of ring members at a time, thereby improving the production efficiency of the ring members.
  • the spirally wound state there is no portion to be twisted so that the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are reversed, so that the direction of the internal stress generated in the ring member is different from the external force free state.
  • the surface treatment is a treatment accompanied by an increase in the temperature of the ring member, the direction and distribution of the internal stress does not change before and after the treatment, and the deterioration of durability is prevented or suppressed. Can do.
  • the belt manufacturing method of the present invention it is constituted by the ring member that is efficiently surface-treated and manufactured as described above, so that the production efficiency of the entire belt is improved.
  • the ring member of the present invention is configured flexibly so that it can be freely bent or bent, and is formed of, for example, a thin metal strip. It is used as a product after surface treatment is performed on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface.
  • the surface treatment is, for example, a treatment for forming a low friction hard coating, and examples thereof include plating, thermal spraying, immersion, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition (PVD).
  • the surface treatment is performed by charging the ring member into a processing furnace. In this case, the ring member may be heated to increase its temperature.
  • FIG. 1 An example of this type of ring member is a ring member used for a belt in a belt-type continuously variable transmission, which is schematically shown in FIG.
  • the ring member 1 shown here is formed of a thin metal strip-like material, and members having different circumferential lengths or diameters are laminated to form a hoop for a belt.
  • the ring member 1 is configured to maintain an almost elliptical shape or a circular shape by its own elastic force when no external force is applied.
  • FIG. 1 schematically shows the process of deformation.
  • FIG. 1A shows the ring member 1 in a natural state where no external force is applied, that is, in an external force-free state. It is oval or circular. Twist one of the two locations of the ring member 1 in the external force free state, more specifically, one of the two locations that are symmetrical to each other with respect to the other, by rotating one rotation.
  • FIG. 1B shows a half-rotation and twisted state in the process.
  • One intersection 1C is generated, and as a result, two annular portions 1R defined by the intersection 1C are generated.
  • FIG. 1 (c) shows a twisted state after a relative rotation, and the intersection 1C is further increased by one location to a total of two locations. As a result, the intersection 1C is partitioned. Three annular portions 1R are generated.
  • the inner peripheral surface and the outer peripheral surface in the state are the inner peripheral surface and the outer peripheral surface as they are. That is, the band-shaped material constituting the ring member 1 is not twisted so that the front and back surfaces (inner and outer peripheral surfaces) are reversed. Then, the left and right ends shown in FIG. 1C are brought close to each other so that the annular portions 1R overlap each other. By doing so, as shown in FIG. 2, it is wound into a three-stage (or triple) spiral shape (or spiral shape). In FIG. 1 and FIG. 2, the portion corresponding to the inner peripheral surface is hatched.
  • each annular portion 1R is adjusted so that the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of each annular portion 1R do not contact the outer circumferential surface or inner circumferential surface of another annular portion 1R adjacent to each other. .
  • the overlap is triple, and in this sense, it is called a “three-stage spiral state”.
  • the dimensions, occupied area, and occupied volume (occupied volume) of the ring member 1 in an external force free state that is, the ring member 1 having a simple elliptical shape or a circular shape, and the ring member 1 having the three-stage spiral shape as described above.
  • the three annular portions 1R are formed in the three-stage spirally wound state, so that the outer diameter thereof is substantially equal to the outer diameter of the ring member 1 in the external force-free state (so-called one-stage). 1/3.
  • the height is overlapped in three steps as described above, by shifting the above-described intersection 1C in the circumferential direction, the height is about 2.5 times that of the ring member 1 in an external force free state (so-called one step). become.
  • the so-called one-stage ring member 1 in an external force-free state has a substantially circular shape.
  • the ring member 1 wound in a three-stage spiral shape to reduce the occupied area and the occupied volume is placed on a plate-like installation table and charged into a predetermined processing furnace or processing apparatus (each not shown).
  • a surface treatment layer is formed by performing a surface treatment such as nitriding, vapor deposition, or plating.
  • the ring members 1 are processed one by one, they are placed on the installation table in a state of being wound in a three-stage spiral shape, and are loaded into the processing furnace, so that the installation table and the processing furnace can be reduced in size. .
  • the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring member 1 wound in a three-stage spiral shape as described above are an inner peripheral surface and an outer peripheral surface in a so-called natural force-free state, and the inner and outer peripheral surfaces are There is no place to flip. In other words, there is no portion where the curvature is reversed between positive and negative over the entire circumference of the ring member 1. Therefore, even if the ring member 1 is heated during the surface treatment and its temperature may increase, internal stress and metal structure in each part of the ring member 1 are prevented from greatly changing from the external force free state or Thus, it is possible to prevent such a situation that the durability is lowered.
  • a belt that can be manufactured by the method of the present invention is a belt that is used in a continuously variable transmission, and a plurality of ring members 1 that are surface-treated and manufactured by the above-described method are stacked to form a hoop. It is manufactured by bundling a large number of plate pieces called elements or blocks by a hoop.
  • FIG. 4 shows a hoop 2, which is configured by laminating a plurality of ring members 1.
  • the ring member 1 is manufactured by the method described above, but a plurality of types of ring members 1 are used to form one hoop 2.
  • FIG. 4B shows the hoop 2 in a state where the ring members 1 are stacked. Any one of the plurality of ring members 1 may be manufactured as long as it is surface-treated as described above, and ring members that are not surface-treated may be mixed. .
  • the ring member 1 as a constituent element thereof is wound in a three-stage spiral shape as described above and surface-treated, and the processing efficiency is high.
  • the production efficiency is also good.
  • FIG. 5 schematically shows a process of forming the belt 4 for the continuously variable transmission by binding the elements 3 using the two hoops 2 described above.
  • the element 3 shown here has a main body portion 32 having left and right side surfaces as flank surfaces 31 for transmitting torque by frictional force, and a neck portion 33 formed at the center of the main body portion 32 so as to extend upward in FIG. And a top 34 formed following the neck 33.
  • the flank surface 31 is set to an angle corresponding to the taper angle of the pulley so as to contact the pulley in a continuously variable transmission (not shown). In other words, the flank surface 31 is formed at an angle corresponding to the opening angle of the V groove in the pulley.
  • the top portion 34 is a substantially triangular portion projecting left and right at the upper end portion of the neck portion 33, and therefore, the slit between the upper end portion of the main body portion 32 and the lower end portion of the top portion 34 is opened.
  • the hoop 2 described above is arranged in the slit-shaped opening. That is, the left and right upper surfaces of the main body 32 are saddle surfaces 35 on which the hoop 2 is placed.
  • a projection 36 is formed on the upper portion of the neck 33 or the central portion of the top 34, and a recess (not shown) in which the projection 36 is fitted is formed on the surface opposite to the projection 36.
  • the plate thickness of the lower portion from the portion slightly lowered from the saddle surface 35 is thinner than the upper portion, and the portion where the plate thickness changes in this way is the rocking edge 37.
  • This is a central part when each element 3 rotates so that the elements 3 arranged in a ring are wound around the pulley and the arrangement of the elements 3 opens in a fan shape, and the elements 3 are opened in such a fan shape. Even if it is a case, each element 3 is a part which mutually contacts.
  • the belt 4 having the configuration shown in FIG. 5 When the belt 4 having the configuration shown in FIG. 5 is manufactured, a large number of the above-described elements 3 are prepared, and these elements 3 are arranged in an annular shape with their postures aligned. These elements 3 are brought into close contact with each other, so that the projections 36 and the recesses of the adjacent elements 3 are fitted to each other. In this state, the hoop 2 prepared in advance is inserted into a slit-shaped portion between the main body 32 and the top 34 and engaged with the left and right saddle surfaces 35. Thus, the belt 4 is manufactured by binding a large number of the elements 3 arranged in an annular shape in close contact with each other by the two hoops 2.
  • the elements 3 are sequentially engaged with any one of the left and right hoops 2 so that a large number of the elements 3 are brought into close contact with each other and arranged in an annular shape.
  • the element 3 and the hoop 2 may be assembled by attaching the other hoop 2 to the element 3.
  • FIG. 6 shows an example of a belt 14 configured so that two hoops 2 are arranged inside a so-called element.
  • the element 13 constituting the belt 14 shown here includes a main body 132 having flank surfaces 131 that transmit torque by frictional force on both left and right sides, and the main body 132 is formed in a substantially trapezoidal shape when viewed from the front. Has been.
  • the flank surface 131 has the same configuration as the flank surface 31 in the element 3 shown in FIG.
  • a hook portion 133 extending upward in FIG. 6 is formed at both left and right end portions of the main body portion 132.
  • the hook part 133 is a U-shaped part as shown in FIG. 6, and the left and right hook parts 133 are separated from each other so that the hoop 2 can pass between the hook parts 133. Yes.
  • a portion opened in a slit shape is formed inside each hook portion 133, and an upper end surface of the portion of the main body portion 132 opened in the slit shape is a saddle surface 134.
  • the width of the saddle surface 134 is configured to be twice the width of the hoop 2 or slightly larger than that.
  • the locking edge in the element 13 shown in FIG. 6 is formed at substantially the same position as the saddle surface 134. Further, the protrusion and the corresponding recess 135 are formed in the central portion of the main body 132 at a portion below the saddle surface 134.
  • the ring member 1, which is a component of the hoop 2 is wound in a three-stage spiral shape as described above, and the surface treatment is performed. Since the processing efficiency is high, the production efficiency of the belts 4 and 14 using this is also good.
  • the storage apparatus for charging a ring member into a processing furnace is, in short, a plurality of ring members 1 wound in three or more spirals. Can be held at a predetermined interval, and other than the mounting table 10 described above, for example, a hanger board type can be used.
  • 7 and 8 show an example of a hanger board type accommodation device.
  • reference numeral 20 denotes a board, and a plurality of pins 21 are attached to the front surface of the board 20 almost vertically. These pins 21 are used to suspend the ring member 1 through the ring member 1 wound in the three-stage spiral shape described above, and an appropriate gap is generated between the ring members 1. It is an interval.
  • the arrangement may be an appropriate arrangement such as a staggered arrangement or a matrix arrangement.
  • the board 20 and the pin 21 are formed of a material suitable for the processing of the ring member 1 such as a heat-resistant or fire-resistant material, and the board 20 is erected so that the pin 21 is almost horizontal. As shown in FIG. 7, the ring member 1 is hooked on each pin 21 and suspended, and the ring member 1 is loaded into the processing furnace together with the board 20.
  • FIG. 8 is an example in which the ring member 1 is supported from the outer peripheral side. That is, on the surface of the board 30, a plurality of sets of pins 31, each having a set of four, are attached substantially vertically.
  • the four pins 31 of each set are arranged at substantially equal intervals on the circumference of the radius less than the outer diameter of the ring member 1 spirally wound in three or more stages as described above. Yes. Therefore, since the interval between the pins 31 of each group is smaller than the outer diameter of the ring member 1 spirally wound in three steps or more, when the ring member 1 is arranged inside the four pins 31, Since the ring member 1 itself has a certain degree of rigidity or elasticity, the ring member 1 is held inside the four pins 31.
  • the arrangement of the ring members 1 held as described above may be an arrangement in which the ring members 1 are not in contact with each other, and may be an appropriate arrangement such as a staggered arrangement or a matrix arrangement.
  • the board 30 and the pin 31 are made of a material suitable for the processing of the ring member 1 such as a heat-resistant or fire-resistant material, and the board 30 is erected so that the pin 31 is almost horizontal.
  • the ring member 1 is arranged inside the four pins 31 and is held from the outer peripheral side by the four pins 31, and each ring member 1 is loaded into the processing furnace together with the board 30. .
  • the number of stages (number of stations) formed in a spiral shape may not be three (three), but may be an odd number (odd) of five or more (five). May be. Therefore, the number of times the ring member is twisted to form such a spiral may be one or more times.
  • the twisting method is basically that the plurality of annular portions described above can be formed, or as a result, it is only necessary to wind in a spiral shape of a plurality of stages (multiple stations), instead of twisting two symmetrical places. A predetermined part of the ring member may be twisted so that the front and back thereof rotate once.
  • “twisting by rotating at least one part of the ring member relative to the other part” includes such a twisting method.

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Abstract

  リング部材およびこれを使用したベルトの生産効率を向上させる。   帯状材によって環状に形成され、かつ設置台10に載せた状態で内周面および外周面の少なくともいずれか一方に表面処理が施されたリング部材1の製造方法において、前記リング部材1の一部を他の部分に対して少なくとも一回転させて捩ることにより、少なくとも二箇所の交差部で区画された少なくとも三つの環状部を形成し、これら三つの環状部をそれぞれの中心軸線が接近するように重ね合わせることにより、前記リング部材1を渦巻き状に巻き、その渦巻き状に巻いた前記リング部材1を前記設置台に載せて表面処理を行う。

Description

リング部材の製造方法およびそのリング部材を用いたベルトの製造方法
 この発明は、動力伝達装置におけるベルトなどに使用されるリング部材を製造する方法およびそのリング部材を用いたベルトの製造方法に関するものである。
 従来、車両用の無段変速機として、ベルトを一対のプーリに巻き掛け、そのプーリに対するベルトの巻き掛け半径を連続的に変化させることにより、変速比を無段階に変化させるベルト式無段変速機が知られている。そのベルトは、エレメントもしくはブロックと称される数百枚の金属片を姿勢を揃えてほぼ密着させた状態で環状に配列し、これをフープ(もしくはリング)によって結束して構成されている。このフープは、プーリによって挟み付けられることによりプーリの外周側に押し出される荷重の掛かるエレメントを結束するものであるから、大きい張力が掛かった状態で各プーリの間を高速度で走行する。したがって、フープには大きい張力と共に曲げ応力が繰り返し作用するので、従来では、薄い金属製のリング部材を複数枚、積層してフープを構成している。特表2007-520667号公報にはそのような構成の張力要素が図示されている。
 フープは、プーリに巻き掛かっている状態では湾曲しており、これに対してプーリの間ではほぼ直線状になるから、フープを構成している各リング部材の間に滑りが生じる。その滑りは、動力損失の要因になる可能性があるから、その滑り接触する箇所の摩擦係数を可及的に低下させることが望ましい。また、摩耗の進行を抑制して耐久性を向上させるためにも摩擦係数を低下させることが望ましい。そのためには、フープを構成しているリング部材の表面に適宜の表面処理を施して摩擦係数を小さくし、あるいは表面硬度を高くすることが考えられる。なお、特表2007-520667号公報には、エレメントにおけるフープが巻き掛かる支持面(サドルと称されることもある)と、ここに接触するフープの内周面とのいずれ一方にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)の表面層を形成することが記載されている。
 上記のフープもしくはこれを構成しているリング部材(以下、これらをまとめてリング部材と記す)にDLCなどの表面層を形成する処理を行う場合、その素材に熱的もしくは化学的あるいは力学的な影響が不可避的に生じる。したがって、表面処理を行う場合にはリング部材に外部から荷重を掛けない自然な状態(外力フリー状態)に保持することが好ましい。リング部材に外力が作用していない典型的な状態は、一方の側縁部を水平面に接触させて置いた状態である。
 一方、同じ周長のフープを互いに入れ子状に組み合わせることはできず、また互いに積層されて1本のフープを構成する複数のリング部材は、その周長の違いが僅かであるから、入れ子状に組み合わせると(積層すると)、それぞれの内外周面が接触してしまう。したがって水平面上に上記のように外力フリー状態で置いた場合、1本のリング部材がその周長に応じた広い面積を占有することになる。そのため、表面処理を行う装置に装入できるリング部材の本数が限られ、その処理効率あるいはリング部材の生産効率が低くなる可能性がある。
 この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、リング部材あるいはこれを用いたベルトの生産効率を向上させることのできる方法を提供することを目的とするものである。
 この発明に係るリング部材の製造方法は、帯状材によって環状に形成され、かつ内周面および外周面の少なくともいずれか一方に表面処理が施されたリング部材の製造方法であって、前記リング部材の一部を他の部分に対して少なくとも一回転させて捩ることにより、少なくとも二箇所の交差部で区画された少なくとも三つの環状部を形成し、これら三つの環状部をそれぞれの中心軸線が接近するように重ね合わせることにより、前記リング部材を渦巻き状に巻き、その渦巻き状に巻いた前記リング部材に表面処理を行うことを特徴とするものである。
 渦巻き状に巻いた複数の前記リング部材を一つの収容装置に収容して表面処理する場合、一つのリング部材を載せて処理してもよいし、あるいは複数のリング部材を載せて一括して処理してもよい。
 また、この発明では、リング部材の表面処理として、リング部材の温度を上昇させる処理を行うことができる。
 一方、この発明に係るベルトの製造方法は、上記の表面処理されたリング部材と他のリング部材とを積層する方法である。
 その場合、前記他のリング部材は、前述した表面処理が行われたものであってもよく、あるいは表面処理が行われていないものであってもよい。
 さらに、この発明に係るベルトの製造方法は、上記のように表面処理されたリング部材もしくはそのリング部材と他のリング部材とを積層したベルトに、板片状の多数のエレメントをそれぞれの姿勢を揃えた状態で係合させ、それらのエレメントを環状に配列した状態に前記リング部材によって結束する方法である。
 この発明に係るリング部材の製造方法によれば、1本のリング部材を例えば三重(もしくは三連)の渦巻き状に巻いた状態になるので、リング部材の実質的な外径が小さくなる。また、少なくとも二箇所の交差部が生じて、渦巻き状に巻いた状態での高さが高くなるが、実質的な外径が小さいので、1本のリング部材が占有する空間容積が小さくなる。その結果、リング部材を1本ずつ表面処理する場合には、一度に多数のリング部材の表面処理を行うことが可能になり、ひいてはリング部材の生産効率を向上させることができる。
 また、この発明によれば、渦巻き状に巻いた状態では内周面と外周面とが反転するように捩れる箇所がないので、リング部材に生じる内部応力の向きが外力フリー状態と異なることがなく、その結果、表面処理がリング部材の温度上昇を伴う処理であったとしても、その処理の前後で内部応力の向きや分布が変化することがなく、耐久性の低下を防止もしくは抑制することができる。
 そして、この発明に係るベルトの製造方法によれば、上記のように効率良く表面処理され、かつ製造されたリング部材によって構成するので、ベルト全体としての生産効率が向上する。
この発明のリング部材の製造方法を説明するための図であって、リング部材を三段の渦巻き状に変形させる過程を示す図である。 三段の渦巻き状にしたリング部材の一例を示す図である。 設置台に36本のリング部材を載せた状態を示す図である。 リング部材を積層してフープとする過程を示す部分的な斜視図である。 この発明に係るリング部材を用いて構成したベルトの一部を示す図である。 この発明に係るリング部材を用いて他のベルトを製造する過程を示す部分的な斜視図である。 この発明で使用できるハンガーボード形の収容装置を示す部分斜視図である。 この発明で使用できる他のハンガーボード形の収容装置を示す部分斜視図である。
 この発明の具体例を説明する。この発明のリング部材は、自由に湾曲もしくは屈曲できるように柔軟に構成されたものであり、例えば薄い金属製の帯状材によって形成されている。その内周面と外周面との少なくともいずれか一方の面に表面処理が施された後に製品として使用される。その表面処理は、例えば低摩擦硬質被膜を形成するための処理であり、メッキや溶射、浸漬、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)などの処理を挙げることができる。また、その表面処理は、リング部材を処理炉に装入して行い、その場合、リング部材が加熱されてその温度が上昇することがある。
 この種のリング部材の一例が、ベルト式無段変速機におけるベルトに使用されるリング部材であり、これを図1の(a)に模式的に示してある。ここに示すリング部材1は、薄い金属製の帯状材によって構成されており、周長あるいは径の異なるものを互いに積層してベルト用のフープとされる。このリング部材1は外力を特には作用させない状態では自らの弾性力でほぼ楕円形状もしくは円形状を維持するように構成されている。
 このリング部材1の表面処理は、リング部材1を処理炉に装入して行うが、その処理炉に装入するにあたっては、以下のように変形させる。図1はその変形の過程を模式的に示しており、図1の(a)は外力を作用させていない自然な状態すなわち外力フリー状態のリング部材1を示し、この状態ではリング部材1はほぼ楕円形状もしくは円形状になっている。外力フリー状態のリング部材1の二箇所、より具体的には中心に対して互いに対称となる二箇所の一方を他方に対して相対的に一回転させて捩る。図1の(b)はその過程で半回転、捩った状態を示しており、交差部1Cが一箇所生じ、その結果、その交差部1Cで区画された二つの環状部1Rが生じる。また、図1の(c)は相対的に一回転させて捩った状態を示しており、交差部1Cが更に一箇所増えて合計二箇所となり、その結果、これらの交差部1Cで区画された環状部1Rが三つ生じる。
 このように互いに対称となる二箇所を相対的に一回転させて捩った場合、リング部材1のうち各環状部1Rを形成している各部分では、図1の(a)に示す外力フリー状態での内周面および外周面がそのまま内周面および外周面となっている。すなわち、リング部材1を構成している帯状材にはその表裏(内外周面)が反転する捩れは生じていない。そして、各環状部1Rが互いに重なるように、図1の(c)に示す左右両端部を互いに近づける。こうすることにより、図2に示すように、三段(もしくは三連)の渦巻き状(もしくは螺旋状)に巻かれた状態になる。図1および図2には内周面に相当する部分にハッチングを施してある。
 なお、各環状部1Rの大きさを調整すれば、それぞれ異なる大きさの環状部1Rとすることができるので、こうすることにより、各環状部1Rは互いに入れ子状となる。また、各環状部1Rの内周面および外周面が、相互に隣接する他の環状部1Rの外周面や内周面に接触しないように、それぞれの環状部1Rの径もしくは周長を調整する。しかし、その場合であっても、エッジで接触する交差部1Cが必ず二箇所生じるので、重なりは三重であり、その意味で「三段の渦巻き状態」と称している。
 ここで、外力フリー状態のリング部材1すなわち単純な楕円形状もしくは円形状をなすリング部材1と、上記のように三段の渦巻き状にしたリング部材1との寸法および占有面積ならびに占有体積(占有する空間容積)を比較すると、三段の渦巻き状に巻いた状態では、三つの環状部1Rが生じているのでその外径は、外力フリー状態(いわゆる一段)のリング部材1の外径のほぼ1/3になる。また、高さは、上記のように三段に重なっているので、前述した交差部1Cを円周方向に互いにずらすことにより、外力フリー状態(いわゆる一段)のリング部材1の2.5倍程度になる。
 これをもとにして、直径が200mm、リング幅が10mmのリング部材について占有面積および占有体積(占有空間容積)を求めると、外力フリー状態のいわゆる一段のリング部材1は、ほぼ真円形状となるように配置したと仮定すれば、
 占有面積=(200÷2)×π=31416mm
 占有体積=(200÷2)×π×10=314159mm
となる。
 これに対して三段の渦巻き状に巻いた場合の占有面積と占有体積(占有空間容積)は、平面上に投影した形状がほぼ真円となる場合を想定すれば、
 占有面積=(200÷3÷2)×π=3490mm
 占有体積=(200÷3÷2)×π×10=87266mm
となる。したがって、体積比は約0.278倍(≒87266÷314159)となり、体積は約1/3.6に減少する。
 以上のように、三段の渦巻き状に巻いて占有面積および占有体積を小さくしたリング部材1を平板状の設置台に載せて所定の処理炉もしくは処理装置(それぞれ図示せず)に装入し、窒化処理や蒸着、メッキなどの表面処理を施して表面処理層を形成する。この場合、リング部材1を一本ずつ処理するとすれば、三段の渦巻き状に巻いた状態で設置台に載せて処理炉に装入するので、設置台および処理炉を小型化することができる。
 また、外力フリー状態のリング部材1を載せる設置台および処理炉を使用する場合には、一括して処理することのできるリング部材1の本数を多くすることができる。これを、前述した直径が200mm、リング幅が10mmのリング部材1を例に採って説明する。前述したように外力フリー状態のリング部材1が占める占有面積は31416mmであるのに対して、三段の渦巻き状に巻いた状態の占有面積は3490mmであるから、三段の渦巻き状に巻いた場合には占有面積がほぼ1/9になる。したがって、外力フリー状態のリング部材1を4本載せられる設置台10には、三段の渦巻き状に巻いたリング部材1を36本(=4÷1/9)、載せることができる。その状態を図3に示してある。
 なお、積載率について検討すると、設置台10に載せることのできるリング部材1の本数が9倍になるが、三段の渦巻き状に巻いたリング部材1の高さが前述したように2.5倍になっているから、積載率は3.6(=9÷2.5)となる。これは、一本当たりのリング部材1の体積減少割合に相当している。したがって、この発明の方法によれば、既存の処理炉もしくは処理装置で一括して表面処理することのできるリング部材1の本数が多くなるので、リング部材1の生産効率が向上する。
 一方、上記のように三段の渦巻き状に巻いたリング部材1の内周面と外周面とは、いわゆる自然状態である外力フリー状態における内周面と外周面とであり、内外周面が反転する箇所が生じていない。言い換えれば、リング部材1の全周に亘って、曲率が正負に反転する箇所が生じていない。そのため、表面処理の際にリング部材1が加熱されてその温度が上昇することがあるとしても、リング部材1の各部における内部応力や金属組織などが、外力フリー状態から大きく変化することを防止もしくは抑制でき、ひいては耐久性が低下するなどの事態を未然に回避することができる。
 つぎに、この発明に係るベルトの製造方法について説明する。この発明の方法で製造することのできるベルトは、無段変速機に使用されるベルトであり、上述した方法で表面処理および製造されたリング部材1を、複数本、積層してフープとし、そのフープによってエレメントもしくはブロックと称される多数の板片を結束することにより製造される。図4はフープ2を示しており、複数のリング部材1を積層して構成されている。そのリング部材1は上述した方法で製造されたものであるが、一本のフープ2を構成するために複数種類のリング部材1が使用される。
 すなわち、真円状に形を整えた状態での内径(半径)がリング部材1の板厚分ずつ異なっている複数種類のリング部材1を用意し、これらを図4の(a)に示すように、径の大きいものの内側に径が次に小さいものを順次入れ子状に装入してそれらのリング部材1を積層する。図4の(b)はリング部材1を積層した状態のフープ2を示している。なお、これら複数のリング部材1のうちいずれか少なくとも一本が上述したようにして表面処理されて製造されたものであればよく、表面処理の施されていないリング部材が混在していてもよい。
 このようにしてフープ2を製造する場合、その構成要素であるリング部材1が前述したように三段の渦巻き状に巻かれて表面処理され、その処理効率が高いから、これを使用したフープ2の生産効率も良好なものとなる。
 また、図5は上記のフープ2を二本使用してエレメント3を結束することにより無段変速機用のベルト4を構成する過程を模式的に示している。ここに示すエレメント3は、左右の両側面を、摩擦力によってトルクを伝達するフランク面31とした本体部32と、その本体部32の中央部に図5の上方に延びて形成された首部33と、その首部33に続けて形成されている頂部34とを備えている。そのフランク面31は図示しない無段変速機におけるプーリに接触するよう、プーリのテーパ角に対応する角度に設定されている。言い換えれば、プーリにおけるV溝の開き角度に相当する角度でフランク面31が形成されている。
 また、前記頂部34は、首部33の上端部で左右に張り出した、ほぼ三角形状をなす部分であり、したがって本体部32の上端部と頂部34の下端部との間は、スリット状に開いており、このスリット状に開いた部分に、前述したフープ2を配置させるようになっている。すなわち、本体部32の左右の上面がフープ2を載せるサドル面35となっている。
 さらに、首部33の上側の部分もしくは頂部34の中央の部分に突起36が形成され、その突起36とは反対側の面に突起36が嵌合する凹部(図示せず)が形成されている。
 そして、前記サドル面35から僅かに下がった部分より下側の部分の板厚が、上側の部分よりも薄くなっており、このように板厚が変化する箇所がロッキングエッジ37となっている。これは、環状に並べられているエレメント3がプーリに巻き掛かってエレメント3の配列が扇状に開くように各エレメント3が回転する際の中心となる部分であり、またそのような扇状に開いた場合であっても各エレメント3が相互に接触する部分である。
 図5に示す構成のベルト4を製造する場合、上記のエレメント3を多数用意し、それらのエレメント3を姿勢を揃えて環状に配列する。それらのエレメント3は互いに密着させ、したがって隣接するエレメント3同士の前記突起36および凹部が互いに嵌合する。その状態で、予め用意した前記フープ2を、前記本体部32と頂部34との間にスリット状に開いている部分に装入し、左右の前記サドル面35に係合させる。こうして互いに密着させて環状に配列した多数のエレメント3を二本のフープ2で結束し、ベルト4が製造される。なお、このような方法に代えて、左右いずれか一本のフープ2にエレメント3を順次係合させて、多数のエレメント3を互いに密着させて環状に配列し、そのようにして配列された多数のエレメント3に他方のフープ2を装着することにより、エレメント3とフープ2とを組み付けてもよい。
 また、図6は、二本のフープ2をエレメントのいわゆる内側に配置するように構成したベルト14の例を示している。ここに示すベルト14を構成しているエレメント13は、左右両側面を、摩擦力によってトルクを伝達するフランク面131とした本体部132を備え、その本体部132は正面視でほぼ台形状に形成されている。なお、そのフランク面131は前述した図5に示すエレメント3におけるフランク面31と同様の構成である。その本体部132の左右両端部には図6での上側に延びたフック部133が形成されている。
 そのフック部133は図6に示すようにコ字状をなす部分であり、その左右のフック部133同士は互いに離れており、それらのフック部133の間をフープ2が通過できるようになっている。そして、各フック部133の内側にはスリット状に開いた部分が形成されており、前記本体部132のうちこのスリット状に開いた部分における上端面がサドル面134となっている。このサドル面134の幅は、フープ2の幅の2倍もしくはそれより僅かに大きい程度に構成されている。
 なお、図6に示すエレメント13におけるロッキングエッジはサドル面134とほぼ同位置に形成されている。また、突起部およびこれに対応する凹部135は本体部132の中央部でサドル面134より下側の部分に形成されている。
 図6に示す構成のベルト14を製造する場合、上記のエレメント13を多数用意し、それらのエレメント13を並列に配置した二本のフープ2に対して順に組み付ける。その場合、フック部133同士の間隔は二本のフープ2の幅より狭いから、フープ2を撓ませてエレメント13をフープ2に組み付ける。また、組み付けたそれらのエレメント13は互いに密着させ、したがって隣接するエレメント13同士の前記突起および凹部135が互いに嵌合する。こうして互いに密着させて環状に配列した多数のエレメント13を二本のフープ2で結束し、ベルト14が製造される。
 これら図5あるいは図6に示すようにベルト4,14を製造する場合であっても、そのフープ2の構成要素であるリング部材1が前述したように三段の渦巻き状に巻かれて表面処理され、その処理効率が高いから、これを使用したベルト4,14の生産効率も良好なものとなる。
 なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、リング部材を処理炉に装入するための収容装置は、要は、三段もしくはそれ以上の渦巻き状に巻いた複数のリング部材1を、所定の間隔をあけて保持することができるものであればよく、上述した載置台10以外に、例えばハンガーボード形のものであってもよい。図7および図8にハンガーボード形の収容装置の例を示してあり、図7において符号20はボードを示し、そのボード20の正面に複数本のピン21がほぼ垂直に取り付けられている。これらのピン21は前述した三段の渦巻き状に巻かれたリング部材1に通してリング部材1を吊り下げるためのものであり、それらの間隔はリング部材1同士の間に適宜の隙間が生じる間隔になっている。また、その配列は千鳥配列あるいはマトリックス状の配列など、必要に応じて適宜の配列であってよい。そして、これらボード20およびピン21は、耐熱性もしくは耐火性の素材など、リング部材1の処理に適した素材によって形成され、ピン21がほぼ水平とになるようにボード20を立て、その状態でリング部材1を図7に示すように各ピン21に引っ掛けて吊り下げ、ボード20と共に各リング部材1が処理炉に装入される。
 また、図8に示す例は、リング部材1を外周側から支えるように構成した例である。すなわち、ボード30の表面には4本を一組とした複数組のピン31がほぼ垂直に取り付けられている。これら各組の4本のピン31は、上述したように三段もしくはそれ以上の段数に渦巻き状に巻かれたリング部材1の外径以下の半径の円周上にほぼ等間隔に配列されている。したがって、各組のピン31同士の間隔は、三段もしくはそれ以上に渦巻き状に巻かれたリング部材1の外径より小さいから、それら4本のピン31の内側にリング部材1を配置すると、リング部材1自体がある程度の剛性あるいは弾性を備えているので、リング部材1は4本のピン31の内側に保持される。なお、上記のようにして保持されるリング部材1の配列は、リング部材1同士が互いに接触しない配列であればよく、千鳥配列やマトリックス状の配列など、適宜でよい。そして、これらボード30およびピン31は、耐熱性もしくは耐火性の素材など、リング部材1の処理に適した素材によって形成され、ピン31がほぼ水平とになるようにボード30を立て、その状態でリング部材1を図8に示すように前記4本のピン31の内側に配置され、それら4本のピン31によって外周側から保持され、ボード30と共に各リング部材1が処理炉に装入される。
 さらに、この発明においては、渦巻き状に巻いて形成される段数(連数)は、三段(三連)でなくてもよく、五段(五連)以上の奇数段(奇数連)であってもよい。したがって、このような渦巻き状にするためにリング部材を捩る回数は一回転以上であってもよい。さらに、その捩り方は、要は、前述した複数の環状部を形成でき、あるいは結果的に複数段(複数連)の渦巻き状に巻ければよいのであり、対称となる二箇所を捩る替わりに、リング部材の所定の一部を、その表裏が一回転するように捩ってもよい。この発明で、「リング部材の一部を他の部分に対して少なくとも一回転させることにより捩る」とは、このような捩り方も含む。

Claims (6)

  1.  帯状材によって環状に形成され、かつ内周面および外周面の少なくともいずれか一方に表面処理が施されたリング部材の製造方法において、
     前記リング部材の一部を他の部分に対して少なくとも一回転させて捩ることにより、少なくとも二箇所の交差部で区画された少なくとも三つの環状部を形成し、これら三つの環状部をそれぞれの中心軸線が接近するように重ね合わせることにより、前記リング部材を渦巻き状に巻き、その渦巻き状に巻いた前記リング部材に表面処理を行うことを特徴とするリング部材の製造方法。
  2.  渦巻き状に巻いた複数の前記リング部材を一つの収容装置に収容してそれら複数の前記リング部材を一括して表面処理する請求項1に記載のリング部材の製造方法。
  3.  前記リング部材は、金属製であり、前記表面処理は、前記リング部材の温度上昇を伴う処理を含む請求項1または2に記載のリング部材の製造方法。
  4.  前記表面処理されたリング部材と他のリング部材とを積層することを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかの方法で製造されたリング部材を用いたベルトの製造方法。
  5.  前記表面処理されたリング部材に、板片状の多数のエレメントをそれぞれの姿勢を揃えた状態で係合させ、それらのエレメントを環状に配列した状態に前記リング部材によって結束することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの方法で製造されたリング部材を用いたベルトの製造方法。
  6.  積層された前記リング部材に、板片状の多数のエレメントをそれぞれの姿勢を揃えた状態で係合させ、それらのエレメントを環状に配列した状態に前記リング部材によって結束することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの方法で製造されたリング部材を用いたベルトの製造方法。
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