【手続補正書】
【提出日】平成17年2月18日(2005.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】金属プッシュベルト及びそのための鋼
【特許請求の範囲】
【請求項１】  少なくとも一つの無端引張手段（２）を含み、好ましくは一組の組重ねられた無端バンドを備え、連続可変式トランスミッションの一組のプーリ（４，５）のシーブ間に前記ベルト（１）を把持するために横断要素（３）によって少なくとも部分的に囲まれ、前記横断要素が前記引張手段（２）の無端方向に自由に可動とされており、前記引張手段が鋼で造られ、かつ微細組織に観察される含有物の表面占有に係る円の特定直径Ｄcircleに従って、材料断面の微細組織に観察されるような所定のサイズの非金属の含有物を含む連続可変式トランスミッション用の金属プッシュベルト（１）であって、前記鋼は、３０μｍにまで達する直径にて公称含有物サイズ分布を有する構成にて造られ、１０μｍと３０μｍとの間の前記含有物の直径範囲が、２μｍよりも大きいサイズを有する含有物で数えられる薄切り材料の単位面積当たりの含有物の全数の２０％未満の材料構成であることを特徴とする金属プッシュベルト。
【請求項２】  少なくとも一つの無端引張手段（２）を含み、好ましくは一組の組重ねられた無端バンドを備え、連続可変式トランスミッションの一組のプーリ（４，５）のシーブ間に前記ベルト（１）を把持するために横断要素（３）によって少なくとも部分的に囲まれ、前記横断要素が前記引張手段（２）の無端方向に自由に可動とされており、前記引張手段が鋼で造られ、かつ微細組織に観察される含有物の表面占有に係る円の特定直径Ｄcircleに従って、材料断面の微細組織に観察されるような所定のサイズの非金属の含有物を含む連続可変式トランスミッション用の金属プッシュベルト（１）であって、前記鋼は、３０μｍにまで達する直径にて公称含有物サイズ分布を有する構成にて造られ、１０μｍと３０μｍとの間の前記含有物の直径範囲が、５μｍよりも大きいサイズを有する含有物で数えられる薄切り材料の単位面積当たりの含有物の全数の１０％未満の材料構成であることを特徴とする、特に請求項１に記載の金属プッシュベルト。
【請求項３】  含有物の全数が１００ｍｍ2当たり２００未満であり、好ましくは１００ｍｍ2当たり１００未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属プッシュベルト。
【請求項４】  ２０から３０μｍまでの範囲内の直径を有する前記含有物が単位面積当たりの含有物の全体量から１％未満になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属プッシュベルト。
【請求項５】  １０と３０μｍの間の範囲の前記含有物が単位面積当たりの含有物の全数の５％未満になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属プッシュベルト。
【請求項６】  前記引張手段のバンドが硬化表層で、好ましくはガス窒化表層で造られていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属プッシュベルト。
【請求項７】  前記分布は少なくとも適切な前記無端バンドの厚さの０．２５倍より小さい、好ましくはバンドの厚さの０．２倍の厚さのバンド状領域にて生じており、そして深さの途中における半径面からある距離にて窒化表層を生じていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属プッシュベルト。
【請求項８】  前記含有物がＴｉ及びＮから組成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属プッシュベルト。
【請求項９】  Ｔｉの量が重量で０．３％から１％までの範囲以内にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の金属プッシュベルト。
【請求項１０】  請求項１または２自体のいずれかに記載の材料構成に従って製造された、または請求項２〜９のいずれかとの組み合わせで請求項１または２のいずれかに従って製造されたプッシュベルト用の鋼、特にマルエイジング鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に記述された連続可変式トランスミッション用の金属ベルト及びそのベルト用の材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続可変式トランスミッション用ベルトは、広く知られており、例えばＥＰ−Ａ−０１８１６７０（特許文献１）または米国特許明細書３９４９６２１（特許文献２）に記載のものがある。かかるベルトは、少なくとも一つの無端金属バンドを備え、好ましくはほぼ適合して組重ねた一組のバンドを有し、それは一組のプーリのシーブ間で少なくともベルトを把持するための横断要素によって少なくとも部分的に囲まれている。
【０００３】
該既知構造のバンドは、平らな、一般に長方形の横断面を有する。連続可変トランスミッションにおける用途のその性質のため、その結果として、既知ベルトは、作動中に、曲げ半径、ベルト速度及び伝達されるモーメントまたはベルトにおける引張力つまりベルトの引張手段によって、高さが変化する極端に高い応力を受ける。この理由のために、ベルトつまりそれが使用されるトランスミッション及び車両の使用寿命中におけるベルトの破損の回避は、そのようなベルト、特に一ベルトの複数バンドに関する問題の主要点である。
【０００４】
寿命期間の延長の一手段は好ましい方法でバンドを成形することである。一つのそのような成形手段はヨーロッパ特許公報ＥＰ−Ｂ−１８１６７０（特許文献１）により知られている。この文書は、中央部分及びベルトのバンドの接触面の縁部分における永久圧縮応力を有し、その結果、局部的引張応力の減少をもたらすことを教えている。またこの刊行物は、縁領域における曲がりから生ずる引張応力を減らすように、その縁から生ずる毛髪状割れ目に起因する破損を避けるように、縁領域を制限された形状に変形させることを教えている。そのような成形手段の例はＥＰ−Ａ−０９５０８３０（特許文献３）により知られる。
【０００５】
寿命期間の延長の他の手段は、引張手段を形成するバンドの製造に用いられる基材の質を改良することである。いくつかの金属元素の特殊な混合物として、基材供給者によって製造される鋼の種々のタイプが知られており、例えばＥＰ−Ａ−０９３５００７（特許文献４）やＥＰ−Ａ−０９３１８８４（特許文献５）がある。このような基材のいくつかは他よりもバンドによりうまく適合して用いられる。このような基材の疲労強度上の主な影響は材料中の粒子の存在、選択的に表される含有物の量であると知られている。かかる含有物は、それらの間の化学結合を形成する基材のある成分間の特殊反応の結果として、材料の製造中に生成する。それらは、別の均等で極めて細かい基材の粒状化組織内に一種の粒子として認識可能である。例えばマルエイジング鋼において含有物は通常Ｎで表される元素の窒素と、通常Ｔｉで表されるチタンとの間で形成されることが可能であり、ＴｉＮ−含有物と呼ばれる。含有物の別の例は、Ｔｉと炭素間にあって、Ｃとして表され、ＴｉＣ含有物と呼ばれる。
【０００６】
材料研究の分野の標準化された疲労試験方法から、そのような粒子が材料の疲労耐久性に影響することが知られている。そのような標準試験方法は基材片の周期的引張負荷、周期的曲げ及び回転曲げモーメントの発揮を含む。基材の疲労強度の減少は、例えば、分割効果により含有物は周辺材料の組織上に存在すると推定され、又は母材を表す場合に、材料母材内の局部張力を増加させ、その結果、材料組織の偶発的な局部破損に繋がり、さらに徐々に周辺組織に影響を与え、終には材料片の突発破壊に至ると説明される。
【０００７】
ＳＫＦによる材料研究を文書化する従来技術文献から、−“ころがり接触疲労中の微細組織変化”；１９９７年１月８日；Ｖｏｓｋａｍｐ（非特許文献１）による命題−それはいわゆる回転ビーム試験に基づいて、相対的に大きいサイズの含有物の存在の可能性を減少させることは結果としてベアリング鋼の疲労寿命における顕著な改良をもたらしたこと（ｐ．２５）が知られている。それにより含有物は非金属粒子であることも知られている。そのため、一定の周期的応力振幅の下で起こる破壊の可能性は、ある負荷値におけるそのような粒子の存在に関連する。高品質鋼の例は３０と６０μｍの間のサイズクラスにおける頻度分布の顕著な百分率を与えられる。しかし、そのような粒子分布を有するタイプの鋼は、本発明により、プッシュベルトにおける適用に対する疲労耐久性の条件において不適当であることが見出される。
【０００８】
鋼中の含有物のこの結果をさらに提示し鋼製プッシュベルトにおける適用のための適合性を特許請求する刊行物は特開平１１−２９３４０７号公報（特許文献６）である。この刊行物によれば、鋼の疲労強度は、特に無段式トランスミッション用のベルトに適用するために、マルエイジング鋼中のＴｉＮ含有物のサイズ及び直径比を設定することより、明確に改良され得る。規定された手段は、鋼製ベルトを構成する金属の微細組織における横断面中に観察される含有物に外接する円の直径Ｄmaxが８μｍ未満であることを含む。含有物に内接する円の直径はＤminとして特定される。この開示により、２から８μｍまでの範囲にあるＤmaxを有する含有物のグループの比Ｄmin／Ｄmaxは、０．７５またはそれ以上であることがさらに規定される。
【特許文献１】欧州特許（ＥＰ）第Ａ−０１８１６７０号
【特許文献２】米国特許第３９４９６２１号明細書
【特許文献３】欧州特許（ＥＰ）第Ａ−０９５０８３０号
【特許文献４】欧州特許（ＥＰ）第Ａ−０９３５００７号
【特許文献５】欧州特許（ＥＰ）第Ａ−０９３１８８４号
【特許文献６】特開平１１−２９３４０７号公報
【非特許文献１】“ころがり接触疲労中の微細組織変化”；１９９７年１月８日；Ｖｏｓｋａｍｐ
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
後者の刊行物による構成は鋼の疲労耐久性の確実な改良に繋がるけれども、プッシュベルトの分野における適用のためには甚だ厳しく、それがため製造において無用に高価で複雑化することが本発明により知られる。そのため、本発明は、鋼用材料構成を提供すること、特に前述の不利益無しにてプッシュベルトにおける使用を最適化し、少なくとも不利な結果を減らす構成、好ましくはベルトの寿命期間を超えるに必要な少なくとも現実に無限の回転数に係る特定の材料疲労の必要条件を提示することを狙っている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明により、請求項１の特色づける部分中に与えられる特徴はこれを達成する。本発明に基づく考えに従い、この構成は、基材製造者の標準疲労試験を、プッシュベルトの開発と生産及びそのための工程に、鋼の応用の経験を織り込んだ疲労試験に基づく応用によって置き換えることにより達成される。この方法において、疲労耐久性は、材料の試験によって達成されず、むしろそれは、プッシュベルトのバンドを完成するために要求される特定の材料処理試験が考慮され、そしてその試験において引張手段の相互作用にプッシュベルトにおける周囲の状況を織り込み、終局的には、引張手段がトランスミッションで作動中に負荷が掛けられる時に周期的に変化する応力を受ける正確かつ典型的方法を考慮した試験によって達成される。
【００１１】
本発明による後のアプローチに従って、ＣＶＴ用の鋼製ベルトに効果的に織り込まれるような鋼の寿命を決定する臨界的過程は、例えば圧力接触とバンドの相互移動、及びバンドの引張負荷のための応力を伴って、トランスミッションで回転する鋼製バンドの曲げ及び引張の多くの時間を含む。付加される量の応力はプーリの円軌道に入る時のベルトの曲げに対して考慮される。バンドの張力は、バンドがプーリ間における真直軌道部分で他方のプーリに向かって一方のプーリを出る時に生ずる。引張手段の曲がり軌道において、最内及び最外バンドはバンド相互の接触により負荷を受けるのみならず、横断要素のサドル及び耳にそれぞれ接触することから生じるヘルツ応力を伴う摩擦によりさらに負荷が加わる。これは、バンドの疲労強度の所望レベルの設定が材料特性それ自体に影響することにより提示され得るという結論に導く。これは所望レベルへバンドの公称引張強度を設定することとは異なる。それはベルト材料の特定の引張強度をベルトの横断面の寸法に関連させることでなされ得る。
【００１２】
微視的な研究から、材料組織における前述の部分的崩壊は材料の裂けつまり材料の割れの開始をその後に形成し、バンドの脆弱化が起こり、つまり外的要因よりも内的要因により目に見えないように始められることが見出された。この洞察に基づき、種々の疲労試験は、動的に、即ち回転状態で、特に完全なベルト／プーリ試験により行われた。その結果、含有物の数及びサイズ分布に関して、疲労強度において良好な結果が、請求項１の特徴的部分に与えられる分布で得られることを示している。
【００１３】
この鋼は、既知の構成ほど厳密でない構成に従って、しかもプッシュベルトにおける実際の適用及び使用により規定された必要条件をなお満たして、生産可能であることが順調に見出された。そして、材料の分野からの標準化された疲労試験から外れる場合よりもむしろ、プッシュベルト用の鋼は、先行技術により知られる材料よりも生産するためにそれほど高価でも複雑でもないある等級にて生産され得ることが分かった。
【００１４】
マルエイジング鋼の場合のように高い疲労耐久性と結合して高引張強度で知られている鋼タイプの特別の場合では、その材料構成は、５μｍ以下の含有物サイズを考慮に入れる必要がない点で、粗くすらなりえないことが分かった。しかし、１０と３０の間の含有物サイズの百分率は１０％未満のままであるべきである。そして、本発明は、連続可変トランスミッションでの適用のための金属プッシュベルトに関し、さらに好ましくは一組の組重ねられた無端のバンドで提供される少なくとも一つの無端引張手段を含んでおり、そのような連続可変トランスミッションの一組のプーリのシーブ間に、少なくともベルトを把持するための横断要素によって少なくとも部分的に囲まれること、横断要素が引張手段の無端の方向で自由に移動可能であり、引張手段が金属で造られていて材料断面の微細組織で観察されるような前もって定義したサイズの非金属の含有物を含み、そのような微細組織で観察されたそのような含有物の表面の占有に関係のある円の指定された直径Ｄcircleに従って、３０μｍまでの範囲にある直径を備えた名目上の粒子サイズ分布を有する構成にて鋼が生産される際に特徴づけられて、金属でない含有物を含んでいる鋼にて生産されている引張手段は、１０μｍと３０μｍの間の含有物直径範囲が、２μｍより大きなサイズを持っている粒子によって数えられる場合、薄切りされた材料の一つの平方単位当たりで、含有物の全数の２０％未満の材料構成であり、５μｍより大きなサイズを持っている粒子によって数えられる場合、薄切りされた材料の一つの平方単位当たりで、含有物の全数の１０％未満の材料構成である。この点で、冶金学の技術はそのような一般に知られている粒子サイズ分布に影響を及ぼす方法を提供することは注目される。
【００１５】
駆動ベルトの一層の改良は、含有物の総数が１００ｍｍ2当たり２００未満好ましくは１００ｍｍ2当たり１００未満で設定されると分かった本発明によっている。一方ベルト材料の含有物サイズの設定の一層の精巧さでは、２０から３０μｍの範囲内の直径を備えた含有物が、一つの平方領域当たり含有物の全体量から１％未満を占めている、
【００１６】
本発明の特別の局面によれば、１０と３０μｍの間の範囲の含有物が単位面積当たりの含有物の全数の５％未満になっていることが望ましく、前記引張手段のバンドが硬化表層、好ましくはガス窒化表層で製造される状況が考慮に入れられる。材料のそのような付加的な処理が引張手段の疲労耐久性に確かに寄与することは本発明を基礎とする考えによって認められた。この発見（知見、所見）はトランスミッションに設置して行う試験が標準の疲労試験方法より現実的な疲労耐久性数値を提供するという考えに加えて、本発明による鋼の材料構成の全く特殊だが好適な範囲の妥当性を裏付けている。
【００１７】
さらに特に、実際、要求される構成を必要とするベルト内の領域が、適切な無端バンド厚さの０．２５倍未満の厚さの、好ましくはバンド厚さの０．２倍未満である厚さのバンド状の領域に限定され、そして窒化表層の中間の深さで半径の面からのある距離で始まっていてもよいことが分かった。この領域は硬化表層とベルトの比較的柔軟なコアの間の推移領域であると、そして疲労耐久性において最も臨界的であると識別される。このことは、鋼製バンドのコアが含有物サイズ分布を含んで良く、それが識別された推移領域における材料の構成ほど厳密でないことを意味する。
【００１８】
特別の場合では、マルエイジング鋼のような鋼はＴｉとＮから構成される含有物を含んでおり、材料の重量によるＴｉの量は本発明によって０．３％から１％までの範囲内に留まるべきである。さらに、本発明は、特に、ベルトの材料がトランスミッション内と同じタイプのベルトの疲労負荷によって疲労試験されたベルトに関係がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付した図面中に与えられた例によりここでさらに説明される。図１は駆動ベルト１を有する連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）を概略的に示しており、このベルトは、組重ねられた薄い無端バンドの形態で引張手段２とされ、そして、そこにスライド自在な横断要素３または横断要素の無端連続系列がある。これらは無段式に可変の直径にて、プーリ４，５のシーブ間を移動する。かかる連続可変トランスミッションはそれ自体知られている。
【００２０】
バンドの典型的な厚さは０．１５から０．２５ｍｍまでの範囲にある。バンドの典型的な幅は８から３５ｍｍの範囲である。駆動ベルト１の典型的な周長は５０から１００ｃｍの範囲である。経済的生産の理由と技術的複雑性の防止のために、通常、ベルトは、一方のシーブのみが軸方向に可動に調整でき、他方のシーブが回転的に調整され回転軸に固着されているプーリ４，５間を走行する。この調整は、作動中にベルト１及びそのバンド２の整列が回転軸に対し直角な理想的位置から離れることを意味する。この非整列に対抗するために、内側バンドがもたれる横断要素の接触面はやや凸曲を与えられている。
【００２１】
図２は横断要素３の正面及び引張手段２の横断面を描いた図である。横断要素３は駆動または従動プーリの一方のシーブの円錐面にもたれるフランジ６を有している。関連するプーリにより横断要素３に及ぼされる把持力を変えることで、該要素は半径方向外側へ推し進められ、プーリの把持力がトランスミッションの他方のプーリの把持力のために減ぜられる時に、該要素は半径方向内側へ移動が可能である。このような動作でそして特定のトランスミッション比にベルトを維持するための正常な把持力のもとで、引張手段は、一定の張力を与えられ、それにより横断要素のはね飛ばし防止機能を達成する。この機能は、半径方向外向きの接触面、つまり選択的に表示された横断要素３のサドル７に、引張手段の内側バンドの主内面側を接触させることにより達成される。該サドルは軽微な凸に形成されている。これは、ベルトが一方のプーリから他方のプーリへの伝達力を受ける多数の回転中に、前記サドル上の引張手段２を中央に導くのを促がすためである。その凸面は０．１から１メートルまでの範囲の典型的サイズの半径Ｒｓの仮想円を定義する。引張手段の上側へ、サドルの上方で引張手段はいわゆる要素耳部による位置に維持される。引張手段の上バンドと該耳部はプーリから出るベルト部分にて接触してもよい。
【００２２】
引張手段２のバンドは高品質鋼、例えばマルエイジング鋼でできている。このような鋼は、正しい形状と寸法を有する場合でも、バンドにおける用途に不向きである。このために、特定の基礎材料を扱う工程が開発されてきた。適当な工程により、基礎材料はバンド型にされ、好ましくはバンド型中及び回転状態のもとで曲げと引張との組み合わせにより所定レベルへ予め引っ張られ、ここではガス窒化条件のもとで、熱処理とその後の表面硬化により硬化処理される。この方法で、バンドは付加的に硬化され圧縮応力を有する層を与えられる。この圧縮応力は局部的引張応力を補償し、相互接触と前記接触面での多数の横断要素の接触に耐え、一方予め引っ張られたバンドは、曲げ状態での事実上無限の回転数に耐えるために要求される比較的柔軟なコアを維持する。
【００２３】
かかる最終条件の鋼製バンドは、未処理基礎鋼または鋼製ベルト用として適合させてない鋼のいずれとも異なる基礎材料を要するということが本発明により認識される。特に、本発明は、一方では疲労耐久性のための標準化試験に基づく材料構成と、そしてベルトに掛かる実際の疲労荷重を考慮する試験に基づく材料構成との差異を見分ける。換言すれば、当業界で既知の、そして標準化試験に基づくような鋼製ベルトの適用に特に適した鋼条件を広く規定するよりはむしろ、本発明は、処理された鋼のための実際の運転条件を考慮し、それに基づきベルト適用に適すると証明された一般にそれほど厳密でない鋼の構成を提供し、結果として、より安価な材料で、製造するのにより複雑でないようにする。本文脈では、前記術語“構成”は、それはたぶんより正確ではないが、別に、材料の組成または材料の種類を表している。
【００２４】
そのような好ましい構成に到達するために、本発明は、運転の実際条件におけるこの鋼の疲労強度を決定するために改良された試験方法から出発する。本ベルトは、この試験方法において、車両に実際に用いられ、即ち、一組のプーリと、操作及び制御手段とを含んで、トランスミッションを再組み立てする試験装備上で走行される。このベルト試験は、固定されたオーバドライブ（ＯＤ）比にて行われ、これはベルトを、一定の相対的に高い一次トルクで、一定の最大速度でといった最も過酷な条件にて試験するためである。このような試験設定は、いわゆる過負荷試験である。過負荷条件での耐久時間が、正常運転条件下では統計的に導き出されるもっと長い耐久時間に相当することを考慮して、このベルト耐久性は、ベルト破壊が生じるまでとして決定される。含有物による開始に起因するそれらの破壊原因は、破断面解析の手段により解明される。その結果、含有物のサイズ分布は、含有物により開始される疲労により破壊したそれらのバンド（リング）から決定される。これらベルト耐久性の結果は含有物のサイズ分布と対照してプロットされる。
【００２５】
含有物のサイズ分布の測定は、鋼が最終形態にある、つまり最終の生産物になった時、即ちバンド上で実行される。ここで本発明をサポートするために好ましく用いられる測定手段において、試供面は研磨され、その後に光学顕微鏡下に置かれる。測定されるべき所定領域は選定され、そして選定された領域にある全ての含有物の「投影」(projection)が測定される。これらの含有物から、投影直径Ｄcircleがその投影と同等の表面積を有する円に対応して算定される。含有物投影は直径Ｄcircleの複数の範囲にクラス分けされる。例えばＤcircleは、５−１０μｍ、１０−１５μｍ、１５−２０μｍ、２０−２５μｍ、２５−３０μｍ、及び３０μｍ以上の各クラスに分類される。
【００２６】
測定されるべき領域は１００ｍｍ2よりも大きく設定されることが好ましい。この範囲の領域がより大きいほど、決定されるべき含有物サイズ分布に対して、より実際に近い数値を与える。Ｄcircleの代わりに、原則としてＤmaxが測定投影として採用可能である。このＤmaxは測定投影の最大の「サイズ」、例えば四角形の投影の対角線である。
【００２７】
図３はバンド２つまりベルトの長手または無端方向に対し交差する断面の詳細を概略的に表した図である。この図から、バンドは、基礎となる鋼から形成され、上述のように処理された後、バンドのコア８の材料の硬さに対し相対的に増加した硬さによって特徴づけられる外層９を示すことが理解できる。硬さの増加は、バンド２のガス窒化処理を通じて材料母材における窒素の結合により達成される。この硬化表層は、典型的には１０から４０μｍの範囲内の公称厚さがある。この硬化表層を直接的に境界付けして、バンドの内外面で、３０μｍまでの厚さの破壊開始ゾーン１０が、本発明に基づく研究によって認識される。この領域において、増加する疲労破壊のレベルが実際に認められる。つまり、その開始は残りの破壊領域から顕微鏡検査で見分けが可能であり、初期疲労領域が作動中のバンドに課される負荷をもはや伝達することができない閾値水準にまで成長した後に、その破損領域は、開始領域の周りに生じる。
【００２８】
このゾーン１０の位置は、バンドの硬化表層９から相対的に柔軟なコア８への推移領域中でバンドの機械的性質における変化によって説明される本発明に従う。それはバンドに課される負荷がこのゾーン１０で最も高いことを必ずしも意味するのではない。外力とバンドの材料特性との結合及びその残りの応力分布は、バンドが破損し始めるであろうところで決まる。そのゾーンは、バンドの内面近傍及び外面近傍で観察される。そのゾーンは、硬化表層から相対的に柔軟なコア８への推移において、交互に起きる引張負荷、バンドの交互に起きる曲げ及び引張、内部応力、ヘルツ接触及び横断要素３の関連部分と引張手段の内外バンドとの摩擦接触、または各バンド間の相互摩擦接触によって影響を受けた。バンドにおけるこのゾーン１０は、最弱点として認識され、バンドの一部だけがバンドの疲労破壊については臨界的であることを示す。かくして、バンドの破壊の原因は、バンドに作用する外的要因、材料特性及びバンドの内部応力の総合であるということが本発明により認識される。さらにこの結果は、プッシュベルト適用のための鋼用の既知材料構成がなぜ著しく粗いと考えられ得るかを物語っている。次に、技術的に正確に達成すること及びコスト的に有利な材料構成は、本発明下での実際のベルト試験に基づいて、提供される。
【００２９】
図４は金属疲労に起因するベルト破壊を未然に防げないにしても、最小化という確実な結果をもたらす鋼基材中の含有物のサイズ分布の一例を示している。ここで規定される分布はＣＶＴ用プッシュベルトの材料的要求に直接関連する。その構成が作動状態にて試験されるベルトによる上述の実際の試験から導かれるからである。Ｘ軸に表れる含有物サイズの特別なクラスＳ内の含有物の百分率は、ある所定の最小サイズを有する含有物から数えられる含有物の全数に関連づけられて、Ｙ軸において表される。プッシュベルトのための疲労強度の十分なレベルをもって、含有物の大部分、つまり９０％が５−１０μｍのサイズの範囲中に少なくとも見出される範囲にあるならば、含有物の予め定められたサイズは３０μｍまでの範囲に十分にあり得るということが分かった。そのような分布は、例えば先行技術のＳＫＦ研究書類の図１０に示されたような複数の鋼タイプに見出される粒子のサイズの自然分布に少なくとも大部分従う。極端に粗い材料構成、例えば全粒子が１０μｍ未満の小さいサイズからなるというような、材料構成において、分布の比較可能な形態は見出されるが、しかし図中で左側へ移されると予想され得る。最新の例では、１００ｍｍ2当たり公称全数３４３の含有物、５−１０μｍのサイズ範囲で公称３１７、１０−１５μｍのサイズ範囲で１８．２、１５−２０μｍのサイズ範囲で７．５、そして２０−３０μｍのサイズ範囲で０．７が見出された。この場合、二つの５μｍのサイズ範囲を合わせた最後の２０−３０μｍのサイズ範囲を除いて、全てのサイズ範囲は５μｍ幅である。
【００３０】
図４におけるような比較可能な測定で５４以上の標準偏差を考慮して、安全な材料構成は、３０μｍサイズまで生じ、１０μｍより大きなサイズの含有物の百分率が１０％未満である含有物をもって発見された。この発見を基にして、代案を見つけて、より一般的構成は、２μｍからのような粒子サイズを考慮して控除され、その場合１０μｍより大きい粒子の百分率は２０％未満であるべきである。
【００３１】
図５は、バンドの高さにわたって縦断面により、硬化表層、即ち内部引張状態にある予圧縮面層９の影響を示しており、それはバンド内のいくつかの個別のレベルにある平行線によって表されている。硬化表層では引張が予圧縮のために負レベルに残るのに対して、相対的に柔軟なコアでは、ベルトの引張負荷はある正レベルに達するということが見られ得る。上記バンドの断面におけるように、バンドの引張状態において、コア内の引張応力は、バンドの高さにわたって等しく、そして予圧縮層における引張応力も等しい。下の方に描かれた上記バンド断面におけるように曲げられた状態にある時、引張負荷のための応力はバンドの上外面近傍で増加し、一方下側近傍で曲げ現象のために圧縮応力が生ずる。これは、引張状態におけるようにバンドの引張負荷で加えられ、そしてバンドの製造中の予引張曲げ工程で計画的に起こされるような余剰応力で加えられる。バンドの上側近傍で表面層における引張応力はゼロ応力レベルに接近し、一方下側では応力は負方向に一層大きくなる。
【００３２】
そして、本発明により、見出された初期破損の集中領域１０は、相対的に大幅の振幅差によって説明され、特にバンドの曲げ状態を周期的に繰り返すことで、生ずる内部引張応力“σａ”によって表される。図５のモデルは、破損がなぜプッシュベルトにおけるバンドセットの最内側または最外側よりもバンドの他の箇所に見出され得るのかをも説明している。最内側及び最外側のバンドの場合、それは他のバンドに対し、サドルまたは要素の耳部分との摩擦及び特に曲がり状態で最も臨界的に現れるヘルツ応力によって、関連バンドの付加的引張力が掛かって相対的に最も頻繁に破損する。図５はバンドの表面層９とコア８との間の硬さにおける差の影響を説明するのにも用いられ得る。硬さにおけるその差は、バンドの表面とコアとの間の推移領域の臨界状態に加わると推定される変形、つまり曲げ変形と曲げ状態からの戻り変形に対する抵抗差の意味を含む。その曲げ状態はバンドの表面とコアの間の推移領域の臨界性を増すためと推定される。
【００３３】
本発明は、上述の説明及び添付図面の全ての詳細とは別に、さらに特許請求の範囲によって提供される特徴にも関連する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、合理的な鋼用材料構成を提供し、特に従来の不利益をなくしてプッシュベルトにおける材料の使用を最適化することができ、ベルトの寿命期間中に通用すべく要求され少なくとも現実に無限の回転数に係る特定の材料疲労に対する必要条件を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るベルト及びそのベルトに係るトランスミッションの概要の例を示す概略図である。
【図２】  本発明に係る引張手段としてのバンド及び横断要素がベルト内で相互に向き合っている状態とそれらの間の相互作用を示す図である。この図はバンドとサドル間の相互作用の調整の拡大を含む。
【図３】  一つの無端引張バンドの巨視的な横断面を概略的に示し、疲労破損の開始が集中して見られる引張バンド内の領域の図示を含む。
【図４】  本発明による材料構成に合致する粒子分布を示す図である。
【図５】  表面硬化バンドの内部応力負荷と曲げ（下バンド）及び引張（上バンド）それぞれの結果とを示す図である。
【符号の説明】  １：プッシュベルト、２：引張手段、３：横断要素、４，５：プーリ、６：フランジ、７：サドル、８：コア、９：硬化表層、１０：ゾーン。