(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの金属リングセット（２）と、このリングセット（２）上に滑動可能に装着された多数の横方向金属エレメント（３）とからなるプッシュベルト（１）のための半径方向に入れ子式に重ねられたリング（１５）の積層されたセット（２）を製造するための方法に関する。この方法は、細長い鋼板（１１）を準備する工程段階を含み、その際鋼板（１１）の縦方向に向いた中央部分（Ｐ２〜Ｐ４）が側方エッジ（Ｐ１，Ｐ５）の間に位置している。半径方向において最も内側のリングセット（２）のリング（１５）は、鋼板（１１）の中央部分（Ｐ２〜Ｐ４）に位置する材料から製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの金属リングセット（２）と、このリングセット（２）上に滑動可能に装着された多数の横方向金属エレメント（３）とを備えたプッシュベルト（１）のための金属リング（１５）の積層されたセット（２）を製造するための方法であって、次の工程段階、すなわち
細長い鋼板（１１）から板区間（１２）を分割することと、その際鋼板（１１）の縦方向に向いた中央部分（Ｐ２〜Ｐ４）が側方エッジ（Ｐ１，Ｐ５）の間に位置し、
管（１４）を形成するために、板区間（１２）を曲げ、そして曲げた板区間（１２）の隣接端部（１３）を溶接することと、
管（１４）からリング（１５）を分割することと、
リングセット（２）を形成するために多数のリング（１５）を入れ子式に半径方向に重ねること
を含む方法において、
半径方向において最も内側のリングセット（２）のリング（１５）が、鋼板（１１）の中央部分（Ｐ２〜Ｐ４）（に位置する材料）から製造されることを特徴とする方法。
【請求項２】
半径方向において最も内側のリングセット（２）のリング（１５）が、鋼板（１１）のほぼ中央（Ｐ３）から製造されることを特徴とする請求項１記載のリング製造方法。
【請求項３】
半径方向において最も外側のリングセット（２）のリング（１５）が、鋼板（１１）の中央部分（Ｐ２〜Ｐ４）から製造されることを特徴とする請求項１または２に記載のリング製造方法。
【請求項４】
鋼板（１１）の側方エッジ（Ｐ１；Ｐ５）が製造工程での使用を放棄される、すなわちその材料がリング（１５）を製造するために使用されないことを特徴とする請求項１，２または３に記載のリング製造方法。
【請求項５】
半径方向において最も外側のリング（１５）と半径方向において最も内側のリングの間に位置するリングセット（２）の少なくとも１個のリング（１５）が、鋼板（１１）の側方エッジ（Ｐ１；Ｐ５）の一つから製造されることを特徴とする請求項１，２または３に記載のリング製造方法。
【請求項６】
鋼板（１１）の側方エッジ（Ｐ１；Ｐ５）が、鋼板（１１）の全幅の２％以上、好ましくは６％以上、更に好ましくは１０％以上で、かつ２５％未満の幅を有するように定められていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のリング製造方法。
【請求項７】
少なくとも１つの金属リングセット（２）と、このリングセット（２）上に滑動可能に装着された多数の横方向金属エレメント（３）とを備えたプッシュベルト（１）のための金属リング（１５）の積層されたセット（２）を製造するための方法であって、次の工程段階、すなわち
細長い鋼板（１１）から板区間（１２）を分割することと、
管（１４）を形成するために、板区間（１２）を曲げ、そして曲げた板区間（１２）の隣接端部（１３）を溶接することと、
管（１４）からリング（１５）を分割することと、
リングセット（２）を形成するために多数のリング（１５）を入れ子式に半径方向に重ねること、
リング材料の品質を制御すること、この工程段階では単位容積あたりの多数の非金属介在物が介在物のサイズに関連してサンプリングされる、
を含む方法において、
鋼板（１１）、板区間（１２）または管（１４）の一方の側方エッジでまたはその近くで、好ましくは両側方エッジでまたはその近くで採取された材料サンプルに基づいてのみ、品質制御が行われることを特徴とする方法。
【請求項８】
リング材料がマルエイジング鋼であること、サンプリングされた非金属介在物が窒化チタン介在物であることを特徴とする請求項７記載のリング製造方法。
【請求項９】
鋼板（１１）が、リング（１５）を製造するための基礎材料のインゴットを切断、鍛造および／または圧延することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のリング製造方法。
【請求項１０】
鋼板（１１）がその幅および長さ寸法に関連して最小の厚さで製造されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のリング製造方法。
【請求項１１】
プッシュベルト（１）のリング構成要素（１５）として使用するのに必要な寸法および材料特性を得るために、管（１４）から分割されたリング（１５）を処理することをさらに含んでいることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のリング製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載のリング製造方法に従って製造されたリングセット（２）を有するプッシュベルト（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載したプッシュベルト用の金属リングの積層セットを製造する方法に関する。プッシュベルト自体は当該技術においてよく知られており、例えば特許文献１に詳細に記載されている。ベルトは主として、自動車で使用される周知の無段変速装置の調節可能な２個のプーリの間で力を伝達するための手段として使用される。
【背景技術】
【０００２】
公知のプッシュベルトは、半径方向に積層された金属リングの１つ以上の積層セット上にその周方向に沿って滑動可能に設けられた、比較的に薄い多数の横方向金属エレメントを備えている。このリングは通常は、マルエイジング鋼のような析出硬化鋼から製造される。この鋼は特に、引張り強さおよび引張応力疲労および曲げ応力疲労に対する耐性の両方の特性を兼ね備えていると共に、リングの所望な形状および特性を生じるように原基礎材料からリングを比較的に有利に製造することが可能である。
【０００３】
このようなリグセットのための代表的な製造方法は、次の工程段階を有する。
リング基礎材料として所望される金属組成を有するインゴットを準備すること、
インゴットを切断、鍛造および／または圧延して、幅と長さ寸法に関して最小の厚さを有する細長い鋼板を製造することと、
交換材料組成の品質を制御することと、
細長い鋼板から板区間を分割することと、
板を曲げて溶接して、円筒形状または管にすることと、
管からリング区間を分割すること。
【０００４】
このようにして形成されたリングは通常は、最終製品であるプッシュベルトリング部品を形成するために、例えば特許文献２に例示されているような幾つかの他の工程段階を受ける。公知の製造方法の一部として、プッシュベルトの各リングセットを形成するために、隣接するリングの間に所定の半径方向遊びを有するように、幾つかのリングが半径方向に入れ子式に重ねられる。すなわち同心的に積層される。
【０００５】
プッシュベルトの動作寿命が特に、１個のリング部品の重大な疲労破壊によって制限されることがよく知られている。リングの疲労強度は主として、その中に埋め込まれた、金属酸化物、金属窒化物および金属炭化物のような非金属介在物のサイズおよび存在量によって決定される。というのは、このような介在物が内部応力集中部として働くため、全体の（平均）応力負荷がリングの公称破壊応力を超えていなくても、（疲労）亀裂がこのような介在物のところまたはその近くで起こるからである。従って、製造工程で形成される介在物のサイズと存在量を制限することによって、リング部品の疲労破壊を遅らせることができ、全体としてプッシュベルトの動作寿命を改善することができる。しかしながら、このような改善を実現するには製造工程で多大なコストおよび努力を必要とする。これは、実際に得られる、すなわち経済的に得られるリングの純度およびその疲労強度を事実上制限する。この原理は特に特許文献３において、プッシュベルトリング部品に関連して説明および定量化されている。この特許文献３はマルエイジング鋼について、経済的に製造可能であると共に注目すべき疲労強度を示す所定の非金属介在物サイズ分布を提供している。
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４０３５５１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０５５７３８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１２４３８１２号明細書
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、リング基礎材料自体の組成を変更せずに、プッシュベルトリング部品の疲労強度、特に疲労亀裂に対する耐性を改善することである。本発明に従い、この目的は請求項１記載の製造方法によって達成される。
【０００８】
本発明の根底をなすものは、細長い鋼板で行われる測定である。この測定は、少なくとも単位容積あたりの介在物の数、すなわち介在物の局所的な相対存在量または局所的な介在物密度が、鋼板の幅に沿って、すなわち先行する圧延工程段階の圧延方向に対して横方向に変化することを明らかにする。特に、鋼板の側方エッジまたは側方エッジ近くが、側方エッジの間に存在する鋼板の中央部分よりも高い介在物密度を有することが観察された。
【０００９】
上記の識見に基づいて、少なくとも、半径方向において最も内側のリングセットのリングを、鋼板の中央部分から製造することが提案される。最も内側にあるリングは一般的に、プッシュベルトの動作中にリングセット中で最も強く疲労負荷されるリングである。半径方向において最も外側のリングセットのリングも好ましくは、鋼板の中央部分から製造される。というのは、このリングも、いわゆる中間リング、すなわち半径方向において最も内側のリングと半径方向において最も外側のリングとの間に位置するリングセットのリングと比べて、動作中に強く負荷されるからである。
【００１０】
更に、鋼板の上記側方エッジの製造工程での使用を放棄するかまたはその材料を上記の中間リングの少なくとも１つを製造するためにのみ使用することが提案される。この側方エッジの使用を放棄することを選択する場合には、この材料はリサイクル可能である。すなわち、この材料は溶融鋼に供給される。この溶融鋼から、本製造方法の最初の工程段階でリング基礎材料のインゴットが準備される。後者の場合、リングの最大介在物密度の顕著な改善、すなわち減少を達成するためには、鋼板の側方エッジから、鋼板の全幅すなわち、形成すべき管の長さの２％以上、好ましくは６％以下の帯状材料を除去することで十分である。上記の値はほぼ１０ｍｍの１〜３個のリング区間の幅に達する。このリング区間は、管端部から分割され、続いてほぼ０．５ｍの長さを有する一般的な管では廃棄される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形では、少なくとも半径方向最も内側にある上記リングが、しかも好ましくは半径方向最も外側にある上記リングが、好ましくは管全長の少なくとも１０％、更に好ましくは２５％だけ管の軸方向端部から離れた位置で、管から分割される。この管全長は鋼板と板区間の幅に一致する。一般的に、鋼板１１の全幅、すなわち管の全長の中央の８０％の部分、特に中央の５０％の部分では、介在物密度が、鋼板または板区間または管の側方エッジまたはその近くよりもかなり低いことと、この中央の部分に沿って介在物密度が比較的に一定であることが判った。
【００１２】
本発明では、上記の新規な製造方法の代替としてあるいは可能であればそれに付加して、鋼板材料の品質制御の工程段階が、鋼板またはそれから切断された板区間の側方エッジでまたはその近くで採取された材料サンプルで行われる。この工程段階は、介在物密度あるいはそれに正比例するパラメータの測定と、測定された密度と許容上限値の比較とを含んでいる。これは、鋼板材料の品質を正確かつ迅速に、すなわち必要とされるできるだけ少ない測定で、評価することを可能にする。従って、本発明では、介在物密度測定のための材料サンプルを鋼板の中央部分から採取する必要はない。というのは、この領域では介在物密度が鋼板の側方エッジ近くよりも低い、すなわちより好ましく、満足できるものである、すなわち上記の許容上限値よりも低いことが確認されているからである。
【００１３】
上述した本発明の基本的な特徴を、図に基づいてかつ実施の形態を通じて説明する。
【００１４】
（図面の簡単な説明）
図１は本発明のプッシュベルトと、このようなプッシュベルトを使用する変速装置とを概略的に示す図である。
図２は積層された引張り手段と横方向エレメントがプッシュベルト内に配置されている態様を示す図である。
図３はプッシュベルト用の積層されたリングセットを製造するための公知の方法における関連する工程段階を形象的に示す図である。
図４は公知の製造方法で使用される鋼板において幾つかの介在物密度測定を行うことによって得られたグラフを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、２個のプーリ４，５の周りに巻き掛けられた駆動ベルト１を有する無段変速装置（ＣＶＴ）を概略的に示す。この駆動ベルト１は積層された薄い金属リング１５の２つのセット２と、実質的に連続して配列された横方向エレメント３とからなっている。この横方向エレメントは積層されたリングセット２の全周に沿って取付けられ、かつ全周に沿って自由にスライド可能である。この種の駆動ベルト１は一般的にプッシュベルト１と呼ばれている。プッシュベルト１と無段変速装置全体は共に、それ自体よく知られている。
【００１６】
図２は駆動ベルト１の断面図であり、横方向エレメント３の正面と、リングセット２の横断面を示している。横方向エレメント３はその側部に、変速プーリ４，５の円錐シーブに接触する側面６を有する。リング１５は高級な鋼、例えば窒化処理および析出硬化されたマルエイジング鋼からなり、一般的に厚さが約０．１８ｍｍ、幅が約１０ｍｍ、そして周囲長さが約５００〜７５０ｍｍである。リング１５の疲労強度がプッシュベルト全体の性能にとって最も重要であることが知られている。この疲労強度は主として、リング中に存在する金属酸化物、金属窒化物および金属炭化物のような非金属介在物のサイズと存在量によって決定される。従って、リングは実際には厳密に定められた材料組成だけでなく、明確な非金属介在物サイズ分布に従って製造される。これは、ここで用いられるマルエイジング鋼に関しては、少なくとも単位容積あたりの窒化チタン介在物の数が予め定めたその許容上限値よりも少なくなければならないことを意味する。一層高度なアプローチでは、介在物のサイズが小さくなるにつれて許容上限値が高くなるように介在物のサイズを考慮に入れることおよび／または金属酸化物や金属炭化物の粒子のような他の種類の介在物を考慮に入れることが知られている。
【００１７】
図３には、プッシュベルト１用の積層されたリングセット２の製造方法の個々の工程段階が、ローマ数字で識別して概略的に示してある。
【００１８】
最初の工程段階Ｉでは、インゴット１０が所望な組成の溶融鋼合金から作られる。このインゴットは続いて第２工程段階ＩＩにおいて切断、鍛造および圧延されて、細長い鋼板１１となる。この鋼板はその幅と長さの寸法に関して最小の厚さを有する。搬送を容易にするために、鋼板１１はたいてい渦巻き状に（図示せず）縦方向に巻かれる。その後、第３工程段階ＩＩＩにおいて、巻き戻された鋼板１１から板区間１２が分割される。この板区間１２は続いて、管１４を形成するために第４工程段階ＩＶにおいて円筒状に曲げられ、隣接する板端部１３が互いに溶接される。第５工程段階Ｖでは管１４が焼なましされる。そして第６工程段階ＶＩにおいて管１４は多数の環状輪すなわちリング１５に分割される。続いて、このリングは第７工程段階ＶＩＩにおいて要求長さおよび／または厚さに圧延されて伸ばされる。圧延中に生じた内部応力を除去するために、リング１５は他の焼きなまし工程段階ＶＩＩＩを受け、そして第９工程段階ＩＸにおいてリング１５は修正される。すなわち、リングは２個の回転ローラの周りに取付けられ、予め定めた最終製品周長に引き伸ばされる。その次の第１０工程段階Ｘにおいて、リング１５は熱処理される。熱処理は通常、少なくとも２つのステップを含んでいる。第１ステップでは、リング１５が析出硬化、すなわち時効硬化され（文字Ａによって示してある）、そして第２ステップではリング１５が窒化される（文字Ｎによって示してある）。それによって、リング１５の表面層が更に硬化され、かつ圧縮応力が加えられる。
【００１９】
通常、上記の製造方法の一部として、板材料組成の特性がチェックされる。このチェックは、サイズに関して所定の容積の材料サンプル内に埋め込まれた非金属介在物、少なくとも窒化チタン介在物の数を測定することによって行われる。このような介在物のサイズ分布はプッシュベルト１の最終疲労強度を予測し、従って特別な要求を満足する。
【００２０】
このようにして処理された多数のリング１５から、リングセット２が形成される。この形成は、図３に示すように、目的にかなうように選択された多数のリング１５を半径方向に積層することによって、すなわち入れ子式に重ねることによって行われる。１つのセット２を形成するのに適した必要数のリング１５を得るために、処理された各リング１５の代表寸法、例えばその周長さが第１１工程段階ＸＩで測定される。そして、リング１５は分類され、長さに従って保管される。続いて、最後の第１２工程段階ＸＩＩにおいて、リング１５のセット２は、分類されたリング１５のこのような在庫から、適当な寸法の必要数のリング１５を入れ子式に重ねることによって組み立てられる。
【００２１】
上記の公知の製造方法と異なり、本発明は、リング材料組成自体を変更しないで、プッシュベルトリング部品１５の疲労強度、ひいては耐疲労亀裂性を更に改善せんとするものである。この改善は、上記の第２工程段階ＩＩが終了した後で、鋼板１１の幅に沿った、すなわち圧延方向に対して横方向における、単位容積あたりの窒化チタン介在物の数の、今回明らかになった変化に依存する。この変化は図４のグラフに示してある。
【００２２】
図４において、それぞれ鋼板１１の長さに沿った異なる位置を表す両曲線Ａ，Ｂは、単位容積あたりの窒化チタン介在物の数を結ぶ線である。この単位容積あたりの窒化チタン介在物の数は以下において介在物密度ＩＮＤＹで表す。この介在物密度は鋼板１１の幅に沿った、分割された各板区間１２の５つの別の位置Ｐ１〜Ｐ５で測定される。この位置は図３の工程段階ＩＩＩに示してある。位置Ｐ１，Ｐ５は鋼板１１または板区間１２の各側方エッジ（左側または右側エッジ）の近くに、すなわち鋼板１１の全幅の約２％だけ各側方エッジから離れたところにある。これに対して、位置Ｐ３は鋼板のほぼ中心にある。位置Ｐ２，Ｐ４は、鋼板１１の各側方エッジＰ１，Ｐ５と鋼板の中心Ｐ３のほぼ中間点に、すなわち鋼板の全幅のほぼ１／４と３／４のところにある。
【００２３】
図４から明らかなように、鋼板１１の幅に沿って見たときに、最も高い介在物密度ＩＮＤＹは鋼板の側方エッジ近くで、すなわち位置Ｐ１，Ｐ５で発生する。鋼板１１の中央部分、すなわち位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４では、このような介在物密度ＩＮＤＹは、局所的な側方エッジにおける介在物密度ＩＮＤＹよりもかなりの差だけ低いことが判った。鋼板１１の中央部分にある、これらの３つの位置Ｐ２〜Ｐ４の間では、介在物密度ＩＮＤＹの変化は比較的に小さいがしかし、介在物密度ＩＮＤＹの点ではそれらの間に再現可能な特別な関係は存在しない。
【００２４】
上記の現象に基づいておよび本発明に従って、鋼板１１、ひいては板区間１２、ひいては管１４の中央部分Ｐ２〜Ｐ４から、各リングセット２の半径方向最も内側のリング１５を製造することが有利であると考えられる。というのは、この半径方向最も内側のリング１５が一般的に最も大きな負荷を受けるからである。各リングセット２の半径方向最も外側のリング１５も好ましくは、鋼板１１、ひいては板区間１２の中央部分Ｐ２〜Ｐ４から製造される。というのは、この半径方向最も外側のリング１５が、上記の半径方向最も内側のリング１５と半径方向最も外側のリング１５との間に位置するリングセット２のいわゆる中間リング１５と比べて、動作中により大きな負荷を受けるからである。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態では、少なくとも上記半径方向最も内側のリング１５、しかも好ましくは上記半径方向最も外側のリング１５が、管１４の全長の少なくとも１０％だけ、好ましくは２５％以上だけ管の軸方向端部から離れた位置で、管１４から分割される。管の全長は鋼板１１および板区間１２の幅に一致している。
【００２６】
本発明では特に、鋼板１１の上記側方エッジＰ１，Ｐ５が製造工程での使用を放棄されるがあるいはこの材料は上記中間リング１５を製造するためにのみ使用される。
【００２７】
本発明では更に、介在物密度ＩＮＤＹあるいはそれに正比例するパラメータの測定と、測定された密度ＩＮＤＹと許容上限値の比較とを含む、鋼板材料の品質制御の工程段階が、鋼板１１または板区間１２の側方エッジＰ１，Ｐ５または側方エッジ近くで採取された材料サンプルで、少なくとも無作為に行われる。これは鋼板材料の品質を正確かつ迅速に、すなわち必要とされるできるだけ少ない測定で、評価することを可能にする。従って、本発明では、介在物密度測定のための材料サンプルを鋼板１１の中央部分Ｐ２〜Ｐ４から採取する必要はない。この中央部分は希望に添うものである、すなわち上記の許容上限値よりも低い。というのは、この中央部分Ｐ２〜Ｐ４では介在物密度ＩＮＤＹが鋼板１１の側方エッジＰ１，Ｐ５近くよりも低い、すなわちより好ましいことが確認されているからである。しかしながら、介在物密度測定のために、鋼板１１の両側方エッジＰ１，Ｐ５からサンプルを採取することが好ましい。というのは、この二つの位置Ｐ１，Ｐ５の間で介在物密度ＩＮＤＹが図４に示すようにかなり異なり得るからである。
【００２８】
本発明は、上記の説明と、説明しなかったが当業者に直ちに疑いもなく明白である図のすべての詳細との他に、更に次の特許請求の範囲のすべての詳細に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のプッシュベルトと、このようなプッシュベルトを使用する変速装置とを概略的に示す図である。
【図２】積層された引張り手段と横方向エレメントがプッシュベルト内に配置されている態様を示す図である。
【図３】プッシュベルト用の積層されたリングセットを製造するための公知の方法における関連する工程段階を形象的に示す図である。
【図４】公知の製造方法で使用される鋼板において幾つかの介在物密度測定を行うことによって得られたグラフを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…プッシュベルト、２…金属リングの積層セット、３…横方向金属エレメント、１１…鋼板、１２…板区間、１３…隣接端部、１４…管、１５…金属リング、Ｐ１，Ｐ５…鋼板の側方エッジ、Ｐ２〜Ｐ４…鋼板の中央部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009537758.tif 000007
2009537758.tif 000008
2009537758.tif 000009
2009537758.tif 000010
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