(57)【要約】【課題】くびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くできる無段変速機用金属リングの製造方法を提供する。【解決手段】薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板１の端部同士を突き合わせて溶接し円筒状の金属ドラム２を形成する。金属ドラム２を所定幅毎に裁断して金属リング３を形成する。該溶接後に金属ドラム２または金属リング３をマルテンサイト系ステンレス鋼板１のＭｓ点からＭｆ点までの範囲の温度に保持して冷却処理する。該冷却処理後に金属リング３を塑性変形させる。【選択図】  図１
2006183078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し円筒状の金属ドラムを形成する工程と、
該金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成する工程と、
該溶接後に該金属ドラムまたは該金属リングを該マルテンサイト系ステンレス鋼板のＭｓ点からＭｆ点までの範囲の温度に保持して冷却処理する工程と、
該冷却処理後に該金属リングを塑性変形させる工程とを備えることを特徴とする無段変速機用金属リングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼製の無段変速機用金属リングを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の無段変速機（ＣＶＴ）の動力伝達のために、複数の金属リングを積層して積層リングを形成し、該積層リングを所定形状のエレメントに組み付けて結束したＣＶＴ用ベルトが知られている。前記金属リングの材料としては、マルエージング鋼が用いられることが多いが、マルエージング鋼は高価であるので、これに代えてより安価なマルテンサイト系ステンレス鋼を用いることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記金属リングは、例えば、次のようにして製造することができる。まず、薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し、円筒状の金属ドラムを形成する。次に、前記金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成する。次に、前記金属リングの端部を研磨して前記裁断により生じた該金属リング端部のエッジを無くした後、該金属リングを圧延し、さらに該金属リングに張力を付与して周長補正することにより所定の周長の金属リングを得る。前記所定の周長の金属リングは、わずかずつ周長の異なる複数の金属リングを相互に積層して嵌合することにより、前記積層リングを形成することができる。
【０００４】
しかしながら、前述の製造方法により前記金属リングを製造するときには、前記周長補正のために該金属リングに張力を付与すると、該金属リングの周の一部に他の部分よりも幅の狭いくびれ部が発生したり、甚だしい場合には該くびれ部で該金属リングが破断し、十分に周長補正を行うことができないという不都合がある。
【特許文献１】特開２００４−１８９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる不都合を解消して、張力を付与してもくびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くすることができる無段変速機用金属リングの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、本発明の無段変速機用金属リングの製造方法は、薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し円筒状の金属ドラムを形成する工程と、該金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成する工程と、該溶接後に該金属ドラムまたは該金属リングを該マルテンサイト系ステンレス鋼板のＭｓ点からＭｆ点までの範囲の温度に保持して冷却処理する工程と、該冷却処理後に該金属リングを塑性変形させる工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
前記マルテンサイト系ステンレス鋼板は、例えば、軽圧延加工等により薄板状に加工することにより、予め所定の硬度が付与されている。ところが、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板の端部同士を突き合わせて溶接し円筒状の金属ドラムを形成すると、溶接時の熱により前記薄板状に加工することにより付与された硬度が失われ、溶接部とその両側の熱影響部（ＨＡＺ部）との硬度が母材の硬度よりも著しく低くなる。このような金属ドラムを所定幅毎に裁断して金属リングを形成し、該金属リングに張力を付与して周長補正を行うと、前記溶接部とＨＡＺ部とは母材よりも著しく硬度が低いために他の部分よりも伸びやすく、この部分でくびれ部が発生するものと考えられる。
【０００８】
そこで、本発明の製造方法では、まず、前記溶接により形成された前記金属ドラム
を所定幅毎に裁断することにより形成された前記金属リングを、前記マルテンサイト系鋼板のＭｓ点からＭｆ点までの範囲の温度に保持して冷却処理する。このようにすると、前記溶接部のオーステナイト相が針状のマルテンサイト組織となり硬度が上昇する。この結果、前記溶接部の硬度が前記母材の硬度とほぼ同等になる。
【０００９】
そして、次に、前記冷却処理後の前記金属リングを塑性変形させることにより、前記ＨＡＺ部では、オーステナイト相の加工誘起マルテンサイト化が起こり、硬度が上昇する。この結果、前記溶接部とＨＡＺ部との硬度が共に前記母材の硬度とほぼ同等になる。
【００１０】
前記冷却処理は前記金属ドラムに対して行ってもよく、この場合は、前記冷却処理を行った金属ドラムを所定幅毎に裁断して前記金属リングを形成し、得られた金属リングを塑性変形させる。この結果、前記金属リングに前記冷却処理を施し、該冷却処理後の金属リングを塑性変形させた場合と同様の効果を得ることができる。
【００１１】
従って、前記冷却処理後に塑性変形させて得られた前記金属リングは、周長補正のために張力を付与しても、くびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くすることができる。
【００１２】
本発明の製造方法において、前記冷却処理は、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板を溶接して前記金属ドラムを溶接した後、前記金属リングを塑性変形させる前に行う必要がある。前記金属リングを塑性変形させると、オーステナイト相の加工誘起マルテンサイト化が起きるので、この後に前記冷却処理を行っても、オーステナイト相が針状のマルテンサイト組織に変態することによる硬度の上昇が得られない。
【００１３】
前記冷却処理は、前記マルテンサイト系鋼板のＭｓ点以下の範囲の温度に保持して行う必要があり、前記範囲外では、オーステナイト相を針状のマルテンサイト組織に変態させることができない。また、前記冷却処理の温度の下限は前記マルテンサイト系鋼板のＭｆ点であり、該Ｍｆ点以下の温度で行ってもそれ以上の効果は得られない。前記冷却処理の温度は、好ましくはＭｓ点からさらに３０℃低い温度（Ｍｓ点−３０℃）以下の範囲であり、より好ましくはＭｓ点からさらに４５℃低い温度（Ｍｓ点−４５℃）以下の範囲である。
【００１４】
前記冷却処理に用いる装置、時間には特に制限はない。例えばＭｓ点が３０℃となるマルテンサイト系ステンレス鋼の場合では、前記冷却処理に用いる装置としては、例えば、冷蔵庫、冷凍庫等を挙げることができる。冷蔵庫によればＭｓ点からさらに３０℃低い温度以下の範囲の温度を容易に得ることができ、冷凍庫によればＭｓ点からさらに４５℃低い温度以下の範囲の温度を容易に得ることができる。また、前記冷却処理は、溶接治具に冷却水を供給して前記範囲の温度にするようにしてもよく、溶接を行う部屋全体を前記範囲の温度に冷却してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の製造方法を示す工程図であり、図２は冷却処理温度と溶接部の硬度との関係を示すグラフであり、図３は溶接後の金属ドラムの硬度分布を示すグラフであり、図４は冷却処理後の金属ドラムの硬度分布を示すグラフである。また、図５は金属リングのブラシ加工に用いる装置の一構成例を示す説明的斜視図であり、図６は周長補正率とくびれ部の大きさとの関係を示すグラフ、図７はくびれ部の大きさの算出方法を示す説明図である。
【００１６】
本実施形態の製造方法では、まず図１に示すように、薄板状のマルテンサイト系ステンレス鋼板１をカール又はロール成形してループ化したのち、端縁同士を突合せ溶接して円筒状の金属ドラム２を形成し、金属ドラム２を所定幅毎に裁断して金属リング３を形成する。
【００１７】
次に、金属リング３を冷却装置４に収容し、マルテンサイト系ステンレス鋼板１のＭｓ点からＭｆ点までの範囲の温度に保持して冷却処理を行う。前記範囲の温度で冷却処理を行うことにより、図２に示すように、溶接部の硬度が上昇する。
【００１８】
ところで、金属リング３は、前記裁断によりその側端縁が鋭利になっている。そこで、次に、図１に示すように、金属リング３の側端縁をブラシ加工により研磨し、半円形状とする。そして、前記ブラシ加工後の金属リング３を圧延し、さらに圧延後の金属リング３に張力を付与して周長補正を行うことにより、所定の周長の金属リング３を得る。
【００１９】
前記マルテンサイト系ステンレス鋼板１は、例えば、厚さ０．３７ｍｍの原板をスキンパス加工等の軽圧延加工により厚さ０．３２ｍｍとすることにより、３００Ｈｖを上まわる程度の硬度が付与されている。ところが、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板１を溶接して金属ドラム２を形成すると、図３に示すように、溶接部とその両側のＨＡＺ部とでは、前記スキンパス加工により付与された硬度が失われ、この部分の硬度は母材の硬度より著しく低くなっている。尚、図３において、前記溶接部とは溶接中心距離０±０．５ｍｍ程度の範囲を指し、前記ＨＡＺ部とは溶接中心距離±０．５ｍｍ程度〜±１．５ｍｍ程度の範囲を指している。
【００２０】
そこで、本実施形態の製造方法では、次に、金属ドラム２を所定幅毎に裁断して得られた金属リング３を冷却装置４に収容して前記冷却処理を施すことにより、まず、前記溶接部のオーステナイト相を針状のマルテンサイト組織に変態させ、該溶接部の硬度を上昇させる。ここで、前記マルテンサイト系ステンレス鋼板１として、Ｍｓ点は３０℃、Ｍｆ点は−４０〜−６０℃の温度範囲となる成分組成のステンレス鋼材を用いた場合は、前記冷却処理は具体的には金属リング３を−６０℃（Ｍｆ点）〜３０℃（Ｍｓ点）の範囲の温度で保持して行うものである。
【００２１】
次に、金属ドラム２を、冷却装置４内で−１４℃の温度に１時間保持して冷却処理したときの金属ドラム２の硬度分布を図４に示す。図４から、前記溶接部の硬度が上昇し、母材と同等の硬度となっていることが明らかである。尚、図４において、前記溶接部とは溶接中心距離０±０．５ｍｍ程度の範囲を指し、前記ＨＡＺ部とは溶接中心距離±０．５ｍｍ程度〜±１．５ｍｍ程度の範囲を指している。
【００２２】
次に、金属リング３のブラシ加工を行う。前記ブラシ加工は、例えば図５に示すブラシ研磨装置１１により行うことができる。ブラシ研磨装置１１は、複数の研磨ブラシ１２が円周上に設けられた円柱状のブラシヘッド１３と、６個の金属リング３を保持するテーブル１４とを備えている。研磨ブラシ１２は、研磨材入りの複数のナイロン線材が円柱状に束ねられたものである。また、テーブル１４には金属リング３を内側から保持するリング保持手段１５が設けられており、リング保持手段１５は６個の当接部材１６を内周面から金属リング３に当接させて保持するものである。
【００２３】
ブラシ研磨装置１１は、リング保持手段１５を図示しないモータにより回転駆動して各金属リング３をその円周方向に回転させると共に、ブラシヘッド１３を図示しないモータにより回転駆動して各研磨ブラシ１２を円周軌道に沿って移動させる。この結果、金属リング３の側端縁に研磨ブラシ１２が当接され、研磨ブラシ１２により、該側端縁が全周にわたって研磨される。ブラシ研磨装置１１では、リング保持手段１５の当接部材１６を内周面から金属リング３に当接させることにより、金属リング３に張力が付与される。
【００２４】
そして、前記ブラシ加工後に、金属リング３の圧延を行う。この結果、金属リング３は、前記ブラシ加工と圧延とにより塑性変形される。
【００２５】
前記塑性変形は、母材よりも硬度が低くなっている前記ＨＡＺ部に生じ、金属リング３は該ＨＡＺ部で周方向に延伸される。この結果、前記ＨＡＺ部のオーステナイト相が加工誘起マルテンサイト化を起こし、該ＨＡＺ部の硬度が上昇して母材の硬度と同等になっている。
【００２６】
金属リング３は、前述のように前記溶接部と前記ＨＡＺ部との硬度が上昇し、母材の硬度と同等になっている。そこで、前記圧延の後、金属リング３に張力を付与して周長補正を行うときに、くびれ部が発生しにくく、より大きな周長補正率で周長補正を行うことができる。
【００２７】
次に、本実施形態の製造方法に従って前記冷却処理を行った金属リング３（実施例）と、前記冷却処理を全く行わない以外は本実施形態の製造方法と全く同一に行った金属リング３（比較例）とで、周長補正率とくびれ部の大きさとの関係を比較した。結果を図６に示す。尚、前記くびれ部の大きさは、図７に示すように、周長補正後の金属リング３のくびれていない部分５の幅Ａと、くびれ部６の最も狭い部分の幅Ｂとの差Ｂ−Ａで表した。
【００２８】
図６に示すように、前記冷却処理を全く行わない場合（比較例）には、周長補正率０．２％で金属リング３が破断し、しかも−０．２４ｍｍの大きさのくびれ部６が発生した。これに対して、前記冷却処理を行った場合（実施例）には、くびれ部５の大きさが−０．０４〜−０．１２ｍｍの間であって実用上問題の無い大きさであり、しかも１．０％以上の周長補正率を得ることができた。
【００２９】
従って、本実施形態の製造方法によれば、金属リング３に実用上問題となるようなくびれ部が発生したり、破断したりすることが無く、周長補正率を十分に高くすることができることが明らかである。
【００３０】
尚、本実施形態では、金属ドラム２を所定幅毎に裁断して得られた金属リング３に対して前記冷却処理を行っているが、該冷却処理は金属ドラム２に対して行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の製造方法を示す工程図。
【図２】冷却処理温度と溶接部の硬度との関係を示すグラフ。
【図３】溶接後の金属ドラムの硬度分布を示すグラフ。
【図４】冷却処理後の金属リングの硬度分布を示すグラフ。
【図５】金属リングのブラシ加工に用いる装置の一構成例を示す説明的斜視図。
【図６】周長補正率とくびれ部の大きさとの関係を示すグラフ。
【図７】くびれ部の大きさの算出方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１…マルテンサイト系ステンレス鋼板、  ２…金属ドラム、  ３…金属リング。
【図１】
2006183078.tif 000003
【図２】
2006183078.tif 000004
【図３】
2006183078.tif 000005
【図４】
2006183078.tif 000006
【図５】
2006183078.tif 000007
【図６】
2006183078.tif 000008
【図７】
2006183078.tif 000009