(57)【要約】【課題】  低コストでありながら耐久性および音響特性に優れた無段変速機用スラスト軸受を提供する。【解決手段】  入力軸１０１の回転と出力軸１０３の回転とが無段階に変化して伝達される無段変速機に配置され、入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じたスラスト荷重を受けるスラスト軸受１０であって、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤１１を備え、軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合の平均値に反り・うねりの標準偏差の３倍を加えた値が４０μｍ以下である軌道盤群からとられたものである。【選択図】        図３０
2006200720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受であって、
焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、
前記軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合の平均値に反り・うねりの標準偏差の３倍を加えた値が４０μｍ以下である軌道盤群からとられたものである、無段変速機用スラスト軸受。
【請求項２】
入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受であって、
焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、
前記軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合に反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率が０．１％以下である軌道盤群からとられたものである、無段変速機用スラスト軸受。
【請求項３】
入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受であって、
焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、
前記軌道盤の転走面に垂直な断面を鏡面研磨し、ピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えた腐食液に浸漬して前記鏡面研磨した面を腐食した後、光学顕微鏡により４００倍の倍率で前記断面の中央部を観察した場合に、旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域が視野全体の１０％以下である、無段変速機用スラスト軸受。
【請求項４】
入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受であって、
焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、
前記軌道盤の表層部の粒界酸化層の厚さは１μｍ以下である、無段変速機用スラスト軸受。
【請求項５】
前記無段変速機用スラスト軸受は、前記無段変速機におけるトルクコンバータと無段変速機構との間に介在し、プラネタリギヤ機構を有する前後進切換機構に用いられ、前記無段変速機用スラスト軸受における軌道盤が、（Ａ1）前記前後進切換機構のハウジングと、前記プラネタリギヤ機構におけるリングギヤを保持する保持部材とが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受における前記ハウジングおよび前記保持部材、（Ａ2）前記保持部材と、前記プラネタリギヤ機構におけるサンギヤとが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受における前記保持部材および前記サンギヤ、（Ａ3）前記サンギヤと、前記プラネタリギヤ機構のプラネタリピニオンを回転可能に支持する支持部材とが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受における前記サンギヤおよび前記支持部材、（Ａ4）前記支持部材と、前記前後進切換機構に連結される入力側のプライマリ軸を回転可能に支持する転がり軸受の内輪とが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受における前記支持部材および前記転がり軸受の内輪、のうちの少なくとも一つである、請求項１〜４のいずれかに記載の無段変速機用スラスト軸受。
【請求項６】
前記軌道盤の表面硬さは６５３ＨＶ以上であり、前記軌道盤の内部硬さは６５３ＨＶ以上である、請求項１〜５のいずれかに記載の無段変速機用スラスト軸受。
【請求項７】
前記軌道盤の材質は０．４質量％以上１．２質量％以下の炭素を含む鋼である、請求項１〜６のいずれかに記載の無段変速機用スラスト軸受。
【請求項８】
前記軌道盤は鋼板をプレス加工して成形することにより得られた部材を用いて構成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の無段変速機用スラスト軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無段変速機用スラスト軸受に関し、より特定的には焼入硬化して製造されるスラスト軸受の軌道盤において、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備えた無段変速機用スラスト軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スラスト軸受には耐久性の向上（長寿命化）、音響特性の向上（低騒音化）等の機能の向上が求められている。一方、スラスト軸受の機能を低下させる要因の１つとして、軌道盤の反り・うねりがある。
【０００３】
たとえばスラストころ軸受の軌道盤の反り・うねりが大きい場合、軸受が動作する際、転動体であるころの転走面の一部のみが軌道盤に対して押し付けられる現象（片当たり）が生じる。この片当たりは、転動体であるころと軌道盤との間の油膜切れの原因となり得る。油膜切れが生じた場合、ころと軌道盤との間は金属接触となって、その部分の温度が上昇する。これにより、表面損傷や表面起点型の剥離が生じ、軸受の寿命が短くなるおそれがある。また、片当たりが生じることにより、片当たりの生じた部分で、ころと軌道盤との接触面圧が設計上予測される値を超える可能性がある。この場合、内部起点型の剥離が早期に生じて軸受の寿命が短くなるおそれがある。
【０００４】
また、スラスト軸受の軌道盤の反り・うねりが大きい場合、軸受の動作時の騒音や振動が大きくなる。動作音が小さいことが必要な環境で使用される軸受の場合、これは大きな問題となる。
【０００５】
これに対し、軌道盤に対応する環状体の焼入れの冷却工程において、環状体の組織がオーステナイト状態のうちに所定の加工を加える方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。これにより、焼入後における環状体のひずみが抑制される。
【０００６】
また、軌道盤に対応するリング状部材に対して所定の加工率で矯正焼戻しを行う方法が提案されている。これにより、熱処理完了後におけるリング状部材の寸法精度が向上する（たとえば特許文献２参照）。
【０００７】
また、冷間加工後のリング状部材を型で拘束して加熱する方法が提案されている。これにより、リング状部材のサイジングが行われるとともに加工応力が除去される。その結果、その後の熱処理の際に生じるリング状部材の変形が抑制される（たとえば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−２２５８５１号公報
【特許文献２】特開平９−２５６０５８号公報
【特許文献３】特開平１１−４３７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし近年、スラスト軸受が部品として使用される製品、たとえば無段変速機はますます高機能化している。これに伴い、そこに使用されるスラスト軸受に対しては、さらなる高機能化および高精度化、たとえば長寿命化、低騒音化等が求められている。また、スラスト軸受の果たす役割の重要性に鑑み、スラスト軸受の精度に対して厳格な規格が要求される場合も少なくない。さらに、製品の価格競争力向上のため、スラスト軸受に対しても低コスト化の要求がある。
【０００９】
このような状況の下、前述の特許文献１〜３において開示された製造方法により製造されたスラスト軸受では、熱処理終了時におけるスラスト軸受の軌道盤の精度が十分とはいえず、その耐久性は十分とはいえない。特に、反り・うねりのばらつきが大きいことは、前述のように厳格な規格が要求される場合には、規格設定の大きな障害となる。また、音響特性についても近年の高い要求特性を考慮すれば十分とはいえない。また、熱処理終了後に研削加工を行えば十分な精度が得られるが、これでは製造コストが上昇し、前述の低コスト化の要求に応えることができない。さらに、熱処理の工程を追加する方法で精度を向上させることは、低コスト化の要求に反するものとなる。
【００１０】
また、特に無段変速機に用いられるスラスト軸受では、省エネルギ化の観点からこの部分に用いるオイル（潤滑油）に低粘度のものを用いたり、添加剤を入れて使用する場合がある。低粘度オイルおよび添加剤入りのオイルは、軸受における潤滑性能が通常のオイルよりも劣り、このためスラスト軸受のころと軌道面との差動すべりにおいて、油膜切れを起し、金属接触となり接触部が発熱し、表面損傷や表面起点型の剥離が発生しやすくなり、耐久性が低下する場合があった。
【００１１】
また、自動車の無段変速機に用いられるスラスト軸受では、小型化、軽量化のために、加わる応力は増大する一途であり、上記表面損傷に限定されず、荷重依存型の内部起点も発生し、抑制されにくい場合がある。無段変速機用スラスト軸受では、エンジン動力の伝達のために、高速回転、また頻繁で大きな増減速の変動（それに伴う加速度の増減の変動）を受ける。とくに、無段変速機の前後進切換機構に配置されるスラスト軸受では、前後進切り換えに伴い大きな加速度が発生する。このため無段変速機用スラスト軸受における損傷発生（表面、内部）は、上記軌道盤の反り・うねりのばらつき増大によって高められ、上記の騒音増大とともに耐久性の低下をきたす場合がありうる。
【００１２】
そこで本発明の目的は、低コストでありながら耐久性および音響特性に優れた無段変速機用スラスト軸受を安定して提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に従った無段変速機用スラスト軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受である。このスラスト軸受は、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、上記軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合の平均値に反り・うねりの標準偏差の３倍を加えた値が４０μｍ以下である軌道盤群からとられたものである。
【００１４】
前述のように、軌道盤の反り・うねりが大きくなることはスラスト軸受の寿命、音響特性等に悪影響を及ぼす。本発明者は軌道盤の反り・うねりとスラスト軸受の音響特性との関係を詳細に検討した。その結果、スラスト軸受の音響特性は軌道盤の反り・うねりが大きくなるにつれて直線的関係をもって悪化するのではなく、反り・うねりに臨界値が存在し、これを超えると音響特性が急激に悪化すること、およびこの臨界値は４０μｍ〜５０μｍであることを見出した。したがって、軌道盤群の反り・うねりの上限値を４０μｍ以下とすることができれば、音響特性に優れた無段変速機用スラスト軸受を安定して製造することができる。また、反り・うねりが小さくなれば、既に述べた片当たりなどの現象の発生確率を低くすることができるので、スラスト軸受の寿命を延ばす（耐久性を高める）ことができる。つまり、音響特性に加えて耐久性に優れたスラスト軸受を安定して製造することができる。そして、このようなスラスト軸受を適用することにより、無段変速機の信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００１５】
ここで一般に、平均値に標準偏差の３倍を加えた値は統計的品質管理において事実上の上限値として扱われる値である。スラスト軸受の軌道盤の反り・うねりにおいても、その分布を正規分布と仮定すると、軌道盤の反り・うねりの平均値に標準偏差の３倍を加えた値が４０μｍ以下である軌道盤群においては、反り・うねりの値が４０μｍを超える軌道盤は軌道盤群全体の０．１３％となり、４０μｍが事実上の上限であると考えることができる。したがって、本発明の軌道盤によれば、上記軌道盤群を構成する軌道盤の反り・うねりの事実上の上限値が４０μｍであることにより、音響特性に優れたスラスト軸受を構成することが可能な軌道盤を安定して得ることができる。また、上述のように軌道盤の反り・うねりを小さくすることにより、耐久性に優れたスラスト軸受を構成することが可能な軌道盤を得ることもできる。
【００１６】
また、さらに音響特性に優れたスラスト軸受を構成することが可能な軌道盤群を安定して得るためには、無作為に抽出した軌道盤群を構成する各軌道盤群の反り・うねりを測定した場合に反り・うねりの平均値に標準偏差の３倍を加えた値は３０μｍ以下であることが好ましい。また、この場合、軌道盤の反り・うねりがより小さくなるため、当該軌道盤を用いたスラスト軸受の耐久性をより向上させることもできる。
【００１７】
なお、無段変速機用スラスト軸受の場合、汎用的な軸受に限定されず、無段変速機の中間装置の形態で構成されていてもよい。すなわち、転動体を挟むように位置する対の軌道盤がハウジング、支持部材、保持部材、他の転がり軸受の部分など汎用的な軸受の部品という概念を超えたものであってもよい。
【００１８】
本発明に従った無段変速機用スラスト軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受である。このスラスト軸受は、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、上記軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合に反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率が０．１％以下である軌道盤群からとられたものである。すなわち、無作為に抽出した１０００枚の軌道盤の反り・うねりを測定した場合に４０μｍ以上の軌道盤が１枚以下である。
【００１９】
上述のように、反り・うねりの事実上の上限値を４０μｍ以下とすることができれば、音響特性に優れた無段変速機用スラスト軸受を安定して製造することができる。
【００２０】
ここで、無作為に抽出した軌道盤群を構成する各軌道盤群の反り・うねりを測定した場合に、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率が０．１％以下であれば、軌道盤の反り・うねりは４０μｍが事実上の上限であると考えることができる。したがって、本発明の軌道盤群からとられた軌道盤を備えた無段変速機用スラスト軸受によれば、軌道盤群を構成する軌道盤の反り・うねりの事実上の上限が４０μｍであることにより、優れた音響特性を安定して得ることができる。また、耐久性にも優れた無段変速機用スラスト軸受を得ることもできる。
【００２１】
本発明に従った無段変速機用スラスト軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受である。このスラスト軸受は、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、その軌道盤は軌道盤群からとられたものであり、その軌道盤群は、製造工程、特に焼入工程の１つのロットに属する（１回の焼入工程において処理される）軌道盤群であり、その軌道盤群の軌道盤の反り・うねりを測定した場合に反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率は０．１％以下である。
【００２２】
これにより、上記と同様に音響特性に優れた無段変速機用スラスト軸受を構成することができる。また、反り・うねりが小さくなれば、既に述べた片当たりなどの現象の発生確率を低くすることができるので、耐久性にも優れた無段変速機用スラスト軸受を得ることもできる。
【００２３】
また、上記軌道盤群を構成する軌道盤の数は１００枚とすることができるが、好ましくは５００枚、さらに好ましくは１０００枚とすることができる。
【００２４】
本発明に従った無段変速機用スラスト軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受である。このスラスト軸受は、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、その軌道盤の転走面に垂直な断面を鏡面研磨し、ピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えた腐食液に浸漬して前記鏡面研磨した面を腐食した後、光学顕微鏡により４００倍の倍率で前記断面の中央部を観察した場合に、旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の１０％以下である。ここで、軌道盤の転走面とはスラスト軸受の軌道盤が転動体と接触する側の面をいう。また、旧オーステナイト結晶粒界とは軌道盤の鋼組織が焼入工程においてオーステナイト化した際に形成された結晶粒界であって、鋼組織を腐食液により腐食させた場合に優先的に腐食されて出現する境界線をいう。また、上述のように鏡面研磨した面を腐食した後、結晶粒界で閉じられた領域の存在比率を測定する測定領域は実サイズで２２５μｍ×１７５μｍの四角形状の領域であってもよい。このとき、結晶粒界で閉じられた領域は上記測定領域全体の１０％以下、より好ましくは５％以下としてもよい。
【００２５】
本発明者は以下のように旧オーステナイト結晶粒界とスラスト軸受の耐久性との関係について検討を行った。
【００２６】
一般にスラスト軸受の軌道盤は浸炭熱処理、光輝熱処理等により焼入硬化して製造される。この場合、まず軌道盤はＡｃ１点以上の温度に加熱され、鋼組織はオーステナイト化して結晶粒界が形成される。このとき、結晶粒界には粒内に比べて格子欠陥が多く存在する。また、結晶粒界には粒内に比べて鋼中の不純物元素が多く存在する。その後、軌道盤はＭｓ点以下の温度に急冷され、鋼組織はマルテンサイト化する。しかし、オーステナイト状態であった際に結晶粒界であった部位は組織がマルテンサイト化した後も、オーステナイト結晶粒界であったことに起因して周囲の組織と異なった特性を有する部位（旧オーステナイト結晶粒界）となる。この旧オーステナイト結晶粒界は周囲の組織に比較して腐食されやすいため、焼入後の組織を腐食することにより、その存在を確認することができる。
【００２７】
このように、旧オーステナイト結晶粒界は焼入後の組織に存在し、周囲の組織と異なった特性を有するため、スラスト軸受の軌道盤において亀裂の発生や進展を促進し、スラスト軸受の耐久性を低下させる可能性がある。
【００２８】
これに対し、本発明者は旧オーステナイト結晶粒界の形成を十分に進行させないことにより、具体的には軌道盤の転走面に垂直な断面を鏡面研磨し、ピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えた腐食液に浸漬して鏡面研磨した面を腐食した後、光学顕微鏡により４００倍の倍率でその断面の中央部を観察した場合に、結晶粒界で閉じられた領域が視野全体の１０％以下となるようにすることにより（または実サイズで２２５μｍ×１７５μｍの四角形状の測定領域について結晶粒界で閉じられた領域が１０％以下となるようにすることにより）、スラスト軸受の耐久性が著しく向上することを見出した。したがって、本発明のスラスト軸受の軌道盤によれば、耐久性に優れた無段変速機用スラスト軸受を提供することができる。つまり、本発明による無段変速機用スラスト軸受を用いることで、潤滑性能や差動すべりの点、また増減速の頻度および大きさの点から過酷な条件下における無段変速機での使用において優れた耐久性を得ることができる。
【００２９】
なお、結晶粒界で閉じられた領域が視野全体の１０％以下とすることで無段変速機用スラスト軸受の耐久性は明確に向上するが、より耐久性を向上させるためには５％以下とすることが好ましい。
【００３０】
本発明に従った無段変速機用スラスト軸受は、入力軸の回転と出力軸の回転とをその間で無段階変化で伝達する無段変速機に配置され、前記入力軸および出力軸のいずれかの回転により生じた荷重を受けるスラスト軸受である。このスラスト軸受は、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、その軌道盤の表層の粒界酸化層の厚さは１μｍ以下である。
【００３１】
本発明者は以下のように粒界酸化層と無段変速機用スラスト軸受の耐久性との関係について検討を行った。
【００３２】
すでに述べたように、一般にスラスト軸受の軌道盤は浸炭熱処理、光輝熱処理等により焼入硬化して製造される。この場合、軌道盤の表層部の結晶粒界においては鋼中のＣｒ、Ｍｎ等の合金元素と雰囲気ガス中に存在する酸素とが反応して、酸化物が形成される。そのため、軌道盤の厚み方向において、最表面から、酸化物が形成されている領域の最も深い部分までを含む層状部（以下、表層部の粒界酸化層と呼ぶ）では鋼中の合金元素量が低下する。その結果、軌道盤表層部の粒界酸化層は焼入硬化がされにくくなり、焼入後の硬さが低下するおそれがある。そうすると、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用されるスラスト軸受の軌道盤においては、表層部の硬さ（つまり強度）が低くなり、表層部を起点とした破損が起こりやすくなる。また、粒界酸化層に形成された酸化物は周囲の鋼の組織と比べて著しく硬さが異なるため、亀裂発生の起点となるおそれがある。以上の理由により、表層部に粒界酸化層を有する軌道盤を備えたスラスト軸受は表層部を起点とした破損が起こりやすくなり、耐久性（寿命）が低下するおそれがある。また、硬さの低い粒界酸化層の存在により、表面損傷が発生しやすくなる。
【００３３】
ここで、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用されるスラスト軸受の軌道盤においては、軌道盤表面から粒界酸化が発生していない領域までの距離（つまり粒界酸化層の厚さ）は通常２μｍ〜１０μｍ程度である。これに対し、本発明者は粒界酸化層の厚さを十分小さくすることで、具体的には１μｍ以下とすることで、スラスト軸受の耐久性が著しく向上することを見出した。したがって、上述のような特性を有する軌道盤を用いて、耐久性に優れた無段変速機用スラスト軸受を提供することができる。
【００３４】
また、上記のように表層の粒界酸化層の厚さを非常に小さくすることにより、表層部の変形抵抗を向上させることができる。このため、上記無段変速機用スラスト軸受の転走面が関係するすべての損傷の発生を抑制する方向に作用し、上記過酷な条件下において優れた耐久性を得ることができる。
【００３５】
なお、粒界酸化層の厚さは１μｍ以下とすることでスラスト軸受の耐久性は明確に向上するが、さらに耐久性を向上させるためには０．５μｍ以下とすることが好ましい。
【００３６】
また、上記の無段変速機用スラスト軸受は、無段変速機におけるトルクコンバータと無段変速機構との間に介在し、プラネタリギヤ機構を有する前後進切換機構に用いられる。そして、その無段変速機用スラスト軸受における軌道盤が、（Ａ1）前後進切換機構のハウジングと、プラネタリギヤ機構におけるリングギヤを保持する保持部材とが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受におけるハウジングおよび保持部材、（Ａ2）保持部材と、プラネタリギヤ機構におけるサンギヤとが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受における保持部材およびサンギヤ、（Ａ3）サンギヤと、プラネタリギヤ機構のプラネタリピニオンを回転可能に支持する支持部材とが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受におけるサンギヤおよび支持部材、（Ａ4）支持部材と、前後進切換機構に連結される入力側のプライマリ軸を回転可能に支持する転がり軸受の内輪とが、転動体を挟んで構成するスラスト軸受における支持部材および転がり軸受の内輪、のうちの少なくとも一つである、構成をとることができる。上記の構成により、無段変速機の前後進切換機構の耐久性を高め、騒音を低減することができる。
【００３７】
上記無段変速機用スラスト軸受において好ましくは、軌道盤の表面硬さは６５３ＨＶ以上であり、かつ軌道盤の内部硬さは６５３ＨＶ以上である。
【００３８】
軌道盤の表面硬さが６５３ＨＶより低くなると、スラスト軸受の転動疲労寿命は低下する。これに対し、表面硬さを６５３ＨＶ以上とすることで、転動疲労寿命の低下を回避することができる。さらに、表面だけでなく内部硬さをも６５３ＨＶ以上とすることで、表面のみ６５３ＨＶ以上である軌道盤に比べて軌道盤に塑性変形が生じにくくなり、より無段変速機用スラスト軸受の転動疲労寿命が向上する。ここで、表面硬さとは軌道盤の表面においてころと接触する部分（転走面の転走部分）の硬さをいう。また、内部硬さとは軌道盤においてころと接触する面に垂直な断面の中央部の硬さをいう。
【００３９】
上記無段変速機用スラスト軸受において好ましくは、軌道盤の材質は０．４質量％以上１．２質量％以下の炭素を含む鋼である。
【００４０】
鋼を焼入硬化した場合の硬さの上限は鋼の炭素含有量に依存する。前述の６５３ＨＶ以上の硬さを確保するためには炭素量は少なくとも０．４質量％以上必要である。一方、炭素量が多くなると焼入後にマルテンサイト化せずに残留するオーステナイト（残留オーステナイト）が多くなる。残留オーステナイトは少量であればその影響は小さいが、炭素量が１．２質量％以上となると残留オーステナイト量が多くなり、焼入硬さが低下する。また、残留オーステナイトは経年変化によりマルテンサイト化し、寸法変化の原因となる。さらに、炭素量が１．２質量％以上になると炭化物（Ｆｅ３Ｃ；セメンタイト）の粗大化、凝集化が生じ、軌道盤の靭性が著しく劣化する。したがって、炭素量を０．４質量％以上、１．２質量％以下とすることで、耐久性に優れた無段変速機用スラスト軸受を構成する軌道盤に必要な硬さ、寸法安定性および靭性を確保することができる。
【００４１】
上記無段変速機用スラスト軸受において好ましくは、軌道盤は鋼板をプレス加工することにより得られた部材を用いて構成されている。
【００４２】
これにより、旋削などの方法で成形した部材を用いているものよりも、低コストな軌道盤とすることができる。この結果、無段変速機用スラスト軸受の低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、低コストでありながら、過酷な潤滑環境および応力印加条件下において、優れた耐久性および音響特性を有する無段変速機用スラスト軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、スラスト軸受とは無段変速機用スラスト軸受をさす。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態である実施の形態１のスラスト軸受を示す概略断面図である。また、図２は実施の形態１のスラスト軸受の軌道盤の反り・うねりの測定部位を示す概略平面図である。また、図３は反り・うねりの測定により得られるプロファイルの一例を示す図である。図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１のスラスト軸受の構成を説明する。
【００４６】
図１（ａ）を参照して、スラスト軸受１０は、たとえば一対の軌道盤１１、１１と、複数の転動体１２と、環状の保持器１３とを備えている。転動体１２は一対の軌道盤１１、１１の間において、軌道盤１１、１１の転走面１１Ａ、１１Ａに接触して配置されている。さらに、転動体１２は保持器１３により周方向に所定のピッチで配置され、かつ転動自在に保持されている。これにより、軌道盤１１、１１の各々は互いに相対的に回転することができる。
【００４７】
図２を参照して、反り・うねりの測定は破線で示すように内径から１ｍｍの位置、外径から１ｍｍの位置、および中央部の位置について行われている。図３を参照して、測定により得られる高さのプロファイルから高さの最高点と最低点との差が読み取られ、反り・うねりの値とされている。この測定方法により得られる本実施の形態１のスラスト軸受１０が備えている軌道盤１１の複数枚（軌道盤群）について反り・うねりを測定した場合、その値の平均値に標準偏差の３倍を加えた値は４０μｍ以下である。
【００４８】
また、上述した本発明によるスラスト軸受の軌道盤１１では、軌道盤１１の転走面１１Ａに垂直な断面の中央部において旧オーステナイト結晶粒界は、ほとんど観察することができない。これは、旧オーステナイト結晶粒界の形成が十分進んでいないためであると考えられる。この視野の旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は観察した視野全体の１０％以下である。また、この視野の中央部に実サイズで２２５μｍ×１７５μｍの測定領域を設定した場合、当該測定領域において旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域の比率は当該領域全体の１０％以下である。一方、従来のスラスト軸受の軌道盤では、転走面１１Ａに垂直な断面の中央部において明確な旧オーステナイト結晶粒界を観察することができる。これは、旧オーステナイト結晶粒界の形成が十分進んでいるためであると考えられる。この視野の旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の９０％以上である。
【００４９】
ここで、軌道盤１１の転走面１１Ａに垂直な断面の中央部における旧オーステナイト結晶粒界の観察はたとえば次の手順で行うことができる。まず、スラスト軸受１０の軌道盤１１を転走面１１Ａに垂直な面で切断する。次にその断面を鏡面研磨した後、研磨された面を室温で腐食液に３０分間浸漬して腐食する。腐食液はピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えたもの（ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１  附属書１）を使用した。その後、断面の中央部を４００倍の倍率で光学顕微鏡により観察する。
【００５０】
この観察方法により観察される本実施の形態１に係るスラスト軸受１０の軌道盤１１の転走面に垂直な断面の中央部における旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の１０％以下である。
【００５１】
また、本実施の形態１のスラスト軸受１０の軌道盤１１において、表層部の粒界酸化層の厚さは１μｍ以下である。一方、従来のスラスト軸受の軌道盤では表層部の粒界酸化層の厚さは６μｍ程度である。ここで、軌道盤１１の表層部の粒界酸化層の観察はたとえば次の手順で行うことができる。まず、スラスト軸受１０の軌道盤１１を転走面１１Ａに垂直な面で切断する。次にその断面を鏡面研磨した後、研磨された面を室温で３％ナイタルに浸漬して腐食する。浸漬時間は、たとえば２秒〜１０秒程度であるが、鋼種により腐食されやすさが異なるため、腐食の進行状況を確認しながらそれぞれの軌道盤について適当な時間とすることができる。その後、転走面直下の表層部を光学顕微鏡により観察する。この観察方法により観察される本実施の形態１に係るスラスト軸受の軌道盤の表層部の粒界酸化層の厚さは上述のように１μｍ以下であった。
【００５２】
次に、本実施の形態１における軌道盤１１およびスラスト軸受１０の製造方法について説明する。
【００５３】
図４は本実施の形態１における軌道盤１１の製造工程の一例を示した図である。図４を参照して、本実施の形態１の軌道盤１１の製造工程の一例を説明する。
【００５４】
まず、本実施の形態１における軌道盤１１の材料としては、たとえばＳ５５Ｃ、ＳＡＥ１０７０、ＳＫ５、ＳＵＪ２を選択することができる。これらの材料はいずれも０．４質量％以上１．２質量％以下の炭素を含む鋼である。たとえばこれらの材料の鋼板を素材として、プレス加工により軌道盤１１を成形する。これにより、軌道盤１１は鋼板をプレス加工して成形することにより得られた部材を用いて構成されることになる。次に、軌道盤１１に反り・うねりが発生するのを抑制するために軌道盤１１を拘束した状態で、誘導加熱による焼入れおよび焼戻しを行う。これにより、焼入工程における加熱時間が一般的焼入硬化処理である浸炭熱処理、光輝熱処理等と比較して極めて短いため、旧オーステナイト結晶粒界の形成は十分に進行せず、また粒界酸化層はほとんど形成されない。また、焼入焼戻工程において軌道盤を拘束しているため、反り・うねりが抑制される。さらに、軌道盤１１の表面硬さおよび内部硬さはいずれも６５３ＨＶ以上となっている。次に、研削加工を行うことなく、たとえばタンブラーにより仕上げが行われる。
【００５５】
なお、このような工程によれば、誘導加熱設備は比較的小規模で、かつ取り扱いに注意が必要な浸炭ガス等も使用しないため、加工工程とともに１つのラインを構成する（ワンライン化する）ことができる。そのため、熱処理前および熱処理後の仕掛品が発生しない。これにより製造コスト低減が可能となる。また、製品の管理も容易となるため、ピースバイピースの品質管理を行い得る。これにより製品の高品質化が実現される。
【００５６】
さらに、通常の工程では軌道盤の焼戻終了時において反り・うねりが大きいため、矯正するためのプレステンパーの工程が設けられる場合が多い。これに対して、この工程では焼入焼戻工程において軌道盤の反り・うねりを抑制するための拘束がおこなわれているため、焼戻終了時において、軌道盤１１の反り・うねりが小さい。そのため、プレステンパーの工程は不要となり、高精度の軌道盤１１を低コストで製造することが可能となっている。
【００５７】
次に、本実施の形態１における軌道盤１１の熱処理方法のうち、焼入れおよび焼戻しについて詳細に説明する。
【００５８】
図５は実施の形態１における軌道盤１１の製造工程で使用される熱処理装置の一例を示した図である。図５を参照して、実施の形態１における軌道盤１１の熱処理方法の一例を詳細に説明する。
【００５９】
図５を参照して、誘導熱処理装置３は、誘導コイル３０と、下部拘束用治具５０Ａと、上部拘束用治具５０Ｂと、中心軸５１と、治具押えナット５３とを備えている。誘導コイル３０は冷却水を吐出するための冷却水吐出口３１を有している。また、中心軸５１は下端に膨出部５１１を有し、上部にねじ部５１２を有している。また、治具押えナット５３は内径側にねじ溝を有している。
【００６０】
以下、同図を参照して熱処理の手順を説明する。
【００６１】
下部拘束用治具５０Ａには中心軸５１が挿入される。下部拘束用治具５０Ａは中心軸の下端の膨出部５１１に接触するように配置される。中央部に穴を有するスラスト軸受の軌道盤１１には、中心軸５１が挿入される。軌道盤１１は下部拘束用治具５０Ａの平滑な上面に接触するように配置される。軌道盤１１は１枚でもよいが、熱処理の効率向上の観点から複数枚であることが好ましい。複数枚同時に熱処理を行う場合、軌道盤１１は中心軸５１を挟む両側に配置された誘導コイル３０による加熱が可能な範囲で、積み重ねて配置される。上部拘束用治具５０Ｂはその平滑な下面が軌道盤１１の上部に接触するように配置される。また、上部拘束用治具５０Ｂには、中心軸５１が挿入される。治具押えナット５３は内径側のねじ溝が中心軸５１のねじ部５１２と噛み合うように中心軸５１に嵌めこまれ、所定のトルクで締め付けられる。これにより、軌道盤１１は転走面１１Ａを押圧する向きの応力を転走部分全体に負荷される。
【００６２】
誘導コイル３０に高周波電流を通電すると軌道盤１１は誘導加熱される（加熱工程）。軌道盤１１はＡｃ１点以上の温度に加熱されて所定時間保持される。その後、通電が停止されるとともに誘導コイル３０の冷却水吐出口３１を通して冷却水が軌道盤１１に吹き付けられる。これにより、軌道盤１１はＭｓ点以下の温度に急速に冷却される（冷却工程）。以上の手順により、軌道盤１１は転走面を押圧する向きの応力を負荷された状態で、焼入硬化される。このとき、一様に加熱および冷却を行うため、矢印で示すように誘導熱処理装置３のうち誘導コイル３０以外の部分を中心軸５１を回転軸として誘導コイル３０に対して相対的に回転させることが好ましい。
【００６３】
なお、Ａｃ１点とは鋼を連続的に加熱する際に、鋼がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、Ｍｓ点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。また、軌道盤の転走面とは軌道盤において転動体が転走する側の面をいう。また、軌道盤の転走部分とは転走面のうち転動体が転走する部分をいう。
【００６４】
さらに、再度誘導コイル３０には高周波電流が通電され、軌道盤１１はＡｃ１点以下の温度に加熱される。その後軌道盤１１は所定の時間、所定の温度で保持された後、加熱が中止されることで冷却される（焼戻工程）。以上の手順により、軌道盤１１は転走面を押圧する向きの応力を負荷された状態で焼戻しされる。このとき、一様に加熱を行うため、矢印で示すように誘導熱処理装置３のうち誘導コイル３０以外の部分を中心軸５１を回転軸として誘導コイル３０に対して相対的に回転させることが好ましい。
【００６５】
以上の工程により、旧オーステナイト結晶粒界が十分に形成されることなく、かつ粒界酸化層はほとんど形成されず、軌道盤１１は転走面１１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤１１の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【００６６】
なお、応力は必ずしも負荷し続ける必要はなく、必要に応じて解除することができるが、変形を抑制する観点および工程数を少なくする観点から、熱処理開始前に軌道盤１１を拘束し、かつ熱処理終了まで拘束し続けることが望ましい。また、軌道盤１１は１枚ずつ熱処理を行うこともできるが、軌道盤１１の製造コストをさらに低減するためには、複数枚同時に熱処理を行うことが望ましい。
【００６７】
本熱処理方法によれば、軌道盤１１の旧オーステナイト結晶粒界の形成を十分に進行させないことができる。また、軌道盤１１の表層部の粒界酸化層の厚さを１μｍ以下とすることができる。さらに、軌道盤１１の反り・うねりが抑制され、熱処理終了時において複数の軌道盤１１からなる軌道盤群の反り・うねりの値の平均値に標準偏差の３倍を加えた値は４０μｍ以下とすることができる。
【００６８】
以上の熱処理方法により、反り・うねりの値の平均値に標準偏差の３倍を加えた値は４０μｍ以下であり、かつ軌道盤１１の表面硬さおよび内部硬さが６５３ＨＶ以上であり、軌道盤１１の転走面１１Ａに垂直な断面を鏡面研磨し、ピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えた腐食液に浸漬して研磨した面を腐食した後、光学顕微鏡により４００倍の倍率で断面の中央部を観察した場合に、旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域が視野全体の１０％以下であり、焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用されるスラスト軸受１０の軌道盤１１であって、表層部の粒界酸化層の厚さは１μｍ以下であり、かつ軌道盤１１の材質は０．４質量％以上１．２質量％以下の炭素を含む鋼であり、かつ軌道盤１１は鋼板をプレス加工することにより得られた部材を用いて構成されたスラスト軸受の軌道盤１１を製造することができる。また、この軌道盤１１を使用することにより、上記構成を有する軌道盤１１を備えたスラスト軸受１０を製造することができる。
【００６９】
なお、図１（ａ）においては転動体１２は単列に配置されているが、（ｂ）〜（ｅ）のように複列に配置されてもよい。また、保持器１３の形状は図１（ａ）において示された形状に限られず、たとえば図１（ｂ）〜図１（ｅ）に示すような形状であってもよい。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）においては保持器１３は金属製であるが、保持器１３の材質は金属に限られず、たとえば図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すように材質は樹脂であってもよい。また、複列の転動体１２を有する場合、図１（ｂ）〜図１（ｄ）では、径方向に隣り合う転動体は保持器に設けられた単一の保持領域で保持されているが、図１（ｅ）に示すように保持領域が分離され、複数の保持領域においてそれぞれの転動体１２が保持されてもよい。
【００７０】
また、上記のスラスト軸受の熱処理方法では図５に示した誘導熱処理装置３を用いて熱処理を行う場合について説明したが、上記熱処理方法を変形した他の熱処理方法を選択することもできる。
【００７１】
図６は実施の形態１における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。図６を参照して、第１の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【００７２】
図６を参照して、第１の変形例における誘導熱処理装置３と、上述した図５の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、第１の変形例の誘導熱処理装置３は中心軸５１およびこれに噛み合う治具押えナット５３を有さない一方で、軌道盤１１の内径側に誘導コイル３０が配置される点で図５の誘導熱処理装置３と異なっている。
【００７３】
以下、同図を参照して熱処理の手順を説明する。
【００７４】
熱処理の手順も基本的には図５の場合と同様である。しかし、図５の場合とは異なり、上部拘束用治具５０Ｂは治具押えナット５３で締め付けられて軌道盤１１に押し付けられるのではなく、他の手段（たとえば油圧シリンダなど）により圧力を負荷される。これにより、転走面を押圧する向きの応力が、少なくとも軌道盤１１の転走部分全体に対して負荷される。また、焼入れおよび焼戻しの加熱は、軌道盤１１の外径側からだけでなく、内径側からも行われる。
【００７５】
この第１の変形例によれば、軌道盤１１は実施の形態１の場合と比較して、より均一に加熱される。そのため、反り・うねりの抑制に有利である。
【００７６】
図７は実施の形態１における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。図７を参照して、第２の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【００７７】
図７を参照して、第２の変形例における誘導熱処理装置３と上述の図５の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、第２の変形例の誘導熱処理装置３は誘導コイル３０に代えて、焼入用誘導コイル３０Ａと焼戻用誘導コイル３０Ｂとがそれぞれ中心軸５１を挟む両側に配置される点で図５の誘導熱処理装置３と異なる。また、焼入用誘導コイル３０Ａは第１の焼入用誘導コイル３０Ａ１と、第１の焼入用誘導コイル３０Ａ１に隣接し、かつ焼戻用誘導コイル３０Ｂとの間に配置された第２の焼入用誘導コイル３０Ａ２からなっている。第２の焼入用誘導コイル３０Ａ２は冷却水吐出口３１を有している。また、図５の誘導熱処理装置３では配置されたすべての軌道盤１１が同時に加熱可能に構成されているのに対し、第２の変形例では一部の軌道盤１１のみが加熱可能に構成されている。具体的には、一部の軌道盤１１の端面にのみ対向することができるように、誘導コイル３０Ａ、３０Ｂの高さはセットされた複数の軌道盤１１の高さよりも小さくなっている。さらに、第２の変形例では、誘導コイル３０Ａ、３０Ｂおよび中心軸５１の一方または両方が中心軸５１の軸方向に移動可能であることにより、中心軸５１が誘導コイル３０Ａ、３０Ｂに対して相対的に移動可能な構成となっている。
【００７８】
以下、同図を参照して熱処理の手順を説明する。
【００７９】
下部拘束用治具５０Ａ、上部拘束用治具５０Ｂ、軌道盤１１、治具押えナット５３は図５の場合と同様に配置され、軌道盤１１の転走面を押圧する向きの応力が、少なくとも軌道盤１１の転走部分全体に対して負荷される。
【００８０】
次に、誘導コイル３０Ａおよび３０Ｂに高周波電流が通電されるとともに、中心軸５１は誘導コイル３０Ａおよび３０Ｂに対して相対的に移動する。これに伴い軌道盤１１は通電された第１の焼入用誘導コイル３０Ａ１に挟まれる位置に到達する。これにより軌道盤１１はＡｃ１点以上の温度に誘導加熱される。そして、加熱された軌道盤１１は第１の焼入用誘導コイル３０Ａ１に対して相対的に移動しつつ、第２の焼入用誘導コイル３０Ａ２に挟まれる位置に到達し、その間所定時間Ａｃ１点以上の温度に保持される。その後、軌道盤１１に対する第２の焼入用誘導コイル３０Ａ２による加熱が中止されるとともに、軌道盤１１には冷却水吐出口３１から冷却水が吹き付けられ、Ｍｓ点以下の温度に急速に冷却される。以上の手順により、軌道盤１１に転走面１１Ａを押圧する向きの応力を負荷した状態で、焼入れが実施される。この焼入工程における加熱時間は一般的焼入硬化処理である浸炭熱処理、光輝熱処理等と比較して極めて短いため、旧オーステナイト結晶粒界の形成は十分に進行せず、また粒界酸化層はほとんど形成されない。
【００８１】
さらに軌道盤１１は誘導コイル３０Ａ、３０Ｂに対して相対的に移動し、焼戻用誘導コイル３０Ｂに挟まれる位置に到達する。これにより、軌道盤１１はＡｃ１点以下の所定の焼戻温度に加熱される。そして、加熱された軌道盤１１は焼戻用誘導コイル３０Ｂに対して相対的に移動しつつ、所定時間経過後加熱範囲から離脱することで、空冷される。これにより、軌道盤１１に転走面を押圧する向きの応力を負荷した状態で焼戻しが実施される。
【００８２】
以上の工程により、軌道盤１１は転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【００８３】
第２の変形例によれば、誘導コイル３０Ａ、３０Ｂの長さを超えて軌道盤１１を積み重ねても、軌道盤１１の熱処理を行うことができる。
【００８４】
（実施の形態２）
本実施の形態２のスラスト軸受１０と実施の形態１で図１〜図３に基づいて説明したスラスト軸受１０とは基本的に同様の構成を有している。しかし、実施の形態１ではスラスト軸受１０が備えている軌道盤１１からなる軌道盤群の反り・うねりの値の平均値に標準偏差の３倍を加えた値は４０μｍ以下であったが、本実施の形態２では、軌道盤群を構成する、無作為に抽出した各軌道盤１１の反り・うねりを測定した場合に反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤１１が検出される確率が０．１％以下である。
【００８５】
なお、軌道盤１１の反り・うねりの測定は上述のように実施の形態１において図２および図３に基づいて説明した方法で行ってもよいが、本実施の形態２では他の測定方法により行うこともできる。
【００８６】
図８は実施の形態２に適用可能な軌道盤の反り・うねりの測定方法の変形例を示した斜視図である。図８を参照して、反り・うねりの測定方法の変形例に用いる選別器具および選別方法について説明する。
【００８７】
図８を参照して、スリットゲージ２０は幅Ｔ１＋ｄのスリット２１を有している。ここで、Ｔ１は軌道盤１１の厚さである。また、ｄは反り・うねりの上限値である。
【００８８】
このスリット２１に軌道盤１１を挿入すると、軌道盤１１の反り・うねりがｄ以下であれば通り抜けることができるが、ｄを超える場合、通り抜けることができない。ここで、ｄ＝４０μｍとすることより、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤１１を選別することができる。これにより本実施の形態２の軌道盤１１からなる軌道盤群を選別した場合、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率は０．１％以下となっている。
【００８９】
また、本実施の形態の熱処理方法は実施の形態１で図４および図５に基づいて説明した方法と同様であり、第１の変形例または第２の変形例の熱処理方法を選択することもできる。
【００９０】
（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３のスラスト軸受の転動体周辺の構成の一例を示す概略部分断面図である。図９を参照して、本発明のスラスト軸受の転動体周辺の構成の一例について説明する。
【００９１】
上述の実施の形態１および実施の形態２においては、スラスト軸受１０は、一対の軌道盤１１、１１と、複数の転動体１２と、環状の保持器１３とを備えており、軌道盤１１は平板状の形状を有している場合について説明した。本実施の形態３においては、図９（ａ）を参照して、スラスト軸受１０は、たとえば一対の軌道盤１１、１１と、転動体１２と、保持器１３とからなっている点では実施の形態１および実施の形態２と同様である。しかし、一方の軌道盤１１は径方向内径側に転走面１１Ａと交差する方向に延びる内径フランジ１１１を有しており、他方の軌道盤１１は径方向外径側に転走面１１Ａと交差する方向に延びる外径フランジ１１３を有している点で異なっている。また、内径フランジ１１１の先端部には径方向外径側に突出する内径フランジ突出部１１２が形成されており、外径フランジ１１３の先端部には径方向内径側に突出する外径フランジ突出部１１４が形成されている点でも異なっている。したがって、内径フランジ突出部１１２および外径フランジ突出部１１４の作用により、軌道盤１１と保持器１３および保持器１３に保持されている転動体１２は分離しない構成となっている。
【００９２】
なお、図９（ａ）では軌道盤１１が一対である場合について説明したが、図９（ｇ）〜（ｋ）のように軌道盤１１は１枚であってもよい。また、図９（ａ）では軌道盤１１がフランジ１１１、１１３を有する場合について説明したが、図９（ｃ）〜図９（ｆ）および図９（ｋ）のように一方または両方がフランジ１１１、１１３を有さないものであってもよい。また、図９（ａ）では軌道盤１１のフランジ１１１、１１３が突出部１１２および１１４を有する場合について説明したが、図９（ｂ）〜図９（ｋ）のように一方または両方が突出部１１２および１１４を有さないものであってもよい。この場合、突出部１１２および１１４を有さない軌道盤１１と、保持器１３および保持器１３に保持されている転動体１２とは分離可能となっている。
【００９３】
また、熱処理方法も基本的には実施の形態１および実施の形態２と同様であるが、上述のように、軌道盤１１はフランジ１１１、１１３を有する場合がある。この場合、実施の形態１および実施の形態２におけるスラスト軸受１０の熱処理方法については他の方法を選択する必要がある。以下、軌道盤１１がフランジ１１１、１１３を有する場合の本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００９４】
図１０は実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される熱処理装置の一例を示した図である。図１０を参照して、実施の形態３における軌道盤１１の熱処理方法の一例を詳細に説明する。
【００９５】
図１０を参照して、本実施の形態３における誘導熱処理装置３と上述の図５に示した実施の形態１の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態３で熱処理される軌道盤１１は内径フランジ１１１を有している。そのため、たとえば２枚の軌道盤１１を熱処理する場合、まず１枚目の軌道盤１１は転走面１１Ａの転走部分全体が下部拘束用治具５０Ａの平滑な上面に接触するように転走面１１Ａを下に向けて配置される。次に２枚目の軌道盤１１は１枚目の軌道盤１１の上部に転走面１１Ａを上に向けて配置される。さらに、その上部には上部拘束用治具５０Ｂが、その平滑な下面が転走面１１Ａの転走部分全体と接触するように配置される。これにより、図５と同様に軌道盤１１は転走面１１Ａを押圧する向きの応力を、軌道盤１１の転動部分全体において負荷される。
【００９６】
次に、誘導コイル３０に高周波電流が通電され、以後の熱処理は図５の実施の形態１の場合と同様に行われる。このようにして、内径フランジ１１１を有する軌道盤１１は、転走面１１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。また、この焼入工程における加熱時間は一般的焼入硬化処理である浸炭熱処理、光輝熱処理等と比較して極めて短いため、旧オーステナイト結晶粒界の形成は十分に進行せず、また粒界酸化層はほとんど形成されない。
【００９７】
図１１は実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。図１１を参照して、第１の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【００９８】
図１１を参照して、本実施の形態３の第１の変形例における誘導熱処理装置３と上述の図１０に示した実施の形態３の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図１０では図５と同様に中心軸５１を有し、拘束用治具５０および治具抑えナット５３で軌道盤１１に応力を負荷する構成を有するが、図１１では図６の場合と同様に軌道盤１１の内径側に誘導コイル３０を配置する構成となっている点で異なっている。
【００９９】
次に、本変形例の熱処理の手順を説明する。まず、図１０の場合と同様に下部拘束用治具５０Ａ、軌道盤１１、および上部拘束用治具５０Ｂが配置される。そして、治具押えナット５３を使用せず、図６と同様に上部拘束用治具５０Ｂに圧力が負荷され、軌道盤１１が拘束される。次に、誘導コイル３０に高周波電流が通電され、以後の熱処理は図５の実施の形態１の場合と同様に行われる。このようにして、内径フランジ１１１を有する軌道盤１１は、転走面１１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れおよび焼戻しされる。
【０１００】
図１２は実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。また、図１３は実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第３の変形例を示す概略断面図である。図１２および図１３を参照して、第２および第３の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【０１０１】
図１２および図１３を参照して、第２および第３の変形例における誘導熱処理装置３と、上述の図１０および図１１に示した本実施の形態３および第１の変形例の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図１０および図１１では軌道盤１１が内径フランジ１１１を有しているが、図１２および図１３では軌道盤１１は外径フランジ１１３を有している点で異なっている。この場合、図１２および図１３に示したように外径フランジ１１３を拘束用治具５０Ａ、５０Ｂの径方向外側に出した状態で軌道盤１１を拘束すれば、上述の図１０および図１１の場合と同様に軌道盤１１を拘束した状態で焼入れおよび焼戻しをすることができる。
【０１０２】
また、反り・うねりの測定方法も基本的には実施の形態１および実施の形態２と同様であるが、上述のように、軌道盤１１はフランジ１１１、１１３を有する場合がある。この場合において、実施の形態２で図８に基づいて説明した軌道盤１１の選別方法を用いる場合、選別方法を一部変形する必要がある。
【０１０３】
図１４は軌道盤１１が内径フランジ１１１を有する場合における、軌道盤１１の反り・うねりの選別方法を示した斜視図である。また、図１５は軌道盤１１が外径フランジ１１３を有する場合における、軌道盤１１の反り・うねりの選別方法を示した斜視図である。
【０１０４】
図１４および図１５を参照して、スリットゲージ２０は図８の場合と基本的に同様の構成を有している。しかし、スリット２１の幅がＴ１＋Ｔ２＋ｄである点で異なっている。また、選別において、測定用治具２２を使用する点でも異なっている。ここで、測定用治具２２は両底面が平行な平面である円筒状の形状を有し、かつフランジ１１１、１１３の高さより大きな厚さＴ２を有している。
【０１０５】
この測定用治具２２の底面と軌道盤１１の転走面１１Ａとが全周にわたって接触するように合わせ、スリット２１に挿入する。そうすると、軌道盤１１の反り・うねりがｄ以下であれば通り抜けることができるが、ｄを超える場合、通り抜けることができない。ここで、ｄ＝４０μｍとすることより、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤１１を選別することができる。これにより本実施の形態３の軌道盤１１からなる軌道盤群を選別した場合、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率は０．１％以下となっている。
【０１０６】
（実施の形態４）
スラスト軸受１０の軌道盤１１が内径フランジ１１１または外径フランジ１１３を有する場合、軌道盤１１の熱処理方法については実施の形態１〜実施の形態３で説明した方法に代えて、他の方法を選択することもできる。
【０１０７】
図１６は実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の一例を示した図である。図１６を参照して、実施の形態４における軌道盤１１の熱処理方法の一例を詳細に説明する。
【０１０８】
図１６を参照して、本実施の形態４における誘導熱処理装置３と上述の図５の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態４では軌道盤１１が内径フランジ１１１を有している。そのため、図１６で示した誘導熱処理装置３は中間部拘束用治具５０Ｃを有する点で図５で示した誘導熱処理装置１と異なっている。中間部拘束用治具５０Ｃはたとえば軌道盤１１の内径よりも大きな内径を有し、さらに上面および下面が平行かつ平滑な円筒状の形状を有している。
【０１０９】
次に同図を参照して、熱処理の手順を説明する。
【０１１０】
１枚目の軌道盤１１は下部拘束用治具５０Ａに接触し、かつ転走面１１Ａを上向きにして配置される。中間部拘束用治具５０Ｃはその上に重ねて、かつその平滑な下面が軌道盤１１の転走面１１Ａの少なくとも転走部分全体に接触するように配置される。次に２枚目の軌道盤１１は中間部拘束用治具５０Ｃの上に重ねて、かつ軌道盤１１の転走面１１Ａの少なくとも転走部分全体が中間部拘束用治具５０Ｃの平滑な上面に接触するように配置される。この中間部拘束用治具５０Ｃと２枚の軌道盤１１、１１との組み合わせを１つの単位として、誘導コイル３０が加熱可能な範囲でこれらが複数個積み重ねられる。その上部に上部拘束用治具５０Ｂが配置され、図５の場合と同様に治具押えナット５３により締め付けられる。これにより、軌道盤１１は転走面１１Ａを押圧する向きの応力を転走部分全体に負荷される。この状態で、軌道盤１１は図５の場合と同様に、転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れ、焼戻しされる。また、この焼入工程における加熱時間は一般的焼入硬化処理である浸炭熱処理、光輝熱処理等と比較して極めて短いため、旧オーステナイト結晶粒界の形成は十分に進行せず、また粒界酸化層はほとんど形成されない。
【０１１１】
図１７は実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。また、図１８は実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。図１７および図１８を参照して、第１および第２の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【０１１２】
図１６では中心軸５１および治具抑えナット５３を使用する場合について説明したが、図１７に示す誘導熱処理装置３のように、図６の場合と同様に中心軸５１および治具抑えナット５３に代えて軌道盤１１の内径側に誘導コイル３０を配置する構成を用いてもよい。また、図１８に示す誘導熱処理装置３のように、図７の場合と同様に中心軸５１が誘導コイル３０Ａおよび３０Ｂに対して相対的に移動可能な構成を用いてもよい。この場合の軌道盤１１の拘束は図１６の場合と同様に行い、以後の熱処理の手順は図６および図７の場合と同様である。
【０１１３】
図１９は実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第３の変形例を示す概略断面図である。図２０は実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第４の変形例を示す概略断面図である。また、図２１は実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第５の変形例を示す概略断面図である。図１９〜図２１を参照して、第３、第４、および第５の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【０１１４】
図１９〜図２１を参照して、図１９〜図２１に示した第３、第４、および第５の変形例における誘導熱処理装置３と、上述の図１６〜図１８に示した本実施の形態４および第１、第２の変形例の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図１６〜図１８では軌道盤１１は内径フランジ１１１を有しているのに対し、図１９〜図２１では軌道盤１１は外径フランジ１１３を有している点で異なっている。この場合、外径フランジ１１３を図１９〜図２１に示したように中間部拘束用治具５０Ｃの径方向外側に出した状態で軌道盤１１を拘束すれば、図１６〜図１８で説明した上述の方法と同様に軌道盤１１を拘束した状態で、焼入れおよび焼戻しをすることができる。
【０１１５】
（実施の形態５）
内径フランジ１１１または外径フランジ１１３を有する軌道盤１１と、内径フランジ１１１および外径フランジ１１３を有さない軌道盤１１とを組み合わせることで、軌道盤１１の熱処理方法についてはさらに他の方法を選択することもできる。
【０１１６】
図２２は実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の一例を示した図である。また、図２３は図２２の領域ＸＸIIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。図２２および図２３を参照して、実施の形態５における軌道盤１１の熱処理方法の一例を詳細に説明する。
【０１１７】
図２２および図２３を参照して、本実施の形態における誘導熱処理装置３と上述の図１６の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、本実施の形態５の誘導熱処理装置３では中間部拘束用治具５０Ｃに代えてフランジ１１１、１１３を有さない軌道盤１１が使用される点で図１６の誘導熱処理装置３と異なっている。
【０１１８】
次に同図を参照して、熱処理の手順を説明する。
【０１１９】
内径フランジ１１１を有する１枚目の軌道盤１１は下部拘束用治具５０Ａに接触し、かつ転走面１１Ａを上向きにして配置される。フランジ１１１、１１３を有さない軌道盤１１はその上に重ねて、かつ内径フランジ１１１を有する軌道盤１１の転走面１１Ａの少なくとも転走部分全体に接触するように配置される。次に内径フランジ１１１を有する２枚目の軌道盤１１はフランジ１１１、１１３を有さない軌道盤１１の上に重ねて、かつ内径フランジ１１１を有する軌道盤１１の転走面１１Ａの少なくとも転走部分全体がフランジ１１１、１１３を有さない軌道盤１１に接触するように配置される。フランジ１１１、１１３を有さない軌道盤１１はこのような配置が可能となるように複数枚重ねて配置されてもよい。以上の軌道盤１１の組み合わせを１つの単位として、誘導コイル３０が加熱可能な範囲でこれらが複数個積み重ねられる。以下、図１６の場合と同様にして、転走面１１Ａを押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤１１の転走部分全体に対して負荷されながら焼入れ、焼戻しが実施される。また、この焼入工程における加熱時間は一般的焼入硬化処理である浸炭熱処理、光輝熱処理等と比較して極めて短いため、旧オーステナイト結晶粒界の形成は十分に進行せず、また粒界酸化層はほとんど形成されない。
【０１２０】
図２４は実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。また、図２５は実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。図２４および図２５を参照して、第１および第２の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【０１２１】
図２２では中心軸５１および治具抑えナット５３を使用する場合について説明したが、図２４に示す誘導熱処理装置３のように、図６の場合と同様に中心軸５１および治具抑えナット５３に代えて軌道盤１１の内径側に誘導コイル３０を配置する構成を用いてもよい。また、図２５に示す誘導熱処理装置３のように、図７の場合と同様に中心軸５１が誘導コイル３０Ａおよび３０Ｂに対して相対的に移動可能な構成を用いてもよい。この場合の軌道盤１１の拘束は図２２および図２３の場合と同様に行い、以後の熱処理の手順は図６および図７の場合と同様である。
【０１２２】
図２６は実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第３の変形例を示す概略断面図である。また、図２７は図２６の領域ＸＸVIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。また、図２８は実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第４の変形例を示す概略断面図である。また、図２９は実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第５の変形例を示す概略断面図である。図２６〜図２９を参照して、第３、第４、および第５の変形例の誘導熱処理装置を使用した熱処理について説明する。
【０１２３】
図２６〜図２９を参照して、図２６〜図２９に示した第３、第４、および第５の変形例における誘導熱処理装置３と、上述の図２２〜図２５に示した本実施の形態５および第１、第２の変形例の誘導熱処理装置３とは基本的に同様の構成を有している。しかし、図２２〜図２５では軌道盤１１は内径フランジ１１１を有しているのに対し、図２６〜図２９では軌道盤１１は外径フランジ１１３を有している点で異なっている。この場合、外径フランジ１１３を図２６〜図２９に示したようにフランジ１１１、１１３を有さない軌道盤１１の径方向外側にフランジ１１３を出した状態で軌道盤１１を拘束すれば、図２２〜図２５で説明した上述の方法と同様に軌道盤１１を拘束した状態で、焼入れおよび焼戻しをすることができる。
【０１２４】
（実施の形態６）
図３０は、本発明の実施の形態６に係る無段変速機用スラスト軸受が配置される構造を示す概略断面図である。図３０を参照して、エンジン（図示せず）により発生された駆動力はクランクシャフト（図示せず）からトルクコンバータ（図示せず）と前後進切換機構１２０とを介して無段変速機構１００に伝達されるようになっている。
【０１２５】
前後進切換機構１２０は、プラネタリギア機構と、多板クラッチ１２５，１２６とを有している。プラネタリギア機構は、軸１０１ａに保持部材１２３を介して固定されたリングギア１２３ａと、プライマリ軸１０１に固定されたサンギア１０１ｂと、支持部材１２２に回転可能に支持されたプラネタリピニオン１２２ａとを有している。このプラネタリピニオン１２２ａはリングギア１２３ａおよびサンギア１０１ｂの各々に噛み合っている。
【０１２６】
多板クラッチ１２５は、支持部材１２２の外周とハウジング１０６の内周との間に後退用ブレーキとして組み込まれている。また、多板クラッチ１２６は、プライマリ軸１０１の外周と保持部材１２３の内周との間に前進用クラッチとして組み込まれている。また、多板クラッチ１２５，１２６の各々に油圧を供給できる機構（図示せず）が設けられている。
【０１２７】
油圧を供給して多板クラッチ（前進用クラッチ）１２６を接続状態にすると、軸１０１ａの回転はプライマリ軸１０１に正方向に伝達される。また、油圧を供給して多板クラッチ（後退用ブレーキ）１２５を接続状態にすると、軸１０１ａの回転はプライマリ軸１０１に逆方向に伝達される。これにより、前進と後進とを制御することができる。
【０１２８】
無段変速機構１００は、前後進切換機構１２０に連結される入力側のプライマリ軸１０１と、このプライマリ軸１０１に設けられるプライマリプーリ１０２と、プライマリ軸１０１に平行となった出力側のセカンダリ軸１０３と、セカンダリ軸１０３に平行となった出力側のセカンダリ軸１０３と、セカンダリ軸１０３に設けられるセカンダリプーリ１０４と、プライマリプーリ１０２およびセカンダリプーリ１０４の双方に掛け渡されるベルト１０５とを有している。
【０１２９】
プライマリプーリ１０２は、プライマリ軸１０１に固定された固定プーリ１０２ａと、これに対向してプライマリ軸１０１にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１０２ｂとを有している。この可動プーリ１０２ｂが軸方向に摺動することにより、プーリのコーン面間隔、つまりプーリ溝幅が可変となっている。
【０１３０】
セカンダリプーリ１０４は、セカンダリ軸１０３に固定された固定プーリ１０４ａと、これに対向してセカンダリ軸１０３にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１０４ｂとを有している。この可動プーリ１０４ｂが軸方向に摺動することにより、プーリのコーン面間隔、つまりプーリ溝幅が可変となっている。
【０１３１】
両方のプーリの溝幅を変化させることにより、ベルト１０５のプーリ１０２との接触径とプーリ１０４との接触径とが変化する。これにより、それぞれのプーリ１０２，１０４に対するベルト１０５の巻付け径の比率が変化する。このため、プライマリ軸１０１の回転が無段階に変速されてセカンダリ軸１０３に伝達されることになる。
【０１３２】
本実施の形態では、この入力側の軸１０１ａおよびプライマリ軸１０１や、出力側のセカンダリ軸１０３のスラスト荷重を受けるためにスラスト軸受が設けられている。
【０１３３】
本実施の形態に係る無段変速機用スラスト軸受１０は、上記実施の形態１〜５に示すスラスト軸受と異なり汎用的なタイプの軸受ではなく、ころを挟む軌道盤は、上記前後進切換機構１２０における部品として形成されている部材を含む。すなわち、本実施の形態におけるスラスト軸受１０はつぎのような形態で形成されている。
（Ａ1）ころを挟んで位置するハウジング１０６に接触する軌道盤６８と保持部材１２３とを対の軌道盤とするスラスト軸受
（Ａ2）ころを挟んで位置する保持部材１２３に接触する軌道盤６８とサンギア１０１ｂとを対の軌道盤とするスラスト軸受
（Ａ3）ころを挟んで位置するサンギア１０１ｂと支持部材１２２に接触する軌道盤６８とを対の軌道盤とするスラスト軸受
（Ａ4）ころを挟んで位置する支持部材１２２と転がり軸受１２１の内輪に接触する軌道盤６８とを対の軌道盤とするスラスト軸受
他の部位に上記に類する形態で形成されたものも本実施の形態に係る無段変速機用スラスト軸受１０に該当する。
【０１３４】
上記の軌道盤６８および軌道盤に対応する部材は、少なくともその転走面側は上記実施の形態に示された方法によって高周波焼入れにより焼入硬化されている。それら部品は、つぎのいずれかに該当する。なお、転動体（ころ）は、単列のものを示しているが、複列であってもよい。
（１）焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、上記軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合の平均値に反り・うねりの標準偏差の３倍を加えた値が４０μｍ以下である軌道盤群からとられたものである。
（２）焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、その軌道盤は、複数の軌道盤の群から無作為に抽出した軌道盤の反り・うねりを測定した場合に反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率が０．１％以下である軌道盤群からとられたものである。
（３）焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、その軌道盤の転走面に垂直な断面を鏡面研磨し、ピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えた腐食液に浸漬して前記鏡面研磨した面を腐食した後、光学顕微鏡により４００倍の倍率で前記断面の中央部を観察した場合に、結晶粒界で閉じられた領域が視野全体の１０％以下である。
（４）焼入硬化後に研削加工を行うことなく使用された軌道盤を備え、その軌道盤の表層部の粒界酸化層の厚さは１μｍ以下である。
（５）さらに上記の軌道盤の表面硬さは６５３ＨＶ以上であり、軌道盤の内部硬さは６５３ＨＶ以上である。
（６）さらに上記の軌道盤の材質は０．４質量％以上１．２質量％以下の炭素を含む鋼である。
（７）さらに上記の軌道盤は鋼板をプレス加工して成形することにより得られた部材を用いて構成されている。
【０１３５】
図３１は、単列のころを有するスラスト軸受の配置の様子を示す図３０のＰ部を拡大して示す図である。図３１を参照して、単列のころを有するスラスト軸受１０は、たとえばプライマリ軸１０１を回転可能に支持する転がり軸受１２１の内輪と支持部材１２２との間、支持部材１２２とサンギア１０１ｂとの間、サンギア１０１ｂと保持部材１２３との間、保持１２３とハウジング１０６との間などに配置されている。各スラスト軸受１０は、転動体の一例としてのころ６２と、そのころ６２を保持するための保持器１３と、軌道盤１１とを有している。
【０１３６】
図３２は、図３０および図３１の保持部材１２３とハウジング１０６との間に配置されたスラスト軸受１０付近を拡大して示す図である。図３２を参照して、保持部材１２３に接続された軌道盤１１とハウジング１０６に接続された軌道盤１１との間をころ６２が転動するように、スラスト軸受１０は配置されている。保持部材１２３が回転すると、保持部材１２３に接続された軌道盤１１もこの保持部材１２３とともに回転し、ころ６２が２つの軌道盤１１の対向する転走面１１Ａの間を転走する。ここで、図示しない油圧供給源から油路を経由してスラスト軸受１０内に潤滑油が供給される。
【０１３７】
潤滑油は、たとえば矢印ｂで示すようにスラスト軸受１０の径方向内周側から給油され、その後、ころ６２の周囲および保持器１３で形成される空間内を矢印ｃのように通って、ころ６２の側面と保持器１３のころ保持部との間、ころ６２の端面間、およびころ６２の側面と転走面１１Ａとの間を潤滑し、転走面１１Ａと保持器１３のころ保持部に対して径方向の外側部分との間を通って矢印ｄのように排出される。
【０１３８】
上述のように無段変速機では潤滑油に添加剤が混入され、潤滑性能が低下する場合があり、上記潤滑油による各部の潤滑に際し、転走面１１Ａに限らず、上記（Ａ1）〜（Ａ4）などの形態で形成されたスラスト軸受の軌道盤では、上記損傷（表面、内部）を受けやすい。とくに、無段変速機に用いられるスラスト軸受では、エンジン動力の伝達のために、高速回転、また頻繁で大きな増減速の変動（それに伴う加速度の増減の変動）を受けるため大きな加速度が発生し、上記軌道盤の反り・うねりのばらつき増大によって高められ、騒音増大と耐久性低下とをきたす。しかし、上述の（１）〜（７）のいずれかの軌道盤を用いることにより、軌道盤の反り・うねりが大きく低減されるため、ころと転走面との接触部における損傷（表面、内部）は大幅に低減され、騒音レベルの低下と耐久性の向上とを得ることができる。
【実施例１】
【０１３９】
以下、本発明の実施例１について説明する。
【０１４０】
転がり軸受の転走面と転動体との接触部分のうち最大荷重となる部分においては、塑性変形が発生して残留する場合がある。この残留変形量については、転動体の変形量と転走面の変形量との和が転動体の直径の０．０１％以下であれば、軸受のなめらかな回転や疲労寿命に対して悪影響がないことが経験的に知られている。
【０１４１】
そこで、本発明のスラストころ軸受と、従来のスラストころ軸受との許容静転動体荷重を測定し、安全率を比較する実験を行った。
【０１４２】
以下、実験の手順を説明する。実験に供する材料としてＳ５５Ｃ、ＳＡＥ１０７０、ＳＫ５、ＳＵＪ２を選択した。プレス加工により内径φ２５ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤を作製した。熱処理には図５に示す熱処理装置を使用した。軌道盤を４０枚重ねて拘束し、転走面を押圧する向きの応力を、少なくとも軌道盤の転走部分全体に対して負荷した。そして、誘導コイルに高周波電流（１０ＫＨｚ）を通電し、誘導加熱により軌道盤全体がＡｃ１点以上の温度になるように加熱した。所定時間経過後、加熱を停止するとともに、水を吹き付けることで軌道盤をＭｓ点以下の温度に急冷した。さらに、この軌道盤を拘束した状態を保持しつつ誘導加熱により２２０℃〜２３０℃で１０秒間保持し、加熱を停止することにより空冷して焼戻しを行った（後述の実施例Ａ〜Ｄ）。また、他の一部は拘束を中止し、雰囲気炉において１６０℃で２時間保持することにより焼戻しを行った（後述の実施例Ｅ〜Ｈ）。
【０１４３】
一方、従来のスラストころ軸受の例として、ＳＰＣ、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０、ＳＵＪ２を材料として選択した（後述の比較例Ａ〜Ｄ）。軌道盤は本実施例と同様に、プレス加工により作製した。ＳＰＣ、ＳＣＭ４１５、ＳＣＭ４２０の軌道盤については浸炭炉において８８０℃で４０分間保持して浸炭を行った後、８２０℃で１０分間保持して拡散を行い、その後油冷することにより焼入れを行った。また、ＳＵＪ２の軌道盤については光輝熱処理炉において８５０℃で４０分間保持した後、油冷することにより焼入れを行った。その後、軌道盤を１６０℃で２時間保持することで焼戻しを行った。さらに、２００℃で１時間のプレステンパー（加熱矯正）により、反り・うねりを軽減する処理を行った。
【０１４４】
上記熱処理が終了した軌道盤について、反り・うねり、表面硬度および内部硬度の測定を行った。反り・うねりは真円度測定器を用いて、実施の形態１で図２および３に基づいて説明した方法で測定した。また、表面硬度および内部硬度はビッカース硬度計（荷重１ｋｇｆ（９．８Ｎ））を用いて測定した。なお、表面硬さは軌道盤の表面においてころと接触する部分（転走面の転走部分）の硬さを測定した。また、内部硬さは軌道盤においてころと接触する面に垂直な断面の中央部の硬さを測定した。
【０１４５】
【表１】
2006200720.tif 000003
【０１４６】
表１は作製した軌道盤の反り・うねりおよび硬度の測定結果である。表１を参照して、実施例Ａ〜Ｈの軌道盤の反り・うねりの平均値に反り・うねりの標準偏差の３倍を加えた値はいずれも４０μｍ以下となっていた。また、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤は１枚もなく、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率が０．１％以下となっていた。さらに表面硬度および内部硬度はいずれも６５３ＨＶ以上となっていた。
【０１４７】
一方、比較例Ａ〜Ｄの軌道盤の反り・うねりの平均値に反り・うねりの標準偏差の３倍を加えた値はいずれも４０μｍを超える値となっていた。また、反り・うねりが４０μｍ未満の軌道盤は１枚もなく、反り・うねりが４０μｍ以上の軌道盤が検出される確率が１００％となっていた。
【０１４８】
なお、上記実験結果は内径φ２５ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤についてのものであるが、同様の実験を内径φ６０ｍｍ、外径φ８５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤についても行った。その結果、本発明の製造方法に係る熱処理方法で作製された軌道盤の反り・うねりの最大値は２８μｍであること等、上記内径φ２５ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状の軌道盤の場合と同様の効果が得られることが確認された。
【０１４９】
次に実施例Ａ〜Ｈおよび比較例Ａ〜Ｄの軌道盤を用いてスラストころ軸受を作製した。そして、アムスラー試験機を用い、作製した軸受に荷重を負荷して転動体の直径の０．０１％の総永久変形量が発生する荷重を測定した。この測定結果から、安全率を算出した。ここで、安全率は式１で示される。
Ｓ０＝Ｃ０／Ｐ０ｍａｘ・・（式１）
Ｓ０：安全率、Ｃ０：基本静定格荷重、Ｐ０ｍａｘ：最大静転動体荷重
なお、安全率の数値は低い方が軸受の特性が優れていることを示している。
【０１５０】
【表２】
2006200720.tif 000004
【０１５１】
表２は本実験の結果を示している。表２を参照して、本発明に係る実施例Ａ〜Ｈは比較例Ａ〜Ｃと比較して安全率の数値が小さくなっている。これは、比較例Ａ〜Ｃの軌道盤は表層部のみが硬化されているのに対し、本発明の実施例Ａ〜Ｈの軌道盤は内部まで一様に硬化されているため、軌道盤に塑性変形が生じにくく、許容静転動体荷重が上昇したためであると考えられる。
【０１５２】
一方、比較例Ｄと実施例ＤおよびＨとは同一の材料から作製されており、かつ両者とも軌道盤の内部まで硬化されている。しかし、実施例ＤおよびＨは比較例Ｄと比較して、安全率の数値が小さくなっている。これは以下の理由によるものと考えられる。
【０１５３】
前述のように、実施例ＤおよびＨは焼入れの際の加熱が誘導加熱により行われる。そのため、光輝熱処理が行われる比較例Ｄに比べて、Ａｃ１点以上の温度に加熱される時間が非常に短い。その結果、実施例ＤおよびＨにおいてはオーステナイト結晶粒界の形成が比較例Ｄほど進行していない。そのため、実施例ＤおよびＨの変形抵抗は比較例Ｄの変形抵抗よりも高くなり、許容静転動体荷重が向上して、安全率の数値が低くなったものと考えられる。
【０１５４】
また、比較例Ｄでは焼入工程として行われる光輝熱処理により軌道盤の表層部に硬さの低い粒界酸化層が形成されるのに対し、実施例ＤおよびＨでは焼入工程が短時間の誘導加熱であるため粒界酸化層はほとんど形成されない。そのため、実施例ＤおよびＨの軌道盤は比較例Ｄの軌道盤に比べて表層部の変形抵抗が高い。その結果、実施例ＤおよびＨの許容静転動体荷重は比較例Ｄの許容静転動体荷重よりも高くなり、安全率の数値が低くなったものと考えられる。
【０１５５】
図３３は上記観察の際撮影された、本発明の実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）のオーステナイト結晶粒界の光学顕微鏡写真である。図３３（ａ）は本発明の実施例であるＳＵＪ２を素材として作製した軌道盤（実施例Ｄ）、図３３（ｂ）はＳＵＪ２を素材として作製した従来の軌道盤である（比較例Ｄ）。また、図３４は実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）のオーステナイト結晶粒界の模式図である。旧オーステナイト結晶粒界の観察は以下の手順で行った。まず、軌道盤を転走面に垂直な面で切断した。次にその断面を鏡面研磨した後、研磨された面を室温で腐食液に３０分間浸漬して腐食した。腐食液はピクリン酸飽和水溶液に界面活性剤を加えたものを使用した。その後、断面の中央部を４００倍の倍率で光学顕微鏡により観察した。なお、観察は断面の中央部で場所を変えて５視野について行った。
【０１５６】
図３３（ａ）を参照して、実施例Ｄでは旧オーステナイト粒界はほとんど観察することができなかった。これは図３４（ａ）に示すように、旧オーステナイト結晶粒界の形成が十分進んでいないことを示していると考えられる。この視野の旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の１０％以下であった。また、他の４視野についても同様であった。さらに、実施例Ａ〜ＣおよびＥ〜Ｈについても同様に全視野において旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の１０％以下であった。これは、実施例Ａ〜Ｈは焼入れの際の加熱が誘導加熱により行われており、Ａｃ１点以上の温度に加熱される時間が非常に短いためであると考えられる。一方、図３３（ｂ）を参照して、比較例Ｄでは明確な旧オーステナイト結晶粒界を観察することができた。これは図３４（ｂ）に示すように、旧オーステナイト結晶粒界の形成が十分進んでいることを示していると考えられる。この視野の旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の９０％以上であった。また、他の４視野についても同様であった。さらに、比較例Ａ〜Ｃについても同様に全視野において旧オーステナイト結晶粒界で閉じられた領域は視野全体の９０％以上であった。
【０１５７】
図３５は本発明の実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の軌道盤の表層付近の光学顕微鏡写真である。軌道盤の表層付近の観察は以下の手順で行った。まず、軌道盤を転走面に垂直な面で切断した。次にその断面を鏡面研磨した後、研磨された面を室温で３％ナイタルに浸漬して腐食した。浸漬時間は、たとえば２秒〜１０秒程度であるが、鋼種により腐食されやすさが異なるため、腐食の進行状況を確認しながらそれぞれの軌道盤について適当な時間とした。その後、転走面直下の表層部を光学顕微鏡により観察した。
【０１５８】
図３５（ａ）を参照して、実施例Ｄでは粒界酸化層はほとんど観察されず、粒界酸化層の厚さは１μｍ以下となっていることが確認される。他の実施例Ａ〜ＣおよびＥ〜Ｈも同様に粒界酸化層の厚さは１μｍ以下となっていた。これは、実施例Ａ〜Ｈは焼入れの際の加熱が誘導加熱により行われており、Ａｃ１点以上の温度に加熱される時間が非常に短いためであると考えられる。一方、図３５（ｂ）を参照して、比較例Ｄでは６μｍ程度の粒界酸化層が形成されていたことが確認される。他の比較例Ａ〜Ｃにも４μｍ〜７μｍ程度の粒界酸化層が形成されていた。
【実施例２】
【０１５９】
以下、本発明の実施例２について説明する。
【０１６０】
本発明のスラストころ軸受と、従来のスラストころ軸受との寿命を比較する実験を行った。
【０１６１】
以下、実験の手順を説明する。実施例１で作製した実施例Ａ〜Ｈおよび比較例Ａ〜Ｄのスラストころ軸受に対し、スラスト荷重４ｋＮ、回転速度５０００ｒ／ｍｉｎ．、潤滑油ＶＧ２の条件で寿命試験を行った。
【０１６２】
【表３】
2006200720.tif 000005
【０１６３】
表３は寿命試験の結果を示している。また、なお、試験結果は比較例Ａの寿命を１とした寿命比で示している。
【０１６４】
表３を参照して、実施例Ａ〜Ｈの寿命はいずれも比較例Ａ〜Ｄの２倍以上となった。これは以下の理由によるものであると考えられる。
【０１６５】
前述のように、実施例Ａ〜Ｈの軌道盤の反り・うねりは比較例Ａ〜Ｄと比較して小さい。そのため、ころと軌道盤の片当たりが生じない。その結果、油膜切れや局所的な面圧上昇が起こらず、長寿命となったものと考えられる。また、表１に示すように実施例Ａ〜Ｈの軌道盤の反り・うねりはいずれも４０μｍ以下であるのに対し、比較例Ａ〜Ｄの軌道盤の反り・うねりはいずれも５０μｍ以上である。すなわち、実施例Ａ〜Ｈの軌道盤の反り・うねりが４０μｍ以下であり、また、前述のように、実施例Ａ〜Ｈの許容静転動体荷重も比較例より高く、軸受の寿命が長寿命となったものと考えられる。
【０１６６】
また、前述のように、実施例Ａ〜Ｈにおいてはオーステナイト結晶粒界の形成が比較例Ａ〜Ｄほど進行していない。そのため、亀裂の発生および進展に対する抵抗が大きくなっている。その結果、ころの滑りによる表面起点の亀裂の発生および進展が抑制される。また、内部起点の亀裂についても同様に亀裂の発生および進展が抑制される。このような亀裂の発生および進展の抑制効果により、長寿命になったものと考えられる。
【０１６７】
また、比較例Ａ〜Ｄでは焼入工程として行われる浸炭処理または光輝熱処理により軌道盤の表層に粒界酸化層が形成されるのに対し、実施例Ａ〜Ｈでは焼入工程が短時間の誘導加熱であるため粒界酸化層はほとんど形成されない。そのため、表面起点の亀裂の発生が抑制され、長寿命になったものと考えられる。
【０１６８】
以上より、本発明のスラスト軸受は従来のスラスト軸受と比較して、長寿命であることが分かる。
【実施例３】
【０１６９】
以下、本発明の実施例３について説明する。
【０１７０】
本発明のスラストころ軸受と、従来のスラストころ軸受との音響特性を比較する実験を行った。以下、実験の手順を説明する。
【０１７１】
実施例１で作製した実施例Ａ〜Ｈおよび比較例Ａ〜Ｄの軌道盤を用いてスラストころ軸受を作製した。この軸受に対し、スラスト荷重１００Ｎ、回転速度１８００ｒ／ｍｉｎ．、その他の条件は日本工業規格（ＪＩＳ  Ｂ  １５４８）に従って軸受の騒音レベルを測定する試験を行った。
【０１７２】
図３６はスラストころ軸受の軌道盤の反り・うねりと音響との関係を示した図である。なお、図３６の各反り・うねりの範囲における音響の値は、各１０個の軸受について音響測定を行い、その平均値を示したものである。
【０１７３】
図３６を参照して、音響の値は反り・うねりの増加とともに徐々に大きくなるのではなく、４０μｍ以下では７９〜８１ｄＢＡ程度であるのに対し、４０〜５０μｍ付近で大きくなり、それ以上ではほぼ８４ｄＢＡ以上となっている。このことから、軌道盤の反り・うねりの値が４０〜５０μｍとなる付近に臨界値が存在するものと考えられる。したがって、音響特性が重視される用途に用いられるスラストころ軸受については、反り・うねりを確実に４０μｍ以下に抑えることが重要であることが分かる。
【０１７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明の無段変速機用スラスト軸受は、焼入硬化して製造されるスラスト軸受の軌道盤を備え、頻繁に大きな加速度が印加される無段変速機に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】実施の形態１のスラスト軸受を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１のスラスト軸受の軌道盤の反り・うねりの測定部位を示す概略平面図である。
【図３】反り・うねりの測定により得られるプロファイルの一例を示す図である。
【図４】実施の形態１における軌道盤１１の製造工程の一例を示した図である。
【図５】実施の形態１における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の一例を示した図である。
【図６】実施の形態１における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態２に適用可能な軌道盤の反り・うねりの測定方法の変形例を示した斜視図である。
【図９】実施の形態３のスラスト軸受の転動体周辺の構成の一例を示す概略部分断面図である。
【図１０】実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の一例を示した図である。
【図１１】実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図１３】実施の形態３における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図１４】軌道盤１１が内径フランジ１１１を有する場合における、軌道盤１１の反り・うねりの選別方法を示した斜視図である。
【図１５】軌道盤１１が外径フランジ１１３を有する場合における、軌道盤１１の反り・うねりの選別方法を示した斜視図である。
【図１６】実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の一例を示した図である。
【図１７】実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図１９】実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第４の変形例を示す概略断面図である。
【図２１】実施の形態４における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第５の変形例を示す概略断面図である。
【図２２】実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の一例を示した図である。
【図２３】図２２の領域ＸＸIIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。
【図２４】実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第１の変形例を示す概略断面図である。
【図２５】実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図２６】実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図２７】図２６の領域ＸＸVIIの部分を拡大して示した部分拡大図である。
【図２８】実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第４の変形例を示す概略断面図である。
【図２９】実施の形態５における軌道盤１１の製造工程で使用される誘導熱処理装置の第５の変形例を示す概略断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態６における無段変速機用スラスト軸受の配置箇所を示す図である。
【図３１】図３０のＰ部拡大図である。
【図３２】保持部材とハウジングとの間に配置されたスラスト軸受付近の拡大図である。
【図３３】実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）のオーステナイト結晶粒界の光学顕微鏡写真である。
【図３４】実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）のオーステナイト結晶粒界の模式図である。
【図３５】本発明の実施例Ｄ（ａ）および比較例Ｄ（ｂ）の軌道盤の表層付近の光学顕微鏡写真である。
【図３６】スラストころ軸受の軌道盤の反り・うねりと音響との関係を示した図である。
【符号の説明】
【０１７７】
１０  スラスト軸受、１１  スラスト軸受軌道盤、１１Ａ  転走面、１１１  軌道盤内径側フランジ、１１２  軌道盤内径側フランジ突出部、１１３  軌道盤外径側フランジ、１１４  軌道盤外径側フランジ突出部、１２  転動体、１３  保持器、２０  スリットゲージ、２１  スリット、２２  測定用治具、３  誘導熱処理装置、３０  誘導コイル、３０Ａ１  第１の焼入用誘導コイル、３０Ａ２  第２の焼入用誘導コイル、３０Ｂ  焼戻用誘導コイル、３１  冷却水吐出口、５０Ａ  上部拘束用治具、５０Ｂ  下部拘束用治具、５０Ｃ  中間部拘束用治具、５１  中心軸、５１１  中心軸膨出部、５１２  中心軸ねじ部、５３  治具押えナット、６２  ころ、１００  無段変速機構、１０１ａ  軸、１０１ｂ  サンギア、１０２  プライマリプーリ、１０２ａ  固定プーリ、１０２ｂ  可動プーリ、１０３  セカンダリ軸、１０４  セカンダリプーリ、１０４ａ  固定プーリ、１０４ｂ  可動プーリ、１０５  ベルト、１０６  ベルト、１２０  前後進切換機構、１２１  転がり軸受、１２２  支持部材、１２２ａ  プラネタリピニオン、１２３  保持部材、１２３ａ  リングギア、１２５，１２６  多板クラッチ。
【図１】
2006200720.tif 000006
【図２】
2006200720.tif 000007
【図３】
2006200720.tif 000008
【図４】
2006200720.tif 000009
【図５】
2006200720.tif 000010
【図６】
2006200720.tif 000011
【図７】
2006200720.tif 000012
【図８】
2006200720.tif 000013
【図９】
2006200720.tif 000014
【図１０】
2006200720.tif 000015
【図１１】
2006200720.tif 000016
【図１２】
2006200720.tif 000017
【図１３】
2006200720.tif 000018
【図１４】
2006200720.tif 000019
【図１５】
2006200720.tif 000020
【図１６】
2006200720.tif 000021
【図１７】
2006200720.tif 000022
【図１８】
2006200720.tif 000023
【図１９】
2006200720.tif 000024
【図２０】
2006200720.tif 000025
【図２１】
2006200720.tif 000026
【図２２】
2006200720.tif 000027
【図２３】
2006200720.tif 000028
【図２４】
2006200720.tif 000029
【図２５】
2006200720.tif 000030
【図２６】
2006200720.tif 000031
【図２７】
2006200720.tif 000032
【図２８】
2006200720.tif 000033
【図２９】
2006200720.tif 000034
【図３０】
2006200720.tif 000035
【図３１】
2006200720.tif 000036
【図３２】
2006200720.tif 000037
【図３４】
2006200720.tif 000038
【図３６】
2006200720.tif 000039
【図３３】
2006200720.tif 000040
【図３５】
2006200720.tif 000041