(57)【要約】【課題】プーリからエレメントがダメージを受けることを防止し、ベルト耐久信頼性の向上を図ることができる無段変速機用ベルトを提供すること。【解決手段】積層リング３と、両側にフランク面４ａを有するエレメント４と、を備えた無段変速機用ベルトＶにおいて、エレメント４は、両側のフランク面４ａ,４ａに、プーリ１,２と油膜を介して接触する山部４１と、潤滑油をプーリ周方向に排出する溝部４２を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、山部４１の頂部４１ａから溝部４２に向かった所定範囲に、エレメント基部４ｘの硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部Ｔを形成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状リングを内から外へ多数重ね合わせた積層リングと、両側にプーリのシーブ面と接触するフランク面を有するエレメントと、を備え、
２組の前記積層リングを、連接して多数配列した前記エレメントのサドル溝に両側から挟み込むことで構成し、２組のプーリの間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメントが外径方向に拡がろうとする力を積層リングが支え、２組のプーリからの押し付け力をエレメントが支える無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、両側のフランク面に、プーリのシーブ面と油膜を介して接触する山部と、潤滑油をプーリの周方向に排出する溝部を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、
前記山部の頂部から前記溝部に向かった所定範囲に、エレメント基部の硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部を形成したことを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項２】
請求項１に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記低硬度領域部は、前記山部と前記溝部の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率が、前記フランク面と前記シーブ面のラッピング前後において、オイル排出性を確保する範囲に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項３】
請求項２に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記エレメントは、素材を打ち抜き金型により打ち抜いて前記山部及び前記溝部を形成した打ち抜き成形品であり、
前記山部と前記溝部の山幅と溝幅の合計幅に対する溝幅の割合である溝比率を、前記フランク面と前記シーブ面のラッピング前において、前記打ち抜き金型の型強度が確保されると共に、前記山部の山強度が確保される範囲に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記低硬度領域部の硬度値は、前記山部と接触するプーリのシーブ面の硬度値よりも低い値に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された無段変速機用ベルトにおいて、
前記低硬度領域部は、前記フランク面と前記シーブ面のラッピングによる初期摩耗によって摩滅し、且つ、経時摩耗発生時にオイル排出性を確保できる範囲に設定したことを特徴とする無段変速機用ベルト。
【請求項６】
エレメントの両側のフランク面に、プーリのシーブ面と油膜を介して接触する山部と、潤滑油をプーリの周方向に排出する溝部を形成する無段変速機用ベルトの製造方法において、
前記フランク面に対向する方向からの局部加熱による焼き戻し熱処理により、前記山部の頂部から前記溝部に向かった所定範囲に、エレメント基部の硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部を形成する焼き戻し熱処理工程を有することを特徴とする無段変速機用ベルトの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載された無段変速機用ベルトの製造方法において、
前記焼き戻し熱処理工程は、高周波誘導加熱による局部加熱を行う高周波誘導加熱手順を有することを特徴とする無段変速機用ベルトの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載された無段変速機用ベルトの製造方法に置いて、
前記高周波誘導加熱手順は、前記フランク面に沿って配置したコイルに高周波電流を流すことで発生した電磁誘導電流によって加熱することを特徴とする無段変速機用ベルトの製造方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８に記載された無段変速機用ベルトの製造方法において、
前記焼き戻し熱処理工程は、剪断部分における素材の流れ制御を行って精度良く打ち抜くファインブランキング加工によりエレメントの輪郭を打ち抜くと同時に、前記山部と前記溝部を形成する打ち抜き工程の後に行うことを特徴とする無段変速機用ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無段変速機においてプーリに掛け渡される無段変速機用ベルトとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、連接して多数配列したエレメントのサドル溝に、両側から２組の積層リングを挟み込むことで構成した無段変速機用ベルトにおいて、前記エレメントのうち、プーリのシーブ面と接触するフランク面に、油膜を介してシーブ面に接触する山部と、潤滑油を排出するための溝部を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2009-270696号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の無段変速機用ベルトにあっては、エレメント全体の硬度が一定であり、フランク面に形成した山部においても基部から頂部にかけて硬さが同じであった。このため、エレメントのフランク面とプーリのシーブ面が接触した際に、フランク面が摩耗しにくく、初期摩耗が終了するまでに時間がかかっていた。
一方、エレメントのフランク面とプーリのシーブ面が接触すると、フランク面が接触面圧を受け、内部に剪断応力が発生する。この剪断応力は、一定以上の閾値を越えるとプーリのシーブ面にダメージを与えるものとなっている。
そのため、フランク面が摩耗しにくいと、フランク面の内部に発生する剪断応力が過大になり、プーリのシーブ面に蓄積されるダメージが大きくなる。そして、シーブ面の蓄積ダメージが大きい状態で同じベルト走行半径を繰り返し使用すれば、これを原因としてシーブ面に段差が生じることがあった。さらに変速時において、この段差にエレメントが引っかかればエレメントに過大な応力が作用し、エレメントがダメージを受けるおそれがある、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、プーリからエレメントがダメージを受けることを防止し、ベルト耐久信頼性の向上を図ることができる無段変速機用ベルトとそ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】
上記目的を達成するため、本発明の無段変速機用ベルトでは、環状リングを内から外へ多数重ね合わせた積層リングと、両側にプーリのシーブ面と接触するフランク面を有するエレメントと、を備え、２組の前記積層リングを、連接して多数配列した前記エレメントのサドル溝に両側から挟み込むことで構成し、２組のプーリの間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメントが外径方向に拡がろうとする力を積層リングが支え、２組のプーリからの押し付け力をエレメントが支える。
前記エレメントは、両側のフランク面に、プーリのシーブ面と油膜を介して接触する山部と、潤滑油をプーリの周方向に排出する溝部を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、
前記山部の頂部から前記溝部に向かった所定範囲に、エレメント基部の硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部を形成した。
【発明の効果】
【０００７】
よって、本発明の無段変速機用ベルトにあっては、エレメントのフランク面に形成された山部の頂部から溝部に向かった所定範囲に低硬度領域部が形成されることで、山部の頂部付近（先端部分）の硬度値が低下する。これにより、フランク面がプーリのシーブ面に接触した際に、山部の摩耗が促進されて短時間で初期摩耗が終了し、シーブ面のダメージ蓄積を抑える。そして、このシーブ面のダメージ蓄積抑制作用により、同じベルト走行半径を使用してもシーブ面に段差が発生することがなくなり、変速時においてエレメントの引っかかりが生じない。この結果、プーリからエレメントがダメージを受けることを防止し、ベルト耐久信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の無段変速機用ベルトを適用したベルト式無段変速機で最大減速状態の２組のプーリを示す斜視図である。
【図２】実施例１の無段変速機用ベルトの一部分を示す拡大斜視図である。
【図３】実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントをあらわし、(a)はエレメント正面図を示し、(b)はエレメント側面図を示し、(c)は図３(a)のエレメントフランク部分Ｆの拡大図を示す。
【図４】実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの、ラッピング前におけるフランク面を示す拡大図である。
【図５】実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの、ラッピング後におけるフランク面を示す拡大図である。
【図６】無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの溝比率と打ち抜き金型寿命及び山部の強度との関係特性を示す図である。
【図７】無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントのフラット比率と溝ピッチとの関係特性に、プーリダメージ閾値及びオイル排出性NG領域を書き込んだものを示す図である。
【図８】実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】打ち抜き工程を示す説明図であり、(a)は素材搬送手順を示し、(b)は素材セット手順を示し、(c)は素材剪断手順を示す。
【図１０】打ち抜きエレメントを示す説明図であり、(a)は全体斜視図を示し、(b)はフランク部の正面図を示す。
【図１１】焼き戻し熱処理工程における高周波誘導加熱手順を示す要部拡大図である。
【図１２】無段変速機用ベルトの山部の高さとラッピング経過時間との関係特性を示す図である。
【図１３】無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントのフラット比率と溝ピッチとの関係特性に、オイル排出性NG領域・型寿命NG領域・山強度NG領域を書き込んだものを示す図である。
【図１４】実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの硬度とプーリ硬度ごとのダメージ度合いとの関係特性に、ダメージ限界値を書き込んだものを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の無段変速機用ベルトを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の無段変速機用ベルトを適用したベルト式無段変速機で最大減速状態の２組のプーリを示す斜視図である。図２は、実施例１の無段変速機用ベルトの一部分を示す拡大斜視図である。図３は、実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントをあらわし、(a)はエレメント正面図を示し、(b)はエレメント側面図を示し、(c)は図３(a)のエレメントフランク部分Ｆの拡大図を示す。
【００１１】
実施例１の無段変速機用ベルトＶは、図１に示すように、入力側プーリ１と出力側プーリ２の間に掛け渡している。ここで、図外のエンジンからのトルクは、トルクコンバータ及び前後進切替機構を通して入力側プーリ１に伝わり、無段変速機用ベルトＶを介して、出力側プーリ２から図外の減速歯車及びドライブシャフトを通じてタイヤに伝わる。入力側プーリ１は、固定プーリ１１とスライドプーリ１２を有し、入力軸方向にプーリ間隔を可変とする。出力側プーリ２は、固定プーリ２１とスライドプーリ２２を有し、出力軸方向にプーリ間隔を可変とする。そして、スライドプーリ１２,２２は、ピストン油圧によりベルトを狭持する方向に押し付け力を発生させる。さらに、各プーリ１１,１２,２１,２２は、無段変速機用ベルトＶと接触するシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａを有している。
【００１２】
なお、実施例１のプーリ１１,１２,２１,２２では、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａの傾斜であるシーブ角度を、例えば１１°程度に設定している。
【００１３】
無段変速機用ベルトＶは、図２に示すように、環状リングを内から外へ多数重ね合わせた積層リング（無端バンド）３と、両側に２組のプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと接触するフランク面４ａを有する板状のエレメント４と、を備えている。
【００１４】
そして、無段変速機用ベルトＶは、図２に示すように、２組の積層リング３,３を、板厚方向に多数枚重ねたエレメント４,・・・のサドル溝４ｂ,４ｂに両側から挟み込み、これら多数のエレメント４,・・・を束ねることで構成する。そして、この無段変速機用ベルトＶを２組のプーリ１,２の間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメント４が外径方向に拡がろうとする力を積層リング３が支え、２組のプーリ１,２からの押し付け力をエレメント４が支える。
【００１５】
積層リング３は、厚さ0.2mmほどのマレージング鋼相当の最高強度材料の薄板を溶接して環状リングとし、僅かに径を異ならせた複数の環状リングを内から外へ層状に重ね合わせることで構成する。
【００１６】
エレメント４は、厚さ２mm程度の鋼板（素材）を、打ち抜き金型により打ち抜いた打ち抜き成形品である。このエレメント４は、図３(a)に示すように、フランク面４ａ,４ａと、サドル溝４ｂ,４ｂと、ネック部４ｃと、ノーズ部４ｄと、イヤー部４ｅ,４ｅと、ホール部４ｆと、ロッキングエッジ部４ｇと、を備えている。
【００１７】
フランク面４ａ,４ａは、プーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと接触するエレメント両側位置に形成する。サドル溝４ｂ,４ｂは、２組の積層リング３,３を両側から挟み込むエレメント内側位置に形成する。ネック部４ｃは、サドル溝４ｂ,４ｂに挟まれたエレメント中央位置に形成する。ノーズ部４ｄは、エレメント正面位置の上部にベルト進行方向に突出して形成する。イヤー部４ｅ,４ｅは、ノーズ部４ｄからエレメント幅方向に延在して形成する。ホール部４ｆは、ノーズ部４ｄの設定位置に対応するエレメント背面位置の下部に形成する。ロッキングエッジ部４ｇは、フランク面４ａ,４ａを有するエレメント正面位置に幅方向に形成する。
【００１８】
そして、エレメント４のフランク面４ａ,４ａには、図３(b),(c)に示すように、２組のプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと油膜を介して接触する山部４１と、潤滑油をプーリ周方向に排出する溝部４２を、プーリ径方向に交互に等ピッチにて交互に配列して形成している。
【００１９】
図４は、実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの、ラッピング前におけるフランク面を示す拡大図である。図５は、実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの、ラッピング後におけるフランク面を示す拡大図である。図６は、無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの溝比率と打ち抜き金型寿命及び山部の強度との関係特性を示す図である。図７は、無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントのフラット比率と溝ピッチとの関係特性に、プーリダメージ閾値及びオイル排出性NG領域を書き込んだものを示す図である。
【００２０】
エレメント４は、山部４１と溝部４２の山幅と溝幅の合計幅に対する溝幅の割合である溝比率を、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング（擦り合わせ）前において、打ち抜き金型の型強度が確保されると共に、山部４１の山強度が確保される範囲に設定している。また、エレメント４は、山部４１と溝部４２の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率を、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング前及びラッピング後において、プーリダメージ閾値以上であって、オイル排出性が確保される範囲に設定している。
【００２１】
ここで、「山幅」とは、山部４１の頂部４１ａにおける山溝並び方向（図４,図５では左右方向）の幅であり、「溝幅」とは、溝部４２の開口端における山溝並び方向（図４,図５では左右方向）の幅である。フラット比率は下記式（１）により算出され、溝比率は下記式（２）により算出される。
フラット比率＝山幅／（山幅＋溝幅）          ・・・（１）
溝比率      ＝溝幅／（山幅＋溝幅）          ・・・（２）
【００２２】
また、「ラッピング前」とは、エレメント４とプーリ１,２のラッピング（擦り合わせ）が行われる前の状態をいい、いわゆる新品状態である。
【００２３】
また、「ラッピング後」とは、エレメント４とプーリ１,２のラッピング（擦り合わせ）によって生じるエレメント４の摩耗の進行が落ち着いた状態、すなわち初期摩耗が終了した状態をいう。なお、この初期摩耗は、潤滑油に含まれる成分が結合して保護膜を形成し、保護膜と摩耗量が同量となった時点から落ち着く。この初期摩耗以降の摩耗は、ここでは経時摩耗と呼ぶ。この経時摩耗は、ラッピング経過時間（走行距離に比例）に比例して進行するが、進行は極めて遅いことが分かっている。
【００２４】
また、「打ち抜き金型の型強度が確保される」とは、打ち抜き金型の寿命が必要期間維持できる、すなわち、型寿命が設定した閾値（型寿命閾値）以上になることをいい、「打ち抜き金型の型強度が確保される範囲に溝比率を設定する」とは、打ち抜き金型の寿命が、型寿命閾値になる溝比率（図６ではα）以上の値に、溝比率を設定することである。なお、「必要期間」とは、例えば打ち抜き成形品（ここではエレメント）単価の上昇を抑えることができる数を製造可能な期間等から設定する。
【００２５】
また、「山部４１の山強度が確保される」とは、山部４１が打ち抜き成形に耐え得る強度（剛性）を有する、すなわち、山強度が設定した閾値（山強度閾値）以上になることをいい、「山部４１の山強度が確保される範囲に溝比率を設定する」とは、山部４１の強度が山強度閾値になる溝比率（図６ではβ）以下の値に、溝比率を設定することである。
【００２６】
また、「プーリダメージ閾値」とは、プーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに蓄積されるダメージ（プーリダメージ）を許容できる限界のフラット比率である。ここで、フラット比率が高いほどプーリ/エレメント間の接触面積が拡大することから、プーリダメージはフラット比率に比例する。「プーリダメージ閾値以上にフラット比率を設定する」とは、プーリダメージ閾値以上の値に、フラット比率を設定することである。
【００２７】
また、「オイル排出性が確保される」とは、エレメント４とプーリ１,２が流体潤滑にならないこといい、フラット比率と溝ピッチで決まる山形状点（図７に示すＡ点,Ｂ点）がオイル排出性NG領域（図７ではドット領域）に位置しない状態である。「オイル排出性が確保される範囲にフラット比率を設定する」とは、オイル排出性NG領域に位置しない山形状点によって決まる値に、フラット比率を設定することである。つまり、例えばフラット比率を山形状点がＡ点に位置したときに決まる値（A1）に設定したときには、オイル排出性が確保される範囲にフラット比率を設定したことになる。また、フラット比率を山形状点がＢ点に位置したときに決まる値（B1）に設定したときには、オイル排出性が確保される範囲にフラット比率を設定したことにならない。
【００２８】
これにより、図４に示すラッピング前のエレメント４において、溝比率は、図６におけるα〜βの範囲に設定され、フラット比率は、図７におけるプーリダメージ閾値以上で会って、オイル排出性NG領域に位置しない山形状点によって決まる値に設定される。
【００２９】
また、図５に示すラッピング後のエレメント４において、フラット比率は、図７におけるオイル排出性NG領域に位置しない山形状点によって決まる値に設定される。なお、ラッピングによってフラット比率は上昇するため、ラッピング前のフラット比率がプーリダメージ閾値以上であれば、ラッピング後のフラット比率もプーリダメージ閾値以上になる。
【００３０】
さらに、エレメント４は、山部４１の頂部４１ａから溝部４２に向かった所定範囲、ここでは、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング前後におけるフラット比率がオイル排出性を確保する範囲であって、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピングによる初期摩耗によって摩滅し、且つ、経時摩耗発生時にオイル排出性を確保できる範囲に、低硬度領域部Ｔを形成している。
【００３１】
低硬度領域部Ｔは、エレメント基部４ｘの硬度値よりも低い硬度値に設定した領域であり、この低硬度領域部Ｔの硬度値は、山部４１と接触するプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａの硬度値よりも低い値に設定されている。ここで、エレメント基部４ｘとは、山部４１及び溝部４２を形成したフランク面４ａよりもエレメント内側位置に位置する部分であり、いわゆるエレメント一般部である。
【００３２】
実施例１のエレメント４では、低硬度領域部Ｔの硬度値を、例えば５８ＨＲＣに設定し、エレメント基部４ｘの硬度値を６０ＨＲＣに設定する。
【００３３】
また、実施例１のエレメント４では、低硬度領域部Ｔを、山部４１の頂部４１ａから、ラッピング後のフラット比率がオイル排出性を確保する範囲のうち最大になる位置までの間に形成している。このとき、ラッピング前の山部４１の高さは、例えば３０μｍに設定し、低硬度領域部Ｔの高さ（山部４１の頂部４１ａからの溝部４２に向かった深度）Ｈは、初期摩耗によって摩滅する例えば２０μｍに設定する。すなわち、３０μｍの山部４１から初期摩耗によって高さ２０μｍの低硬度領域部Ｔが摩滅しても、山部４１は１０μｍ程度残るため、経時摩耗が発生してもオイル排出性は確保される。
【００３４】
次に、実施例１の無段変速機用ベルトＶの製造方法について説明する。
【００３５】
図８は、実施例１の無段変速機用ベルトの構成要素であるエレメントの製造方法を示すフローチャートである。図９は、打ち抜き工程を示す説明図であり、(a)は素材搬送手順を示し、(b)は素材セット手順を示し、(c)は素材剪断手順を示す。図１０は、打ち抜きエレメントを示す説明図であり、(a)は全体斜視図を示し、(b)はフランク部の正面図を示す。図１１は、焼き戻し熱処理工程における高周波誘導加熱手順を示す要部拡大図である。以下、図８の各ステップについて説明する。
【００３６】
ステップＳ１では、図９(a)〜(c)に示すプレス加工装置１００によるファインブランキング加工により、鋼板素材Ｗからエレメント４の輪郭を打ち抜くと同時に、山部４１と溝部４２を形成し、ステップＳ２へ移行する。すなわち、このステップＳ１が打ち抜き工程に相当する。
【００３７】
ここで、プレス加工装置１００は、雌型であるダイ１０１と、雄型であるパンチ１０２と、ダイ１０１の対向位置に配置した板押え１０３と、パンチ１０２の対向位置に配置した板受け１０４と、を有する。そして、このプレス加工装置１００は、ダイ１０１とパンチ１０２の相対移動により鋼板素材Ｗを剪断して打ち抜く。なお、ファインブランキング加工とは、打ち抜きされる鋼板素材Ｗの、剪断部分における材料の流れの制御を行って打ち抜く方法である。すなわち、クリアランスの極端に小さいダイ１０１とパンチ１０２、ナイフエッジ状のＶリングを持つ板押え１０３と板受け１０４により、鋼板素材Ｗの内部に高い圧縮応力を生じさせ、鋼板素材Ｗの延性を高めて割れの発生を防ぎ、破断のない剪断面を得るものである。
【００３８】
そして、ステップＳ１における素材搬送手順（ステップＳ11）では、図９(a)に示すように、鋼板素材Ｗを打ち抜き方向（剪断方向）に対して直角方向（水平方向）からプレス加工装置１００に搬送する。
【００３９】
ステップＳ１における素材セット手順（ステップＳ12）では、図９(b)に示すように、素材搬送手順でプレス加工装置１００に搬送された鋼板素材Ｗを、パンチ１０２と板受け１０４を閉じることで拘束する。このとき、板押え１０３と板受け１０４に油圧圧力をかけ、板押え１０３に形成した図示しないナイフエッジ状のＶリングを鋼板素材Ｗに打ち込む。そして、打ち抜き方向に対して直角方向（水平方向）に広がろうとする鋼板素材Ｗを押さえ込み、打ち抜かれる鋼板素材Ｗの圧縮応力を高くしている。
【００４０】
ステップＳ１における素材剪断手順（ステップＳ13）では、図９(c)に示すように、素材セット手順で拘束した鋼板素材Ｗから、ファインブランキング加工によりエレメント輪郭を打ち抜いて、打ち抜きエレメントＥを形成する。このとき、パンチ１０２及び板受け１０４の位置を固定し、ダイ１０１及び板押え１０３が下降する。これにより、ダイ１０１とパンチ１０２の相対位置がずれて剪断面が形成される。この剪断面のうちフランク面４ａに相当する位置には、山部４１と溝部４２が刻まれる。その後、ダイ１０１とパンチ１０２と板押え１０３と板受け１０４による拘束を解除し、打ち抜きエレメントＥを排出する。
【００４１】
したがって、図１０(a)に示す打ち抜きエレメントＥの両側のフランク面Ｅ１には、板厚方向に延びる山部４１及び溝部４２が形成される（図１０(b)参照）。
【００４２】
ステップＳ２では、ステップＳ１により形成された打ち抜きエレメントＥを図１１に示すコイルＣを用いて局部加熱し、焼き戻し熱処理加工、ここでは焼きなましを行って低硬度領域部Ｔを設け、エレメント４を形成する。すなわち、このステップＳ２が焼き戻し熱処理工程に相当する。
【００４３】
そして、ステップＳ２における高周波誘導加熱手順（ステップＳ21）では、図１１に示すように、打ち抜きエレメントＥのフランク面Ｅ１に沿って配置したコイルＣに高周波電流を流すことで、打ち抜きエレメントＥ側に電磁誘導電流を発生させる。この電磁誘導電流によるジュール熱で、山部４１の頂部４１ａから溝部４２に向かった所定範囲が加熱する。つまり、高周波誘導加熱によって、山部４１の頂部４１ａから溝部４２に向かった所定範囲にのみ局部加熱を行う。このとき、コイルＣを打ち抜きエレメントＥのフランク面Ｅ１に沿って配置するので、フランク面Ｅ１に対向する方向から山部４１の頂部４１ａ近傍のみに局部加熱を行うこととなる。なお、ここでは、非加熱部へのマスキングは不要である。
【００４４】
ステップＳ２における除冷手順（ステップＳ22）では、高周波誘導加熱手順で局部加熱した打ち抜きエレメントＥを除冷（冷却）し、加熱部分の内部のひずみを取り除いて組織を軟化させる。この高周波誘導加熱手順と除冷手順により、低硬度領域部Ｔの硬度値は、例えば６０ＨＲＣから５８ＨＲＣへと変化する。
【００４５】
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の無段変速機用ベルトの課題」の説明を行い、続いて、実施例１の無段変速機用ベルトにおける作用を、「エレメント摩耗促進によるエレメントダメージ防止作用」、「オイル排出性確保による伝達トルク維持作用」、「型寿命向上及び山強度確保両立作用」、「製造方法における特徴的作用」に分けて説明する。
【００４６】
[比較例の無段変速機用ベルトの課題]
比較例の無段変速機用ベルトＶのエレメントは、プーリのシーブ面と接触した際の潤滑油の排出性と接触面積の確保を両立するため、シーブ面と接触するフランク面に、油膜を介してシーブ面に接触する山部と、潤滑油を排出するための溝部を形成している。
ここで、エレメントは、鋼板素材をファインブランキング加工で打ち抜くことで成形するが、山部及び溝部は、エレメント輪郭の打ち抜きと同時にフランク面に形成される。すなわち、山部及び溝部の形状に合わせた凹凸を有する打ち抜き金型で鋼板素材を打ち抜くことで、フランク面に山部と溝部を形成している。このとき、打ち抜き金型の寿命を維持するため、金型の凸部分の根元が厚く（太く）なる形状になっている。そのため、山部は、頂部側よりも基部側が厚い台形形状になり、一方、溝部は、開放端側よりも底側が狭い台形形状となる。
このような山部及び溝部の形状では、フランク面とプーリシーブ面とが接触するときの接触面積が、フランク面の摩耗状態によって一定ではなく、摩耗が進むにつれて次第に接触面積が増大する。つまり、プーリシーブ面に接触する山部の山幅が、摩耗によって次第に拡大し、山部と溝部の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率が高くなっていく。
【００４７】
ところで、エレメントのフランク面とプーリのシーブ面とが接触すると、フランク面が接触面圧を受ける。このとき、フランク面の接触面積が小さいほど、面圧が集中してフランク面の内部に発生する剪断応力が大きくなる。また、このときの接触面積が大きいほど、面圧が接触面全体に平準化されて小さくなり、剪断応力も小さくなる。
【００４８】
しかしながら、比較例のエレメントでは、エレメント全体の硬度が一定であり、フランク面に形成した山部においても基部から頂部にかけて硬さが一定であった。そのため、フランク面が摩耗しにくくなっており、剪断応力が一定の閾値を超えた際にプーリシーブ面に生じるダメージの度合いが大きくなっていた。
すなわち、フランク面が摩耗しにくいことで、図１２に示すように初期摩耗領域が摩滅するまで、つまり、フランク面の初期摩耗終了に時間がかかり、接触面積の拡大に時間がかかる。このため、シーブ面に蓄積されるダメージの合計が大きくなって、プーリシーブ面が大きなダメージを受けていた。
【００４９】
そして、プーリシーブ面のダメージが過大になると、シーブ面に段差が生じる。そして、変速時にエレメントがプーリに接触したまま移動したとき、エレメントがこの段差に引っかかり、エレメントのスムーズな動きが阻害されるおそれがあった。さらにこの影響で、エレメントに過大な応力が発生することとなり、エレメントにダメージが発生する、といったことも考えられた。
特に、フランク面とシーブ面のラッピング（擦り合わせ）初期においては、双方の表面粗さ形状が大きいため、エレメントに発生する剪断応力が大きくなり、その分シーブ面の受けるダメージも大きくなっていた。
【００５０】
そのため、エレメントのフランク面には、ラッピング当初からフランク面の内部に発生する剪断応力が一定の閾値を超えない程度の接触面積を確保することが望ましかった。
【００５１】
しかしながら、フランク面の接触面積を確保するためには、エレメントを打ち抜く打ち抜き金型において、凸部分の根元を薄く（小さく）する必要がある。すなわち、接触面積を確保するには、フランク面に形成する山部の山幅をある程度大きくし、相対的に溝部の溝幅を小さくしなければならない。しかし、溝幅は打ち抜き金型の凸部の根元に相当する。
したがって、フランク面の接触面積を拡大するあまり、溝部を形成する打ち抜き金型の剛性が厳しいものとなってしまうと、金型寿命が低下し、その結果として製品（エレメント）単価が上昇してしまうことが考えられる。したがって、フランク面の接触面積を確保するにも限界があった。
【００５２】
[エレメント摩耗促進によるエレメントダメージ防止作用]
実施例１の無段変速機用ベルトＶでは、エレメント４の両側のフランク面４ａに形成した山部４１の頂部４１ａから溝部４２に向かった所定範囲に、エレメント基部４ｘの硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部Ｔを形成している。
【００５３】
このため、プーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに接触する山部４１の頂部４１ａ付近の硬度を低下することができ、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと山部４１の硬度差が拡大する。
【００５４】
これにより、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと山部４１が接触したときに、山部４１の摩耗が促進され、図１２に示すように初期摩耗領域が摩滅する初期摩耗終了時間はt1となる。この初期摩耗終了時間t1は、比較例のエレメントにおける初期摩耗終了時間t2よりも短くなっており、実施例１のエレメント４では、山部硬度が一定のエレメント（比較例のエレメント）よりも、短時間で接触面積の拡大を図ることができる。そして、接触面積の拡大に伴って接触面圧が拡大した面積全体に平準化され、シーブ面に蓄積されるダメージの合計が大きくならず、ダメージを軽減することができる。
【００５５】
このように、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに蓄積されるダメージが抑制されることで、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに段差が生じることもない。そのため、段差によってエレメント４のスムーズな動きが阻害されず、エレメントに過大な応力が発生することもなくなり、エレメントのダメージを防止することができる。
さらに、エレメント４のフランク面４ａとプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａとのラッピング初期において、プーリ１,２における一定のベルト走行半径を集中的に使用した場合であっても、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのダメージを原因とした段差が発生することはない。
【００５６】
また、山部４１の摩耗促進による短時間での初期摩耗終了・接触面積の拡大と同時に、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａの表面粗さを短時間で平準化することができ、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに生じるダメージをより一層軽減することができる。
【００５７】
特に、実施例１のエレメント４では、低硬度領域部Ｔを、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピングによる初期摩耗によって摩滅し、且つ、経時摩耗発生時にオイル排出性を確保できる範囲に設定している。
【００５８】
このため、図１２に示すように、山部４１のうち、初期摩耗領域を比較例のエレメントよりも短時間（ここでは時間t1）で摩滅させることができ、比較的短時間で初期摩耗を終了させることができる。これにより、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに蓄積されるダメージをさらに抑制することができる。また、経時摩耗が発生する部分の硬度はエレメント基部４ｘと同等であり、経時摩耗は比較例のエレメントと同程度の速さで進行する。
【００５９】
また、実施例１の無段変速機用ベルトＶでは、低硬度領域部Ｔの硬度値を５８ＨＲＣとし、この低硬度領域部Ｔの硬度値はプーリ１,２の硬度値よりも低い値に設定されている。
【００６０】
このため、低硬度領域部Ｔが確実に摩耗しやすくなり、山部４１の摩耗をさらに促進して短時間で初期摩耗を終了することができる。
【００６１】
[オイル排出性確保による伝達トルク維持作用]
実施例１の無段変速機用ベルトＶでは、低硬度領域部Ｔを、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング前後におけるフラット比率が、オイル排出性を確保する範囲に設定している。
【００６２】
このため、図４に示すラッピング前のフランク面４ａにおけるフラット比率は、図７におけるオイル排出性NG領域に位置しない山形状点によって決まる値に設定され、ラッピング初期におけるオイル排出性を確保できる。これにより、潤滑油の排出機能が損なわれることがなく、エレメント４とプーリ１,２間が流体潤滑になることはない。そのため、摩擦係数の低下を防止して、山部４１のスムーズな摩耗を促進すると共に、伝達トルクを維持することができる。
【００６３】
また、図５に示すラッピング後のフランク面４ａにおけるフラット比率は、図７におけるオイル排出性NG領域に位置しない山形状点によって決まる値に設定されている。したがって、ラッピングが十分に行われ、硬度値が低くて摩耗が促進される低硬度領域部Ｔが摩滅して接触面積が拡大した後においてもオイル排出性を確保できる。これにより、山部４１の摩耗によって接触面積が拡大した後であっても、潤滑油の排出機能が損なわれることはない。そのため、エレメント４とプーリ１,２間が流体潤滑になることがなく、摩擦係数の低下を防止して、伝達トルクを維持することができる。
【００６４】
[型寿命向上及び山強度確保両立作用]
実施例１の無段変速機用ベルトＶでは、エレメント４は、鋼板素材を打ち抜き金型（ダイ１０１、パンチ１０２）により打ち抜いて山部４１及び溝部４２を形成した打ち抜き成形品である。そして、フランク面４ａとシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング前における、山部４１と溝部４２の山幅と溝幅の合計幅に対する溝幅の割合である溝比率が、打ち抜き金型の型強度が確保されると共に、山部４１の山強度が確保される範囲に設定されている。
【００６５】
これにより、ラッピング前（新品状態）では、溝部４２の溝幅は、打ち抜き金型の型強度を確保して、型寿命を必要程度確保できる程度の大きさになる。一方、山部４１の山幅は、打ち抜き可能な程度の強度を有しており、エレメント４の打ち抜き成形に支障が生じることはない。したがって、エレメント４の打ち抜き後の初期形状は、山部４１の打ち抜き可能な強度を保ちつつ、フラット比率が低くて型寿命の高い形状になっている。つまり、型寿命の向上と山強度の確保の両立を図ることができる。
【００６６】
すなわち、実施例１の無段変速機用ベルトＶは、図１３に示すように、ラッピング前（新品状態）におけるフラット比率と溝ピッチで決まる山形状点が、型寿命ＮＧ領域と山強度ＮＧ領域から外れた領域（Ａ点）に存在する。このときのフラット比率は、プーリダメージライン以上であるが比較的低い。
そして、エレメント４とプーリ１,２のラッピングによる初期摩耗で低硬度領域部Ｔが摩滅すると、エレメント４の接触面積が拡大してフラット比率が高くなる。そのため、山形状点はＡ´点に移動する。なおこのとき、オイル排出性はラッピング前後で確保されているので、Ａ´点はオイル排出性ＮＧ領域に入り込むことはない。
【００６７】
このように、実施例１の無段変速機用ベルトＶでは、製造時の金型寿命・山強度を確保すると同時に、山部４１の摩耗促進→短時間で初期摩耗終了・接触面積拡大→シーブ面のダメージ抑制→エレメントのダメージ防止→ベルト耐久信頼性向上、を図ることができる。
【００６８】
「製造方法における特徴的作用」
実施例１の無段変速機用ベルトＶの構成要素であるエレメント４を製造するには、打ち抜き工程（ステップＳ１）によって、ファインブランキング加工による打ち抜きエレメントＥの成形を行い、その後、焼き戻し熱処理工程（ステップＳ２）によって、フランク面Ｅ１に対向する方向からの局部加熱による焼き戻し熱処理による低硬度領域部Ｔの形成を行う。
【００６９】
このとき、エレメント４の輪郭を打ち抜くと同時に、山部４１と溝部４２を形成する。また、焼き戻し熱処理は、ここでは焼きなまし処理であり、打ち抜きエレメントＥのフランク面Ｅ１に対向する方向からの局部加熱によって行われる。これにより、加熱範囲の調整を容易に行うことができて、狙った範囲のみ硬度軟化することができる。
【００７０】
特に、実施例１では、フランク面４ａに沿って配置したコイルＣに高周波電流を流すことで発生した電磁誘導電流によって加熱する高周波誘導加熱による局部加熱を行う高周波誘導加熱手順を有している。
したがって、加熱深度の調整の容易化、処理時間の短縮化を図ることができる。さらに、コイルＣはフランク面４ａに沿って配置されるため、コイル形状が単純になる。そのため、電磁誘導電流（渦電流）が一定になり、均一な加熱を行うことができる。
【００７１】
次に、効果を説明する。
実施例１の無段変速機用ベルトＶにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００７２】
(1) 環状リングを内から外へ多数重ね合わせた積層リング３と、両側にプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと接触するフランク面４ａを有するエレメント４と、を備え、２組の前記積層リング３,３を、連接して多数配列した前記エレメント４,…のサドル溝４ｂ,４ｂに両側から挟み込むことで構成し、２組のプーリ１,２の間に挟み込んでのトルク伝達時、エレメント４が外径方向に拡がろうとする力を積層リング３が支え、２組のプーリ１,２からの押し付け力をエレメント４が支える無段変速機用ベルトＶにおいて、前記エレメント４は、両側のフランク面４ａに、プーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと油膜を介して接触する山部４１と、潤滑油をプーリ１,２の周方向に排出する溝部４２を、プーリ径方向に交互に配列して形成し、前記山部４１の頂部４１ａから前記溝部４２に向かった所定範囲に、エレメント基部４ｘの硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部Ｔを形成する構成とした。
このため、プーリからエレメントがダメージを受けることを防止し、ベルト耐久信頼性の向上を図ることができる。
【００７３】
(2) 前記低硬度領域部Ｔは、前記山部４１と前記溝部４２の山幅と溝幅の合計幅に対する山幅の割合であるフラット比率が、前記フランク面４ａと前記シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング前後において、オイル排出性を確保する範囲に設定する構成とした。
このため、上記(1)に記載の効果に加え、ラッピング前後において、常時オイル排出性を確保し、摩擦係数の低下を防止して、伝達トルクを維持することができる。
【００７４】
(3) 前記エレメント４は、素材（鋼板素材Ｗ）を打ち抜き金型（ダイ１０１,パンチ１０２）により打ち抜いて前記山部４１及び前記溝部４２を形成した打ち抜き成形品であり、前記山部４１と前記溝部４２の山幅と溝幅の合計幅に対する溝幅の割合である溝比率を、前記フランク面４ａと前記シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピング前において、前記打ち抜き金型１０１,１０２の型強度が確保されると共に、前記山部４１の山強度が確保される範囲に設定する構成とした。
このため、上記(2)に記載の効果に加え、エレメント４はラッピング前ではフラット比率の低い形状になり、型寿命の向上を図ることができる。
【００７５】
(4) 前記低硬度領域部Ｔの硬度値は、前記山部４１と接触するプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａの硬度値よりも低い値に設定する構成とした。
このため、上記(1)から(3)に記載の効果に加え、確実にエレメント４の摩耗を促進し、エレメントダメージの発生を防止することができる。
【００７６】
(5) 前記低硬度領域部Ｔは、前記フランク面４ａと前記シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａのラッピングによる初期摩耗によって摩滅し、且つ、経時摩耗発生時にオイル排出性を確保できる範囲に設定する構成とした。
このため、上記(1)から(4)に記載の効果に加え、初期摩耗を短時間で終了でき、シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａに蓄積されるダメージをさらに抑制することができる。
【００７７】
(6) エレメント４の両側のフランク面４ａに、プーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａと油膜を介して接触する山部４１と、潤滑油をプーリ１,２の周方向に排出する溝部４２を形成する無段変速機用ベルトＶの製造方法において、前記フランク面４ａに対向する方向からの局部加熱による焼き戻し熱処理により、前記山部４１の頂部４１ａから前記溝部４２に向かった所定範囲に、エレメント基部４ｘの硬度値よりも低い硬度値に設定した低硬度領域部Ｔを形成する焼き戻し熱処理工程（ステップＳ２）を有する構成とした。
このため、エレメント４の両側のフランク面４ａに、山部４１と溝部４２を形成する無段変速機用ベルトＶの製造に際し、加熱範囲の調整を容易に行うことができて、低硬度領域部Ｔを適切な範囲に形成することができる。
【００７８】
(7) 前記焼き戻し熱処理工程（ステップＳ２）は、高周波誘導加熱による局部加熱を行う高周波誘導加熱手順（ステップＳ21）を有する構成とした。
このため、上記(6)に記載の効果に加え、エレメント４の焼き戻し熱処理に際し、加熱深度の調整の容易化、処理時間の短縮化を図ることができる。
【００７９】
(8) 前記高周波誘導加熱手順（ステップＳ21）は、前記フランク面４ａに沿って配置したコイルＣに高周波電流を流すことで発生した電磁誘導電流によって加熱する構成とした。
このため、上記(7)に記載の効果に加え、エレメント４の高周波誘導加熱に際し、コイル形状を単純化でき、電磁誘導電流（渦電流）が一定になって均一な加熱を行うことができる。
【００８０】
(9) 前記焼き戻し熱処理工程（ステップＳ２）は、剪断部分における素材の流れ制御を行って精度良く打ち抜くファインブランキング加工によりエレメント４の輪郭を打ち抜くと同時に、前記山部４１と前記溝部４２を形成する打ち抜き工程（ステップＳ１）の後に行う構成とした。
このため、上記(6)から(8)に記載の効果に加え、エレメント４の焼き戻し熱処理に際し、焼き戻し熱処理する部分の変形が防止でき、低硬度領域部Ｔを適切に形成することができる。
【００８１】
以上、本発明の無段変速機用ベルト及びその製造方法を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８２】
実施例１では、低硬度領域部Ｔの硬度値を５８ＨＲＣに設定し、エレメント基部４ｘの硬度値を６０ＨＲＣに設定している。しかしながら、これらの硬度値は上記値に限定されず、材質や山幅・溝幅大きさ、溝ピッチ等に応じて任意に設定してよい。なお、図１４に示すように、プーリダメージ度合いは、プーリ硬度値に拘らず、エレメント硬度値が高い（大きい）ほど高くなっている。そのため、低硬度領域部Ｔは、プーリダメージ度合いがプーリダメージ限界値γを越えない硬度値であれば、山部４１と接触するプーリ１,２のシーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａの硬度値よりも低い値に設定すると共に、プーリ（シーブ面１１ａ,１２ａ,２１ａ,２２ａ）の硬度値が高いほど高い値に設定してもよい。
【００８３】
これにより、低硬度領域部Ｔの硬度値がプーリ１,２の硬度値に応じて変動し、エレメント硬度をできるだけ高くすることができて、無段変速機用ベルトＶの耐久信頼性の向上をさらに図ることができる。また、プーリ１,２の硬度に拘らず硬度差が一定になり、エレメントの摩耗量管理を容易に行うことができる。
【００８４】
また、実施例１における焼き戻し熱処理工程において、高周波誘導加熱による局部加熱を行っているが、加熱方法はこれに限定されず、例えばレーザー加熱、抵抗加熱、赤外線加熱等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
実施例１では、エンジン車のベルト式無段変速機に適用される無段変速機用ベルトの例を示したが、本発明は、ハイブリッドや電気自動車等の他の車両に搭載される無段変速機用ベルトに対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
Ｖ  無段変速機用ベルト
１  入力側プーリ
１１  固定プーリ
１２  スライドプーリ
１１ａ,１２ａ  シーブ面
２  出力側プーリ
２１  固定プーリ
２２  スライドプーリ
２１ａ,２２ａ  シーブ面
３  積層リング
４  エレメント
４ａ  フランク面
４１  山部
４１ａ  頂部
４２  溝部
４ｘ  エレメント基部
Ｔ  低硬度領域部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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