(57)【要約】本発明は、比較的に薄い多数の横向き金属エレメントを備えた無段変速トランスミッション用プッシュベルトを製作する方法を提供するものである。この金属エレメントは１個以上の積層無端引張り手段（５）に滑動可能に組み付けられている。この引張り手段はそれぞれ、互いに入れ子式に重ねられた平らな金属リング（４）のセットからなっている。本発明による方法は前もって較正された多数の金属リング（４）から無端引張り手段（５）を組み立てる段階（ＶＩＩ＊）と、それに続く、無端引張り手段（５）全体を窒化するための段階（ＶＩＩＩ−Ｎ）とを有するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的に薄い多数の横向き金属エレメントを備えた無段変速トランスミッション用プッシュベルトを製作する方法であって、この金属エレメントが、それぞれ互いに入れ子式に重ねられた平らな金属リング（４）のセットからなる１個以上の積層無端引張り手段（５）に滑動可能に組み付けられる、上記方法において、アンモニアガス（ＮＨ３）を含む雰囲気内での無端引張り手段（５）の熱処理工程段階（ＶＩＩＩ−Ｎ）を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
リング（４）がマルエージング鋼からなり、方法が更に、窒素（Ｎ２）を含む雰囲気内での無端引張り手段（５）の時効の工程段階（ＶＩＩＩ−Ａ）を有し、この工程段階（ＶＩＩＩ−Ａ）が好ましくは窒化の工程段階（ＶＩＩＩ−Ｎ）と同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の製作方法。
【請求項３】
先行する工程段階（ＶＩＩ，ＶＩＩ＊）において無端引張り手段（５）の個々のリング（４）が予め定めた周長を目指して連続して較正され、その後無端引張り手段（５）を形成するために互いにほぼ同心的に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の製作方法。
【請求項４】
無端引張り手段（５）内の対をなす隣接するリング（４）の間におけるリング遊びが定められていることと、先行する工程段階（ＶＩＩ，ＶＩＩ＊）において予め定めた前記周長が無端引張り手段（５）のすぐ次の対のリング（４）のためにほぼ一定の値だけ段階的に増大または減少し、それによってリング遊びが無端引張り手段（５）内のすべての対の隣接するリング（４）についてほぼ同じであることを特徴とする請求項３に記載の製作方法。
【請求項５】
無端引張り手段（５）内の対をなす隣接するリング（４）の間におけるリング遊びが定められていることと、先行する工程段階（ＶＩＩ，ＶＩＩ＊）において、無端引張り手段（５）の最も内側の対のリング（４）の間のリング遊びが、無端引張り手段（５）の他の対の隣接するリング（４）の間のリング遊びよりも大きく、および／または無端引張り手段（５）の最も外側の対のリング（４）の間のリング遊びが、無端引張り手段（５）の他の対の隣接するリング（４）の間のリング遊びよりも小さくなるように、予め定めた前記周長が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の製作方法。
【請求項６】
縦断面における、無端引張り手段（５）のリング（４）の半径方向内側に向いた少なくとも１つの主面と、半径方向外側に向いた少なくとも１つの主面が、実質的におよび少なくとも少しだけ凸形に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の製作方法。
【請求項７】
無端引張り手段（５）がコンベヤ上で窒化炉を通って連続的に搬送されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の製作方法。
【請求項８】
比較的に薄い多数の横向き金属エレメントを備え、この金属エレメントが、それぞれ互いに入れ子式に重ねられた平らな金属リング（４）のセットからなる１個以上の積層無端引張り手段（５）に滑動可能に組み付けられる、特に請求項１から７のいずれか一項に記載の製作方法によって製造される無段変速トランスミッション用プッシュベルトにおいて、無端引張り手段（５）の最も内側のリング（４）の半径方向内側に向いた主面の表面硬さと、無端引張り手段（５）の最も外側のリング（４）の半径方向外側に向いた主面の表面硬さが、無端引張り手段（５）の他の中間リング（４）の半径方向に向いた主面の表面硬さよりも著しく高いレベルに設定されていることを特徴とするプッシュベルト。
【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ようなプッシュベルトの製作方法と、この製作方法によって製作された製品に関する。プッシュベルトは主に、周知の無段変速トランスミッションの調節可能な２個のプーリの間で動力を伝達するための手段として使用される。この無段変速トランスミッションは主として自動車で使用される。
【背景技術】
【０００２】
このようなプッシュベルトは一般的に知られており、比較的に薄い多数の横向き金属エレメントを備え、この金属エレメントは１個以上の積層無端引張り手段に滑動可能に組み付けられ、この引張り手段はそれぞれ互いに入れ子式に重ねられた、代替的にバンドと呼ばれる、平らな金属リングのセットからなっている。このようなリングはマルエージング鋼のようなスチールから製造される。このスチールは大きな引張り強度と引張り応力に対する良好な耐性と良好な曲げ疲労の特性を、最終製品リングの所望な形状および材料特性を目指してシート材料からスチールを処理するための比較的に有利な可能性と組み合わせる。この材料特性は好ましくは、リングの円周に沿って変化すべきではない。
これらの所望な材料特性は、大きな引張り強度の特性をリングの縦方向曲げを許容するのに充分な弾性と組み合わせるためのリングコア材料の適正な硬さと、耐摩耗性を提供するためのきわめて硬い外面層とを含んでいる。好ましくは、外面層は金属疲労に対して大きな耐性を提供するために残留圧縮応力を有する。ベルトの寿命の間にリングが受ける負荷および曲げサイクルが多数であるので、この金属疲労に対する耐性はリングの重要な特性である。
【０００３】
本出願人によって数１０年間提供されてきたようなベルト、少なくともこのベルトの引張り手段の一般的な製作方法の工程段階は、当該技術において周知になりつつある。
リング自体はシート基材から形成される。このシート基材は円筒形に、すなわち管の形に曲げられて溶接される。この管は、元の材料特性を取り戻すために、すなわち曲げや溶接によって生じた変化の大部分を除去するために、熱処理すなわち焼きなましされる。そして、管は多数の輪に裁断される。この輪は続いて圧延され、要求厚さまで伸ばされる。典型的な要求厚さは最終製品で０．１８５μｍである。圧延の後で、輪は通常、リングまたはバンドと呼ばれる。リングは圧延中に生じた内部応力を除去するための他の焼きなまし段階にさらされる。その後で、リングは較正される。すなわち、２個の回転ローラの周りに取付けられ、予め定めた周長に伸長される。この工程段階において、リングに内部応力分布が加えられる。この内部応力分布は、欧州特許出願である特許文献１に詳細に説明されているようなリングのいわゆるカーリング半径を決定する。リングは最後に、窒素雰囲気内で析出硬化、すなわち時効され、そして窒素雰囲気およびアンモニア雰囲気内でガス窒化される。それによって、リングの外側表面層に、付加的な硬度だけでなく圧縮応力も生じる。この後者の工程段階は代替的に“表面硬化”と呼ばれる。
【０００４】
処理された複数のリングのうち、目的に従って選択された複数のリングを、半径方向に入れ子式に重ねることによって、すなわちほぼ同心的に配置することによって、引張り手段が形成される。それによって、引張り手段の隣接するリングの間で、小さな正負の遊びだけが許容される。このようなリング遊びは、対をなす隣接するリングのうちの半径方向外側のリングの半径方向内側に向いた主面の周長から、このリングのうちの半径方向内側のリングの半径方向外側に向いた主面の周長を差し引いた値として定義すると都合がよい。典型的には、このようにして定義されたリング遊びは、約５００ｍｍから１０００ｍｍの範囲の代表的なリング周長に関して、負の遊びまたは正の遊びとして２ミクロンと約１０ミクロンの間で変化する。
１個の引張り手段を形成するのに適した要求される複数のリングを得るために、処理された各リングの周長または他の寸法パラメータが測定され、リングがこのようなパラメータによって分類されて在庫品として貯蔵される。分類されたリングのこのような在庫から、適当な寸法を有する複数のリング、例えば９個または１２個のリングが選択され、入れ子式に同心的に重ねられて、無端引張り手段が形成される。一方、無端引張り手段内のすべての対のリングの間で予め定めた許容リング遊びが達成される。ベルト製作工程におけるこれらの後の方の段階は、リング測定および選択および引張り手段組み立てと呼ばれる。無端引張り手段はベルト内に組み込むための準備ができているかあるいは横向きエレメントに組み付けるための準備ができている。
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−１  ４０３  ５５１
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、プッシュベルト用引張り手段を得るための長年にわたる現在の方法を最適化することである。このような最適化の１つの例は、非事前発行の国際出願ＰＣＴ／ＮＬ０４／０００３５７によって提供される。この国際出願では、適切な基材を使用することによって、時効と窒化の工程段階を同時に、すなわち同じ炉内で行うことが提案されている。しかしながら、本発明は、引張り手段製作方法を最適化するというこのような一般的な目的を、異なる方法で達成する。すなわち、リング較正工程段階の直ぐ後で無端引張り手段を組み立て、そして引張り手段全体の後続の時効および窒化工程段階を実施することにより、目的を達成する。この新規な製作方法の主たる改良は、時効および窒化工程の能力の劇的な増大にある。というのは、数個の（通常９〜１２個の）リングからなる無端引張り手段が、１個のリングとほぼ同じ（炉）スペースしか必要としないからである。
このようにすることにより、本発明は、職人による上記の製作方法の提供を数十年間妨げていた広範囲にわたる先入観を覆した。この先入観によれば、窒化すべき物体の周りの、窒化のための媒体（例えばガス状ＮＨ３およびＮ２）の自由な流れは、均一で再現可能な表面硬化結果を可能にすべきである。特に、窒化すべき物体の相互の接触は、いかなる場合でも避けるべきである。このリング窒化の場合、弱い個所およびあまり硬化されていない個所を避けるために、リングのすべての表面部分を効果的および均一に処理することが必須であると本当に考えられ、従って現在提案されている方法は以前から進歩が低下していた。
【０００６】
思い止まらせる他の事情は、リングの周長の変化である。この変化は、種々の熱処理中に発生することが避けられないことが知られている。このような変化は無端引張り手段内の個々のリング間で異なり、その結果隣接するリング間のリング遊びに不利な影響を与える。従って、先ず最初にリング製作における熱処理工程段階を完全なものにし、その後でのみ無端引張り手段を形成するためにリングを測定、選択および半径方向に入れ子式に重ねることが、長年にわたる実際の方法であった。しかしながら、本発明では、適切に定められたリング遊びを有するリングを同心的に積層することにより、周長の変化が無端引張り手段の組み立て前に確実に相殺される。更に、本発明の更なる詳細では、これらの自然発生する変化は驚くべきことに、ベルトの寿命を改善するために利用される。
過去の数十年の間、上記理由のどちらか一つまたは両方にとって、時効および窒化の熱処理を含むすべての要求工程段階にリングをさらした後でのみリングを測定および選択することから逸脱して、ベルト、すなわちその無端引張り手段を製作することが必須条件であると明確に考えられていた。この先入観は、本出願人の知識によれば、請求した本方法の利点が直ちに明らかであるにもかかわらず、すべてのベルトメーカーがこの慣用の方法を使用しているという事実によって明らかである。
既存の実務および確信の任意の例が、特開２００１−３２９３１７号公報によって提供される。この公報はリング熱処理工程、特にこのような工程で使用されるリング支持トレーを開示している。このような各トレーには互いに同心的に配置された２個のリングが積載されるが、このリングは無端引張り手段のリングに隣接していない。実際には、充分に異なる直径を有する２個のリング、例えば１２個のリングからなる無端引張り手段のリング番号１と７を組み合わせることによって、すなわち最終無端引張り手段においてリング１と７の間に位置する５つのリング番号２〜６を離すことによって、相互の接触が避けられる。従って、同じトレーに積載されたリングの間に大きな半径方向隙間が生じる。この隙間はリングの厚さの５倍よりも大きい。それによって、特開２００１−３２９３１７号公報は、リングの間の半径方向隙間が焼きなまし、硬化または窒化のような熱処理工程を適切に行うために要求されることを暗示することにより、無端引張り手段全体の熱処理を職人にさせないようにする。
【０００７】
本発明による新しい製作工程では、好ましくは、個々のリングが定められた周長まで伸ばされるようなリング較正工程が設けられる。しかしながら、この周長はリング毎の変化に合わせて定められている。好ましくは、続いて較正されるリングが直ちに相互の周りに同心的に置かれ一方、無端引張り手段を形成するために、リングの間に予め定めた前記のリング遊びが達成される。これによって、リング測定および選択の工程段階が除去され、製作方法全体の複雑さが有利に低下し、その効率が著しく改善される。
１２個のリング（この１２個は、よく見られる、パッケージあたりのリングの最大数である）からなる無端引張り手段の実験においては、炉温度、雰囲気組成のような工程設定は、リングが個々に処理される慣用の工程と同一に保たれた。この実験による結果は、無端引張り手段の硬度の小さな低下と、無端引張り手段の内側に面した、すなわち無端引張り手段の内面によって示される他の隣接リングに面したリング面内の窒素集中の小さな低下を示す。一方、無端引張り手段の外面によって示される、無端引張り手段から半径方向外側に面したリング面は、変更されないでそのままである。更に、もたらされる窒化層の深さは個別的に処理されるリングの深さと実質的に同一であることが判った。最後に、無端引張り手段の半径方向最も内側と最も外側のリングの周長は、中間リングと比べて幾分大きくなっていることが観察された。
内面の硬度低下について述べると、このような硬度低下は全く容認できることが判った。以前はリング表面硬度がリングとエレメントの接触における摩耗を考慮して決定されたが、このような硬度は無端引張り手段の各リングのための基準として自動的に設定される。公知の製作方法の性質が与えられると、すべてのリングは同じ工程段階および同じ工程設定にさらされる。しかしながら、無端引張り手段の互いに接触するリング面、すなわち内面の表面硬度が、非常に類似している限り（これは本発明による製作方法の場合である）、リングとリングの接触においてかなり低い硬度レベルが容認可能であり一方、容認可能な耐摩耗性は維持される。このような理由で、本発明は実際には、プッシュベルトの発明であると考えられる。ベルトの横向きエレメントに接触し相互作用する外側リング面の硬度は、互いに接触する内側リング面の硬度よりも大きい。
【０００８】
無端引張りリングの中間リングに対する、半径方向最も内側のリングと最も外側のリングのわずかな長さ膨張について述べると、このような長さの膨張は、予め定めた前記のリング遊びの適切な適合によって、前もって相殺可能である。実際には、この長さの膨張は、最も内側のリングと、無端引張り手段の内側リングの間の遊びに対してやや大きくなっている、それに直接隣接するリングとの間の予め定められたリング遊びと、最も外側のリングと、無端引張り手段の内側リングの間の遊びに対してやや小さくなっている、それに直接隣接するリングの間の予め定められたリング遊び内に生じる。数値的に言うと、半径方向最も内側のリングと最も外側のリングの間の相対的な膨張は、各々の周長の約０．００２〜０．０２％である。
本発明による製作方法によって得られる長さ膨張の特別な違いは実際には、本出願人の名前の欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１２１６３６６に明示された理由で、ベルトの無端引張り手段要素の寿命が延長したベルトの驚くほど好ましい実現方法を示す。従って、一対の隣接するリングの間の予め定めたリング遊びを適合させるために選択することはできないがしかし、無端引張り手段の隣接するリングの間の適切に定められた一定の遊びを用いることができる。
更に、慣用の時効および窒化工程において、リングは以前は炉ラックに個別的に取付けられる（特開２００１−３２９３１７号公報参照）。これは炉を効率的に使用するために行われ、そしてもしそうしないとリングが他のリングおよび／または炉壁に接触することによって容易に損傷し得るという理由から行われる。従ってリングを広範囲にわたってかつやさしく取り扱わなければならず、半回分式に処理される。しかしながら、本発明は、窒化および／または時効炉を経て無端引張り手段を連続搬送するためのコンベヤの使用を許容および提案する。このようなコンベヤは好ましくは、それに載せられた無端引張り手段の下側に窒化雰囲気が達することができるようにするために、連続メッシュ、穴あきベルトまたは円筒ころ列のような不連続支持手段を備えている。本発明では、このような新しい取り扱い方法が可能になる。というのは、無端引張り手段が個々のリングと比べてかなり頑丈であり、本発明による製作方法を用いることによって、時効および窒化の熱処理をきわめて効率的に行うことができるからである。
【０００９】
本発明の上記の基本的な特徴は、図に従って説明する例によって明らかになる。
図１は、公知の製作方法を象徴的に示す図である。
図２は、本発明による最適化された新規な製作方法に相当する方法を示す図である。
図３は、本発明による製作方法に適合しかつこの製作方法によって製作された複数のリングからなる無端引張り手段の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図には、公知の製作方法と新規な製作方法の分離された工程段階がローマ数字で示されている。
図１は、金属製プッシュベルト製造の初期から実施されてきた公知の製作方法の現在関連のある部分を示している。最初の工程段階Ｉにおいて、基材シート１が円筒形に曲げられ、第２工程段階ＩＩにおいて突き合わせられるシート端部２が互いに溶接されて管３を形成する。第３工程段階ＩＩＩにおいて、管３は焼きなましされる。その後、第４工程段階ＩＶにおいて、管３は多数の輪４の形に裁断される。この輪は続いて第５工程段階Ｖにおいて圧延されて要求厚さまで伸ばされる。最終製品の代表的な要求厚さは約０.１８５ｍｍである。圧延後、輪４は通常リング４と呼ばれる。
【００１１】
リング４は圧延中に生じた内部応力を除去するために他の焼きなまし工程段階ＶＩにさらされる。その後、第７工程段階ＶＩＩにおいて、リング４は較正される。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、予め定めた周長まで伸ばされる。この第７工程段階ＶＩＩにおいて更に、各リング４のいわゆるカーリング半径を決定する内部応力分布がリング４に加えられる。公知の工程の第８段階ＶＩＩＩでは、リング４が２つの熱処理を続けてあるいは同時に受ける。リング４は先ず第１に、窒素雰囲気内で析出硬化、すなわち時効され（工程段階ＶＩＩＩ−Ａ）、そして第２に、リング４は、付加的な硬さと圧縮応力の両方をリング４の外側表面層に生じるために、窒素雰囲気およびアンモニア雰囲気において窒化される（工程段階ＶＩＩＩ−Ｂ）。後者の処理ＶＩＩＩ−Ｂはガス軟窒化プロセスとして知られており、リング４の表面硬化を生じる。それによって、通常は２５〜３５ミクロンの拡散窒化された最高硬度表面層が形成される。
これらの処理を施した複数のリング４から、意図的に選択された複数のリング４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、引張り手段５が形成される。１個の引張り手段５を形成するのに適した要求される数のリング４を得るために、第９工程段階ＩＸにおいて、処理済みの各リング４の代表的な寸法、例えばその周長が測定される。それによって、リング４はこのような周長によって分類されて在庫品として貯蔵される。続いて、最後の第１０工程段階Ｘにおいて、無端の引張り手段５は、分類されたリング４のこのような在庫から、適当な寸法の複数のリング４を半径方向に入れ子式に重ねることによって組み立てられる。
【００１２】
図１に示したこの公知の方法は、本発明に従って大幅に簡単化可能である。この簡単化された新しい製作方法は図２に象徴的に示してある。本発明による製作方法では、リング較正の第７工程段階ＶＩＩの直後の中間工程段階ＶＩＩ＊において、無端の引張り手段５が適切な周長を有する所望な数のリング４を半径方向に入れ子式に重ねることによって組み立てられる。それによって、先行する工程段階Ｉ〜ＶＩを上記の慣用方法で実施することができる。この新しい中間工程段階ＶＩＩ＊は元の第１０工程段階Ｘに取って代わり、そして第８工程段階ＶＩＩＩにおいて無端引張り手段５全体で行われる時効（工程段階ＶＩＩＩ−Ａ）と窒化（工程段階ＶＩＩＩ−Ｂ）の前記熱処理を生じる。
新しい製作方法の主たる改良は、時効および窒化工程の能力の劇的な増大にある。というのは、幾つかの（通常は９〜１２個）リング４からなる無端引張り手段５が、１個のリング４とほぼ同じ（炉）スペースしか必要としないからである。更に、リング４が特定の周長まで正確に伸ばされるように、リング較正工程ＶＩＩを準備および実施することができる。この周長は、続いて較正された各リング４が新しい無端引張り手段５の組み立てを開始するためにあるいは既に部分的に完成した無端引張り手段５にこのリングを加えるために使用可能であるように定められる。この結果、リング測定および選択工程段階（元の工程段階ＩＸ）が不要となる利点がある。
【００１３】
樽形であると少なくとも効果的であるリング４のやや凸形の断面形状は、一般的に現在のプッシュベルトの設計で用いられるが、本発明の基礎である驚くべき実験結果を生じる原因の少なくとも一部であると仮定される。特に、このような樽形と寸法およびその機能は、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０９５０８３０に記載され、本図面の図３に示してある。
図３から、無端引張り手段５のリング４ａが、隣のリング４ｂに対して同心的に正確に位置決めされていないとき、あるいはリング４が隣のリング４ｂに対して変形しているとき（例えばやや円形でない形、すなわち楕円形）、このような隣接するリング４ａ，４ｂが接触し、それによって窒化雰囲気が接触領域６に達するのが防止されるかまたは少なくとも妨げられることが明らかである。しかしながら、効果的な樽形リング４の場合、すなわち縦断面面の中央区間が側方端区間よりも厚いリング４の場合、このような接触領域６は非常に制限されて残り、リング４ａ，４ｂの間に実質的に点接触が生じる。このような制限された接触領域６が、窒化熱処理の間、リング４ａ，４ｂの外面への新しい窒化ガスの充分な供給を可能にし、リングの適切な窒化を生じる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】公知の製作方法を象徴的に示す図である。
【図２】本発明による最適化された新規な製作方法に相当する方法を示す図である。
【図３】本発明による製作方法に適合しかつこの製作方法によって製作された複数のリングからなる無端引張り手段の断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  基材シート、２  シート端部、３  管、４  リング、５  引張り手段、６  接触領域
【図１】
2008520437.tif 000003
【図２】
2008520437.tif 000004
【図３】
2008520437.tif 000005
【国際調査報告】
2008520437.tif 000006
2008520437.tif 000007
2008520437.tif 000008