(57)【要約】連続可変動力伝達装置のプッシュベルト（３）のリング部分（３０）を製造する工程の品質を監視する方法において、プッシュベルト（３）は、各々が相互に網目結合される平坦金属リング（３０）のセットから構成される１つ以上の積層無端引張り手段（３１）上にスライド可能に組込まれる多数の比較的に薄い横断金属要素（３２）から構成され、特に、リング部分（３０）の窒化表面層（９）の厚さ（Ｔ）を測定することから成り、小さいピット（１４）はリング材料を蒸発することによりリング（３０）内に形成され、蒸発された材料内の窒素濃度「Ｎ」はリング（３０）の外表面（１６）関するピット（１４）の深さ（Ｄ）に関して測定される前記方法。【選択図】図４
2008537764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続可変動力伝達装置のプッシュベルト（３）のリング部分（３０）を製造する工程の品質を監視する方法において、プッシュベルト（３）は、各々が相互に網目結合される平坦金属リング（３０）のセットから構成される１つ以上の積層無端引張り手段（３１）上にスライド可能に組込まれる多数の比較的に薄い横断金属要素（３２）から構成され、特に、リング部分（３０）の窒化表面層（９）の厚さ（Ｔ）を測定することから成り、小さいピット（１４）はリング材料を蒸発することによりリング（３０）内に形成され、蒸発された材料内の窒素濃度「Ｎ」はリング（３０）の外表面（１６）関するピット（１４）の深さ（Ｄ）に関して測定されることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
リング材料がグロー放電により蒸発され、蒸発された原子は放電プラズマ内で続いて励起またはイオン化され、それにより、発光し、窒素濃度「Ｎ」は発光の分光計により濃度を測定されることを特徴とする請求項１による方法。
【請求項３】
少なくとも、ピット（１４）の直ぐ近くで、リング（３０）は（水）冷却されることを特徴とする請求項１または請求項２による方法。
【請求項４】
窒化表面層（９）の厚さ（Ｔ）は、窒素濃度「Ｎ」とピット（１４）の深さ（Ｄ）との間の測定された関係を表す曲線の屈折点（１６）におけるピット（１４）の深さ（Ｄ）により決定されることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３による方法。
【請求項５】
窒化表面層（９）の厚さ（Ｔ）は、一定か、または、無視できる窒素濃度「Ｎ」が測定される時に、ピット（１４）の深さ（Ｄ）により決定されることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３による方法。
【請求項６】
窒化表面層（９）の決定された厚さ（Ｔ）が、内側または外側の所定の通常範囲内にあるかどうかが監視され、厚さ（Ｔ）が前記範囲の外側であれば、リング（３０）の関連バッチは駆動ベルト（３）の組立てが拒絶されるか、リング窒化工程（ＶＩＩＩ−Ｎ）の工程セットは変更されることを特徴とする請求項４または請求項５による方法。
【請求項７】
硬度測定は、ピット（１４）の底で行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項による方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プッシュベルト、特にプッシュベルトのリング部分の製造工程の品質を監視する方法に関する。そのようなプッシュベルトは、主に自動車に適用される周知な連続可変動力伝達装置の２個の調整可能なプーリ間の動力伝達手段として広範囲に使用される。
【背景技術】
【０００２】
プッシュベルトは一般的に知られており、各々が相互に網目結合される平坦金属リング、代わりに称されるバンドのセットから構成される１以上の積層無端引張り要素上にスライド可能に組込まれる多数の比較的に薄い横断金属要素から構成される。そのようなリングは、通常、好ましくは、リングの周辺に沿って変化してはならない最終製品リングの所望の形状と材料特性に向けて、シート材料ら鋼を処理する比較的に有利な可能性により、引張り強度と引張り応力および曲げ疲労に対する大きい引張り強度と良好な抵抗の特性を組合せるマルエージング鋼から製造される。
【０００３】
これらの望ましい材料特性は、リングの長さ方向の曲げを許容するため、十分な弾性と共に大きい引張り強度および摩耗抵抗を提供するために、リングの極度に堅い外表面の特性を組合せるリングコア材料の公正な硬度を含む。好ましくは、外表面層は、また、金属疲労に対して高い抵抗を提供するための残留圧縮応力を備え、このことは、リングがベルトの持続期間中に向けられる数多くの負荷サイクルおよび曲げサイクルのために、リングの重要な特徴である。
【０００４】
さて、数十年間に亘り、出願人により出願されたように、そのようなベルト、少なくともベルトの金属リング部分の一般的な製造方法の工程段階は、この分野で周知となっている。リング自体は、シートベース材料から形成され、シートベース材料は円筒形状または筒に曲げられて溶接され、熱処理され、すなわち、元の材料特性に戻し、すなわち、曲げや溶接により導入された内部変化を大部分、除去するために焼鈍される。それから、筒はいくつかのフープに切断され、これらのフープは続いて転造され、最終製品で典型的には約０．１８５ｍｍである要求される厚さに伸長される。転造後、フープは、通常、リングまたはバンドと称される。さらに、リングは、転造中に導入される内部応力を除去するために焼鈍段階に向けられる。
【０００５】
その後、リングは校正され、すなわち、２個の回転ローラ間に装着され、所定の円周長さに拡張される。この工程段階で、また、内部応力分配がリングに課せられ、これは、ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−１４０３５５１号で詳細に説明されているように、いわゆるリングのカーリング半径を定める。最後に、リングは析出硬化され、すなわち、窒素大気内で高温度でエージングされ、続いて、または、同時に追加の硬化並びにリングの外表面に対する圧縮応力を提供するために、所定のアンモニア濃度を含む大気の高温度に窒化された気体内でエージングされ、後者の工程段階は代わりに「表面硬化」と称される。これらの多数の処理されるリングから、引張り手段は、故意に選択されるいくつかのリングを半径方向で網目結合し、すなわち、本質的に同心に配置されることにより形成され、それにより、引張り手段の隣接リング間で小さい積極的または消極的な遊びだけが許容される。
【０００６】
プッシュベルトリング部分の上記の全体的な処理における重大な工程段階は、窒化表面が窒化されない表面より重要な高摩耗および疲労抵抗を有するので、堅い表面層を得るための窒化工程である。他方、他の状態では、リングは砕け易くなり、および／または、生産費が不必要に高いので、硬化表面層の厚さは制限がない。それで、リング製造工程により、プッシュベルトの所要の、すなわち、最適な寿命が実現できる。
【０００７】
プッシュベルト最終製品の品質に対するリングの窒化表面の重要性のために、プッシュベルトリング部分の生産工程中に、少なくとも、一定で、好ましくは最適な窒化層厚さを維持することは重要である。それ故、少なくとも、生産サンプルの窒化層表面の厚さを測定することにより、生産されたリングの品質を監視することは、全体的に必須であると考えられる。特定のサンプルリングのそのような厚さは、所定基準からずれる時、関連するリングのバッチはベルト組立てのために拒絶され、および／または窒化工程の工程セッティングは所要の窒化層厚さを実現するために細かく調整できる。
【０００８】
窒化表面の厚さを監視する従来の方法は、ある時間または一定期間での生産工程流からリングサンプルを取り上げ、そのようなリングを切断し、切断表面を研磨し、最後に研磨表面を特別に提供されるエッチング液成分でエッチングすることにより、サンプルしていた。この従来の方法によると、窒化表面層はリングのコア材料に関して見ることができ、窒化表面層の厚さは、例えば、顕微鏡を使用して測定できる。出願人は多年に亘り、満足する結果により、この周知な方法を使用したけれども、しかしながら、それは、労働的集約的であり、時間がかかると考えられる。さらに、この方法は、測定された窒化層を所定標準と比較するために完全に好都合であるけれども、マルエージング鋼マトリックス内の窒化層の厚さまたは窒素濃度に関して、窒化層自体の十分に定められる特性を提供しない。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的は、プッシュベルトリング部分の品質を監視する方法として使用されるプッシュベルトリング部分の窒化表面層の厚さを測定する新規な方法を提供することである。より特別には、従来の方法と比較して労働集約と時間消費が少ない方法を提供することを狙いとしている。
【００１０】
本発明によると、プッシュベルトリング部分の窒化表面層の厚さを測定するそのような新規な方法は、次の請求項１により提供される。この新規な方法の主な改良は、測定を実施するために要求される労働能力および時間能力の相当な減少と、並びに、そのような測定により提供される情報内容と情報の精度である。
【００１１】
グロー放電光放出分光学（ＧＤＯＥＳ）の技術は、バルク固体の直接的成分分析並びに薄膜のデプスプロファイリングルおよび工業用被覆組成の分野で十分に知られた技術である。しかしながら、本発明によると、この技術は、プッシュベルトリング部分の窒化層の厚さを決定するこの技術分野でも適用できる。本発明によると、ＧＤＯＥＳ技術は、驚くべきことに、これに関して、外部リング表面に関するサンプル深さに関して、リングのマルエージング鋼マトリックス内で窒素濃度を正確に測定するために適切であることが分かった。それは、測定された窒素濃度特性に対するこの深さであり、そのことから、窒化表面層の厚さは、本発明により決定される。
【００１２】
ＧＤＯＥＳ測定では、原子はサンプル表面からスパッタリングされる。これは、スパッタリングプローブの形状に依存して数ｍｍの直径を持つクレータと、マイクロメータの数１０分の１の深さの形成を生じる。この工程において、プローブ（陽極）と金属性サンプル（陰極）との間で強力な電界が発生され、スパッタリングは低圧アルゴンガスプラズマ雰囲気内での放電により実現される。これにより、原子は、放電プラズマの不活性ガス（例えば、アルゴン）の衝撃により、サンプル表面から連続的にスパッタリング（浸食）される。スパッタリングされた原子は、続いて、主に電子との衝突、独特の発光形式でのエネルギー放出により、プラズマの負グローで励起またはイオン化され、関連元素、ここでは、窒素と協働して特定波長で放出される光の密度を測定する分光計により分析される。
測定された光密度を、実際の窒素濃度並びに電気スパッタリング電流および実際のサンプル深さに対する処理時間と正しく、正確にリンクできるために、ＧＤＯＥＳ測定装置は、予め校正され、その校正処理は、好ましくは、任意の流れに訂正するために規則的に繰り返される。代わりに、測定中の実際のサンプル深さの徐々の増加は、バルク材料内で公平に分配される要素または鋼の要素の測定量（時間外に測定された濃度の総計）に関連できる。
【００１３】
本発明は、さらに、添付図面を参照して説明されるこの新規な出願に関するＧＤＯＥＳ技術のいくつかの一層の開発に関する。
（図面の簡単な説明）
図１は、プッシュ型駆動ベルトと２個のプーリを備えた周知な連続可変動力伝達装置の斜視図の概要である。
図２は、プッシュベルトの縦方向で整列される周知なプッシュベルトの断面図である。
図３は、プッシュベルトに適用される金属リングを作るための周知な製造方法の工程段階を比喩的に表す。
図４は、表面硬化表面層および測定ピットの表示を含む積層引張り手段の内の１つのリングの断面の巨視的図を概要で表す。
図５は、そのようなリングの測定された窒化濃度の概要グラフを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、エンジンとエンジンの駆動輪との間で自動車の駆動ラインに通常、適用される周知な連続可変動力伝達装置の中央部分を示す。この動力伝達装置は、２個のプーリ１、２を備え、各プーリは２個のプーリ円板４、５を備え、プーリ円板間で、プッシュ型駆動ベルト３は、一方のプーリ１、２から他方のプーリ２、１へ回転運動Ｍと回転運動に伴うトルクを伝達するために存在する。プーリ円板４、５は全体として円錐形状であり、少なくとも一方のプーリ円板４は、両方の円板４、５が設置される、それぞれのプーリ軸６、７に沿って軸方向へ移動可能に動力伝達装置内に組み入れられる。動力伝達装置は、通常、プッシュベルト３が両方の円板の間でクランプされるように、それぞれの他方のプーリ円板５に向けられる方向の軸方向で整列されるクランプ力を、前記の少なくとも一方の可動円板４に押し付ける活性化手段も備える。
【００１５】
プッシュベルト３は、無端引張手段３１と、プッシュベルトの縦方向に沿って運動でき、プッシュベルトに対して横断して広く整列され、無端引張手段３１上に設けられる比較的に多数の横断要素３２とを含む。横断要素３２は、前記クランプ力を受け取り、駆動プーリ１の回転において、円板４、５とプッシュベルト３との間の摩擦は、前記駆動プーリ１から被駆動プーリ２への運動Ｍの前記方向および再び戻る運動方向中に要素３２を押し、それにより、引張手段３１により案内され、支持される。動力伝達装置の幾何学的な伝達比は、被駆動プーリ２でのプッシュベルト３の有効接触半径Ｒ２と、駆動プーリ１でのプッシュベルト３の有効接触半径Ｒ１との商により決定され、伝達比は値の範囲で連続的に変化できる。
【００１６】
図２は、周知なプッシュベルトの断面図を示し、この断面図はベルト３の縦方向に整列される。図２において、ベルト３の横断要素部分３２は前方正面図で示される。要素３２は、プッシュベルトの無端引張手段３１上に装着されるプッシュベルト３内に組込まれ、
無端引張手段は、少なくとも、この例では、２つの積層部分から成り、各積層部分は、半径方向で他方の周囲で網目結合されるいくつかの薄く平坦な金属リング３０により形成され、各積層部分は、横断要素３２のそれぞれの開口３３内に収容される。さらに、突出部３９が横断要素３２の前主面４０に設けられ、突出部３９は隣接する横断要素３２の後主面４１内に設けられる孔（見えない）内に収容される。突出部３９と孔は、動力伝達装置の操作中にプッシュベルト３の隣接する横断要素３２に相互に連結し、整列するために設けられる。いわゆる傾斜縁３６の下の横断要素３２の下側３５は、プーリ１、２の円板４、５間でクランプされる時に、隣接する要素３２が軸方向の周囲で相互に傾斜できるようにウエッジ形状にされる。
【００１７】
図３は、上記のプッシュベルト３の周知な製造方法の現在、関連する部分を図示し、その部分は、リング部分３０の製造に関するものである。第１工程段階Ｉで基材１１のシートは円筒形に曲げられ、それにより、相互に会うシート端部１２は、筒３を形成するために第２工程段階ＩＩで共に溶接される。工程の第３段階ＩＩＩで筒１３は焼鈍される。その後、第４工程段階ＩＶで筒１３はいくつかのフープ３０に切断され、これらのフープは、その後、工程段階Ｖで転造されて必要な厚さに引き延ばされ、その厚さは、典型的には最終製品で約０．１８５ｍｍである。転造後、フープ３０は通常、リング３０またはバンド３０と称される。
【００１８】
リング３０は、転造中に導入される内部応力を除去するために、別の焼鈍工程段階ＶＩに向けられる。その後、第７工程段階ＶＩＩでリング３０は補正され、すなわち、リングは２個の回転するローラ間に装着され、所定の円周長さに引っ張られる。第７工程段階ＶＩＩにおいて、また、内部応力分配がリング３０に課せられ、それぞれのリング３０のいわゆるカーリング半径を定める。周知な工程の第８工程段階ＶＩＩＩにおいて、リング３０は、連続的または同時に２回の熱処理ＶＩＩＩ−ＡとＶＩＩＩ−Ｎを受ける。最初に、リング３０は析出硬化され、すなわち、エージングされ（文字「Ａ」により示される）、第２に、追加の硬化並びにリング３０の外表面層に圧縮応力を与えるため、リング３０は窒化される（文字「Ｎ」で示される）。この後者の熱処理ＶＩＩＩ−Ｎはガスソフト窒化工程として知られ、リング３０の表面硬化を与え、それにより、極限硬度の典型的には２５−３５ミクロンの拡散窒化表面層が形成される。
【００１９】
図３で、さらに示されるように、そのようにして処理された幾つかのリング３０から、引張り手段３１が故意に選択された幾つかのリングを半径方向で網目スタッキング、すなわち、網目結合することにより形成される。１つの引張り手段３１を形成するために適する必要数のリング３０を得るために、各々処理されたリング３０の代表的な寸法、例えば、その周辺長さは、第９工程段階ＩＸで測定され、それにより、リング３０は、そのような長さにより分類されて貯蔵される。続いて、第１０および最終工程段階Ｘで、無端引張り手段３１は分類されたリング３０のそのような貯蔵から、適切に寸法決めされた数のリング３０を半径方向で網目結合することにより集められる。
【００２０】
図４は、リング３０の詳細な断面図、すなわち、ベルト３の縦方向または無端方向に対して横断して取られる断面図を概略で表す。図面から、上記のように処理された後のリング３０は、リングコア材料８の硬度に関して増加された硬度により特徴付けられる外表面層または表面９を示すことが行われる。この増加された硬度は、窒化の工程段階ＶＩＩＩ−Ｎにおいて、マルエージング鋼マトリックス内の窒素原子の取込みにより達成される。プッシュベルト３の最終製品の品質にとって、リング３０の窒化表面層９の重要性のために、プッシュベルトリング部分３０の生産工程において、
少なくとも、一定で好ましくは最適な窒化層厚さＴを持続することは重要である。それ故、少なくとも、製品サンプルの窒化表面層９の厚さＴを測定することにより、生産されたリング３０の品質を監視することは全体的に必須であると考えられる。
【００２１】
本発明は、プッシュベルトの品質を監視する方法として使用されるために、プッシュベルトリング部分３０の窒化表面層９の厚さＴを測定する新規で有利な方法を提供する。この方法は、グロー放電光放出分光学（ＧＤＯＥＳ）と称される技術とは異なる。ＧＤＯＥＳ技術によると、徐々に小さいピットまたは「クレータ」１４がリング表面１６内に形成されるような制御方法でリング材料を蒸発し、クレータ１４から放された蒸気内で窒素濃度「Ｎ」を連続的に測定することにより、外部リング表面１６に関するサンプル深さＤに関して、リング材料のマルエージング鋼マトリックス内で窒素濃度「Ｎ」は測定される。
測定された窒素濃度「Ｎ」特性に対するサンプル深さＤの例は、
図５で示される。本発明によると、窒化表面層９の厚さＴは、窒素濃度「Ｎ」が深さＤにより減少するので、そのような曲線から容易に引き出すことができる。窒化層９の終わりは、窒素濃度「Ｎ」での比較的に急速な減少により示される。
【００２２】
本発明による方法の好ましい実施例では、窒化層厚さＴは測定された曲線の屈折点１６により定められる。その例は図５で提供される。そのような屈折点において、曲線の数学的な２次導関数は０に等しい。本発明によると、リング３０の窒化表面層９の厚さＴを決めるそのような定義や測定方法は、特に、その精度および再現性に関して最適な結果を提供することが発見された。
窒化層厚さＴと同様に、また、リング３０のリングコア材料８の硬度は、すなわち、窒化表面層９を越えて、プッシュベルト最終製品の品質にとって重要なパラメータであり、それで、プッシュベルトリング部分３０の生産工程中に監視する必要がある。本発明による方法の他の好ましい実施例では、硬度測定は、クレータが形成された後のクレータ１４の底において、例えば、図４でノッチ１５により概要で示される周知なビッカース硬度凹みにより有利に実行される。これにより、クレータ１４は窒化表面層９を通してリングコア８へ貫通する特徴が利用され、それで、リングコアは、現在、実情であるようなコア硬度測定のために特に露呈される必要がない。
このために、リングサンプル３０は、サンプルの低温度を維持し、コア硬度値に影響を及ぼさないために、クレータ１４の形成中に水冷される。このようにして、ＧＤＯＥＳ測定により発生される熱がクレータ１４の内側のリングコア材料８の硬度に概念的に影響を及ぼさないことを、本当に達成できることは実験で確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】プッシュ型駆動ベルトと２個のプーリを備えた周知な連続可変動力伝達装置の斜視図の概要である。
【図２】プッシュベルトの縦方向で整列される周知なプッシュベルトの断面図である。
【図３】プッシュベルトに適用される金属リングを作るための周知な製造方法の工程段階を比喩的に表す。
【図４】表面硬化表面層および測定ピットの表示を含む積層引張り手段の内の１つのリングの断面の巨視的図を概要で表す。
【図５】そのようなリングの測定された窒化濃度の概要グラフを示す。
【符号の説明】
【００２４】
１  プーリ  ２  プーリ  ３  プッシュベルト  ４  プーリ円板
５  プーリ円板  ８  リングコア材料  ９  窒化表面層
１４  クレータ  １５  ノッチ  １６  屈折点  ３０  リング  
３１  無端引張手段  
【図１】
2008537764.tif 000003
【図２】
2008537764.tif 000004
【図３】
2008537764.tif 000005
【図４】
2008537764.tif 000006
【図５】
2008537764.tif 000007
【国際調査報告】
2008537764.tif 000008
2008537764.tif 000009
2008537764.tif 000010