(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無段変速機ベルトが当接する傾斜面を有するシーブ部をなす第１の部品と、該シーブ部につながるシャフト部をなす第２の部品とを、それぞれ成型加工及び表面硬化処理して製造した後、前記第１の部品及び前記第２の部品を組み合わせて一体化することによって、前記シーブ部と前記シャフト部とを備えるＶベルト式無段変速機プーリ用ディスクを製造すること、前記第１の部品の母材部はＣ：０．１〜０．３質量％の鋼からなるとともに、前記第２の部品はＣ：０．４〜１．０質量％の鋼からなること、及び、前記第１の部品に対する前記表面硬化処理は浸炭処理又は浸炭窒化処理であるとともに、前記第２の部品に対する前記表面硬化処理は高周波焼入処理であることを特徴とするＶベルト式無段変速機プーリ用ディスクの製造方法。
【請求項２】
前記成型加工と同時に、又は、前記成型加工の後であって前記第２の部品と組み合わせる前に、前記第１の部品に前記第２の部品を組み合わせるための貫通孔を形成する請求項１に記載されたＶベルト式無段変速機プーリ用ディスクの製造方法。
【請求項３】
前記第１の部品及び／又は前記第２の部品の成型加工は鍛造である請求項１又は請求項２に記載されたＶベルト式無段変速機プーリ用ディスクの製造方法。
【請求項４】
前記鍛造は温間鍛造又は冷間鍛造である請求項３に記載されたＶベルト式無断変速機プーリ用ディスクの製造方法。
【請求項５】
無段変速機ベルトが当接する傾斜面に浸炭処理層又は浸炭窒化処理層が形成されたシーブ部をなす第１の部品と、該シーブ部につながる高周波焼入処理層が形成されたシャフト部をなす、前記第１の部品とは異なる第２の部品とを一体化させたこと、及び、前記第１の部品の母材部はＣ：０．１〜０．３質量％の鋼からなるとともに、前記第２の部品はＣ：０．４〜１．０質量％の鋼からなることを特徴とするＶベルト式無段変速機プーリ用ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｖベルト式無段変速機プーリ用ディスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで多用されてきたマニュアルトランスミッション又はオートマチックトランスミッション等の既存の自動車用変速機は、手動で又は油圧を利用した自動で、いずれも、通常３〜５段のギアを切り替えて車速に応じた変速を行うものである。このため、これまでの変速機は、ギアの切り替えに伴って駆動力の伝達ロスを不可避的に伴う。
【０００３】
近年、自動車に対して、環境問題やエネルギー問題さらにはコスト等の観点から強く要請される低燃費化に応えるための手段の一つとして、Ｖベルト式無段変速機（以下、本明細書では単に「ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）」と略記する）が知られる。
【０００４】
図１及び図２は、いずれも、ＣＶＴ１により無段変速が行われる原理を模式的に示す説明図であり、図１は低速時を示し、図２は高速時を示す。また、図１（ａ）、図２（ａ）はＣＶＴ１の全体構成を一部破断した状態で簡略化して示す斜視図であり、図１（ｂ）、図２（ｂ）は図１（ａ）、図２（ａ）におけるＡ矢視図であり、さらに、図１（ｃ）、図２（ｃ）は図１（ａ）、図２（ａ）におけるＢ矢視図である。
【０００５】
図１及び図２に示すように、ＣＶＴ１は、軸方向（図１（ａ）における白抜き矢印方向及び図１（ｂ）における矢印方向）へ移動自在に配置された２枚の円錐型のディスク２ａ及び２ｂ、３ａ及び３ｂにより形成されるＶ型溝を有し、駆動側又はエンジン側に接続される一対の並行配置されたプーリ（滑車)２、３と、プーリ２、３のＶ型溝に架け渡されるＶベルト（無段変速機ベルト）４とにより構成される。図１及び図２に示すように、車速に応じて傾斜面を有するディスク２ａ及び２ｂ、３ａ及び３ｂの軸方向の間隔をそれぞれ制御してＶベルト４の幅に合うプーリ２、３の実働径を連続的に変更すること（図１（ｂ）、図２（ｂ）、図１（ｃ）、図２（ｃ）参照）によって約２．５〜０．５の変速比を無段階で得られる。したがって、ＣＶＴ１を自動車に搭載すれば、変速比を連続的に無段階で変更可能となることから駆動力の伝達ロスを可及的に抑制でき、これにより燃費向上を図ることができる。このため、ＣＶＴ１は、自動車の低燃費化を推進する技術の一つとして、近年開発される自動車には積極的に搭載される傾向にある。
【０００６】
ＣＶＴ１を構成するＶベルト４には、無段階で変速比を変更しながらプーリ２、３間に動力を伝達するため、高い強度を有することはもちろんのこと、高い信頼性を有すること、具体的には曲げや曲げ戻しにも十分耐え得る優れた延性及び疲労特性と、プーリ２、３との接触に対する優れた耐摩耗性とが要求される。このため、Ｖベルト４は、図３に示すように、２枚の金属製のリング５、６と、これらの間に嵌め込まれる特殊形状の金属製の多数のエレメント（ベルト駒）７とにより構成される。
【０００７】
一方、このＶベルト４が当接するディスク２ａ及び２ｂ、３ａ及び３ｂのうちディスク２ａ及び３ａは、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、Ｖベルト４が当接する傾斜面８を有するシーブ部９と、シーブ部９につながるシャフト部１０とを備えており、これらシーブ部９及びシャフト部１０は素材の段階から一体に製造される。すなわち、ディスク２ａ及び３ａは、ＪＩＳ規格のＳＣｒ４２０やＳＣＭ４２０等の機械構造用合金鋼からなる丸鋼材を素材として、熱間鍛造、切削、浸炭焼入れ（表面硬化処理）、２００℃以下の焼戻し、切削、さらには必要に応じ研磨を施すことにより、シーブ部９に要求される耐摩耗性とシャフト部１０に要求される曲げ疲労強度及び転動疲労寿命とを満足させていた。
【０００８】
このＣＶＴは、これまで例えば２０００ｃｃクラス以下の比較的小排気量のエンジンを搭載する車両を中心に搭載されてきているが、さらなる軽量化や小型化を図りたいとの要請が高まっている。
【０００９】
また、ＣＶＴに対しては製造コストを低下したいとの要請も以前より存在する。すなわち、シーブ部９とシャフト部１０とを備えるディスク２ａ及び３ａの最終製品形状は、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、極めて複雑である。このため、ディスク２ａ及び３ａの製造工程における熱間鍛造では最終製品形状に近い状態まで粗成型することはできない。このため、熱間鍛造後に、ドリル加工や粗旋削加工といった切削加工を相当程度行わざるを得なくなり、切削加工に要するコストが極めて嵩むことがＣＶＴ１の製造コストを上昇させる大きな一因となっている。換言すれば、ＣＶＴ１の製造コストを大幅に低下するには、ディスク２ａ及び３ａの熱間鍛造後に不可避的に行われている切削加工を省略又は顕著に削減することが不可欠である。
【００１０】
また、この切削加工後の浸炭焼入れ（表面硬化処理）における加熱によって発生する歪み量が大きいと、再び切削加工を行って適正な寸法精度を確保せざるを得なくなり、形成した表面硬化処理層の切削に多大な工数を要することになるとともに、この表面硬化処理層の一部をも削り取ることになる分を見込んで、形成する表面硬化処理層の深さを多くする必要もあり、特に浸炭の場合には処理時間が長くなる。
【００１１】
このため、ディスク２ａ及び３ａには、最終の製品形状に近い状態まで鍛造でき切削加工を省略又は顕著に削減できることのみならず、表面硬化処理時の加熱により発生する歪み量が小さいことも、強く要請される。
【００１２】
このようなＣＶＴやそのプーリ用ディスク等に関して、これまでにも多数の提案がなされている。
例えば特許文献１には、固定プーリ及び可動プーリのＶベルトの接触面を、その小径部分の摩擦係数μ１と大径部分の摩擦係数μ２とがμ１＞μ２の関係を満足するように形成し、固定プーリ及び可動プーリの少なくとも大径部分を熱伝導が良好な材料により形成することによって、推力の増加、Ｖベルトの滑りや噛み込みの防止さらには放熱効果の増大を図ることができることが開示されている。なお、特許文献１では、ディスクのシーブ部が大径部及び小径部の２つに分けられ各々が別の材料により構成されるが、シャフト部は小径のシーブ部と一体に設けられる。
【００１３】
また、特許文献２には、ＣＶＴ用のプーリにおいて、Ｖベルトと摩擦接触する円錐状のシーブ面の表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．１μｍ以上０．５μｍ以下とするとともにこのシーブ面の表面硬さをマイクロビッカース硬さで８５０Ｈｖ以上とすることにより、シーブ面の耐摩耗性を向上させたＣＶＴプーリが開示されている。なお、このＣＶＴプーリ用ディスクは、機械構造用合金鋼を素材として熱間鍛造、浸炭焼入れ焼戻しを施された、シーブ部とシャフト部とが一体に形成されたものである。
【特許文献１】特公平３−６１８５８号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１により開示された発明は、その実施例においても示すように、プーリの少なくとも大径部分を熱伝導が良好な材料（実施例ではアルミニウム合金）により構成する必要があり、このためには小径のシーブ部とシャフト部とを熱間鍛造により一体に製造することとなる。したがって、上述したように、熱間鍛造後に、ドリル加工や粗旋削加工といった切削加工を相当程度行わざるを得なくなり、この発明によっても、切削加工の省略や削減を図ることはできない。また、アルミニウム合金は表面硬化処理を施された鋼に比較すると耐摩耗性が劣るため、シーブ部に求められる耐摩耗性や、シャフト部に求められる曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を十分に満足することも難しい。このため、この発明によっても、ＣＶＴの軽量化や小型化、さらには低製造コスト化を図ることは、いずれも困難である。
【００１５】
また、特許文献２により開示された発明では、ディスク全体が浸炭焼入れされるため、熱処理による歪み量が大きくなり、浸炭焼入れ後の切削加工に多大な工数を要することとなる。また、この発明では、ＣＶＴプーリ用ディスクのシャフト部の曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を全く考慮していないので、プーリの軽量化や小型化を図ることも難しい。
【００１６】
このように、特許文献１及び特許文献２により開示されたいずれの発明によっても、ディスク２ａ及び３ａの製造工程における熱間鍛造では最終製品形状に近い状態まで粗成型することはできず、その後に、ドリル加工や粗旋削加工といった切削加工を相当程度行わざるを得なくなるために切削加工に要するコストが極めて嵩む。また、これらの発明によっては、熱処理による歪み量を抑制できないので熱処理後に寸法精度を確保するための切削加工を行わざるを得ず、このような観点からも、製造コストの上昇は避けられない。
【００１７】
さらに、これらの発明によっても、シーブ面の耐摩耗性や、シャフト部の曲げ疲労強度及び転動疲労寿命の全てが良好なＣＶＴプーリ用ディスクを提供することもできない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述したように、ＣＶＴプーリ用ディスクの多くは、ＪＩＳ規格のＳＣｒ４２０やＳＣＭ４２０等の機械構造用合金鋼の丸鋼材を所定の長さに切断した後、熱間鍛造によって円錐状のシーブ部とシャフト部とを一体に粗成型した後に、切削、浸炭焼入れ、２００℃以下の焼戻し、切削、必要に応じ研磨という工程を経て、製造される。
【００１９】
本発明者らは、この従来の製造工程にとらわれることなく、ＣＶＴプーリ用ディスクを、安価、かつシーブ部の耐摩耗性やシャフト部の曲げ疲労強度及び転動疲労寿命の全てを十分に満足して製造できる手段を鋭意検討した。その結果、
（ｉ）これまではシーブ部及びシャフト部を一体に製造してきたＣＶＴプーリ用ディスクを、シーブ部をなす第１の部品と、シャフト部をなす第２の部品とをそれぞれ成型加工してから表面硬化処理を施した後に、第１の部品及び第２の部品を組み合わせて一体化することによって、製造することとすれば、鍛造により最終製品形状に近い状態まで粗成型することが可能となるので、これまで鍛造後に行ってきた切削加工を省略又は大幅に削減できること、
【００２０】
（ｉｉ）上述したように、第１の部品及び第２の部品をそれぞれ成型加工した後であって組み合わせる前に、第１の部品及び第２の部品に表面硬化処理を施すので、単純化小型化された寸法形状で表面硬化処理を行うこととなり、表面硬化処理により発生する歪み量を低減でき、これにより、表面硬化処理後に行ってきた切削加工を省略又は大幅に削減できること、及び
（ｉｉｉ）第１の部品及び第２の部品にそれぞれ施す表面硬化処理を最適化すること、具体的には第１の部品には浸炭処理又は浸炭窒化処理を行い、第２の部品には高周波焼入処理を行うことにより、表面硬化処理により発生する歪み量を一層抑制できるとともに、シーブ部に求められる耐摩耗性と、シャフト部に求められる曲げ疲労強度及び転動疲労寿命の全てを十分に満足できること
を知見した。本発明は、これらの重要な知見に基づくものである。
【００２１】
本発明は、Ｖベルトが当接する傾斜面を有するシーブ部をなす第１の部品と、このシーブ部につながるシャフト部をなす第２の部品とを、それぞれ成型加工及び表面硬化処理して製造した後、第１の部品及び第２の部品を組み合わせて一体化することによって、シーブ部とシャフト部とを備えるＣＶＴプーリ用ディスクを製造すること、第１の部品の母材部はＣ：０．１％以上０．３％以下（本明細書では特にことわりがない限り「％」は「質量％」を意味する）の鋼からなるとともに、第２の部品はＣ：０．４％以上１．０％以下の鋼からなること、及び、第１の部品に対する表面硬化処理は浸炭処理又は浸炭窒化処理であるとともに、第２の部品に対する表面硬化処理は高周波焼入処理であることを特徴とするＣＶＴプーリ用ディスクの製造方法である。
【００２２】
この本発明に係るＣＶＴプーリ用ディスクの製造方法では、成型加工と同時に、又は、成型加工の後であって第２の部品と組み合わせる前に、第１の部品に第２の部品を組み合わせるための貫通孔を形成することが望ましい。
【００２４】
これらの本発明に係るＣＶＴプーリ用ディスクの製造方法では、第１の部品及び／又は第２の部品の成型加工が鍛造であることが望ましい。この場合に、鍛造が冷間鍛造又は温間鍛造であることが望ましい。
【００２５】
別の観点からは、本発明は、Ｖベルトが当接する傾斜面に浸炭処理層又は浸炭窒化処理層が形成されたシーブ部をなす第１の部品と、このシーブ部につながる高周波焼入処理層が形成されたシャフト部をなす、第１の部品とは異なる第２の部品とを一体化させたこと、及び、第１の部品の母材部はＣ：０．１％以上０．３％以下の鋼からなるとともに、第２の部品はＣ：０．４％以上１．０％以下の鋼からなることを特徴とするＶベルト式無段変速機プーリ用ディスクである。
【００２７】
本明細書では、「熱間」とは７５０℃を超える温度域を意味し、「温間」は７５０℃以下３００℃以上の温度域を意味し、さらに「冷間」とは３００℃未満の温度域を意味する。
【００２８】
本発明によれば、シーブ部をなす第１の部品の母材部は、例えばＣ含有量が０．１％以上０．３％以下である丸鋼材の切断→冷間鍛造又は温間鍛造（シャフトの貫通孔形成）→切削→浸炭焼入れ（表面硬化処理）→必要に応じて焼戻し→切削→必要に応じて研磨という工程、又は、丸鋼材の切断→冷間鍛造又は温間鍛造→シャフトの貫通孔形成、切削→浸炭焼入れ（表面硬化処理）→必要に応じて焼戻し→切削→必要に応じて研磨という工程を経て製造される。一方、シャフト部をなす第２の部品は、例えばＣ含有量が０．４％以上１．０％以下である丸鋼材の切断→冷間鍛造又は温間鍛造→切削→高周波焼入れ（表面硬化処理）→必要に応じて焼戻し→切削→必要に応じて研磨という工程を経て製造される。      
【００２９】
このようにして製造された第１の部品及び第２の部品は、シャフト部を貫通孔に貫通させて適宜手段により組み合わされて一体化されることによって、Ｖベルトが当接する傾斜面に表面硬化層が形成されたシーブ部をなす第１の部品と、このシーブ部につながる表面硬化層が形成されたシャフト部をなす、第１の部品とは異なる第２の部品とを一体化させたＣＶＴプーリ用ディスクが提供される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、例えば鍛造等の成型加工により、シーブ部をなす第１の部品及びシャフト部をなす第２の部品を最終製品形状に近い状態まで粗成型することが可能となるので、これまでこの成型加工後に行ってきた切削加工を省略又は大幅に削減でき、これにより、ＣＶＴプーリの製造コストを大幅に低減することができる。
【００３１】
また、本発明により、第１の部品及び第２の部品をそれぞれ成型加工した後であって組み合わせる前に、第１の部品及び第２の部品にそれぞれ表面硬化処理を施すので、単純化小型化された寸法形状で表面硬化処理を行うこととなり、表面硬化処理により発生する歪み量をさらに低減でき、表面硬化処理後の切削加工を省略又は大幅に削減できるとともに、表面硬化処理として浸炭焼入れを行う場合にはその処理時間を短縮できるので、この点からもＣＶＴ用ディスクの製造コストを低減できる。
【００３２】
また、本発明により、第１の部品及び第２の部品にそれぞれ施す表面硬化処理を最適化すること、具体的には第１の部品に対して浸炭処理又は浸炭窒化処理を行うとともに第２の部品に対して高周波焼入処理を行うことにより、表面硬化処理により発生する歪み量を一層抑制できるとともに、シーブ部に要求される耐摩耗性と、シャフト部に要求される曲げ疲労強度及び転動疲労寿命の全てを十分に満足することができる。
【００３３】
このため、本発明によれば、ＣＶＴの製造コストを大幅に低減できるとともに、ＣＶＴ自体の軽量化や小型化を図ることできる。さらには、これまでＣＶＴを搭載されてきた車両よりも高出力・高トルクのエンジンを搭載する車両へのＣＶＴの搭載を期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係るＣＶＴプーリ用ディスク及びその製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
上述したように、ＣＶＴプーリ用のディスクの多くは、ＪＩＳ規格のＳＣｒ４２０やＳＣＭ４２０等の機械構造用合金鋼の丸鋼材を切断した後、熱間鍛造によってシーブ部とシャフト部とを一体に粗成型した後、切削、浸炭焼入れ（表面硬化処理）、２００℃以下の焼戻し、切削、必要に応じ研磨、という工程で製造されてきた。
【００３５】
ここで、コストダウンを図ることによりＣＶＴの自動車への搭載を促進するには、コスト増の主因である熱間鍛造後の切削加工、さらには表面硬化処理後の切削加工を、省略又は著しく削減する必要がある。
【００３６】
また、プーリの軽量化や小型化を図るためには、シーブ面の優れた耐摩耗性と、シャフト部の優れた曲げ疲労強度及び転動疲労寿命とをいずれも高い次元で維持する必要がある。
【００３７】
そこで、本発明者らは、機械構造用合金鋼に浸炭焼入れしたＶベルト式ＣＶＴ用プーリと同等以上の特性、すなわちシーブ面の耐摩耗性と、シャフト部の曲げ疲労強度、及び転動疲労寿命とを確保しながら、熱間鍛造後表面硬化処理前、及び表面硬化処理後のそれぞれにおける切削加工を省略又は削減できる手段を鋭意調査及び研究した結果、以下に列記する知見（ａ）〜（ｇ）を得た。
【００３８】
（ａ）ＣＶＴプーリ用ディスクの形状は複雑であるため、シーブ部及びシャフト部を一体に鍛造しても最終製品形状に近い形状まで粗成型することは到底不可能であり、鍛造後に例えばドリル加工や粗旋削加工といった切削加工を相当程度行う必要が生じる。これに対し、シーブ部をなす第１の部品と、シャフト部をなす第２の部品とに分けてそれぞれ鍛造により製造することによって、最終製品形状に近い状態まで鍛造で粗成型することができるため、切削加工の大部分を省略ないし大幅に削減できる。
【００３９】
（ｂ）シーブ部及びシャフト部が一体のＣＶＴプーリ用ディスクに表面硬化処理を行う場合に比較して、シーブ部をなす第１の部品、及びシャフト部をなす第２の部品それぞれ毎に表面硬化処理を行えば、単純化小型化された寸法形状で表面硬化処理を行うこととなり、熱処理後における歪み量を小さく抑制できる。
（ｃ）表面硬化処理として高周波焼入れを施されたディスクのシャフト部は、浸炭焼入れを施されたディスクのシャフト部に比較して、シャフト部表層だけを加熱するだけで済むため熱処理歪みが小さい。
【００４０】
（ｄ）浸炭焼入れした肌焼鋼は，耐摩耗性に優れるが、高周波焼入れした中炭素鋼に比較して曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が劣る。
（ｅ）高周波焼入れの場合には浸炭焼入れに比較して、短時間の加熱であるため結晶粒の成長が抑制され、表面の異常酸化層が発生しない。また表層のみの加熱となることから、表層部に圧縮残留応力が発生する。また、高周波焼入れによる硬化層の深さが大きいという特徴を有する。このため、高周波焼入れした中炭素鋼は、浸炭焼入れした肌焼鋼に比較して、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命に優れる。
【００４１】
（ｆ）鍛造及び表面硬化処理を行われた第１の部品及び第２の部品は、第１の部品に形成された貫通孔に第２の部品のシャフト部を貫通させ、例えば、圧入、焼き嵌めさらにはスプライン等の周知慣用の手段によって固定することにより一体化できる。第１の部品に貫通孔を形成するのは、成型加工（鍛造）と同時、すなわち塑性加工で行うのが簡便で望ましいが、成型加工の後であって第２の部品と組み合わせる前に成型加工とは異なる機械加工により別途行うようにしてもよい。
【００４２】
（ｇ）さらに、第１の部品及び第２の部品に対して熱間鍛造を行うと、酸化スケールの生成や脱炭を生じ、第１の部品及び第２の部品の表面の大部分を切削する必要が生じる。そこで、第１の部品及び第２の部品に対する鍛造は、熱間鍛造よりも低温の冷間鍛造又は温間鍛造により行うことが、鍛造後における切削加工を省略又は著しく削減できるため、望ましい。
【００４３】
次に、本実施の形態により無段変速機プーリ用ディスクを製造する方法を説明する。
本実施の形態では、以下に説明する第１の工程〜第３の工程を経て、無段変速機プーリ用ディスクを製造するので、第１の工程〜第３の工程を順次説明する。
（第１の工程）
本実施の形態では、素材として鋼材を用いる。以下、本実施の形態で用いる鋼材、すなわち成型加工及び表面硬化処理して製造される部品の母材部の組成を説明する。
Ｃ：第１の部品の母材部;０．１％以上０．３％以下、第２の部品;０．４％以上１．０％以下
【００４４】
上述した図１、２におけるシーブ部９をなす第１の部品の母材部のＣ含有量は、０．１％以上０．３％以下であることが望ましい。Ｃは、０．１％以上含有することにより浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れしたときの部品の芯部強度を確保することができるが、Ｃ含有量が０．３％を超えると、浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れしたときの熱処理歪みが大きくなり過ぎ、切削加工に多大な工数を要することとなる。したがって、第１の部品の母材部のＣ含有量は０．１％以上０．３％以下であることが望ましい。
【００４５】
一方、図１、２におけるシャフト部１０をなす第２の部品のＣ含有量は、０．４％以上１．０％以下であることが望ましい。Ｃは、０．４％以上含有することにより高周波焼入れしたときの第２の部品の表層部の硬度を確保し、優れた曲げ疲労強度や転動疲労寿命を得ることができるが、Ｃ含有量が１．０％を超えると、高周波焼入れした部分の残留オーステナイト量が多くなり過ぎるために硬度が低下し、曲げ疲労強度や転動疲労寿命が低下する。したがって、第２の部品のＣ含有量は０．４％以上１．０％以下であることが望ましい。
【００４６】
第１の部品の母材部及び第２の部品のＣ以外の他の化学組成は、特に限定を要するものではなく、最終製品において要求される特性と工業的な生産性とをともに確保できる化学組成であればよい。以下に、第１の部品の母材部及び第２の部品のＣ以外の組成例をまとめて例示する。
【００４７】
Ｓｉ：０．１％以上１．５％以下
Ｓｉは、０．１％以上含有することにより、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｓｉ含有量が１．５％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果が飽和するだけでなく、切削加工性が大きく低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．１％以上１．５％以下とすることが好ましい。
【００４８】
Ｍｎ：０．２％以上１．５％以下
Ｍｎは、０．２％以上含有することにより焼入れ性を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｍｎ含有量が１．５％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果が飽和するだけでなく、切削加工性が大きく低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．２％以上１．５％以下であることが好ましい。
【００４９】
Ｓ：０．００５％以上０．０８％以下
Ｓは、０．００５％以上含有することによりＭｎと結合してＭｎＳを形成し、切削加工性を向上させる。しかし、Ｓ含有量が０．０８％を超えると、粗大なＭｎＳが原因となって曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が大きく低下する。したがって、Ｓ含有量は０．００５％以上０．０８％以下であることが好ましい。
【００５０】
Ｃｕ：０．０５％以上１．０％以下
Ｃｕは、０．０５％以上含有することにより焼入れ性を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｃｕ含有量が１．０％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果が飽和するだけでなく、熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０．０５％以上１．０％以下であることが好ましい。
【００５１】
Ｎｉ：０．２％以上２．０％以下
Ｎｉは、０．２％以上含有することにより焼入れ性を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｎｉ含有量が２．０％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果が飽和してコストが嵩むだけとなる。したがって、Ｎｉ含有量は０．２％以上２．０％以下であることが好ましい。
【００５２】
Ｃｒ：０．１％以上２．０％以下
Ｃｒは、０．１％以上含有することにより焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｃｒ含有量が２．０％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果が飽和するだけでなく、切削加工性が大きく低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０．１％以上２．０％以下であることが好ましい。
【００５３】
Ｍｏ：０．０５％以上１．０％以下
Ｍｏは、０．０５％以上含有することにより焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｍｏ含有量が１．０％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果が飽和するだけでなく、切削加工性が大きく低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．０５％以上１．０％以下であることが好ましい。
【００５４】
Ｎｂ：０．０１％以上０．１％以下
Ｎｂは、０．０１％以上含有することによりＣ，Ｎと結合してＮｂＣ、ＮｂＮ、Ｎｂ(Ｃ、Ｎ)を形成し易く、焼入れ部の結晶粒微細化に有効で、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果を奏する。しかし、Ｎｂ含有量が０．１％を越えると、粗大なＮｂＣ、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）を形成し易くなるために曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０．０１％以上０．１％以下であることが好ましい。
【００５５】
Ｖ：０．０２％以上０．３％以下
Ｖは、０．０２％以上含有することによりＣ，Ｎと結合してＶＮ、ＶＣを形成し易く、このうち、ＶＮは焼入れ部の結晶粒微細化に有効で、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果を奏する。しかし、Ｖ含有量が０．３％を越えると切削加工性が大きく低下する。したがって、Ｖの含有量は０．０２％以上０．３％以下であることが好ましい。
【００５６】
Ｔｉ：０．０１％以上０．２％以下
Ｔｉは、０．０１％以上含有することによりＣ、Ｎと結合してＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、ＴｉＮを形成し、焼入れ部の結晶粒微細化に有効で、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果を奏する。しかし、Ｔｉ含有量が０．２％を越えると、粗大なＴｉＮを形成し易くなるため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０１％以上０．２％以下であることが好ましい。
【００５７】
Ａｌ：０．００５％以上０．０５％以下
Ａｌは、０．００５％以上含有することにより脱酸作用を有するとともに、Ｎと結合してＡｌＮを形成し易く、焼入れ部の結晶粒微細化に有効で、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果がある。しかし、Ａｌ含有量が０．０５％を越えると、粗大な酸化物系介在物を形成し易くなるため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．００５％以上０．０５％以下であることが好ましい。
【００５８】
Ｂ：０．０００３％以上０．００５％以下
Ｂは、０．０００３％以上含有することにより焼入れ性を高める効果を奏するため、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｂ含有量が０．００５％を超えると粗大なＢ化物を形成し易くなるため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．０００３％以上０．００５％以下であることが好ましい。
【００５９】
希土類元素：０．０００３％以上０．００５％以下
希土類元素は、０．０００３％以上含有することにより硫化物を形成し易く、ＭｎＳのように熱間圧延や熱間鍛造によって延伸しないため、硫化物の長径を小さくするため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、希土類元素の含有量が０．００５％を超えると、希土類を含む粗大な酸化物系介在物を形成し易くなるため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、希土類元素の含有量を０．０００３％以上０．００５％以下であることが好ましい。
【００６０】
Ｃａ：０．０００３％以上０．００５％以下
Ｃａは、０．０００３％以上含有することにより硫化物を形成し易く、ＭｎＳのように熱間圧延や熱間鍛造によって延伸しないため、硫化物の長径を小さくするため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｃａ含有量が０．００５％を超えると、Ｃａを含む粗大な酸化物系介在物を形成し易くなるため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０．０００３％以上０．００５％以下とすることが好ましい。
【００６１】
Ｔｅ：０．００３％以上０．０１％以下
Ｔｅは、０．００３％以上含有することにより硫化物を形成し易く、ＭｎＳのように熱間圧延や熱間鍛造によって延伸しないため、硫化物の長径を小さくするため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高めるのに有効な元素である。しかし、Ｔｅ硫化物は融点が低いため、Ｔｅ含有量が０．０１％を超えると熱間加工性が低下する。したがって、Ｔｅ含有量は０．００３％以上０．０１％以下であることが好ましい。
【００６２】
Ｎ：０．００５％以上０．０２５％以下
Ｎは、Ａｌ、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉと結合してＡｌＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＮを形成し易く、焼入れ部の結晶粒微細化に有効で、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を高める効果がある。しかし、Ｎ含有量が０．０２５％を越えると、粗大なＡｌＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＮを形成し易くなるため、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．００５％以上０．０２５％以下であることが好ましい。
【００６３】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、粒界偏析して粒界を脆化させ易い元素であり、Ｐ含有量が０．０５％を超えると、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を低下させる。したがって、Ｐ含有量は０．０５％以下であることが好ましい。
【００６４】
Ｏ：０．００３％以下
Ｏは、Ａｌと結合して硬質な酸化物系介在物を形成し易く、耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を低下させる。特にＯ含有量が０．００３％を越えると耐摩耗性、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命の低下が著しくなる。したがって、Ｏ含有量は０．００３％以下であることが好ましい。なお、不純物元素としてのＯ含有量はできる限り少なくすることが望ましいが、製鋼でのコストを考慮すると０．００１％程度に低減することがより好ましい。
【００６５】
上記以外の残部は、実質的にＦｅである。
本実施の形態では、上述した鋼組成を有する鋼材、望ましくは丸鋼材を素材として成型加工を行うことによって、無段変速機ベルトが当接する傾斜面を有するシーブ部をなす第１の部品と、シーブ部につながるシャフト部をなす第２の部品とをそれぞれ製造する。
【００６６】
この第１の工程における成型加工は鍛造であることが望ましい。図１、２におけるシーブ部９をなす第１の部品と、図１、２におけるシャフト部１０をなす第２の部品とは、ともに、単純な形状であるので、この第１の工程における鍛造によって、最終製品形状に極近い形状まで粗成型できる。このため、鍛造後における切削加工を、省略又は大幅に削減できる。
【００６７】
本実施の形態では、この第１の工程における成型加工により、第１の部品の中心部に、第２の部品におけるシャフト部を貫通させるための貫通孔を形成するので、貫通孔を簡単に設けることができる。しかし、成型加工に用いる加工機の能力や負荷を勘案し、この成型加工では形成せずに、成型加工の後であって第２の部品と組み合わせる前に成型加工とは異なる機械加工により別途貫通孔を形成するようにしてもよい。
【００６８】
鍛造は、７５０℃を超える温度域で鍛造する熱間鍛造よりも、７５０℃以下３００℃以上の温度域で鍛造する温間鍛造や、３００℃未満の温度域で鍛造する冷間鍛造のほうが望ましい。熱間鍛造を行うと、第１の部品や第２の部品の表面における酸化スケールの生成や脱炭を生じ、鍛造後に第１の部品や第２の部品の表面の大部分を切削加工する必要が生じるのに対し、第１の部品や第２の部品に対する鍛造を、熱間鍛造よりも低温化して冷間鍛造又は温間鍛造とすることにより、第１の部品や第２の部品の表面における酸化スケールの生成や脱炭を防止できるので、鍛造後における切削加工を省略又は大幅に削減できるからである。
【００６９】
このように、第１の工程では、第１の部品及び第２の部品がいずれも単純な形状であるので、第１の工程における温間鍛造又は冷間鍛造によって最終製品形状に近い形状まで粗成型できる。このため、鍛造後における切削加工を省略又は大幅に削減できる。
【００７０】
（第２の工程）
上述した第１の工程に引き続いて行われる第２の工程では、鍛造により製造された第１の部品及び第２の部品を組み合わせる前に、第１の部品及び第２の部品にそれぞれ表面硬化処理を施す。この際、シーブ部９及びシャフト部１０を一体に構成した従来のＣＶＴプーリ用ディスクに表面硬化処理をする場合に比較して、本実施の形態では、シーブ部９をなす第１の部品、及びシャフト部１０をなす第２の部品にそれぞれ個別に表面硬化処理を施すので、表面硬化処理を施す部品の形状が単純であることから、容易に軸対称に冷却可能となるとともに表面硬化処理を施す部品が小型化されて冷却時の場所による温度のばらつきが小さくなり、これにより、表面硬化処理後における第１の部品及び第２の部品それぞれの歪み量を小さく抑制できる。
【００７１】
この場合に、第１の部品に対する表面硬化処理として浸炭処理又は浸炭窒化処理を用いることが望ましく、また第２の部品に対する表面硬化処理として高周波焼入処理を用いることが望ましい。
【００７２】
すなわち、表面硬化処理として高周波焼入れを施されたシャフト部１０は、浸炭焼入れを施されたシャフト部１０に比較して、その表層だけを加熱されるだけとなるので表面硬化処理による歪み量が小さくなる。
【００７３】
また、浸炭焼入れした肌焼鋼は耐摩耗性は優れるものの、高周波焼入れした中炭素鋼に比較して曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が劣る。
これに対し、高周波焼入れした中炭素鋼の曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が、浸炭焼入れした肌焼鋼よりも向上するのは、（Ａ）高周波焼入れの場合には浸炭焼入れに比較して加熱時間が短いため結晶粒の成長が抑制されること、（Ｂ）加熱時間が短いため表面の異常酸化層を発生しないこと、（Ｃ）表層のみの加熱となることから、表層部に圧縮残留応力が発生すること、及び（Ｄ）高周波焼入れによる硬化層の深さは大きいことが要因である。
【００７４】
このため、耐摩耗性が要求されるシーブ部９をなす第１の部品に対する表面硬化処理としては浸炭処理又は浸炭窒化処理を用いることが望ましく、一方、曲げ疲労強度及び転動疲労寿命が要求されるシャフト部１０をなす第２の部品に対する表面硬化処理としては高周波焼入処理を用いることが望ましい。
【００７５】
この後、第１の部品及び第２の部品は、いずれも、必要に応じて焼戻しを施され、微少な量の歪みが存在する場合には少しの切削加工を施され、さらに必要に応じて所定の表面粗度を付与するための研磨を行われて、製造される。
【００７６】
このようにして、シーブ部９をなす第１の部品の母材部は、Ｃ含有量が０．１％以上０．３％以下である丸鋼材の切断→冷間鍛造又は温間鍛造（シャフトの貫通孔形成）→切削（極少）→浸炭焼入れ（表面硬化処理）→必要に応じて焼戻し→切削（極少）→必要に応じて研磨という工程、又は、丸鋼材の切断→冷間鍛造又は温間鍛造→シャフトの貫通孔形成、切削（極少）→浸炭焼入れ（表面硬化処理）→必要に応じて焼戻し→切削（極少）→必要に応じて研磨という工程を経て製造される。
【００７７】
一方、シャフト部１０をなす第２の部品は、Ｃ含有量が０．４％以上１．０％以下である丸鋼材の切断→冷間鍛造又は温間鍛造→切削（極少）→高周波焼入れ（表面硬化処理）→必要に応じて焼戻し→切削（極少）→必要に応じて研磨という工程を経て製造される。
（第３の工程）
上述した第２の工程による表面硬化処理を終了した第１の部品及び第２の部品は、第１の部品に形成された貫通孔に第２の部品のシャフト部を貫通させ、例えば、圧入、焼き嵌めさらにはスプライン等の周知慣用の手段により固定して組み合わせることによって一体化される。
【００７８】
このようにして、Ｖベルトが当接する傾斜面に浸炭処理層又は浸炭窒化処理層が形成されたシーブ部９をなす第１の部品と、このシーブ部９につながる高周波焼入処理層が形成されたシャフト部１０をなす、第１の部品とは異なる第２の部品とが一体化され、第１の部品には、第２の部品におけるシャフト部１０を貫通させるための貫通孔が形成された本実施の形態のＣＶＴプーリ用ディスクが製造される。
【００７９】
本実施の形態のＣＶＴプーリ用ディスクを構成する第１の部品の素材はＣ：０．１％以上０．３％以下の鋼であるとともに、第２の部品の素材はＣ：０．４％以上１．０％以下の鋼である。
【００８０】
このように、本実施の形態によれば、温間鍛造又は冷間鍛造により、シーブ部９をなす第１の部品及びシャフト部１０をなす第２の部品を最終製品形状に近い状態まで粗成型することが可能となるので、これまで鍛造後に不可避的に行わざるを得なかった切削加工を省略又は大幅に削減でき、これにより、ＣＶＴプーリ用ディスクの製造コストを大幅に低減することができる。
【００８１】
なお、冷間鍛造又は温間鍛造後に第１の部品に、シャフトを貫通させるための貫通孔を形成する場合には、鍛造後に機械加工を行うことになるが、この機械加工に要する工数は少ないので、この場合にも、鍛造後における切削加工の省略又は大幅な削減による利益を十分に享受することができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、第１の部品及び第２の部品をそれぞれ温間鍛造又は冷間鍛造した後であって互いに組み合わせる前に、第１の部品及び第２の部品にそれぞれ表面硬化処理を施すので、単純化小型化された寸法形状で表面硬化処理を行うこととなり、表面硬化処理により発生する歪み量を抑制でき、表面硬化処理後にも行わざるを得なかった切削加工を省略又は大幅に削減できるとともに、表面硬化処理として浸炭焼入れを行う場合にはその処理時間を短縮することもできるのでこの点からも、ＣＶＴプーリ用ディスクの製造コストを低減することができる。
【００８３】
さらに、本実施の形態によれば、第１の部品及び第２の部品にそれぞれ施す表面硬化処理を最適化すること、具体的には第１の部品に対して浸炭処理又は浸炭窒化処理を行うとともに第２の部品に対して高周波焼入処理を行うことにより、表面硬化処理により発生する歪み量をさらに抑制できるとともに、シーブ部に要求される耐摩耗性と、シャフト部に要求される曲げ疲労強度及び転動疲労寿命の全てを十分に満足することができる。
【００８４】
このため、本発明によれば、ＣＶＴプーリ用ディスクの製造コストを大幅に低減できるとともに、ＣＶＴ自体の軽量化や小型化を図ることができる。さらには、これまでＣＶＴを搭載されてきた車両よりも高出力・高トルクのエンジンを搭載する車両へのＣＶＴの搭載を期待できる。
【実施例１】
【００８５】
さらに、本発明について実施例を参照しながらより具体的に説明する。
表１に示す化学組成を有する鋼ａ、ｂを１８０ｋｇ真空溶解炉により溶製し、インゴットに鋳造した。鋼ａ、ｂからなるインゴットを１２５０℃で３０分加熱した後、仕上げ温度９５０℃以上で熱間鍛造し、直径２０ｍｍ及び６５ｍｍの棒鋼を得た。これらの棒鋼を室温まで放冷した後、さらに９２５℃で１時間加熱してから、室温まで放冷した。
【００８６】
【表１】
0004572797.tif 000002
【００８７】
鋼ａからなる直径２０ｍｍの棒鋼から、切削加工により、平行部の直径が８ｍｍ、長さが２５ｍｍで、平行部の中央にＲ１のノッチが形成された、肩部の半径が２４ｍｍの小野式回転曲げ疲労試験片を切り出した。この小野式回転曲げ疲労試験片に図４のグラフに示す条件で浸炭焼入れ及び低温焼戻しを行った後、回転曲げ疲労試験を行った。なお、図４のグラフにおける符号Ｃｐは、カーボンポテンシャルを意味する。
【００８８】
一方、鋼ｂからなる直径２０ｍｍの棒鋼から、切削加工により、同様の寸法の小野式回転曲げ疲労試験片を切り出した。この小野式回転曲げ疲労試験片に最高加熱温度９５０〜１０００℃、硬化深さ（有効硬化層深さを意味する、以下同じ）がノッチ底で約２ｍｍとなる条件で高周波焼入れを行い、さらに通常の熱処理炉を用いて１７０℃で１時間の焼戻しを行った後、回転曲げ疲労試験を行った。
【００８９】
回転曲げ疲労試験には、１鋼種当たり７本の試験片を用い、１０７回で未破断となる最大の応力を疲労強度とした。
回転曲げ疲労試験の結果、浸炭焼入れを施した鋼ａの疲労限度は５５０ＭＰａであるのに対し、高周波焼入れを施した鋼ｂの疲労強度は７２０ＭＰａであった。したがって、本発明のように、ＣＶＴプーリ用ディスクのシャフト部１０の熱処理を浸炭焼入れから高周波焼入れに変更することによって、回転曲げ疲労強度を大幅に向上できることが分かる。
【００９０】
次に、鋼ａからなる直径６５ｍｍの棒鋼から、切削加工により、直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍの試験片を作製した。この試験片に図４のグラフに示す条件で浸炭焼入れ及び低温焼戻しを行った後、表面を鏡面に研磨して試験片を作製した。そして、この試験片を用いて転動疲労試験を行った。
【００９１】
一方、鋼ｂからなる直径６５ｍｍの棒鋼から、切削加工により、同様の寸法の試験片を作製した。この試験片に最高加熱温度９５０〜１０００℃、硬化深さが約２ｍｍとなる条件で高周波焼入れを行い、さらに通常の熱処理炉を用いて１７０℃で１時間の焼戻しを行った後、表面を鏡面に研磨して試験片を作製した。そして、この試験片を用いて転動疲労試験を行った。
【００９２】
転動疲労試験は、スラスト型の転動疲労試験機を用い、潤滑油には６０番スピンドル油を使用し、ヘルツ最大接触応力５４０ｋｇｆ／ｍｍ２及び回転数１２００ｒｐｍの負荷条件で、行った。
【００９３】
転動疲労試験には、１鋼種当たり１０個の試験片を用いた。転動疲労寿命は、各条件に付き１０個の各試験片の転動疲労寿命を縦軸に累積破損確率、横軸に転動疲労寿命をとったワイブル確率紙にプロットし、それに対する線形近似直線を引き、累積頻度破損確率が３０％になる転動疲労寿命（以後「Ｌ３０寿命」という）を求めた。
【００９４】
その結果、浸炭焼入れを施した鋼ａのＬ３０寿命は２．２×１０７回であるのに対し、高周波焼入れを施した鋼ｂのＬ３０寿命は４．９×１０７回であった。したがって、本発明のように、シャフト部１０の熱処理を浸炭焼入れから高周波焼入れに変更することによって、転動疲労寿命を大幅に向上できることがわかる。
【００９５】
次に、鋼ａ又は鋼ｂからなる直径６５ｍｍの棒鋼を１２５０℃で３０分加熱した後、仕上げ温度９５０℃以上で熱間鍛造を終了することにより、図５に示す断面形状及び寸法（単位はｍｍ）を有する部品１１、１２、１３を作製した後に室温まで放冷し、さらに９２５℃で１時間加熱してから、室温まで放冷した。
【００９６】
鋼ａから作製した部品１１、１２、１３を各５ヶずつ、図４のグラフに示す条件で浸炭焼入れ及び低温焼戻しを行った。
一方、鋼ｂから作製した部品１２に最高加熱温度９５０〜１０００℃、硬化深さが約２ｍｍとなる条件で高周波焼入れを行い、さらに通常の熱処理炉を用いて１７０℃で１時間の焼戻しを行った。
【００９７】
なお、部品１１はシーブ部９とシャフト部１０とが一体に構成された従来のＣＶＴプーリ用ディスクを模擬したものである。また、部品１２はシャフト１０をなす本発明における第２の部品を模擬したものであるとともに、部品１３はシーブ９をなす本発明における第１の部品を模擬したものである。
【００９８】
浸炭焼入れ、低温焼戻しを施した鋼ａから作製した部品１１及び１２の各５ヶ、さらに鋼ｂから作製した部品１２の５ヶについて、シャフト部１０の両端下方に幅５ｍｍのＶ字型ローラを配置してシャフト部１０を回転させ、シャフト１０の長さ方向中央部における振れ量（最大高さ−最大低さ）を通常の方法で測定し、各５ヶの振れ量の平均値を、その部品の軸ぶれ量として求めた。
【００９９】
また、浸炭焼入れ、低温焼戻しを施した鋼ａから作製した部品１１又は１３の各５ヶについて、図６に示すように、幅５ｍｍのＶ字型ローラ１４に置いて部品１１又は１３を回転させ、外周から１０ｍｍ内側の位置における振れ量（最大高さ−最大低さ）を測定し、各５ヶの振れ量の平均値を、その部品の面ぶれ量として求めた。
【０１００】
このようにして求めた軸ぶれ量及び面ぶれ量を、表２にまとめて示す。
【０１０１】
【表２】
0004572797.tif 000003
【０１０２】
表２から分かるように、部品１１を部品１２、１３に分割することにより、同じ浸炭焼入れを施しても、軸ぶれ量及び面ぶれ量がいずれも減少することがわかる。また、表２から部品１３の熱処理方法を浸炭焼入れから高周波焼入れに変更することにより、軸ぶれ量が減少することも分かる。
【０１０３】
したがって、ＣＶＴプーリ用ディスクを、シーブ部９をなす第１の部品及びシャフト部１０をなす第２の部品とに分けて成型した後、第１の部品に浸炭焼入れを施すとともに第２の部品に高周波焼入れを施した後に、第１の部品及び第２の部品を組み合わせることにより、表面硬化処理に伴って不可避的に発生する歪みの量を大幅に抑制できることが分かる。
【０１０４】
以上の結果から、本発明に係るＣＶＴ用ディスクは、優れた曲げ疲労強度及び転動疲労寿命を有するだけでなく、表面硬化処理に伴って発生する歪みの量も小さいことが分かる。
【実施例２】
【０１０５】
表３に示す化学組成を有する鋼ａ、ｂを７０トン転炉で溶製して連続鋳造した後、通常の方法で分塊圧延によって１８０ｍｍ角のビレットを得た。このビレットを１２５０℃で３０分加熱した後、仕上げ温度９５０℃以上で熱間圧延して、直径６５ｍｍの棒鋼を得た。この直径６５ｍｍの棒鋼の一部は、７６０℃で２時間加熱した後、１０℃／時間の冷却速度で６７０℃まで冷却した後、室温まで放冷した。なお、この熱処理を施す前の棒鋼を鋼ａ、ｂと表記し、この棒鋼ａ、ｂについて上述した熱処理を施した棒鋼をａ−ｓ、ｂ−ｓと表記する。
【０１０６】
【表３】
0004572797.tif 000004
【０１０７】
直径６５ｍｍの棒鋼ａ、ｂ、ａ−ｓ、ｂ−ｓから機械加工により、直径６０ｍｍ及び長さ２８２ｍｍ、直径６０ｍｍ及び長さ２２０ｍｍ、直径６０ｍｍ及び長さ７４ｍｍ、の計３種類の円柱状試験片を切り出した。この３種類の円柱状試験片を、長さが長い順に、試験片Ｘ、試験片Ｙ、試験Ｚと表記する。
【０１０８】
試験片Ｘから図７に示す部品１５の作製を、試験片Ｚから図７に示す部品１６の作製を、試験片Ｙから図７に示す部品１７の作製をそれぞれ試みた。
なお、部品１５はシーブ部９とシャフト部１０とが一体に構成された従来のＣＶＴプーリ用ディスクを模擬したものである。また、部品１６はシャフト１０をなす本発明における第２の部品を模擬したものであるとともに、部品１７はシーブ９をなす本発明における第１の部品を模擬したものである。
【０１０９】
表４に示す条件で鍛造した結果、表４に示すように第１の部品と第２の部品とに分割し、且つ鍛造温度を温間域あるいは冷間域で行うことにより、形状が良好で、スケールの生成も少なく、且つ脱炭もない状態に成型加工できることが分かる。
【０１１０】
【表４】
0004572797.tif 000005
【０１１１】
このような状態に成型加工可能であるため、切削加工のうちドリル加工、粗旋削加工、及び第１の部品及び第２の部品の切削加工を省略又は大幅に削減可能である。
【０１１２】
表４の試験番号１、５、６及び９で作製した各部品について、図８に示す条件で熱処理した。また、表４の試験番号８で作製した部品に最高加熱温度９５０〜１０００℃、硬化深さが約２ｍｍとなる条件で高周波焼入れを施し、さらに通常の熱処理炉を用いて１７０℃で１時間の焼戻しを行った。
【０１１３】
以上の熱処理を施した各部品の内、試験番号５と６で作製した部品，及び試験番号８と９で作製した部品は、図７に示す部品Ａのシーブ部の位置と同じになるように組み合わせて貫通させて固定することにより一体化した。なお、貫通及び固定は、圧入によって行った。
【０１１４】
上記の手順で作製した３ヶの部品、すなわち試験番号１で作製した部品、試験番号５と６で作製した部品を貫通させて固定することにより一体化した部品、試験番号８と９で作製した部品を貫通させて固定することにより一体化した部品を、それぞれ以後、部品α、β、γと表記する。
【０１１５】
部品α、β、γについて、シャフト部の両端下方に配置した、幅５ｍｍのＶ字型ローラに搭載して部品α、β、γを回転させ、シャフトの長さ方向中央部での振れ量（最大高さ−最大低さ）を通常の方法で測定し、その振れ量をその部品の軸ぶれ量として求めた。さらに、部品α、β、γについて、図９に示すように幅５ｍｍのＶ字型ローラ１８に搭載して部品α、β、γを回転させ、外周から１０ｍｍ内側の位置における振れ量（最大高さ−最大低さ）を測定し、その振れ量をその部品の面ぶれ量として求めた。
【０１１６】
このようにして測定した軸ぶれ量及び面ぶれ量を表５にまとめて示す。
【０１１７】
【表５】
0004572797.tif 000006
【０１１８】
表５から分かるように、図７における一体部品１５を、部品１６、１７と別ピース化することにより、同じ浸炭焼入れを施しても、軸ぶれ量及び面ぶれ量がいずれも減少することがわかる。
【０１１９】
さらに、表５に示すように、部品１６の熱処理方法を浸炭焼入れから高周波焼入れに変更することにより、さらに軸ぶれ量が減少することも分かる。
したがって、ＣＶＴプーリ用ディスクを、第１の部品１７と第２の部品１６とに分けて成型した後、それぞれに適した表面硬化処理を行ってから、第１の部品に第２の部品を貫通させて固定することにより一体化することが有効であることがわかる
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】ＣＶＴにより低速時に無段変速が行われる原理を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）はＣＶＴの全体構成を一部破断した状態で簡略化して示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ矢視図であり、さらに、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＢ矢視図である。
【図２】ＣＶＴにより無段変速が高速時に行われる原理を模式的に示す説明図であり、図２（ａ）はＣＶＴの全体構成を一部破断した状態で簡略化して示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ矢視図であり、さらに、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ矢視図である。
【図３】Ｖベルトの構造を示す説明図である。
【図４】実施例１における浸炭焼入れ及び低温焼戻しの条件を示すグラフである。
【図５】実施例１における各部品の形状を示す説明図である。
【図６】実施例１における面ぶれ量の測定方法を概念的に示す説明図である。
【図７】実施例２における各部品の形状を示す説明図である。
【図８】実施例２における浸炭焼入れ及び低温焼戻しの条件を示すグラフである。
【図９】実施例２における面ぶれ量の測定方法を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  Ｖベルト式無段変速機（ＣＶＴ）
２、３  滑車(プーリ)
２ａ及び２ｂ、３ａ及び３ｂ  ディスク
４  無段変速機ベルト（Ｖベルト）
５、６  リング
７  エレメント（ベルト駒）
８  傾斜面
９  シーブ部
１０  シャフト部
１１、１５  従来のＣＶＴプーリ用ディスク
１２、１６  本発明における第２の部品
１３、１７  本発明における第１の部品
【図１】
0004572797.tif 000007
【図２】
0004572797.tif 000008
【図３】
0004572797.tif 000009
【図４】
0004572797.tif 000010
【図５】
0004572797.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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