(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルエージング鋼を材料とする無端金属ベルトの表面にショットピーニング処理を施す無端金属ベルトの製造方法であって、前記ショットピーニング処理後に前記無端金属ベルトの加熱処理を実施するようにし、前記加熱処理に際して加熱処理温度を７０〜３００℃とした無端金属ベルトの製造方法。
【請求項２】
前記加熱処理に際して加熱処理温度を７０〜１００℃とした請求項１記載の無端金属ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端金属ベルトの製造方法に関する。本発明は、たとえばＣＶＴ（Continuously Variable Transmission) ベルト等の製造に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
無端金属ベルトは、ローラに巻き掛けられて輪転されるので、ローラを通過するときの曲げ応力と直線部位での曲げ応力の消滅との間で繰り返し応力がかかり、疲労強度を向上させることが望まれる。
疲労強度の向上は、通常、無端金属ベルトの表面部にショットピーニングを施すことで行われる。さらに疲労強度を向上させるには、特開２０００−２２５５６７に提案されているように、無端金属ベルトの表面に表面硬化処理を施した後にショットピーニングを施すようにする。
ショットピーニングによる疲労強度向上では、ショットピーニング処理により無端金属ベルトの周長が増加する。従来は、多数の無端金属ベルトを生産し、ショットピーニング後に周長測定して、周長が互いに近似しているものを選択し、多層化して層間クリアランスが許容値以下になるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
無端金属ベルトにショットピーニング処理を施すと、その疲労強度は大幅に向上するが、一方で、無端金属ベルトの内周長（以下、周長という）は、ショットピーニング処理でいったん増加し、ショットピーニング処理後放置しておくと、放置時間が長くなるほど縮小していくことが判明した。これは図１の非加熱の場合に示すとおりで、その変化率は放置時間の経過とともに減少するが、変化量は放置時間の経過とともに増大する。
多層化して組み合わせる用途から考えると、この現象は極めて不都合である。すなわち、多層化するにあたり、各層間のクリアランスを高精度に管理して組み合わせるのに対し、各層の周長がそれぞれに経時変化を起こすことはクリアランスの値が不安定になることを意味する。
本発明の目的は、ショットピーニング処理を施した無端金属ベルトの周長の変化を抑制できる無端金属ベルトの製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、マルエージング鋼を材料とする無端金属ベルトの表面にショットピーニング処理を施す無端金属ベルトの製造方法であって、前記ショットピーニング処理後に前記無端金属ベルトの加熱処理を実施するようにし、前記加熱処理に際して加熱処理温度を７０〜３００℃とした方法からなる。
上記加熱処理に際して加熱処理温度を７０〜１００℃としてもよい。
【０００５】
ショットピーニング処理後に無端金属ベルトに加熱処理を実施すれば、その後の無端金属ベルトの周長の変化を抑制できることを見出した。ショットピーニング処理後の放置時間が長くなるほど無端金属ベルトの周長が減少する現象は、ショットピーニング処理時に著しい塑性変形に伴って発生した転位（金属結晶格子における金属原子の並びが変化すること）が移動するか若しくはその転位周りの材料組織的な変化が起因しているものと推測され、この変化が加熱により著しく促進され飽和してしまうため、無端金属ベルトに加熱処理を実施すればその後の周長の変化を抑制できたものと推測される。その結果、ショットピーニング処理後の無端金属ベルトの加熱処理を実施する本発明方法によれば、無端金属ベルトを多層化して組み合わせるにあたり、各層間のクリアランスが不安定になることを防止でき、クリアランスを高精度に管理することができるようになる。
また、材料がマルエージング鋼の無端金属ベルトにおいて、加熱処理に際して加熱処理温度７０℃未満では、無端金属ベルトの加熱処理後の周長の変化が大きく、すなわち、ショットピーニング処理が施された無端金属ベルトの周長の変化を抑える効果が小さく、３００℃より上ではショットピーニング処理で無端金属ベルト表面部に付与された圧縮残留応力が減少することが判明した。そこで、加熱処理温度を７０〜３００℃に規定したので、圧縮残留応力が減少するのを抑制しながら、好適にショットピーニング処理が施された無端金属ベルトの周長の変化を抑制できる。
上記加熱処理に際して加熱処理温度を７０〜１００℃とすれば、水を加熱しその中に無端金属ベルトを浸漬することにより、容易に、均一に加熱できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明実施例の無端金属ベルトの製造方法を、図１〜図７を参照して、説明する。
本発明の無端金属ベルトの製造方法では、図６に示すように、始端と終端を溶接した薄板からなる無端金属ベルト１に対して、その疲労強度を向上させるために、無端金属ベルト１に表面硬化処理（たとえば、窒化処理または軟窒化処理）を施し、その後ショットピーニングを施す。ショットピーニングは無端金属ベルト１の内面、外面に施す。ショットピーニングにより、無端金属ベルト１の表面部に圧縮残留応力を生じさせる。
ショットピーニング処理後に無端金属ベルト１の加熱処理を実施する。
【０００７】
無端金属ベルトの材料は、通常、マルエージング鋼である。ただし、マルエージング鋼以外であってもよく、たとえばステンレス鋼であってもよい。
無端金属ベルトの材料がマルエージング鋼の場合、加熱処理に際して加熱処理温度は７０〜３００℃とする。下限値を７０℃、上限値を３００℃とするのは、７０℃未満ではショットピーニング処理が施された無端金属ベルトの周長の変化を抑える効果が小さく、３００℃より上ではショットピーニング処理で無端金属ベルト表面部に付与された圧縮残留応力が減少するからである。
【０００８】
また、７０〜１００℃までは、水を加熱しその中に無端金属ベルトを浸漬することにより、容易に、均一に加熱できる。保持時間は無端金属ベルト全体を均一に加熱できる時間以上であればよいが、温水による加熱の場合は温水−無端金属ベルト間の熱伝達が良好なため、約５秒以上あればよい。
１００℃以上では熱風や放射による加熱となるが、その場合は熱伝達が良好でないため、保持時間は温水加熱の場合より長くなるが、その場合でも約３０秒もあればよい。
【０００９】
以下に、本発明の具体的実施例を以下に示す。
供試材は１８００ＭＰａ級マルエージング鋼で、板厚１９０μｍ、周長約７２０ｍｍのリング状に加工した後、窒化処理を施し、さらにショットピーニング処理を行った。ショットピーニングは、表面に予引張応力を付与しておいて行う、いわゆるストレスピーニングとした。ただし、ストレスピーニングに限らなくてもよい。
【００１０】
ショットピーニング処理においては、図７に示すように、無端金属ベルト１を、無端金属ベルト１の内周面に予引張応力（予負荷）を付与する第１のローラ２と、無端金属ベルト１の外周面に予引張応力（予負荷）を付与する第２のローラ３とを含む、３つ以上のローラ２、３、４に巻掛け、無端金属ベルト１の内周側から投射ノズル５より無端金属ベルト１の第１のローラ２への巻掛け部分に向けてショット粒６を投射し、無端金属ベルト１の外周側から投射ノズル７より無端金属ベルト１の第２のローラ３への巻掛け部分に向けてショット粒８を投射した。内周側の投射位置で、外周側の投射位置とは逆方向の予負荷曲率を与えた。予負荷曲率半径Ｒは２０ｍｍとした。９、１０はシャッタで、シャッタを開閉させて投射時間をコントロールした。
【００１１】
ショットピーニング条件は、ショット粒平均硬度６７５ＨＶ、投射速度９０ｍ／ｓにて行った。残留応力分布形態の違いについては、使用するショット粒の平均粒度を７０μｍおよび１１０μｍとすることで変化させた。
ショットピーニング処理後、無端金属ベルト１に所定温度となるよう加熱処理を施し、各温度に所定時間（３００ｓｅｃ）保持した後、室温まで冷却した。その直後から７２０時間までの無端金属ベルト１の周長の経時変化を調査した。
結果を図１、図２に示す。図１はショット粒の平均粒度が７０μｍの場合、図２はショット粒の平均粒度が１１０μｍの場合である。この結果から、いずれのショット条件のものも７０℃以上で周長の経時変化が抑制されることが明らかになった。
【００１２】
一方保持時間の影響を見るために、各温度での保持時間を３０ｓｅｃ、３００ｓｅｃに変化させて周長変化量を測定した。結果を図３、図４に示す。図３はショット粒の平均粒度が７０μｍの場合、図４はショット粒の平均粒度が１１０μｍの場合である。図３、図４から、７０℃以上では、保持時間の影響はほとんど無いことがわかる。
【００１３】
加熱後の無端金属ベルトの周長の変化が抑制される理由は、ショットピーニング処理時に著しい塑性変形に伴って発生した転位が時間の経過とともに移動するか、もしくはその転位周りの材料組織的な変化が起因しているものと推察される。この変化が無端金属ベルトの加熱により著しく促進され飽和してしまうため、その後の経時変化はほとんど起こらないものと考えられる。
【００１４】
ショットピーニング後の加熱による無端金属ベルト表面部の圧縮残留応力の変化を見るために、ショットピーニング後に各温度で３００ｓｅｃ保持した後、空冷し、無端金属ベルト表面部の圧縮残留応力を測定した。結果を図５に示す。図５から、３００℃以下ではショットピーニング後の加熱による無端金属ベルト表面部の圧縮残留応力の低下が生じないことがわかる。また、３００℃を越える加熱は、ショットピーニングにより付与された圧縮残留応力が減少する弊害が発生するため、処理条件としては不適当であることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の無端金属ベルトの製造方法によれば、ショットピーニング処理後に無端金属ベルトの加熱処理を実施するので、ショットピーニング処理が施された無端金属ベルトの周長の変化を抑制できる。その結果、無端金属ベルトを多層化して組み合わせるにあたり、各層間のクリアランスが不安定になることを防止でき、クリアランスを高精度に管理することができるようになる。また、材料がマルエージング鋼の無端金属ベルトにおいて、加熱処理温度を７０〜３００℃に規定したので、圧縮残留応力が減少するのを抑制しながら、好適にショットピーニング処理が施された無端金属ベルトの周長の変化を抑制できる。
請求項２の無端金属ベルトの製造方法によれば、上記加熱処理に際して加熱処理温度を７０〜１００℃としたので、水を加熱しその中に無端金属ベルトを浸漬することにより、容易に、均一に加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、ショット粒径７０μｍの場合の、加熱処理後の放置時間に対する周長変化量の変化を示すグラフである。
【図２】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、ショット粒径１１０μｍの場合の、加熱処理後の放置時間に対する周長変化量の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、ショット粒径７０μｍの場合で、加熱処理時間（保持時間）を変化させた場合の、加熱処理後の放置時間に対する周長変化量の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、ショット粒径１１０μｍの場合で、加熱処理時間（保持時間）を変化させた場合の、加熱処理後の放置時間に対する周長変化量の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、ショット粒径７０μｍの場合の、ショットピーニング後加熱処理温度に対する残留応力の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の無端金属ベルトの製造方法によって製造された無端金属ベルトの斜視図とその一部断面図である。
【図７】ショットピーニング実行中のショットピーニング機の側面図である。
【符号の説明】
１  無端金属ベルト
２、３、４  ローラ
５、７  投射ノズル
６、８  ショット粒
９、１０  シャッタ
【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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