(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端金属ベルトの表面に表面硬化処理を施した後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、
表面硬化処理前後の前記無端金属ベルトの周長をそれぞれ測定し、測定された結果から表面硬化処理伸び量を演算するとともに、前記表面硬化処理の後でかつショットピーニング処理前の前記無端金属ベルトの周長からショットピーニング処理での無端金属ベルトの必要伸び量を演算し、前記表面硬化処理伸び量と前記必要伸び量とに基づいてショットピーニング処理のショット条件を設定し、前記無端金属ベルトの周長調整を行うようにした無端金属ベルトの製造方法。
【請求項２】
前記ショット条件がショット投射時間を含む請求項１記載の無端金属ベルトの製造方法。
【請求項３】
前記ショット条件が投射エア圧を含む請求項１記載の無端金属ベルトの製造方法。
【請求項４】
前記ショット条件が投射粒径を含む請求項１記載の無端金属ベルトの製造方法。
【請求項５】
前記ショット条件がショット粒硬度を含む請求項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、無端金属ベルトの周長調整を行うようにした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) ベルト等の製造における周長調整に利用できる。
【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、無端金属ベルトが薄板からなり、表面部のショットピーニングによる塑性変形層の厚さが板厚に比して無視できないレベルとなるため、ショットピーニング処理により全体の形状変化を起こし、周長が増加したりする。ショットピーニング処理により周長が変化すると製品機能のうえで問題となり、とくにリング状ベルトを積層して多層として用いる場合に問題となる。従来は、多数のベルトを生産し、その中から周長が互いに近似しているものを選択し、積層するという方法がとられていたが、極めて非効率な生産方法であった。
本出願人は、無端金属ベルトの周長はショットの投射時間とともに増加し、周長の増加率が時間とともに漸減傾向を示すが、付与される圧縮残留応力は早期に飽和することを見出し、特願２０００−３１２８２９において、ショットピーニング処理により無端金属ベルトの周長調整を行うことを提案した。そこでは、ショットピーニング処理前の無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づきショット投射時間などのショット条件を設定することで、無端金属ベルトの周長調整を行うことを提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特願２０００−３１２８２９の提案には、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した場合、ショットピーニングによる無端金属ベルトの周長の伸び特性が表面硬化処理の影響を受けるため、ショットピーニングを利用して調整された周長の精度が悪化するという問題があることがわかった。
本発明の目的は、表面硬化処理後にショットピーニングし疲労強度を向上させた無端金属ベルトの製造方法において、ショットピーニングを利用した無端金属ベルトの周長調整の精度を上げることにある。
【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つぎの通りである。
（１）  無端金属ベルトの表面に表面硬化処理を施した後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、
表面硬化処理前後の前記無端金属ベルトの周長をそれぞれ測定し、測定された結果から表面硬化処理伸び量を演算するとともに、前記表面硬化処理の後でかつショットピーニング処理前の前記無端金属ベルトの周長からショットピーニング処理での無端金属ベルトの必要伸び量を演算し、前記表面硬化処理伸び量と前記必要伸び量とに基づいてショットピーニング処理のショット条件を設定し、前記無端金属ベルトの周長調整を行うようにした無端金属ベルトの製造方法。
（２）  前記ショット条件がショット投射時間を含む（１）記載の無端金属ベルトの製造方法。
（３）  前記ショット条件が投射エア圧を含む（１）記載の無端金属ベルトの製造方法。
（４）  前記ショット条件が投射粒径を含む（１）記載の無端金属ベルトの製造方法。
（５）  前記ショット条件がショット粒硬度を含む（１）記載の無端金属ベルトの製造方法。
【０００５】
上記（１）−（５）の本発明の無端金属ベルトの製造方法では、表面硬化処理において無端金属ベルト表面部の硬化にばらつきが生じると、表面部の塑性変形抵抗が変化し、ショットーニング処理時の無端金属ベルトの周長伸び特性が変化する。表面硬化処理における上述したばらつきは表面硬化処理前後の周長変化量に強い相関があるため、周長変化量からショットピーニング処理時の無端金属ベルトの周長伸び特性を予測することができる。したがって、ショットピーニング処理前の周長に加え、上記周長変化量に基づきショットピーニング処理のショット条件を設定することで、無端金属ベルトの周長調整を精度よく行うことができる。
【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５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１に示すように、薄板金属ベルトの始端と終端を溶接して無端金属ベルト１とする。無端金属ベルト１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処理では無端金属ベルト１の周長が延びるので、ショットピーニング処理を疲労強度の向上ばかりでなく周長調整にも利用する。
【０００７】
ただし、ショットピーニング処理前に実行される表面硬化処理（たとえば、窒化処理または軟窒化処理）によってショットピーニング処理時の伸びが変化するので、その変化を、表面硬化処理前後の周長の変化から予測して、ショット条件（たとえば、ショット投射時間）を設定し、周長調整の精度を上げるようにした。
【０００８】
さらに詳しくは、ショット投射時間Ｔとショット伸び量ΔＬS との間には、図２に示すように、無端金属ベルト周長はショットの投射時間とともに増加し、したがって周長変化量は投射時間とともに増加し、周長の増加率は時間とともに漸減するという関係がある。無端金属ベルトの表面部の圧縮残留応力は時間とともに増加するが早期に（ショット投射開始後約１２秒で）飽和し、それ以上ショット投射しても残留応力は変わらない。そして、飽和応力に達すると、それ以上ショット投射しても（ショット投射開始後１８秒、３６秒ショットを続けても）、疲労強度向上効果は変わらない（ＳＮ線図は一致。図３参照）。したがって、ショット投射開始後１２秒以後のショット投射は、耐久性向上ではなく、周長調整として働く。
【０００９】
また、表面硬化処理深さと表面硬化処理伸び量ΔＬH （＝Ｌ2 −Ｌ1 ）との間には強い相関があり、表面処理深さが深いと表面処理伸びが多くなり、表面処理深さが大になるほどショットでの塑性変形抵抗が大きくなって、必要なショット伸び量を得るに必要なショット投射時間Ｔが長くなる。そのため、表面硬化処理伸び量ΔＬH （＝Ｌ2 −Ｌ1 ）とショット投射時間Ｔとの間には、表面処理伸び量ΔＬH （＝Ｌ2 −Ｌ1 ）が大きいほどショット投射時間Ｔは長くなるという関係がある。
これらの関係を統計的に調査して、ショット伸び量ΔＬS と表面硬化処理伸び量ΔＬH （＝Ｌ2 −Ｌ1 ）とショット投射時間Ｔとの関係を、図４に示すような三次元特性の関係に、予め、まとめた。
【００１０】
表面硬化処理の前に、各無端金属ベルト１の周長Ｌ1 を測定した。
ついで、無端金属ベルト１に窒化処理または軟窒化処理からなる表面硬化処理を施す。
表面硬化処理後で、ショットピーニング処理の前に、各無端金属ベルト１の周長Ｌ2 を測定した。
【００１１】
表面硬化処理前後で各無端金属ベルト１の周長を測定して、各無端金属ベルト１に対して、ショットピーニング処理前の無端金属ベルト１の周長Ｌ2 と表面硬化処理前後での前記無端金属ベルトの周長変化量（Ｌ2 −Ｌ1 ）とをそれぞれ求めた。
さらに詳しくは、表面硬化処理後の無端金属ベルト１の周長Ｌ2 から無端金属ベルト１の必要なショット伸び量ΔＬS を演算するとともに、表面硬化処理による無端金属ベルト１の伸び量ΔＬH を演算した。必要なショット伸び量ΔＬS は、互いに積層されるベルトの最も長いものの長さに合わせるための他のベルトの伸び量として求まる。また、表面硬化処理時による無端金属ベルト１の伸び量ΔＬH は、表面硬化処理前後の無端金属ベルトの周長の差（Ｌ2 −Ｌ1 ）から求まる。
【００１２】
ついで、周長Ｌ2 および周長変化量（ΔＬH ＝Ｌ2 −Ｌ1 ）に基づいてショットピーニング処理のショット条件（ショット時間Ｔを含む条件）を設定した。
さらに詳しくは、図４のショット伸び量と表面硬化処理伸び量とショット投射時間との関係から、無端金属ベルト１の必要なショット伸び量ΔＬS と表面硬化処理による無端金属ベルトの伸び量ΔＬH （＝Ｌ2 −Ｌ1 ）とに対応するショット投射時間Ｔを求めた。
【００１３】
ついで、上記で求めたショット投射時間Ｔだけのショットピーニング処理を無端金属ベルト１に施した。１２秒以後のショットピーニング処理は主に周長調整に働いており、表面硬化処理による無端金属ベルトの伸び量ΔＬH によって、投射時間は表面硬化処理を施さない場合に比べて、長くなっている。
【００１４】
上記において設定した、ショット投射時間Ｔを含むショット条件は、窒化処理または軟窒化処理の前後での周長測定結果であるからショットピーニング機外での測定結果に基づいて設定されたものであり、ショット機内での周長測定によって設定されたものではない。したがって、ショット機内での周長測定における、ローラとベルト間へのショット粒のかみこみ、ローラ面の経時摩耗、およびローラ軸受へのショット粒のかみこみ、等による測定誤差が発生するという問題を伴わなず、周長調整の精度を上げるものである。
【００１５】
具体的な実施例を示すと、つぎの通りである。
使用した無端金属ベルト１は、板厚が約０．２ｍｍ、板幅が約１２ｍｍ、周長が約７２０ｍｍのマルエージング鋼、３０個用いた。
ショットピーニング処理に先立ち、表面硬化処理（窒化処理とした）を施した。窒化層の深さは、約２０〜３０μｍであった。
【００１６】
ついで、図５に示すように、ショットピーニング処理を施した。ショットピーニングは、ベルト外周面と内周面の両方に施してショットピーニングを施した時に無端金属ベルトが多重化変形を生じないようにした。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。
ショットピーニング処理においては、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。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。
予負荷曲率半径Ｒは２０ｍｍ、投射エア圧は０．３ＭＰａ、投射粒径Φ７０μｍ、ショット粒硬度はＨＶ７００で、内外周の投射処理を同一条件で行った。
【００１７】
表面硬化処理後のショットピーニング処理による、無端金属ベルト１の周長調整と、その結果はつぎの通りであった。
ショットピーニング処理前の無端金属ベルト１の周長は、約±１５０μｍ（周長値に対し０．０２１％、標準偏差５０μｍ）のばらつきを有していたが、予め測定した値に対し、そのばらつきを打ち消す方向に投射時間を１２秒〜３６秒の間で調整した。
【００１８】
その結果、ばらつき量は約±２５μｍ（周長値に対し約±０．００３５％、標準偏差９μｍ）となり、ばらつき量を従来の約１／６、また表面硬化処理伸びを考慮しないで時間推定した場合（ばらつき量：約±５１μｍ）と比較しても１／２に抑制することができた。さらに、この結果は機内で直接測定を行った場合（ばらつき量：約±３０μｍ）と比較しても優れた精度となった。これは機外で測定することにより、前述のショット粒のかみこみ等に起因する測定誤差要因を排除できたためと考えられる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１−５の本発明の無端金属ベルトの製造方法によれば、表面硬化処理前後で周長を測定して、その周長の変化量からショットピーニング時の周長伸び特性を予測し、これに基づいてショット時間を含むショット条件を設定するようにしたので、無端金属ベルトの表面に表面硬化処理を施した後ショットピーニング処理を施すにかかわらず、周長調整の精度を上げることができる。
また、表面硬化処理前後での周長測定により、機外測定結果からショット条件を設定することができ、ショット粒のかみこみなどの誤差要因を除去でき、機内直接測定と同等以上の周長調整精度を確保できる。
【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２】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、投射時間に対する、周長変化量と残留応力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、ショット時間を変化させた時の応力振幅−繰り返し数図（Ｓ−Ｎ線図）である。
【図４】本発明の無端金属ベルトの製造方法で用いられる、必要なショット伸び量（ｍｍ）と表面硬化処理伸び量（ｍｍ）とショット投射時間（ｓｅｃ）間の関係を三次元にまとめた特性図である。
【図５】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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