(57)【要約】トロイダル型無段変速機内に支軸に回転可能に支持され、他の部材に対して摺動する摺動回転体であって、トロイダル型無段変速機の最大減速時に発生する最大せん断応力深さをＺ０と定義し、非破壊検査法で検出される欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、表面から最大せん断応力深さＺ０の２倍の深さ範囲内に、平方根長さで０．０５ｍｍ以上の欠陥を含まない。
2002057656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に設けられた入力ディスクと、出力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪及び複数の転動体を含みかつ前記入力ディスク及び出力ディスクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したトロイダル形無段変速機において、
前記入力ディスクとパワーローラ軸受の内輪が前記トロイダル形無段変速機の最大減速状態で係合し動力を伝達するときの条件で求められる最大せん断応力深さをＺｏと定義し、非破壊検査法で検出される欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、前記入力ディスクおよびパワーローラ軸受の内輪のうち少なくとも一方が、トラクション面から前記Ｚｏの２倍の深さ範囲内に前記平方根長さで０．１０ｍｍ以上の欠陥を含まないことを特徴とする。
【請求項２】
請求項１において、
前記入力ディスクおよびパワーローラ軸受の内輪のうち少なくとも一方が、前記表面から前記Ｚｏの２倍の範囲内に平方根長さで０．０５ｍｍ以上の欠陥を含まない。
【請求項３】
トロイダル形無段変速機の入力ディスクと出力ディスクのうち少なくとも１つを摺動部材とし、該摺動部材の検査すべき被検面と、該被検面に対向させた超音波探傷用探触子とを超音波伝達媒体中に浸漬させ、前記摺動部材を軸線周りに回転させ、前記超音波探傷用探触子を、前記摺動部材の軸線を含む断面において軸線方向に進退させつつ、かつ被検面の形状に沿うように前記摺動部材と超音波探傷用探触子とを相対的に走査しつつ、超音波探傷用探触子から媒体を介して摺動部材に超音波を伝播させ、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づいて摺動部材の表面及び内部に存在する欠陥を評価する方法であって、
表面探傷法又は斜角探傷法のうちのいずれか一方を用いて被検面の表面直下の範囲を探傷する方法と、
斜角探傷法又は垂直探傷法のいずれか一方を用いて上記被検面の表面直下を探傷する方法にて超音波が及ばない範囲から最大せん断応力深さＺｏの２倍の深さ範囲を検査する方法を組み合わせることで表面から探傷する方法と、を用いて、
最大せん断応力深さＺｏの２倍の深さ範囲以内を探傷し、検出された欠陥の平方根長さが０．０５ｍｍ以上となるときは該摺動部材を不合格と判定することを特徴とする。
【請求項４】
入力軸に設けられた入力ディスクと、出力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪及び複数の転動体を含みかつ前記入力ディスク及び出力ディスクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したトロイダル形無段変速機において、
前記入力ディスク、出力ディスクのうち少なくとも１つは、前記入力軸又は出力軸が挿通するディスク中心孔を有し、かつ端面からディスク中心孔の軸線に沿う方向に、ディスク幅寸法の３分の１以下の深さで、かつディスク中心孔の軸線に直交する方向で端面が有する幅の２分の１以下の距離だけディスク中心孔の内周面から半径方向外方に伸びた範囲の部位に、平方根長さで０．２０ｍｍを超える欠陥を含まないことを特徴とする。
【請求項５】
入力軸に設けられた入力ディスクと、出力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪及び複数の転動体を含みかつ前記入力ディスク及び出力ディスクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したトロイダル形無段変速機において、
前記パワーローラ軸受の内輪・外輪のうち少なくとも１つは、傾転軸が挿通する傾転軸孔を有し、転動溝のある端面から傾転軸孔の軸線に沿う方向に、前記内輪外軸の幅寸法の２分の１以下の深さで、かつ前記端面における転動溝の内縁溝から傾転軸孔の幅寸法の２分の１以下の深さでかつ、前記端面における転動溝の内縁溝から傾転軸孔の内周面までの距離の２分の１以下、内周面から半径方向外方に伸びた範囲の部位に、平方根長さで０．２０ｍｍを超える欠陥を含まないことを特徴とする。
【請求項６】
トロイダル形無段変速機の入力ディスク及び出力ディスクのうち少なくとも１つを摺動部材とし、該摺動部材の検査すべき被検面と、該被検面に対向させた超音波探傷用探触子とを超音波伝達媒体中に浸漬させ、前記摺動部材を軸線周りに回転させ、前記超音波探傷用探触子を、前記摺動部材の軸線を含む断面において軸線に進退させ、かつ被検面であるディスクの頂部にある端面の形状に沿うように前記摺動部材と超音波探傷用探触子とを相対的に走査しつつ、超音波端子から媒体を介して摺動部材に超音波を伝播させ、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づいて摺動部材の表面及び内部に存在する欠陥を評価する方法であって、
表面探傷法又は斜角探傷法のうちのいずれか一方を用いて被検面の表面下の範囲を探傷する方法と、斜角探傷法又は垂直探傷法のいずれか一方を用いて上記被検面の表面下を探傷する方法にて超音波が及ばない範囲で前記端面から探傷する方法と、を用いて、
前記端面からディスク中心孔の軸縁に沿う方向に、ディスク幅寸法の３分の１以下の深さで、かつディスク中心孔の軸線に直交する方向で、端面が有する幅の２分の１以下の距離だけ、ディスク中心孔の内周面から半径方向外方に伸びた範囲の部位に検出された欠陥が平方根長さで０．２０ｍｍを超えるときは、当該摺動部品を不合格と判定することを特徴とする。
【請求項７】
パワーローラ軸受の内輪及び外輪のうち少なくとも１つを摺動部材とし、該摺動部材の検査すべき被検面と、該被検面に対向させた超音波探傷用探触子とを超音波伝達媒体中に浸漬させ、前記摺動部材を軸線周りに回転させ、前記超音波探傷用探触子を、前記摺動部材の軸線を含む断面において軸線に進退させ、かつ被検面である転動溝のある側の端面の形状に沿うように、前記摺動部材と超音波探傷用探触子とを相対的に走査しつつ、超音波端子から媒体を介して摺動部材に超音波を伝播させ、摺動部材から反射される超音波エコーの波形に基づいて摺動部材の表面及び内部に存在する欠陥を評価する方法であって、
表面探傷法又は斜角探傷法のうちのいずれか一方を用いて被検面の表面直下の範囲を探傷する方法と、斜角探傷法又は垂直探傷法のいずれか一方を用いて上記被検面の表面直下を探傷する方法に超音波が及ばない範囲で、前記端面から探傷する方法と、を用いて、
前記端面から傾転軸孔の軸線に沿う方向に、前記内輪・外輪の幅寸法の２分の１以下の深さで、かつ前記端面における転動溝の内縁溝から傾転軸孔の内周面までの距離の２分の１以下、内周面から半径方向外方に伸びた範囲の部位に検出された欠陥サイズが平方根長さで０．２０ｍｍを超えるときは、当該摺動部品を不合格と判定することを特徴とする。
【請求項８】
トロイダル型無段変速機内に支軸に回転可能に支持され、他の部材に対して摺動する摺動回転体であって、
トロイダル型無段変速機の最大減速時に発生する最大せん断応力深さをＺ０と定義し、非破壊検査法で検出される欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、表面から前記最大せん断応力深さＺ０の２倍の深さ範囲内に、前記平方根長さで０．１０ｍｍ以上の欠陥を含まないことを特徴とする。
【請求項９】
請求項８において、
前記表面は、前記他の部材との相互摺動接触により動的繰り返し応力を受けるトラクション面である。
【請求項１０】
請求項８において、
前記他の部材は、パワーローラ軸受の内輪である。
【請求項１１】
請求項８において、
前記他の部材は、入力ディスク又は出力ディスクである。
【請求項１２】
トロイダル型無段変速機内に支軸に回転可能に支持され他の部材に対して摺動して用いられる摺動回転体を、超音波探触子とともに伝達媒体中に浸漬させ、前記超音波探触子から前記伝達媒体を介して前記摺動回転体に超音波を入射し、前記摺動回転体から反射される超音波エコーの波形に基づいて該摺動回転体の表面および内部に存在する欠陥を評価する方法において、
（ａ）表面波探傷法および斜角探傷法のうちの少なくとも一方を用いて前記摺動回転体の表面および表面直下の部位を探傷する工程と、
（ｂ）斜角探傷法および垂直探傷法のうちの少なくとも一方を用いて前記摺動回転体の内部であって、トロイダル型無段変速機の最大減速時に発生する最大せん断応力深さをＺ０と定義したときに、前記表面から前記最大せん断応力深さＺ０の２倍の深さまでの部位を探傷する工程と、
（ｃ）欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、前記工程（ａ）および（ｂ）で検出される欠陥が前記平方根長さで０．０５ｍｍ以上であるときは該摺動回転体を不合格と判定し、前記工程（ａ）および（ｂ）で検出される欠陥が前記平方根長さで０．０５ｍｍ未満であるときは該摺動回転体を合格と判定することを特徴とする。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記工程（ａ）および（ｂ）では、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲内で所定周波数の超音波を用いる。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記工程（ａ）では、５ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内で所定周波数の超音波を用いる。
【請求項１５】
請求項１２において、
前記工程（ｂ）では、１０ＭＨｚ〜２５ＭＨｚの範囲内で所定周波数の超音波を用いる。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、トロイダル型無段変速機（ＣＶＴ）に用いられるディスクおよびパワーローラ軸受などの高信頼性ＣＶＴ用摺動回転体及びその評価方法に関する。
背景技術
トロイダル型無段変速機（ＣＶＴ）に用いられる入・出力ディスクおよびパワーローラ軸受、その使用環境が高荷重、高面圧であり、かつ重要保安部品と位置付けられており、割損および短時間での剥離を防止するため、耐久性向上に向けられた数多くの技術が提案されている。例えば特開平１３−０３２９００号公報（以下、先行文献１という）には、入・出力ディスクおよびパワーローラ軸受に用いられる合金鋼の化学成分や機能面表面の炭素量、窒素量および表面硬さなどを限定するなど耐久性を向上させるために好適な合金成分、熱処理品質等が開示されている。
また、特開２００１−０２６８４０号公報（以下、先行文献２という）には、鋼中の大型非金属介在物が起点となって短期間で発生する割損および剥離を防止するために、高清浄度鋼を採用するとともに、さらに、図９に示す入出力ディスクのトラクション面６２とその表層部位、および図１０に示すパワーローラ軸受の内輪のトラクション面６７とその表層部位に大型非金属介在物が存在しないことを保証するために、超音波探傷検査を行う方法を用いて、例えば表面から０．５ｍｍ以内に最大０．１ｍｍ以上の非金属介在物が存在しないことを保証したＣＶＴ用部材が開示されている。
また、トロイダル型無段変速機ディスクおよびパワーローラの使用環境は後述するその性質から他の形式の無段変速機に比べて高いトルクの伝達能力が要求され、非常に大きな曲げ応力、および繰り返し応力を受けるため、これにより破損しない耐久性の高い材料の適応が必要とされている。このため、本発明者らは特開平１１−１９３８５５号公報（以下、先行文献３という）においてＣＶＴディスクおよびパワーローラに特に必要な耐久性を満足する鋼の管理法を求め提案してきた。
従来、軸受リングの素材として使用される鋼材の内部欠陥の検出については、製鋼工程において超音波探傷法による欠陥検査が行われているのみであった。この探傷法は圧延後の鋼材を水中または台上で鋼材の外周面から内部へ超音波を伝達させて探傷を行うものであり、例えば「特殊鋼４６巻６号第３１頁、（社）特殊鋼倶楽部」（以下、先行文献４という）に記載された垂直探傷法などが知られている。
製鋼メーカーでの、鋼材の欠陥（非金属介在物等）に対する検査では、その性格上幅数百μｍおよび長さ数ｍｍ以上の大きな欠陥のみの検出にとどまっており、加えて代表検査（抜取り検査）を行うことにより全体として高清浄度の鋼が管理されているとはいえ、現状技術では有害となる介在物の有無を全数について把握しで保証するところ（全数検査）までには至っていない。
また、近年の非破壊検査技術の進歩を背景として、超音波探傷法では高い周波数を用いることにより例えば０．０１ｍｍ（１０μｍ）程度の微小サイズの非金属介在物まで検出可能になってきている。ただし、超音波探傷法では周波数を高くすると鋼材内部での超音波の減衰が増大して実用的ではなく、とくに鋼材表面の粗さが粗くなると超音波の減衰がさらに大きくなるため、実用的には未だ製品として全量検査の可能な介在物の大きさの範囲としては、幅数百μｍおよび長さ数ｍｍ以上の大きな欠陥のみの検出にとどまっているのが現状である。
トロイダル型無段変速機（ＣＶＴ）ディスクおよびパワーローラ軸受部材の内部（特に表面近傍）に大きな欠陥があった場合は、曲げ応力を繰り返し受けることで比較的短時間で破損に至ることがある。とくに大型ＣＶＴの摺動部材は高い曲げ応力を繰り返し受けるので、従来の汎用転がり軸受が受けている最大応力発生位置よりも深いところを起点として剥離や割れを生じる傾向にある。具体的には、大型ＣＶＴの入・出力ディスク３１，３２においては、図１１中に斜線で示した部位（トラクション面６２及びその表層部位）に大きな繰り返し曲げ応力が加わり、高い引張り応力が発生する。また、大型ＣＶＴのパワーローラ軸受の内輪においては、図１２中に斜線で示した部位（トラクション面６７、内周面６８、転動面６９及びその表層部位）に大きな繰り返し曲げ応力が加わり、高い引張り応力が発生する。このため、これらの面６２，６７，６８，６９や表層部位を起点として剥離や割れが発生しやすい。
ところで、上記の先行文献１には、剥離や割れの発生を防止するために合金成分の好適化や熱処理品質を特定化することが提案されている。しかし、この先行文献１の発明は、図１１に示す入・出力ディスク３１，３２のトラクション面６２及びその表層部位の強化と、図１２に示すパワーローラ内輪３６ａ，３７ａのトラクション面６７、内周面６８、転動面６９及びその表層部位の強化とを図ることにより、全体的な強度向上を狙ったものであり、剥離や割れの起点となる大型介在物そのものを改善することに向けられた提案ではない。
また、上記の先行文献２には、図１１に示す入・出力ディスク３１，３２のトラクション面６２、内周面６３とその表層部位、および図１２に示すパワーローラ内輪３６ａ，３７ａのトラクション面６７、内周面６８、転動面６９のうち、特にトラクション面６２，６７に当たる表層部位の大型介在物を検出し、保証することで割損および短時間での剥離を防止することが提案されている。しかし、この先行文献２の発明はトラクション面６２，６７の表層部位のみは精密検査（又は全数検査）の対象とするものであるが、トラクション面以外の面６３，６８，６９の表層部位を精密検査（又は全数検査）の対象とするものではない。
今後ＣＶＴに求められる要求として、ディスクおよびパワーローラの長寿命化、割損防止はもとより、突発的に発生する短寿命な軸受の撲滅が求められている。これは、これからの自動車の保障期間延長化に伴い、従来よりも更に厳しい条件下であっても短寿命品の発生のおそれが無い、高信頼性のＣＶＴ用部材が要望されているものである。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、摺動面に剥離を生じにくい長寿命のＣＶＴ用摺動回転体および、ＣＶＴ構成部材の稼動時に特に応力の高くなる内径端部の表層部位に存在する欠陥（特に、非金属介在物）を高精度に全数検出することができる高信頼性のＣＶＴ用摺動回転体の評価方法を提供することを目的とする。
発明の開示
トロイダル型ＣＶＴは、その他のＣＶＴ（例えばベルト型ＣＶＴ）より大きな入力トルクにも耐えることができるのが特徴の一つである。大きなトルクを発生する大排気量車を対象とした場合に、トロイダル型ＣＶＴはより大きな入力トルクを受けることとなる。トロイダル型ＣＶＴはベルト式ＣＶＴに比べて大きな荷重を受けることが可能な方式であるため、さらに高い荷重や面圧がディスクおよびパワーローラにかかることとなる。今後将来的には、トロイダル型ＣＶＴでは繰り返し曲げ疲労を受ける部位がさらに深いところに位置することが予想される。
本発明者らは、先行文献２において、トラクション面の直下０．５ｍｍ以内に存在する最大径０．１ｍｍ以上の非金属介在物を制限することにより、これら部材の割損を防止できることを提案している。すなわち本発明者らは、鋭意研究の結果、トラクション面から０．５ｍｍ以内に存在する最大径０．１ｍｍ以上の非金属介在物（欠陥）がＣＶＴ部品の曲げ疲労破壊の起点となるということが判明し、その知見に基づく具体的解決手段を先行文献２において提案した。
しかし、その後の研究の結果、非金属介在物の位置が上記の先行文献２で示した位置よりも深いところであっても、トロイダル型ＣＶＴ部品の使用条件がさらに厳しくなると曲げ疲労破壊（以下、単に「破損」という）が発生することが判明した。すなわち、本発明者らが従来に比べてより厳しい応力条件下で研究を行った結果、先行文献２に開示した深さよりもさらに深い位置においても破損を生じる場合があること、および同文献２に開示した大きさよりもさらに小さな欠陥においても破損を生じる場合があることが判明した。
そこで、本発明者らは、入力トルクと破損および非金属介在物の大きさとの関係について鋭意研究した。その結果、トロイダル型ＣＶＴ部品が受ける最大せん断応力位置（Ｚ０）の２倍の深さ以内の領域に平方根長さで０．１ｍｍ以上（より好ましくは０．０５ｍｍ以上）の欠陥を存在させないようにすると、トロイダル型ＣＶＴ部品の破損を防止できるということが判明した。
さらに、摺動面は、ディスクとパワーローラとの間で、転がり疲労を受けており、摺動面直下に大型の非金属介在物が存在すると、短寿命で剥離を生じるという問題があった。トロイダル型ＣＶＴ部品に剥離が生じると、自動車の走行に障害が生じることになることから、転がり疲労に対して長寿命化を図るのはもとより、短寿命品の撲滅が重要である。本発明者らはこれらの課題を解決するために、入力トルクと剥離、非金属介在物の大きさとの関係について鋭意研究した結果、トロイダル型ＣＶＴ部品が受ける最大せん断応力位置（Ｚ０）の２倍の深さ以内に平方根長さで０．０５ｍｍ以上の非金属介在物を無くすることで、短期間での剥離を防止できることが判明した。
一方、本発明者らは、ＣＶＴのディスクとパワーローラ軸受の摺動面下に存在する非金属介在物を評価する方法として超音波探傷法に注目し、検査法の改良に鋭意努力した結果、斜角法（表面波法）を適応することで、表面から０．５ｍｍ以内に存在する０．１ｍｍ以下の非金属介在物を検出することが可能なことを見出し、これを上記の先行文献２において開示した。しかし、先行文献２に開示した発明では主として表面から０．５ｍｍ以内と比較的浅い位置の欠陥検出を目的としていたため、本発明の（Ｚ０）の２倍の深さになると、入力トルクの大小にもよるものの、例えば２ｍｍから３ｍｍの深さまでが対象となり、これは、従来の対象深さの６倍にも達する深い位置で、さらに平方根長さで０．０５ｍｍ以上または０．１ｍｍ以上の欠陥（非金属介在物、地きず（ｍａｃｒｏ−ｓｔｒｅａｋ　ｆｌｏｗ）、開口クラックを含む）も検出する必要がある。
上記の先行文献２は表面下０．５ｍｍまでの深さの欠陥検出方法を開示するものでもあるが、さらに本発明者らは表面下０．５ｍｍ以上の深い部位を高精度に検査することができる超音波探傷方法について鋭意研究を積み重ね、本発明を完成させるに至った。
本発明に係るトロイダル型無断変速機は、入力軸に設けられた入力ディスクと、出力軸に設けられた出力ディスクと、内輪、外輪及び複数の転動体を含みかつ前記入力ディスク及び出力ディスクに前記内輪が係合して前記入力軸の動力を前記出力軸に伝達するパワーローラ軸受と、を含んで構成したトロイダル形無段変速機において、前記入力ディスクとパワーローラ軸受の内輪が前記トロイダル形無段変速機の最大減速状態で係合し動力を伝達するときの条件で求められる最大せん断応力深さをＺｏと定義し、非破壊検査法で検出される欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、前記入力ディスクおよびパワーローラ軸受の内輪のうち少なくとも一方が、トラクション面から前記Ｚｏの２倍の深さ範囲内に前記平方根長さで０．０５ｍｍ以上の欠陥を含まないことを特徴とする。
本発明に係るトロイダル型無断変速機用摺動回転体は、トロイダル型無段変速機内に支軸に回転可能に支持され、他の部材に対して摺動する摺動回転体であって、トロイダル型無段変速機の最大減速時に発生する最大せん断応力深さをＺ０と定義し、非破壊検査法で検出される欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、その表面から前記Ｚ０の２倍の深さ範囲内に、前記平方根長さで０．０５ｍｍ以上の欠陥を含まないことを特徴とする。
欠陥には、非金属介在物、地きず（ｍａｃｒｏ−ｓｔｒｅａｋ　ｆｌｏｗ）、開口クラックが含まれる。ＣＶＴ部品から検出される欠陥の大部分は非金属介在物であるので、図７，８に斜線で示す部位に大型の非金属介在物が存在しないようにすることが肝要である。大型の非金属介在物とは一般的には最大径が０．０５ｍｍ以上のものをいうが、非金属介在物には種々の形状のものが存在する。そこで、本発明全体において欠陥のサイズを平方根長さで定義することとした。
ここで「平方根長さ」は、欠陥の形状に応じて次の１）および２）のようにそれぞれ求められる。
１）欠陥の形状が線状である場合（線状欠陥）は、その長さＬと幅Ｄとの積の平方根（Ｌ×Ｄ）１／２を平方根長さとする。
２）欠陥の形状が粒状、球状または塊状である場合（非線状欠陥）は、その最大径（長軸径）Ｄ１と最小径（短軸径）Ｄ２との積の平方根（Ｄ１×Ｄ２）１／２を平方根長さとする。
第１の発明では、摺動回転体（入力ディスク、パワーローラ軸受の内輪）の表面が摺動面（トラクション面）である場合は、その摺動面（トラクション面）から最大せん断応力深さＺ０の２倍の深さ範囲内に存在する欠陥を対象とし、それを表面波探傷法、斜角探傷法及び垂直探傷法の組み合せを用いて検出し、その検出結果に基づいて合否を判定し、前記深さ範囲の部位に平方根長さで０．１０ｍｍ以上の欠陥を含ませないものとする（請求項１）。この場合に、０．０５ｍｍ以上の欠陥（特に非金属介在物）を含ませないようにすることが品質保証上さらに好ましい（請求項２）。
また、上記他の部材がパワーローラ軸受の内輪である場合、すなわち摺動回転体が入力ディスク又は出力ディスクである場合は、図７に示すように、内周面側から端面の径方向長さの少なくとも半分の深さＬ１で、かつ端面側から内周面の軸方向長さの少なくとも三分の一の深さＣ／３にある部位に、平方根長さで０．２０ｍｍを超える欠陥（特に非金属介在物）を含まないことが好ましい（請求項３）。
また、上記他の部材が入力ディスク又は出力ディスクである場合、すなわち摺動回転体がパワーローラ軸受内輪である場合は、図８に示すように、内周面側から端面の径方向長さの少なくとも半分の深さＬ２で、かつ端面側から内周面の軸方向長さの少なくとも半分の深さＦ／２にある部位に、平方根長さで０．２０ｍｍを超える欠陥（特に非金属介在物）を含まないことが好ましい（請求項４）。
本発明に係るトロイダル型無段変速機用摺動回転体の評価方法は、トロイダル型無段変速機内に支軸に回転可能に支持され他の部材に対して摺動して用いられる摺動回転体を、超音波探触子とともに伝達媒体中に浸漬させ、前記超音波探触子から前記伝達媒体を介して前記摺動回転体に超音波を入射し、前記摺動回転体から反射される超音波エコーの波形に基づいて該摺動回転体の表面および内部に存在する欠陥を評価する方法において、
（ａ）表面波探傷法および斜角探傷法のうちの少なくとも一方を用いて前記摺動回転体の表面および表面直下の部位を探傷する工程と、
（ｂ）斜角探傷法および垂直探傷法のうちの少なくとも一方を用いて前記摺動回転体の内部であって、トロイダル型無段変速機の最大減速時に発生する最大せん断応力深さをＺ０と定義したときに、前記表面から前記最大せん断応力深さＺ０の２倍の深さまでの部位を探傷する工程と、
（ｃ）欠陥の形状に応じて求められる該欠陥のサイズを平方根長さと定義したときに、前記工程（ａ）および（ｂ）で検出される欠陥が前記平方根長さで０．１０ｍｍ以上（好ましくは０．０５ｍｍ以上）であるときは該摺動回転体を不合格と判定し、前記工程（ａ）および（ｂ）で検出される欠陥が前記平方根長さで０．１０ｍｍ未満（好ましくは０．０５ｍｍ未満）であるときは該摺動回転体を合格と判定することを特徴とする。
超音波が入射する表面（入射面）は、摺動回転体のトラクション面または端面である。トラクション面は、他の部材との相互摺動接触により動的繰り返し応力を受ける面である。
上記摺動回転体が入力ディスク又は出力ディスクである場合は、超音波は端面から摺動回転体の内部に入射される（請求項５）。この端面は、支軸に接触又は対面する内周面とトラクション面との間に挟まれたところに位置し、かつ支軸に実質的に直交する面である。図１５および図１６に示すように、内周面６３側から端面７０の径方向長さＷの半分（Ｌ１）で、かつ端面７０側から内周面６３の軸方向長さの少なくとも三分の一の深さＣ／３にある部位に対して、端面７０側から超音波４を入射し、端面７０の直下で、かつ内周面６３の直下の表層部位を探傷する。
上記摺動回転体がパワーローラ軸受の内輪である場合も、超音波は端面から摺動回転体の内部に入射される（請求項６）。この端面は、ピボット軸５０が接触又は対面する内周面と、ピボット軸と転動溝とに挟まれたところに位置し、かつピボット軸に実質的に直交する面である。図１７および図１８に示すように、内周面６８側から端面７５の径方向長さＧの半分（Ｌ２）で、かつ端面７５側から内周面６８の軸方向長さの少なくとも半分の深さＦ／２にある部位に対して、端面７５側から超音波４を入射し、端面７５の直下で、かつ内周面６８の直下の表層部位を探傷する。
この場合に、工程（ａ）および（ｂ）では、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲内で所定周波数の超音波を用いることが好ましく、さらに好ましくは工程（ａ）では５ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲内で所定周波数の超音波を用い、前記工程（ｂ）では１０ＭＨｚ〜２５ＭＨｚの範囲内で所定周波数の超音波を用いることが望ましい。
具体例では、表面から０．５ｍｍまでの深さの検査には斜角法または表面波法を使用して、周波数５ＭＨｚから３０ＭＨｚ、好ましくは５ＭＨｚから１５ＭＨｚにて探傷する。さらに超音波が材料内部で減衰して検出が困難となる表面から０．５ｍｍを超える深さの検査には斜角法または垂直探傷法を用いる。
また、具体例では、表面から０．５ｍｍを超え、最大せん断応力深さＺ０の２倍までの範囲（実用的には２〜３ｍｍ深さ）を検査する場合は、斜角法または垂直探傷法を使用して、周波数５ＭＨｚから３０ＭＨｚ、好ましくは１０ＭＨｚから２５ＭＨｚにて探傷する。このように両者を組み合わせることにより上記課題を解決することができる。
なお、深い範囲を検出するために用いられる方法として、一般的には垂直探傷法（水浸法）であるが、０．５ｍｍより浅い位置は、音波が表面で反射する表面エコーにより検出不可能な領域（不感帯）となり、垂直探傷法では探傷することができない。そこで、本発明者らは、表面直下の表層域に存在する非金属介在物を検出するために特定の表面から超音波を入射してＣＶＴ部材を高精度に探傷することができる最適の方法を見出したものである。
これまで、超音波探傷での検出限界は一般的に１／２波長と言われているが、本発明法によると表面近傍では平方根長さで０．０５ｍｍまでの欠陥の検出は可能となる。しかし、その場合に５ＭＨｚ以下の周波数では目的の大きさの欠陥が検出することが困難となり、また、３０ＭＨｚを超える周波数では音波の減衰が大きく、目的の深さまでの探傷が困難なことから、探傷周波数は５ＭＨｚ以上３０ＭＨｚ以下の範囲に限定した。さらに好ましくは表面から０．５ｍｍまでの範囲では５ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ以下の周波数が好ましく、０．５ｍｍから最大せん断応力深さＺ０の２倍の範囲（実用的には２〜３ｍｍ深さ）までの範囲では１０ＭＨｚ以上２５ＭＨｚ以下の周波数が好ましい。これらの特定周波数域の超音波を探傷深さに応じてそれぞれ使い分けることにより、所望の大きさの検出強度が最大となる。上記は、トラクション面以外で、高い曲げ応力を受ける部位を探傷する場合に適している。
（作用）
トロイダル型無段変速機（ＣＶＴ）は、その使用環境が高荷重、高面圧であるので、汎用の転がり軸受よりもはるかに大きな負荷を受ける。特に入・出力ディスクでは図１１中の斜線部位（面６２，６３及びその直下の表層部位）に繰り返し曲げ応力が加わり、高い引張り応力が発生する。また、同様にパワーローラ軸受内輪では図１２中の斜線部位（面６７，６８，６９及びその直下の表層部位）に繰り返し曲げ応力が加わり、高い引張り応力が発生する。このため、これらの部位を起点として入・出力ディスク及びパワーローラ軸受内輪に剥離や割れを生じやすい。
このような剥離や割れを防止するために、先行文献２では入出力ディスクのトラクション面６２、パワーローラ軸受内輪のトラクション面６７及びこれらの直下の表層部位に大型の非金属介在物が存在しないことを保証する超音波探傷検査方法を開示している。しかし、同文献２の検査方法は、トラクション面６２，６７からの深さが浅いところの部位を対象にしており、トラクション面からさらに深さが深いところの部位は対象としていない。また、同文献２の検査方法はトラクション面直下の表層部位のみを対象にしており、トラクション面から離れたその他の表層部位は対象としていない。
トロイダル型ＣＶＴの主な用途は乗用車であるが、万一、入・出力ディスクやパワーローラ軸受に損傷（剥離や割れ）を生じた場合は、ＣＶＴ機構内の他の部品が致命的なダメージを受けて重大な事故につながるおそれがある。特に、乗用車の走行中に入・出力ディスク又はパワーローラ軸受内輪が割れると、大事故に発展する可能性があるので、これら部品に割れがまったく発生しないように品質保証する必要がある。
本発明者らは、ＣＶＴ実機内での入・出力ディスク及びパワーローラ軸受内輪に繰り返し曲げ応力が加わった場合を想定して、それぞれの部材に発生する応力分布についてコンピュータグラフィックスシミュレーションを利用した有限要素法（ＦＥＭ）により解析した。その結果、図１３，１４に示すようにトラクション面６２，６７以外の面６３，６８，６９，７０，７５の表層部位（内周面の一方端部）にも高応力発生領域７１，７６が存在することが判明した。すなわち、入・出力ディスク３１，３２においては、図１３に示すように内周面６３と端面７０とが交叉するコーナーエッジ７１及びその近傍に局部応力集中が発生しやすいことが判明し、パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａにおいては、図１４に示すように内周面６８と端面７５とが交叉するコーナーエッジ７６及びその近傍に高応力が発生しやすいことが判明した。
そこで本発明者らは、これらの高応力発生領域７１，７６に着目し、この表層部位に含まれる大型非金属介在物の大きさと深さ位置と割れ（剥離）との相関について鋭意研究した結果、図７および図８の斜線で示す領域に平方根長さで０．２ｍｍ以上の大型非金属介在物を含まないようにすることにより、ディスクおよびパワーローラ軸受内輪の各サイズに拘わらず割れ（剥離）を防止できることを見出した。すなわち、入・出力ディスク３１，３２の高応力発生領域７１は図７に斜線で示す部位６１にあたり、パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａの高応力発生領域７６は図８に斜線で示す部位６６にあたる。
なお、本発明者らは、入・出力ディスクおよびパワーローラ軸受のサイズの大小に拘わることなく、図７，８に斜線で示す領域の部位が、ある一定の清浄（実質的に無欠陥）であれば、保証寿命の期間中は剥離や割れを生じないことを確認している。
ここで「表層部位」というときは、表面直下のみを指すのではなく、表面からある程度の深さまで少し入った部位をも含み、さらに表面そのものをも含む。
本発明者らは、トロイダル型ＣＶＴ設計条件から下記の手順に従って最大せん断応力深さＺｏを求め、求めたＺｏ値を基準として垂直探傷法、斜角探傷探傷法、表面波探傷法の各種超音波探傷法を入・出力ディスクおよびパワーローラ軸受内輪に適用して調べた。その結果、表３に示すように表面からの深さがＺｏの１倍から２倍の範囲には斜角探傷法が最も適し、表面からの深さがＺｏの２倍以上の範囲には表面波探傷法又は垂直探傷法が最も適していることが判明した。
このトロイダル型ＣＶＴの入出力ディスクとパワーローラ軸受内輪とが回転接触する際のＺ０そのものについて、およびＺ０の求めかたについて、図１９および図２０を参照して説明する。
トロイダル型ＣＶＴの入出力ディスク及びパワーローラ軸受の構成部材には大きな繰返し剪断応力と大きな繰返し曲げ応力とが複合的に重なりあって作用するため、汎用の転がり軸受とは異なる厳しい応力負荷状態となり、ＣＶＴ構成部材に動的最大剪断応力が発生する位置は汎用転がり軸受のそれよりも深くなる。
ここでは、動的最大剪断応力が作用する深さ位置を「最大せん断応力深さＺ０」と呼ぶこととする。この最大せん断応力深さＺ０は、ＣＶＴを設計するときに、各構成部材の転がり寿命の計算に用いられる。
Ｈｅｒｔｚの接触理論を用いて最大せん断応力深さＺ０の求めかたについて説明する。物体１と物体２が弾性接触したときに、第１面（回転方向に直交する面Ｉ）と第２面（回転方向に直交する面ＩＩ）とに対応する物体１，２の曲率半径をそれぞれρ１１，ρ１２，ρ２１，ρ２２と表示することとする。ここで、ＴＣＶＴ軸受のディスク（物体１）とパワーローラ（物体２）との接触に適用したときに、両物体１，２の接触は次式（１），（２），（３），（４）で与えられる。
ａ＝（５０．５×１０−３）μ・（Ｐ／Σρ）１／３　　…（１）
ｂ＝（５０．５×１０−３）ν・（Ｐ／Σρ）１／３　　…（２）
ｂ／ａ＝｛（ｔ２−１）（２ｔ−１）｝１／２＝ｋ１　　…（３）
ｃｏｓτ＝｜ρ１１−ρ１２＋ρ２１−ρ２２｜／Σρ　…（４）
ただし、記号ａは接触楕円長軸半径を、記号ｂは接触楕円短軸半径を、記号τは補助角を、記号μとνはそれぞれｃｏｓτに関する定数を、記号Ｐは荷重を、そして記号Σρ（＝ρ１１＋ρ１２＋ρ２１＋ρ２２）は２つの弾性体の接触点で互いに直角をなす主曲率の総和をそれぞれ表わす。
なお、上記のパラメータμ，ν，ｋ１は次の関係にある。
μ＝｛２Ｅ（ｋ２）／πｋ１２｝１／３
ν＝｛２Ｅ（ｋ２）ｋ１／π｝１／３
ｋ１＝ｂ／ａ
ｋ２＝（１−ｋ１２）１／２
したがって、パラメータμ，νは第２種完全だ円積分により求まる定数である。
上式（１）から接触楕円長軸半径ａを、上式（２）から接触楕円短軸半径ｂをそれぞれ求め、これらを上式（３）に代入してパラメータｔについて解くと、動的最大剪断応力発生位置Ｚｏ（表面からの深さ）は下式（５）で与えられることが「軸受潤滑便覧（日刊工業新聞社；軸受潤滑便覧編集委員会編；昭和３６年発行）」（以下、文献５という）の第２３０〜２４０頁に記載されている。
Ｚｏ＝ｂ｛（ｔ＋１）（２ｔ−１）１／２｝−１　　　　…（５）
なお、上記のＺｏは下式（６）の関係から最大接触圧力Ｐｍａｘを用いても求めることができる。
Ｐｍａｘ＝［１８８×｛Ｐ（Σρ）２｝１／３］／μν
…（６）
（計算事例）
次に、上式（１）〜（６）に具体的に各パラメータの数値を代入して最大せん断応力深さＺｏと最大接触圧力Ｐｍａｘをそれぞれ求めてみる。各パラメータの数値の一例を列挙する。
ディスク半径ｒｏ＝４０ｍｍ
パワーローラ半径Ｒ２２＝３２ｍｍ
接触角φ＝３５．４°（ＣＶＴの最大減速時の接触条件）
荷重Ｐ＝５２２００Ｎ
パワーローラ回転中心間距離Ｄ＝２ｒ１＝１３０ｍｍ
係数ｋｏ＝｛（φＤ／２）−ｒｏ｝／ｒｏ＝０．６２５
上記の数値を用いて曲率半径ρ１１，ρ１２，ρ２１，ρ２２をそれぞれ求める。但し、ρ１１，ρ１２，ρ２１，ρ２２の値は小数点下５桁を四捨五入した。
ρ１１＝ｃｏｓφ／｛ｒｏ（１＋ｋｏ−ｃｏｓφ）｝＝０．０２５２
ρ１２＝−１／ｒｏ＝−０．０２５
ρ２１＝１／ｒｏ＝０．０２５
ρ２２＝１／Ｒ２２＝０．０３１３
よって、
Σρ＝ρ１１＋ρ１２＋ρ２１＋ρ２２＝０．０５６５
｜ρ１１−ρ１２＋ρ２１−ρ２２｜＝０．０４３９
これらの数値を上式（４）に代入してｃｏｓτの値を求める。但し、ｃｏｓτの値は小数点下３桁を四捨五入した。
ｃｏｓτ＝０．０４３９／０．０５６５＝０．７８
文献５の付表（楕円積分表）を用いてｃｏｓτ＝０．７８に対応するパラメータμとνをそれぞれ求める。但し、文献５の付表に載っていない中間値は比例計算法により算出した。
μ＝２．１９６，　　ν＝０．５５８１
これらμ，νの値とＰ，Σρの各値を上式（１），（２）にそれぞれ代入して、接触楕円の長軸半径ａおよび短軸半径ｂをそれぞれ求める。
ａ＝５．０５，　　ｂ＝１．２８３
これらの数値を上式（３）に代入し、パラメータｔについて三次方程式の解（実数解）を求める。
ｔ＝１．０３
求めたｔの値を上式（５）に代入して最大せん断応力深さＺｏを求める。
Ｚｏ＝０．６１４（ｍｍ）
さらに、μ，ν，Ｐ，Σρの各値を上式（６）に代入して最大接触圧力Ｐｍａｘを求める。
Ｐｍａｘ＝４．０５（ＧＰａ）
以上の計算事例では、Ｚｏ値は０．６１４ｍｍ、Ｐｍａｘ値は４．０５ＧＰａとなる。
以上説明したように、本発明によれば、トロイダル型ＣＶＴ部材のなかで最も破壊を生じやすい部位を重点的に検査することにより、ＣＶＴ部材を高精度に品質保証することができる。特に、表面からの深さに応じて最適の超音波探傷方法を採用することにより、欠陥の探傷精度が飛躍的に向上するので、品質保証のレベルアップを図ることができる。
また、本発明によれば、ＣＶＴ部材に含まれる欠陥を非破壊的に探傷するので、ＣＶＴ部材の全数を検査することができ、高信頼性の品質保証が可能になる。特に、本発明の方法では欠陥から反射されるエコーに基づいて真の欠陥の大きさと形状を把握することができるので、従来の顕微鏡を用いて切断面にあらわれた欠陥を二次元的に観察する方法に比べて高い信頼性が得られる。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付の図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は超音波探傷検査装置の概略図である。図中の符号１１は超音波伝達媒体としての水が貯留された水槽である。その水槽１１内に被検体２としてのＣＶＴディスク（又はパワーローラ軸受内輪でもよい）および超音波探触子３がそれぞれ水中に浸漬された状態で配置されている。
超音波探触子３は、指向性が強く被検体２（３１，３２，３６ａ，３７ａ）の曲率の影響を受けにくい焦点機構を内蔵した焦点型探触子を用いる。焦点型探触子は高いＳ／Ｎ比を有する。被検体２は回転テーブル１５（１６）上にディスク表面を探触子３の側に向けて設置されている。被検体２はターンテーブル１５（１６）の回転軸と同軸であり、両者はサーボモータ１４により同期回転駆動されるようになっている。なお、符合１８はサーボモータ１４駆動用の制御アンプである。
図２および図３に示すように、探触子３はスイングアーム２３の先端に取付板１３により取り付けられている。スイングアーム２３は被検体２の半径方向と軸方向にも移動可能な２軸制御のＸＹテーブル２２により支持されている。ＸＹテーブル２２はコントローラ２６により制御される２つのドライバ２２ａ，２２ｂを備えている。これらドライバ２２ａ，２２ｂによりＸＹテーブル２２と共に探触子３が被検体２（３１，３２）の摺動面２ａ（６２）に沿って移動されるようになっている。
さらに、ＸＹテーブル２２はリニアガイド装置２０により可動に支持されている。リニアガイド装置２０はリニアガイド用コントローラ２６によって制御されるサーボモータ（図示せず）を介して超音波探傷用探触子３を被検体２の軸方向に移動させるようになっており、リニアガイド用コントローラ２６は被検体２の外周面に設置されたロータリエンコーダ２５によって被検体２が一回転（３６０°）したことが検知されると、制御装置１９からの指令に基づいてサーボモータを制御して探触子３を被検体２の軸方向に所定距離だけ移動させる。これにより、被検体２の全断面の探傷がなされるようになっている。
なお、斜角探傷の場合は、その角度に応じて被検体２の直径（中心を通る）上から平行に探触子３をプラスマイナス数ｍｍオフセットさせて行うようにしてもよい。また、被検体２の直径上で探触子３をスイングさせて行うこともできる。
探触子３は超音波探傷装置２４の入力部および出力部にともに接続されている。探触子３は、超音波探傷装置２４からの電圧信号に応じた超音波パルスを被検体の外周表面２ａに向けて送信すると共に、その反射エコーを受信し、これを電圧信号に変換して超音波探傷装置２４に送り返すようになっている。
超音波探傷装置２４は、制御装置としてのパーソナルコンピュータ１９からの指令に基づいて超音波探触用探触子３に電圧信号からなる指令信号を送信するとともに、送信した信号と受信した信号とを基にして得られた探傷情報を制御装置１９に送り返すようになっている。これにより制御装置１９はＣＲＴ画面上に超音波エコーを波形表示する。
探触子３は予め被検体２のサイズに応じて決められた曲線上を所定距離移動し、被検体２の摺動面２ａに沿ってスキャン走査されるようになっている。これにより被検体２の全表面が探傷される。
次に、図４を参照しながらトロイダル型ＣＶＴ装置３０について説明する。
図外のハウジング内に、入力ディスク３１と出力ディスク３２とが、同軸上に対向設置された構造を有している。この入力ディスク３１および出力ディスク３２を有するトロイダル変速部の軸心部分には、入力軸３３が貫通されている。この入力軸３３の一端には、ローディングカム３４が配設されている。そして、このローディングカム３４が、カムローラ３５を介して入力ディスク３１に、入力軸３３の動力（回転力）を伝達する構造となっている。
入力ディスク３１および出力ディスク３２は、略同一形状を有して対象に配設され、それらの対向面が協働して軸方向断面でみて、略半円形となるようにトラクション面に形成されている。そして、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトラクション面６２で形成されるトロイダルキャビティ内に、入力ディスク３１および出力ディスク３２に接して一対の運転伝達用のパワーローラ軸受３６およびパワーローラ軸受３７が配設された構造を有している。
なお、パワーローラ軸受３６は、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトラクション面６２を転走するパワーローラ軸受の内輪３６ａ、外輪３６ｂおよび複数の転動体（鋼球）３６ｃを具備する。同様に、他方のパワーローラ軸受３７は、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトラクション面６２を転走するパワーローラ内輪３７ａ、外輪３７ｂおよび複数の転動体（鋼球）３７ｃを具備する。
すなわち、パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａは、パワーローラ軸受３６，３７の転動体の役割をそれぞれ兼ねている。一方のパワーローラ軸受内輪３６ａは、枢軸３８、外輪３６ｂおよび複数の転動体３６ｃを介して、トラニオン４０に回転自在に枢着されると共に、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトラクション面の中心となるピボット軸５０を中心として、傾転自在に支持されている。
他方のパワーローラ軸受内輪３７ａは、枢軸３９、外輪３７ｂおよび複数の転動体３７ｃを介して、トラニオン４１に回転自在に枢着されると共に、入力ディスク３１および出力ディスク３２のトラクション面の中心となるピボット軸５０を中心として、傾転自在に支持されている。さらに、入力及び出力ディスク３１，３２と両パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａとの相互接触面には粘性摩擦抵抗の大きい潤滑油が供給されている。このような潤滑状態で、入力ディスク３１に入力される動力が、潤滑油膜と両パワーローラ内輪３６ａ，３７ａとを介して出力ディスク３２に伝達されるようになっている。
なお、入力ディスク３１および出力ディスク３２は、ニードル４５を介して入力軸３３とは独立した状態（すなわち、回転軸３３の動力に直接影響されない状態）となっている。出力ディスク３２には、入力軸３３と平行に配設されると共に、アンギュラ軸受４２を介して図示しないハウジングに回転自在に支持された出力軸４４が配設されている。
このトロイダル形無段変速機３０では、入力軸３３の動力が、ローディングカム３４に伝達される。そして、この動力の伝達により、ローディングカム３４が回転すると、この回転による動力が、カムローラ３５を介して入力ディスク３１に伝達され、入力ディスク３１が回転する。さらに、この入力ディスク３１の回転により発生した動力は、両パワーローラ内輪３６ａ，３７ａを介して、出力ディスク３２に伝達される。そして、出力ディスク３２は、出力軸４４と一体となって回転する。
変速時には、トラニオン４０およびトラニオン４１をピボット軸５０方向に微小距離だけ移動させる。すなわち、このトラニオン４０およびトラニオン４１の軸方向移動で、両パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａの回転軸と、入力ディスク３１および出力ディスク３２の軸との交差が、わずかに外れる。すると、両パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａの回転周速度と、入力ディスク３１の回転周速度との均衡が崩れ、かつ入力ディスク３１の回転駆動力の分力によって、両パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａがピボット軸５０の回りに傾転する。
このため、両パワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａが、入力ディスク３１および出力ディスク３２の曲面上を傾転し、その結果、速度比が変わり、減速または増速が行われる。
次に、本発明において超音波の入射角の限界について説明する。すなわち斜角探傷法で入射角が３０°を越える場合について述べる。
超音波が入射角ｉＬで鉄、鋼である被検査物の中に入ると横波と縦波に分かれ、縦波の屈折角θＬのほうが横波の屈折角θＳよりも大きくなる。水と鉄を超音波が伝わる場合、入射角と屈折角の関係は横波だけでみると下式（７）および（８）に示す関係にある。
ｓｉｎθＳ＝Ｖ２／Ｖ１・ｓｉｎｉＬ　　　　　　　　　…（７）
ｓｉｎθＳ＝３２３０／１５００・ｓｉｎ（ｉＬ）　　　…（８）
ただし、θＳ＜９０°
Ｖ１：水中での音速１５００ｍ／秒
Ｖ２：鉄中での音速３２３０ｍ／秒
超音波探傷用探触子３は発信子と同時に受信子でもあるが、受信の場合（傷信号）は逆経路（発信と同じ経路を逆にたどって）で返ってくる。エコーの強さは鉄、鋼から水に返ってくるが、返ってくる信号は横波、縦波のどちらでもよく、また、横波と縦波の両方が返ってもよい。
入射角ｉＬがある値以上になると鉄、鋼中の屈折角が９０°以上となり、傷信号が表面を走るか或いは表面を反射するだけで超音波探傷用探触子３に戻ってこない。
上述したように入射角ｉＬに対し縦波の屈折角θＬ＞横波の屈折角θＳであり、しかもθＬとθＳのいずれかが戻ってくればよいとすると、θＳが返ってくる入射角の限界を考えればよいことになる。
その時の入射角の限界は理論的にはθＳ：９０°として上式（７）及び（８）より約２８°となるが、実際には音波はある程度の幅を特って出されており、３０°までは十分に探傷可能になる。
なお、一般的には横波の屈折角θＳが９０°となる場合を表面波法というが、実際には音波はある程度の幅（広がり）をもって振動子から発振されることから、本発明では入射角ｉＬで２６°〜３０°となる場合を「表面波法」と定義する。また、一般的には入射角が０°となる場合を垂直波法というが、実際には焦点型探触子から発振される超音波は光軸に対してある程度の角度をもって入射することから、本発明では入射角ｉＬで０〜５°となる場合を「垂直波法」と定義する。また、本発明では入射角ｉＬで６〜２５°となる場合を「斜角法」と定義する。
（実施例１）
次に、実施例１として、トロイダル型ＣＶＴのディスク中の欠陥を検出し、検出した欠陥を評価する方法について説明する。
実施例１の探傷条件を次に示す。
探傷方法：表面波探傷法、斜角探傷法、垂直探傷法
探触子：焦点型探触子（焦点距離水中にて３０〜４０ｍｍ位置）
周波数：１０〜２５ＭＨｚ
表３に平方根長さ０．０５ｍｍの欠陥を検出できるか否かの評価を、超音波の入射角を変えて行った結果を示す。検査方法としてはディスクをそれぞれの入射角別に探傷し、欠陥が検出された場合、実際にディスクの表面より追い込み研削にて位置と大きさを特定し、検出強度と深さとの関係を導き出し、それに基づいて評価を行った。
表３において、各々の入射角位置で、平方根長さ０．０５ｍｍの介在物を検出できた場合をマル（○）で表示し、平方根長さ０．０５ｍｍの介在物を検出できなかった場合をバツ（×）で表示した。さらに検出できた場合のうち最も反射エコーの強度が強かった位置については二重マル（◎）で表示した。また、検出できた場合のうちエコーが不鮮明になる位置については三角（△）で表示した。用いた探触子の周波数は、１０ＭＨｚ〜２５ＭＨｚであった。また、摺動面からの距離は後述する実施例の試験条件での最大せん断応力深さＺ０を基準（本実施例１の場合、Ｚ０は約１ｍｍ）として計算した。
表３に示すように、Ｚ０×２（ｍｍ）未満は入射角０°（垂直波）では表面層の不感態により平方根長さ０．０５ｍｍ未満の小欠陥は検出することができない。これに対して入射角１７°（斜角）および入射角３０°（表面波）では逆にＺ０×２（ｍｍ）未満は検出が可能であるが、Ｚ０×２（ｍｍ）を超える深さ領城では超音波の減衰が著しいために検出が困難なことが判明した。さらに、入射角の選定により最高反射エコー強度となる深さに違いが認められ、表面波法はより表面近傍が、斜角法はやや内部に入ったところが得意な領域になる。従って、検査を行うディスクの深さにより超音波の被検査面での入射条件を選択することが必要である。
上記の実施例１によれば、垂直波法と斜角または表面波法を組み合わせることで、表面からＺ０×２（ｍｍ）までの深さまでの部位に存在する平方根長さ０．０５ｍｍ以上の大きさの欠陥を検出できる。
（実施例２）
ＣＶＴディスクのトラクション面に対して上記実施例１と同様の超音波探傷検査を行い、検出した欠陥が平方根長さ０．０５ｍｍから０．０７ｍｍまでのディスクと、平方根長さ０．１０ｍｍから０．１２ｍｍまでのディスクとを取り出し、さらに、摺動面からの深さ別に分類したものを試験片とし、耐久性試験を行った。なお、欠陥の存在する深さは下記の耐久条件における最大せん断応力発生位置Ｚ０の倍数で整理した。
（試験条件）
入力の回転数：４０００ｒｐｍ
入力トルク：４５０Ｎ・ｍ（最大減速時のトルク）
使用オイル：合成潤滑油（トラクション油）
オイル温度：１００℃
その試験結果を図５および表１に示す。図５は横軸に欠陥の表面からの位置をとり、縦軸に耐久性試験での部材の破損時間をとって、欠陥の大きさと位置とが破損時間（寿命）に及ぼす影響について調べた結果を示す特性線図である。図中にて特性線Ａは平方根長さ０．０５〜０．０７ｍｍの欠陥が最大せん断応力深さＺ０の１倍、２倍、３倍、４倍の深さ位置にそれぞれ存在する被検体について破損時間を調べた結果を示し、特性線Ｂは平方根長さ０．１０〜０．１３ｍｍの大きさの欠陥が最大せん断応力深さＺ０の１倍、２倍弱、２倍強、３倍、４倍の深さ位置にそれぞれ存在する被検体について破損時間を調べた結果を示した。図から明らかなように、平方根長さ０．０５〜０．０７ｍｍの欠陥（小欠陥）は深さ位置に拘わらず破損寿命に影響を及ぼさないが、平方根長さ０．１０〜０．１３ｍｍの欠陥（大欠陥）は最大せん断応力深さＺ０の２倍までの深さに位置すると破損寿命が著しく短くなった。
また、表１に示すように、欠陥の存在する深さ位置が、Ｚ０×２以内のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の被検体については平方根長さ０．１０ｍｍ以上の大欠陥を有しているため、それぞれ４０時間、９０時間、１７５時間と短時間のうちに破損してしまうことが判明した。これに対して、平方根長さ０．１０ｍｍ以上の大欠陥を有している場合であっても、その欠陥の存在する深さ位置がＺ０×２を超えＺ０×３以上となるＮｏ．４およびＮｏ．５の被検体では５００時間を超えても破損は生じなかった。また、欠陥の存在する深さ位置がＺ０×２以内であっても、その欠陥の平方根長さが０．０５ｍｍ〜０．０７ｍｍの被検体（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．７）では５００時間を超えても破損は生じなかった。
従って、高負荷を受けるＣＶＴ部材の破損を防止するためには、表面から最大せん断応力深さＺ０の２倍の深さ範囲内に平方根長さ０．１０ｍｍ以上の非金属介在物を含まないことが肝要である。
次に、上記と同様にＣＶＴディスクに超音波探傷検査を行い、検出した欠陥の平方根長さが０．０５ｍｍ〜０．０７ｍｍであったディスクを選び出し、さらに、摺動面からの深さ別に分類したものを試験片とし、上記の試験条件にてディスクの転がり疲労寿命を求めた。なお、試験数は各深さ条件各々ｎ＝２０とし、ディスクが剥離したもののＬ１０寿命を求めた。
その寿命評価結果を図６および表２に示す。図６は横軸に欠陥の表面からの位置をとり、縦軸にＬ１０寿命試験での部材のはくり寿命Ｌ１０（時間）をとって、平方根長さ０．０５〜０．０７ｍｍの欠陥の位置がＬ１０寿命に及ぼす影響について調べた結果を示す特性線図である。図中にて特性線Ｃは平方根長さ０．０５〜０．０７ｍｍの欠陥が最大せん断応力深さＺ０の１倍、２倍、３倍、４倍の深さ位置にそれぞれ存在する被検体についてＬ１０寿命を調べた結果をプロットして結線したものである。図から明らかなように平方根長さ０．０５〜０．０７ｍｍの欠陥が最大せん断応力深さＺ０の２倍以内の深さに位置するとＬ１０寿命が著しく短くなるという結果が得られた。なお、同サイズの欠陥は最大せん断応力深さＺ０の３倍以上の深さでは疲労はくり強度には実質的に無害である（６００時間で剥離を発生しない）ことが確認された。
なお、破損には至らなかった平方根長さ０．０５〜０．０７ｍｍの小欠陥であっても、それが最大せん断応力深さＺ０の２倍以内に存在するＮｏ．８およびＮｏ．９の被検体についてはＬ１０寿命がそれぞれ１００時間、２３０時間となり短寿命であった（表２参照）。これに対して、平方根長さ０．０５ｍｍ以上の欠陥を有している場合であっても、その欠陥の存在する深さ位置が、Ｚ０×２を超えＺ０×３以上となるＮｏ．１０およびＮｏ．１１の被検体では３倍近いＬ１０寿命（６００時間以上）を有することが判明した（表２参照）。
従って、短寿命はくりを防止するには、トロイダル型ＣＶＴディスクのトラクション面から最大せん断応力深さ（Ｚ０）の２倍の深さ範囲内に平方根長さ０．０５ｍｍ以上の欠陥（特に非金属介在物）を含まないことが肝要である。
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次に、本発明の実施例３，４として、トロイダル型ＣＶＴの入・出力ディスクおよびパワーローラ軸受内輪のトラクション面以外で応力が高くなる部位を検査する方法について、図７，８，１５〜１８および表４，表５を参照してそれぞれ説明する。なお、入・出力ディスク３１，３２およびパワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａの各々は異なる材料チャージから溶解された素材を用いてそれぞれ製作し、完成後組み立て前に斜角探傷法および垂直探傷法を用いて、図７，８中にて斜線で示した部位に平方根長さで０．２０ｍｍ以上の大型非金属介在物が存在するか否かをそれぞれ検査した。
入力ディスク３１及びパワーローラ軸受内輪３６ａ，３７ａの素材にはＪＩＳ　ＳＣＭ４３５の鋼材を使用した。この鋼材を、表面の炭素と窒素の合計濃度が０．９〜１．２％になるように浸炭窒化処理した後に、焼入れ焼戻しを施し、表面を仕上加工した。仕上加工後の表面硬さはビッカース硬さＨｖ７２０〜７８０であった。なお、肌焼鋼の場合、上記のような表面硬化処理を施し、同様の硬さを有する場合は、例えばＪＩＳ　ＳＣＭ４２０，ＳＣＭ４４０，ＳＣＲ４２０等を用いてもよい。また、上記の浸炭窒化処理の代わりに浸炭処理した場合であっても、割れ寿命は同様の結果が得られる。なお、出力ディスク３２およびパワーローラ軸受外輪３６ｂ，３７ｂにも同様の素材を用いる。
入・出力ディスクおよびパワーローラ軸受内輪のトラクション面以外で応力が高くなる部位を検査する共通の評価方法として、図１〜３に示す装置を用いて該部位を超音波探傷した。入力ディスク３１では、図１５に示すように、入射角２８°（屈折角９０°）にて端面７０から３ｍｍ深さ（探傷ゲート）まで探傷した。パワーローラ軸受内輪３６ａでは、図１７に示すように、入射角１９°（屈折角４５°）にて端面７５から３ｍｍ深さ（探傷ゲート）まで探傷した。端面から３ｍｍ以上の深さについては、図１６，１８に示すように、入射角０°で垂直探傷した。上記の入射角になるように探触子を操作し、自動探傷にてＸ−Ｙ軸座標およびＲ軸角度、欠陥エコーの高さとエコーの反射範囲、エコーからのビーム露呈距離などの情報より欠陥の大きさ（幅と長さ）および位置を推定評価した。
（実施例３）
実施例３としてディスク３１（３２）の内周面／端面直下の表層部位６１を検査する方法を図１５，１６および表４を参照して説明する。
ディスクの検査対象部位６１は、図７に示すように、内周面６３側から端面７０の径方向長さの半分の深さＬ１（端面７０の約半分（例えば６ｍｍ））で、かつ端面７０側から内周面６３の軸方向長さの少なくとも三分の一の深さＣ／３までの範囲とした。
先ず、超音波伝達媒体としての水中にディスク３１を浸漬し、図示しない探触子の超音波発振面をディスク３１の端面７０に対して入射角θが２８°（屈折角９０°）となるように位置決めする。探傷開始箇所に表面波が入射するところに探触子が正しく位置決めされたことを確認した後に、ディスク３１を軸まわりに所定回転速度で回転させるとともに、ディスク３１の端面７０に向けて超音波を発振させながら表面波探触子（図示せず）を外周側から内周側に向けてディスク３１の半径方向に平行移動させる。これによりディスク３１の内周面６３から幅Ｌ１の範囲まで端面７０が探傷される。
次に、アーム２３に取り付けた探触子３ａの超音波発振面をディスク３１の端面７０に対して入射角θが１９°（屈折角４５°）となるように位置決めする。次いで、ディスク３１を軸まわりに所定回転速度で回転させるとともに、ディスク３１の端面７０に向けて超音波を発振させながら探触子３ａを外周側から内周側に向けてディスク３１の半径方向に平行移動させる。
図１５に示すように、回転中のディスク３１に対して端面７０から入射角１９°（θ）で超音波４を入射させつつ、斜角探触子３ａを図中の左方から右方に向けて端面７０に対して平行に移動させる。超音波４の入射部が端面７０のコーナーエッジに到達するところで斜角探触子３ａの平行移動を停止させる。これにより端面７０から深さｄ１（例えば２〜３ｍｍ）までで、かつ内周面６３から深さＬ１（端面７０の幅Ｗの半分（例えば６〜８ｍｍ））までの範囲の第１の部位６１ａが探傷される。
次に、アーム２３から斜角探触子３ａを取り外し、垂直探触子３ｂに交換する。垂直探触子３ｂをディスク３１の端面７０に対して位置決めする。探傷開始箇所に垂直探触子３ｂが正しく位置決めされたことを確認した後に、ディスク３１を軸まわりに所定回転速度で回転させるとともに、ディスク３１の端面７０に向けて超音波を発振させながら垂直探触子３ｂを外周側から内周側に向けてディスク３１の半径方向に平行移動させる。
図１６に示すように、回転中のディスク３１に対して端面７０から入射角０°で超音波４を入射させつつ、垂直探触子３ｂを図中の左方から右方に向けて端面７０に対して平行に移動させる。超音波４の入射部が端面７０のコーナーエッジに到達するところで垂直探触子３ｂの平行移動を停止させる。これにより端面７０から深さｄ１＋ｄ２（＝Ｃ／３）までで、かつ内周面６３から深さＬ１（端面７０の幅Ｗの半分（例えば６〜８ｍｍ））までの範囲の第２の部位６１ｂが探傷される。
割れ寿命（Ｌ１０寿命）評価に先立って、欠陥の大きさと位置は次のようにして推定した。いくつかの欠陥エコーが得られたディスクを切断し、切断面を詳細に顕微鏡観察することにより、大型非金属介在物の大きさ（幅と長さ）及び表面からの深さ位置と超音波エコー強度との関係（キャリブレーション）を把握した。このキャリブレーションと実測した欠陥エコーとを用いて、部材内部に存在するであろう欠陥の大きさと位置を推定した。
表４に、割れ寿命評価に供した入力ディスクに事前に検出されていた欠陥（大型非金属介在物）の位置と大きさをそれぞれ示す。なお、入力ディスクは出力ディスクよりも大きい負荷が掛かる（厳しい応力条件で使用される）ので、入力ディスクを代表的に供試した。これらの供試材を用いてトロイダル型ＣＶＴの実機のシミュレーション耐久試験を行ない、割れが発生するか否かを評価した。なお、耐久試験に供した供試材以外に対して使用するディスクおよびパワーローラ軸受内輪（他の部材）は、事前に超音波探傷検査を受けて、大型の非金属介在物が該供試材よりも少ないことを確認した上で使用した。
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上記の処理を行なった後に、ディスクの表面は研削加工し、超音波探傷に供した。
試験条件を下記に示す。
入力軸の回転速度；４０００ｒｐｍ
入力トルク；３９２Ｎ・ｍ（最大減速時のトルク）
使用オイル；合成潤滑油
オイル温度；１００℃
耐久試験においては、各供試材である入力ディスクが割れに至るまでの時間をそれぞれ調査した。表４から明らかなように、欠陥の検出位置が図７の斜線領域内であっても、欠陥サイズが平方根長さで０．２０ｍｍ以下であれば、１００時間を超えても割れは発生しないことが判明した（例１〜例５−２）。
また、平方根長さ０．２ｍｍを超える大型介在物が存在する場合であっても、端面７０からの深さ（距離）又は内周面６３からの深さ（距離）が図７の斜線領域外であれば、１００時間を超えても割れは発生しないことが判明した（例６〜例１０）。すなわち、表４と図７において、ディスクの端面７５からの高さ方向での距離がＣ／３以下で、かつ支軸がはめ込まれるべき貫通孔４８の内周面６３からの距離Ｌ１（Ｗ／２）以内の部位（図７の斜線領域６１）に平方根長さで０．２０ｍｍを超える大型介在物が存在しないようにすると、ディスクが長寿命となる。なお、上記のパラメータＣはディスクの全高さサイズであり、パラメータＷはディスクの頭頂部の外径Ａと孔４８の径ＢとしたときにＷ＝（Ａ−Ｂ）／２で定義されるサイズである。
一方、端面７０からの深さ（距離）又は内周面６３からの深さ（距離）が図７の斜線領域６１内であり、かつ平方根長さで０．２０ｍｍを超える大型介在物が存在する場合は、６０時間で割れたもの（例１１）と４５時間で割れたもの（例１２）とがあった。これらの割れの起点は超音波探傷試験により欠陥が発見されていた位置とそれぞれ一致していた。
なお、探傷周波数は１５ＭＨｚ以下が好適であり、本発明者らは周波数１０ＭＨｚの焦点型探触子を使用した場合でも同様の結果が得られることを確認した。
（実施例４）
次に、実施例４としてＣＶＴパワーローラ軸受内輪３６ａ（３７ａ）の内周面／端面直下の表層部位６６を検査する方法を図１７，１８および表５を参照して説明する。
パワーローラ軸受内輪の検査対象部位６６は、図８に示すように、内周面側から端面の径方向長さの少なくとも半分の深さＬ２で、かつ端面側から内周面の軸方向長さの少なくとも半分の深さＦ／２までの範囲とした。
先ず、超音波伝達媒体としての水中にパワーローラ軸受内輪３６ａを浸漬し、図示しない探触子３ａの超音波発振面をパワーローラ軸受内輪３６ａの端面７５に対して入射角θが２８°（屈折角９０°）となるように位置決めする。探傷開始箇所に表面波が入射するところに探触子が正しく位置決めされたことを確認した後に、パワーローラ軸受内輪３６ａを軸まわりに所定回転速度で回転させるとともに、パワーローラ軸受内輪３６ａの端面７５に向けて超音波を発振させながら表面探触子３ａ（図示せず）を外周側から内周側に向けてパワーローラ軸受内輪３６ａの半径方向に平行移動させる。これにより内周面６８から幅Ｌ２（幅Ｇの半分）の範囲の端面７５が探傷される。
次に、アーム２３に取り付けた探触子３ａの超音波発振面をパワーローラ軸受内輪３６ａの端面７５に対して入射角θが１９°（屈折角４５°）となるように位置決めする。探傷開始箇所に斜角波が正しく入射するように探触子３ａが位置決めされたことを確認した後に、パワーローラ軸受内輪３６ａを軸まわりに所定回転速度で回転させるとともに、端面７５に向けて超音波を発振させながら探触子３ａを外周側から内周側に向けてパワーローラ軸受内輪３６ａの半径方向に平行移動させる。
図１７に示すように、回転中のパワーローラ軸受内輪３６ａに対して端面７５から入射角１９°で超音波４を入射させつつ、斜角探触子３ａを図中の左方から右方に向けて端面７５に対して平行に移動させる。超音波４の入射部が端面７５のコーナーエッジに到達するところで斜角探触子３ａの平行移動を停止させる。これにより端面７５から深さｄ３（例えば１ｍｍ）までで、かつ内周面６８から深さＬ２（端面７５の幅Ｇの半分（例えば６ｍｍ））までの範囲の第１の部位６６ａが探傷される。
次に、アーム２３から斜角探触子３ａを取り外し、垂直探触子３ｂに交換する。垂直探触子３ｂをパワーローラ軸受内輪３６ａの端面７５に対して位置決めする。探傷開始箇所に垂直探触子３ｂが正しく位置決めされたことを確認した後に、パワーローラ軸受内輪３６ａを軸まわりに所定回転速度で回転させるとともに、パワーローラ軸受内輪３６ａの端面７５に向けて超音波を発振させながら垂直探触子３ｂを外周側から内周側に向けてパワーローラ軸受内輪３６ａの半径方向に平行移動させる。
図１８に示すように、回転中のパワーローラ軸受内輪３６ａに対して端面７５から入射角０°で超音波４を入射させつつ、垂直探触子３ｂを図中の左方から右方に向けて端面７５に対して平行に移動させる。超音波４の入射部が端面７５のコーナーエッジに到達するところで垂直探触子３ｂの平行移動を停止させる。これにより端面７５から深さｄ３＋ｄ４（＝Ｆ／２）までで、かつ内周面６８から深さＬ２（端面７５の約半分（例えば６ｍｍ））までの範囲の第２の部位６６ｂが探傷される。
割れ寿命（Ｌ１０寿命）評価に先立って、欠陥の大きさと位置は次のようにして推定した。いくつかの欠陥エコーが得られたパワーローラ軸受内輪を切断し、切断面を詳細に顕微鏡観察することにより、大型非金属介在物の大きさ（幅と長さ）と超音波エコー強度との関係（キャリブレーション）を把握した。このキャリブレーションと実測した欠陥エコーとを用いて、部材内部に存在するであろう欠陥の大きさと位置を推定した。
表５に、割れ寿命評価に供した入力ディスクに事前に検出されていた欠陥（大型非金属介在物）の位置と大きさをそれぞれ示す。これらの供試材を用いてトロイダル型ＣＶＴの実機のシミュレーション耐久試験を行ない、割れが発生するか否かを評価した。なお、耐久試験に供した供試材以外に対して使用するディスクおよびパワーローラ軸受内輪（他の部材）は、事前に超音波探傷検査を受けて、大型の非金属介在物が該供試材よりも少ないことを確認した上で使用した。
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上記の処理を行なった後に、パワーローラ軸受の表面は研削加工し、超音波探傷に供した。
次に、パワーローラ軸受内輪について１１個の供試材（例１３〜２３）を作製し、斜角探傷および垂直探傷を用いて各サンプルの内輪部位を検査した。その結果を表５に示す。耐久試験においては、各供試材であるパワーローラ軸受内輪が割れに至るまでの時間をそれぞれ調査した。
試験条件を下記に示す。
入力軸の回転速度；４０００ｒｐｍ
入力トルク；３９２Ｎ・ｍ（最大減速時のトルク）
使用オイル；合成潤滑油
オイル温度；１００℃
表５から明らかなように、欠陥の検出位置が図８の斜線領域６６内であっても、その大きさが平方根長さで０．２０ｍｍ以下であれば１００時間を超えても割れは発生せず、長寿命であることが判明した（例１３〜例１７）。
また、欠陥サイズが平方根長さで０．２０ｍｍを超える場合であっても、その検出位置が図８の斜線領域６６を外れていれば１００時間を超えても割れは発生せず、長寿命であることがわかる（例１８〜例２１）。なお、上記のパラメータＦはパワーローラ軸受内輪の全高さサイズであり、パラメータＧはパワーローラ軸受内輪の頭頂部の外径Ｄと孔５１の径ＥとしたときにＧ＝（Ｄ−Ｅ）／２で定義されるサイズである。
一方、表５の例２２および例２３は、斜線領域６６内にある欠陥サイズが平方根長さで０．２０ｍｍを超えているため、それぞれ６６時間と４０時間で割れが発生し、短寿命であった。
なお、上記の実施例１〜４において、単一の探触子３ａを表面波法と斜角法とで共用することとし、垂直法では別の探触子３ｂを用いた。これらの探触子３ａ，３ｂは、アーム２３に１セットで取り付けることが望ましく、アーム２３上で超音波発振面をそれぞれの角度に変えられるように可動支持することが好ましい。このようにすると、表面波法から斜角探傷法へ切り替える時間が短縮されるとともに、第１の探触子３ａから第２の探触子３ｂに交換する時間も省略され、全体として検査時間が大幅に短縮される。
以上のように本発明では大型介在物の大きさそのもののみではなく、その存在する影響領域を限定することにより、さらに高信頼性の部品が提供される。超音波探傷範囲を影響領域のみに限定することにより全数検査を短時間で実施することが可能となる。
なお、探傷周波数は１５ＭＨｚ以下が好適であり、本発明者らは、この他に１０ＭＨｚの焦点型探触子を使用した場合でも同様の結果が得られることを確認した。
また、上記実施例ではパワーローラ軸受の内輪について説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、パワーローラ軸受の外輪において転動体保持溝内周面面側と並行方向にも本発明を適用することができる。
本発明によれば、トロイダル型ＣＶＴ部材のなかで最も破壊を生じやすい部位を重点的に検査することにより、トロイダル型ＣＶＴ部材を高精度に品質保証することができる。特に、表面からの深さに応じて最適の超音波探傷方法を採用することにより、欠陥の探傷精度が飛躍的に向上するので、品質保証のレベルアップを図ることができる。
また、本発明によれば、トロイダル型ＣＶＴ部材の全数を検査するので、高信頼性の品質保証が可能になる。特に、本発明の方法では欠陥から反射されるエコーに基づいて真の欠陥の大きさと形状を把握することができるので、従来の顕微鏡を用いて切断面にあらわれた欠陥を二次元的に観察する方法に比べて高い信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、評価試験装置の概要を示す構成ブロック図。
図２は、評価試験装置の要部およびＣＶＴパワーディスクを示す拡大正面図。
図３は、評価試験装置の要部およびＣＶＴパワーディスクを示す拡大側面図。
図４は、ＣＶＴの断面図。
図５は、評価試験結果を示す特性線図。
図６は、評価試験結果を示す特性線図。
図７は、入出力ディスクの検査部位を示す断面模式図。
図８は、パワーローラ軸受内輪の検査部位を示す断面模式図。
図９は、入出力ディスクのトラクション面の検査部位を示す断面模式図。
図１０は、パワーローラ軸受内輪のトラクション面の検査部位を示す断面模式図。
図１１は、入出力ディスクの検査部位を示す断面模式図。
図１２は、パワーローラ軸受内輪の検査部位を示す断面模式図。
図１３は、有限要素法（ＦＥＭ）を用いたコンピュータシミュレーションにより応力解析された入出力ディスクを示す三次元画像図。
図１４は、有限要素法（ＦＥＭ）を用いたコンピュータシミュレーションにより応力解析されたパワーローラ軸受内輪を示す三次元画像図。
図１５は、入力ディスクの最表層部位（第１領域）の検査に用いられる斜角探傷法を説明するための模式図。
図１６は、入力ディスクの準表層部位（第２領域）の検査に用いられる垂直探傷法を説明するための模式図。
図１７は、パワーローラ軸受内輪の最表層部位（第１領域）の検査に用いられる斜角探傷法を説明するための模式図。
図１８は、パワーローラ軸受内輪の準表層部位（第２領域）の検査に用いられる垂直探傷法を説明するための模式図。
図１９は、接触状態にある入出力ディスクとパワーローラ軸受部材とを示してヘルツの弾性接触理論を説明するための模式図。
図２０は、図１９の一部を拡大して示す模式図。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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