特許 7179615 連続可変トランスミッション用の駆動ベルト用の鋼製の横断要素のオーステナイト化および／または浸炭方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-18

(45)【発行日】2022-11-29

(54)【発明の名称】連続可変トランスミッション用の駆動ベルト用の鋼製の横断要素のオーステナイト化および／または浸炭方法

(51)【国際特許分類】

   C21D 1/74 20060101AFI20221121BHJP

   C21D 1/06 20060101ALI20221121BHJP

   C21D 1/18 20060101ALI20221121BHJP

   C21D 1/773 20060101ALI20221121BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20221121BHJP

   F16G 5/16 20060101ALI20221121BHJP

【ＦＩ】

C21D1/74 R

C21D1/06 A

C21D1/18 X

C21D1/773 J

C21D9/00 A

F16G5/16 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018534567

(86)(22)【出願日】2016-12-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-04-18

(86)【国際出願番号】 EP2016025193

(87)【国際公開番号】W WO2017114600

(87)【国際公開日】2017-07-06

【審査請求日】2019-12-19

【審判番号】

【審判請求日】2021-10-22

(31)【優先権主張番号】1041658

(32)【優先日】2015-12-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ルドヴィク ペーター ヴィレム ハイスマンス

(72)【発明者】

【氏名】ヤン ヴィレム レンデリンク

【合議体】

【審判長】井上 猛

【審判官】佐藤 陽一

【審判官】宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－９７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１０５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６０９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

C21D 9/00- 9/44

C21D 1/00- 1/84

F16G 5/16

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンドレス引張要素（３１）と、該エンドレス引張要素（３１）に摺動可能に設けられた多数の横断要素（３２）とを備えた駆動ベルト（３）用の鋼製の横断要素（３２）の製造方法であって、
熱処理バスケット（７３）に数百から数千の前記横断要素（３２）を配置し、当該数百から数千の前記横断要素（３２）を対象となる鋼のフェライト／オーステナイト変態温度（Ｔｐ）よりも高い温度に加熱することでオーステナイト化し、引き続き当該数百から数千の前記横断要素（３２）を焼き入れすることによって、前記横断要素（３２）を焼入れ硬化する、方法において、
前記横断要素（３２）のオーステナイト化が、オーブンチャンバ（６０）において非酸化性雰囲気中で１～１０ｍｂａｒの範囲の値を有する低圧にて行われ、
前記横断要素（３２）は、前記熱処理バスケット（７３）内に積層されて収容されており、前記焼き入れの段階において、前記横断要素（３２）を、積層された前記横断要素（３２）の底部から頂部へ強制的に流れる窒素ガスの流れによって冷却し、
前記窒素ガスの流れは、前記横断要素（３２）のそれぞれを持ち上げるが、それによって、前記横断要素（３２）が前記熱処理バスケット（７３）から吹き飛ばされることなく、前記横断要素（３２）の一部のみおよび／または瞬時にのみ持ち上げるように制御される、
ことを特徴とする、横断要素（３２）の製造方法。

【請求項2】

前記オーブンチャンバ（６０）における雰囲気は、アセチレンガスを含む、請求項１記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鋼製の横断要素(transverse elements)の製造方法、特に、そのバッチ式熱処理方法に関し、この横断要素は、駆動ベルトのエンドレスキャリヤ、すなわちリング状キャリヤの周囲を充填する本質的に連続した列として該駆動ベルトに適用される。一般に適用されるこれらの横断要素および駆動ベルトならびに連続可変トランスミッションは、当該技術分野において周知であり、例えば、欧州特許出願公開第０６２６５２６号明細書および欧州特許出願公開第１１６７８２９号明細書のそれぞれから知られている。

【0002】

トランスミッションにおいて、駆動ベルトの横断要素は２つのプーリと摩擦接触し、第１の横断要素が第２の隣接する横断要素に押す力を加え、この第２の横断要素が第３の横断要素に接触してそのような押す力を加える（以下同様とする）ことによって１つのトランスミッションプーリから駆動力を伝達することができる。駆動ベルトのエンドレスキャリヤは、横断要素を前記プーリの周りおよび中間にそれらの軌道において拘束および案内するのに主に役立つ。一般にエンドレス引張要素は、多数の相互に入れ子になった、すなわち半径方向に積み重ねられた二組の可撓性金属リングからなる。一般に各横断要素はまた、それぞれの横断要素のそれぞれの側方部に向かってそれぞれ開口し、二組のリングのうちのそれぞれ１つの一部をそれぞれ収容する２つのスロットを画定する。その各側方部でも、横断要素にはその２つの接触面のうちのそれぞれ１つが設けられており、この接触面は、各トランスミッションプーリの互いに対向する２つの円錐形ディスク間に画定された角度に実質的に一致する角度で互いに配向される。

【0003】

公知の横断要素の設計は、運転中、すなわち駆動ベルトの回転中に、例えば、プーリのディスク間での横断要素の断続的な軸方向の圧縮、ならびに隣接する横断要素間で変動する押す力に起因して生じる応力レベルおよび応力振幅に関して大いに最適化される。横断要素の製造プロセスも、この目的のために大いに最適化される。例えば、横断要素は、エンドサーミックプロセスガス（「エンドガス(endogas)」）におけるオーステナイト化、油中での焼入れおよび空気中での焼戻しの３つの周知の段階を含む焼入れ硬化の熱処理によって硬化される。単一の駆動ベルトは既に数百の横断要素を含んでいるので、焼入れ硬化熱処理の最も実用的に適用可能および／または商業的に有効な配置が、横断要素のバルク加工用に提供されなければならない。実際には、欧州特許出願公開第１５３１２８４号明細書に記載されているように、数百から数千の横断要素が一緒に、すなわちバッチ式に熱処理され、このバッチは多層スタックまたはパイルにおいて熱処理バスケットに収容される。

【0004】

この後者のタイプの処理の制限は、特にそれらの個々のハンドリングと比較して、一部の横断要素が、バッチにおける他の横断セグメントに対するそれらのそれぞれの位置に依存して、他のものとは異なる熱処理条件を受けることである。例えば、横断要素のパイルがオーブンチャンバに配置された場合、パイルの外側を構成するそれらの要素が、パイルの中央の要素よりもはるかに迅速に加熱されることになる。その結果、横断要素のいくつかの特性、例えば横断要素の接触面間の正確な角度、それらの平坦度またはそれらの正確な微細構造が、焼入れ硬化後にそれらの間でわずかに変化し得る。そのような幾何学的および冶金学的な変動は最小限のものにすぎず、実際には現在の技術的状況の中では許容可能であるが、プロセスおよび製品の一貫性を一般的なプロセス制御および製品品質の観点から最大化することが主に好ましい。

【0005】

本開示によれば、横断要素の焼入れ硬化熱処理のそのようなプロセスの一貫性および結果得られる製品の一貫性は、以下の請求項１で定義される公知の焼入れ硬化熱処理の改良によって有利には改善され得る。特に本開示によれば、オーステナイト化段階は、オーブンチャンバにおいて周囲圧力に対して減圧で行われる。特に本開示に従って、僅か１０ｍｂａｒ以下の圧力がオーステナイト化段階で適用される。

【0006】

好ましくは、そのような低圧のオーステナイト化における残りのプロセス雰囲気は、天然ガス、プロパンまたはアセチレンなどの炭化水素ガスの供給によって作り出され、これはオーステナイト化に適用された温度で分解し、ひいては炭素源を供給して有利には横断要素の表面層を溶解炭素で富化する。これにより、横断要素の表面層の穏やかな浸炭が実現され、表面硬度および／または耐摩耗性などの、横断要素を駆動ベルトに適用した際の機械的特性のいくつかが、特に、大気圧下で窒素、水素および天然ガスの慣例的に適用されるプロセスガス混合物と比較して改善される。これに関する特に良好な結果がアセチレンを用いて得られた。

【0007】

本開示による焼入れ硬化熱処理のより詳細な更なる実施形態では、プロセスガスの流れがオーステナイト化段階の間にオーブンチャンバに入れられる。同時に、プロセスガスをオーブンチャンバから圧送して、その中で前記減圧を維持することができる。本開示によれば、プロセスガスのそのような流れによって、プロセス雰囲気がオーステナイト化オーブンチャンバ全体にわたって良好に混ざり、かつ／または横断要素のスタックに、特に満足の行くように、少なくともそのような流れがない場合よりも改善された程度にまで浸透することが実現される。さらに、本開示によれば、プロセスガスは、オーブンチャンバに断続的に入れてもよく、例えば、１０ｍｂａｒ以下で連続的にではなく、１００ｍｂａｒでそれぞれ短パルスにおいて入れることにより、前記浸透をさらに高めることができ、かつ／または横断要素の表面の所望の炭素富化を考慮して最適に制御することができる。

【0008】

本開示に従った焼入れ硬化熱処理のオーステナイト化段階の上記の構成は、理想的には、ガス焼入れ、すなわちガス流によってオーステナイト化横断要素を冷却することと組み合わせられる。ガス焼入れ自体は工業的によく知られているが、個々のまたは少なくとも個々に配置されたワークピースを冷却／焼入れするためのものにすぎない。しかしながら、本開示によれば、相互に積み重ねられた横断セグメントと組み合わせてもガス焼入れが首尾よく適用された。特に本開示によれば、この点に関して、横断要素は積み重ねられてバスケットで輸送され、焼入れガスの流れは、バスケットの穴を通って（その後に）横断要素のスタックを通って重力方向に対して上向きにされる。より具体的には、焼入れガスの流れは、個々の横断要素が、それにより持ち上げられるが、それによって、横断要素がバスケットから吹き飛ばされることなく、横断要素の一部のみおよび／または瞬時にのみ持ち上げられるように制御される。このようにして、個々の横断要素の厚さの１０倍の（スタック）高さを有する横断要素のスタックが首尾よく処理され、すなわち焼き入れされるが、そのようなスタック高さをさらに増大させること、例えば倍増させることが実現可能と思われる。

【0009】

新規の横断要素およびその提案された製造方法の上述した原理および特徴を、これから図面に沿って説明する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】２つのプーリと１つの駆動ベルトとを備えた周知の連続可変トランスミッションの例を概略的に示す図である。

【図2】鋼製の横断要素と引張要素とを組み込んだ公知の駆動ベルトの横断面を概略的に示す図である。

【図3】横断要素の全体的な製造方法の一部として適用される従来の３段階の焼入れ硬化熱処理を概略的に示す図である。

【図4】本開示に従った３段階の従来の焼入れ硬化熱処理を概略的に示す。

【0011】

図１は、エンジンとその被駆動輪との間の自動車両の駆動ラインに一般に適用される公知の連続可変トランスミッションまたはＣＶＴの中心部を示す。トランスミッションは、２つのプーリ１，２を有し、各プーリ１，２には、プーリシャフト６または７に取り付けられた一対の円錐形のプーリディスク４，５が設けられており、このプーリディスク４，５の間には、主にＶ字形の円周方向のプーリ溝が画定されている。プーリディスク４，５の各対の、すなわち各プーリ１，２の少なくとも１つのプーリディスク４は、それぞれのプーリ１，２のプーリシャフト６，７に沿って軸方向に移動可能である。駆動ベルト３は、プーリシャフト６，７の間で回転運動およびそれに伴うトルクを伝達するために、プーリ溝に配置された状態でプーリ１，２の周囲に巻き付けられている。

【0012】

トランスミッションは、一般的に、（作動中に）各プーリ１，２の前記軸方向に移動可能なプーリディスク４に、そのプーリ１，２のそれぞれの他のプーリディスク５に対して向けられる軸方向に配向されたクランプ力を加えることで、プーリ１，２のこれらのディスク間に駆動ベルト３が挟持される作動手段も含む。これらのクランプ力は、駆動ベルト３とそれぞれのプーリ１，２との間の摩擦力を決定するだけでなく、各プーリ１，２におけるそのプーリディスク４，５間の駆動ベルト３の半径方向位置Ｒも決定し、この半径方向位置（Ｒ）は、そのプーリシャフト６，７間のトランスミッションの速度比を決定する。

【0013】

公知の駆動ベルト３の例を、図２でその円周方向に面したその横断面図においてより詳細に示している。駆動ベルト３は、二組の平坦で薄い、すなわちリボン状の可撓性金属リング４４の形態のエンドレス引張要素３１を組み込んでいる。駆動ベルト３はさらに、引張要素３１に取り付けられた多数の横断要素３２をその周囲に沿って有している。この特定の例では、リング４４の各セットは、横断要素３２によって画定されるそれぞれの凹部またはスロット３３内に、その側方部で、すなわち横断要素３２の中央部３５の軸方向側で受けとめられる。横断要素３２のスロット３３は、全体として駆動ベルト３に対して半径方向に見て、横断要素３２の底部３４と頂部３６との間に位置している。

【0014】

横断要素３２は、その前記底部３４の軸方向側に、プーリディスク４，５と摩擦接触するように接触面３７が設けられている。各横断要素３２の接触面３７は、Ｖ字形のプーリ溝の角度と本質的に一致する角度φで互いに向き合っている。したがって、横断要素３２は前記クランプ力を吸収し、いわゆる駆動プーリ１に入力トルクが加えられると、ディスク４，５とベルト３との間の摩擦が、駆動プーリ１の回転を、いわゆる駆動プーリ２に同じく回転駆動ベルト３を介して伝達させるかまたはその逆のことが行われる。

【0015】

ＣＶＴにおける作動中、駆動ベルト３の横断要素３２のコンポーネントは、プーリ１，２のそれぞれのプーリディスク対４，５の間に断続的にクランプされる。そのようなクランプは明らかに横断要素３２の底部３４の圧縮をもたらすが、引張力がその中で同じように、特にその底部３４と中央部３５との間の移行領域において生成される。したがって、横断要素３２は、摩耗にさらされるだけでなく、前記断続的なクランプが原因で金属疲労負荷にもさらされる。

【0016】

７５Ｃｒ１（ＤＩＮ１．２００３）鋼などの鋼製の横断要素３２を製造し、駆動ベルト３の全体的な製造プロセスの一部として鋼を焼入れ硬化することは周知であり、一般的に適用されている。焼入れ硬化の従来のプロセスステップは、図３に概略的に示される３つの段階Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩを含む。段階Ｉでは（できる限り部分的にのみ）プレカットされた横断要素３２のバッチが、オーブンチャンバ６０において対象となる鋼のオーステナイト化温度よりも実質的に高い温度まで加熱されることで、これらにオーステナイトの結晶構造が付与される。この段階Ｉでは、横断要素３２の表面層からガス雰囲気への炭素の枯渇を防止するために、一般に横断要素３２は、例えばメタンと混合された窒素の形態の炭素含有ガス雰囲気中に配置される。段階ＩＩでは、横断要素３２のバッチが焼き入れされ、すなわち、オーステナイト化温度から焼入れ温度まで急速に冷却されて、主に過飽和マルテンサイト結晶からなる（準安定な）微細構造を形成する。この段階ＩＩでは、横断要素３２の冷却は、一般に８０℃から１２０℃までの間の温度に維持される油浴７０にこれらを浸漬することによって一般に実現される。その後、段階ＩＩＩでは、横断要素３２のバッチがオーブンチャンバ８０において再加熱され、その延性および靱性が増大する。この段階ＩＩＩで適用される温度は、段階Ｉでの温度よりもはるかに低く、例えば、約２００℃であり、そのため保護雰囲気なしで、すなわち空気中で行うことができる。

【0017】

本開示によれば、上記の従来の焼入れ硬化熱処理は、横断セグメント３２の幾何学的および冶金学的特性の一貫性に関して改善され得る。本開示に従ったそのような新規の焼入れ硬化熱処理の例示的な実施形態は、図４に示される。横断セグメント３２の新規の熱処理のオーステナイト化段階Ｉは、１０ｍｂａｒ未満の減圧下で行われる。そのような低圧のプロセス雰囲気を作り出すために、オーステナイト化オーブンチャンバ６０にポンプ６２を接続してそこからガスが引き抜かれる。そのような低い圧力でさえ、空気中ではなくエンドガス中でオーステナイト相変態を実施することが非常に好ましい。したがって、炭化水素ガス（ここではアセチレンガス）の制御可能な供給源６１もオーブンチャンバ６０に接続される。さらに、そのようなプロセス雰囲気は、好ましくは、オーステナイト化段階Ｉの開始時に作り出されるだけでなく、制御された、好ましくは断続的なアセチレン供給によってオーステナイト化段階Ｉの進行中に部分的にリフレッシュされる。

【0018】

新規の熱処理の焼入れ段階ＩＩは、好ましくは室温に対して冷却されて、熱処理バスケット７３に収容される横断要素３２のスタック７２を通して強制的に流される窒素ガス７１の流れによってオーステナイト化横断セグメント３２を即座に冷却することを伴う。好ましくは、焼入れガスの流れは、横断要素３２のスタック７２を通って重力方向に対して上向きにされる。

【0019】

本開示は、前述の説明の全体および添付図面のすべての詳細に加えて、添付の特許請求の範囲のすべての特徴にも関し、それらを含める。特許請求の範囲における括弧付きの参照箇所は、その範囲を限定するものではなく、それぞれの特徴の拘束性のない例として提供されているにすぎない。特許請求される特徴は、場合によっては、所定の製品または所定のプロセスにおいて別々に適用することができるが、その中でそのような特徴の２つ以上の任意の組み合わせを適用することも可能である。

【0020】

本開示によって表される本発明は、本明細書中で明示的に言及される実施形態および／または実施例に限定されず、それらの修正、改良および実用的な適用を包含し、特に、関連分野の当業者の手の届く範囲内にあるものである。

【符号の説明】

【0021】

１，２ プーリ
３ 駆動ベルト
４，５ プーリディスク
６，７ プーリシャフト
Ｒ 半径方向位置
３１ エンドレス引張要素
３２ 横断要素
３３ スロット
３４ 横断要素の底部
３５ 横断要素の中央部
３６ 横断要素の頂部
３７ 接触面
４４ リング
６０ オーブンチャンバ
６２ ポンプ
７０ 油浴
７１ 窒素ガス
７２ スタック
７３ 熱処理バスケット
８０ オーブンチャンバ
Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ 焼入れ硬化熱処理

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】