JPH02154834A - 動力伝達用金属ベルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車の自動変速機や種々の産業機械等に使
用される動力伝達用金属ベルトの製造方法、およびその
方法によって製造された動力伝達用金属ベルトに関する
。

（従来の技術〕 近年、自動車の自動変速機においては、ＣＶＴベルトの
如き金属製ベルトを使用した無段変速機が使用され始め
ている。ここで使用される動力伝達用金属ベルトには、
高靭性、高硬度とともに優れた加工性および疲労強度・
寿命が要求される。

そのため、このベルトには、疲労強度・寿命を化学的、
物理的に高めたマルエージ鋼が一般に用いられている。

マルエージ鋼の疲労強度・寿命を高めるための手段とし
ては、素材中の介在物を減少させる「化学的な手段」と
、ベルト表面への圧縮残留応力を付与する「物理的な手
段」が有効とされている。

しかし、前者の「化学的な手段」では大きな効果が期待
できないので、通常は後者の「物理的な手段」に重点が
おかれている。後者の「物理的な手段」　（圧縮残留応
力付与手段）は更に、ｒ浸炭、窒化１といった表面硬化
による冶金的手段と、ｒ塑性変形」、ｒショットピーニ
ング１といった機械的手段とに分類できる。

「物理的な手段」　（圧縮残留応力付与手段）について
具体例をあげて説明すると、例えば、特開昭５３−４２
１７２号公報には、ローラによる曲げでベルト表層にｒ
塑性変形１で圧縮残留応力を付加する方法が開示されて
いる。また、特開昭６２−１９２５２８号公報には、溶
体化処理、「塑性変形１による圧縮応力付与、時効を兼
ねたｒ窒化Ｊ（４８０’Ｃ）を順に行って、表面圧縮残
留応力を付与する方法が開示されている。しかし、いず
れの方法によっても、疲労強度・寿命は満足なレベルに
達しない。

本発明者が考える満足なレベルとは、両＠換算応力振幅
７５　ｋｇ　ｆ　／Ｍ”での回転試験でベルトが破断す
るまでの繰り返し回数が５００万回以上であり、そのた
めにベルトの表面に付与されなければならない圧縮残留
応力は、後で詳しく述べるが、外表面については１５０
ｋｇｆ／ｍ”以上、内表面についても１２０　ｋｇ　ｆ
　／ａｒｍ”以上であることが、本発明者の研究から明
らかとなっている。

（発明が解決しようとする課題） このような観点から上記従来技術を見ると、前者の特開
昭５３−４２１７２号公報に開示されたｒ塑性変形１で
得られる圧縮残留応力は、付与加工度に限度があるため
、高々ｌｏｏｋｇｆ／ｍ”にしかならない、しかも、こ
の場合は内表面側の残留応力が引張応力側に移行するた
め、たとえ逆方向に曲げを加えても内外表面ともにその
圧縮残留応力を１００　ｋｇ　ｒ　／ｍ”以上にするこ
とは困難である。

一方、ｒ浸炭・窒化ｊでは、ベルトの内外表面にともに
圧縮残留応力を与えることは可能であるが、残留応力レ
ベルを高めるために表面のＣ，Ｎ壷を多くすると、表面
に脆化層が生じ、かえって疲労強度・寿命が低下する。

特開昭６２−１９２５２８号に開示された方法は、ｒ塑
性変形ｊとｒ窒化１を採用するものの、ここで得られる
圧縮残留応力は、窒化処理後の表面硬度を高くすれば、
１６０ｋｇｆ　／ａｍ”にも達するが、表面に脆化層を
生じ、疲労破壊以前に回転曲げ中に脆性破断が生じる０
表面に脆化層が生じないようにしようとすると、表面硬
度を８６０８ｖ以下に抑える必要があり、そうした場合
は、ｒ窒化１のみで圧縮残留応力は３０〜６０ｋｇｆ／
蘭ｆにしか過ぎず、窒化前にｒ塑性変形」を加えても圧
縮機残留応力を１２０ｋｇｆ　７ｇ１ｍ”に到達させる
ことはできない。

疲労強度の高い１８％Ｎｉマルエージ鋼を例にとって更
に詳しく説明すると、０．０５　Ｃ−０，０４Ｓｉ−０
，０３３Ｍｎ−０，００７Ｐ−０，００２Ｓ−１８，３
Ｎ＋−８，７Ｃｏ−０，６５Ｔｉ−０，０７Ａｊ２−０
．　ＯＯ２Ｎのものは、４７５〜４９０’ＣＸ３　ｈｒ
の時効でビッカース硬さは５００〜５５０Ｈｖになる。

更に、表面に脆化層を形成させることなくｒ窒化１を施
すと、表面硬度は７８０〜８６０　Ｈｖになる。この表
面硬度では圧縮残留応力は３０〜６０ｋｇｆ／ｍ’にし
か過ぎない、そこでｒ窒化ｊで表面硬度を９５０〜１０
００Ｈｖにすると、圧縮残留応力は１００ｋｇｆ／■８
に向上するが、それと引き換えに表面は詭化し、回転試
験中に疲労破壊ではなく脆性破壊を生じる。また、ｒ窒
化１前にｒ塑性変形１を加えても、表面脆化なしでは圧
縮残留応力が１２０　ｋｇ　ｒ　／ｒＩＩｎ”に達する
ことばない。

他方、ｒショットピーニングｊは、広い意味ではｒ塑性
変形１に含まれる圧縮残留応力付与手段である。特開昭
６２−１９２５２８号公報にも、その「塑性変形１がｒ
ショットピーニング」に代替えできることが明らかにさ
れている。このｒショットピーニング１は、−船釣には
ステンレス鋼、Ａ２合金などの軟質材料に対して、ガラ
ス球やアルミナを投射させる形で実施されている。しか
し、ガラス球の場合は、金属製ベルトの如き硬質材に対
しては、衝突時に破壊を生じ、圧縮残留応力の増大に寄
与しないばかりでなく、表面に疵を付ける。そして、何
よりも、金属製ベルトの圧縮残留応力付与に有効であっ
たとしても、それが広い意味でｒ塑性変形１に含まれる
以上は、それ単独でベルトの内外表面に１２０ｋｇｆ／
ｍ”以上の圧縮残留応力を付与することは不可能であり
、また、従来の組合せ技術をもってしても同様である。

従って、両振換算応力振幅７５ｋｇｆ／■１での回転試
験でベルトが破断するまでの繰り返し回数が５ＯＯ万回
以上という前述した疲労強度・寿命についての目標は達
成されない。

本発明は、上記目標を達成できる動力伝達用金属ベルト
の製造方法、およびその方法によって製造された上記目
標達成の動力伝達用金属ベルトを提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

ところで、前記特開昭６２−１９２５２８号公報には、
前述したように、広い意味でのｒ塑性変形１とｒ窒化１
とを組合せた圧縮残留応力付与手段が開示されている。

単独で十分な圧縮ＩＡ留応力が確保できない以上、この
組合せという思想は有効と考えられる。しかし、表面に
脆化層が形成されない程度のｒ窒化１では、ｒ塑性変形
ｊと組合されても内外表面の圧縮残留応力は１００ｋｇ
ｆ／鵬１程度であり、ｒ窒化１単独では３０〜６０ｋｇ
ｆ／鍾８に過ぎないことは、前述したとおりである。

本発明者は、その原因を■のように解析し、その結果、
■の知見を得た。

■　前記特開昭６２−１９２５２８号公報に開示されて
いる圧縮残留応力付与手段では、ｒ塑性変形ｊによる圧
縮残留応力付与後、時効を兼ねたｒ窒化１を行っている
。ｒ窒化１前に残留応力を付与すると、ｒ窒化１は加速
されるものの、処理時間が短くなり過ぎ、処理効果がバ
ッチ単位で大きく変動する。また、ｒ窒化ｊ前に付与し
た圧縮残留応力がｒ窒化１により緩和されてしまう。更
に、時効と「窒化」とを同時に行っているが、ここで採
用されている処理温度（４８０”以下）では十分な時効
硬化を得ることができず、圧縮残留応力が不足する。こ
のようなことから、「塑性変形１とｒ窒化１とを組み合
わせるにもかかわらず、圧縮残留応力は十分に付与され
ない。

■　これに対し、予め時効処理を行って十分な析出硬化
を得た後にｒ窒化ｊ等で表面硬化を行と、ｒ窒化１は遅
れるが、処理時間が十分制御できるようになり、圧縮残
留応力は安定する。それでも、表面に脆化層を形成させ
ないようにとすると、得られる圧縮残留応力は３０〜６
０ｋｇｆ／■２である。そこで、表面硬化後に更に「塑
性変形１を行うと、表面硬化までに得た圧縮残留応力は
緩和されず、表面硬化までに得た圧縮残留応力にｒ塑性
変形１で得た圧縮残留応力がそのまま相乗される。

また、表面硬化層は延性があるため、ショットピーニン
グによっても割れの生じる心配がない、従って、ｒ塑性
変形１だけでは、高々１００ｋｇｆ／ｍ”でしかない圧
縮残留応力も、ｒ塑性変形１の前に時効、ｒ窒化１等を
順番に行っておくことにより、最終的には圧縮残留応力
を１２０　ｋｇ　ｆ　／ａｍ”以上にできる。

また、■の知見とは別に、次のような知見を本発明者は
得ている。

■　疲労強度・寿命についての前記目標を達成するため
には、ベルト表面に１２０ｋｇｆｌ閤２の圧縮残留応力
を付与することが必要であるが、ベルト外表面に残留応
力を付与するだけでは前記目標は達成されない、前記目
標達成のためにはベルト内表面にも同等の圧縮残留応力
が必要である０例えば、内表面の圧縮残留応力が８０　
ｋｇ　ｆ　７ｍ”では、外面の圧縮残留応力がいくら高
くても、前記目標は達成されない。

■　特開昭５３−４２１７２号公報や特開昭６２−１９
２５２８号公報に示されているローラ曲げによるｒ塑性
変形１で圧縮残留応力を得た場合、内面側の残留応力は
引張応力の側に移行するので、たとえ１２０ｋｇｆ／ｍ
”の圧縮残留応力が得られたとしても、前記目標は達成
されない、前記目標達成のためには、内外面ともに圧縮
残留応力を付与し得るｒｔｐｌ性変形１手段が必要であ
り、圧縮残留応力レベルとしては、外表面については１
５０ｋｇｆ／閣３以上、内表面については１２０ｋｇｆ
／鵬２以上である。

■　内外面ともに圧縮残留応力を付与できる手段として
は、ｒショットピーニングｊがあり、なかでも特にアル
ミナ等の難破損性粒子に水等の液体を媒体として組合せ
たものが効果的である。これによると、粒子衝突時の衝
撃が緩和され、また粒子間の衝突が防止され、その結果
、粒子の破壊が防止され、ベルト内外面に十分な圧縮残
留応力が付与される。しかも、壊れた粒子が液流により
べルト表面から除去され、ベルト表面の疵発生が防止さ
れる。空気を媒体とした場合は、アルミナでさえ粒子間
の衝突とベルト表面への衝突とにより粒子の保有する運
動エネルギーが損失し、また、衝突により壊れた粒子が
ベルト表面に残留し、ベルト使用時にその表面に疵を付
ける。

■　難破損性粒子に液体を組合せたｒシロットビーニグ
１によると、圧延やその後の熱処理で生じた微小な表面
疵も除去され、これもベルトの疲労強度・寿命に好影響
を与える。また、ベルト表面には０．２〜１μｍ程度の
ミクロ的な凹凸が形成され、これがベルトを重ねて使用
する場合に潤滑油の油溜として機能し、これも又、ベル
トの疲労強度・寿命に好結果をもたらす。

本発明の製造方法は、以上の知見に基づき開発されたも
ので、時効処理後に表面硬化処理を受けた金属ベルトの
内外表面に、難破損性粒子と液体との混合流体を吹き付
ける方法である。

また、本発明の金属ベルトは、この方法によって製造さ
れた外表面１５０ｋｇｆ／ｍ”以上、内裏面１２０　ｋ
ｇ　ｆ　７ｍ”以上の各圧縮残留応力を保有するベルト
である。

〔作　　用〕

時効処理後にｒ窒化１等の表面硬化処理を行うことによ
り、時効処理時間が十分に制御され、圧縮残留応力が安
定する。これらの処理の後にｒショットピーニング１を
行うことにより、時効処理、表面硬化処理で得られた圧
縮残留応力に、ｒショットピーニング１による圧ｔｉ残
留応力がそのまま相乗される。破壊損性粒子に流体を組
合せた「ショットピーニング」は、単にその衝突衝撃に
よってベルト内外面に圧縮残留応力を付与するだけでな
（、ショット後にベルト表面に残留する粒子を除去する
とともに、圧延や熱処理段階で生じた表面疵を除去し、
更にミクロ的な油溜をベルト表面に形成し、これらの相
乗によりベルトの疲労強度・寿命を著しく改善する。そ
の結果、表面硬化処理において、表面脆化を生じさせる
ことなく、ベルト表面に１２０ｋｇｆ／鋪２以上、更に
は１５０ｋｇｆ／鵬容以上の圧縮残留応力の付与を可能
ならしめる。

本発明のベルトは、外表面に１５０ｋｇｆ／ｍ”の圧縮
残留応力を有し、内表面にも１２０ｋｇｆ／鴎８以上の
圧縮残留応力を保有し、両県換算応力振幅７５　ｋｇ　
ｆ　７ｍ”での回転試験における破断までの繰り返し回
数は５００万回以上に達する。

第１図は、この繰り返し回数と圧縮残留応力との関係を
本発明法および従来法について示したグラフである。い
ずれも前述した１８％Ｎ＋マルエージ鋼を対象とし、従
来法では時効を兼ねた「窒化ｊ後、ローラ曲げによるｒ
ｌ性変形１で圧縮残留応力付与を行い、本発明法では時
効、ｒ窒化１を順番に行った後、表面に球状アルミナと
水との混合流体を吹き付けるｒショットピーニング１を
行った。

従来法では、圧縮残留応力は最大で１２０ｋｇｆ／ｍ”
であり、そのときの繰り返し回数は２０万回である。こ
れに対し、本発明法では、圧縮残留応力は１２０ｋｇｆ
／ｍ”以上が可能であり、１５０　ｋｇ　ｆ　／ｗａｓ
”をも超えている。また、残留応力が１２０　ｋｇ　ｆ
　７ｍ”の場合の操り返し回数を従来法と本発明法とで
比較すると、従来法では２０万回であるのに対し、本発
明法では２００万回を超えている。これは、本発明法で
採用されているｒショットピーニング１、すなわち難破
損性粒子と液体との混合流体によるｒショットピーニン
グ１が、単に圧縮残留応力を高めるだけでなく、疲労破
壊の起点となる圧延や熱処理で生じた微小な表面疵を取
り除き、その一方でベルト表面に油溜となるミクロ的な
凹凸を付与し、これらが疲労強度・寿命の改善に効果的
に寄与しているためである。

〔実施例〕

以下に本発明の代表的な実施の態様について説明する。

Ｏ素材鋼およびその加工法 本発明において用いることのできる素材鋼は、この種の
金属ベルトに供されるマルエージ鋼であればいずれもよ
いが、特に以下に示す成分組成からなるマルエージ鋼を
素材鋼とするのが好ましい。

すなわち、ＣｊＯ，０１％以下、Ｓｊ：０．０５％以下
、Ｍｎ：０．０５％以下、Ｐ：０．００８％以下、Ｓ：
０．００４％以下、Ｎｉ：１５〜１９％、Ｃ。

：８〜１５％、Ｍｏ：３．Ｏ〜５．５％、Ｔｉ：０．４
〜１．５％、／ｌ：０．０５〜０．１５％、Ｎ：０．０
０５％以下を含有し、残部不可避不純物およびＦｅから
なるマルエージ鋼である。

なお、各成分の限定理由は次に述べる通りである。

Ｃ：０．０１％を超えると炭化物を形成し、金属間化合
物の析出量が減少して疲労強度を低下させるので、０．
０１％以下とする。

Ｓｔ、Ｍｎ：いずれもＳｌｏｗ、Ｍｎ０１Ｍｎ５などの
介在物を形成し、疲労強度を低下させるので、０．０５
％以下とする。

Ｐ、Ｓ：いずれも清浄度を悪くして靭性、延性を低下さ
せ、かつ疲労強度を低下させるので、Ｐについては０．
００８％以下、Ｓについては０．００４％以下とする。

Ｎｉ：１５％未満では強度、靭性が低下し、１９％を超
えると１００％マルテンサイトが得られず強度低下を生
じるので、１５〜１９％とする。

Ｃｏ：８％未満では強度低下を生じ、１５％を超えると
靭性が低下するので、８〜１５％とする。

Ｍｏ：３％未満では必要な強度が得られず、５．５％を
超えると靭性低下が著しいので、３．０〜５．５％とす
る。

Ｔｉ：０．４％未満では必要な強度が得られず、ｌ。

５％を超えるとＴｉｃ、ＴＩＮが増加して靭性が低下す
るので０．４〜１．５％とする。

Ａｌ：脱酸のために０．０５％以上が必要であるが、０
．１５％を超えるとＡ２□Ｏ，ｌ介在物が多（なって靭
性が低下するので、０．０５〜０．１５％とする。

Ｎ：疲労強度に悪影響を与える有害元素で、０．００５
％を超えるとＴｉＮが増加し、靭性を低下させるのに加
えて、これが点列状となって疲労強度を著しく低下させ
るので、０．００５％以下とする。

上記素材鋼は介在物量を低くするために、■ＯＤ等の脱
ガス処理をして製造してもよいが、好ましくは真空誘導
溶解を行って１を棒鋼片を得、これを高真空アークによ
る再溶解にて素材鋼塊とするのが望ましい。

上記素材鋼塊は、通常は熱間鍛造あるいは熱間押出によ
って厚肉中空の継目無管に加工し、これを直接あるいは
例えば８３０°Ｃに１時間保持後空冷する固溶化処理し
て、内外面切削し、その後、冷間加工により主として肉
厚を滅じてベルト用素管とする。

この場合、上記熱間加工は１０００〜１２００°Ｃの温
度域で行うのが望ましい、すなわち、１０００゛Ｃ未満
では変形抵抗が大きく、また１２００°Ｃを超えると延
性が低下し、表面欠陥のない継目無管を高能率に得難い
が、上記温度域であれば問題なく継目無管が得られる。

また、冷間加工に先って固溶化処理を施す場合、その処
理は８００〜８５０°Ｃの温度域で施すのがよい、すな
わち、８００°Ｃ未満では未固溶析出物が残って靭性が
低下し、また８５０℃を趙えると結晶粒が粗大化して延
性が低下するからである。

さらに、冷間加工はスピニング加工とベルト圧延の２つ
の手段がよく知られており、通常はこれらを単独あるい
は組合せて実施するが、スピニング加工を施す場合の１
回当りの加工率（減肉率）は９０％以下で行うのが望ま
しい。

すなわち、９０％を超えると延性が低下し、加工中に割
れが生じるからである。また、この冷間加工における最
終肉厚は０．３ｍｍ以上とするのが望ましい、すなわち
、０．３ｍ未満の肉厚に加工すると割れが発生し易くな
るからである。

なお、冷間加工を複数回繰り返して施す場合は、その加
工繰り返し間で上記した８００〜８５０°Ｃでの軟化の
ため固溶化処理を施す。

上記冷間加工によって０．３ｍｓ以上の肉厚に加工した
ベルト素管は、例えば８３０°Ｃに１時間保持して後空
冷する最終の固溶化処理を施して後、ベルトとして必要
な幅に適宜切断され、ベルト圧延機を用いて所定肉厚、
直径のベルトに加工するが、この時の加工率は５０％以
下で行うのがよい、すなわち、５０％を趙えると次工程
で施す時効処理後の延性が劣化するためである。また、
上記必要幅への切断時に切断パリを生じさせないことが
必要である。すなわち、切断パリが発生するとこれが疲
労破壊の起点となる恐れがあるからである。

Ｏ時効処理 上記の加工によって得られたＨν３００程度のベルト硬
度をＨｖ５００〜５５０程度に高めるために時効処理を
施す、このための時効処理条件としては、４５０〜５２
０°Ｃの温度域に１〜ｌＯ時間保持するのが望ましい。

すなわち、４５０°Ｃ未満、１時間未満の処理では硬度
上昇が図れず、使用中にベルトが伸びて破断してしまう
からであり、また、５２０°Ｃを超え、１０時間を鰯え
る処理では軟化してしまうからである。

Ｏ表面硬化処理 表面硬化処理手段としては浸炭あるいは窒化いずれの手
段も採用しうるが、望ましくは窒化手段を採用するのが
よい、そして、窒化手段の処理条件としては、純アンモ
ニアガス中で４５０〜５３０°Ｃの温度域に２〜１０時
間保持するのが望ましい、すなわち、４５０°Ｃ未満、
２時間未満の処理ではベルトの表面硬度を後述するＨｖ
７８０以上とすることができないからであり、また５３
０℃超え、１０時間趙えの処理では後述するベルトの表
面硬度がＨｖ８６０を超えてしまうからである。

表面硬化処理後のベルトの表面硬度は、内外面とも７８
０〜８６０Ｈｖの範囲円に調整することが望まれる。７
８０Ｈｖ未満ではショットピーニング後に１２０ｋｇｆ
／閤１以上の圧縮残留応力が確保されない可能性があり
、８６０Ｈｖ超では表面が読比する危険性がある。なお
、この表面硬化なしでは、引き続きショットピーニング
を行っても高々１００　ｋｇ　ｆ　／ｃｍ”の圧縮残留
応力しか得られない。

Ｏショットピーニング 難破…性粒子の種類 液体に分散させるため、比重が小さく、しかも高硬度の
ベルト表面に衝突して、変形・破壊が容易には生じ難い
材料が望ましい。具体的にはアルミナ、ジルコニア等の
セラミックあるいはＪＩＳ０４４０４　５ＫＳ４〜５Ｋ
Ｓ４４規定されるハイス等がこれに合致する。なかでも
アルミナは、経済性、比重の点でも最も好ましい、ガラ
スは容易に破壊され、吹き付は時のエネルギーをベルト
表面に与えることがなく、疵を付けるだけである。

難破損性粒子の径 ５〜１０μｍを適当とする。５μｍ未満になると粒子の
もつエネルギーが小さく、ベルト表面に十分な塑性変形
を与えることが出来ない。その結果として、圧縮残留応
力は十分に増大せず、また表面の凹凸も小さく、潤滑油
を貯えることが出来ない、一方、１００μｍを超えると
ベルト表面に衝突する確率が低くなり、局所的に圧縮残
留応力の変化が生じるとともに、表面の凹凸が大きくな
り、疲労破壊の起点となる。ベルト表面の疵は、長さ２
０μｍを超えると疲労破壊の起点になり得る。衝突時の
変形面積を考えると５０μｍ以下が特に好ましい。

液体の種類 難破損性粒子をショットする際の媒体である液体として
は、具体的には水、粘度が水の１〜２倍程度の鉱物油、
植物油、更にはアルコール、アセトン等を用いることが
できるが、工業的には水が最も好ましい。

難破損性粒子と液体の混合比 重量比で１／２〜ｌ／１０が望ましい、ｌ：２より濃い
場合、混合液の分散が十分でなくノズル内で詰まり易く
なる。１：　１０より薄い場合は、吹き付時間を長くし
ても圧縮残留応力を大きくすることが出来ない。

第２図は前述した１８％Ｎｉマルエージ鋼を素材とする
金属ベルトに時効処理、窒化処理を加えて硬度８３０Ｈ
ｖ、圧縮残留応力６５ｋｇｆ１０ｎ”に調整したベルト
表面に、球状アルミナと水の混合流体を吹き付けた時の
混合比と吹き付は後の圧縮残留応力との関係を示したグ
ラフである。球状アルミナの粒径は２０μｍ、混合流体
の吹き付は時間、吹き付は圧力（元圧）は夫々３０秒／
　ｃｍ、３．５気圧で、いずれも一定である。混合流体
の吹き付けにより圧縮残留応力は上昇するが、なかでも
混合比が特に１／２〜ｌ／１０の間で圧縮残留応力がほ
ぼ一定で高い値を示している。

混合流体の吹き付は圧力 元圧で２．５〜１０気圧が望ましい。これが２．５気圧
未満になると、粒子に与えるエネルギーが小さ（なり、
残留応力は小さくなる。また混合液体をノズルから円滑
に吹き付けことが困難となる。

１０気圧を超えると、粒子による塑性変形を通り越し、
表面を研磨するようになり、せっかく高い残留応力を付
与しても、その層を取り除いてしまう、しかもベルトは
基本的に１＜（０，２■以下）、不必要に振動させたり
、変形させてしまう。

混合流体の吹き付は時間 １ａ＋＋当り吹き付は時間を１５秒未満にすると、圧縮
残留応力層は浅くなり、表面の圧縮残留応力も低下する
。これが６０秒を超えると圧縮残留応力付与効果が飽和
し、さらに続けると、圧縮残留応力層が深くはなるが逆
に圧縮残留応力は減少する。従って、１ｃｍ当り吹き付
は時間で表わして１５〜６０秒が望ましい。

第３図は、第２図を求めるにあたって使用したベルト表
面に、同一の混合流体（但し混合比ｌ：６で一定）を吹
き付けたときの、吹き付は圧力および時間の圧縮残留応
力に対する影響度を示したグラフである。吹き付は時間
が６０秒以下では吹き付は圧力が大きくなるほど、圧縮
残留応力が増大する。また、いずれの圧力の場合も吹き
付は時間が１５秒／　ｃｔａ以上で特に大きな応力増大
が見られる。

次に、本発明の実施結果を説明する。

前述した１８％Ｎ＋マルエージ鋼を素材とするベルト（
厚み０．１５〜０．２ｍ）に、第１表に示す条件１−Ｖ
で時効処理および窒化処理を施した。

窒化処理後のベルトの外表面および内表面に種々の条件
で球状難破損性粒子と水との混合流体を吹き付け、内外
面の圧縮残留応力付与を行った後、両県応力振幅７５　
ｋｇ　ｆ　７ｍ”での回転試験でベルトが破断するまで
の繰り返し回数を調査した。結果を第２表にＡ−Ｆに示
す、なお、Ｃには比較のために行ったガラスと空気の混
合流体の吹き付は結果も合せて示している。また、一部
については、１０枚のベルトを重ね合わせたものに同一
試験（１０枚の平均応力振幅を７５ｋｇｆ、／＋＋＊”
に調整）を施した結果も示している。ベルトを重ねた合
せた場合の破断とは、いずれかのベルトに最初に生じた
破断のことである。破断までの操り返し回数が５００万
回以上のものを本発明例、それ以外のものを比較例とし
て区分している。なお、これらの例は、前述した１８％
Ｎ！マルエージ鋼を対象としており、対象鋼が変われば
この区分も当然変化して来る０例えば、前述した１８％
Ｎｉマルエージ鋼においてＴｉ量を減少させれば、それ
だけでベルトの疲労強度・寿命が改善される。その結果
、Ｔｉ減少前に比較例に区分されていたものもＴＩ減少
後は本発明例に区分される事態も生じ得るのである。

第　　１ 表 Ａは、窒化処理後の表面硬度（圧縮残留応力）を変化さ
せた例である。窒化処理後の表面硬度が７３０　Ｈｖの
場合は、操り返し回数が１７２万回であるが、７８０．
８５０Ｈｖの場合は４０００万回を超え、１０枚重ねて
も疲労強度は殆ど低下していない、９３０Ｈｖの場合は
表面に脆化層が形成され、１６万回で望性破壊を生じた
。

Ｂは、最終圧縮残留応力をベルトの内外面で変化させた
例である。内面の圧縮残留応力が８０ｋｇｆ／ｍ”と低
い場合は、外面の圧縮残留応力が１６０ｋｇ（／ｌａｎ
”と高（でも疲労寿命が掻めて低い。

また、このベルトの破面を調査したところ、起点は内表
面直下にあり、内面より疲労破壊したことが判った。

Ｃは、球状粒子の材質、粒径を種々変更した例である。

ガラスおよび粒径が１５０μｍのアルミナを除けば、い
ずれも繰り返し回数は１０００万回を超えている。

Ｄは、粒子と水との混合比（重量比）を変更した例であ
る。この比率が１ｚ４のものを除けば、繰り返し回数は
全て５００万回を超えている。

Ｅは、混合流体の吹き付は圧を変化させた例である。２
気圧の場合に繰り返し回数が２５万回である以外は、９
００万回を超え、７気圧の場合は３７００万回に及んで
いる。

Ｆは、混合流体の吹き付は時間を変化させた例である。

吹き付は時間が５秒のものを除けば、いずれも２００万
回を超えている。

Ｇは、シｑｙトのみで時効処理、窒化処理を行わなかっ
た場合、シッットに代えてローラによる曲げ変形で圧縮
残留応力を付与した場合、シッットを行わずに表面硬化
のままで回転試験を実施した場合を示している。いずれ
も繰り返し回数は僅かで、疲労強度・寿命は著しく劣っ
た結果になっている。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法は、従来技術では達し得ながった高レ
ベルの疲労強度・寿命を金属製ベルトに付与し得る。従
って、本発明の方法およびこれによって製造された本発
明ベルトは、自動車用無段変速機や高トルクが要求され
る各種産業機械等の動力伝達用ベルトに適用して、その
耐久性を著しく向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧縮残留応力と疲労寿命との関係を従来法と本
発明法とについて示した図表、第２図は圧縮残留応力に
対する混合流体の混合比の影響度を示す図表、第３図は
同じく混合流体の吹き付は圧および吹き付は時間の影響
度を示すグラフである。 圧縮残留応力（に１／−）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、時効処理後に表面硬化処理を受けた金属ベルトの内
   外表面に、難破損性粒子と液体との混合流体を吹き付け
   ることを特徴とする動力伝達用金属ベルトの製造方法。 ２、請求項１に記載の製造方法によって製造された外表
   面１５０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上、内表面１２０ｋｇｆ／
   ｍｍ＾２以上の各圧縮残留応力を保有する動力伝達用金
   属ベルト。