环的制造方法与流程

本说明书中公开的本公开的发明涉及环的制造方法。

背景技术：

以往，作为带式无级变速器中的环的制造方法提出了如下方案，该带式无级变速器使用由对多个元件通过环进行捆束而构成的环状的传动带，该制造方法具备：将带状的金属板的端部彼此对接并焊接而形成环形筒状体的焊接工序；对焊接后的筒状体进行固溶处理(退火处理)的固溶工序；以及利用激光将进行了固溶处理的筒状体切断成规定宽度而形成环形体的切断工序(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2002-248522号公报

技术实现要素：

在上述环的制造方法中，若利用激光进行筒状体的切断，则环形体因激光的热而发生组织变化(热影响部)，对以后的环形体的塑性加工性造成影响。例如，在执行对激光切断后的环形体进行轧制的轧制工序时、或为了在径向上层叠多片环形体层叠环而将环形体调整为所需周长的周长调整工序时，发生环形体断裂或无法成形为期望的尺寸的情况，导致在激光切断后需要重新执行固溶处理。

本发明的主要目的在于，有效地除去因激光切断而在环形体产生的热影响部，提高环的制造效率。

本公开的发明为了实现上述主要目的采用了以下的技术方案。

在本公开的环的制造方法中，制造用于使用传动带的无级变速器的所述环，传动带是将多个元件用环形金属的环捆束而成的，环的制造方法主旨在于，包括：焊接工序，将带状的金属板的端部彼此对接并焊接而形成环形的筒状体；固溶工序，对焊接后的筒状体进行固溶处理；切断工序，使用激光将惊进行了固溶处理的筒状体切断成规定宽度的环形体；宽度方向端部处理工序，通过使砂轮按压于切断后的环形体的宽度方向端部，除去因切断工序产生的热影响部并且将该宽度方向端部成形为凸弧状；以及轧制工序，将对宽度方向端部进行了处理的环形体调整为规定的板厚。

在该本发明的环的制造方法中，在执行形成环形的筒状体的焊接工序、对筒状体进行固溶的第一固溶工序和利用激光切断将筒状体切断为环形体的切断工序之后，在利用宽度方向端部处理工序将环形体的宽度方向端部成形为凸弧状时，也一并除去因激光切断而产生的热影响部。其结果，由于在执行了宽度方向端部处理工序之后的环形体上不残留硬度高的热影响部，因此之后不需要重新执行第一固溶工序。其结果，能够提高环的制造效率。另外，在使用激光执行切断工序之后，在宽度方向端部处理工序中将该宽度方向端部加工成凸弧状时一并除去因激光切断而在环形体的宽度方向端部产生的热影响部，因此，即使在将切断工序中使用的切断机从刀具切断机等其他切断机更换为激光切断机的情况下，也能够有效利用现有设备，能够将制造设备的增加、变更控制在最小限度。

附图说明

图1是表示无级变速器1的结构的概略的结构图。

图2是表示传动带10的结构的概略的结构图。

图3a～图3m是表示环的制造工序的一例的说明图。

图4是放大表示环形体23的宽度方向截面的激光切断部的局部放大图。

图5是表示环形体23的激光切断面中的宽度方向上的距离和硬度之间的关系的说明图。

图6a和图6b是说明研磨/倒圆角工序的说明图。

图7是表示研磨装置30的概略结构的结构图。

图8a～图8c是表示使用外周侧研磨辊41对环形体23的端部外周侧进行研磨/倒圆角的情况的说明图。

图9a～图9c是表示使用内周侧研磨辊46对环形体23的端部内周侧进行研磨/倒圆角的情况的说明图。

图10a～图10d是表示使用比较例的研磨辊41b对环形体23的宽度方向端部进行研磨/倒圆角的情况的说明图。

图11是表示其他实施方式中的研磨装置130的结构的概略的结构图。

图12a～图12c是表示使用研磨辊141对环形体23的宽度方向端部进行研磨/倒圆角的情况的说明图。

具体实施方式

接着，参照附图对本公开的发明的实施方式进行说明。

图1是表示无级变速器1的结构的概略的结构图。无级变速器1搭载于具备发动机等动力源的车辆，如图所示，具备作为驱动侧旋转轴的第一轴2、设置于该第一轴2的第一带轮3，平行于第一轴2配置的作为从动侧旋转轴的第二轴4、设置在该第二轴4上的第二带轮5、卷绕在第一带轮3的带轮槽(v字槽)和第二带轮5的带轮槽(v字槽)上的传动带10。无级变速器1通过改变第一带轮3和第二带轮5的槽宽，将第一带轮3的动力无级地变速并向第二带轮5传递。

图2是表示传动带10的结构的概略的结构图。如图2所示，传动带10具备多个(例如数百个)元件11和层叠环12，通过利用层叠环12将多个元件11捆扎成环状而成。元件11例如利用冲压加工冲裁钢板而成。元件11一边在左右的侧面受到来自带轮(第一带轮3、第二带轮5)的夹持压力，一边通过与带轮在切线方向上的摩擦力将带行进方向的前方的元件11推出来传递动力。

层叠环12是将周长一点一点变化的多个环形金属的环20(单环)沿径向层叠成层状而成的，并且通过图3a～图3m所例示的制造工序来制造。

如图3所示，环20的制造工序包括：(a)带板切断工序(参照图3a)、(b)弯曲工序(参照图3b)、(c)焊接前清洗工序(参照图3c)，(d)焊接工序(参照图3d)、(e)第一固溶工序(退火工序)(参照图3e)、(f)环切断工序(参照图3f)、(g)研磨/倒圆角工序(参照图3g)、(h)轧制前清洗工序(参照图3h)，(i)轧制工序(参照图3i)、(j)轧制后清洗工序(参照图3j)、(k)第二固溶工序(参照图3k)、(l)周长调整工序(参照图3l)以及(m)时效氮化工序(参照图3m)。

(a)带板切断工序是通过在宽度方向上对卷绕在滚筒上的规定厚度(例如0.4～0.5mm)的带状钢板(马氏体时效钢板)进行切断来切断出规定尺寸的带板21的工序。带板切断工序可以使用具备切削刃的切刀切断机、激光切断机等来进行。(b)弯曲工序是以使带板21的端部彼此相互对接的方式将带板21弯曲成筒状来成形筒状体22的工序。弯曲工序可以使用辊或模具进行。

(c)焊接前清洗工序是在对筒状体22的对接部进行焊接之前进行筒状体22的脱脂清洗的工序。焊接前清洗工序例如可以使用喷淋清洗、超声波清洗等来进行。(d)焊接工序是进行焊接筒状体22的对接部的对接焊接的工序。焊接工序例如可以使用激光焊接、等离子焊接等来进行。(e)第一固溶工序(退火工序)是用于使在焊接工序中变化的焊接部周边的硬度分布均衡化、提高延展性的工序。

(f)环切断工序是将筒状体22切断成规定宽度的多个环形体23的工序，并且使用激光切断机来进行。图4是放大表示环形体23的宽度方向截面的激光切断部的局部放大图。如图所示，激光切断部包括因激光的热而使金属熔融并凝固后的凝固组织和因热量而产生组织变化的热影响部(haz)。图5是表示环形体23的激光切断面中的宽度方向上的距离和硬度之间的关系的说明图。如图示可知，热影响部与远离激光切断面且几乎不受热影响的部位之间产生大的硬度差。若在环形体23残存有热影响部的状态下执行(i)轧制工序，则发生从硬度高的热影响部产生断裂、或因变形阻力的差异而无法成形为目标尺寸的情况。

如图6a、图6b所示，研磨/倒圆角工序是使用研磨辊对环形体23的宽度方向端部(激光切断部)进行研磨来去除热影响部并且加工成凸弧状(r状)的工序，并且使用图7所例示的研磨装置30来进行。如图7所示，研磨装置30具备：旋转单元31，具有供环形体23卷绕的驱动辊31a及从动辊31b；内周侧支承辊33，从内周侧支承环形体23；外周侧研磨单元40，与内周侧支承辊33对置并将环形体23的宽度方向端部的外周侧(端部外周侧)研磨成r状；外周侧支承辊34，从外周侧支承环形体23；以及内周侧研磨单元45，与外周侧支承辊34对置并将环形体23的宽度方向端部的内周侧(端部内周侧)研磨成r状。旋转单元31的驱动辊31a向远离从动辊31b的方向按压于环形体23的内周面，通过对驱动辊31a进行旋转驱动，能够在对环形体23施加了张力的状态下使该环形体23沿周向旋转(环绕)。需要说明的是，旋转单元31也可以另外具备用于对环形体23施加张力的张力辊。外周侧研磨单元40具有：外周侧研磨辊41，具有在与设置于旋转单元31的环形体23的板厚方向平行的方向上延伸的旋转轴；以及旋转移动单元43，能够使外周侧研磨辊41在外周侧研磨辊41的旋转方向、外周侧研磨辊41的旋转轴的轴向(图中的前后方向)、以及与该轴向正交且与环形体23的宽度方向平行的方向(图中的上下方向)上旋转及移动。内周侧研磨单元45具备与外周侧研磨单元40同样的外周侧研磨辊46和旋转旋转单元48。

图8a～图8c是表示使用外周侧研磨辊41对环形体23的端部外周侧进行研磨/倒圆角的情况的说明图，图9a～图9c是表示使用内周侧研磨辊46对环形体23的端部内周侧进行研磨/倒圆角的情况的说明图。需要说明的是，在图8a～图8c和图9a～图9c中，为了便于说明，夸张地示出了外周侧研磨辊41和内周侧研磨辊46中的l字槽42、47。外周侧研磨辊41和内周侧研磨辊46是圆柱形状的构件，在其外周面的顶端部沿周向遍及整周地形成有l字槽42、47。l字槽42、47的槽底由沿着外周侧研磨辊41、内周侧研磨辊46的轴向直线状延伸的直线部42b、47b形成，槽底角部由具有约90度的圆弧角θ和环形体23的板厚t的约1/2的曲率半径r的凹状圆弧部42a、47a形成。在l字槽42、47形成有固定有磨粒的磨粒层。使用这样的外周侧研磨辊41和内周侧研磨辊46对环形体23的研磨/倒圆角以如下方式进行。即，首先，使外周侧研磨辊41一边旋转一边从环形体23的宽度方向一端侧向另一端侧的方向(图中下方向)移动，并且使内周侧研磨辊46一边旋转一边从环形体23的宽度方向一端侧向另一端侧的方向(图中下方向)移动，从而将直线部42b、47b分别按压于环形体23的宽度方向一端部的端面，除去环形体23的宽度方向一端部的热影响部(参照图8a、图9a)。然后，使外周侧研磨辊41一边旋转一边从环形体23的板厚方向的外周侧向内周侧(图中左方向)移动，使凹状圆弧部42a按压于环形体23的宽度方向一端部的外周侧(端部外周侧)，由此将环形体23的端部外周侧成形为r状(参照图8b、图8c)。同时，使内周侧研磨辊46一边旋转一边从环形体23的板厚方向的内周侧向外周侧(图中右方向)移动，使凹状圆弧部47a按压于环形体23的宽度方向一端部的内周侧(端部内周侧)，由此将环形体23的端部内周侧成形为r状(参照图9b、图9c)。需要说明的是，环形体23的端部外周侧的加工和端部内周侧的加工不限于在同一时刻进行，也可以分别在不同的时刻进行。即，可以在对环形体23的端部外周侧进行加工后加工端部内周侧，也可以在对环形体23的端部内周侧进行加工后对端部外周侧进行加工。另外，外周侧研磨辊41和内周侧研磨辊46的旋转方向在与环形体23的接触点上既可以设为与环形体23的环绕方向相同的方向，也可以设为与环形体23的环绕方向相反的方向。这样，若对环形体23的宽度方向一端部进行研磨，则从旋转单元31卸下环形体23，将环形体23的宽度方向一端侧与宽度方向另一端侧调换后重新安装于旋转单元31，对环形体23的宽度方向另一端部进行同样的研磨。由此，环形体23的宽度方向两端部被成形为去除热影响部且几乎没有角部的半圆状。需要说明的是，也可以在环形体23的宽度方向一端侧和宽度方向另一端侧各设置一对外周侧研磨单元40和内周侧研磨单元45，分别研磨环形体23的宽度方向一端部和宽度方向另一端部。

图10a～图10d是表示使用比较例的研磨辊41b对环形体23的宽度方向端部进行研磨/倒圆角的情况的说明图。需要说明的是，比较例的研磨辊41b在其外周面的轴向中央遍及整周地形成有具有约180度的圆弧角θ和环形体23的板厚t的约1/2的曲率半径r的半圆状的凹槽42b。在比较例中，使研磨辊41b一边旋转一边向环形体23的宽度方向移动并将研磨辊41b的凹槽42b按压于环形体23的宽度方向端部的端面，由此将环形体23的宽度方向端部一边研磨一边成形为r状。在使用这样的变形例的研磨辊41b对环形体23进行研磨/倒圆角的情况下，若环形体23的板厚t相对于凹槽42b的曲率半径r满足t＝2·r的关系，则虽能够将环形体23的宽度方向端部成形为几乎没有角部的半圆状，但实际上环形体23的板厚存在偏差，在环形体23的板厚t为t<2·r时，存在在环形体23的端面的板厚方向两端部残存角部的情况(参照图10a、图10b)，在环形体23的板厚t为t＞2·r时，存在环形体23的端面的板厚方向两端部不是被凹槽42b研磨而是被研磨辊41b的外周面研磨而产生底切的情况(参照图10c、图10d)。在本实施方式中，由于将研磨辊划分为外周侧研磨辊41和内周侧研磨辊46，并且分别将环形体23的宽度方向端部的外周侧和内周侧研磨成r状，因此无论环形体23的板厚的偏差如何，都能够将其宽度方向两端部成形为几乎没有角部的半圆状。

(h)轧制前清洗工序是在对环形体23进行轧制之前，在研磨/倒圆角工序中除去附着在环形体23上的研磨屑等的工序，(i)轧制工序是使用轧制辊将环形体23轧制成需要的板厚并形成环形体24的工序。如上所述，由于环形体23在环切断工序之后，通过研磨/倒圆角工序(g)除去了硬度高的热影响部，因此不会因轧制工序(i)而产生断裂，能够轧制成期望的板厚。(j)轧制后清洗工序是除去通过轧制附着在环形体24上的轧制油等的工序。(k)第二固溶工序是对轧制后的环形体24进行加热，使通过轧制变形的金属组织进行再结晶化的工序。

(l)周长调整工序是对周长进行微调使得轧制后的环形体24能够沿径向层叠的工序。(m)时效氮化工序是对周长调整后的环形体24进行时效处理后，通过进行氮化处理来强化环形体24的表面的工序。

根据以上说明的本实施方式的环的制造方法，在制造使用将多个元件用环形金属环捆束而成的传动带的无级变速器中的环的制造方法中，具备：(d)焊接工序，将带板21的端部彼此对接并焊接，形成环形的筒状体22；(e)第一固溶工序，对焊接后的筒状体22进行固溶处理(退火处理)；(f)环切断工序，使用激光将进行了固溶处理的筒状体22切断成规定宽度的环形体23；(g)研磨/倒圆角工序，利用砂轮对切断后的环形体23的宽度方向端部进行研磨来除去由(f)环切断工序产生的热影响部，并且成形为r状。由此，在执行(g)研磨/倒圆角工序之后的环形体23不残留硬度高的热影响部，因此，能够在此之后无需重新执行第一固溶工序。其结果，能够提高环的制造效率。

另外，在使用激光切断机执行(f)环切断工序之后，由于因激光切断而在环形体23的宽度方向端部产生的热影响部在(g)研磨/倒圆角工序中被加工成r状时一并除去，因此即使在将(f)环切断工序中使用的切断机从切割器切断机等其他切断机替换为激光切断机的情况下，也只要在(g)研磨/倒圆角工序中增加除去因激光切断而产生的热影响部的处理即可，能够有效利用现有设备，能够使制造设备的增加、变更控制在最小限度。即，在通过固溶除去伴随激光切断而产生的热影响部的情况下，需要用于对环形体23进行固溶的设备，但通过(g)研磨/倒圆角工序除去热影响部，从而能够无需增加这样的设备。

对于上述的实施方式而言，在(g)研磨/倒圆角工序中，将研磨辊划分为对环形体23的端部外周侧进行研磨的外周侧研磨辊41和对环形体23的端部内周侧进行研磨的内周侧研磨辊46，但也可以使用图10所示的比较例的研磨辊41b对环形体23的宽度方向端部进行研磨/倒圆角。另外，如图11所示，也可以使用一体型的研磨辊141对环形体23的端部外周侧与端部内周侧进行研磨/倒圆角。图11是表示其他实施方式的研磨装置130的结构的概略的结构图。如图所示，其他实施方式的研磨装置130包括：旋转单元31，具有驱动辊31a和从动辊31b；研磨单元140，对环形体23的端部外周侧和端部内周侧进行研磨/倒圆角；内周侧支承辊133a、133b，相对于研磨单元140设置于环形体23的进给方向的前后并从内周侧支承环形体23；以及外周侧支承辊134a、134b，相对于研磨单元140设置于环形体23的进给方向的前后且从外周侧支承环形体23。研磨单元140具备：研磨辊141，具有沿与设置于旋转单元31的环形体23的板厚方向平行的方向延伸的旋转轴；和旋转/移动单元143，能够使研磨辊141在研磨辊141的旋转方向和研磨辊141的旋转轴的轴向(图中前后方向)和与该轴向正交且与环形体23的宽度方向平行的方向(图中上下方向)旋转及移动。

图12a～图12c是表示使用研磨辊141对环形体23的宽度方向端部进行研磨/倒圆角的情况的说明图。需要说明的是，在图12中，为了便于说明，夸张地表示了研磨辊141的凹槽142。研磨辊141是圆柱形状的构件，在外周面的轴向中央遍及整周地形成有凹槽142。凹槽142的槽底由沿着辊的轴向呈直线状延伸的直线部142b形成，槽底的两个角部由具有约90度的圆弧角θ和环形体23的板厚t的约1/2的曲率半径r的凹状圆弧部142a、142c形成。在凹槽142形成有固定有磨粒的磨粒层。使用这样的研磨辊141对环形体23的研磨/倒圆角以如下方式进行。即，首先，使研磨辊141一边旋转一边向从环形体23的宽度方向一端侧朝向另一端侧的方向(图中下方向)移动，将直线部142b按压于环形体23的宽度方向一端部的端面，除去环形体23的宽度方向一端部的热影响部(参照图12a)。接着，使研磨辊141一边旋转一边从环形体23的板厚方向的外周侧向内周侧(图中左方向)移动，使凹状圆弧部142a按压于环形体23的宽度方向一端部的外周侧(端部外周侧)，由此将环形体23的端部外周侧成形为r状(参照图12b)。然后，使研磨辊141一边旋转一边从环形体23的板厚方向的内周侧向外周侧(图中右方向)移动，将凹状圆弧部142c按压于环形体23的宽度方向端部的内周侧(端部内周侧)，由此将环形体23的端部内周侧成形为r状(参照图12c)。这样，若对环形体23的宽度方向一端部进行研磨，则从旋转单元31卸下环形体23，将环形体23的宽度方向一端侧与宽度方向另一端侧调换后重新安装于旋转单元31，对环形体23的宽度方向另一端部进行同样的研磨。由此，环形体23的宽度方向两端部成形为热影响部被去除且几乎没有角部的半圆状。需要说明的是，也可以将研磨单元140分别设置在环形体23的宽度方向一端侧和宽度方向另一端侧，分别研磨环形体23的宽度方向一端部和宽度方向另一端部。另外，在该其他实施方式中，在对环形体23的端部外周侧进行加工后对端部内周侧进行加工，但也可以在对环形体23的端部内周侧进行加工后对端部外周侧进行加工。另外，也可以通过反复进行沿研磨辊141的轴向的往复移动，交替地对环形体23的端部外周侧与端部内周侧逐渐一点一点地加工。

如上说明的那样，本公开的环的制造方法，制造用于使用传动带的无级变速器(1)的环，所述传动带由环形金属的环(20)捆束多个元件(11)而成，其要点在于，具备：焊接工序(d)，在将带状的金属板(21)的端部彼此对接并焊接而形成环形的筒状体(22)；切断工序(f)，使用激光将进行了固溶处理的筒状体(22)切断成规定宽度的环形体(23)；宽度方向端部处理工序(g)，通过使砂轮(41、46)按压切断后的环形体(23)的宽度方向端部来除去因所述切断工序(f)产生的热影响部，并且将该宽度方向端部成形为凸弧状；以及轧制工序(i)，对宽度方向端部进行处理并将环形体(23)调整为规定的板厚。

在该本发明的环的制造方法中，在执行形成环形的筒状体(22)的焊接工序(d)、对筒状体(22)进行固溶的第一固溶工序(e)、和利用激光切断将筒状体(22)切断为环形体(23)的切断工序(f)之后，在利用宽度方向端部处理工序(g)将环形体(23)的宽度方向端部成形为凸弧状时，也一并除去因激光切断而产生的热影响部。其结果是，在执行了宽度方向端部处理工序(g)之后的环形体(23)上不残留硬度高的热影响部，因此之后不需要重新执行第一固溶工序(e)。其结果，能够提高环的制造效率。另外，在使用激光执行切断工序(f)之后，在宽度方向端部处理工序(g)中将该宽度方向端部加工成凸弧状时一并除去因激光切断而在环形体(23)的宽度方向端部产生的热影响部，因此，即使在将切断工序(f)中使用的切断机从刀具切断机等其他切断机更换为激光切断机的情况下，也能够有效利用现有设备，能够将制造设备的增加、变更控制在最小限度。

在这样的本发明的环的制造方法中，还可以包括：第二固溶工序(k)，对调整为规定板厚的环形体(24)进行固溶处理；周长调整工序(l)，对进行了固溶处理的环形体(24)的周长进行调整；以及时效氮化工序(m)，对周长进行了调整的环形体(24)进行时效处理以及氮化处理。由于因上述的切断工序(f)而产生的热影响部被研磨工序(g)除去，因此，在之后不用重新执行固溶工序(e)，能够在利用轧制工序(i)轧制环形体(23)时或利用周长调整工序(l)对环形体(23)进行周长调整时抑制环形体(23)断裂，使加工精度良好。

另外，在本公开的环的制造方法中，所述宽度方向端部处理工序(g)也可以在对环形体(23)施加了张力的状态下使该环形体(23)沿周向旋转，通过使凹弧状的砂轮(42a、142a)从该环形体(23)的板厚方向的外周侧向内周侧按压于所述环形体(23)的宽度方向端部，将所述环形体(23)的宽度方向端部的外周侧成形为凸弧状，并且通过使凹弧状的砂轮(47a、142c)从该环形体(23)的板厚方向的内周侧向外周侧按压于所述环形体(23)的宽度方向端部，将所述环形体(23)的宽度方向端部的内周侧成形为凸弧状。由此，即使环形体(23)的板厚产生偏差，也能够使其宽度方向端部(端部外周侧和端部内周侧)成形为几乎没有角部的半圆状。

以上，对本公开的发明的实施方式进行了说明，但本公开的发明并不限于上述实施方式，当然可以在不脱离本公开的发明的主旨的范围内以各种方式实施。

产业上的可利用性

本公开的发明可以用于无级变速器所使用的传动带的制造产业。