JP6255324B2

JP6255324B2 - 無段変速機用金属リングの製造方法及びその製造装置

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Publication number: JP6255324B2
Application number: JP2014191723A
Authority: JP
Inventors: 徹矢ヶ崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: CN105443658A; JP2016061406A

Description

本発明は無段変速機用金属リングの製造方法及びその製造装置に関し、より詳細には無段変速機用金属リングに係る側端面のエッジ処理後の圧延処理において側端部の強度が低下することのない無段変速機用金属リングの製造方法及びその製造装置に関するものである。

金属ベルト式無段変速機に使用される金属ベルトは、図７に示されるように、輪状の金属リングが複数枚積層された金属リング集合体と、逆三角形状の金属プレートで両側面に金属リング集合体が嵌合される切欠きを各々有する複数枚の金属エレメントとから構成されている。金属リングは、例えば管状の部材からリング区分毎に帯状に切断し、その後、金属リングの側端面をレーザー照射によって溶融・円弧状に丸く角取りし、その後、半径方向板厚を圧延処理により所望の厚さに成形することによって製造されている（例えば、特許文献１を参照。）。また、金属リングの側端面の角取り（エッジ処理）を行う手段として、レーザーではなく研磨ブラシによって金属リングの側端面を角取りする方法も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１４−７３５３０号公報特許第５０３１０７１号

上記特許文献１には、金属リングの中間体である金属帯の側端部にレーザーを照射する際、金属帯の側端面が重力に対し上向き又は下向きの状態でレーザーが帯のすぐ上方又は下方に取り付けられていることが好ましいという旨が記載されている（引用文献１の［００１２］を参照。）。
しかし、金属帯の側端面が重力に対し上向き又は下向きの状態で金属帯の側端面にレーザーを照射する場合、重力の影響により溶融部（側端部）の径方向板厚Ｔ₂が非溶融部（帯要部）の径方向板厚Ｔ₁よりも大きくなる。その結果、金属帯の径方向板厚を減ずる圧延処理において、金属帯を圧延する場合、図８に示されるように、溶融部分に係る縁部にエッジ（角部）が生じ、側端部の強度が低下するという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は無段変速機用金属リングに係る側端面のエッジ処理後の圧延処理において側端部の強度が低下することのない無段変速機用金属リングの製造方法及びその製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る金属リングの製造方法では、円筒状の金属ドラムを所定幅の胴部を有する輪切りにして前記金属リングの第１中間製品を製造する切断工程と、前記第１中間製品における前記胴部の軸方向の端部である側端部に電磁波を照射して前記側端部を溶融させて該側端部の角部を取る溶融工程とを備えた金属リングの製造方法であって、前記溶融工程において前記第１中間製品の溶融状態の側端部に向けて気体を噴射することにより該側端部に係る径方向板厚が非溶融状態の胴部に係る径方向板厚より小さくなるように規制することを特徴とする。

上記構成では、上記第１中間製品の側端部が溶融状態にある場合、側端部に気体を噴射することにより溶融状態の側端部に作用する気体の流れ（動圧）によって、溶融状態の側端部が径方向に関し胴部より出っ張る（増大する）ことを好適に規制する。また、気体は冷却ガスとしても機能するため、電磁波が第１中間製品の側端部を溶融させた後、短時間に側端部を固化させ側端部の形状を安定させる。これにより、圧延処理において第１中間製品の側端部のＲ形状（丸みを帯びた形状）が維持され金属リングの側端部にエッジが生じなくなる。その結果、圧延処理を経た金属リングの側端部の強度が低下しなくなる。

上記金属リングの製造方法に係る発明の第２の特徴は、上記溶融工程において上記気体は前記側端部の上方から該側端部に向けて噴射させることである。

上記構成では、溶融状態の側端部は気体の流れ（動圧）によって上方から下方へ引っ張られると共に横方向（水平方向）へ押されるため、溶融状態の側端部が径方向に関し胴部より出っ張る（増大する）ことを好適に規制する。

上記金属リングの製造方法に係る発明の第３の特徴は、上記側端部は重力に対し下向きに配設され下方から前記電磁波によって照射されることである。

上記構成では、上記溶融状態の側端部は重力によって下方へ引っ張られるため、上記気体の流れと相まって溶融状態の側端部が径方向に関し胴部より出っ張る（増大する）ことを好適に規制する。このように、第１中間製品の側端部は電磁波によって全周に亘って溶融され、重力の作用と気体の流れによって径方向板厚を規制されるため、少ない工数で効率良くエッジ処理を行うことが可能となる。

上記金属リングの製造方法に係る発明の第４の特徴は、上記溶融工程において上記気体は上記第１中間製品の胴部の内側および外側の両側から噴射させることである。なおここでいう胴部の内側とは、環状の第１中間製品における胴部の内周面側あるいは内径側のことであり、胴部の外側とは、環状の第１中間製品における胴部の外周面側あるいは外径側のことである。

上記構成では、溶融状態の側端部が上記気体の流れによって圧迫されるため、溶融状態の側端部が径方向に関し胴部より出っ張る（増大する）ことを好適に規制する。

上記目的を達成するための本発明に係る金属リングの製造装置では、円筒状の金属ドラムを所定幅の胴部を有する輪切りにして前記金属リングの第１中間製品を製造する切断手段と、前記第１中間製品における前記軸方向の端部である側端部に電磁波を照射して前記側端部を溶融させる溶融手段とを備えた無段変速機用金属リングの製造装置であって、前記溶融手段は前記第１中間製品の溶融状態の側端部に向けて気体を噴射することにより該側端部に係る径方向板厚が非溶融状態の前記胴部に係る径方向板厚より小さくなるように規制する気体噴射手段を有することを特徴とする。

上記構成では、上記金属リングの製造方法に係る第１の特徴を好適に実施することが出来る。

上記金属リングの製造装置に係る発明の第２の特徴は、上記気体噴射手段は気体を上記側端部の上方から該側端部に向けて噴射することである。

上記構成では、上記金属リングの製造方法に係る第２の特徴を好適に実施することが出来る。

上記金属リングの製造装置に係る発明の第３の特徴は、上記側端部は重力に対し下向きに配設され、該側端部の下方から上記電磁波が照射されることである。

上記構成では、上記金属リングの製造方法に係る第３の特徴を好適に実施することが出来る。

上記金属リングの製造装置に係る発明の第４の特徴は、上記気体噴射手段は前記第１中間製品の胴部の内側および外側の両側から気体を噴射することである。

上記構成では、上記金属リングの製造方法に係る第４の特徴を好適に実施することが出来る。

本発明の無段変速機用金属リングの製造方法によれば、円筒状の金属ドラムから輪状に切断された第１中間製品（金属帯）に対し、その金属帯の側端面に係るエッジ処理において、側端面が重力に対し下向きとなるように配設し、そして電磁波を下方から側端面に照射し、照射と同時に或いは遅れてその側端面の上方から側端面に向けて冷却気体を吹き付けるため、重力の作用と気体の流れによって溶融状態の側端部が径方向に関し胴部より出っ張る（増大する）ことを好適に規制することが可能となる。これにより、圧延処理において第１中間製品の側端部のＲ形状が維持され金属リングの側端部にエッジが生じなくなる。その結果、圧延処理を経た金属リングの側端部の強度が低下しなくなる。また、冷却気体の吹き付け形態について、胴部の内側および外側の両側から冷却気体を吹き付ける場合は、溶融状態の上記側端部が上記気体の流れによって圧迫されるため、溶融状態の側端部が径方向に関し胴部より出っ張る（増大する）ことをより好適に規制することが可能となる。
また、本発明の無段変速機用金属リングの製造装置によれば、第１中間製品の側端面を電磁波により全周に亘って好適に溶融させながら、気体の吹き付けによって溶融状態の側端部の径方向板厚を効率よく規制することが可能となる。これにより、金属ベルトの寿命向上と生産コストの削減を同時に実現することが可能となる。

本発明に係る金属リングを示す要部断面説明図である。本発明の金属リングの側端面処理装置を示す説明図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本発明に係る金属リングの側端面処理方法を示す説明図である。図４(c)のＢ部拡大及びＣ矢視を示す説明図である。本発明に係る圧延処理を示す説明図である。従来の無段変速機用金属ベルトを示す説明図である。従来の金属リングに係る圧延処理を示す説明図である。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明に係る金属リング１０を示す要部断面説明図であり、同図(a)は、後述する第１中間プロダクト１０'を示す図、同図(b)は、第１中間プロダクト１０'を更に圧延処理して得られる金属リング１０（最終製品）を示す図である。
図１(b)に示す金属リング１０を製造するにあたっては、先ず切断装置（図示せず）によって円筒状の金属ドラム（図示せず）を輪状に切断して図１(a)に示す第１中間プロダクト１０'を製造し、この第１中間プロダクト１０'に対し、後述する金属リングの側端面処理装置１００によって側端面１０'Ｓeのエッジ（角部）を丸みを帯びた形状にするエッジ処理を行い、更に板厚部（胴部）を圧延処理することによって、最終的な金属リング１０が得られる。図から明らかな通り、金属リング１０の両方（軸方向の両方）の端面（端部）である側端面１０Ｓeにはエッジが生じていない。そのため、側端部１０Ｓeの強度が低下しなくなる。なお、詳細については、図４及び図５を参照しながら後述するが、上記側端面処理（側端面にレーザー（電磁波）を照射する処理）において、照射される側端面１０'Ｓeを鉛直下向きに配設しレーザーを下方から照射して側端面１０'Ｓeを溶融させ、引き続き側端面１０'Ｓeの上方であって胴部１０'Ｓの外側および内側の両側から冷却ガスを吹き付けることによって、重力の引っ張り作用とガスの圧迫作用により側端面１０Ｓeに係る径方向板厚が胴部１０Ｓに係る径方向板厚より小さくなっている。以下、上記金属リングの側端面処理装置１００について説明する。

図２は、本発明に係る金属リングの側端面処理装置１００を示す説明図である。
この金属リングの側端面処理装置１００は、処理対象である第１中間プロダクト１０'を、レーザー照射される側端面１０'Ｓeを鉛直下向きにして支持しながら第１中間プロダクト１０'を回転させるローラー１,２と、ローラー１,２を支持する支持台３と、第１中間プロダクト１０'の側端面１０'Ｓeにレーザー（電磁波）を照射して該側端面１０'Ｓeを溶融させるレーザー装置４と、レーザー装置４を支持台３上のＸ方向に沿って案内するＸガイドレール５と、レーザー装置４をＹ方向に沿って案内するＹガイドレール６と、第１中間プロダクト１０'の溶融した側端面１０'Ｓeに冷却ガスを吹き付けるガス供給装置７と、ガス供給装置７を支持する支持壁８と、ガス供給装置７を支持壁８上のＸ方向に沿って案内するＸガイドレール９と、ガス供給装置７をＺ方向に沿って案内するＺガイドレール１１と、ガス供給装置７をＹ方向に沿って案内するＹガイドレール１２とを具備して構成される。

ローラー１,２は、例えばローラー１が駆動ローラーであり、ローラー２が従動ローラーである。また、ローラー１の回転軸１ａにはモーター１ｂが直結され、第１中間プロダクト１０'はローラー１によって回転されながら側端面１０'Ｓeの全周に亘ってレーザー照射される。

レーザー装置４は、第１中間プロダクト１０'の側端面１０'Ｓeを下方から照射するように第１中間プロダクト１０'の下方に配設されている。また、レーザー装置４は例えば方位角および仰角を変えることが出来るように構成されている。

Ｘガイドレール５はリニアソレノイド等の直線駆動アクチュエータ（図示せず）によって構成され、レーザー装置４をＸ軸方向に移動させる。同様に、Ｙガイドレール６はリニアソレノイド等の直線駆動アクチュエータ（図示せず）によって構成され、レーザー装置４をＹ軸方向に移動させる。従って、Ｘガイドレール５及びＹガイドレール６によってレーザー装置４の第１中間プロダクト１０'に対するＸ−Ｙ方向の相対位置を正確に決定することが出来る。なお、支持壁８上に設けられたＸガイドレール９、Ｚガイドレール１１についても上記Ｘガイドレール５及びＹガイドレール６と同様な構成である。

ガス供給装置７は、図３に示されるように、Ｘガイドレール９上に２個配設され、側端面１０'Ｓeに対し、第１中間プロダクト１０'の胴部１０'Ｓに関し内側と外側の両側から冷却ガスを吹き付けることが出来るように構成されている。また、ガス供給装置７は例えばＸ軸回り及びＹ軸回りに回転可能に構成されている。また、供給されるガスとしては、例えばヘリウム、窒素、アルゴン等の不活性ガスが好ましいが、圧縮空気であっても良い。

図４は、本発明に係る金属リングの側端面処理方法を示す説明図である。
先ず、図４(a)に示すように、レーザー照射される第１中間プロダクト１０'の側端面１０'Ｓeが鉛直下向きとなるように、第１中間プロダクト１０'をローラー１,２に巻き付け、Ｘガイドレール５及びＹガイドレール６を操作してレーザー装置４が側端面１０'Ｓeを照射することが出来る位置にレーザー装置４を位置決めする。

次に、図４(b)に示すように、ローラー１を所定の速度で回転させながら側端面１０'Ｓeに対しレーザーを照射し、側端面１０'Ｓeを全周に亘って溶融させる。

次に、図４(c)に示すように、引き続きローラー１を所定の速度で回転させながら、ガス供給装置７,７によって第１中間プロダクト１'の溶融状態の側端面１０'Ｓeに対し、側端面１０'Ｓeの上方から、胴部１０'Ｓに関し内側と外側の両側から冷却ガスを吹き付ける。以下、この冷却ガス吹き付けについて説明する。

図５(a)は、図４(c)のＢ部拡大図であり、図５(b)は、図４(c)のＣ矢視図である。
図５(a)に示すように、冷却ガスＧ,Ｇは、溶融部１０'Ｓeが重力に対し下向きの状態で胴部１０'Ｓの外側および内側の両側から溶融状態の側端面１０'Ｓeに吹き付ける。また、冷却ガスＧ,Ｇの吹き付け方向としては胴部１０'Ｓの中心線Ｌ_cに対しそれぞれ傾斜角θ1、傾斜角θ2だけ斜め上方から吹き付ける。なお、傾斜角θ1及び傾斜角θ2については同一であっても異なっていてもどちらでも良い。

図５(b)に示すように、冷却ガスＧ,Ｇは、側端面１０'Ｓeの法線Ｌ_nに対しそれぞれ傾斜角θ3、傾斜角θ4だけ斜め上方から吹き付ける。なお、傾斜角θ3及び傾斜角θ4については同一であっても異なっていてもどちらでも良い。

図６は、本発明に係る圧延処理を示す説明図である。
図６(a)に示されるように第１中間プロダクト１０'は、胴部１０'Ｓのみが圧延ローラーＲ,Ｒによって径方向に圧縮されることで板厚を減少しながら、径方向に伸長されることで軸方向（幅）の変化はほとんど変化なく成形される。その結果、図６(b)に示されるように、第１プロダクト１０’の側端部１０'ＳeのＲ形状（丸みを帯びた形状）は維持され金属リング１０の側端部１０Ｓeにエッジが生じない。

以上の通り、本発明の無段変速機用金属リングの製造方法によれば、円筒状の金属ドラムから輪状に切断された第１中間プロダクト１０'（金属帯）に対し、その金属帯の側端面１０'Ｓeに係るエッジ処理において、側端面１０'Ｓeが重力に対し下向きとなるように配設し、そしてレーザーを下方から側端面１０'Ｓeに照射し、照射と同時に或いは遅れてその側端面１０'Ｓeの上方から側端面１０'Ｓeに向けて冷却ガスＧを吹き付けるため、重力の作用とガスの作用によって溶融状態の側端部１０'Ｓeが径方向に関し胴部１０'Ｓより出っ張る（増大する）ことを好適に規制することが可能となる。これにより、圧延処理において第１プロダクト１０’側端部１０'ＳeのＲ形状（丸みを帯びた形状）が維持され金属リング１０の側端部１０Ｓeにエッジが生じなくなる。その結果、圧延処理を経た金属リング１０の側端部１０Ｓeの強度が低下しなくなる。
また、冷却ガスＧの吹き付け形態について、胴部１０'Ｓの内側および外側の両側から冷却ガスＧ,Ｇを吹き付ける場合は、溶融状態の上記側端部１０'Ｓeが上記ガスＧ,Ｇの流れによって圧迫されるため、溶融状態の側端部１０'Ｓeが径方向に関し胴部１０'Ｓより出っ張る（増大する）ことをより好適に規制することが可能となる。
また、本発明の無段変速機用金属リングの製造装置１００によれば、第１中間プロダクト１０'の側端面１０'Ｓｅをレーザーにより全周に亘って好適に溶融させながら、冷却ガスＧの吹き付けによって溶融状態の側端部１０'Ｓｅの径方向板厚を効率よく規制することが可能となる。これにより、金属ベルトの寿命向上と生産コストの削減を同時に実現することが可能となる。

１、２ローラー
３支持台
４レーザー装置
５、９Ｘガイドレール
６Ｙガイドレール
７ガス供給装置
８支持壁
１１Ｚガイドレール
１２Ｙガイドレール
１０金属リング
１０' 第１中間プロダクト
１０'Ｓ胴部
１０'Ｓe 側端面（側端部）
１００金属リングの側端面処理装置

Claims

円筒状の金属ドラムを所定幅の胴部を有する輪切りにして金属リングの第１中間製品を製造する切断工程と、前記第１中間製品における前記胴部の軸方向の端部である側端部に電磁波を照射して前記側端部を溶融させて該側端部の角部を取る溶融工程とを備えた金属リングの製造方法であって、
前記溶融工程において前記第１中間製品の溶融状態の前記側端部に向けて気体を噴射することにより該側端部に係る径方向板厚が非溶融状態の前記胴部に係る径方向板厚より小さくなるように規制することを特徴とする無段変速機用金属リングの製造方法。
前記溶融工程において前記気体は前記側端部の上方から該側端部に向けて噴射させることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機用金属リングの製造方法。
前記側端部は重力に対し下向きに配設され、下方から前記電磁波が照射されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機用金属リングの製造方法。
前記溶融工程において前記気体は前記第１中間製品の前記胴部の内側および外側の両側から噴射させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の金属リングの製造方法。
円筒状の金属ドラムを所定幅の胴部を有する輪切りにして金属リングの第１中間製品を製造する切断手段と、前記第１中間製品における前記胴部の軸方向の端部である側端部に電磁波を照射して前記側端部を溶融させる溶融手段とを備えた無段変速機用金属リングの製造装置であって、
前記溶融手段は、前記第１中間製品の溶融状態の前記側端部に向けて気体を噴射することにより該側端部に係る径方向板厚が非溶融状態の前記胴部に係る径方向板厚より小さくなるように規制する気体噴射手段を有することを特徴とする無段変速機用金属リングの製造装置。
前記気体噴射手段は、前記側端部の上方から該側端部に向けて前記気体を噴射することを特徴とする請求項５に記載の無段変速機用金属リングの製造装置。
前記側端部は、重力に対し下向きに配設され、該側端部の下方から前記電磁波が照射されることを特徴とする請求項５又は６に記載の無段変速機用金属リングの製造装置。
前記気体噴射手段は、前記第１中間製品の前記胴部の内側および外側の両側から前記気体を噴射することを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の無段変速機用金属リングの製造装置。