[发明专利]金属环及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属环及其制造方法，特别是涉及带式无级变速器的传动带的金属环及其制造方法。

背景技术

利用钢制的传动带连接输入侧带轮与输出侧带轮的钢带式无级变速器(CVT：Continuously Variable Transmission)被用于汽车等。该钢带式CVT中的传动带具有在由层叠为嵌套状的多张薄板金属环构成的金属环层叠体无间隙地排列安装有多个单元组件(element)的构造。借助金属环层叠体的张力将单元组件按压于输入侧带轮以及输出侧带轮，将动力从输入侧带轮朝输出侧带轮传递。

为了确保单元组件与输入侧带轮以及输出侧带轮之间的摩擦力，在构成金属环层叠体的各金属环施加有高张力。因此，金属环使用沉淀硬化型的超高强度钢即马氏体时效钢。另外，在金属环还以高张力状态反复施加有弯曲应力。因此，出于提高疲劳强度的目的，实施对金属环的表面赋予压缩残留应力的氮化处理。

在此，在通常的氮化处理中，在金属环的主面(内外周面)以及端面形成均匀的氮化层。或者使形成于端面的氮化层(端部的氮化层)比形成于主面的氮化层(主面部的氮化层)厚。如果端部的氮化层的厚度变大，则相比端部的氮化层靠内部的非氮化部的拉伸残留应力变大，存在容易引起以端部为起点的疲劳破坏的可能性。

为了解决这样的可能性，在国际公开第2011/135624中公开了如下的金属环：在氮化处理前，在端面上形成氮化阻碍膜，由此来减小端部的氮化层的厚度。由于减小了端部的氮化层的厚度，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

关于在带式无级变速器的传动带中使用的金属环及其制造方法，发明人发现了以下的课题。由于金属环的一方的端面与单元组件接触，因此要求耐磨损性。在国际公开第2011/135624所公开的金属环中，由于减小了端部的氮化层的厚度，因此端面的表面硬度降低，结果，存在端面的耐磨损性降低的可能性。

发明内容

本发明的一个方式抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且抑制端面的耐磨损性的降低。

本发明的一个方式所涉及的金属环为带式无级变速器的传动带的金属环，具备：形成于上述金属环的主面的第1氮化层、以及形成于上述金属环的端面的第2氮化层，上述第2氮化层的厚度比上述第1氮化层的厚度小，上述金属环的上述端面的表面硬度比上述金属环的上述主面的表面硬度大。

在本发明的一个方式所涉及的金属环中，由于第2氮化层的厚度比第1氮化层的厚度小，因此能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。另外，端面的表面硬度比主面的表面硬度大。即，尽管端部的第2氮化层薄，但端面的表面硬度高。因此，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面的耐磨损性的降低。

上述金属环可以含有马氏体时效钢，该马氏体时效钢含有在时效处理时不析出的亲氮性金属。另外，作为上述亲氮性金属可以含有Cr。能够简单且廉价地制造金属环。

上述金属环的主面可以包括上述金属环的外周面以及上述金属环的内周面。

上述第2氮化层和上述第1氮化层之间具有表面弯曲的4个倒角部，上述第2氮化层的厚度在上述倒角部随着接近上述第1氮化层而变大。根据该结构，能够抑制表面硬度的急剧变化，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

上述倒角部的表面的曲率半径比上述第1氮化层的厚度大。根据该结构，能够抑制表面硬度的急剧变化，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏。

本发明的一个方式所涉及的金属环的制造方法，是带式无级变速器的传动带的金属环的制造方法，具备：在上述金属环的坯料的主面形成亲氮性金属浓化了的浓化层；除去上述浓化层，在上述主面中使上述亲氮性金属贫乏的贫乏层露出；在形成上述浓化层后，在上述金属环的端面中使主体层露出；以及对在上述主面露出有上述贫乏层、且在上述端面露出有上述主体层的上述金属环进行氮化。另外，关于“除去上述浓化层，在上述主面中使上述亲氮性金属贫乏的贫乏层露出”的工序、和“在形成上述浓化层后，在上述金属环的端面中使主体层露出”的工序，其顺序并无限定。

在本发明的一个方式所涉及的金属环的制造方法中，在氮化处理前，端面上的亲氮性金属的浓度比主面上的亲氮性金属的浓度高。通过氮化处理，由于在端面上亲氮性金属的浓度高，因此更多的氮原子被捕获，能够得到虽然薄却硬的第2氮化层。因而，能够抑制以端部为起点的疲劳破坏，并且能够抑制端面的耐磨损性的降低。