Кольцевой металлический ремень и способ его изготовления

Изобретение относится к кольцевому металлическому ремню и способу его изготовления. Кольцевой металлический ремень содержит ременный элемент, образованный путем укладки слоями множества металлических колец, и седловой элемент, поддерживаемый ременным элементом. Металлическое кольцо самого внутреннего слоя сформировано из пластины из марагеновой стали. Металлическое кольцо другого слоя имеет азотированный слой на своей поверхности и имеет специальный химический состав. Достигается повышение надежности ремня. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к кольцевому металлическому ремню и способу изготовления кольцевого металлического ремня.

[0002] В качестве типа бесступенчатой трансмиссии (continuously variable transmission - CVT), известна бесступенчатая трансмиссия ременного типа. В качестве ремня для передачи мощности в бесступенчатой трансмиссии ременного типа известен кольцевой металлический ремень, который выполнен из ременного элемента, образованного укладкой слоями (или наслаиванием) металлических колец, и множества седловых элементов, поддерживаемых ременным элементом.

При передаче мощности вышеупомянутый ременный элемент подвергается растяжению, изгибающему напряжению, силе трения и т.д. Поэтому ременный элемент и металлические кольца, составляющие ременный элемент, должны иметь различные характеристики, такие как прочность, сопротивление трению и т.д., и поэтому проводятся различные исследования.

[0003] В качестве одного из материалов для металлического кольцевого элемента, используемого в ременном элементе, известна марагеновая (мартенситно-стареющая) сталь, имеющая высокую прочность и высокую вязкость (например, публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № S61-17743). Тем не менее, поскольку марагеновая сталь содержит большое количество Ni, Со, Мо и т.д. и, следовательно, является дорогостоящей, были исследованы альтернативные материалы.

[0004] В публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № S62-37535 раскрыта многослойная лента, образованная наложением множества кольцевых лентообразных тонких металлических полос друг на друга в направлении толщины, в котором самая внутренняя лента выполнена из марагеновой стали, а другие слои выполнены из дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали.

[0005] В публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № H11-351334 раскрыт металлический кольцевой элемент, образованный путем наложения множества лентообразных металлических кольцевых листов друг на друга в радиальном направлении, в котором самые внутренние и самые внешние кольцевые листы выполнены из листов из марагеновой стали, а промежуточные кольца изготовлены из дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали. Согласно публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № H11-351334, этот металлический кольцевой элемент обладает достаточной прочностью и долговечностью.

[0006] Кроме того, и в нерассмотренной заявке на патент Японии №2011-195861, и в международной патентной публикации № WO 2015/087869 раскрыт кольцевой элемент CVT, имеющий особый состав и включающий в себя азотированный слой на своей поверхности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Авторами настоящего изобретения обнаружено, что, как показано в описанных ниже сравнительных примерах, когда металлические кольца, которые составляют ременный элемент, изготовлены из одного и того же материала, в металлическом кольце самого внутреннего слоя возникает большее растягивающее напряжение, чем те напряжения, которые возникают в других слоях. Например, как показано в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № H11-351334, ожидается, что растягивающее напряжение во внутреннем слое снимается (то есть уменьшается) с использованием дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали в промежуточных слоях. Однако, поскольку нержавеющая сталь обычно содержит 10% или более Cr, трудно выполнять процесс азотирования. Поэтому износостойкость нержавеющей стали является низкой, что создает проблему, в частности, в отношении истирания торцевой стороны кольца, которая входит в контакт с шейной частью 13 седлового элемента (см. фиг. 1).

[0009] Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеописанных обстоятельств, и его целью является создание кольцевого металлического ремня, имеющего превосходную стойкость к истиранию, и способ изготовления таких кольцевых металлических ремней, способных к достаточному снижению растягивающего напряжения, связанного с металлическом кольцом самого внутреннего слоя (или возникающего в самом внутреннем слое).

[0010] Первый объект представляет собой кольцевой металлический ремень, содержащий:

ременный элемент, образованный путем укладки слоями множества металлических колец; и

седловой элемент, поддерживаемый ременным элементом, при этом

из множества металлических колец металлическое кольцо самого внутреннего слоя изготовлено из пластины из марагеновой стали, и

металлическое кольцо другого слоя имеет на своей поверхности азотированный слой и содержит от 0,30 до 0,70 весовых % С, 2,50 весовых % или менее Si, 1,00 весовых % или менее Mn, от 1,00 до 4,00 весовых % Cr, от 0,50 до 3,00 весовых % Мо и 1,00 весовых % или менее V и его химический состав удовлетворяет уравнению 1:

159 × С (%) × 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Мо (%) + 646≥000;

остальной химический состав металлического кольца другого слоя состоит из Fe и неизбежной примеси; при этом предел прочности металлического кольца другого слоя составляет 1700 МПа или выше; твердость поверхности азотированного слоя составляет от HV800 до HV950.

[0011] В другом примере осуществления описанного выше кольцевого ремня толщина металлического кольца самого внутреннего слоя меньше толщины металлического кольца другого слоя.

[0012] Другим объектом является способ изготовления кольцевого металлического ремня, включающий в себя:

изготовление металлического кольца путем придания металлическому листу формы кольца и выполнения процесса азотирования, причем металлический лист содержит от 0,30 до 0,70 весовых % С, 2,50 весовых % или менее Si, 1,00 весовых % или менее Mn, от 1,00 до 4,00 весовых % Cr, от 0,50 до 3,00 весовых % Мо и 1,00 весовых % или менее V и его химический состав удовлетворяет уравнению 1:

159 × С (%) + 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Мо (%) + 646≥1000,

остальная часть химического состава металлического листа другого слоя приходится на Fe и неизбежной примеси;

отдельное изготовление металлического кольца самого внутреннего слоя путем придания пластине из марагеновой стали формы кольца, причем толщина пластины из марагеновой стали меньше толщины металлического листа;

укладку слоями, по меньшей мере, одного металлического кольца на внешнюю окружную поверхность металлического кольца для самого внутреннего слоя и, таким образом, формирование ременного элемента; и

размещение седлового элемента в ременном элементе.

[0013] В соответствии с настоящим изобретением возможно создание кольцевого металлического ремня, имеющего превосходную абразивную стойкость, и способа изготовления таких кольцевых металлических ремней со значительным снижением растягивающего напряжения, связанного с металлическим кольцом самого внутреннего слоя.

Вышеуказанные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из подробного описания, приведенного ниже, и сопровождающих чертежей, которые приведены только в качестве иллюстрации, и, таким образом, не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее раскрытие.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Фиг. 1 представляет собой схематический поперечный разрез, показывающий пример кольцевого металлического ремня в соответствии с примером осуществления изобретения;

Фиг. 2 представляет собой схематический вид в перспективе с частичным разрезом, показывающий пример кольцевого металлического ремня в соответствии с примером осуществления изобретения;

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, показывающую пример способа изготовления кольцевого металлического ремня в соответствии с примером осуществления изобретения;

Фиг. 4 представляет собой блок-схему, показывающую пример процесса изготовления металлического кольца;

Фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую пример процесса изготовления металлического кольца самого внутреннего слоя; и

Фиг. 6 представляет собой диаграмму, показывающую максимальные растягивающие напряжения, которые возникают в металлических кольцах в соответствии с примерами и сравнительными примерами.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Сначала конструкция кольцевого металлического ремня в соответствии с примером осуществления изобретения описана со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2. Фиг. 1 представляет собой схематический поперечный разрез, показывающий пример кольцевого металлического ремня в соответствии с примером осуществления изобретения, а фиг. 2 представляет собой схематический вид в перспективе с частичным разрезом, показывающий пример кольцевого металлического ремня в соответствии с этим примером осуществления изобретения.

Кольцевой металлический ремень 100, показанный в примерах на фиг. 1 и фиг. 2, включает в себя ременные элементы 10, каждый из которых образован путем укладки слоями множества металлических колец 1, и седловой элемент 20. Соответствующий седловой элемент может быть выбран из общеизвестных седловых элементов и использован в качестве седлового элемента 20. В примере, показанном на фиг. 1, седловой элемент 20 имеет базовую часть 11, головную часть 12 и шейную часть 13, которая соединяет базовую часть 11 с головной частью 12. Головная часть 12 включает в себя выступающую часть 14 и углубленную часть (не показана), расположенную на задней поверхности выступающей части 14 (то есть на противоположной поверхности). При обычном использовании боковая поверхность 15 базовой части 11 входит в контакт со шкивом. Каждый из двух ременных элементов 10 расположен в соответствующем одном из зазоров, образованных базовой частью 11, головной частью 12 и шейной частью 13 седлового элемента 20, и они поддерживают седловой элемент 20. Как показано в примере на фиг. 2, седловой элемент 20 обычно используется с множеством других седловых элементов, а выступающая часть 14 седлового элемента 20 входит в зацепление с углубленной частью смежного седлового элемента. На фиг. 2 показана часть кольцевого металлического ремня. То есть вдоль окружности ременного элемента 10 расположено множество седловых элементов 20.

[0016] В вышеописанном кольцевом металлическом ремне 100 металлическое кольцо 1а самого внутреннего слоя ременного элемента 10 входит в контакт с седловой поверхностью 16 седлового элемента 20. Кроме того, боковая поверхность ременного элемента 10 входит в контакт с шейной частью 13 седлового элемента 20.

В кольцевом металлическом ремне в соответствии с этим примером осуществления изобретения в качестве материала металлического кольца самого внутреннего слоя ременного элемента используется марагеновая сталь, имеющая высокую прочность и высокую вязкость. Кроме того, в качестве материала каждого из металлических колец других слоев используется сталь, которая имеет азотированный слой, имеющий твердость поверхности от HV800 до HV950 на своей поверхности, и имеет вышеуказанный состав, имеющий предел прочности на разрыв 1700 МПа или выше, В результате растягивающее напряжение, связанное с самым внутренним слоем (то есть возникающее в самом внутреннем слое), уменьшается, и истирание (то есть износ), вызванное контактом между боковой частью ременного элемента и седловым элементом, устраняется. Следовательно, долговечность кольцевого металлического ремня повышается. Кроме того, также возможно снизить стоимость за счет использования марагеновой стали только для самого внутреннего слоя. Следует отметить, что в этом примере осуществления изобретения металлические кольца, отличные от металлического кольца самого внутреннего слоя, именуются металлическими кольцами других слоев.

[0017] Марагеновая сталь, которая образует самый внутренний слой ременного элемента, представляет собой стальной материал, в котором содержание С (углерода) составляет 0,03% или менее, а общее содержание Ni (никеля), Со (кобальта), Ti (титана) и Al (алюминия) составляет 30% или более, и который имеет высокую прочность и высокую вязкость после прохождения процесса старения.

В этом примере осуществления изобретения химический состав марагеновой стали может быть выбран по желанию в общеизвестном диапазоне. Например, марагеновая сталь может содержать 0,03 весовых % или менее С, от 18 до 19 весовых % Ni, от 8,5 до 9,5 весовых % Со, от 4,7 до 5,2 весовых % Мо, от 0,4 до 0,7 весовых % Ti, от 0,05 до 0,15 весовых % Al, от 0,5 до 1,5 весовых % Cr (хром). Кроме того, остальная часть химического состава марагеновой стали может, например, приходиться на Fe (железо) и неизбежные примеси.

[0018] Способ процесса старения марагеновой стали не ограничен каким-либо конкретным способом. Например, процесс старения может проводиться в течение от 90 до 180 минут при температуре от 450 до 500°С в азотной атмосфере или в восстановительной атмосфере.

[0019] Марагеновая сталь, используемая в этом примере осуществления изобретения, дополнительно подвергается процессу азотирования. Благодаря процессу азотирования можно повысить твердость ее поверхности. Процесс азотирования можно проводить в течение примерно 40-120 минут при температуре примерно 400-450°С в атмосфере, в которой, например, от 5 до 15 объемных % представляет собой газообразный аммиак; от 1 до 3 объемных % - газообразный водород; и остальное представляет собой газообразный азот. Следует отметить, что газообразный водород в атмосфере образуется в результате термического разложения газообразного аммиака.

[0020] В этом примере осуществления изобретения толщина металлического кольца самого внутреннего слоя не ограничена какой-либо конкретной толщиной и может быть отрегулирована соответствующим образом в соответствии с использованием ременного элемента или тому подобного. Например, толщина металлического кольца может быть не менее 100 мкм и не более 200 мкм. В этом примере осуществления изобретения толщина металлического кольца самого внутреннего слоя предпочтительно меньше, чем толщина описанных ниже металлических колец других слоев, и более предпочтительно, меньше, чем толщина металлических колец других слоях, на 5 мкм или более. За счет уменьшения толщины металлического кольца самого внутреннего слоя можно дополнительно улучшить сопротивление изгибу металлического кольца самого внутреннего слоя. Кроме того, делая толщину металлического кольца самого внутреннего слоя меньшей, чем толщина металлических колец других слоев, можно уменьшить отношение нагрузки, которую несет металлическое кольцо самого внутреннего слоя, по сравнению с нагрузкой, которую несут кольца других слоев. В результате можно дополнительно уменьшить напряжение, связанное с металлическим кольцом самого внутреннего слоя (т.е. возникающее в самом внутреннем слое), и, таким образом, повысить общую долговечность кольцевого металлического ремня. Кроме того, из-за разницы в толщине 5 мкм или более можно также обнаружить неверный компонент в процессе изготовления.

[0021] В этом примере осуществления изобретения каждое из металлических колец, кроме металлического кольца самого внутреннего слоя, имеет азотированный слой на своей поверхности, содержит от 0,30 до 0,70 весовых % С, 2,50 весовых % или менее Si, 1,00 весовых % или менее Mn, 1,00-4,00 весовых % Cr, 0,50-3,00 весовых % Мо и 1,00% или менее V, и его химический состав удовлетворяет уравнению 1:

159 × С (%) + 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Мо (%) + 646≥1000.

Остальная часть химического состава металлического кольца другого слоя приходится на Fe и неизбежные примеси, и предел прочности металлического кольца других слоев составляет 1700 МПа или выше. Кроме того, твердость поверхности азотированного слоя составляет от HV800 до HV950. Используя вышеописанные металлические кольца, можно уменьшить напряжение, связанное с металлическим кольцом внутреннего слоя (т.е. возникающее в металлическом кольце внутреннего слоя). Кроме того, боковые поверхности металлических колец, которые вступают в контакт с седловым элементом, имеют отличную стойкость к истиранию.

[0022] Ниже описан химический состав вышеописанных металлических колец других слоев.

С: 0,30 до 0,70 весовых %

С должно содержаться 0,30 весовых % или более, чтобы обеспечить прочность и вязкость. Однако, чтобы предотвратить (или минимизировать) снижение пластичности и вязкости из-за образования грубых карбидов, относительное содержание С назначается на уровне 0,70 весовых % или менее.

[0023] Si: 2,50 весовых % или менее

Чтобы предотвратить (или минимизировать) снижение свойств пластичности и азотирования, содержание Si (кремний) назначается на уровне 2,50 весовых % или менее. Однако, для повышения прочности Si (кремния) может содержаться 0,10 весовых % или более.

[0024] Mn: 1,00 весовых % или менее

Чтобы предотвратить (или минимизировать) снижение пластичности, содержание Mn (марганец) назначается равным 1,00 весовых % или менее. Однако, для увеличения прочности, Mn (марганца) может содержаться 0,10 весовых % или более.

[0025] Cr: от 1,00 до 4,00 весовых %

Чтобы увеличить прочность и повысить свойства азотирования, содержание Cr назначается равным 1,00 весовых % или более. Однако, когда относительное содержание Cr увеличивается, качество азотирования уменьшается, а не увеличивается, что затрудняет процесс азотирования. Поэтому содержание Cr назначается равным 4,00 весовых % или менее.

[0026] Mo: от 0,50 до 3,00 весовых %

Можно повысить прочность и вязкость без снижения пластичности, назначив относительное содержание Мо (молибдена) равным 0,50 весовых % или более. Однако 3,00 весовых % или менее Мо (молибдена) в достаточной степени повышает прочность и вязкость.

[0027] V: 1,00 весовых % или менее

V (ванадия) может содержаться 0,1 весовых % или более для того, чтобы измельчить (или уменьшить размеры) зерна кристаллов и повысить прочность и вязкость. Однако, чтобы устранить грубые карбиды, и тем самым предотвратить (или минимизировать) снижение прочности и вязкости, относительное содержание V назначают равным 1,00 весовых % или менее.

[0028] Ni: 4,00 весовых % или менее

Вышеописанные другие металлические кольца могут дополнительно содержать Ni. Можно предотвратить образование карбидов и тем самым повысить прочность и вязкость благодаря содержанию Ni. Когда содержится Ni, его доля содержания предпочтительно составляет 4,00 весовых % или менее, и более предпочтительно 2,0 весовых % или менее.

[0029] Уравнение 1:

159 × C (%) + 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Mo (%) + 646≥1000

Когда химический состав вышеописанных металлических колец других слоев удовлетворяет приведенному выше уравнению 1, они становятся металлическими кольцами, имеющими превосходную характеристику усталостной прочности металла и превосходную усталостную долговечность.

[0030] В химическом составе вышеописанных металлических колец других слоев, остальная часть химического состава кроме вышеописанных элементов включает в себя Fe и неизбежные примеси. Неизбежные примеси - это элементы, которые неизбежно примешиваются в сырье или примешиваются в процессе производства. Они не ограничиваются какими-либо конкретными элементами, и их примеры включают в себя S (серу), Р (фосфор), N (азот), О (кислород), Al, Ti и т.д.

[0031] Прочность на разрыв вышеописанных металлических колец составляет 1700 МПа или выше. При использовании металлических колец, имеющих предел прочности на разрыв 1700 МПа или выше в других слоях, можно уменьшить растягивающее напряжение, связанное с металлическим кольцом самого внутреннего слоя (то есть возникающее в самом внутреннем слое).

В этом примере осуществления изобретения прочность на разрыв измеряли с помощью следующего испытания на растяжение. То есть целевое металлическое кольцо было намотано на пару роликов, а затем металлическое кольцо протягивали через пару роликов. Следует отметить, что значение, которое было получено путем измерения изменений нагрузки, которые произошли непосредственно перед разрывом металлического кольца в вышеописанном испытании на растяжение, и делением максимальной нагрузки, полученной путем измерения, на площадь поперечного сечения кольцевого элемента, определяется как предел прочности металлического кольца.

[0032] Кроме того, твердость поверхности азотированного слоя вышеописанных металлических колец других слоев составляет от HV800 до HV950. Регулируя твердость поверхности до HV800 или выше, можно предотвратить (или минимизировать) истирание на боковой поверхности металлического кольца, которая входит в контакт с седловым элементом. Кроме того, регулируя твердость поверхности до HV950 или ниже, можно предотвратить ломкость металлического кольца и тем самым обеспечить прочность.

[0033] В этом примере осуществления изобретения толщина металлических колец других слоев не ограничена какой-либо конкретной толщиной и может быть отрегулирована соответствующим образом в соответствии с использованием ременного элемента или тому подобного. Например, толщина каждого из металлических колец других слоев может быть не менее 100 мкм и не более 200 мкм.

Кроме того, толщина азотированного слоя в каждом из металлических колец других слоев не ограничена какой-либо конкретной толщиной и может составлять, например, не менее 5 мкм и не более 50 мкм.

[0034] В этом примере осуществления изобретения общее количество слоев металлических колец, составляющих один ременный элемент, включая металлическое кольцо самого внутреннего слоя и металлические кольца других слоев, должно составлять, по меньшей мере, два. Например, общее количество слоев металлических колец может составлять от двух до двенадцати.

[0035] Далее со ссылкой на фиг. 3 описан способ изготовления кольцевого металлического ремня. На фиг. 3 представлена блок-схема, показывающая пример способа изготовления кольцевого металлического ремня в соответствии с этим примером осуществления изобретения. Способ изготовления кольцевого металлического ремня, показанный в примере на фиг. 3, включает в себя этап (S11) изготовления металлического кольца (колец) с использованием металлического листа (листов), имеющего определенный химический состав, отдельный этап (S12) изготовления металлического кольца самого внутреннего слоя путем использования пластины из марагеновой стали, этап (S13) укладки слоями металлического кольца (колец) других слоев на внешнюю окружную поверхность металлического кольца самого внутреннего слоя и, таким образом, формирования ременного элемента, и этап (S14) размещения седлового элемента(ов) в ременном элементе и, таким образом, изготовления кольцевого металлического ремня. Согласно способу изготовления в соответствии с этим примером осуществления изобретения можно в достаточной степени уменьшить растягивающее напряжение, связанное с металлическим кольцом самого внутреннего слоя, и соответствующим образом изготовить вышеописанный кольцевой металлический ремень, имеющий превосходную стойкость к истиранию. Кроме того, в способе изготовления в соответствии с этим примером осуществления изобретения, поскольку используется пластина из марагеновой стали, более тонкая, чем металлический лист, можно предотвратить возможность того, чтобы оператор или рабочий ошибочно принял пластину из марагеновой стали за металлический лист и наоборот, потому что в противном случае было бы трудно отличить одно от другого по внешнему виду.

[0036] Подробности этапа изготовления металлического кольца (колец) (S11) описаны ниже со ссылкой на фиг. 4. Фиг. 4 представляет собой блок-схему, показывающую пример этапа изготовления металлического кольца. Как показано в примере на фиг. 4, этап изготовления металлического кольца включает в себя этап (S21) резки металлического листа, этап (S22) сварки, этап (S23) отжига, этап (S24) нарезания колец, этап (S25) прокатки, этап (S26) упрочнения, этап (S27) регулировки длины окружности и этап (S28) процесса азотирования. Если необходимо, этап изготовления может включать в себя другие этапы, такие как этап отпуска, который выполняется после этапа (S26) упрочнения.

[0037] Этап (S21) резки стального материала (металлического листа) представляет собой этап вырезания металлического листа, имеющего заданный размер, из длинного металлического листа, такого как прокатанный металлический лист. Вырезанный металлический лист изгибают (или сгибают) в трубчатую форму, так что концы металлического листа соединяются вместе.

[0038] На этапе (S22) сварки концевые части свернутого в трубку металлического листа, которые были соединены вместе, сваривают так, чтобы образовался трубчатый цилиндр.

Затем, на этапе (S23) отжига, цилиндр отжигают для устранения искажений, вызванных в процессе сварки.

[0039] Далее, на этапе (S24) нарезания колец, отожженный цилиндр нарезают на части заданной ширины, так что образуется множество колец. При необходимости для полученных колец может быть выполнена полировка в барабане (галтовка) или тому подобное, чтобы удалить заусенцы, образовавшиеся в процессе резки.

[0040] На этапе (S25) прокатки полученное металлическое кольцо прокатывают, при этом длина окружности металлического кольца приближается к заданной длине окружности. После этапа прокатки выполняется этап (S26) упрочнения и, если необходимо, после этапа упрочнения выполняют этап отпуска.

Например, на этапе (S26) упрочнения металлическое кольцо нагревают до 850-1000°С, а затем охлаждают. Этап отпуска может быть выполнен, например, при 400-500°С и при температуре азотирования или ниже нее.

Затем длину окружности металлического кольца делают равной заданной длине окружности на этапе регулировки длины окружности (S27). На этапе регулировки длины окружности, например, сначала, подготавливают два вращающихся шкива, которые имеют вращающиеся валы, параллельные друг другу, и расположены так, что они могут перемещаться в направлениях приближения и удаления. Далее металлическое кольцо закольцовывают вдоль вращающихся шкивов. После этого вращающиеся валы постепенно отодвигаются друг от друга при вращении шкивов, так что металлическое кольцо расширяется, и его длина окружности регулируется.

[0041] Металлическое кольцо, длина окружности которого была отрегулирована, проходит этап (S28) процесса азотирования. Процесс азотирования можно проводить в течение примерно 40-120 минут при температуре примерно 400-450°С в атмосфере, в которой, например, от 5 до 15 объемных % представляет собой газообразный аммиак; от 1 до 3 объемных % - газообразный водород; и остальное представляет собой газообразный азот.

Таким образом, можно получить металлическое кольцо, которое имеет предел прочности на разрыв 1700 МПа или выше, и чей азотированный слой имеет поверхностную твердость от HV800 до HV950.

[0042] Далее этап изготовления металлического кольца самого внутреннего слоя (S12) описан со ссылкой на фиг. 5. Фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую пример этапа изготовления металлического кольца самого внутреннего слоя. Как показано в примере на фиг. 5, металлическое кольцо самого внутреннего слоя может быть изготовлено с использованием вышеописанной марагеновой стали путем выполнения этапа (S31) резки марагеновой стали, этапа (S32) сварки, этапа (S33) отжига, этапа (S34) нарезания колец, этапа (S35) прокатки, этапа (S36) закалки на мартенсит (не обязательно, может отсутствовать), этапа (S37) регулировки длины окружности, этапа (S38) старения, этапа (S39) процесса азотирования.

[0043] Следует отметить, что посредством выполнения этапа (S36) закалки на мартенсит напряжение обработки, которое возникло на этапе прокатки, может быть устранено. Поэтому, если необходимо, этап (S36) закалки на мартенсит выполняют после этапа прокатки. Этап закалки на мартенсит может быть выполнен, например, в течение одной-трех минут в диапазоне температур от 820 до 860°С.

Этап (S38) старения может быть выполнен, например, в течение примерно 90-180 минут при температуре примерно 450-500°С в атмосфере азота или восстановительной атмосфере.

Кроме того, этап (S39) процесса азотирования может быть выполнен, например, в течение примерно 40-120 минут при температуре примерно 400-450°С в атмосфере, в которой: от 5 до 15 объемных % представляет собой газообразный аммиак; от 1 до 3 объемных % - газообразный водород; и остальное представляет собой газообразный азот.

Пример

[0044] Настоящее изобретение далее описано конкретно с использованием примеров и сравнительных примеров. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено нижеследующими описаниями.

[0045] Пример изготовления 1: изготовление металлического кольца 1

Была подготовлена длинная стальная пластина из марагеновой стали, и металлическое кольцо 1, имеющее толщину около 180 мкм и модуль Юнга 190 ГПа, было изготовлено в соответствии с вышеописанным этапом изготовления металлического кольца.

[0046] Пример изготовления 2: изготовление металлического кольца 2

Была подготовлена удлиненная стальная пластина, имеющая следующие свойства. То есть, стальная пластина содержала от 0,30 до 0,70 весовых % С, 2,50 весовых % или менее Si, 1,00 весовых % или менее Mn, от 1,00 до 4,00 весовых % Cr, от 0,50 до 3,00 весовых % Мо и 1,00%, или меньше V, и ее химический состав удовлетворял уравнению 1:

159 × С (%) + 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Мо (%) + 646≥1000.

Кроме того, остальная часть химического состава стальной пластины состояла из Fe. Далее из подготовленной стальной пластины в соответствии с вышеописанным этапом изготовления металлического кольца было изготовлено металлическое кольцо 2, которое имело толщину около 185 мкм, предел прочности на разрыв 1700 МПа или выше и модуль Юнга 210 ГПа, и включало в себя азотированный слой, имеющий толщину 30 мкм, и твердость поверхности от HV800 до HV950.

[0047] Пример: изготовление кольцевого металлического ремня

С использованием для самого внутреннего слоя металлического кольца 1 из Примера изготовления 1 восемь металлических колец, каждое из которых было эквивалентно вышеописанному металлическому кольцу 2, были уложены слоями на внешнюю окружную поверхность металлического кольца 1, так что был получен ременный элемент, имеющий девять слоев. При использовании двух ременных элементов, каждый из которых был получен, как описано выше, седловые элементы были расположены, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, так что был получен кольцевой металлический ремень в соответствии с примером.

[0048] Сравнительный пример: изготовление кольцевого металлического ремня

Ременный элемент, имеющий девять слоев, был получен с использованием металлического кольца 1 для каждого из металлических колец, составляющих ременный элемент. При использовании двух ременных элементов, каждый из которых был получен, как описано выше, элементы были расположены, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, так что был получен кольцевой металлический ремень в соответствии со сравнительным примером.

[0049] Что касается ременных элементов 1 и 2, использованных в примере и сравнительном примере, на фиг. 6 показаны результаты расчета максимальных растягивающих напряжений в самом внутреннем слое и во втором слое, смежном с самым внутренним слоем. Как показано на фиг. 6, было показано, что максимальное растягивающее напряжение, относящееся к внутреннему слою примера (т.е. возникающее в нем), было уменьшено по сравнению с максимальным растягивающим напряжением, относящимся к самому внутреннему слою сравнительного слоя (т.е. возникающим в нем), на 6,4%. В этом примере максимальное растягивающее напряжение во втором слое было увеличено. Исходя из этого факта, полагается, что растягивающее напряжение, связанное с самым внутренним слоем, было распределено по другому слою (слоям). Как описано выше, в соответствии с этим примером осуществления изобретения можно обеспечить кольцевой металлический ремень, имеющий превосходную стойкость к истиранию и превосходную долговечность, способную в достаточной степени снизить растягивающее напряжение, связанное с металлическим кольцом самого внутреннего слоя (т.е. возникающее в самом внутреннем слое).

Из раскрытого таким образом изобретения будет очевидно, что примеры осуществления изобретения могут изменяться многими способами. Такие изменения не должны рассматриваться как отступление от сущности и объема изобретения, и все такие модификации, которые будут очевидны для специалиста в данной области техники, предназначены для включения в объем следующей формулы изобретения.

1. Кольцевой металлический ремень, содержащий:

ременный элемент, образованный путем укладки слоями множества металлических колец; и

седловой элемент, поддерживаемый ременным элементом, при этом

из множества металлических колец металлическое кольцо самого внутреннего слоя изготовлено из пластины из марагеновой стали, и

металлическое кольцо другого слоя имеет на своей поверхности азотированный слой и содержит от 0,30 до 0,70 вес.% С, 2,50 вес.% или менее Si, 1,00 вес.% или менее Mn, от 1,00 до 4,00 вес.% Cr, от 0,50 до 3,00 вес.% Мо и 1,00 вес.% или менее от V, и его химический состав удовлетворяет уравнению 1

159 × С (%) + 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Мо (%) + 646 ≥ 1000;

остальная часть химического состава металлического кольца другого слоя приходится на Fe и неизбежные примеси; предел прочности металлического кольца другого слоя составляет 1700 МПа или выше; и твердость поверхности азотированного слоя составляет от HV800 до HV950.

2. Кольцевой металлический ремень по п. 1, в котором толщина металлического кольца самого внутреннего слоя меньше толщины металлического кольца другого слоя.

3. Способ изготовления кольцевого металлического ремня, включающий в себя:

изготовление металлического кольца путем придания металлическому листу формы кольца и выполнения процесса азотирования, причем металлический лист содержит от 0,30 до 0,70 вес.% С, 2,50 вес.% или менее Si, 1,00 вес.% или менее Mn, 1,00 до 4,00 вес.% Cr, от 0,50 до 3,00 вес.% Мо и 1,00 вес.% или менее V, и его химический состав удовлетворяет уравнению 1

159 × С (%) + 91 × Si (%) + 68 × Cr (%) + 198 × Мо (%) + 646 ≥ 1000,

остальная часть химического состава металлического листа приходится на Fe и неизбежные примеси;

отдельное изготовление металлического кольца самого внутреннего слоя путем придания пластине из марагеновой стали формы кольца, причем толщина пластины из марагеновой стали меньше толщины металлического листа;

укладку слоями по меньшей мере одного металлического кольца на внешнюю окружную поверхность металлического кольца самого внутреннего слоя и, таким образом, формирование ременного элемента; и

размещение седлового элемента в ременном элементе.