JPH01252745A - Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング - 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〕 この発明は、特に相手部材との接触摺動面の初期なじみ
性にすぐれ、かつ耐摩耗性にもすぐれたＣｕ系焼結合金
製変速機用同期リングに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、一般に、変速機用同期リングは、第１図に斜視図
で例示されるように、内面１が回転するテーパーコーン
との接触摺動面となり、この接触摺動面に相手部材たる
テーパーコーンが高面圧下で断続的に面接触し、一方性
周面にはキーが嵌合するキー溝３が形成され、さらに、
その外縁にそって所定間隔おきに設けたチャンファ２が
同じく相手部材たるハブスリーブのチャンファとかみ合
う機能をもつことから、強度、耐摩耗性、および相手部
材とのなじみ性を具備することが要求され、したがって
その製造には、これらの特性をもった高力黄銅が多用さ
れている。なお、同期リングには、この他にネジが外周
側につき、この外周側で相手部材であるテーパーコーン
と摩擦する、通称ピンタイプのものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、近年の変速機の高出力化に伴い、上記の従来高
力黄銅製同期リングにおいては、特に上記のテーパーコ
ーンやキー、さらにハブスリーブのチャンファのうちの
少くともいずれかの相手部材との接触摺動面は高面圧を
受けるようになるため、初期なじみ性が低下し、これに
よって輝面摩耗や凝着摩耗などによる異常摩耗が多発す
るようになり、使用寿命短命化の原因となっている。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上記のような従来窩力黄銅製変
速機用同期リングのもつ問題点を解決すべく研究を行な
った結果、重量％で（以下％は重量％を示す）、 Ｚｎ：１０〜４０％、　　　　　Ａ１１：１．５〜８％
。

Ｓ１１．２〜３．５％。

Ｆ　ｅ　、Ｎ　ｌ　ｒおよびＣｏのうちの１種または２
種以上＝０．１〜６％。

を含有し、さらに必要に応じて、 （ａ）　　Ｍｎ＋　０．１〜８％。

（ｂ）　　Ｓｎ：　０．１〜４％。

（ｅ）Ｔｉ、Ｚｒ、ＶおよびＣｒのうち１種または２種
以上＝０６１〜４％。

以上（ａ）〜（Ｃ）のうちのＩ　Ｐ！または２種以上を
含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成を有す
るＣｕ系焼結合金で構成し、かつ相手部材との接触摺動
面の所要個所、すなわちテーパーコーンやキー、さらに
ハブスリーブのチャンファのうち少くともいずれかの相
手部材との接触摺動面に、 空孔率：　０．０５〜５容量％。

の空孔が存在するＣｕ系焼結合金製変速機用同期リング
においては、変速機の高出力化に伴う高面圧下での使用
条件でも、すぐれた初期なじみ性を示し、使用初期にお
ける異常摩耗の発生が抑制されるようになるという知見
を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、成分組成および空孔率を上記の通りに限定した理由
を説明する。

（ａ）　　ＺｎおよびＡｌ これらの成分は、合金の素地組織を決定する成分であっ
て、素地の耐摩耗性を向上させると共に、同期リングに
必要な強度と靭性を付与し、さらに疲労強度と耐力にす
ぐれ、局部的高温加熱に伴う塑性流動による凝着（焼付
き）を防止し、もって初期異常摩耗を防止して、油だま
り中に於いては初期なじみ性を向上させる成分であるが
、その含有量が１０％未満およびＡＤ　：１．５％未満
では、前記特性を確保することができないばかりでなく
、前記の特性を具備した加工硬化層を形成するのが困難
になり、一方その含有量がＺｎ：４０％およびＡｌ：８
％を越えると、靭性が低下するようになることから、そ
の含有量をＺｎ：１０〜４０％、Ａｌ１　：１．５〜ｇ
％と定めた。

（ｂ）　　Ｓｌ　と、Ｆｅ、Ｎｉ、　およびＣ。

Ｓｌと、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２
種以上とは、素地に微細に分散する金属間化合物を形成
して、リングの強度と耐摩耗性を向上させ、かつこの金
属間化合物は、耐焼付は性を向上させる作用があるが、
その含有量が、それぞれＳｉ：０．２％未満、Ｆｅ　、
　Ｎｉ　、　Ｃｏ　：０．１％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が、Ｓｌにあっては
３．５％を越えても一層の効果がなく、またＦｃ、Ｎｌ
　、Ｃｏにあっては６％を越えると靭性が低下するよう
になることから、Ｓｌの含有量を０．２〜３．５％、Ｆ
ｃ、Ｎｉ。

Ｃｏの含有量を０．１〜６％と定めた。

（ｃ）　　Ｍｎ Ｍｎ成分には、素地に固溶して、強度を向上させると共
に、金属間化合物を微細化し、かつ自体もＳｌと結合し
て金属間化合物を形成して、特に耐摩耗性を一段と向上
させる作用があるので、必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方その含有量が８％を越えても一層の効果が
ないことから、その含有量を０，１〜８％と定めた。

（ｄ）　　５ｎ Ｓｎ成分には、特に凝着摩耗を防止し、もってすぐれた
耐焼付は性を確保する作用があるので、必要に応じて含
有されるが、その含有量が０．１％未満では、前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が４％を
越えても、−層の効果が得られないことから、その含有
量を０．１〜４％と定めた。

（ｅ）ＴＩ　、ｚｒ、ＶおよびＣｒ これらの成分には、組織を微細化すると共に、粒界を強
化して耐摩耗性を向上させるほか、自らもＦｅ、Ｎｌ　
、Ｃｏ、あるいはＳｎと結合して微細な金属間化合物を
形成し、特に油だまり中に於いて耐摩耗性および耐焼付
は性を一段と向上させる作用があるので、必要に応じて
含有されるが、その含有量が０．１％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が４％を
越えても一層の効果がないことから、その含有量を０．
１〜４％と定めた。

なお、不可避不純物として、ＰやＰｂ１さらにＭｇなど
を含有する場合があるが、これらの不可避不純物は含量
で１．５％以下であれば、特性に何らの影響を及ぼすも
のではないので、合量で１．５％以下の範囲で含有が許
容される。

（ｒ）空孔率 合金中の空孔には、実用時に油溜りとなって、特にリン
グ内面の初期なじみ性を向上させ、かつこれの温度上昇
を抑制して凝着摩耗を防止するほか、耐摩耗性を向上さ
せ、さらに空孔面に薄い酸化膜を形成して摩耗を正常化
する作用があるが、その割合が０．０５容量％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その割合が５容
量％を越えると、強度が低下し、実用に供することがで
きなくなることから、その割合を０．０５〜５％と定め
た。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明のＣｕ系焼結合金製変速機用同期リン
グを実施例により具体的に説明する。

原料粉末として、いずれも２００ｍｅｓｈ以下の粒度を
有するＣｕ粉末、Ｚｎ粉末、Ａｌ粉末、１゛１粉末、Ｚ
ｒ粉末、■粉末、Ｓｎ粉末、Ｍｎ粉末。

Ｆｅ粉末、Ｎ１粉末、Ｃｏ粉末およびＳｌ粉末を用意し
、これら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成
に配合し、通常の条件で混合した後、圧カニ４ｔｏｎ／
ｃシにてプレス成形して圧粉体とし、これら圧粉体を４
５０℃〜７００℃の範囲内の所定の温度にて仮焼結した
のち、この仮焼結体を、（Ａ）　　５５０℃〜８５０℃
の範囲内の所定の温度で熱間鍛造する方法、 （Ｂ）　　８５０℃〜９００℃の範囲内の所定の温度で
Ｈ２ガス雰囲気中にて焼結する方法、 （Ｃ）　　６５０℃〜９００℃の範囲内の所定の温度で
Ｈ２ガス雰囲気中にて焼結後、５５０℃〜８５０℃の範
囲内の所定の温度で熱間鍛造を行なう方法、のうちのい
ずれかの方法により、第１表に示される本発明実施例１
〜２８および比較例１〜８の空孔率をもち、 内径：５５關Ｘ厚さ：３ｎの寸法をもち、かつチャンフ
ァ数＝２４個のＣｕ系焼結合金製変速機用同期リング（
以下同期リングという）をそれぞれ作製した。

なお、比較例では、同期リングの成分組成および空孔率
のうちいずれかの条件がこの発明の範囲から外れたもの
であり、第１表に※印で上記条件を外れたものであるこ
とを示した。

上記各種同期リングを用いて、 相手部材たるテーパーコーンの回転数：９００ｒ、ｐ、
ｔ　。

押付は荷重：　６０ｋｇ。

油　　種　＝８０番ギヤーオイル。

油　　　温　　ニア５℃。

テーパーコーンの作動：０，５〜０．６秒の同期時間で
２０，０００回。

の条件でシンクロ耐久試験を行ない、同期リング内面に
おける落ち込み量（摩耗量）、凝着摩耗の有無、初期（
５００回まで）および後記（安定期）の摩擦係数、リン
グの割れおよび変形の有無をそれぞれ測定および観察し
、それらの結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明実施例のＣｕ系焼結
合金製同期リングは、高血圧条件にもかかわらず実用初
期におけるなじみ性にすぐれ、異常摩耗の発生もなく、
すぐれた耐摩耗性を示し、Ｃｕ系焼結合金の弱点とされ
る強さについても上記試験の結果から、変速機用同期リ
ングとして十分に保証されうるものであることがわかっ
た。

これに対し、第１表の比較例にみられるように、構成要
件のうちのいずれかの要件でもこの発明の範囲から外れ
ると、上記特性のうち少くともいずれかの特性が劣った
ものになることは明らかである。なお、ピンタイプの同
期リングでも同様な結果が得られることは勿論である。

上述のように、この発明のＣｕ系焼結合金製変速機用同
期リングは、高強度と高靭性を有し、特に初期なじみ性
にすぐれ、変速機の高出力化に伴う苛酷な条件下での実
用に際しても、輝面摩耗や凝着摩耗などの異常摩耗の発
生がなく、すぐれた耐摩耗性を著しく長期に亘って発揮
するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は変速機用同期リングを例示する斜視図である。 １・・・テーパーコーン摩擦面（内面）、２・・・チャ
ンファ、 ３・・・キー溝。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
2. （２）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｍｎ：０．１〜８％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
3. （３）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｓｎ：０．１〜４％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
4. （４）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｔｉ、Ｚｒ、ＶおよびＣｒのうち１種または２種以上：
   ０．１〜４％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
5. （５）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓｎ：０．１〜４％、を含有し、
   残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以上重量％）
   を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、少くとも相
   手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５〜５容量％
   、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
6. （６）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｍｎ：０．１〜８％、 Ｔｉ、Ｚｒ、ＶおよびＣｒのうち１種または２種以上：
   ０．１〜４％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
7. （７）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｓｎ：０．１〜４％、 Ｔｉ、Ｚｒ、ＶおよびＣｒのうち１種または２種以上：
   ０．１〜４％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。
8. （８）Ｚｎ：１０〜４０％、Ａｌ：１．５〜８％、Ｓｉ
   ：０．２〜３．５％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜６％、 を含有し、さらに、 Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓｎ：０．１〜４％、Ｔｉ、Ｚｒ
   、ＶおよびＣｒのうちの１種または２種以上：０．１〜
   ４％、 を含有し、残りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以
   上重量％）を有するＣｕ系焼結合金で構成され、かつ、
   少くとも相手部材との接触摺動面に、空孔率：０．０５
   〜５容量％、 の空孔が存在することを特徴とするＣｕ系焼結合金製変
   速機用同期リング。