JPH02107730A

JPH02107730A - Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング

Info

Publication number: JPH02107730A
Application number: JP63261059A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Akutsu; 阿久津　英俊; Toru Kono; 河野　通; Masato Otsuki; 大槻　眞人
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2605833B2

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ｆｉ団１分野〕この発明は、高強度を有し、相手部材との接触摺動面の
初期なじみ性にすぐれ、さらに耐摩耗性にもすぐれたＣ
ｕ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Ｊｆｆｌ動而と動面、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て断続的に面接触し、
一方性周面にはキーか嵌合するキーｌＲ３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ｔＵ手部制であるテーパ
ーコーンと摩擦する、通称ピンタイプのものなどがある
。

〔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
少なくともいずれかの相手部材の接触１１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厚比が多発
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、上記のような従来高力黄銅製変
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）、Ｓｎ：　　３〜１０％．　　　　Ｍｎ：　　Ｉ　　〜１
０％、Ｓｉ：０．３〜５％、　　　　　Ｐ　　：０．０
３〜１％、。

を＠白°シ、さらに必要に応じて、（ａ）　　Ｚ　ｎ　：０．５〜９．５％．　　　ＡΩ：
０．２〜５％゜のうちの１種または２種、（ｂ）　　Ｆｅ　、　Ｎｉ　、およびＣｏのうちの１種
または２種以上：０．１〜６％、（ｅ）Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ　、およびｖのうちの１
種または２種以上＝０．１〜４％、以上（ａ）〜（Ｃ）
のうちの１種または２種以上を金白゛し、残りがＣｕと
不可避不純物からなる組成を有するＣｕ系焼結合金て構
成され、かつ少なくとも相手部材との接触摺動面部分の
空孔率を０．１〜１０容量％としたＣｕ系焼結合金製変
速機用同期リングにおいては、いずれも上記の組成と含
まって、相手部材との接触摺動面部分に存在する空孔率
＝０．１〜１０容量％の空孔によってすぐれた初期なじ
み性が確保され、かつ前記の０．１〜１０容量％の空孔
率、いいかえれば９０〜９％９％の高い理論密度比によ
って同期リングに要求される高強度が確保され、これに
よって変速機の高出力化に伴う高面圧下での使用でも、
初期なじみ性の低下に伴う輝面摩耗や凝着摩耗などの異
常摩耗の発生が抑制されるようになり、長期に亘ってす
ぐれた性能を発揮す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、以下に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）　　５ｎＳｎ成分は、合金の素地組織を決定する成分であって、
素地を強化して、同期リングに必要な強度を確保し、さ
らに相手部材との凝着による摩耗を抑制する作用がある
が、その含有量が３％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１０％を越えると、強度に
低下傾向が現われるようになるばかりでなく、靭性も低
下し、さらに熱間加工性も損なわれるようになることか
ら、その含Ｈｍを３〜１０％と定めた。

（ｂ）ＭｎおよびＳｉこれらの成分には、お互いに結合して、素地中に微細に
分散する金属間化合物を形成し、強度、耐摩耗性、なじ
み性、および耐焼付は性を向上させる作用があるが、そ
の含有量がＭｎ：１％未満でも、またＳＩ：０．３％未
満でも前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量がＭｎにあっては１０％、Ｓｌにあっては５％を越え
て含有させてもより一層の向上効果は現われず、経済性
を考慮して、その含有量を、それぞれＭｎ：１〜１０％
、Ｓｉ：０．３〜５％と定めた。

（ｅ）　　ＰＰ成分には、素地に固溶して、これを強化するほか、素
地に分散する微細にして硬質のＣｕ　３Ｐ化合物を形成
して、硬さを向上させ、もって耐摩耗性改善に寄与する
作用があるが、その含有量が０．０３％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１％を越
えると強度および靭性が低ドするようになることから、
その含有量を０．０３〜１％と定めた。

（ｄ）ＺｎおよびＡ、７７これらの成分には、素地の耐摩耗性を向上させる作用の
ほか、特に凝着摩耗を抑制し、これによって生ずる焼付
けを防Ｉ卜する作用があるので、必要に応じて含Ｈされ
るが、その含有量が、Ｚｎ：０．５％未満、およびＡＮ
　：０．２％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８ｍがそれぞれＺ旧９．５％、および
Ａ（１：５％を越えてでも前記作用により一層の向上効
果は現われないことから、その含有量を、Ｚ　ｎ：０．
５〜９．５％、Ａρ　：０，２〜５％と定めた。

（ｅ）　　Ｆｅ　、　Ｎ＋　、およびＣ。

これらの成分には、素地に固溶して、これを強化するほ
か、Ｓｊ　と結合し、さらにＭｏ、ＣｒＮｂ、Ｔｉ、お
よびＶを含有する場合にはこれらの成分とも結合して、
素地に微細に分散する金属間化合物を形成し、もって強
度、耐摩耗性、および耐焼付は性を向上させる作用があ
るので、必要に応じて含有させるか、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６％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ｍを０．１〜６％と定めた。

（ｒ）Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ　、およびＶこれらの成
分には、素地に分散するＭｎ−３ｉ系の金属間化合物を
微細球状化すると共に、自体もＭｎおよびＳｉ、さらに
Ｆｅ、Ｎｌ、およびＣｏを金白−する場合には、これら
の成分を加えた状態で複合化合物を形成して、強度、靭
性、および耐摩耗性を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％を越えても前記作用により一層の向上効果は現わ
れず、経済性を考慮して、その含有量を０．１〜４％と
定めた。

なお、不可避不純物として、ＭｇやＣａ、さらにｐｂや
酸素などを含有する場合があるが、これらの不可避不純
物は、合量で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、含量で１５％を越えない割
合で、その含有が許容される。

（ｇ）空孔率空孔は、実用時に油溜りとなり、相手部材との接触摺動
面か高面圧を受けても、初期なしみ性の低ドを防止し、
むしろこれを向上させ、さらに温度上昇を抑制し、もっ
て輝面摩耗や凝着摩耗の発生を防止し、耐摩耗性を向上
させる作用をもつほか、空孔面に形成された薄い酸化膜
の存在によって摩耗を正常化する作用をもつが、その割
合が０．１８瓜％未満ては前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その割合が１０容量％を越えると、強度が低
下し、実用に供することかできなくなることから、その
割合を０．１〜１０容量％と定めた。

なお、上記の０．１〜１０容】％の空孔率は、通常の焼
結では得られず、通常の焼結によってｉ）られた約１０
容量％の空孔率を有する焼結体あるいは仮焼結体に、熱
間鍛造や熱間圧延などの熱間加工を施すことによって得
られるものである。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明の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２００ｍｃｓｈ以下の粒度を
有するＣｕ粉末、Ｓｉ粉末、Ｍｎ粉末、Ｓｉ粉末、Ｃｕ
−Ｐ合金（Ｐ　：　２０％含白“）粉末、Ｚｎ粉末、Ａ
Ω粉末、Ｆｅ扮末、Ｎｉ扮末、Ｃｕ粉末、Ｍｏ粉末、Ｃ
ｒ粉末、Ｎｂ扮末、Ｔｉ扮末、および■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、４Ｌｏｎ／ｃｄの圧
力て圧粉体にプレス成形し、ついてこの圧粉体に、（Ａ）　　水素雰囲気中、４００〜６５０℃の範囲内の
所定温度で仮焼結した後、５００〜８００℃の範囲内の
所定温度で熱間鍛造（以上、Ａ条件という）、（１３）
水素雰囲気中、６００〜８５０℃の範囲内の所定温度で
焼結した後、５００〜８００℃の範囲内の所定温度で熱
間鍛造（以下、Ｂ条件という）、（Ｃ）　　水素雰囲気
中、６００〜８５０°Ｃの範囲内の所定温度で焼結（以
下、Ｃ条件という）、以上Ａ−Ｃのうちのいずれかの条
件にて焼結加工処理を施すことにより、実質的に配合組
成と同一の成分組成をＨし、かつ内径：４８ｍｍｘ厚さ
：２．９ｍｍの寸法および２４門のチャンファ数を有す
る本発明Ｃｕ系焼結合金製変速機用同期リング（以下本
発明焼結同門リングという）１〜３８および比較Ｃｕ系
焼結合金製変速機用同期リング（以下比較焼結同期リン
グという）１〜７をそれぞれ製造した。

なお、比較焼結同期リング１〜７は、いずれも構成成分
のうちのいずれかの成分含有量、あるいは空孔率（第１
表および第２表に※印を付す）がこの発明の範囲から外
れたものである。

ついて、上記の各種焼結同期リングについて、空孔率お
よび圧壊荷重を測定し、さらに、相手部材たるテーパー
コーンの回転数＋　１４００ｒ、ｐ、ａ＋ｓ押付は荷重
：６０ｋｇ。

１Ｉｔ１　　　種　ニア０番ギヤーオイル、浦　　　温
　　：８０℃、テーパーコーンの作動：０．２〜０．４の同期時間で４
０．０００回、の条件でシンクロ耐久試験を行ない、相手部材であるテ
ーパーコーンとの接触摺動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
期（５００回以降の安定期）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、これら
の結果を第２表に示した。

〔発明の効果〕

第１表および第２表に示される結果から、本発明焼結同
期リング１〜３８は、いずれも同期リングに要求される
高強度（圧壊荷重で１１０ｋｇ以上が要求される）を有
し、この結果として割れや変形の発生が皆無となってお
り、さらに高面圧条件下でも初期および後期における摩
擦係数にあまり変化がなく、このことは、凝着摩耗の発
生がないことと含まって、初期なじみ性にすぐれている
ことを示し、これらの結果は伜かな落ち込み量しか示さ
ない、すなわちすぐれた耐１￥耗性を示すことに現われ
ており、これに対して比較焼結同期リング１〜７に見ら
れるように、成分組成および空孔率のいずれでもこの発
明の範囲から外れると、上記の特性のうちの少なくとも
いずれかの特性が劣ったものになることが明らかである
。なお、ビ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、高強度を有し、特に変速機の高出力化に伴
う高血圧付加条件での実用でも、すぐれたなじみ性を示
し、したがって輝面摩耗や凝着摩耗などの異常摩耗の発
生がなくなることから、すぐれた耐摩耗性を示すように
なり、すぐれた性能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・・・テーパーコーンとの接触摺動面（内面）２・・
・チャンファ　　　　　３・・・キー溝山願人三菱金属株式会社代理人轟田和夫外１名第

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、残りがＣ
ｕ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、かつ少なくとも相手部材と
の接触摺動面部分の空孔率を０．１〜１０容量％とした
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）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．５〜９．５％、Ａｌ：０．２〜５％、のうち
の１種または２種、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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。
（３）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。
（４）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＶ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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。
（５）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．５〜９．５％、Ａｌ：０．２〜５％、のうち
の１種または２種と、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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。
（６）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．５〜９．５％、Ａｌ：０．２〜５％、のうち
の１種または２種と、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＶ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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。
（７）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、Ｆｃ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
０．１〜６％と、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＶ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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。
（８）Ｓｎ：３〜１０％、Ｍｎ：１〜１０％、Ｓｉ：０
．３〜５％、Ｐ：０．０３〜１％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．５〜９．５％、Ａｌ：０．２〜５％、のうち
の１種または２種と、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
０．１〜６％と、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＶ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
なくとも相手部材との接触摺動面部分の空孔率を０．１
〜１０容量％としたことを特徴とするＣｕ系焼結合金製
変速機用同期リング。