JPH02138395A - 組合せ摺動部材 - 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〉 本発明は、例えば自動車クラッチ装置のレリースベアリ
ングハブとリテーナ等に使用できる、組合せ摺動部材に
関する。

（従来の技術〉 自動車で使用されている摺動部品の中に、一方が樹脂で
他方が軽金属の互いに摺動する部品として、第４図に示
すようなレリースベアリングハブｌａとリテーナ２があ
る。クラッチペダルを踏むとクラッチレリーズベアリン
グｌは、円筒状リテーナ２の外周面上を六方向のクラッ
チ板側にスライドし、クラッチを遮断する。また逆にク
ラッチペダルを戻すと、クラッチレリーズベアリング１
はＢ方向のエンジン側にスライドし、クラッチを接続す
る。

過去において、レリーズベアリングハブとリテーナは、
それらの材料として共に耐摩耗性金属が用いられ、グリ
ース等の潤滑剤の装填によって摺動性が保たれるように
されてきた。しかし、劣化グリースの交換、新潤滑油の
補充が容易でないこと、自動車の軽量化が求められだし
たことから最近では、ベアリングハブには６６−ナイロ
ンが、すテーナにはアルミニウム合金が用いられるよう
になってきている。これら材料は軽量であり、また６６
−ナイロンは自己潤滑性に富むことから、その摺動面に
は潤滑剤が不要である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、互いに摺動する６６−ナイロン製ベアリ
ングハブとアルミニウム合金製リテーナは、いずれも耐
久性が充分でなく、ベアリングハブとリテーナが摩耗す
るという問題があった。この摩耗の増大につれて、これ
ら摺動部材間のクリアランスが大きくなり“かたあたり
”によってペダル踏力が増加するとともに、クラッチ断
続不良が起こり易くなる。

本発明は、上記ベアリングハブとリテーナに見られるよ
うな、摺動部材の材質に起因する問題を解決することを
目的として為されたものであり、その解決しようとする
課題は、軽量で、潤滑剤が不要である上に、耐摩耗性が
一段と向上した組合せ摺動部材を提供することである。

（課題を解決するための手段〉 上記課題を解決できる本発明の組合せ摺動部材は、互い
に摺動する二つの部材であって、一方の部材の少なくと
も摺動面が、チタン酸カリウム繊維を１０〜４０ｗｔ％
含む６６−ナイロンであり、他方の部材の少なくとも摺
動面がアルマイト層を有するアルミニウム合金もしくは
硬さＨｖ６００以上のＮ　ｉ−２〜Ｌ３ｗｔ％Ｐ合金メ
ッキ層を有するアルミニウム合金であることを特徴とす
る。

本発明の組合せ摺動部材は、例えば従来より樹脂部材と
軽合金部材とで組合されることの多い両槽動部材、特に
、クラッチレリーズベアリングハブとリテーナであるの
が好ましい。

チタン酸カリウム繊維を１０〜４０ｗｔ％含む６６−ナ
イロンの摺動面を有する一方の部材は、部材全体がかか
る複合材料であってもよいし、部材の摺動面のみが複合
材料であってもよい。該部材は例えば、ナイロン溶融物
に充填剤としてウィスカー状チタン酸カリウム（Ｎ２０
・６Ｔ、ｉ０２針状結晶物質）を混入し、−射的な熱可
塑性樹脂成形法により製造することが出来る。該針状結
晶物質は、直径０．１〜ｉ、ｏμｍ程度、平均長さ２〜
５０μｍ程度のものでよい。チタン酸カリウム繊維の含
有量が１０〜４０ｗｔ％でなければならない理由は、１
０ｗｔ％未満では耐摩耗性の向上効果が現れず、４０ｗ
ｔ％を超えると相対的に６６−ナイロン量が少なくなり
該部材の強度が低下するとともにチタン酸カリウム繊維
の相手攻撃性により相手部材の摩耗が急増するからであ
る。

次に、他方の部材、即ち少な（とも摺動面にアルマイト
層もしくは硬さＨｖ　６００以上のＮ　ｉ　−２〜１３
ｗｔ％Ｐ合金メッキ層を有するアルミニウム合金につい
て説明する。

まず、アルマイト層を有するアルミニウム合金は、常法
に従い、陽極酸化処理（アルマイト処理）によりアルマ
イト層（酸化皮膜）を形成し得るアルミニウム合金を、
電解浴例えば硫酸浴、シュウ酸浴、これらの混合浴等を
用い、陽極側で処理することにより得られる。このアル
マイト層の硬さはＨｖ２００以上であればよい。それ以
下ではアルマイト層の摩耗が増加する。

また、硬さＨｖ６００以上のＮｉ−２〜１３ｗｔ％Ｐ合
金メッキ層を有するアルミニウム合金は、Ｎｉ：Ｐ＝９
８〜８７：２〜１３となるメッキ液でアルミニウム合金
を常法（無電解化学メッキ、又は電解析出法）に従って
処理し、次いで熱処理を行なうことにより得られる。メ
ッキ層のＮ１−Ｐ合金のＰ量を２〜１３ｗｔ％としたの
は、２ｗｔ％未満では熱処理を行なっても十分な硬さが
得られず、メッキ層の摩耗量が増加し、１３ｗｔ％を越
える蚤では硬さは得られてもメッキ層の靭性が低下する
ためメッキ層の剥離が発生し易くなるからである。

〈実施例〉 以下に本発明の組合せ摺動部材の実施例を、比較例と対
比させながら説明するが、これにより本発明は何ら限定
されるものではない。

実施例１ 一方の部材として、６ロ一ナイロン粉末７重量部とウィ
スカー状チタン酸カリウム３重量部を混合し、その混合
溶融物を用いて押出成形することにより大きさが３０ｍ
ｍＸ　３０ｍｍＸ　５ｍｍの平板試験片を製作した。

他方の部材として、アルミニウム合金（ＪＩＳ　ＡＤＣ
ｌ２）から、外形２５．４ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ１
６ｍｍの円筒片を作成し、その円筒外面に硫酸浴で陽極
酸化処理を施して、厚さ１０μｍ、硬さＨｖ３００の酸
化皮膜（アルマイト層）を有する円筒試験片を製作した
。

該円筒試験片と上記平板試験片を組合せて下記の摩耗試
験に供した。

実施例２ 円筒片の外面に陽極酸化処理を施す代わりに、Ｎｉ−８
ｗｔ％Ｐ合金メッキ処理を施し更に硬さをＨｖ９００と
する熱処理（３５０℃Ｘ　１ｈｒ）を施す以外は実施例
１と同様にして、平板試験片と円筒試験片からなる組合
せ試験片を作成し、下記摩耗試験に供した。

なおメッキ処理は硫酸ニッケル５次亜燐酸ソーダ、アル
キルヒドロキシカルボン酸（錯化剤）、安定剤、ｐＨ調
整剤を適当に含んでなる浴温９０〜９５℃のメッキ浴に
４０分程度浸漬し、厚さ２０６ｍのＮｉ−８ｗｔ％Ｐ合
金メッキ層を形成させた。

比較例１〜９ ６６−ナイロンで、或は６６−ナイロンに夫々ガラス繊
維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維を３０ｗｔ％
添加したもので、種々の平板試験片を製作した。また、
アルミニウム合金（ＪＩＳ　ＡＤＣｌ、２）で円筒試験
片を製作し、更にそれを陽極酸化処理した円筒試験片、
並びにＮｆ−８ｗｔ％Ｐ合金メッキ処理（熱処理せず、
°、メッキ層の硬さＨｖ４００　）　した円筒試験片も
製作した。

ここで製作された種々の平板試験片と円筒試験片を様々
に組合せ、相互に摺動させる組合せ試験片（比較例１〜
９）として、後記の摩耗試験に供した。

上記比較例１〜９の組合せ試験片の材質を判かり易く前
記実施例１及び２のそれとまとめて示せば第１表の通り
である。

第１表 摩耗試験 実施例１．２及び比較例１〜９の組合せ試験片を、順次
摩耗試験機にセットし、平板試験片の３０ｍｍＸ　３０
ａ＋＋ｎ面と円筒試験片の端面を接触させ、荷重５０Ｋ
ｇ、回転数１７ｒｐｍにて平板試験片を６０分間回転さ
せる摩耗試験を行なった。

なお平板試験片の表面粗さは全て１．５μＲｚであり、
一方、円筒試験片の表面粗さは比較例１〜７及び実施例
１のものが０．８μＲｚで、比較例８．９及び実施例２
のものが１．０μＲ７，である。

この摩耗試験結果を第１図に示す。該図中、上半分は平
板試験片の摩耗量（摩耗痕深さ）を表わし、下半分は円
筒試験片の摩耗量（摩耗重量）を表わしている。

第１図を見て判るよ・）に、平板試験片については、強
化繊維を充填したものの方が、充填しないもの（Ａ、Ｅ
）よりも摩耗量が小さい。またその繊維の中で、チタン
酸カリウム繊維を用いた方の平板試験片（Ｄ、Ｈ，Ｄ’
、Ｊ、Ｋ）で摩耗量が小さくなっている。

他方、円筒試験片については、アルマイト処理の有無で
比較すると、有るもの（Ｅ−Ｈ）の方が摩耗量が小さい
。また、アルマイト処理された円筒試験片の中では、相
手材に強化繊維が用いられている場合に摩耗量が大きく
なっている。しかしチタン酸カリウム繊維のもの（Ｈ）
は、ガラス繊維やカーボン繊維のもの（Ｆ、Ｇ）のよう
に強い相手攻撃性を有していないためか、円筒試験片の
摩耗量が少なく良好である。

また、メッキ層の有無で比較すると、無いもの（Ｄ′）
よりも有るもの（Ｊ、Ｋ）の方が、更には熱処理をして
硬さを高くしたもの（Ｋ）の方が優れていることが分か
る。

以上のように、耐摩耗性に関しては実施例１のチタン酸
カリウム３０ｗｔ％含有６６−ナイロン部材Ｘ陽極酸化
処理アルミニウム合金部材の組合せ（Ｈ）、次いで実施
例２のチタン酸カリウム３０ｗｔ％含有６６−ナイロン
部材×メッキ・熱処理アルミニウム合金部材の組合せ（
Ｋ）が特に優れた結果を示した。

焼付試験 上記実施例１．２及び比較例１〜９の各組合せ組合せＨ
が耐焼付性において特に優れていることが確認された。

参考実施例１ 組合せＨに関連し、チタン酸カリウム繊維の６６−ナイ
ロンへの最適充填量を調べるため、下記第３表に示すＮ
０１１〜Ｇの組合せ試験片を製作し、上記と同様の摩耗
試験及び焼付試験に付した。なお各試験片の表面あらさ
、及び円筒試験片のアルマイト層の厚さ、硬さも前回同
様である。

第３表 摩耗試験結果を第２図に示す。平板試験片の摩耗量は、
チタン酸カリウム繊維の充填量が１０〜４０ｗｔ％で小
さく良好である。１０ｗｔ％以下では摩耗量が増加し、
また４０ｗｔ％を超えると強度が低下するため耐摩耗性
が不足する。一方円間試験片の摩耗量は、相手材のチタ
ン酸カリウムが４０ｗｔ％までは小さく、４０ｗｔ％を
超えると増加し始める。以上の事から、チタン酸カリウ
ム繊維の充填量は１０〜４０ｗｔ％で平板、円筒量試験
片とも摩耗量が小さ（良好であることが分かる。

焼付試験では、第２図に示した平板試験片の摩耗量に比
例する結果が得られ、チタン酸カリウム繊維が１０〜４
０ｗｔ％で焼付荷重が高く、耐焼付性に優れていること
が分かった。

参考実施例２ Ｎ　Ｌ−８％Ｐメッキ層の最適硬さを明らかにするため
に、熱処理温度を変化させることにより硬さを変化させ
た数種の円筒試験片を用いて摩耗試験および焼付試験を
行なった。試験片の組合せを第４表に示す。

第３表 なお試験方法および試験片の表面粗さは前記の試験の場
合と同様である。摩耗試験結果を第３図に示す。

平板試験片の摩耗量は、円筒試験片のＮ　ｉ　−８％Ｐ
メッキ層の硬さが高（なると若干大きくなる傾向にある
が、増加量はと（僅かであり影響は少ない。一方、円筒
試験片の摩耗量は、Ｎｉ　−８ｗｔ％Ｐ合金メッキ層の
硬さがＨｖ６００以上で小さ（なっている。すなわち、
Ｎｉ−８ｗｔ％Ｐ合金メッキ層の硬さがＨｖ６００以上
であれば、平板・円筒両試験片ともに摩耗量が小さく良
好で有ることが分かる。

また第４表に示した試験片の組合せについて焼付試験を
行なったが、摩耗試験の場合と同様にＮｉ−８ｗｔ％Ｐ
合金メッキ層の硬さがＨｖ６００以上であれば優れた耐
焼付性を示すことが判かる。

実施例３．４及び比較例１Ｏ〜１４ 比較例１Ｏ５１１，１２，１３及び１４並びに実施例３
及び４として、第４図に示すレリーズベアリングハブｌ
ａとリテーナ２を、それぞれ第１表に示したＡ、Ｅ、Ｆ
、Ｉ）’及びＪ並びにＨ及びＫの平板試験片（ハブ側）
と円筒試験片（リテーナ側）の材質と同じ材質組合せで
製作した。樹脂ハブの内径は３３ｍａ＋であり、ハブと
リテーナのクリアランスは１００ｇｍである。各組合せ
について、台上ストローク耐久試験（回転数２０００ｒ
ｐｍ　、ストローク量８、Ｏｎ＋１１１．ストローク回
数１０６回）を行なった後、損傷状態を比較した。その
結果を第５表に示す。

第５表 該表から判かるように、従来例ともいえるＡの組合せが
最も摩耗がひどく、損傷がさらに進むとクラッチ切れ不
良が生じる。本発明に係るＨの組合せ、及びＫの組合せ
が、パブ及びリテーナの摩耗量及び踏力増加の点で他に
比べて格段に優れていることが判かる。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明の組合せ摺動部
材は、無潤滑油下で使用できる軽量摺動部材であるにも
拘らず、優れた耐摩耗性及び耐焼付性を示す。

したがって、例えば自動車クラッチ装置のレリーベアリ
ングハブとリテーナを本発明の摺動部材で構成すれば、
摩耗に基く故障やクラッチペダルの踏力増加が格段に少
なくなり、自動車の安全性、信頼性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の組合せ摺動部材の摩耗試験結
果を比較例のそれと対比して示す図、第２図は一試験例
におけるチタン酸カリウム繊維の充填量と摩耗量の関係
を示す図、 第３図は他試験例におけるＮ１−Ｐメッキ層の硬さと摩
耗量の関係を示す図、 第４図はクラッチ装置の、リテーナに摺動可能に取付け
られたレリーズベアリングを示す断面図である。 図中： ｌ・・・クラッチレリーズベアリング ｌａ・・・レリーズベアリングハブ ２・・・リテーナ 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　弁理士　　萼　　優　美（ばか２名）第１ 因 第２ 図 平板試腋片のチタン酸カリウム繊維充てに量（ｗｔ％）
第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに摺動する二つの部材であって、一方の部材
   の少なくとも摺動面が、チタン酸カリウム繊維を１０〜
   ４０ｗｔ％含む６６−ナイロンであり、他方の部材の少
   なくとも摺動面がアルマイト層を有するアルミニウム合
   金であることを特徴とする組合せ摺動部材。（２）互い
   に摺動する二つの部材であって、一方の部材の少なくと
   も摺動面が、チタン酸カリウム繊維を１０〜４０ｗｔ％
   含む６６−ナイロンであり、他方の部材の少なくとも摺
   動面が硬さＨｖ６００以上のＮｉ−２〜１３ｗｔ％Ｐ合
   金メッキ層を有するアルミニウム合金であることを特徴
   とする組合せ摺動部材。