JPH0250928A

JPH0250928A - Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング

Info

Publication number: JPH0250928A
Application number: JP63199468A
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: 1988-08-10
Filing date: 1988-08-10
Publication date: 1990-02-20
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2605813B2

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、高強度を有し、相手部材との接触摺動面の
初期なじみ性にすくれ、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
周面にはキーか嵌合するキー溝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
少なくともいずれかの相手部材の接触摺動面は高血圧を
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％て（以下％は重量％を示す）、Ａρ：８．５〜１５％、　　　　　Ｍｎ：　０．１〜８
％。

Ｓｔ　：０．１〜３．５％。

を含有し、さらに必要に応じて、（ａ）　　Ｚｎ　：０．１〜１０％、　　　　　Ｓｎ：
　０．１〜４％。

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％。

（ｃ）　　Ｃｒ　、　Ｔｉ　、　Ｖ、およびＺｒ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０．０５〜５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：　０．０５〜５容量％の空孔によ
ってすぐれた初期なじみ性か確保され、かつ前記の０．
０５〜５容量％の空孔率、いいかえれば９５〜９９．５
％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
高血圧下での使用でも、初期なし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）　　１１ＡΩ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ほか、同期リングに必要な
強度を（＝１与し、さらに局部的高温加熱によって生じ
る塑性流動か原因の凝着摩耗（前記の通り異常摩耗の１
種）の発生を抑制し、油だまり中での初期なじみ性を向
上させる作用をもつが、その含有量が８．５％未満では
前記作用に所望の効果を確保することができず、一方そ
の含有量が１５％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８．５〜１５％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
の含有量かＭｎ：０．１％未満でも、またＳｉ：０．１
％未満でも前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量力’Ｍｎにあっては８％、Ｓｉにあっては３．５
％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Ｍ　ｎ　
：　Ｏ、１〜８％、Ｓ　ｉ：ｏ、１〜３．５％と定めた
。

（ｃ）　　ＺｎおよびＳｎこれらの成分には、特に凝着摩耗を抑制し、これによっ
て生ずる焼付けを防止する作用かあるので、必要に応じ
て含有されるが、その含有量が、Ｚ　ｎ：０．１％未満
、およびＳ　ｎ：０．１％未満では前記作用に所望の向
上効果か得られず、一方その含有量がそれぞれＺｎ：１
０％、およびＳｎ：４％を越えて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、Ｚｎ
：０．１〜１０％、Ｓｎ：０．１〜４％と定めた。

（ｄ）　　Ｆｅ　、　Ｎｊ　、およびＣ。

これらの成分には、Ｓｌと結合して、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
含有量をＬ１〜６％と定めた。

（ｇ）　　Ｃｒ　、　Ｔｉ　、　Ｖ、およびＺｒ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と複
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
果か得られず、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、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、含量で１．５％を越えない割合で、
その含有が許容される。

（ｆ）空孔率空孔は、実用時に油溜りとなり、相手部利との接触摺動
面か高面圧を受けても、初期なじみ性の低下を防止し、
むしろこれを向上させ、さらに温度上昇を抑制し、もっ
て輝部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０．０５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容量％と定めた。

なお、上記の０．０５〜５容量％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得られた約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２００ｍｅｓｈ以下の粒度を
有するＡΩ粉末、Ｍｎ粉末、、Ｓｉ粉末、Ｚｎ粉末、Ｓ
ｎ粉末、Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｔ
ｉ粉末、■粉末、およびＺｒ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、４ｔｏｎ／ｃｄの圧力で圧粉体
にプレス成形し、ついでこの圧粉体に、（Ａ）　　水素雰囲気中、４５０〜７００℃の範囲内の
所定温度で仮焼結した後、５５０〜８５０℃の範囲内の
所定温度で熱間鍛造（以下、へ条件という）、（Ｂ）　
　水素雰囲気中、６５０〜９００℃の範囲内の所定温度
で焼結した後、５５０〜８５０℃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、６５０〜９００℃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有し、かつ内径：５４ｍｍＸ厚さ
：３ｍｍの寸法および２４個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
焼結同期リングという）１〜３９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）１〜６をそれぞれ製造した。

なお、比較焼結同期リング１〜６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。

ついで、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（リングを３分割した試料を用い、アム
スラー試験機にて荷重付加）を測定し、さらに、相手部材たるテーパーコーンの回転数：Ｉ］５０ｒ、ｐ
、ｍ、、押付は荷重：　５４ｋｇ。

油　　　種　　＋　２０Ｗ　−５０、油温・６０℃、テーパーコーンの作動：０．４〜０．５の同期時間で１
５０００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１〜３９は、いずれも同期リングに要求される
高強度（圧壊荷重で１０５ｋｇ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、これらの結果は僅かな落ち込み量しか示さ
ない、すなわちすぐれた耐摩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１〜６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、ピンタイプの同期リングでも同様な結果か得られ
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
う高面圧付加条件での実用でも、すぐれだなみじ性を示
し、したがって輝部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昌田和夫外１名カＱ；第

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．１〜１０％、Ｓｎ：０．１〜４％、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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、を含有し、さらに、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、およびＺｒ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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．１〜１０％、Ｓｎ：０．１〜４％、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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．１〜１０％、Ｓｎ：０．１〜４％、のうちの
１種または２種と、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、およびＺｒ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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、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％、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、およびＺｒ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０．０
５〜５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）Ａｌ：８．５〜１５％、Ｍｎ：０．１〜８％、Ｓ
ｉ：０．１〜３．５％、を含有し、さらに、Ｚｎ：０．１〜１０％、Ｓｎ：０．１〜４％、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、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、およびＺｒ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０．０
５〜５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。