JPH0799179B2 - シンクロナイザ−リング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の同期装置に用いられるシンクロナ
イザーリング、詳しくは内周部に摩擦材料からなるパッ
ド部をもつシンクロナイザーリングに関する。ギヤの噛
合せにより変速を行う歯車変速機においては、ギヤの歯
の周速度が相手方のギヤの歯の周速度と一致しなければ
速度の際に騒音を発し、歯の損傷を招くことがある。同
期装置は、ギヤを噛合わせる際に、一方のギヤの歯と、
他方のギヤの歯とを同期させて両者の周速度を一致させ
るために用いるものである。シンクロナイザーリング
は、この同期装置の主部品として用いられる。

［従来の技術］ 一般に、シンクロナイザーリングでは、変速ギヤの外周
部の外テーコーン部に対してシンクロナイザーリングの
内周部の内テーパコーン部を摩擦接触させ、これにより
両テーパコーン部の間で生じる摩擦力によって所定の回
転同期作用を果たすようにしている。このシンクロナイ
ザーリングでは、小型軽量化、高速回転化等により非常
に激しい条件下で使用されている。この結果、シンクロ
ナイザーリングの内周部の内テーパコーン部の面圧が高
くなる。故にシンクロナイザーリングの内周部の内テー
パコーン部に油溝が形成されている場合には、油溝の山
頂部の摩耗が促進されるとともに、極端な場合には、油
溝の山頂部が塑性変形を起すこともある。そのため、シ
ンクロナイザーリングの内テーパコーン部と変速ギヤの
外テーパコーン部との接触面積が徐々に増し、両テーパ
コーン部の面間で形成する油膜の生成が著しくなる。そ
のため、両テーパコーン部の面の間の摩擦係数が著しく
低下し、回転同期作用に必要とする時間が長くなり、又
シフト時のギヤ鳴りといった不具合も発生する。

そのため近時、特開昭60−227021号公報、実開昭60−16
7234号公報に係るシンクロナイザーリングが提供されて
いる。前者ノシンクロナイザーリングは、内テーパコー
ン部に溶射層を形成したものである。後者はテーパコー
ン部の表面に形成されている油溝のトップランド面に段
差をもたせて２種以上の領域に分割したものである。し
かしながら上記した問題を解決するにはまだ不十分であ
った。

又シンクロナイザーリングでは、内周部の内テーパコー
ン部に摩擦材料からなるパッド部を固着したものも提供
されている。このパッド部に油溝を形成することも考え
られる。このパッド部に油溝を形成したシンクロナイザ
ーリングは、摩擦材料自体から滲みだす潤滑油の不足
を、油溝に保持されている潤滑油で補い、摩擦面の冷却
を促進するものである。しかしながらこのパッド部を設
けたシンクロナイザーリングでは、油溝が潤滑油の保持
に有効に作用するものの、摩擦材料からなるパッド部自
体は一般に極めて薄いためパッド部が軟弱であり、その
ため油溝の加工が困難である。また仮に油溝を切削加工
でパッド部に形成したとしても切削加工によって生じる
切屑の除去が困難で切屑が潤滑油に混入し、潤滑経路の
詰まり等の不具合を生じる恐れがある。又油溝をプレス
加工で形成することも考えられるが、この場合には摩擦
材料が本来備えている多孔組織をプレス加工によってつ
ぶしてしまい、パッド部を形成する摩擦材料に潤滑油を
含浸するという利点を利用しにくくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上記した実情に鑑みなされたものであり、油
溝をパッド部に形成することなく、潤滑油の保持を良好
ならしめて摩擦係数の長期安定化を図り耐久性を一層向
上させたシンクロナイザーリングを提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るシンクロナイザーリングは、内周部に内テ
ーパコーン部をもつ周方向にのびるシンクロナイザーリ
ング本体と、シンクロナイザーリング本体の内テーパコ
ーン部の内周面に固着され摩擦材料を基材とするパッド
部とで構成され、 パッド部は、パッド部の他の部分よりも気孔率を高めた
高気孔部をもち、パッド部の面積を100％としたとき、
高気孔部の面積を10〜40％に設定したことを特徴とする
ものである。面積は、相手材と摩擦すべく周方向におけ
る面積を意味する。

シンクロナイザーリング本体は、内周部に内テーパコー
ン部をもつ。内テーパコーン部は、同期装置の相手部材
の外テーパコーン部と対向して摺接する部位である。シ
ンクロナイザーリング本体は通常、連続する無端状の環
状体であるが、場合によっては一部切欠するものでもよ
い。相手部材は、通常、変速ギヤの外テーパコーン部で
ある。なお、同期装置がボルグワーナー式の場合には、
シンクロナイザーリング本体の外周面にはスプラインが
形成されている。シンクロナイザーリング本体の母材
は、従来と同一の材質を用いることができる。例えば銅
合金、鉄系合金等を用いることができる。銅合金として
は青銅系、黄銅系を用いることができる。

パッド部はシンクロナイザーリング本体の内テーパコー
ン部の内周面に固着された摩擦材料から形成されてい
る。パッド部を形成する摩擦材料はパルプに摩擦特性向
上材としての無機充填材を加えた紙状部材や、この紙状
部材にメラミン系樹脂あるいは変性樹脂等の熱硬化性樹
脂を含浸させて硬化させた材料を使用することができ
る。

パッド部は該パッド部の他の部分よりも気孔率を高めた
高気孔部をもつことを特徴とする。パッド部の面積を10
0％したとき、高気孔部の面積は10〜40％である。

高気孔部は、気孔率が45〜75％であることが好ましい。
この場合には、高気孔部以外のパッド部は、気孔率が10
〜16％程度が好ましい。

ここで気孔率とは、パッド部の部位の容積に占める気孔
の容積の割合をいう。

高気孔部は、後述の実施例で例示するように、シンクロ
ナイザーリング本体の軸芯方向とほぼ平行に複数個並設
することができる。この場合には、高気孔部は均一な間
隔で並設することが好ましい。又高気孔部は、後述の実
施例で例示するように、塊状に複数個分散させて形成す
ることもできる。

パッド部は、摩擦材料からなる基材と基材中に分散した
揮散材とからなる１次パッド部を形成する工程と、１次
パッド部を熱処理して１次パッド部中の揮散材を蒸散さ
せることにより高気孔部を形成する工程とから製造する
ことができる。揮散材としては、ナフタリン、アントラ
セン、アントラキトン、フェナントレン、しょうのうの
少なくとも１種を用いることができる。この場合、揮散
材は１種類を用いてもよく、又複数種類組合せて用いて
もよい。

特殊な例では、パッド部は、硫酸カルシウム、塩化ナト
リウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム等の水溶性無
機化合物からなる水溶剤を含む１次パッド部を形成する
工程と、１次パッド部の水溶剤を溶解させ、高気孔部を
形成する工程とから形成することもできる。又、特殊な
例では、パッド部は、炭酸アンモモニウム、重炭酸ナト
リウム等の発泡材を含む１次パッド部を形成する工程
と、発泡材を発泡させて高気孔部を形成する工程とから
製造することもできる。

なおパッド部の厚みはシンクロナイザーリングの種類に
応じて適宜設定するが、一般的には0.2〜0.8mm程度が好
ましい。

［作用］ 本発明に係るシンクロナイザーリングのパッド部は摩擦
材料から形成されているので潤滑油を含浸することがで
き、更にパッド部の高気孔部はその気孔率が周囲よりも
高いため、その高気孔部の気孔内に潤滑油を潤滑させや
すい。そのため、パッド部の摩擦面の冷却特性が向上
し、シンクロナイザーリングの内テーパコーン部と相手
部材の外テーパコーン部との間の摩擦係数は、パッド部
を形成する摩擦材料の摩耗にも拘らず、常に適正な状態
に維持される。

［発明の効果］ 本発明に係るシンクロナイザーリングによれば、シンク
ロナイザーリングの内テーパコーン部に設けられたパッ
ド部は高気孔部をもつ構成である。従って、シンクロナ
イザーリングと相手部材との摩擦との間の摩擦係数を適
正な値に保つことができる。

更に本発明に係るシンクロナイザーリングによれば、パ
ッド部は従来のような油溝を有しないため、変速ギヤの
外テーパコーン部等の相手部材に対して常に平坦な面で
摩擦接触するため、パッド部の摩擦材料が摩耗しても、
常に安定した摩擦係数を確保することができる。従っ
て、同期装置としては、長期間にわたって安定した回転
同期作用を発揮することができる。

［実施例］ 第１図は本発明に係る１実施例を示したものである。こ
の実施例は、自動車に用いられる同期装置のシンクロナ
イザーリングに適用した場合である。

本実施例に係るシンクロナイザーリングは、内周部に内
テーパコーン部10をもつシンクロナイザーリング本体１
と、シンクロナイザーリング本体１の内テーパコーン部
10の内周面に固着されたパッド部２とで構成されてい
る。

シンクロナイザーリング本体１は、その母材が鋼（JIS
−S45C）で形成されており、その外周部にスプライン部
11をもつ。パッド部２は、内テーパコーン部10に接着剤
を塗布した後、接着剤を介してパッド部２を接着し、そ
してパッド部２を加熱しながら圧着することにより固着
されている。

本実施例では、摩擦材料からなるパッド部２は、リンタ
ーパルプ100重量部と無機充填材としてのケイソウ土40
重量部および有機充填材としてのカシューダスト30重量
部とを加えた水溶分散液を抄紙して形成されている。こ
の実施例では、パッド部２は、該パッド部２の他の部分
よりも気孔率を高めた高気孔部20をもつ。高気孔部20
は、気孔率が50〜55％程度である。高気孔部20は、第１
図に示すように円形状をなし複数個ほぼ均一に分散され
ている。高気孔部20は、本例では、パッド部２に熱を加
えてその部分のナフタリンからなる揮散材を気化蒸散さ
せることにより、即ちヒートシア処理を施すことによ
り、他の部位よりもより多くの気孔を形成して形成され
ている。ヒートシア処理としては、本実施例では、500
℃〜700℃程度に加熱した熱板を、摩擦材料を基材とす
るパッド部２に約１分間程度押し付けることにより行な
っている。なお高気孔部20以外のパッド部２の部位の気
孔率は25〜30％程度である。第３図は要部の拡大断面図
を示す。

本発明の他の実施例を第２図に示す。この実施例は基本
的には前記した実施例と同じである。但し、高気孔部20
は、第２図に示すようにシンクロナイザーリング本体１
の軸芯方向とほぼ平行に複数個均一の間隔で並設されて
いる。この高気孔部20の気孔率は50〜55％程度であり、
高気孔部20以外のパッド部２の気孔率は25〜30％程度で
ある。

上記した各実施例に係るシンクロナイザーリングでは、
気孔率の大きい高気孔部20と、気孔率の小さな部位との
面積の比率は、パッド部２の摩耗が進行した場合でも、
常にほぼ一定の値に確保される。そのため、両テーパコ
ーン部間の摩擦係数がほぼ一定に保たれる。故に自動車
の同期装置に適用した場合に、長期間にわたって安定し
た回転同期作用を果たすことができる。

次に自動車の同期装置に適用した場合を例にとって同期
装置の作用を説明する。ここで、第４図において、5Sは
出力シャフト、1Sは出力シャフト5Sにローラベアリング
6Sを介して回転自在に取着されたスプライン2Sをもつ変
速ギヤ、15Sは出力シャフト5Sに取着されたクラッチハ
ブである。クラッチハブ15Sの外側には、ハブスリーブ1
6Sが出力シャフト5Sの軸芯方向にスライド可能にスプラ
イン嵌合されている。本例のシンクロナイザーリング１
は、変速ギヤ1Sとハブスリーブ16Sとの間に介在してい
る。

そして、第６図（Ａ）に示すように、スリーブ16Sが矢
印Ｘ方向へ移動するとシンクロナイザーキー17Sが一緒
に移動する。すると、シンクロナイザーキー17Sはシン
クロナイザーリング１にぶつかりこれを押すので、シン
クロナイザーリング１のパッド部２は、ギヤ1Sの外テー
パコーン部12Sに押し付けられ、このとき生じる摩擦に
よってギア1Sは回り始める。

更に第６図（Ｂ）に示すようにスリーブ16Sが矢印Ｘ方
向へ移動すると、シンクロナイザーキー17Sがスリーブ1
6Sの内面から外れて、シンクロナイザーリング１を更に
強く押し、又、スリーブ16S内面のスプライン18Sの先端
が、シンクロナイザーリング1Sのスプライン11の先端に
当たり、ここでスリーブ16Sの移動はシンクロナイザー
リング１によって阻止される。このためスリーブ16Sは
シンクロナイザーリング１を強く押す。従ってシンクロ
ナイザーリング１のパッド部２は外テーパコーン部12S
に圧着して大きな摩擦力が発生し、これによってスリー
ブ16Sの回転とギヤ1Sの回転が同じ周速度になる。この
ように同期が完了し、スリーブ16Sとギヤ1Sとの相対速
度差がなくなった状態で、スリーブ16Sを更に矢印ｘ方
向へ移動させると、第６図（Ｃ）に示すようにスリーブ
16Sのスプライン18Sとギヤ1Sのスプライン2Sとが噛合っ
て変速が終了する。

次に第１図にしめすシンクロナイザーリングの実験結果
について説明する。この場合、縦軸にギヤ1Sの外テーパ
コーン部12Sとシンクロナイザリング１の内テーパコー
ン部10との間の摩擦係数を取り、横軸に両テーパコーン
部12S及び10の摩擦接触回数すなわち回転同期作用の回
数を取り、実施例１のシンクロナイザーリングをもつ同
期装置の使用耐久試験の結果を示した。同様に比較例に
ついても実験した。この結果を第５図に示す。

第５図において、この実施例に係る特性曲線Ａに示す。
この場合、気孔率の大きな部分である高気孔部20と、気
孔率の小さな部分との面積割合は30:70である。特性曲
線Ａで示すように摩擦接触回数が500×10²回に増加して
も、摩擦係数は0.12付近を確保し摩擦係数の低下はほと
んどなかった。これは、高気孔部20の気孔に潤滑油が含
浸されやすくなり、摩擦面の冷却特性が向上することに
起因していると思われる。

比較例としてのNo.1〜No.3は本実施例と同様にシンクロ
ナイザーリングの内テーパコン部にパッド部を固着した
ものであるが、No.1は、気孔率の小さな部分（気孔率25
〜30％）を100％に設定し、即ちヒートシア処理を行わ
なかった。No.2は気孔率の大きな部分（気孔率50〜55
％）つまり摩擦係数の比較的小さい部分を100％に設定
し、即ち全体的にヒートシア処理を行った。No.3は気孔
率の小さな部分と大きな部分である高気孔部との割合を
それぞれ50％、50％に設定したものである。No.4は従来
一般に使用されている銅系シンクロナイザーリングであ
り、その内周部のテーパコーン部に複数個の油溝を形成
したものである。

第５図から明らかなように、No.4、No.2およびNo.3にお
いても摩擦接触回数が増加すると、本実施例に係る特性
曲線Ａと比較して両テーパコーン面の間の摩擦係数の低
下は大きい。又No.1では、使用初期段階においても摩擦
係数が0.15付近と過大であり、シフト操作時に引掛かり
感を与えるなどの不都合が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る１実施例のシンクロナイザーリン
グの縦断側面図であり、第２図は他の実施例に係るシン
クロナイザーリングの縦断側面図であり、第３図は第１
図のシンクロナイザリングの要部の拡大図であり、第４
図はシンクロナイザーリングを組込んだ同期装置の縦断
側面図であり、第５図は実験結果を示すグラフである。
第６図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第４図の同期装置の作動を
示す縦断側面図である。 図中、１はシンクロナイザーリング本体、２はパッド
部、20は高気孔部をしめす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−149630（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−43752（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−108536（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−131543（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周部に内テーパコーン部をもつ周方向に
   のびるシンクロナイザーリング本体と、該シンクロナイ
   ザーリング本体の該内テーパコーン部の内周面に固着さ
   れ摩擦材料を基材とするパッド部とで構成され、 該パッド部は、該パッド部の他の部分よりも気孔率を高
   めた高気孔部をもち、 該パッド部の面積を100％としたとき、該高気孔部の面
   積を10〜40％に設定したことを特徴とするシンクロナイ
   ザーリング。
2. 【請求項２】パッド部の高気孔部は、気孔率が45〜75％
   であり、該高気孔部以外の該パッド部は、気孔率が20〜
   60％である特許請求の範囲第１項記載のシンクロナイザ
   ーリング。
3. 【請求項３】高気孔部は、シンクロナイザーリング本体
   の軸芯方向とほぼ平行に複数個並設されているか、ある
   いは、塊状に複数個分散されている特許請求の範囲第１
   項記載のシンクロナイザーリング。
4. 【請求項４】パッド部は、摩擦材料からなる基材と該基
   材中に分散した揮散材とを含む１次パッド部を形成する
   工程と、該１次パッド部を熱処理して該揮散材を蒸散さ
   せることにより高気孔部を形成する工程とから製造され
   る特許請求の範囲第１項記載のシンクロナイザーリン
   グ。