JPH094652A - シンクロナイザーリング - Google Patents

シンクロナイザーリング

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JPH094652A
JPH094652A JP25834395A JP25834395A JPH094652A JP H094652 A JPH094652 A JP H094652A JP 25834395 A JP25834395 A JP 25834395A JP 25834395 A JP25834395 A JP 25834395A JP H094652 A JPH094652 A JP H094652A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inner peripheral
peripheral surface
synchronizer ring
scuffing
friction
Prior art date
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Pending
Application number
JP25834395A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshikatsu Nakamura
義勝 中村
Tetsuo Masuyama
哲男 増山
Takao Omiya
隆雄 大宮
Shigemi Omura
繁美 大村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Piston Ring Co Ltd
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Nippon Piston Ring Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Nippon Piston Ring Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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Publication of JPH094652A publication Critical patent/JPH094652A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025Synchro rings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】Fe焼結合金からなるシンクロナイザーリング
の摩擦特性及び耐スカッフィング性を向上させる。 【解決手段】Fe系焼結合金からなるシンクロナイザー
リングの内周面101に、水蒸気処理又はブラスト処理
と水蒸気処理の双方を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はFe系焼結合金製シ
ンクロナイザーリングに関し、さらに詳しくは優れた摩
擦特性および耐スカッフィング性を有し、しかも加工が
容易であるとともに品質の安定したシンクロナイザーリ
ングに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば同期噛合い式歯車変速機におい
ては、従来よりシンクロナイザーリングが用いられてい
る。このシンクロナイザーリングは、回転する相手部
材、たとえばテーパーコーンとの同期摺動および該テー
パーコーンからの離脱を行う摩擦環であり、互いに噛み
合わせる二つの歯車の周速を等速とするのに重要な動き
をする。そして、その構造としては、図1に示すよう
に、相手部材と噛み合う多数の歯形100が最外周部に
所定間隔で設けられているとともに、テーパーコーンと
接触する内周面101には縦溝103が設けられ、必要
に応じてリング状条溝102が縦溝103に直交するよ
うに形成され、さらに外周面にはシンクロナイザーキー
が嵌合するキー溝104が設けられたものなどが知られ
ており、形成材料には一般に黄銅(Cu−Zn合金)が
用いられていた。
【0003】たとえばこのような構造に形成されること
のあるシンクロナイザーリングにおいては、一般に、機
械的強度および精度が高いことはもとより、相手部材と
接触する内周面の摩擦特性が優れていると共に充分な耐
スカッフィング性を有していることが要求される。特に
自動車用変速機の分野においては、近年におけるミッシ
ョンの高級化、高性能化に伴って確実な作動性はもとよ
り操作感にも高級感やスポーティ−感が求められること
から内周面の摩擦特性および耐スカッフィング性がさら
に向上しているシンクロナイザーリングがのぞまれてい
る。
【0004】そこで、黄銅(Cu−Zn合金)を形成材
料とする従来のシンクロナイザーリングに比較して内周
面の摩擦特性および耐スカッフィング性の向上を図った
シンクロナイザーリングが種々検討されている。具体的
には、金属とセラミックスと酸化物とが均一に混合さ
れ、かつ互いに融着された層が溶射法により内周面に形
成されているシンクロナイザーリング(特公昭46−1
5043号公報)が知られている。また、シンクロナイ
ザーリングの製造に利用可能な方法として、例えば金属
成分粉末80重量%と非金属成分粉末20重量%とを含
有する焼結粉体からなる摩擦ライニングを火炎噴射法に
より内周面に形成する摩擦リング製造方法(西独特許第
3705661号)も知られている。
【0005】さらに、基地組織にベイナイトおよびパー
ライトと遊離Cu相を含むFe系焼結合金からなるシン
クロナイザーリングも検討されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属と
セラミックスと酸化物とが均一に混合され、かつ互いに
融着された層が溶射法により内周面に形成されたものや
金属成分粉末80重量%と非金属成分粉末20重量%と
を含有する焼結粉体からなる摩擦ライニングを火炎噴射
法により内周面に形成する摩擦リングの製造方法を採用
して得られたもの等の従来のシンクロナイザーリングに
おいては、未だ必要とする摩擦特性および耐スカッフィ
ング性が得られるまでには至っていない。また、各金属
成分の拡散不足により強度が不足したり、溶射皮膜の材
質のばらつきにより品質が不安定になったりするという
問題もあった。さらに、溶射膜の表層に、しばしば、フ
レーム中の不完全溶融粒子あるいは飛散・はね反り粒子
等の巻き込みが生じることがあり、これらの粒子の付着
は表面を粗くするため、摩擦特性が経時的に変化し易く
なったり、付着した粒子の脱落によりミッション系各部
の摩耗を招いたりするという問題もあった。一方、溶射
膜の表面粗度を小さくすることを目的として溶射膜の表
面に研削加工や切削加工を施すことも行われていたが、
このような研削あるいは切削を行うと、加工費がかさ
み、また研削あるいは切削による取代分に原材料の無駄
が生じるという欠点があった。
【0007】さらに、基地組織にベイナイトおよびパー
ライトと遊離Cu相を含むFe系焼結合金からなるシン
クロナイザーリングにおいては、ベイナイトを含むため
硬さがHRB90以上程度と大きく、サイジング加工が
やりにくいという欠点があるとともに、動摩擦係数の向
上に未だ改善の余地がある。本発明は上記の事情に基づ
いてなされたものであり、本発明は、摩擦特性および耐
スカッフィング性に優れ、かつ品質の安定したシンクロ
ナイザーリングを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明が採用する手段は、Fe系焼結合金からなる
シンクロナイザーリングにおいて、少なくとも回転する
相手部材との同期摺動および相手部材からの離脱を行う
内周面に水蒸気処理またはブラスト処理と水蒸気処理を
施したことにある。
【0009】
【発明の実施の形態】通常は粒度が150メッシュ以下
である黒鉛粉末、Cu粉末およびFe粉末を所定の割合
で配合し、通常の条件で混合した後、4.5〜6.5t
on/cm2程度の圧力で加圧して圧粉体とし、この圧
粉体を1000〜1200℃程度の温度で焼結して焼結
体とすればよい。
【0010】上記焼結体からなるシンクロナイザーリン
グの内周面には微細な凹凸と、無数の空孔とが存在し、
その表面粗さは8〜15μmRzである。この内周面に
550℃〜600℃で30〜90分の水蒸気処理を施す
と、表面凹凸部に無数の内径1μm程度の空孔を持つF
e3 O4 皮膜が形成され、その表面粗さは20〜25μ
mRzに、硬度はHv500程度になる。
【0011】このように、シンクロナイザーリングの内
周面は表面粗さが増加するため、内周面の相手部材との
接触面に形成される油膜は薄くなる。その結果、境界潤
滑(金属接触)状態が生じやすく、かつその状態が維持
されるから、摩擦係数は高くなるが、Fe3 O4 皮膜中
の空孔に含まれたオイルの給油効果によって、スカッフ
ィングは防止される。
【0012】内周面に水蒸気処理だけでなくブラスト処
理と水蒸気処理を施すと、油膜は切れやすくなり、かつ
油を排除する通路も確保されるから、内周面と相手部材
は容易に境界潤滑状態となる。又、内周面をブラスト処
理することにより、内周面表層の凸部先端が弾性変形を
起こしやすくなり、それによって、内周面と相手部材外
周面の間の真実接触面積が増大し、内周面と相手部材の
間の摩擦力をさらに高める。
【0013】Fe系焼結合金製シンクロナイザーリング
は微細な空孔を有するが、シンクロナイザーリングにお
いて、特に相手部材であるテーパーコーンと接触する内
周面には摩擦力を付与する必要があり、さらに耐スカッ
フィング性を兼ね備えていなければならない。ここで、
耐スカッフィング性の点からは空孔率が小さい方が良
く、摩擦特性の点からは空孔率が大きい方が良い。かか
る観点から本発明のシンクロナイザーリングにおいて、
少なくとも内周面の空孔率は2容量%〜12容量%の範
囲であることが好ましい。この空孔率が2容積%未満で
あると、相手部材であるテーパーコーンと接触する内周
面の摩擦力が充分ではないことがある。一方、空孔率が
12容量%を超えると、シンクロナイザーリングの強度
が低下する傾向が生じるとともに耐スカッフィング性も
低下する傾向がある。表面粗さは19〜50μmRzの
範囲が好ましい。特に好ましいのは25〜35μmRz
の範囲である.この表面粗さが19μmRz未満である
と、摩擦係数(μ)の数値が0.08レベルに到達する
時間が早くギヤ鳴りが発生する。また、表面粗さが50
μmRzを越えると、スカッフィング限界面圧が低下
し、耐スカッフィング性が悪くなる。
【0014】
【実施例】次に、実施例を示して本発明を具体的に説明
する。 実施例1 原料粉末として、いずれも粒度が150メッシュ以下で
ある黒鉛粉末、Cu粉末、Fe−W粉末およびFe粉末
(低合金鋼粉)を用意し、これらの原料粉末を黒鉛粉末
0.9(wt%)、Cu粉末10(wt%)、Fe−W
粉末10(wt%)、Fe粉末残部の配合にて通常の条
件で混合して混合粉末とした。次いで、この混合粉末を
圧力5ton/cm2 の条件で圧粉体にプレズ成形し
た。その後、この圧粉体をアンモニア分解ガス中、10
00〜1200℃の範囲内の温度で80分間保持して焼
結することにより、実質的に配合組成と同一の成分をも
った焼結体を得た。この焼結体から表面処理の異なる4
種類の比較例1、比較例2、実施例1、実施例2の試験
片を作成した。比較例1は無処理のもの、比較例2はブ
ラスト処理をしたもの、実施例1は550℃、30分間
の水蒸気処理をしたもの、実施例2は550℃、30分
間の水蒸気処理とブラスト処理をしたものである。各試
験片について、図2に示すような円筒−円筒平面接触式
滑り摩擦式滑り摩擦試験機を使用して下記の条件で摩擦
係数を測定した。
【0015】押付荷重:80kgf 滑り速度:1m/秒 使用潤滑油:SAE75W−90 油温:90℃ 給油方法:浸漬 使用相手材:SCM420浸炭焼入れ焼戻し(表面硬さ
Hv(0.1)600) 硬さ:マイクロビッカースで測定した。
【0016】なお、図2に示した円筒−円筒平面接触式
滑り摩擦試験機において、10は回転軸、11は相手
材、11aは相手材摺動面、12は焼結材試験片、12
aは試験片摺動面、13は固定軸である。測定結果は図
3に示すとおりであり、摩擦係数はブラスト処理と水蒸
気処理を施した実施例2が最大、水蒸気処理を施した実
施例1が2番目、ブラスト処理のみを施した比較例2が
3番目、無処理の比較例1が最小である。ブラスト処理
を施した実施例2及び比較例2は、ブラスト処理を施さ
ない実施例1及び比較例1に比べると摩擦係数のばらつ
きは小さい。 実施例2 前記実施例と同様にして焼結体を製造し、得られた焼結
体試験片について耐スカッフィング性を評価した。
【0017】各試験片について前記実施例と同じ試験機
を用いて下記条件でスカッフィング試験を行い、各滑り
速度毎にスカッフィングが生じた時の面圧を限界面圧と
して測定した。始めに滑り速度を1m/秒、初期荷重1
0kgfとし、5分後に荷重を20kgfに上げ、5分
間運転する10分間のならし運転後、1分間に5kgf
の割合で荷重を増加させて行く方法で測定した。
【0018】押付荷重:スカッフィング発生まで 滑り速度:2m/秒、4m/秒、6m/秒 使用潤滑油:SAE75W−90 油温:90℃ 給油方法:浸漬 使用相手材:実施例1と同じ 測定結果は図4に示すとおりであり、耐スカッフィング
性は順位1が水蒸気処理を施した実施例1、順位2がブ
ラスト処理と水蒸気処理を施した実施例2である。ブラ
スト処理のみを施した比較例2と無処理の比較例1は順
位3で同等である。このように、水蒸気処理を施した本
発明実施例は明らかに耐スカッフィング性に優れてい
る。
【0019】図2に示す試験機を使用し、実施例1と同
一条件において摩擦係数(μ)=0.08レベルまでの
到達時間を測定した。その結果、表面粗さ15μmRz
の比較例3は到達時間が13時間であり、表面粗さ17
μmRzの比較例4は到達時間が14時間30分であっ
た。表面粗さ30μmRzの実施例3は到達時間が15
時間の時点で摩擦係数(μ)は0.13であり、表面粗
さ35μmRzの実施例4は到達時間が15時間の時点
で摩擦係数(μ)は同じく0.13であった。実施例
3、4は摩擦係数(μ)の低下率が比較例3,4よりも
少なく且つ耐久性に優れていることがわかった。
【0020】また、図2に示す試験機を使用し、実施例
2と同一条件において耐スカッフィング性を評価した。
表面粗さ55μmRzの比較例5はスカッフィング限界
面圧が40kgf/cm2より小さい35kgf/cm2
であり、ブラスト処理と水蒸気処理を施した表面粗さ3
5μmRzの実施例5はスカッフィング限界面圧が45
kgf/cm2であり、水蒸気処理のみを施したものは
65kgf/cm2であった。表面粗さ50μmRz以
下のものはスカッフィング限界面圧を容易に40kgf
/cm2以上に維持することができる。
【0021】
【発明の効果】上記のとおり、本発明は、摩擦特性が安
定しており、相手コーンとの同期性および離脱性が優れ
ると共に、耐スカッフィング性にも優れ、また溶射膜の
研削加工や切削加工が不要であり、しかも品質の安定し
たシンクロナイザーリングを提供することができるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】シンクロナイザーリングの一例を示す斜視図で
ある。
【図2】実施例で使用した円筒−円筒平面接触式滑り摩
擦試験機の概要を示す説明図である。
【図3】図2の試験機で測定した摩擦係数を示すグラフ
である。
【図4】図2の試験機で測定したスカッフィング限界面
圧を示すグラフである。
【符号の説明】
100:歯形、 101:内摺面、 102:リング状条溝、 103:縦溝、 104:キー溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大宮 隆雄 栃木県下都賀郡野木町野木1111番地 日本 ピストンリング株式会社栃木工場内 (72)発明者 大村 繁美 愛知県西尾市小島町城山1番地 アイシ ン・エーアイ株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe系焼結合金からなるシンクロナイザ
    ーリングであって、少なくとも回転する相手部材との同
    期摺動および相手部材からの離脱を行う内周面に水蒸気
    処理が施され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】 Fe系焼結合金からなるシンクロナイザ
    ーリングであって、少なくとも回転する相手部材との同
    期摺動および相手部材からの離脱を行う内周面にブラス
    ト処理及び水蒸気処理が施されたことを特徴とするシン
    クロナイザーリング。
  3. 【請求項3】 Fe系焼結合金は2容量%〜12容量%
    の空孔率を有することを特徴とする請求項1又は請求項
    2記載のシンクロナイザーリング。
  4. 【請求項4】 少なくとも回転する相手部材との同期摺
    動および相手部材からの離脱を行う内周面の粗さが19
    〜50μmRzであることを特徴とする請求項1ないし
    請求項3のいずれかに記載のシンクロナイザーリング。
JP25834395A 1995-04-21 1995-10-05 シンクロナイザーリング Pending JPH094652A (ja)

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JP9722595 1995-04-21
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3039604A1 (ja) * 2015-07-28 2017-02-03 Hoerbiger Antriebstechnik Hold
CN108994306A (zh) * 2018-07-27 2018-12-14 广东东睦新材料有限公司 一种粉末冶金同步器齿毂烧结硬化工艺
WO2018235093A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Texspin Bearings Limited Improved double and triple cone synchronizer

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