JPS63238256A - Ｃｕ系合金製変速機用同期リング - 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〕 この発明は、特に相手部材との当シ面の初期なじみ性に
すぐれ、かつ耐摩耗性にもすぐれたＣｕ系合金製変速機
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ｌが回転するチー・ぐ−コー
ンとの当シ面となシ、この当シ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
はキーが嵌合するキー溝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問題点〕

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との１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
て輝部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。

〔問題点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（以下チは重量％を示す）。

Ｚｎ：２０〜４０％％ＡＡ：２〜８％、ＴｉおよびＺｒ
のうちの１種または２穐：０．１〜３チ、 Ｆｅ％Ｎｉ、およびＣｏのうちの１撫または２種以上二
〇、１〜４％、 を含有し、さらに必要に応じて Ｍｎ　：　０．１〜５％、およびＳｎ：　０．１〜３　
％、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を有するＣＵ系合金で構成し、
かつ相手部材との当り面の所要個所、すなわちチー・ξ
−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との尚シ面に、酸化
アルミニウム（、ｌＶ！２ｏ３）を主体とする酸化膜層
をＯ，１〜１０μｍの平均層厚で形成したＣｕ合金製変
速機用同期リングにおいては、変速機の高出力化に伴う
高面圧下での使用条件でも、すぐれた初期なじみ性を示
し、使用初期における異常摩耗の発生が抑制されるよう
にな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、成分組成および酸化膜層の平均層厚を上記の通シに
限定した理由を説明する。

（ａ）　　ＺｎおよびＭ これらの成分は、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と共に、同期リングに
必要な強度と靭性を付与し、さらに初期なじみ性が良好
で、かつ金属同志の摩耗にょる輝部摩耗や凝着による焼
付き現象を防止する酸化膜層、すなわちＡｌ２Ｏ３を主
体としたＡｌ２Ｏ５−ＺｒＯ２系やＡ１２０５−　Ｚｎ
Ｏ２−ＣｕＯ系の酸化膜層なリング表面に形成するのに
不可欠な成分であるが、その含有量がＺｎ：２０％未満
およびＡｌｉ：２％未満では、所望の特性および酸化膜
層を確保することができず。

一方その含有量がＺｎ：４０％およびＡＪｌ：８％を越
えると、靭性が低下するようになることがら、その含有
量を、それぞれＺｎ：２０〜４０％、Ａ１＝２〜８％と
定めた。

（ｂ）　　ＴｉおよびＺｒと、Ｆｅ％Ｎｉ、およびｃ。

Ｔｉおよび／またはＺｒと、　Ｆｅ％Ｎ１、およびＣｏ
のうちの１種または２種以上とは、素地に微細に分散す
る金属間化合物を形成して、強度および靭性な向上させ
、さらに耐摩耗性を向上させ、また酸化膜層中にも分散
含有して、これの耐摩耗性を向上させる作用があるが、
その含有量が、それぞれ０．１チ未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量がそれぞれ３％お
よび４％を越えると、金属間化合物の童が多くなシすぎ
て、切削性が低下するようになることから、その含有量
を。

Ｔｉ、Ｚｒについては０．１〜３％、Ｆｅ％Ｎｉ、Ｃｏ
については、０．１−４チと定めた。

（ｃ）　　Ｍｎ Ｍｎ成分には、素地に固溶して、これを強化すると共に
、金属間化合物を微細球状化し、もって耐摩耗性を向上
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Ｏ，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５％を越えてもよシ一層
の向上効果が現われず、むしろ溶解時にスラグの発生が
多くなることから、その含有量をＯ，ｌ　ニー　５％と
定めた。

（ｄ）　　　５ｎ Ｓｎ成分には、特に凝着摩耗を防止し、もってすぐれた
耐焼付は性を確保する作用があるので、必要に応じて含
有されるが、その含有量が。、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３チを
越えると、熱間加工性が低下するようＫなることから、
その含有量を０．１〜３％と定めた。

なお、不可避不純物として、ｐ＋ｐｂ、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合量
で１チ以下であれば、特性に何らの影響を及ぼすもので
はないので、含量で１チ以下の範囲で含有が許容される
。

（ｅ）酸化膜層 酸化膜層には、ミクロ的に小さなボアが多数存在し、こ
のボアが実用時に油溜りとなって初期なじみ性を向上さ
せる作用があるほか、同期時にリングは摩擦接触するた
めに高温となるが、この酸化膜層は熱伝導性の低いもの
であることから、リング本体内部まで温度が上昇するの
を抑制する作用があり、さらにこの酸化膜層には、輝唖
摩耗や凝着摩耗などの異常摩耗が起らず、正常摩耗を進
行させる作用があるが、その平均層厚が０．１μｍ未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その平均層
厚が１０μｍを越えると、欠けや剥離が発生し易くなる
ことから、その平均層厚を０．１〜１０μｍと定めた。

〔実施例〕

つぎに、この発明の同期リングを実施例にょシ具体的に
説明する。

通常の高周波炉を用い、それぞれ第１表に示される成分
組成をもったＣｕ系合金溶湯を調製し、金型鋳造にて、
直径：２００ｍφ×長さ：　４００ｔｔａｔのビレット
を形成し、このビレットを押出しプレスにて直径：６０
朋φの丸棒に押出し、この丸棒を所定の長さに切断した
後、切断片に６００〜７５０℃の範囲内の温度にて熱間
鍛造を施し、さらに切削加工を施し、引続いて大気中、
１００〜３５０℃の範囲内の所定温度に、１５分〜６時
間の範囲内の所定時間加熱して、同じく第１表に示され
る平均層厚の酸化膜層な表面全体に形成することによっ
て、内径：５８顛φ×厚さ：４間の寸法をもち、かつチ
ャンスア数＝３６個の本発明同期リング１〜２１および
比較同期リング１〜８をそれぞれ製造した。

なお、比較同期リング１〜８は、成分組成および酸化膜
層の平均層厚のうちのいずれかの条件（第１表に※印を
付したもの）がこの発明の範囲から外れたものである。

つぎに、この結果得られた各種の同期リングについて、 相手部材たるテーパーコーンの回転数：１１００ｒ、ｐ
、ｍ＋、 押付は荷重：５５に９、 油：８０番ミッションオイル、 油温ニア０℃、 テーパーコーンの作動二０．３〜０．３５秒の同期時間
で２００００回。

の条件でシンクロ耐久試験を行ない、リング内面におけ
る落ち込み量（摩耗量）、凝着摩耗の有無、初期（５０
０回まで）および後期（安定期）の摩擦係数をそれぞれ
測定および観察し、さらに。

相手部材たるテーパーコーンの回転数：２０００ｒ、　
ｐ、　ｍ＋、 押付は荷重＝９０ゆ、 油二８０番ミッションオイル、 油温ニア０℃、 テーパーコーンの作動：０．２５〜０．３秒の同期時間
で５０００回、 ノ条件でシンクロ耐久試験を行ない、リングにおけるワ
レおよび変形の有無を観察した。これらの結果を第１表
に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明同期リング１〜２１
は、いずれも高強度および高靭性を有し。

特に高面圧条件にもかかわらず、実用初期におけるなじ
み性にすぐれ、異常摩耗の発生もなく、すぐれた耐摩耗
性を示すのに対して、比較同期リング１〜８に見られる
ように、構成要件のうちのいずれかの要件でもこの発明
の範囲から外れると、前記特性のうち少なくともいずれ
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系合金製変速機用同期リ
ングは、高強度と高靭性を有し、特に初期なじみ性にす
ぐれ、変速機の高出力化に伴う苛酷な条件下での実用に
際しても、輝部摩耗や凝着摩耗などの異常摩耗の発生が
なく、すぐれた耐摩耗性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・・・テーパーコーン摩擦面（内面）、２・・・チャ
ンファ、 ３・・・キー溝。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｔｉおよ
   びＺｒのうちの１種または２種：０．１〜３％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏ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系合金で構成され、かつ相手部
   材との当り面の所要個所に、酸化アルミニウムを主体と
   した酸化膜層を０．１〜１０μｍの平均層厚で形成して
   なるＣｕ系合金製変速機用同期リング。
2. （２）２ｎ：２０〜４０％、Ａｔ：２〜８％、Ｔｉおよ
   びＺｒのうちの１種または２種：０．１〜３％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜４％、 を含有し、さらに、 Ｍｎ：０．１〜５％、 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系合金で構成され、かつ相手部
   材との当り面の所要個所に、酸化アルミニウムを主体と
   した酸化膜層を０．１〜１０μｍの平均層厚で形成して
   なるＣｕ系合金製変速機用同期リング。
3. （３）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｔｉおよ
   びＺｒのうちの１種または２種：０．１〜３％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜４％、 を含有し、さらに、 Ｓｎ：０．１〜３％、 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系合金で構成され、かつ相手部
   材との当り面の所要個所に、酸化アルミニウムを主体と
   した酸化膜層を０．１〜１０μｍの平均層厚で形成して
   なるＣｕ系合金製変速機用同期リング。
4. （４）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｔｉおよ
   びＺｒのうちの１種または２種：０．１〜３％、 Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｏのうちの１種または２種以上：
   ０．１〜４％、 を含有し、さらに、 Ｍｎ：０．１〜５％、Ｓｎ：０．１〜３％、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系合金で構成され、かつ相手部材との当り
   面の所要個所に、酸化アルミニウムを主体とした酸化膜
   層を０．１〜１０μｍの平均層厚で形成してなるＣｕ系
   合金製変速機用同期リング。