JPS63238258A - 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り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１が回転するテーパーコーン
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当シ面は高面圧を受
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％、　　Ａ！：２〜８％、Ｓｉ：０．
２〜２％、 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、さらに必要に応じて、 （ａ）　　Ｍｎ：　Ｏ，１〜５　％。

（ｂ）　　Ｓｎ：　０．１〜３　％、 （ｃ）　　Ｔｉ％Ｚｒ、およびＣｒのうちの１種または
２種以上：０．０５〜０．５チ、 以上（ａ）〜（Ｃ）のうちのｌｆｌ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系合金で構成し、かつ相手部材との当シ面の所要個
所、すなわちテーパーコーンやキー、さらにノ・プスリ
ープのチャンファのうちの少なくともいずれかの相手部
材との当り面に、酸化アルミニウム（Ｍ２Ｏ３）を主体
とする酸化膜層な０．１〜１０μ麓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りに
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よ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Ａｇ２０３−２ｎＯ□系やＡ！２０３−　Ｚｎ
Ｏ７−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Ａ１：２％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Ａｌｌ：８％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、それぞれＺｎ：２０〜
４０％、Ａ！：２〜８％と定めた。

（ｂ）　　Ｓｉと、Ｆｅ、　Ｎｉ、およびＣ。

Ｓｌと％Ｆｅ、Ｎｉ、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、リングの強度と耐摩耗性を向上させ、かつこの金
属間化合物は酸化膜層中にあっては、これの耐焼付は性
を向上させる作用があるが、その含有量が、それぞれＳ
ｉ：０．２％未満、Ｆｅ１Ｎｉ。

Ｃｏ：Ｏ，１％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、Ｓｉにあっては２チを越えると
溶解時にスラグの発生が多くなり、またＦｅ。

Ｎｉ、Ｃｏにあっては６％を越えると靭性が低下するよ
うになることから、　Ｓｉの含有量を０．２〜２％。

Ｆｅ、Ｎｉ　、　Ｃｏの含有量を０．１〜６チと定めた
。

（ｃ）　　Ｍｎ Ｍｎ成分には、素地に固溶して、強度を向上させると共
に、金属間化合物を微細化し、かつ自体もＳｌと結合し
て金属間化合物を形成して、特に酸化膜層の耐摩耗性を
一段と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
の効果が得られず、一方その含有量が５−を越えると、
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０．１〜５％と定めた。

［ａｌ　　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ｔｌＫ応じて
含有されるが、その含有量が０．１蝿未満では、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蝿を越えると、熱間加工性が低下す
るようになることから、その含有量を０．１〜３チと定
めた。

（ｅ）　　Ｔｉ、Ｚｒ、およびＣｒ これらの成分には、組織を微細化すると共に。

粒界を強化して耐摩耗性を向上させるほか、自らもＦｅ
％Ｎ１％Ｃｏ、あるいは８ｎと結合して微細な金属間化
合物を形成し、特に酸化膜層の耐摩耗性および耐焼付は
性を一段と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０．０５嗟未
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１，５チを越えると、溶解鋳造時に揚
泥れが悪くなることから、その含有量を００５〜１．５
％と定めた。

なお、不可避不純物として、Ｐや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含量
で１％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−以下の範囲で含有が許容される
。

（ｆ）　　＃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５る作用がある＃１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シ、さらにこの酸化膜層には、
輝部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０．１〜１０μ重と定め
た。

〔実施例〕

つぎに、この発明の同期リングを実施例により具体的に
説明する。

通常の高周波炉を用い、それぞれ第１！Ｉｉ！に示され
る成分組成をもったＣｕ系合金溶湯な調製し、金星鋳造
にて、直径：２００１１１１φＸ長さ＝４００鵡のビレ
ットを形成し、このビレットを押出しプレスにて直径：
６０ｔｌｌφの丸棒に押出し、この丸棒を所定の長さに
切断した後、４Ｅ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、１
５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を表面全体に形成する
ことによって、内径：５８ａφ×厚さ：４Ｂの寸法をも
ち、かつチャンファ数＝３６個の本発明同期リノグ１〜
２３、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：１２００ｒ＋ｐ
、ｍ、　　、 押付は荷重：５７ゆ、 油二８０番ミッションオイル、 油温ニア０℃、 アーパーコーンの作動二〇、３〜０．３５秒の同期時間
でｇｏｏｏｏ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Ｋ。

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：９０ｋｇ、 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：０．２５〜０．３秒の同期時間
で５０００回、 の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１〜２３
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、すぐれた耐李耗性を示すのに
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子る斜視図である。 １・・・テーパーコーン摩擦面（内面）。 ２・・・チャンファ、 ３・・・キー溝。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、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％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、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％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、さらに、 Ｔｉ、Ｚｒ、およびＣｒのうちの１種または２種以上：
   ０．０５〜１．５％、 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。
5. （５）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、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。
6. （６）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、さらに、 Ｍｎ：０．１〜５％、 Ｔｉ、Ｚｒ、およびＣｒのうちの１種または２種以上：
   ０．０５〜１．５％、 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。
7. （７）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、さらに、 Ｓｎ：０．１〜３％、 Ｔｉ、Ｚｒ、およびＣｒのうちの１種または２種以上：
   ０．０５〜１．５％、 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。
8. （８）Ｚｎ：２０〜４０％、Ａｌ：２〜８％、Ｓｉ：０
   ．２〜２％、 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、さらに、 Ｍｎ：０．１〜５％、Ｓｎ：０．１〜３％、Ｔｉ、Ｚｒ
   、およびＣｒのうちの１種または２種以上：０．０５〜
   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。