JP2605814B2 - Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング - Google Patents
Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リングInfo
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- JP2605814B2 JP2605814B2 JP63199469A JP19946988A JP2605814B2 JP 2605814 B2 JP2605814 B2 JP 2605814B2 JP 63199469 A JP63199469 A JP 63199469A JP 19946988 A JP19946988 A JP 19946988A JP 2605814 B2 JP2605814 B2 JP 2605814B2
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- based sintered
- sintered alloy
- porosity
- ring made
- volume
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
- F16D23/025—Synchro rings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
- Structure Of Transmissions (AREA)
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ぐれ、さらに耐摩耗性にもすぐれた
Cu系焼結合金製変速機同期リングに関するものである。
の初期なじみ性にすぐれ、さらに耐摩耗性にもすぐれた
Cu系焼結合金製変速機同期リングに関するものである。
従来、一般に、変速機同期リングは、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、一方外
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、変速機同期リングには、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。
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、一方外
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、変速機同期リングには、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。
しかし、近年の変速機の高出力化に伴い、上記の従来
高力黄銅製変速機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。
高力黄銅製変速機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。
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％は重量％を示す）、 Al:10％超〜15％、 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、さらに必要に応じて、 Zn:0.1〜10％、Sn:0.1〜４％、 Mn:0.1〜８％、 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
焼結合金製変速機同期リングにおいては、いずれも上記
の組成と合まって、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
期なじみ性が確保され、かつ前記の0.05〜５容量％の空
孔率、いいかれえば95〜99.5％の高い理論密度比によっ
て変速機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面圧下での使用で
も、初期なじ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。
変速機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％は重量％を示す）、 Al:10％超〜15％、 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、さらに必要に応じて、 Zn:0.1〜10％、Sn:0.1〜４％、 Mn:0.1〜８％、 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
焼結合金製変速機同期リングにおいては、いずれも上記
の組成と合まって、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
期なじみ性が確保され、かつ前記の0.05〜５容量％の空
孔率、いいかれえば95〜99.5％の高い理論密度比によっ
て変速機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面圧下での使用で
も、初期なじ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、以下に変速機同期リングを構成するCu系焼結合金
の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。
って、以下に変速機同期リングを構成するCu系焼結合金
の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） Al Al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
強度を付与し、さらに局部的高温加熱によって生じる塑
性流動が原因の凝着摩耗（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10％以下では前記作用
に所望のすぐれた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10％超〜15％と定めた。
素地の耐摩耗性を向上させるほか、同期リングに必要な
強度を付与し、さらに局部的高温加熱によって生じる塑
性流動が原因の凝着摩耗（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10％以下では前記作用
に所望のすぐれた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10％超〜15％と定めた。
（ｂ） Fe,Ni、およびCoとCr,Ti,V、およびZr Fe,Ni,Coと、Cr,Ti,V,Zrとは、相互に結合して、素地
に微細に分散する金属間化合物を形成し、強度および耐
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％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６％および４％を越えると、金
属間化合物の量が多くなりすぎて、切削性が低下するよ
うになることから、その含有量を、Fe,Ni,Coについては
0.1〜６％、Cr,Ti,V,Zrについては0.1〜４％と定めた。
に微細に分散する金属間化合物を形成し、強度および耐
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％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６％および４％を越えると、金
属間化合物の量が多くなりすぎて、切削性が低下するよ
うになることから、その含有量を、Fe,Ni,Coについては
0.1〜６％、Cr,Ti,V,Zrについては0.1〜４％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があるので、必要に応
じて含有されるが、その含有量が、Zn:0.1％未満、およ
びSn:0.1％未満では前記作用に所望の向上効果が得られ
ず、一方その含有量がそれぞれZn:10％、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。
って生ずる焼付けを防止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、Zn:0.1％未満、およ
びSn:0.1％未満では前記作用に所望の向上効果が得られ
ず、一方その含有量がそれぞれZn:10％、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） 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、もって強度および耐
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
の向上効果が得られず、一方その含有量が８％を越えて
もより一層の向上効果が現われないことから、その含有
量を0.1〜８％と定めた。
に、金属間化合物を微細球状化し、もって強度および耐
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
の向上効果が得られず、一方その含有量が８％を越えて
もより一層の向上効果が現われないことから、その含有
量を0.1〜８％と定めた。
（ｅ） 空孔率 空孔は、実用時に油溜りとなり、相手部材との接触摺
動面が高面圧を受けても、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、
もって輝面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0.05〜５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。
動面が高面圧を受けても、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、
もって輝面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0.05〜５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。
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。
つぎに、この発明の変速機同期リングを実施例により
具体的に説明する。
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Al粉末、Fe粉末、Ni粉末、Co粉末、Cr粉末、Ti粉末、
Ｖ粉末、Zr粉末、Zn粉末、Sn粉末、およびMn粉末を用意
し、これら原料粉末をそれぞれ第1,2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/cm2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、Ａ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:54mm×厚さ:3.5mm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同期
リング（以下本発明焼結リングという）１〜16および比
較Cu系焼結合金製変速機同期リング（以下比較焼結リン
グという）１〜６をそれぞれ製造した。
るAl粉末、Fe粉末、Ni粉末、Co粉末、Cr粉末、Ti粉末、
Ｖ粉末、Zr粉末、Zn粉末、Sn粉末、およびMn粉末を用意
し、これら原料粉末をそれぞれ第1,2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/cm2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、Ａ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:54mm×厚さ:3.5mm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同期
リング（以下本発明焼結リングという）１〜16および比
較Cu系焼結合金製変速機同期リング（以下比較焼結リン
グという）１〜６をそれぞれ製造した。
なお、比較焼結リング１〜６は、いずれもこれを構成
するCu系焼結合金の合金成分のうちのいずれかの成分含
有量、あるいは空孔率（第２表および第３表に※印を付
す）がこの発明の範囲から外れたものである。
するCu系焼結合金の合金成分のうちのいずれかの成分含
有量、あるいは空孔率（第２表および第３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:1000r.p.m.、 押付け荷重:60kg、 油種:75Wミッションオイル、 油温:80℃、 テーパーコーンの作動:0.4〜0.5の同期時間で15000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３表に示した。
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:1000r.p.m.、 押付け荷重:60kg、 油種:75Wミッションオイル、 油温:80℃、 テーパーコーンの作動:0.4〜0.5の同期時間で15000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３表に示した。
第１〜３表に示される結果から、本発明焼結リング１
〜16は、いずれも変速機同期リングに要求される高強度
（圧壊荷重で110kg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
とと合まって、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リング１〜６に見られるように、こ
れを構成するCu系焼結合金の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、ピンタイプの変速機同期リング
でも同様な結果が得られることは勿論である。
〜16は、いずれも変速機同期リングに要求される高強度
（圧壊荷重で110kg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
とと合まって、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リング１〜６に見られるように、こ
れを構成するCu系焼結合金の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、ピンタイプの変速機同期リング
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系焼結合金製変速機同期
リングは、高強度を有し、特に変速機の高出力化が伴う
高面圧付加条件での実用でも、すぐれたなじみ性を示
し、したがって輝面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。
リングは、高強度を有し、特に変速機の高出力化が伴う
高面圧付加条件での実用でも、すぐれたなじみ性を示
し、したがって輝面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。
第１図は変速機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
Claims (4)
- 【請求項１】Al:10％超〜15％、 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0.05〜５容
量％としたことを特徴とするCu系焼結合金製変速機同期
リング。 - 【請求項２】Al:10％超〜15％、 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、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0.05〜５容
量％としたことを特徴とするCu系焼結合金製変速機同期
リング。 - 【請求項３】Al:10％超〜15％、 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、さらに、 Mn:0.1〜８％ 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0.05〜５容
量％としたことを特徴とするCu系焼結合金製変速機同期
リング。 - 【請求項４】Al:10％超〜15％、 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、さらに、 Zn:0.1〜10％、Sn:0.1〜４％、 のうちの１種または２種と、 Mn:0.1〜８％、 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0.05〜５容
量％としたことを特徴とするCu系焼結合金製変速機同期
リング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63199469A JP2605814B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63199469A JP2605814B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250929A JPH0250929A (ja) | 1990-02-20 |
| JP2605814B2 true JP2605814B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=16408322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63199469A Expired - Lifetime JP2605814B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | Ｃｕ系焼結合金製変速機同期リング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605814B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2866384B2 (ja) * | 1988-11-04 | 1999-03-08 | オイレス工業株式会社 | 耐摩耗性を有する摺動部材用アルミニウム青銅鋳物 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5319109A (en) * | 1976-08-06 | 1978-02-22 | Nok Corp | Sintered c# alloy for sliding material |
| JPS5934223A (ja) * | 1982-08-19 | 1984-02-24 | 松下電器産業株式会社 | 自動炊飯装置 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP63199469A patent/JP2605814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0250929A (ja) | 1990-02-20 |
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