JPH10306353A

JPH10306353A - シンクロナイザリング

Info

Publication number: JPH10306353A
Application number: JP9112476A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Nakamura; 義勝中村; Tetsuo Masuyama; 哲男増山; Takao Omiya; 隆雄大宮; Hiroshi Takiguchi; 寛滝口
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-17
Also published as: US6261389B1; DE19817037A1; DE19817037C2; GB9806332D0; GB2324803A

Abstract

(57)【要約】【課題】変速機に用いられる高強度で、耐摩耗性に優
れたシンクロナイザリングを提供する。【解決手段】重量％で、Ｃ：0.2 〜1.0 ％、Ni：1.0
〜6.0 ％、Mo：0.6 〜3.0 ％、Cu：1.0 〜4.0 ％を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ基地組
織がマルテンサイトおよびベイナイトを主体とする組織
とするFe系焼結合金製とする。基地組織を体積％で、マ
ルテンサイト：57〜80％、ベイナイト：17〜40％、オー
ステナイト：８％以下とするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、変速機同期装置
用シンクロナイザリングに関し、とくに高強度と、耐摩
耗性に優れたFe系焼結合金製シンクロナイザリングに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、歯車のかみ合わせにより変速
を行う歯車変速機においては、一方の歯車の周速度が相
手方の歯車の周速度と同期しなければ変速の際に騒音を
発し、ときには歯の損傷を招くこともあるため、歯車を
かみ合わせる際に、双方の周速度を同期させるための同
期装置が用いられている。

【０００３】図２に同期装置の例を示す。図中、１点鎖
線は回転中心軸を示す。まず、シフトレバー（図示せ
ず）を動かすことにより、回転するスリーブ２が矢印方
向（Ｓ）へ移動し、シンクロナイザキー３がシンクロナ
イザリング４に当接し、これを押す。これにより、シン
クロナイザリング４の内周テーパ面40は相手部材として
のクラッチギア５のコーン部50に押しつけられ、発生す
る摩擦力によってクラッチギヤ５は回り始める。スリー
ブ２が更に矢印方向（Ｓ）に移動するとより大きな摩擦
力が発生し、スリーブ２の回転とクラッチギヤ５の回転
はぼぼ同じ周速度となる。同期が完了し、スリーブ２と
クラッチギヤ５の相対速度差が無くなった状態でスリー
ブ２をさらに矢印方向（Ｓ）に移動させるとスリーブ２
のスプライン21とクラッチギヤ５のスプラインチャンフ
ァ51が噛合って変速が完了する。

【０００４】シンクロナイザリング４は、図１に示すよ
うに、外周にスリーブ２のスプライン21と噛合うための
シンクロナイザチャンファ41を有し、内周テーパ面40に
は、同期化に引き込むための摩擦力を確保する凹凸状ト
ップランド42が形成されている。通常、シンクロナイザ
リング４は摺動時の摩擦に耐えられるように黄銅または
青銅系の特殊銅合金で作られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近のように
小型軽量化された同期装置では、同期化のために、シン
クロナイザリング内周テーパ面に形成されているトップ
ランドとギヤコーン部との接触面圧が高くなり、各部材
の摩耗が激しくなってきている。この問題を解決するた
めに、もっとも摩耗しやすいトップランドの硬化を目的
として、シンクロナイザリング内周テーパ面にMo、Al-S
i 等の溶射層を形成したり、樹脂被覆を行う等の対策が
試みられている。また、高強度を得るためには、焼結鍛
造を行う等の対策が試みられているが、いずれもコスト
高となる問題を残していた。

【０００６】この発明は、上記した問題を有利に解決
し、高強度で、耐摩耗性に優れたシンクロナイザリング
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、変速機の同
期装置に用いられるシンクロナイザリングであって、重
量％で、Ｃ：0.2 〜1.0 ％、Ni：1.0 〜6.0 ％、Mo：0.
6 〜3.0 ％、Cu：1.0〜4.0 ％を含有し、残部Feおよび
不可避的不純物からなり、かつ基地組織がマルテンサイ
トおよびベイナイトを主体とする組織を有するFe系焼結
合金からなることを特徴とするFe系焼結合金製シンクロ
ナイザリングである。

【０００８】また、この発明は、変速機の同期装置に用
いられるシンクロナイザリングであって、重量％で、
Ｃ：0.2 〜1.0 ％、Ni：1.0 〜6.0 ％、Mo：0.6 〜3.0
％、Cu：1.0 〜4.0 ％を含有し、残部Feおよび不可避的
不純物からなり、成形処理を１回および焼結処理を１回
施され、かつ基地組織がマルテンサイトおよびベイナイ
トを主体とする組織を有するFe系焼結合金からなること
を特徴とするFe系焼結合金製シンクロナイザリングであ
る。

【０００９】また、この発明では、前記基地組織が体積
％で、マルテンサイト：57〜80％、ベイナイト：17〜40
％、オーステナイト：８％以下からなるのが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明における焼結合金組成の
限定理由を説明する。Ｃ：0.2 〜1.0 ％Ｃは、所定の組織を得るために必要な元素であり、ま
た、強度、耐摩耗性を向上させるが、1.0 ％を超えると
強度、耐摩耗性が低下する。また、0.2 ％未満では、所
望の強度、耐摩耗性が得られない。このため、Ｃは0.2
〜1.0 ％の範囲に限定した。

【００１１】Ni：1.0 〜6.0 ％ Niは、焼入れ性を向上させ組織をマルテンサイト、ベイ
ナイトとする作用を有し、強度を向上させる。1.0 ％未
満では、これらの効果が認められず、一方、6.0 ％を超
えると耐摩耗性が低下する。このため、Niは1.0 〜6.0
％の範囲に限定した。

【００１２】Mo：0.6 〜3.0 ％ Moは、基地中に固溶しあるいは炭化物として析出し、基
地組織の強度を高め耐摩耗性を向上させる。さらに、焼
結時の焼入性を向上させる効果がある。しかし、0.6 ％
未満では、これらの効果が認められず、一方、3.0 ％を
超えて添加しても、添加量に見合う効果が得られない。
このため、Moは0.6 〜3.0 ％の範囲に限定した。

【００１３】Cu：1.0 〜4.0 ％ Cuは、基地中に固溶しあるいは析出し、基地組織の強度
を高める作用を有している。しかし、1.0 ％未満では、
これらの効果が認められず、一方、4.0 ％を超えると焼
結時の膨張を招くとともに、基地材質の脆化が著しくな
る。このため、Cuは1.0 〜4.0 ％の範囲に限定した。

【００１４】残部はFeおよび不可避的不純物である。不
可避不純物としては、Ｓ：0.03％以下、Mn：0.3 ％以下
は許容できる。また、この発明では、焼結合金の基地組
織をマルテンサイトおよびベイナイトを主体とする組織
とする。基地組織にフェライトあるいはパーライト組織
が析出すると強度が低下し、耐摩耗性が劣化する。この
ため、フェライト、パーライト組織の析出を防止したマ
ルテンサイトおよびベイナイトを主体とする組織とし
た。なお、微量のオーステナイトの存在は許容される。

【００１５】基地中のマルテンサイト組織の比率は、57
〜80％（体積％）とするのが好ましい。組織比率が57％
未満では、ベイナイトが増加し硬さが低下する。また、
オーステナイトが増加し、熱伝導性が低下し、スカッフ
ィング摩耗が発生しやすい。一方、80％を超えると強度
が低下する。このため、マルテンサイトは57〜80％（体
積％）の範囲とした。

【００１６】基地中のベイナイト組織の比率は、17〜40
％（体積％）とするのが好ましい。組織比率が17％未満
では、強度不足であり、一方、40％を超えると熱伝導性
が低下し、スカッフィング摩耗が発生しやすい。このた
め、ベイナイト組織は17〜40％（体積％）の範囲とし
た。基地組織としてマルテンサイトおよびベイナイトに
加えて、オーステナイトを８％以下含んでもよい。基地
組織中のオーステナイト量が８％を超えると、熱伝導性
が低下し、スカッフィング摩耗が発生しやすいため、好
ましくは８％以下とした。

【００１７】本発明の焼結合金材を得るには、Ｃ以外の
合金元素量を上記組成としたアトマイズ合金鋼粉に黒鉛
粉、潤滑剤を混合し、所定の寸法の金型内で加圧成形し
て圧粉体としたのち、焼結してもよい。使用する粉末の
粒度は200 μｍ以下とするのが好ましい。または、上記
した組成のMoを予合金した合金鉄粉に、上記組成となる
ようにNi粉、Cu粉を混合し、拡散焼鈍してNi、Cuを部分
合金化したのち、さらに黒鉛粉、潤滑剤を混合して、加
圧成形して圧粉体とし焼結してもよい。あるいは、鉄粉
に、Mo粉、Ni粉、Cu粉、黒鉛粉あるいはさらに潤滑剤を
混合したのち、加圧成形して圧粉体とし、焼結してもよ
い。なお、混合する黒鉛粉は、焼結合金で上記Ｃ組成と
なるように配合する。

【００１８】焼結は、1100〜1300℃で真空雰囲気中で行
うのが好ましい。焼結温度が1300℃を超えると、収縮過
大となり寸法精度が悪化し、一方、1100℃未満では強度
が低下する。焼結後、焼結体を2.5 ℃/s〜0.25℃/sの範
囲の冷却速度で冷却するのが好ましい。2.5 ℃/sを超え
る冷却速度では、ゆがみが発生しやすく平面度、真円度
の精度が低下し、また、0.25℃/s未満の冷却速度ではベ
イナイト量が多くなり、硬さが低下し、耐摩耗性が劣化
する。あるいは0.25℃/s未満の冷却速度では、フェライ
トの析出が見られ強度が低下する。

【００１９】この発明では、加圧成形は１回、焼結は１
回とする。加圧成形を２回以上行うと、焼結鍛造はコス
ト高となるため、加圧成形は１回とした。加圧成形１
回、焼結１回の条件では、焼結体の空孔率は７〜13体積
％となる。焼結後、切削加工等により製品に加工する。
なお、耐摩耗性をより向上させるために、表面処理とし
て水蒸気処理を施すのが好ましい。水蒸気雰囲気中で加
熱する水蒸気処理により表面に酸化物膜が形成され、耐
摩耗性が向上するとともに、さらに表面粗さが変化し、
摩擦係数を維持あるいは増加することができる。

【００２０】

【実施例】Fe-Mo 粉、Ni粉およびCu粉を表１に示す組成
になるように配合し、Fe-Mo 粉表面にNi、Cuを拡散付着
させた鋼粉とした。これら鋼粉100 重量部に黒鉛粉0.4
〜0.6 重量部およびステアリン酸亜鉛１重量部配合して
混合したのち、金型内で加圧成形し所定寸法の圧粉体と
した。これら圧粉体を真空雰囲気中、1140℃で焼結し焼
結体とし、製品寸法（内径71mmφ×厚さ９mm）に加工し
てシンクロナイザリングとした。

【００２１】これらシンクロナイザリングについて、顕
微鏡組織観察による各組織の比率、硬さ測定、引張強度
測定および摩耗試験を行った。その結果を表２に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表２から、本発明例は、従来例に比べ高硬
度および高強度を有し、耐強度性に優れている。また、
本発明例は、従来例に比べ、摩耗量が少なく耐摩耗性に
優れていた。

【００２５】

【発明の効果】本発明のシンクロナイザリングは、高強
度でかつ耐摩耗性に優れ、同期装置の小型軽量化に十分
対応でき、産業上格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】シンクロナイザリングを例示する斜視図であ
る。

【図２】同期装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１同期装置２スリーブ３シンクロナイザキー４シンクロナイザリング５クラッチギア 21 スプライン 40 内周テーパ面 41 シンクロナイザチャンファ 50 コーン部 51 スプラインチャンファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝口寛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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変速機の同期装置に用いられるシンクロ
ナイザリングであって、重量％で、Ｃ：0.2 〜1.0 ％、 Ni：1.0 〜6.0 ％、 Mo：0.6 〜3.0 ％、 Cu：1.0 〜4.0 ％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ
基地組織がマルテンサイトおよびベイナイトを主体とす
る組織を有するFe系焼結合金からなることを特徴とする
Fe系焼結合金製シンクロナイザリング。
【請求項２】変速機の同期装置に用いられるシンクロ
ナイザリングであって、重量％で、Ｃ：0.2 〜1.0 ％、 Ni：1.0 〜6.0 ％、 Mo：0.6 〜3.0 ％、 Cu：1.0 〜4.0 ％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、成形
処理を１回および焼結処理を１回施され、かつ基地組織
がマルテンサイトおよびベイナイトを主体とする組織を
有するFe系焼結合金からなることを特徴とするFe系焼結
合金製シンクロナイザリング。
【請求項３】前記基地組織が体積％で、マルテンサイ
ト：57〜80％、ベイナイト：17〜40％、オーステナイ
ト：８％以下からなる請求項１または２記載のFe系焼結
合金製シンクロナイザリング。