JPH076041B2 - Fe-based sintered alloy transmission synchronization ring - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高強度と、すぐれた耐摩耗性と相手部材と
のなじみ性を有するFe系焼結合金製変速機用同期リング
に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Fe-based sintered alloy transmission synchronizing ring having high strength, excellent wear resistance, and compatibility with a mating member. is there.

〔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
との高面圧下での断続的面接触を受け、また外周面に、
その外縁にそつて所定間隔おきに設けたチヤンフア２が
ハブスリーブのチヤンフア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、したがつてその製造には、これ
らの特性をもつ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。[Prior Art] Conventionally, generally, a transmission synchronizing ring is subjected to intermittent surface contact under high surface pressure with a tapered cone whose inner surface 1 rotates, as illustrated in a perspective view in FIG. Also on the outer peripheral surface,
Since the chamfers 2 provided at predetermined intervals along the outer edge thereof have a function of engaging with the chamfers of the hub sleeve, it is required to have strength, wear resistance, and compatibility with a mating member. High-strength brass having these characteristics is often used in its manufacture. In addition to the above, there is a so-called pin type of synchronizing ring in which a screw is provided on the outer peripheral side and rubs against a mating taper cone on the outer peripheral side.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、近年の変速機に対する高出力化および軽量化に
対する要求は厳しく、これに伴つて同期リングに対して
も、より一段の強度、耐摩耗性、およびなじみ性が要求
されるようになつているが、従来の高力黄銅製のもので
は、これに十分対応することができないのが現状であ
る。However, in recent years, demands for higher output and lighter weight of transmissions have become strict, and accordingly, further higher strength, wear resistance, and conformability have also been required for the synchronizing ring. However, the current situation is that conventional high strength brass products cannot sufficiently cope with this.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明者等は、上記のような要求に十分対応す
ることができる変速機用同期リングを開発すべく研究を
行なつた結果、重量％で（以下、成分組成に関する％は
重量％を示す）、 C:0.1〜0.9％、 CuおよびNiのうちの１種または２種:0.2〜８％、 B:0.02〜0.5％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成、並び
に0.05〜５容量％の空孔率を有するFe系焼結合金本体の
少なくともテーパーコーン摩擦面に、硬質のNi−Ｐ化合
物層を３〜80μｍの平均層厚で形成してなるFe系焼結合
金製変速機用同期リングは、高強度と、すぐれた耐摩耗
性および相手部材とのなじみ性を有し、したがつて変速
機の高出力化および軽量化に十分対応できるという知見
を得たのである。Therefore, the inventors of the present invention have conducted research to develop a transmission synchronization ring that can sufficiently meet the above-mentioned requirements, and as a result, the weight% (hereinafter,% relating to the component composition is the weight% C), 0.1 to 0.9%, Cu or Ni, one or two kinds: 0.2 to 8%, B: 0.02 to 0.5%, and the balance of Fe and inevitable impurities, and 0.05. Made of a Fe-based sintered alloy having a porosity of ˜5% by volume and a hard Ni—P compound layer having an average layer thickness of 3 to 80 μm formed on at least the tapered cone friction surface of the Fe-based sintered alloy body. It has been found that the transmission synchronization ring has high strength, excellent wear resistance, and compatibility with the mating member, and therefore can sufficiently cope with higher output and lighter weight of the transmission. .

つぎに、この発明の同期リングにおいて、成分組成およ
び空孔率、並びにNi−Ｐ化合物の平均層厚を上記の通り
に限定した理由を説明する。Next, the reasons why the composition and porosity of the synchronizing ring of the present invention and the average layer thickness of the Ni-P compound are limited as described above will be explained.

（ａ） Ｃ Ｃ成分には、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0.9％を越えると、靱
性が低下して、衝撃による割れが発生し易くなるほか、
相手攻撃性も増大するようになることから、その含有量
を0.1〜0.9％と定めた。(A) CC component has an effect of improving strength and wear resistance, but if its content is less than 0.1%, the desired effect cannot be obtained, while its content exceeds 0.9%. When the toughness is reduced, impact cracking is more likely to occur, and
Since the opponent's aggressiveness will also increase, the content was set to 0.1 to 0.9%.

（ｂ） NiおよびCu これらの成分には、強度、耐摩耗性、およびなじみ性を
向上させる作用があるが、その含有量が0.2％未満では
前記作用に所望の向上効果が見られず、一方８％を越え
て含有させてもより一層の向上効果が得られないことか
ら、その含有量を0.2〜８％と定めた。(B) Ni and Cu These components have the effect of improving the strength, wear resistance, and conformability, but if the content is less than 0.2%, the desired improving effect on the above action is not observed. Even if the content exceeds 8%, no further improvement effect can be obtained, so the content was defined as 0.2 to 8%.

（ｃ） Ｂ Ｂ成分には、焼結性を向上させるほか、靱性および強度
を向上させる作用があるが、その含有量が0.02％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0.5％を越えると、靱性が低下するようになること
から、その含有量を0.02〜0.5％と定めた。(C) BB component has the effect of improving the toughness and strength as well as improving the sinterability, but if the content is less than 0.02%, the desired effect of the above effect cannot be obtained. If the content exceeds 0.5%, the toughness will decrease, so the content was set to 0.02 to 0.5%.

なお、不可避不純物として、Si、Ｓ、およびＰ成分を含
有するが、これらの成分は合量で0.5％を越えて含有す
るようになると、強度および靱性が低下するようになる
ので、合量で0.5％以下の含有にとどめなければならな
い。Although Si, S, and P components are contained as unavoidable impurities, if these components exceed 0.5% in total, strength and toughness will decrease, so the total amount will be The content must be 0.5% or less.

B.空孔率 合金中の空孔には、実用時に油溜りとなつて、特にリン
グ内面の初期なじみ性を向上させ、かつこれの温度上昇
を抑制して凝着摩耗を防止するほか、硬質のNi−Ｐ化合
物層の浸透を促進して、これの層厚を増大せしめ、もつ
て耐摩耗性を向上させ、さらに空孔面に薄い酸化膜を形
成して摩耗を正常化する作用があるが、その割合が0.05
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％と定めた。B. Porosity The voids in the alloy serve as oil reservoirs during practical use, in particular to improve the initial conformability of the inner surface of the ring, and to suppress the temperature rise of these to prevent adhesive wear and Has the effect of promoting the penetration of the Ni-P compound layer, increasing the layer thickness of the Ni-P compound layer, and thus improving the wear resistance, and further forming a thin oxide film on the pore surface to normalize the wear. But the ratio is 0.05
If it is less than 5% by volume, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5% by volume, the strength decreases and it cannot be used for practical use.
It was set at 5%.

C.Ni−Ｐ化合物層の平均層厚 その平均層厚が３μｍ未満では、所望のすぐれた耐摩耗
性を長期に亘つて確保することができず、一方その平均
層厚が80μｍを越えると靱性が低下するようになること
から、その平均層厚を３〜80μｍと定めた。C. Ni-P compound layer average layer thickness If the average layer thickness is less than 3 μm, desired excellent wear resistance cannot be ensured for a long period of time. On the other hand, if the average layer thickness exceeds 80 μm, toughness is obtained. Therefore, the average layer thickness is determined to be 3 to 80 μm.

〔実施例〕〔Example〕

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。Next, the synchronizing ring of the present invention will be specifically described by way of examples.

原料粉末として、いずれも200mesh以下の粒度を有す
る、黒鉛粉末、Cu粉末、Ni粉末、Fe粉末、およびFe-B合
金（B:12％含有）粉末を用意し、これら原料粉末をそれ
ぞれ第１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、5.5ton/cm²の圧力にて圧粉体にプレス成形
し、これら圧粉体を700〜900℃の範囲内の所定温度で仮
焼結した後、これら仮焼結体の一部を温間で、 ６〜8ton/cm²の範囲内の圧力を用いて再加圧し（第１表
の備考欄に再加圧の有無を表示）、ついで、前記仮焼結
体、並びにこれの再加圧仮焼結体を、アンモニア分解ガ
ス中、1000〜1200℃の範囲内の所定温度に１時間保持の
条件で焼結して実質的に配合組成と同一の成分組成をも
つた焼結体を成形し、さらにこれら焼結体の一部には、
800〜1000℃の範囲内の温度で熱間鍛造を施し（第１表
の備考欄に熱間鍛造の有無を表示）、この結果として同
じく第１表に示される各種の空孔率とし、引続いて90℃
のメツキ液中に浸漬の無電解メツキを施して、その内面
だけに同じく第１表に示される平均層厚のNi−Ｐ化合物
層を形成し、最終的に350〜450℃の範囲内の温度に0.5
時間保持の条件で熱処理を施すことによつて、第１図に
示される形状および内径:58mmφ×厚さ:8mmの寸法をも
ち、かつ外面チヤンフア数:32本の本発明Fe系焼結合金
製変速機用同期リング（以下本発明焼結リングという）
１〜13および比較Fe系焼結合金製変速機用同期リング
（以下比較焼結リングという）１〜７をそれぞれ製造し
た。As raw material powders, graphite powder, Cu powder, Ni powder, Fe powder, and Fe-B alloy (B: 12% content) powder, each having a particle size of 200 mesh or less, were prepared, and these raw material powders are shown in Table 1 respectively. Blended to the blending composition shown in Fig. 1, mixed under normal conditions, and then press-molded into a green compact at a pressure of 5.5 ton / cm ² , and these green compacts are heated at a predetermined temperature within the range of 700 to 900 ° C. After pre-sintering, a part of these pre-sintered body is warmed, Re-pressurization is performed using a pressure within the range of 6 to 8 ton / cm ² (whether or not re-pressurization is indicated in the remarks column of Table 1), and then the pre-sintered body and re-pressure calcination thereof. The sintered body is sintered in ammonia decomposition gas at a predetermined temperature within a range of 1000 to 1200 ° C. for 1 hour to form a sintered body having substantially the same composition as the compounded composition, Furthermore, in some of these sintered bodies,
Hot forging was performed at a temperature in the range of 800 to 1000 ° C (whether or not hot forging is indicated in the remarks column of Table 1), and as a result, various porosities also shown in Table 1 were obtained. Then 90 ℃
Electroless plating is performed by immersing in the plating solution described above to form a Ni-P compound layer having the average layer thickness shown in Table 1 on the inner surface only, and finally at a temperature within the range of 350 to 450 ° C. To 0.5
By heat treatment under the condition of holding time, it is made of the Fe-based sintered alloy of the present invention having the shape and inner diameter: 58 mmφ × thickness: 8 mm shown in Fig. 1 and the outer surface chamfer number: 32 Synchronous ring for transmission (hereinafter referred to as the sintered ring of the present invention)
1 to 13 and comparative Fe-based sintered alloy transmission synchronizing rings (hereinafter referred to as comparative sintered rings) 1 to 7 were manufactured.

なお、比較焼結リング１〜７は、成分組成、空孔率、お
よびNi−Ｐ化合物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。The comparative sintered rings 1 to 7 have the same composition as any one of the component composition, the porosity, and the average layer thickness of the Ni-P compound layer (marked with * in Table 1). It is out of the range.

つぎに、この結果得られた各種の焼結リングについて、
強度を評価する目的で抗折力を測定し、さらに、 相手材たるテーパーコーンの回転数:1000r.p.m.、 同テーパーコーンの材質:SCM21の浸炭焼入れ材、 押付け荷重:90kg、 油:80番ミツシヨンオイル、 油温:90℃、 テーパーコーンの作動態様:1秒押し付けて２秒引離し、 サイクル:6000サイクル、 の条件での単体摩耗試験、並びに、 テーパーコーンの回転数:1200r.p.m.、 テーパーコーンの押付け荷重:50kg、 相手材たるテーパーコーンおよびハブスリーブの材質:S
CM-21の浸炭焼入れ材、 同期時間:0.3秒〜0.4秒（回数:5万回）、 油:90番ミツシヨンオイル、 油温:70℃、 の条件でのベンチ試験を行ない、前者の単体摩耗試験で
は、リングにおける割れの有無、リングのテーパーコー
ン摩擦面（以下内面という）の最大摩耗量、相手材の最
大摩耗量（なお、前記の最大摩耗量は、いずれも落ち込
み量測定用標準品を準備し、その落ち込み量をもつて示
した。）、リング内面の焼付きの有無、リング内面の初
期（500回まで）および後期（安定期）の摩擦係数、お
よびリング内面の初期摩耗の有無を観察し、また後者の
ベンチ試験では、チヤンフアの異常摩耗の有無、および
同期時の異常（異常音、異常油温上昇）の有無をそれぞ
れ測定した。これらの結果を第２表に示した。Next, regarding the various sintered rings obtained as a result,
The transverse rupture strength was measured for the purpose of evaluating the strength, and the number of revolutions of the counterpart cone, the taper cone, was 1000 rpm. Shion oil, oil temperature: 90 ° C, operation mode of taper cone: 1 second pressing and 2 second separation, cycle: 6000 cycles, single wear test, and taper cone rotation speed: 1200r.pm, taper Cone pressing load: 50 kg, mating material taper cone and hub sleeve material: S
CM-21 carburized and hardened material, synchronization time: 0.3 seconds to 0.4 seconds (number of times: 50,000 times), oil: No. 90 mesh oil, oil temperature: 70 ° C, bench test under the conditions of the former single unit In the wear test, the ring has cracks, the maximum wear of the ring's taper cone friction surface (hereinafter referred to as the inner surface), and the maximum wear of the mating material (the maximum wear is all standard products for measuring the amount of depression). Was prepared, and the amount of the drop was shown.), The presence or absence of seizure on the inner surface of the ring, the friction coefficient of the inner surface of the ring (up to 500 times) and the latter period (stable phase), and the presence of initial wear on the inner surface of the ring. In the latter bench test, the presence or absence of abnormal wear of the changhua and the presence or absence of abnormality during synchronization (abnormal sound, abnormal oil temperature rise) were measured. The results are shown in Table 2.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

第２表に示される結果から、本発明焼結リング１〜13
は、いずれも高強度を有し、かつ耐磨耗性およびなじみ
性にもすぐれているのに対して、比較焼結リング１〜７
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、前記特性のうちの少な
くともいずれかの特性が劣つ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。From the results shown in Table 2, the present invention sintered rings 1 to 13
All have high strength and are excellent in wear resistance and conformability, while comparative sintered rings 1 to 7
As can be seen from the above, when any of the constituents is out of the scope of the present invention, it is clear that at least one of the above characteristics becomes inferior. Needless to say, the same result can be obtained with a pin type synchronizing ring.

上述のように、この発明のFe系焼結合金製変速機用同期
リングは、高強度と、すぐれた耐摩耗性および相手部材
とのなじみ性を有するので、変速機の高出力化および軽
量化に伴う薄肉化および小型化に十分満足して対応する
ことができるのである。As described above, since the Fe-based sintered alloy transmission synchronizing ring of the present invention has high strength, excellent wear resistance, and compatibility with a mating member, the transmission has high output and light weight. Therefore, it is possible to fully satisfy the requirements for thinning and downsizing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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……チヤンフ
ア。FIG. 1 is a perspective view illustrating a transmission synchronization ring. 1 …… Tapered cone friction surface (inner surface), 2 …… Chanhua.

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｄ 23/06 Ｋ Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code Office reference number FI technical display area F16D 23/06 K

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】C:0.1〜0.9％、 CuおよびNiのうちの１種または２種:0.2〜８％、 B:0.02〜0.5％、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成（以上
容量％）、並びに0.05〜５容量％の空孔率を有するFe系
焼結合金本体の少なくともテーパーコーン摩擦面に、硬
質のNi−Ｐ化合物層を３〜80μｍの平均層厚で形成して
なるFe系焼結合金製変速機用同期リング。1. A composition containing C: 0.1 to 0.9%, one or two of Cu and Ni: 0.2 to 8%, B: 0.02 to 0.5%, and the balance Fe and unavoidable impurities ( And a hard Ni—P compound layer having an average layer thickness of 3 to 80 μm on at least the tapered cone friction surface of the Fe-based sintered alloy body having a porosity of 0.05 to 5% by volume. Synchronous ring for transmission made of Fe-based sintered alloy.