JPH0778277B2 - 鋼製シフトフォーク - Google Patents

鋼製シフトフォーク

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JPH0778277B2
JPH0778277B2 JP62200661A JP20066187A JPH0778277B2 JP H0778277 B2 JPH0778277 B2 JP H0778277B2 JP 62200661 A JP62200661 A JP 62200661A JP 20066187 A JP20066187 A JP 20066187A JP H0778277 B2 JPH0778277 B2 JP H0778277B2
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雄敏 蓑原
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/10Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H63/00Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/32Gear shift yokes, e.g. shift forks
    • F16H2063/324Gear shift yokes, e.g. shift forks characterised by slide shoes, or similar means to transfer shift force to sleeve

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車の手動変速機に使用される鋼製のシフ
トフォークに関し、特にギヤカップリングスリーブ(ハ
ブスリーブ)と摺動する爪部の耐摩耗性を向上させたシ
フトフォークに関するものである。
従来の技術 自動車の手動変速機におけるシフトフォークは、シフト
レバーの操作を同期装置のギヤカップリングスリーブに
伝達するためのものであり、その代表的な例を第3図に
示す。第3図において、基端部1には図示しないロッド
が嵌挿されるボス部2が形成され、その基端部1から二
股状に分岐されたフォーク部3の先端は、図示しないギ
ヤカップリングスリーブと摺動する爪部4とされてい
る。このようなシフトフォークにおける爪部は、高速で
回転するギヤカップリングスリーブに高面圧ですべり接
触するため、その爪部の表面すなわち摺動面には優れた
耐摩耗性が要求される。
シフトフォークの材料としては、一般に鋼や鋳鉄、Al合
金などが使用されているが、これらの材料は爪部の摺動
面に要求される耐摩耗性を満足させることは困難であ
り、そこで従来のシフトフォークとしては、例えば特開
昭59−23867号公報に示されているように、これらの材
料からなるシフトフォーク母材の爪部の摺動面に、高周
波焼入れやクロムめっき処理、そのほか浸炭窒化処理、
溶射、樹脂コーティング等を施して爪部摺動面の耐摩耗
性を向上させた製品とすることが行なわれている。
発明が解決すべき問題点 前述のような従来のシフトフォークのうち、爪部摺動面
に高周波焼入れを施したものでは、焼入れによって形成
されたマルテンサイトが、相手摺動材との微視的金属接
触に起因して生じる接触面の温度上昇により分解し、そ
のため硬さが低下して摺動面の摩耗が進行してしまう問
題がある。
また爪部摺動面にCrめっきを施した場合、Crめっき層自
体はある程度の耐摩耗性を有しているが、素地の硬さが
Hv250〜290程度のもの(焼入れ焼もどし品)にCrめっき
を施した場合には摺動面の接触面圧が50kg/cm2程度を越
えるようになると、素地とめっき層との間の境界面に剥
離が生じ、このため繰返し接触荷重が加わればめっき層
にクラックが発生する問題が生じ、そしてこの状態が進
行すればめっき層が素地から剥離し、急激に耐摩耗性が
低下してしまう問題がある。
そのほか浸炭窒化処理、溶射、樹脂コーティング等の処
理を爪部摺動面に施したシフトフォークにおいても、未
だ充分な耐摩耗性が得られるには至っていなかったのが
実情である。
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、特
に鋼を基材として用いたシフトフォークとして、ギヤカ
ップリングスリーブと摺動する爪部摺動面の耐摩耗性を
従来よりも著しく向上させたシフトフォークを提供する
ことを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この発明は、鋼からなるシフトフォークにおける少なく
ともギヤカップリングスリーブと摺動する爪部の摺動面
に、硬さがHv500〜850の範囲内にありかつ深さが0.5mm
以上の高周波焼入層が形成され、さらにその高周波焼入
層の上に、ニッケルもしくはニッケル系合金をマトリッ
クスとしてかつそのマトリックス中にセラミック微粒子
が分散されためっき皮膜が5μm以上の厚みで形成され
ていることを特徴とするものである。
ここで、前記めっき皮膜に分散されるセラミック微粒子
としては、β−SiC(立方晶炭化ケイ素)を単独で使用
するか、またβ−SiCとBN(窒化ホウ素)を混合して用
いることが望ましい。
作用 この発明の鋼製シフトフォークにおいては、ギヤカップ
リングスリーブと摺動する爪部摺動面に高周波焼入層が
形成され、さらにその高周波焼入層の上にセラミック微
粒子分散めっき皮膜が形成されている。ここで高周波焼
入層は、S45C、S55Cなどの鋼からなる鋼基材の爪部摺動
面に対する高周波焼入れにより形成したものであってそ
の組織はマルテンサイトを主体とするものであり、高周
波焼入れを施していない鋼基材では硬さがHv(ビッカー
ス硬さ)にして250〜290程度であるが、高周波焼入層で
はHv500〜850と硬質になっており、このような高周波焼
入層はその上に形成されためっき層に対するバックアッ
プとして機能する。すなわち、ギヤカップリングスリー
ブとの摺動時における鋼基材表面の変形を少なくし、こ
れによってその上のめっき皮膜のクラック発生を抑制し
て、めっき皮膜の剥離を防止する。高周波焼入層の硬さ
がHv500未満ではこのような効果が得られず、一方Hv850
を越える高周波焼入層を得ようとすることには材質的に
制約があることから、高周波焼入層の硬さはHv500〜850
の範囲内に限定した。また高周波焼入層の深さが0.5mm
未満でも前述のような効果が充分に得られないから、0.
5mm以上の深さとする必要がある。
高周波焼入層の上に形成されるめっき皮膜は、ニッケル
もしくはニッケル系合金、例えばNi−P合金、Ni−B合
金、Ni−Fe合金などをマトリックスとし、セラミック微
粒子を分散させたものである。このようにセラミック微
粒子を複合させためっき皮膜は、無電解めっきにおける
めっき浴にセラミック微粒子を混合させておくことによ
り形成することができる。そしてこのめっき皮膜は、マ
トリックスであるニッケルもしくはニッケル系合金自体
の摺動に対する耐摩耗性が良好であるに加え、セラミッ
ク微粒子が分散されることによって耐摩耗特性が一層向
上し、優れた摺動特性を示す。例えばめっき皮膜中に硬
質なβ−SiC微粒子が分散されている場合、その硬質微
粒子による分散強化機能によりめっき皮膜の耐摩耗性が
著しく向上する。また、例えばめっき皮膜中にβ−SiC
粒子とBN粒子との両者を分散させている場合、BNは固体
潤滑作用を有しているため、硬質なβ−SiC粒子におる
分散強化機能とBNによる固体潤滑作用とが相俟って、よ
り一層摩耗進行速度が小さくなり、優れた耐摩耗性を発
揮する。
なおめっき皮膜中に分散させるセラミック粒子の種類と
しては、前述のβ−SiCの如くマトリックスより硬質で
分散強化機能を発揮し得るものや、BNの如く固体潤滑機
能を有するものを1種または2種以上選択すれば良く、
例えば分散強化機能を発揮させるセラミック微粒子とし
てはβ−SiCのほか、α−SiCやSi3N4、Al2O3などを用い
ることができるが、これらのうちでも微小な粒子を得や
すい点やめっきのしやすさ等の点からはβ−SiCが最も
望ましい。またBN等の固体潤滑機能を有するセラミック
微粒子を用いる場合は、それを単独ではなく、前述のよ
うな分散強化機能を発揮する硬質セラミック微粒子と複
合して用いることが望ましい。さらに、セラミック微粒
子の径は、β−SiC等の分散強化のための硬質微粒子の
場合平均粒径で0.3〜1.5μmの範囲内が好ましく、BN等
の固体潤滑のための微粒子の場合平均粒径で2〜15μm
の範囲内が好ましい。またセラミック微粒子のめっき皮
膜における複合量が0.5重量%未満では充分な耐摩耗性
向上効果が得られないことがあるから、セラミック微粒
子複合量は、0.5重量%以上とすることが好ましい。な
おまた、セラミック微粒子を複合しためっき層の厚みが
5μm未満でも充分な耐摩耗性向上効果が得られないか
ら、その厚みは5μm以上とする必要がある。
実施例 第3図に示すようなシフトフォークを製造するにあた
り、S55C機械構造用鋼を用いて常法に従ってシフトフォ
ーク粗形材を作成し、機械加工によってシフトフォーク
形状に仕上げた。その後、爪部4の摺動面に高周波焼入
れを施して、マルテンサイト相を主体とする高周波焼入
層を形成した。なお焼入れ前の基材の硬さはHv270であ
り、高周波焼入層の硬さはHv800、高周波焼入層の深さ
は約0.6mmである。さらにこのような高周波焼入層の表
面に、めっき前処理として常法に従って洗浄、脱脂、酸
洗を施した後、その上に、次のような無電解めっき処理
を施した。すなわちNi−P合金めっき浴に、セラミック
微粒子を分散させ、空気もしくは機械的にめっき浴を攪
拌させながら無電解めっきを施し、50μm厚のめっき皮
膜を形成した。ここでセラミック微粒子としては、平均
粒径0.65μmのβ−SiC単独(本発明例EおよびF)、
または同じく平均粒径0.65μmのβ−SiCと平均粒径7.5
μmのBNとの両者(本発明例G)を用いた。具体的な各
セラミック微粒子の配合量を第1表中の記号E、F、G
に示す。またこのようにして処理されたシフトフォーク
爪部の摺動面の状況を、特にセラミック微粒子としてβ
−SiCおよびBNの両者を用いた例(本発明例G)につい
て模式的に第1図に示す。第1図において10はS55Cから
なる鋼基材、11は高周波焼入層、12はめっき皮膜で、そ
のうち12AはNi−P合金からなるマトリックス、12Bはβ
−SiC粒子、12CはBN粒子である。
このようにして得られた本発明例E、F、Gのシフトフ
ォークと、従来品のシフトフォークA〜Dについて、耐
摩耗性を比較して調べたので、その結果を第2図に示
す。なお従来例A〜Dの詳細は第1表中に示した通りで
ある。すなわちAは基材としてS55Cを用い、その爪部摺
動面に高周波焼入れのみを施したもの、Bは基材として
鋳鉄を用い、その爪部摺動面に高周波焼入れのみを施し
たもの、Cは基材としてS55Cを用い、爪部摺動面に200
μm厚でクロムメッキを施したもの、Dは基材としてS5
5Cを用い、高周波焼入れは施さずに、β−SiCを0.5重量
%複合したNi−Pめっき皮膜を50μm厚で形成したもの
である。
ここで、各シフトフォークの耐摩耗性は、各シフトフォ
ークをトランスミッションに組付けて、総摩擦仕事量に
対する摩耗量(摩耗した厚さ)を調べた。その試験条件
は次の通りである。
プロペラシャフト回転数(周速) :4000rpm(20m/sec) シンクロレバー上荷重 :5kg(接触荷重は50kg/cm2) 負荷時間 :2.5sec 負荷サイクル:22,000回 油量 :85〜90℃ (SAE#90ギヤオイル使用) また総摩擦仕事量(kg・m)は次式に従って求めた。
総摩擦仕事量(kg・m) =スリーブの周速(m/sec)×1サイクルの荷重と時間
(kg・sec)×全サイクル数(繰返し回数) 第2図から明らかなように、本発明例E、F、Gのシフ
トフォークは、従来品A、B、C、Dと比較して摩耗量
が大幅に減少している。そして特にβ−SiCとBNとの両
者をめっき皮膜中に分散させた本発明例Gでは、より顕
著に耐摩耗性が向上していることが明らかである。
なお従来品A〜Dのうち、Crめっきを施した従来品Cで
は、総摩擦仕事量が5×10-6kg・m程度を越えれば、め
っき皮膜に剥離が生じて異常摩耗が開始されることが認
められた。また高周波焼入層を形成せずにβ−SiCを分
散させたNi−Pめっき皮膜のみを形成した従来品Dで
も、総摩擦仕事量が5×10-6kg・m程度を越えれば急激
に摩耗が進行することが認められた。これに対し本発明
例E、F、Gの場合はいずれも摩耗速度は低く安定して
おり、めっき皮膜の剥離等による異常摩耗の開始は認め
られなかった。
発明の効果 この発明の鋼製シフトフォークは、ギヤカップリングス
リーブと摺動する爪部摺動面に高周波焼入層が形成され
かつその高周波焼入層の上にセラミック微粒子を複合し
たニッケルもしくはニッケル系合金のめっき皮膜が形成
されたものであって、表面のめっき皮膜の耐摩耗性がセ
ラミック微粒子の分散によって大幅に向上せしめられて
いるとともに、そのめっき皮膜に対して高周波焼入層が
バックアップ層として機能して変形によるめっき皮膜の
剥離を防止しており、したがって爪部摺動面は全体とし
て著しく優れた耐摩耗性を発揮することができ、かつそ
の耐久性も高い。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のシフトフォークにおける
爪部摺動面の断面構造を模式的に拡大して示す断面図、
第2図はこの発明の実施例によるシフトフォークと従来
品のシフトフォークの耐摩耗特性を比較して示すグラ
フ、第3図はシフトフォークの全体的な形状の一例を示
す平面図である。 4……爪部、10……鋼基材、11……高周波焼入層、12…
…めっき皮膜、12A……マトリックス、12B……β−SiC
粒子、12C……BN粒子。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−80763(JP,A) 特開 昭61−149499(JP,A) 実公 昭62−20011(JP,Y2)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼からなるシフトフォークにおける少なく
    ともギヤカップリングスリーブと摺動する爪部の摺動面
    に、硬さがHv500〜850の範囲内にありかつ深さが0.5mm
    以上の高周波焼入層が形成され、さらにその高周波焼入
    層の上に、ニッケルもしくはニッケル系合金をマトリッ
    クスとしかつそのマトクリックス中にセラミック微粒子
    が分散されためっき皮膜が5μm以上の厚みで形成され
    ていることを特徴とする鋼製シフトフォーク。
  2. 【請求項2】前記セラミック微粒子として、β−SiCが
    用いられている特許請求の範囲第1項記載の鋼製シフト
    フォーク。
  3. 【請求項3】前記セラミック微粒子として、β−SiCお
    よびBNが用いられている特許請求の範囲第1項記載の鋼
    製シフトフォーク。
JP62200661A 1987-08-11 1987-08-11 鋼製シフトフォーク Expired - Lifetime JPH0778277B2 (ja)

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JPS6442580A JPS6442580A (en) 1989-02-14
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