KR100346467B1

KR100346467B1 - 이중구조의 싱크로나이저링 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100346467B1
Application number: KR1019990055249A
Authority: KR
Inventors: 오중석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2002-07-27
Also published as: KR20010054436A; JP2001173678A; US6224822B1

Abstract

본 발명은 자동차 트랜스미션 기어에 조립되는 싱크로나이저링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철계 소결합금재로 이루어진 외부링 몸체부와 황동계 소결재로 이루어진 내측링이 브레이징 접합되어 일체화된 구조를 갖는 이중구조의 싱크로나이저링으로, 이는 철계 소결합금재 분말을 6∼7톤/㎠으로 가압성형하는 단계; 1,140±20℃의 환원성 분위기 하에서 소결하여 외부링 몸체부를 만드는 단계; 이와는 별도로 황동계 소결재로 내측 링을 성형한 후 니켈 도금하여 브레이징 분말을 내층 링 외측부에 뿌리는 단계; 및 상기 내측링을 상기 외부링 몸체부에 끼워 900∼920 ℃에서 20∼40분 동안 환원성 분위기 하에서 소결 및 브레이징 접합하여 외부링과 내부링을 일체화시키는 단계를 거쳐 제조된다.

이와 같이 제조된 싱크로나이저링은 종래 단일구조의 싱크로나이저링에 비하여 마찰력이 크게 향상된 특징을 갖는다.

Description

이중구조의 싱크로나이저링 및 그 제조방법{Synchronizer ring and manufacturing method thereof}

본 발명은 이중구조의 싱크로나이저링 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 트랜스미션 기어에 조립되는 이중구조를 갖는 싱크로나이저링과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

자동차의 트랜스미션 기어에 조립되는 싱크로나이저링은 종래 단일구조의 링으로 구성되어 있는 바, 주재는 고력 황동단조재를 사용하고 있다.

구체적인 재료의 구성은 Cu 59∼65 중량%, Al 1.7∼3.7 중량%, Mn 2.2∼3.8 중량%, Si 0.5∼1.3 중량%, Fe 0.6중량%, Ni 0.2∼0.6 중량% 및 그 나머지는 Zn으로 이루어진다.

이와 같은 원료성분을 용해, 용탕, 운반, 연속주조, 커팅, 가공 등의 연속주조방법 또는 용해, 빌렛 제조; 컷팅, 대열, 열간압출, 직선교정, 컷팅, 가공 등의 압출방법을 통해 단조성형하여 단일구조의 싱크로나이저링을 제조하여 왔다.

그러나, 종래 단일 구조의 링으로 구성된 싱크로나이저링은 싱크로나이저 허브에 끼워져 축방향으로 미끄럼운동을 하므로 재질이 비교적 쉽게 마모되고 고하중에서는 마찰력의 한계가 있어서 문제가 되어 왔다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 황동단조재만으로 이루어진 단일 구조의 링으로 된 싱크로나이저링의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 각기 다른 재질의 이중구조로 내측링과 외측 몸체부를 구성하여 마찰력을 크게 향상시킨 새로운 형태의 싱크로나이저링을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 구조의 싱크로나이저링을 제조하는 방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 이중구조의 철계 소결합금재로 이루어진 외부링 몸체부와 황동계 소결재로 이루어진 내측링이 브레이징 접합되어 일체화된 구조를 갖는 이중구조의 싱크로나이저링을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 철계 소결합금재 분말을 6∼7톤/㎠으로 가압성형하는 단계; 1,140±20℃의 환원성 분위기 하에서 소결하여 외부링 몸체부를 만드는 단계; 이와는 별도로 황동계 소결재로 내측 링을 성형한 후 니켈 도금하여 브레이징 분말을 내층 링 외측부에 뿌리는 단계; 상기 내측링을 상기 외부링 몸체부에 끼워 900∼920℃에서 20∼40분 동안 환원성 분위기 하에서 소결 및 브레이징 접합하여외부링과 내부링을 일체화시키는 단계로 이루어진 이중구조의 싱크로나이저링의 제조방법을 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 싱크로나이저링은 황동계 소결재로 이루어진 내측부 링과 철계 소결합금재로 이루어진 외측 몸체부로 이루어진 이중구조를 갖는다.

본 발명의 싱크로나이저링은 철계 소결재 외측 몸체부를 이루는 주재는 철을 주성분으로 하고 C 0.3∼0.6 중량%, Cu 1.0∼3.0 중량%, Ni 3.0∼5.0 중량%, Mo 0.1∼1.0 중량%로 이루어진다.

이와 같이 이루어진 원료분말을 준비, 혼합하고 6∼7톤/㎠의 압력으로 가압성형한 후 성형밀도 6.8∼6.9 g/㎤의 성형품으로 만든 다음, 1,140±20℃의 환원성 분위기하에서 30∼60분간 소결시켜 외측 몸체부를 제조한다.

소결시 소결온도가 너무 낮으면 미확산되는 문제가 있고 소결온도가 1160℃보다 높으면 입자가 조대화되어 경도가 떨어지는 문제가 있다.

이와는 별도로 황동계 소결재로 이루어진 내측 링을 제작하는 바, 내측 링은 구리를 주성분으로 하고, Zn 20∼35 중량%, Sn 1∼5 중량%, Al 1∼5 중량%, Mn 1∼5 중량%, 흑연 1∼5 중량% 및 FeB 1∼5 중량%로 이루어진 것이다.

여기서, Zn은 강도를 향상시키는 역할을 하며, Sn은 강도 및 내마모성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서 Sn의 함량이 1중량% 미만이면 첨가 효과가 없고, 5중량% 초과면 비경제적이다.

Al은 강도를 향상시키고 결정립을 미세화시키는 역할을 하는 것으로서, 그함량이 1중량% 미만이면 첨가효과가 없고 5중량% 초과면 취약해지는 문제가 있다.

Mn은 재료의 결함을 제거해주는 역할을 하며, 그 함량이 1중량% 미만이면 첨가효과가 없고 5중량%를 초과하면 내마모성이 저하된다. 흑연은 마찰력을 증가시키고 내마모성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 그 함량이 1중량% 미만이면 첨가효과가 없고 5중량% 초과면 취약해지는 문제가 있다.

마지막으로 Fe-B는 마찰력을 증가시키고 재료의 결함을 제거하는 역할을 하는 것으로서, 그 함량이 1중량% 미만이면 첨가효과가 없고, 5중량% 초과면 내마모성이 떨어지는 문제가 있다.

이와 같은 원료분말을 혼합하고 2∼3톤/㎠의 압력으로 가압성형하여 성형밀도 6.8∼7.0g/㎤의 성형체 링을 제조한다.

본 발명은 제조된 내측 링을 니켈 도금하는 바, 니켈 도금시 3∼5㎛ 두께로 수행한다. 그 다음, 브레이징용 동분말을 내측 링의 외측부에 뿌린 후 상기에서 제조된 철계 소결재 외측 몸체부에 끼우고 900∼920℃에서 20∼40분간 환원성 분위기 하에서 소결 및 브레이징 접합을 실시한다. 이때, 소결시 900℃ 미만에서는 접합이 이루어지지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼6 및 비교예 1∼3

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 실시예 1∼6 및 비교예 1은 각 분말을 혼합하고 성형 및 소결공정을 통해 내측 링을 성형하였다.

그리고, 비교예 2, 3은 현재 싱크로나이저 링에 사용되고 있는 황동 단조재 조성으로서 단일구조의 싱크로나이저링을 제조하였다. 상기한 방법에 따라 철계 소결재 외측 몸체부와 브레이징 접합하여 이중구조의 싱크로나이저링을 제조하였다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같은 원료로 제조한 소결체에 대하여 마모시험을 실시하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

마모시험 조건은 다음과 같다.

가. 타입: pin-on-disc

나. 하중: 20lb

다. 회전수: 1,000rpm

라. 사이클: 10만 사이클

마. 윤활유: W75

사. 온도: 80℃

상기 표 2의 결과로부터, 비교예 2, 3과 같은 종래의 싱크로나이저링 재질인 황동단조재에 비하여 본 발명에 따른 재질의 경우 마찰계수 및 내마모성이 우수함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 황동계 소결재로 이루어진 내측 링을 철계 소결합금재로 이루어진 외부링 몸체부와 브레이징 접합하여 일체화하는 경우 통상 황동 단조재로 이루어진 단일 구조의 싱크로나이저링에 비하여 내마모성이 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

C 0.3∼0.6 중량%, Cu 1.0∼3.0 중량%, Ni 3.0∼5.0 중량%, Mo 0.1∼1.0 중량% 및 잔부 Fe로 구성된 철계 소결합금재로 이루어진 외부링 몸체부와

Zn 20∼35 중량%, Sn 1∼5 중량%, Al 1∼5 중량%, Mn 1∼5 중량%, 흑연 1∼5 중량%, FeB 1∼5 중량% 및 잔부 Cu로 구성된 황동계 소결재로 이루어진 내측링이 브레이징 접합되어 일체화된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이중구조의 싱크로나이저링.
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철계 소결합금재 분말을 6∼7톤/㎠으로 가압성형하는 단계;

1,140±20℃의 환원성 분위기 하에서 소결하여 외부링 몸체부를 만드는 단계;

이와는 별도로 황동계 소결재로 내측 링을 성형한 후 니켈 도금하여 브레이징 분말을 내층 링 외측부에 뿌리는 단계;

상기 내측링을 상기 외부링 몸체부에 끼워 900∼920℃에서 20∼40분 동안 환원성 분위기 하에서 소결 및 브레이징 접합하여 외부링과 내부링을 일체화시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중구조의 싱크로나이저링을 제조하는 방법.