DE19539498A1

DE19539498A1 - Verschleißfester Synchronring aus einer Kupferlegierung

Info

Publication number: DE19539498A1
Application number: DE19539498A
Authority: DE
Inventors: Masao Kobayashi; Yoshiharu Mae
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: DE19539498B4; CN1077605C; MY118738A; JPH08127831A; JP3279109B2; KR100314595B1; DE19539498C5; TW369568B; CN1131240A; KR960014723A; US5788924A

Description

Die Erfindung betrifft einen Synchronring aus einer Kup ferlegierung für automatische Kupplungen, der gegenüber bekann ten Ringen höhere Verschleißfestigkeit zeigt.

Stand der Technik

Bekannt ist ein Synchronring für automatische Kupplungen, der aus einer Kupferlegierung mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent besteht: Zn 17-40%, Al 2-11%, wenigstens ein Element, das aus der Gruppe Fe, Ni und Co ausgewählt ist: 0,02 bis 3%, ein Element oder zwei oder drei Elemente, die aus der Gruppe Ti, Zr und V ausgewählt sind: 0,1 bis 3,5%, ein Element oder zwei oder drei Elemente, die ausgewählt sind aus der Gruppe P, Mg und Ca: 0,003 bis 0,3%, Mn 0,1 bis 4% und Rest Cu mit unvermeidbaren Verunreinigungen (siehe japanisches offenge legtes Patent No. 64-55347).

Neuerdings wurde jedoch die Leistung von Verbrennungs kraftmaschinen mehr und mehr gesteigert und infolgedessen muß ten auch Synchronringe für automatische Kupplungen höhere Bela stungen und höhere Umdrehungsgeschwindigkeiten aushalten. Unter solchen zu schweren Betriebsbedingungen zeigen die erwähnten bekannten Synchronringe aus Kupferlegierung keine genügende Verschleißfestigkeit und dementsprechend eine nicht ausreichend lange Lebensdauer im Gebrauch.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Synchron ringe aus Kupferlegierung mit hoher Verschleißfestigkeit und längerer Gebrauchsdauer zu schaffen.

Die Erfinder haben das Problem untersucht, um Synchron ringe aus Kupferlegierung mit besserer Verschleißfestigkeit als die bisher bekannten verschleißfesten Synchronringe zu erhal ten.

Als Ergebnis der Untersuchungen wurde gefunden, daß ein kleinerer Mn-Gehalt der Kupferlegierung als bei der bisher üb lichen Kupferlegierung für Synchronringe deren Verschleiß festigkeit erhöht, so daß ein Synchronring aus einer Kupfer legierung mit der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtspro zent:
Zn: 20 bis 40%, Al: 2 bis 11%, wenigstens ein Element aus der Gruppe Fe, Ni und Co: 1 bis 5%, Ti: 0,1 bis 4%, außer dem Mn: 0,01 bis unter 0,1% und/oder S: 0,0005 bis 0,01% und Rest Kupfer mit unvermeidbaren Verunreinigungen
eine noch bessere Verschleißfestigkeit als bisher bekannte Syn chronringe und eine lange Gebrauchsdauer hat.

Ferner wurde gefunden, daß auch Synchronringe aus einer Kupferlegierung mit der folgenden Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) diese ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweisen:
Zn: 20 bis 40%, Al: 2 bis 11%, wenigstens ein Element aus der Gruppe Fe, Ni und Co: 1 bis 5% Ti: 0,1 bis 4%, weiter Mn: 0,01 bis unter 0,1% und/oder S: 0,0005 bis 0,01%, wei terhin Mg: 0,01 bis 0,5% und Rest Cu und unvermeidbare Ver unreinigungen.

Die gestellte Aufgabe wird daher gelöst durch einen ver schleißfesten Synchronring aus einer Kupferlegierung, welcher die in den Ansprüchen 1 bis 4 angegebene Zusammensetzung hat.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Be schreibung und Beispiele:

Die Gründe für die zahlenmäßige Begrenzung der Anteile in der Kupferlegierungszusammensetzung, aus der verschleißfeste Synchronringe hergestellt werden, sind wie folgt:

(1) Zn und Al

Zn und Al haben den Effekt, in ihrem Zusammenwirken die Festigkeit und Zähigkeit zu verbessern. Wenn jedoch der Zn-Ge halt unter 20% liegt, oder der Al-Gehalt unter 2% liegt, kön nen sowohl die gewünschte Festigkeit als auch Zähigkeit nicht genügend erreicht werden. Wenn andererseits der Zn-Gehalt 40% oder der Al-Gehalt 11% übersteigt, nehmen diese Eigenschaften in unerwünschter Weise ab. Daher wurde der Zn-Gehalt auf 20 bis 40% und der Al-Gehalt auf 2 bis 11% festgelegt. Der bevor zugte Bereich ist für Zn 25 bis 40% und für Al 2 bis 7%.

(2) Fe, Ni und Co, sowie Ti

Wenigstens ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe Fe, Ni und Co (hiernach wird ein solches ausgewähltes Element als Metall der Eisengruppe bezeichnet) und Ti bilden miteinan der intermetallische Verbindungen, welche durch ihre Dispersion in der Matrix die Verschleißfestigkeit erhöhen. Wenn jedoch der Gehalt an Metall der Eisengruppe unter 1% oder der von Ti un ter 0,1% liegen, werden die gewünschten Wirkungen nicht er reicht. Wenn andererseits der Gehalt an Metall der Eisengruppe 5% oder der Ti-Gehalt 4% übersteigen, nimmt die Zähigkeit in unerwünschter Weise ab. Daher wurde der Gehalt an Metall der Eisengruppe auf 1 bis 5% und der Ti-Gehalt auf 0,1 bis 4% festgelegt. Die bevorzugten Bereiche sind für die Metalle der Eisengruppe 2 bis 4% und für Ti 0,1 bis 4%.

(3) Mn

Ein Mn-Gehalt, der unter dem der üblichen Zusammensetzung liegt, verbessert die Verschleißfestigkeit. Ein Mn-Gehalt von weniger als 0,01% ist in einer Mn-haltigen Legierung nicht ausreichend, um eine verbesserte Verschleißfestigkeit zu erhal ten. Andererseits erniedrigt ein Mn-Gehalt über 0,1% die Ver schleißfestigkeit und setzt auch die Heißverarbeitbarkeit herab. Daher wurde der Mn-Gehalt auf 0,01 bis unter 0,1% fest gelegt, wobei der bevorzugte Gehalt an Mn 0,03 bis 0,07% ist.

(4) S

Schwefel als Bestandteil bewirkt eine weitere Verbesserung der Verschleißfestigkeit, jedoch geben weniger als 0,0005% keinen ausreichenden Effekt und andererseits behindert ein S-Gehalt über 0,01% die Heißverarbeitbarkeit in unerwünschter Weise. Daher wurde der S-Gehalt auf S: 0,0005 bis 0,01% fest gelegt. Der weiter bevorzugte Bereich liegt bei S-Gehalt: 0,001 bis 0,005%.

(5) Mg

Mg verbessert die Härte und besonders die Härte bei hoher Temperatur. Daher bewirkt Mg eine Verbesserung der ausgezeichneten Verschleißfestigkeit unter Betriebsbedingungen von hoher Last und/oder hoher Umdrehungsgeschwindigkeit. Wenn jedoch der Mg-Gehalt unter 0,01% liegt, erhält man nicht den gewünschten Effekt, und ein Mg-Gehalt von über 0,5% erniedrigt in unerwünschter Weise die Zähigkeit. Demgemäß wurde der Mg-Ge halt auf Mg: 0,01 bis 0,5% festgelegt. Der noch weiter bevor zugte Bereich beträgt Mg: 0,05 bis 0,35%.

Beispiele

Zuerst wurden Kupferlegierungen mit den in Tabelle 1 bis Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzungen in einem Hochfrequenz- Schmelzofen hergestellt und dann durch Formgießen Barren von 65 mm Durchmesser und 220 mm Länge hergestellt. Diese Barren wur den bei 750°C heißgeschmiedet, um Synchronring-Rohlinge mit 15 mm Dicke, 100 mm Breite und 300 mm Länge herzustellen. Die so hergestellten Synchronring-Rohlinge wurden zerschnitten, um die Teststücke 1 bis 30 für den erfindungsgemäßen Synchronring her zustellen (hiernach sind die Teststücke 1 bis 30 für den erfin dungsgemäßen Synchronring als die Prüfstücke der Erfindung (SI) bezeichnet) und weiterhin wurden Teststücke 1 bis 3 für die ge nannten bekannten Synchronringe hergestellt, die hiernach als "übliche Teststücke" (SII) bezeichnet sind. Weiterhin wurde ein Gegendruckelement in Form eines kreisrunden aufgekohlten und abgeschreckten Stahls mit einer Oberflächenrauhigkeit von 2,0 bis 2,5 Rz hergestellt (Rz ist die durchschnittliche Oberflächenrauhigkeit von 10 Punkten).

Das Prüfstück 1 und das Gegendruckelement 2 wurden ange ordnet wie in Fig. 1 gezeigt, und während das Prüfstück mit ei ner Last von 50 kg gegen das Gegendruckelement angedrückt wurde, wurde unter den folgenden Bedingungen gedreht:
Gleitgeschwindigkeit: 5 m/Sek.
Gleitstrecke: 10 km
Öl: Transmissionsöl 3
Öltemperatur: 80°C.

Die Abnutzungstiefen der Prüfstücke wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 3 für die Bewertung der Verschleißfestigkeit angegeben.

Wirkungen der Erfindung

Die in den Tabellen 1 bis 3 angegebenen Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Prüfstücke 1 bis 30 geringere Abnut zungstiefe haben und daher ihre Verschleißfestigkeit und die von daraus hergestellten Synchronringen besser ist als die von solchen, die aus den üblichen Legierungen der Prüfstücke 1 bis 3 hergestellt sind.

Die erfindungsgemäßen, aus den angegebenen Kupferlegierun gen hergestellten Synchronringe haben im Vergleich mit solchen aus den üblichen Kupferlegierungen hergestellten Synchronringen selbst unter sehr erschwerten Betriebsbedingungen bessere Ver schleißfestigkeit und zeigen diese Wirkung über eine lange Zeit. Diese erfindungsgemäßen Synchronringe aus bestimmten Kup ferlegierungen haben daher auch in der industriellen Anwendung ausgezeichnete Wirkungen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Prüfmethode der Verschleißfestigkeit

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Claims

1. Verschleißfester Synchronring aus einer Kupferlegierung mit folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Zn: 20 bis 40%, Al: 2 bis 11%, wenigstens ein Element aus der Gruppe Fe, Ni und Co: 1 bis 5%, Ti: 0,1 bis 4%, Mn: 0,01 bis unter 0,1% und Rest Cu mit unvermeidbaren Verunreinigungen.

2. Verschleißfester Synchronring aus einer Kupferlegierung mit folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Zn: 20 bis 40%, Al: 2 bis 11%, wenigstens ein Element aus der Gruppe Fe, Ni und Co: 1 bis 5%, Ti: 0,1 bis 4%, S: 0,0005 bis 0,01% und Rest Cu mit unvermeidbaren Verunreinigungen.

3. Verschleißfester Synchronring aus einer Kupferlegierung mit folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Zn: 20 bis 40%, Al: 2 bis 11%, wenigstens ein Element aus der Gruppe Fe, Ni und Co: 1 bis 5%, Ti: 0,1 bis 4%, Mn: 0,01 bis unter 0,1%, S: 0,0005 bis 0,01% und Rest Cu mit unvermeidba ren Verunreinigungen.

4. Verschleißfester Synchronring aus einer Kupferlegierung ge mäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Kupferlegierung au ßerdem 0,01 bis 0,5 Gew.-% Mg enthält.