JP3512102B2 - Synchronizer ring - Google Patents

Synchronizer ring

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JP3512102B2
JP3512102B2 JP10273498A JP10273498A JP3512102B2 JP 3512102 B2 JP3512102 B2 JP 3512102B2 JP 10273498 A JP10273498 A JP 10273498A JP 10273498 A JP10273498 A JP 10273498A JP 3512102 B2 JP3512102 B2 JP 3512102B2
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JP
Japan
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material layer
friction material
synchronizer ring
base material
friction
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JPH11303896A (en
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昌揮 杉山
弘司 原田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/08Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs
    • 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
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025Synchro rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はシンクロナイザーリ
ングに関する。シンクロナイザーリングは、車両などの
変速装置に利用できる。 【0002】 【従来の技術】シンクロナイザーリングとして、図5に
示すように、リング状に沿って延設された基材100
と、基材100の内周面に被覆され相手材200の相手
コーン201と摩擦する摩擦材層120とで構成された
ものが知られている(実開昭63−36745号公報、
特開平3−287705号公報など)。 【0003】図5に示すように、相手コーン201が挿
入される側A1から、相手コーン201が挿入される側
A1に対して遠い側B1に向かうにつれて、基材100
の内周面100aは、次第に縮径する向きで傾斜した円
錐面とされている。シンクロナイザーリングによる同期
作用を得る際には、シンクロナイザーリングの摩擦材層
120に相手材200の円錐面状の相手コーン201が
相対移動して、両者が摩擦摺動する。このとき、相手コ
ーン201が挿入される側A1に対して遠い側B1か
ら、摩擦材層120と相手コーン201とが摩擦摺動す
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】このようなシンクロナ
イザーリングでは、摩擦材層120に相手コーン201
が食い込む量が大きくなりがちである。場合によっては
シンクロナイザーリングと相手材200とが接近しす
ぎ、使用条件によっては両者が接触するおそれがあっ
た。 【0005】そのため従来のシンクロナイザーリングで
は、シンクロナイザーリングと相手材200との間にお
ける初期間隔であるショルダークリアランスSCを大き
目に設定する必要があった。このようにショルダークリ
アランスSCを大き目にすると、シフトストロークの短
縮化、シフト時間の短縮化には限界があり、シフトフィ
ーリングの向上には限界があった。 【0006】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、シフトフィーリングの一層の改善を図るのに有
利なシンクロナイザーリングを提供することを課題とす
る。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者はシンクロナイ
ザーリングについて開発を進めた結果、摩擦材層におい
て、相手コーンが挿入される側に近い部分の密度を高く
設定すれば、摩擦材層における必要な食い込みを確保し
つつ、摩擦材層における余分の食い込みを抑え得るのに
有利となり、これによりショルダークリアランスの短縮
化を図り得、シフトストロークの短縮化、シフト時間の
短縮化に有利であり、シフトフィーリングを改善できる
ことを知見し、この知見に基づいて本発明を完成した。 【0008】即ち、本発明のシンクロナイザーリング
は、リング状に沿って延設された基材と、基材の周面
に被覆され相手コーンと摩擦する円錐面状の内周面で形
成された摩擦面をもつ摩擦材層とで構成され、摩擦材層
において、相手コーンが挿入される側に近い部分は、相
手コーンが挿入される側に対して遠い部分よりも肉厚が
薄く且つ密度が高く設定されており、基材の内周面は、
基材の軸芯に対してほぼ平行に沿っていることを特徴と
するものである。 【0009】 【発明の実施の形態】基材はシンクロナイザーリングの
主体を構成するものであり、リング状に沿って延設され
ている。基材の材質は一般的には鉄系の焼結金属で形成
できる。摩擦材層は基材の周面に被覆され、同期作動の
際に相手コーンと摩擦するものである。摩擦材層は、一
般的には、基材の内周面に被覆されている。摩擦材層の
材質は銅系金属、ニッケル系金属、銅ーニッケル系等の
ように、良好な摩擦特性をもつ金属を主要成分とする焼
結金属で形成できる。摩擦材層と基材との境界は、両者
の耐剥離性を高めるべく、冶金的結合が図られているこ
とが好ましい。冶金的接合の際には、摩擦材層と基材と
の境界に液相を生成させ、液相の凝固を利用して両者を
強固に接合することができる。 【0010】摩擦材層の肉厚は適宜選択できるが、摩擦
材層の最小肉厚部分の肉厚は例えば0.2〜0.4mm
程度にでき、摩擦材層の最大肉厚部分の肉厚は例えば
1.0〜2.0mm程度にできる。ただしこの値に限定
されるものではない。本発明のシンクロナイザーリング
によれば、摩擦材層において、相手コーンが挿入される
側に近い部分は、相手コーンが挿入される側に対して遠
い部分よりも、密度が高く設定されている。密度の比率
は、相対表示すれば、相手コーンが挿入される側の部分
の密度:相手コーンが挿入される側よりも遠い部分の密
度=100:(70〜90)にできる。ただしこの比率
に限定されるものではない。 【0011】後述する実施例で例示するように、シンク
ロナイザーリングの断面において、基材の内周面は、基
材の軸芯に対してほぼ平行に設定することができる。 【0012】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本実施例のシンクロナイザーリング1は、焼結二
層構造をもつものであり、リング状に沿って延設された
基材10と、基材10の内周面10aに沿って被覆され
た摩擦材層12とを備えている。 【0013】基材10は鉄系(Fe−Cu−C系)の圧
粉体を焼結した焼結合金で構成されている。基材10の
内周面10aは、基材10の軸芯P1に沿っており、軸
芯P1に対してほぼ平行に設定されている。基材10の
外周部には、これの周方向に沿って所定の間隔で歯部1
0bが多数個の列設されているとともに、切欠溝10c
が形成されている。基材10の内周面10aの目標内径
DEは、67.4mmに設定されている。基材10の歯
部10bを除く外周面10hの目標外径DFは、79.
8mmに設定されている。 【0014】ここで図1において、相手コーンが挿入さ
れる側はAとして示され、相手コーンが挿入される側A
に対して遠い側はBとして示されている。摩擦材層12
は銅−ニッケル系金属の圧粉体を焼結した焼結合金で構
成されている。摩擦材層12と基材10との境界は、焼
結工程により冶金的結合が図られている。なお基材10
を構成する材料は、摩擦材層12を構成する材料よりも
ヤング率が高く、高剛性である。 【0015】図1に示すように、摩擦材層12の内周面
である摩擦面12aは、円錐面状とされている。即ち、
相手コーンが挿入される側Aから、遠い側Bに向かうに
つれて、摩擦材層12の摩擦面12aは次第に縮径する
ように直状に傾斜している。基材10の軸芯P1の平行
線P2に対する摩擦面12aの目標傾斜角θは、7度と
されている。基材10との境界となる摩擦材層12の外
周面12bは、基材10の軸芯P1に対してほぼ平行に
設定されている。 【0016】本実施例によれば、図1から理解できるよ
うに、摩擦材層12において相手コーンが挿入される側
Aは、摩擦材層12の最小肉厚部分とされている。この
最小肉厚部分の肉厚t1は0.2mm程度である。ま
た、摩擦材層12において相手コーンが挿入される側A
に対して遠い側Bは、摩擦材層12の最大肉厚部分の肉
厚とされている。この最大肉厚部分の肉厚t2は1.0
mm程度である。従って摩擦材層12は全体として薄肉
である。 【0017】さて本実施例によれば、摩擦材層12にお
いて、相手コーンが挿入される側Aの部分は、密度が高
くされている。即ち、側Aに近い部分は高密度領域12
xとされている。高密度領域12xは、遠い側Bの密度
よりも高い密度をもつ。密度の比率は、相対表示によれ
ば、高密度領域12xの密度:遠い側Bの密度=10
0:70〜90である。 【0018】具体的には、本発明者が測定したところ、
摩擦材層12において遠い側Bの部分の密度は4.7〜
5.0gf/cm3であり、高密度領域12xの密度は
5.7〜6.0gf/cm3であった。なおこの密度の
比率、密度値は例示であり、この値や範囲に限定される
ものではないことは、勿論である。なお密度の測定は、
顕微鏡で摩擦材層12の組織観察を行い、組織中の気孔
率や黒鉛量を考慮しつつ、組織を構成する金属マトリッ
クスの面積率に基づいて求めた。 【0019】図3は製造工程である圧粉工程を模式的に
示したものである。圧粉工程について図3を参照して説
明する。まず図3(A)に示すように、ダイス孔20a
をもつダイス20、ダイス孔20aに嵌合された可動式
のコア21、可動式のリング状の下パンチ22、可動式
のリング状の下パンチ23をもつ成形型装置24を用意
する。粉末充填前では、下パンチ23の上面23aの高
さはコア21の上面21aの高さにほぼ対応している。
図3(A)に示すように、基材10を構成する基材用粉
末Kをリング状のキャビティ25に充填する。次に図3
(B)に示すように、基材用粉末Kが充填されたキャビ
ティ25の上部を受圧板26で押さえる。その状態で、
下パンチ22を矢印Y1方向にΔL分上昇させて、キャ
ビティ25内の基材粉末Kを軸長方向に予圧縮する。こ
れにより基材粉末Kは圧粉体となる。 【0020】次に図3(C)に示すように、コア21及
び下パンチ23を矢印Y2方向に下降させて、基材粉末
Kの内側に副キャビティ27を形成する。次に、図3
(D)に示すように副キャビティ27に、摩擦材層12
を構成する摩擦材粉末Mを充填する。次に図3(E)に
示すように、下パンチ23の高さを維持したまま、コア
21を矢印Y1方向に上昇させる。これより副キャビテ
ィ27内の余分な摩擦材粉末Mを排出する。このとき図
3(E)に示すように、摩擦材粉末Mが装填された部分
は、肉厚tcが薄い(約1mm)の薄肉リング状をなし
ており、内周面及び外周面は軸芯(=前記した軸芯P
1)に沿っている。 【0021】次に図3(F)に示すように、上パンチ2
8を矢印Y2方向に下降させ、基材粉末K、摩擦材粉末
Mに押し込み、基材粉末K、摩擦材粉末Mを軸長方向に
おいて圧縮し、リング状の圧粉体Rを得る。このときコ
ア21も連動して矢印Y2方向に下降させる。前記した
ように、上パンチ28を押し込む前の段階では、基材粉
末Kは既に予圧縮されているが、摩擦材粉末Mは圧縮さ
れていない。従って上パンチ28により摩擦材粉末Mは
効果的に圧縮される。図3(G)は、図3(F)の要部
を拡大して模式的に示したものである。 【0022】図3(G)に示すように、上パンチ28
は、下端に向かうにつれて次第に縮径する傾斜をもつ円
錐テーパ面28aと、水平方向に延設されたリング面2
8bとをもつ。円錐テーパ面28aの径小部28eの外
径DAよりも、円錐テーパ面28aの径大部28fの外
径DBは大きい。そのため、摩擦材粉末Mを圧縮する際
には、上パンチ28の円錐テーパ面28aの径小部28
eによる半径方向の圧縮度は小さく、一方、上パンチ2
8の円錐テーパ面28aの径大部28fによる半径方向
の圧縮度は大きい。従って前記したように、高密度領域
12xは、円錐テーパ面28の径大部28fによって、
摩擦材層12のうち相手コーンが挿入される側Aに形成
される。 【0023】なお圧縮後に、圧粉体Rを成形型装置24
から取り出し、焼結温度(1100〜1250℃)に所
定時間(30〜60分間)加熱保持し、焼結処理を行な
い、基材粉末Kと摩擦材粉末Mとを一体化する。なお、
摩擦材粉末Mで構成された摩擦材層12の内周面は、機
械加工しないで用いるのが通常である。シンクロナイザ
ーリング1を使用する際には、図2から理解できるよう
に、相手材4に対して、シンクロナイザーリング1が軸
芯方向に沿って相対移動して接近する。相手材4は、金
属(合金鋼)製のリング状をなしており、外周部に形成
された歯部4aと、先端に向かうにつれて縮径する円錐
面状の相手コーン4cとをもつ。相手コーン4cに対し
てシンクロナイザーリング1が相対接近すると、シンク
ロナイザーリング1の摩擦材層12の摩擦面12aと相
手材4の相手コーン4cとが摩擦摺動する。これにより
同期作用が得られる。 【0024】同期の際には、シンクロナイザーリング1
の摩擦材層12の小径側つまり、遠い側Bから、相手コ
ーン4cに当たるようになる。シンクロナイザーリング
1に加わる外力は基本的には歯部10bより与えられ、
最終的にはシンクロナイザーリング1の摩擦材層12の
摩擦面12aの全面が相手コーン4cに当たるように設
計されている。 【0025】以上説明したように本実施例では、摩擦材
層12のうち相手コーン4が挿入される側Aに近い部分
は、相手コーン4cが挿入される側Aに対して遠い側B
よりも密度が高くされている。即ち、高密度領域12x
が設けられている。そのため、摩擦材層12のうちの遠
い側Bと相手コーン4cとが良好に摩擦摺動でき、同期
作用に必要な必要な食い込みが確保される。摩擦材層1
2のうちの遠い側Bは、高密度領域12xよりも密度が
相対的に低い。密度が相対的に低い場合には、密度が相
対的に高い場合に比較して、接地面積を早期に確保し易
く、摩擦開始からの摩擦係数μの立ち上がり特性が良好
であり、摩擦摺動の初期において必要な摩擦摺動を確保
し易いという性質が得られる。 【0026】シンクロナイザーリング1の移動が更に進
行すると、シンクロナイザーリング1の摩擦材層12の
うちの高密度領域12xが相手コーン4cを押圧するよ
うになるので、余分の食い込みが抑えられる。高密度領
域12xは、密度が小さい場合に比較してヤング率が高
く、剛性が高いからである。従って本実施例によれば、
シンクロナイザーリング1と相手材4とが必要以上に接
近しすぎることは、高密度領域12xによって効果的に
抑制される。このように接近しすぎを抑え得るため、相
手コーン4cをもつ相手材4とシンクロナイザーリング
1との間における初期間隔であるショルダークリアラン
スSCを小さく設定することができる。このようにショ
ルダークリアランスSCを小さく設定できれば、そのぶ
んシフトストロークの短縮化、シフト時間の短縮化を図
り得、シフトフィーリングを改善できる。 【0027】相対表示であるが、同サイズをもつ従来技
術に係るシンクロナイザーリングについてのショルダー
クリアランスSCの大きさを100としたとき、本実施
例に係るシンクロナイザーリング1についてのショルダ
ークリアランスSCは、60〜70程度にでき、従来技
術よりも短縮できた。相手コーン4cによって拡径方向
の負荷を受けるシンクロナイザーリング1においては、
強度に大きな影響を与えるのは、基材10の肉厚であ
る。摩擦面12aの径サイズの大きさを確保しつつ、基
材10の肉厚化を図ると、シンクロナイザーリング1の
外径サイズが増大しがちである。この点本実施例によれ
ば、図1から理解できるように、摩擦材層12の側Aの
肉厚は薄く、且つ、基材10の内周面10aはこれの軸
芯P1に対してほぼ平行に沿っている。そのため、摩擦
材層12の摩擦面12aの径サイズの大きさを確保しつ
つ、基材10の肉厚化を図るのに有利である。よってシ
ンクロナイザーリング1の拡径方向の高強度化、耐久性
の向上に有利である。 【0028】(適用例)図4は車両の変速装置に適用し
た適用例を示す。この例では、入力軸50には入力歯車
51が形成されている。入力軸50の軸穴50cには軸
受52を介して出力軸53の端部が回転可能に嵌合され
ている。出力軸53には、ドッグ歯54a及び相手コー
ン54cをもつ変速歯車である相手材54が軸受55を
介して保持されている。出力軸53にスプライン57を
もってクラッチハブ58が嵌合している。クラッチハブ
58にクラッチスリーブ60がスプライン61をもって
係合している。クラッチハブ58には複数個の溝58a
が形成され、溝58aにシンクロナイザーリングキー6
4が移動可能に保持されている。クラッチスリーブ60
の外溝60cにはシフトフォークが係合する。クラッチ
スリーブ60の内側に一組のシンクロナイザーリング1
が配置されている。 【0029】(付記)上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ・リング状に沿って延設された基材と、基材の内周面に
被覆され相手コーンと摩擦する摩擦材層とで構成され、
基材の内周面は、基材の軸芯に対してほぼ平行にされて
おり、摩擦材面の内周面は、相手コーンが挿入される側
が大径で、相手コーンが挿入される側に対して遠い側が
小径の円錐面状であることを特徴とするシンクロナイザ
ーリング。基部の肉厚や強度を確保するのに有利であ
る。 ・リング状に装填された基材粉末と、基材粉末の層の内
周面にリング状に装填された摩擦材粉末とを備えるとと
もに基材粉末の層と摩擦材粉末の層との境界が軸芯とほ
ぼ平行にそっており、且つ、摩擦材粉末の層の内周面が
軸芯とほぼ平行にそっているリング状の成形体と、成形
体に押し込まれ先端に向かうにつれて縮径する向きで傾
斜した円錐テーパ面を備えたパンチとを用い、リング状
の成形体の内側にパンチを押し込むことにより、摩擦材
粉末の層のうち相手コーンが挿入される側の密度を高く
した圧粉体を得、その圧粉体を焼結することを特徴とす
る請求項1のシンクロナイザーリングを製造する製造方
法。 【0030】 【発明の効果】本発明のシンクロナイザーリングによれ
ば、摩擦材層において、相手コーンが挿入される側に近
い部分は、相手コーンが挿入される側に対して遠い側よ
りも、密度が高くされている。換言すれば、摩擦材層に
おいて、相手コーンが挿入される側に近い部分は、密度
が相対的に高く、ヤング率が相対的に高い。一方、相手
コーンが挿入される側に対して遠い側の部分は、密度が
相対的に低く、ヤング率が相対的に低い。 【0031】そのため本発明のシンクロナイザーリング
によれば、摺動特性を得るための必要な食い込みを確保
しつつ、余分な食い込みを抑えるのに有利である。この
ような本発明によれば、密度が高い部分、つまり、相手
コーンが挿入される側に近い部分が相手コーンの食い込
みすぎを抑え得る。そのため、相手コーンをもつ相手材
とシンクロナイザーリングとの間の初期間隔であるショ
ルダークリアランスをできるだけ小さくするのに有利で
ある。よってシフトストロークの短縮化、シフト時間の
短縮化に有利であり、シフトフィーリングの向上を図り
得る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronizer ring. The synchronizer ring can be used for a transmission such as a vehicle. 2. Description of the Related Art As a synchronizer ring, as shown in FIG. 5, a base material 100 extending along a ring shape is used.
And a friction material layer 120 which is coated on the inner peripheral surface of the base material 100 and rubs against the mating cone 201 of the mating material 200 (Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-36745).
JP-A-3-287705). [0005] As shown in FIG. 5, the base material 100 moves from the side A1 where the mating cone 201 is inserted toward the side B1 farther from the side A1 where the mating cone 201 is inserted.
The inner peripheral surface 100a is a conical surface inclined in a direction of gradually decreasing the diameter. When a synchronizing action is obtained by the synchronizer ring, the conical mating cone 201 of the mating material 200 moves relative to the friction material layer 120 of the synchronizer ring, and the two slide frictionally. At this time, the friction material layer 120 and the mating cone 201 frictionally slide from the side B1 far from the side A1 into which the mating cone 201 is inserted. [0004] In such a synchronizer ring, a mating cone 201 is formed on the friction material layer 120.
Tend to be large. In some cases, the synchronizer ring and the opponent material 200 are too close to each other, and depending on the use conditions, there is a possibility that the two may come into contact with each other. [0005] Therefore, in the conventional synchronizer ring, it is necessary to set the shoulder clearance SC, which is the initial distance between the synchronizer ring and the counterpart material 200, to be large. As described above, when the shoulder clearance SC is increased, there is a limit in shortening the shift stroke and a shift time, and there is a limit in improving the shift feeling. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a synchronizer ring which is advantageous for further improving the shift feeling. The present inventor has developed a synchronizer ring. As a result, if the density of a portion of the friction material layer near the side where the mating cone is inserted is set to be high, the friction can be reduced. This is advantageous in that it is possible to reduce unnecessary bite in the friction material layer while securing the necessary bite in the material layer, thereby shortening the shoulder clearance, shortening the shift stroke, and shortening the shift time. It was found that the shift feeling can be improved, and the present invention was completed based on this finding. That is, the synchronizer ring of the present invention is formed by a base material extending along the ring shape, and a conical inner circumferential surface coated on the inner circumferential surface of the base material and rubbing with a mating cone.
And a friction material layer having a friction surface formed.In the friction material layer, a portion closer to the side where the mating cone is inserted is thicker than a portion farther from the side where the mating cone is inserted.
Thin and density are high rather set, the inner circumferential surface of the substrate,
It is characterized by being substantially parallel to the axis of the substrate . DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A base material constitutes a main part of a synchronizer ring, and extends along a ring shape. The material of the substrate can be generally formed of an iron-based sintered metal. The friction material layer is coated on the peripheral surface of the base material and rubs against the mating cone during the synchronous operation. The friction material layer is generally coated on the inner peripheral surface of the base material. The material of the friction material layer can be formed of a sintered metal mainly composed of a metal having good friction characteristics, such as a copper-based metal, a nickel-based metal, and a copper-nickel-based metal. The boundary between the friction material layer and the base material is preferably metallurgically bonded in order to enhance the peel resistance between the two. At the time of metallurgical joining, a liquid phase is generated at the boundary between the friction material layer and the base material, and the two can be strongly joined by utilizing solidification of the liquid phase. The thickness of the friction material layer can be appropriately selected, and the minimum thickness of the friction material layer is, for example, 0.2 to 0.4 mm.
The thickness of the maximum thickness portion of the friction material layer can be, for example, about 1.0 to 2.0 mm. However, it is not limited to this value. According to the synchronizer ring of the present invention, in the friction material layer, a portion closer to the side where the counterpart cone is inserted has a higher density than a portion farther from the side where the counterpart cone is inserted. If expressed in relative terms, the density ratio can be expressed as: density of the part on the side where the counterpart cone is inserted: density of the part farther than the side where the counterpart cone is inserted = 100: (70 to 90). However, it is not limited to this ratio. As exemplified in the embodiments described later, in the cross section of the synchronizer ring, the inner peripheral surface of the substrate can be set substantially parallel to the axis of the substrate. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The synchronizer ring 1 of the present embodiment has a sintered two-layer structure, and has a base material 10 extending along the ring shape and a friction coating along the inner peripheral surface 10a of the base material 10. And a material layer 12. The substrate 10 is made of a sintered alloy obtained by sintering an iron (Fe—Cu—C) compact. The inner peripheral surface 10a of the base material 10 extends along the axis P1 of the base material 10 and is set substantially parallel to the axis P1. The teeth 1 are provided on the outer peripheral portion of the base material 10 at predetermined intervals along the circumferential direction thereof.
0b are provided in a number of rows, and the notch grooves 10c
Is formed. The target inner diameter DE of the inner peripheral surface 10a of the base material 10 is set to 67.4 mm. The target outer diameter DF of the outer peripheral surface 10h excluding the tooth portion 10b of the base material 10 is 79.
It is set to 8 mm. In FIG. 1, the side on which the mating cone is inserted is indicated as A, and the side A on which the mating cone is inserted is shown as A.
The side farther from is shown as B. Friction material layer 12
Is made of a sintered alloy obtained by sintering a compact of copper-nickel-based metal. The boundary between the friction material layer 12 and the base material 10 is metallurgically bonded by a sintering process. The substrate 10
Is higher in Young's modulus and higher in rigidity than the material forming the friction material layer 12. As shown in FIG. 1, a friction surface 12a, which is an inner peripheral surface of the friction material layer 12, has a conical shape. That is,
The friction surface 12a of the friction material layer 12 is inclined linearly so as to gradually decrease in diameter from the side A into which the counterpart cone is inserted to the side B farther away. The target inclination angle θ of the friction surface 12a with respect to the parallel line P2 of the axis P1 of the base material 10 is 7 degrees. The outer peripheral surface 12b of the friction material layer 12 which is a boundary with the base material 10 is set substantially parallel to the axis P1 of the base material 10. According to the present embodiment, as can be understood from FIG. 1, the side A of the friction material layer 12 where the mating cone is inserted is the minimum thickness portion of the friction material layer 12. The thickness t1 of the minimum thickness portion is about 0.2 mm. The side A of the friction material layer 12 into which the mating cone is inserted
The farther side B is the thickness of the maximum thickness portion of the friction material layer 12. The thickness t2 of this maximum thickness portion is 1.0
mm. Therefore, the friction material layer 12 is thin as a whole. According to the present embodiment, the portion of the friction material layer 12 on the side A on which the mating cone is inserted has a high density. That is, the portion near the side A is the high-density region 12.
x. The high-density area 12x has a higher density than the density on the far side B. According to the relative display, the density ratio is the density of the high-density region 12x: the density of the far side B = 10.
0: 70 to 90. Specifically, when the present inventor measured,
The density of the portion on the far side B in the friction material layer 12 is 4.7 to
The density was 5.0 gf / cm 3 , and the density of the high-density region 12x was 5.7 to 6.0 gf / cm 3 . It should be noted that the density ratio and the density value are merely examples, and are not limited to these values and ranges. The measurement of density is
The structure of the friction material layer 12 was observed with a microscope, and was determined based on the area ratio of the metal matrix constituting the structure, while taking into account the porosity and the amount of graphite in the structure. FIG. 3 schematically shows a compacting process as a manufacturing process. The compacting step will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG.
A die 20 having a die 20, a movable core 21 fitted in a die hole 20a, a movable ring-shaped lower punch 22, and a movable ring-shaped lower punch 23 is prepared. Before powder filling, the height of the upper surface 23a of the lower punch 23 substantially corresponds to the height of the upper surface 21a of the core 21.
As shown in FIG. 3A, the base material powder K constituting the base material 10 is filled in the ring-shaped cavity 25. Next, FIG.
As shown in (B), the upper part of the cavity 25 filled with the base material powder K is pressed by the pressure receiving plate 26. In that state,
The lower punch 22 is raised by ΔL in the arrow Y1 direction, and the base powder K in the cavity 25 is pre-compressed in the axial direction. Thereby, the base powder K becomes a green compact. Next, as shown in FIG. 3C, the core 21 and the lower punch 23 are lowered in the direction of the arrow Y2 to form the sub-cavity 27 inside the base powder K. Next, FIG.
As shown in (D), the friction material layer 12 is
Is filled with the friction material powder M. Next, as shown in FIG. 3E, the core 21 is raised in the direction of the arrow Y1 while maintaining the height of the lower punch 23. Thus, the excess friction material powder M in the sub cavity 27 is discharged. At this time, as shown in FIG. 3 (E), the portion in which the friction material powder M is loaded has a thin ring shape with a small thickness tc (about 1 mm), and the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are (= Shaft core P mentioned above
It is along 1). Next, as shown in FIG.
8 is lowered in the direction of the arrow Y2 and pressed into the base material powder K and the friction material powder M, and the base material powder K and the friction material powder M are compressed in the axial direction to obtain a ring-shaped green compact R. At this time, the core 21 is also lowered in the direction of the arrow Y2 in conjunction with it. As described above, at the stage before the upper punch 28 is pressed, the base material powder K has already been pre-compressed, but the friction material powder M has not been compressed. Therefore, the friction material powder M is effectively compressed by the upper punch 28. FIG. 3G schematically shows an enlarged main part of FIG. 3F. As shown in FIG. 3G, the upper punch 28
Is a tapered conical surface 28a having a diameter gradually decreasing toward the lower end, and a ring surface 2 extending in the horizontal direction.
8b. The outer diameter DB of the large diameter portion 28f of the conical tapered surface 28a is larger than the outer diameter DA of the small diameter portion 28e of the conical tapered surface 28a. Therefore, when compressing the friction material powder M, the small diameter portion 28 of the conical tapered surface 28a of the upper punch 28
e, the degree of compression in the radial direction is small.
The degree of compression in the radial direction by the large-diameter portion 28f of the conical tapered surface 28a of FIG. 8 is large. Accordingly, as described above, the high-density region 12x is formed by the large-diameter portion 28f of the conical tapered surface 28.
The friction material layer 12 is formed on the side A into which the mating cone is inserted. After the compression, the green compact R is placed in a molding machine 24.
Then, it is heated and held at a sintering temperature (1100 to 1250 ° C.) for a predetermined time (30 to 60 minutes) to perform a sintering process, so that the base material powder K and the friction material powder M are integrated. In addition,
The inner peripheral surface of the friction material layer 12 composed of the friction material powder M is generally used without machining. When the synchronizer ring 1 is used, as can be understood from FIG. 2, the synchronizer ring 1 relatively moves along the axial direction and approaches the counterpart material 4. The mating member 4 has a ring shape made of metal (alloy steel), and has a tooth portion 4a formed on the outer peripheral portion and a mating cone 4c having a conical surface shape whose diameter decreases toward the tip. When the synchronizer ring 1 relatively approaches the counterpart cone 4c, the friction surface 12a of the friction material layer 12 of the synchronizer ring 1 and the counterpart cone 4c of the counterpart material 4 frictionally slide. This provides a synchronizing effect. At the time of synchronization, the synchronizer ring 1
From the smaller diameter side of the friction material layer 12, that is, the far side B, comes into contact with the mating cone 4c. External force applied to the synchronizer ring 1 is basically given from the tooth portion 10b,
Ultimately, the entire surface of the friction surface 12a of the friction material layer 12 of the synchronizer ring 1 is designed to hit the opposing cone 4c. As described above, in this embodiment, the portion of the friction material layer 12 close to the side A on which the mating cone 4 is inserted is located on the side B farthest from the side A on which the mating cone 4c is inserted.
Density is higher than. That is, the high-density region 12x
Is provided. Therefore, the distant side B of the friction material layer 12 and the mating cone 4c can be slidably satisfactorily, and the necessary bite necessary for the synchronization action can be secured. Friction material layer 1
The far side B of 2 has a relatively lower density than the high-density region 12x. When the density is relatively low, compared to when the density is relatively high, it is easier to secure the ground contact area earlier, the rise characteristics of the friction coefficient μ from the start of friction are good, and the friction sliding The property that it is easy to secure the necessary frictional sliding at the initial stage is obtained. When the movement of the synchronizer ring 1 proceeds further, the high-density region 12x of the friction material layer 12 of the synchronizer ring 1 presses the mating cone 4c, so that excessive biting is suppressed. This is because the high-density region 12x has a higher Young's modulus and a higher rigidity than the case where the density is low. Therefore, according to the present embodiment,
The synchronizer ring 1 and the opponent member 4 being too close to each other more than necessary is effectively suppressed by the high-density region 12x. In order to suppress such close approach, the shoulder clearance SC, which is the initial distance between the mate member 4 having the mate cone 4c and the synchronizer ring 1, can be set small. If the shoulder clearance SC can be set small in this way, the shift stroke and the shift time can be shortened by that much, and the shift feeling can be improved. As a relative display, when the size of the shoulder clearance SC of the synchronizer ring according to the prior art having the same size is set to 100, the shoulder clearance SC of the synchronizer ring 1 according to the present embodiment is: It can be reduced to about 60 to 70, which is shorter than the prior art. In the synchronizer ring 1 which receives a load in the diameter increasing direction by the mating cone 4c,
What greatly affects the strength is the thickness of the base material 10. If the thickness of the base material 10 is increased while securing the diameter of the friction surface 12a, the outer diameter of the synchronizer ring 1 tends to increase. In this respect, according to the present embodiment, as can be understood from FIG. 1, the thickness of the side A of the friction material layer 12 is thin, and the inner peripheral surface 10a of the base material 10 is substantially aligned with the axis P1 thereof. Running parallel. Therefore, it is advantageous to increase the thickness of the base material 10 while securing the size of the diameter of the friction surface 12a of the friction material layer 12. Therefore, it is advantageous for increasing the strength of the synchronizer ring 1 in the radially expanding direction and improving the durability. (Application Example) FIG. 4 shows an application example applied to a transmission of a vehicle. In this example, an input gear 51 is formed on the input shaft 50. An end of an output shaft 53 is rotatably fitted in a shaft hole 50 c of the input shaft 50 via a bearing 52. On the output shaft 53, a mating member 54, which is a speed change gear having dog teeth 54 a and a mating cone 54 c, is held via a bearing 55. A clutch hub 58 is fitted to the output shaft 53 with a spline 57. A clutch sleeve 60 is engaged with the clutch hub 58 with a spline 61. The clutch hub 58 has a plurality of grooves 58a.
Is formed, and the synchronizer ring key 6 is inserted into the groove 58a.
4 is movably held. Clutch sleeve 60
The shift fork is engaged with the outer groove 60c. A set of synchronizer rings 1 inside the clutch sleeve 60
Is arranged. (Supplementary Note) The following technical ideas can be understood from the above description.・ Consists of a base material extending along the ring shape and a friction material layer coated on the inner peripheral surface of the base material and rubbing with the mating cone,
The inner circumferential surface of the base material is substantially parallel to the axis of the base material, and the inner circumferential surface of the friction material surface has a large diameter on the side where the mating cone is inserted, and the side where the mating cone is inserted. A synchronizer ring characterized by a small diameter conical surface on the side farther from. This is advantageous for securing the thickness and strength of the base.・ It has a base material powder loaded in a ring shape and a friction material powder loaded in a ring shape on the inner peripheral surface of the base material layer, and a boundary between the base material layer and the friction material powder layer is formed. A ring-shaped molded body that is substantially parallel to the axis and the inner peripheral surface of the layer of the friction material powder is substantially parallel to the axis, and the diameter is reduced toward the tip by being pushed into the molded body And a punch having a conical tapered surface inclined in a direction, and pressing the punch into the inside of the ring-shaped molded body, thereby increasing the density of the friction material powder layer on the side where the mating cone is inserted. 2. The method for producing a synchronizer ring according to claim 1, wherein a green body is obtained and the green compact is sintered. According to the synchronizer ring of the present invention, in the friction material layer, the portion closer to the side where the mating cone is inserted is more than the side farther to the side where the mating cone is inserted. The density has been increased. In other words, the portion of the friction material layer near the side where the mating cone is inserted has a relatively high density and a relatively high Young's modulus. On the other hand, the portion farther from the side where the counterpart cone is inserted has a relatively low density and a relatively low Young's modulus. Therefore, according to the synchronizer ring of the present invention, it is advantageous to suppress unnecessary biting while securing biting necessary for obtaining sliding characteristics. According to the present invention, a portion having a high density, that is, a portion close to a side where the counterpart cone is inserted can suppress excessive biting of the counterpart cone. Therefore, it is advantageous to minimize the shoulder clearance, which is the initial distance between the synchronizer ring and the counterpart material having the counterpart cone. Therefore, it is advantageous in shortening the shift stroke and the shift time, and the shift feeling can be improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本実施例に係るシンクロナイザーリングの要部
の断面図である。 【図2】本実施例に係るシンクロナイザーリングの使用
状態における要部の断面図である。 【図3】成形過程を模式的に示す工程図である。 【図4】適用例を示す車両用の同期装置の断面図であ
る。 【図5】従来技術に係るシンクロナイザーリングの要部
の断面図である。 【符号の説明】 図中、1はシンクロナイザーリング、10は基材、12
は摩擦材層、12aは摩擦面、12xは高密度領域を示
す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a main part of a synchronizer ring according to the present embodiment. FIG. 2 is a sectional view of a main part of the synchronizer ring according to the embodiment in a state of use. FIG. 3 is a process diagram schematically showing a molding process. FIG. 4 is a cross-sectional view of a vehicle synchronizer showing an application example. FIG. 5 is a sectional view of a main part of a synchronizer ring according to the related art. [Description of References] In the drawings, 1 is a synchronizer ring, 10 is a base material, 12
Denotes a friction material layer, 12a denotes a friction surface, and 12x denotes a high density region.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】リング状に沿って延設された基材と、前記
基材の周面に被覆され相手コーンと摩擦する円錐面状
の内周面で形成された摩擦面をもつ摩擦材層とで構成さ
れ、 前記摩擦材層において、相手コーンが挿入される側に近
い部分は、 相手コーンが挿入される側に対して遠い部分よりも肉厚
が薄く且つ密度が高く設定されており、 前記基材の前記内周面は、前記基材の軸芯に対してほぼ
平行に沿っている ことを特徴とするシンクロナイザーリ
ング。
(57) [Claim 1] A base material extending along a ring shape, and a conical surface coated on the inner peripheral surface of the base material and rubbing against a mating cone.
And a friction material layer having a friction surface formed by an inner peripheral surface of the friction material layer. In the friction material layer, a portion near the side where the mating cone is inserted is a portion far from the side where the mating cone is inserted. Thicker than
Are the thin and density rather high setting, the inner peripheral surface of the substrate is approximately with the axis of the base material
Synchronizer ring characterized by being parallel .
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