JP4337091B2 - 高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング - Google Patents

高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング Download PDF

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Description

この発明は、従来よりも高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する自動車変速機の銅合金製シンクロナイザーリングに関するものである。
一般に、シンクロナイザーリングは自動車変速機の一構成部品であることは知られており、このシンクロナイザーリングは、図1に斜視図で例示されように、内面1を有し、外周面にはキーが嵌合するキー溝3が設けられており、さらに、その外縁にそって所定間隔おきに相手部材であるハブスリーブとかみ合う機能を発揮するチャンファー2が設けられた構造を有している。そして、シンクロナイザーリングの内面1には、図2の一部拡大断面説明図に示されるように、トップランド4を有するねじ山5が形成されている。このシンクロナイザーリングの内面1は回転するギアコーン(図示せず)との高面圧下での同期摺動並びにこれよりの離脱の断続的面接触を受ける。このシンクロナイザーリングはZn20〜40質量%、Al:2〜11質量%、Fe、Ni、Coのうち1種以上:1〜5質量%、Ti:0.1〜4質量%、Mn:0.01〜0.1質量%未満、S:0.0005〜0.1質量%を含有し、さらに必要に応じてMg:0.01〜0.5質量%、を含有し、残りがCuおよび不可避不純物からなる組成の銅合金からなることが知られている(特許文献1参照)。前記従来のシンクロナイザーリングは、素地組織にα相が全くないβ´単相かまたは極めて僅かしか存在しない素地組織を有しているところから耐摩耗性に優れていると言われている。
特開平8−127831号公報
しかし、最近、燃費向上のためミッションオイル内の動力伝達ロスを低減させるため、ミッションオイルの低粘度化およびミッションオイルを少なく充填する減量化が進められており、そのために摩擦摺動面の温度が上がり、シンクロナイザーリングにかかる熱負荷が高くなってきている。かかる高温となる過酷な条件下において長期間使用されると、従来のシンクロナイザーリングは、摩耗してトップランドの高さが低くなると同時にシンクロナイザーリングの内面1に形成されたねじ山5のトップランド4の近傍の材料が高温となるために材料の一部が塑性流動する現象が発生し、図3の一部拡大断面説明図に示されるように、ねじ山5の頭部に茸傘6が形成されるように変形し、前記摩耗に加えて前記材料の一部が塑性流動する現象によってねじ山5の高さが予測以上に急激に減少するところからシンクロナイザーリングの内径が予想以上に早く大きくなり、図4に示される背面クリアランスHcが予想以上に早く無くなり、そのために相手ギアコーンとの背面接触が生じて、いわゆるギヤ鳴きが予想以上に早く発生するので好ましくない。
そこで、本発明者らは、従来よりも一層高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングを得るべく研究を行った。その結果、
(イ)前記従来のα相が全くないまたはα相があっても極めて僅かしか存在しない実質β´単相からなる素地組織を有するシンクロナイザーリングでは、本質的に耐熱性が不足しているので高発熱環境下では塑性流動しやすく、また、α相が極めて多い実質α単相からなる素地組織を有するシンクロナイザーリングも知られているが、このシンクロナイザーリングでは熱伝導性が悪いために、やはり高発熱環境下では耐塑性流動性が悪い、
(ロ)銅合金のα相はβ相およびβ´相に比べて耐熱性を有し、耐塑性流動性に優れ、したがって、α相がより高温状態まで存在する方が高温下でのシンクロナイザーリングは塑性流動の発生を阻止して耐塑性流動性を向上させることができる、
(ハ)α相中にCuが65質量%以上、Niが0.5質量%以上含まれると650℃までα相が存在し、高温状態において優れた耐塑性流動性を発揮するが、一方、α相中に含まれるCuが74質量%を越え、Niが2.5質量%を越えると、熱間押し出しが困難になる、
(ニ)β相は変態温度以下では規則格子のβ´相として存在し、このβ´相は不規則格子のβ相に比べて熱伝導性や強度に優れるため、β´(規則格子)→β(不規則格子)変態温度がより高温の方がシンクロナイザーリングの耐塑性流動性を向上させる、
(ホ)β相(β´相)中のAlを3.5質量%以上にすると、β´(規則格子)→β(不規則格子)変態温度が550℃以上となり、高温状態において優れた耐塑性流動性を発揮するが、一方、β相(β´相)中のAlを6.0質量%を越えても、β´(規則格子)→β(不規則格子)変態温度のさらなる上昇は無く、Alが多く含有することにより熱伝導の低下を招き、かえって耐塑性流動性が阻害される、
(ヘ)そのために、素地組織を、650℃以上まで存在するCu:65〜74%、Ni:0.5〜2.5%を含有するα相と、Alを3.5〜6.0質量%含有するβ´(規則格子)→β(不規則格子)変態温度が550℃以上であるβ´相の2相組織からなる銅合金からなる銅合金製シンクロナイザーリングは高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を確保することができる、
(ト)前記α相とβ´相の2相組織からなる銅合金は、Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有る必要がある、などの研究結果が得られたのである。
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
(1)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングの素地組織におけるα相はCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有し、一方、β´相はCu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有することが一層好ましい。したがって、この発明は、
(2)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:22〜28質量%を含有するα相と、
Cu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:25〜31質量%を含有するβ´相の2相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングに特徴を有するものである。
さらに、この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングは、前記(1)または(2)記載の銅合金に、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%含有させる組成を有することにより耐摩耗性を一層向上させることができる。したがって、この発明は、
(3)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
この発明のFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%をさらに含有させる組成を有する高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングにおける素地組織は、Cu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Zn:22〜28質量%を含有するα相と、
Cu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Zn:25〜31質量%を含有するβ´相との二層組織からなることが好ましい。したがって、この発明は、
(4)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Zn:22〜28質量%を含有するα相と、
Cu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Zn:25〜31質量%を含有するβ´相との二層組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
さらに、この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングは、前記(1)、(2)、(3)または(4)記載の銅合金に、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有させて耐熱性を一層向上させることができる。したがって、この発明は、
(5)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、
(6)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有するα相と、
Cu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有するβ´相とからなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、
(7)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%含有し、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、
(8)Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%含有し、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
かつ、素地組織がCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有するα相と、
Cu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有するβ´相とからなる高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング、に特徴を有するものである。
この発明の銅合金製シンクロナイザーリングは、従来の銅合金製シンクロナイザーリングに比べて高発熱環境下で優れた耐塑性流動性に優れており、過酷な条件下で使用されても優れた性能を長期にわたって発揮することができ、工業上優れた効果をもたらすものである。
この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングを製造するには、Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらに必要に応じてFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%含有し、さらに必要に応じてSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有るビレットから所定の寸法を有するシンクロナイザーリングを塑性加工により製造したのち、温度:250〜350℃に加熱し、ついで空冷または水冷により冷却する調質処理を施すことによってα相とβ´相の2相組織を生成させ、その後、所定の寸法に機械加工することにより製造される。
つぎに、この発明の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリングの成分組成および亜鉛当量、並びに素地組織を上記のごとく限定した理由について説明する。
A.成分組成
Cu:
Cuは62.5質量%未満では所望の延性を確保することができず、一方、67.5質量%を越えて含有すると、所望の強度を確保することができない。したがって、Cuの含有量は62.5〜67.5質量%に定めた。
Al:
Alは、強度および靭性を向上させる作用があるが、Al:4.5質量%未満では所望の強度および靭性を確保することができず、一方、Al:5.5質量%を越えて含有すると、熱伝導性が低下するので好ましくない。したがって、Al:4.5〜5.5質量%に定めた。
NiおよびTi:
NiおよびTiには、共存した状態でNi−Ti系金属間化合物(NiおよびTiを主成分とし、これにCuおよびAlと僅かなZnを含む)の晶出物を形成し、これが素地に分散して通常の摺動摩耗環境下で耐摩耗性を向上させる作用を有するが、Ni:2.7質量%未満およびTi:1.0質量%未満では所望の効果が得られず、一方、Ni:3.7質量%を越えおよびTi:2.0質量%を越えると、溶解・鋳造性が阻害されるので好ましくない。したがって、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量に定めた。
Mn:
Mnは、通常の摺動摩耗環境下で耐摩耗性を向上させる作用を有するが、Mn:0.05質量%未満ではその効果が十分でなく、一方、Mn:0.35質量%を越えると熱伝導性の低下を招き好ましくない。したがって、Mn:0.05〜0.35質量%未満に定めた。
Fe,Co
これら成分は、Niと同様Tiと共存した状態で金属間化合物の晶出物を形成し、これが素地に分散して通常の摺動摩耗環境下で耐摩耗性を向上させる作用を有するので必要に応じて添加するが、Fe,Coがそれぞれ0.5質量%未満では所望の効果が得られず、一方、1.5質量%を越えると、切削性が阻害されるので好ましくない。したがって、Fe,Coの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量に定めた。
Si、Mg、P:
これら成分は、耐熱性を向上させ、もってシンクロライナーリングの耐塑性流動性を一層向上させる作用があるので必要に応じて添加するが、Si、Mg、Pそれぞれの含有量が0.01質量%未満では所望の効果が得られず、一方、その含有量が0.3質量%を越えて含有させても耐塑性流動性の一層の向上効果がないばかりか溶解鋳造性が阻害されるので好ましくない。したがって、Si、Mg、Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%に定めた。
亜鉛当量:
亜鉛当量は、この発明のシンクロライナーリングを構成する銅合金がCu,Zn,Alを主成分としているので、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表され、この亜鉛当量は素地組織中のα相とβ´相の存在割合を決定する指標であるが、亜鉛当量が0.4未満であるとα相が多くなりすぎ、強度や熱伝導性が悪化し好ましくない。一方、亜鉛当量が0.46を越えると、α相が少なくなりすぎ、高温での耐塑性流動性悪くなるので好ましくない。したがって、0.4≦亜鉛当量≦0.46とした。
B.素地組織
素地組織は、α相とβ´相の2相組織からなることが好ましいことはすでに述べたが、α相はCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:22〜28質量%を含有し、必要に応じてFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%を含有し、さらに必要に応じてSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%を含有する成分組成を有することが一層好ましく、一方、β´相はCu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:25〜31質量%を含有し、必要に応じてFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%を含有し、さらに必要に応じてSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%を含有する成分組成を有することが一層好ましい。この場合、α相とβ´相の分散割合は、面積%でα相:5〜30%、残部β´相の範囲内にあることが好ましい。
先ず、通常の高周波溶解炉により表1〜表4に示される成分組成および亜鉛当量を有するCu合金溶湯を溶製し、得られた溶湯を鋳込み温度:1,100℃で内径:250mmのモールドに鋳込み、直径:250mm、長さ:3000mmの連続鋳造ビレットを製造し、このビレットを所定の長さに切断し、750℃で熱間押し出しを行い、外径:72mm、内径:54mmの押し出しパイプを作製した。ついで、このパイプを機械加工によって切断および内・外径の切削加工を施し、外径:70mm、内径:56mm、高さ:10mmの鍛造用リングを作製した。
さらに、前記リングを700℃に加熱後、下金型にセットし、上金型によりプレスすることにより熱間鍛造を行った。ついで、この熱間鍛造体を温度:300℃に加熱し、ついで空冷することにより調質処理を施し、表5〜8に示される成分組成を有するα相および表9〜12に示される成分組成を有するβ´相の2相組織を生成させ、その後、機械加工することにより最大外径:76mm、最小内径:54mm、高さ:7mm、内径ねじ山の高さ:0.3mm、ねじのトップランド幅(図2においてaで示される幅)a:0.1mmを有する本発明シンクロナイザーリング(以下、本発明リングという)1〜28、比較シンクロナイザーリング(以下、比較リングという)1〜19および従来シンクロナイザーリング(以下、従来リングという)1〜2の試験片を製造した。なお、α相およびβ´相の成分組成はEPMAにより測定した。
次に、図4の一部断面側面図に示される回転可能な浸炭焼入れ鋼からなるギアコーン9および押圧体8を備えた単体磨耗試験装置を用意し、単体磨耗試験装置のギアコーン9に前記本発明リング1〜28、比較リング1〜19および従来リング1〜2からなる試験片10を図4に示されるように挿入し、油温:100℃に加熱された低粘度オイル(油種:15W−30)が図4のオイルライン7がシンクロナイザーリングの内面の最下位置に来るように油量を調整し、単体磨耗試験装置のテーパーコーン9を回転数:1500r.p.m.で回転させながら押圧体8を負荷加重F:100kgでシンクロナイザーリングに向かって0.2秒間押し付けたのち、1.0秒間離す操作を1万回繰り返すことにより本発明リング1〜28、比較リング1〜19および従来リング1〜2の各試験片10についての定速耐久試験を実施した。この定速耐久試験を実施したのち、シンクロナイザーリングの各試験片10と相手ギアコーン9との背面クリアランスHcの減少量をを測定し、その結果を表13〜14に示した。
さらに、本発明リング1〜28、比較リング1〜19および従来リング1〜2の各試験片についてα相の消失温度とβ´(規則格子)→β(不規則格子)変態温度の測定を行い、その結果を表13〜14に示した。α相の消失温度の測定は、本発明リング1〜28、比較リング1〜19および従来リング1〜2を所定温度に加熱し、15分間保持後水冷し、光学顕微鏡でミクロ組織を観察することにより測定した。またβ´(規則格子)→β(不規則格子)変態温度の測定は示差熱分析装置により行った。
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表1〜14に示される結果から、本発明シンクロナイザーリング1〜28は従来シンクロナイザーリング1〜2に比べていずれも背面クリアランスの減少量が小さいことが分かる。しかし、比較シンクロナイザーリング1〜19は背面クリアランスの減少量が大きいことが分かる。
シンクロナイザーリングの斜視図である。 シンクロナイザーリングの内面に形成されたねじ山の断面図である。 シンクロナイザーリングの内面に形成されているねじ山の塑性流動現象を説明するための断面説明図である。 単体磨耗試験装置の一部断面側面図である。
符号の説明
1:内面
2:チャンファー
3:キー溝
4:トップランド
5:ねじ山
6:茸傘
7:オイルライン
8:押圧体
9:ギアコーン
10:試験片

Claims (8)

  1. Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、
    式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
    かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  2. 前記α相はCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有し、
    一方、前記β´相はCu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項1記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  3. Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、
    式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
    かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  4. 前記α相はCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有し、
    一方、前記β´相はCu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項3記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  5. Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、
    式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
    かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  6. 前記α相はCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有し、
    一方、前記β´相はCu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項5記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  7. Cu:62.5〜67.5質量%、Al:4.5〜5.5質量%、Ni:2.7〜3.7質量%、Ti:1.0〜2.0質量%、Mn:0.05〜0.35質量%を含有し、さらにFeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.5〜1.5質量%を含有し、さらにSi,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.3質量%を含有し、残りがZnおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、Zn+不可避不純物=ZNとしたとき、
    式:{ZN+6×(Al−0.9)}/{Cu−1.3+ZN+6×(Al−0.9)}で表される亜鉛当量が0.4〜0.46の範囲内に有り、
    かつ、素地組織がα相とβ´相の2相組織からなる銅合金からなることを特徴とする高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
  8. 前記α相はCu:65〜74質量%、Al:2.5〜4.5質量%、Ni:0.5〜2.5質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:22〜28質量%を含有する成分組成を有し、
    一方、前記β´相はCu:62〜71質量%、Al:3.5〜6.0質量%、Ni:0.3〜2.3質量%、Ti:0.05〜0.6質量%、Mn:0.03〜0.4質量%、FeおよびCoの内の1種または2種を合計で0.05〜1.0質量%、Si,Mg,Pの内の1種または2種以上を合計で0.01〜0.35質量%、Zn:25〜31質量%を含有する成分組成を有することを特徴とする請求項7記載の高発熱環境下で優れた耐塑性流動性を有する銅合金製シンクロナイザーリング。
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