JPH06229474A

JPH06229474A - シフトフォーク爪

Info

Publication number: JPH06229474A
Application number: JP1369193A
Authority: JP
Inventors: Shinya Nishizaki; 信也西崎; Jiro Matsumoto; 二郎松本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-16

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、シフトフォーク爪を、耐熱性およ
び摺動特性に優れるものとして、変速切換え時のシフト
レバー操作性が改善でき、また高ＰＶ値の摺動条件下で
耐摩耗性に優れて耐久性がよく、しかも結晶化処理の前
後で収縮率を小さいものとして製品の寸法精度が良いも
のとするものとする。【構成】下記式で示される熱可塑性ポリイミド樹脂５
０〜９０重量％と、固定炭素量９７％以上の鱗片状の天
然黒鉛５０〜１０重量％とからなる樹脂組成物１００重
量部に、四フッ化エチレン樹脂を５〜２０重量部と、粉
末状のフェノール樹脂硬化物５〜３０重量部とを配合し
た摺動材用ポリイミド系樹脂組成物から成形したシフト
フォーク爪とする。【化５】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車のマニュアル
トランスミッションのシフトフォーク先端部に装着する
シフトフォーク爪に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のマニュアルトランスミッション
の各ギアセットに取付けられているシフトフォーク１
は、たとえば図１に示すように、回転しているクラッチ
・ハブ・スリーブ２の外周溝２ａに進入可能な円弧状の
フォークを有するものであり、運転者がシフトレバーを
操作することにより、セレクターロッド３を介してクラ
ッチ・ハブ・スリーブ２を矢印方向に動作させて、シン
クロ機構を動作させながらギアチェンジを行わせるもの
である。

【０００３】そして、このようなシフトフォーク１の先
端部分は、シフトフォーク爪４と呼ばれ、前記動作する
際に回転するクラッチ・ハブ・スリーブの外周溝２ａに
高速・高面圧で摺接するので、耐久性の要求される部分
である。したがって、このような部分には硬質のクロム
等を被覆（メッキ）して耐久性を高めていたが、クロム
の摺動性は充分でないので、変速動作時にシフトレバー
の操作性または操作時の感触が良くないという欠点があ
った。

【０００４】このようなシフトレバー操作性の改善を図
るためには、摺動性に優れた合成樹脂からなる摺動材を
キャップ状のシフトフォーク爪４として、シフトフォー
ク先端に装着する手段が考えられるが、たとえば摺動材
料がポリアミド（たとえばナイロン６６）では限界ＰＶ
値が低いので、高速・高面圧に耐えることができなかっ
た。

【０００５】また、このような限界ＰＶ値を満足する汎
用の摺動材として、特開昭６３−３１４７１２号公報に
は、ポリイミド樹脂に四フッ化エチレン樹脂と共にフェ
ノール樹脂硬化物を添加したものが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリイミド樹
脂に四フッ化エチレン樹脂と共にフェノール樹脂硬化物
を添加した従来のポリイミド系の摺動材用樹脂組成物
は、ポリイミド樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ＝２４０
℃）付近の温度で、たとえば６４０ｋｇ／ｃｍ²−ｍ／
ｍｉｎといった高いＰＶ値で摺動した場合に、耐摩耗性
がきわめて低くなるという問題点がある。

【０００７】上記過酷な摺動条件での耐摩耗性を改善す
るために、熱可塑性ポリイミド樹脂に、熱処理を施して
結晶化度２５％とする手法も知られている。しかし、こ
の場合には、結晶化処理の前後で成形品が２〜５％（収
縮率）も収縮するので、成形されたキャップ状のシフト
フォーク爪は寸法精度が悪く、変形して使用に耐えない
場合もあった。

【０００８】そこで、この発明は、上記した問題点を解
決し、シフトフォーク爪を、耐熱性および摺動特性に優
れるものとして、変速切換え時のシフトレバー操作性が
改善でき、また高ＰＶ値の摺動条件下で耐摩耗性に優れ
て耐久性がよく、しかも結晶化処理の前後で収縮率を小
さいものとして製品の寸法精度が良いものとすることを
課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、下記式で示される熱可塑性ポ
リイミド樹脂５０〜９０重量％と、非フェノール樹脂系
の原料を黒鉛化して得られる固定炭素量９７％以上の黒
鉛５０〜１０重量％とからなる樹脂組成物１００重量部
に、四フッ化エチレン樹脂を５〜２０重量部と、粉末状
のフェノール樹脂硬化物５〜３０重量部とを配合したポ
リイミド系樹脂組成物からシフトフォーク爪を形成した
のである。

【００１０】

【化２】

【００１１】また、上記した固定炭素量９７％以上の黒
鉛は鱗片状の天然黒鉛であってよい。以下、その詳細を
述べる。

【００１２】まず、この発明に用いる前記化２の式で示
される熱可塑性ポリイミド樹脂は、下記化３の式で示さ
れる芳香族エーテルジアミンと一種以上のテトラカルボ
ン酸二無水物の反応によって得られるポリアミド酸を脱
水環化して得られるものである。

【００１３】

【化３】

【００１４】このようなポリイミド樹脂のうち、ポリイ
ミド樹脂の市販品（前記の化２の式におけるＲ₁〜Ｒ₄
が全て水素であるもの）としては、三井東圧化学社製：
ＡＵＲＵＭが挙げられる。

【００１５】次に、この発明における固定炭素量９７％
以上の黒鉛としては、地中から産出された天然の鱗片状
黒鉛、または人造黒鉛であってよい。天然黒鉛のうち、
平均粒径が１０μｍ程度の鱗片状の黒鉛が、この発明の
所期の目的達成に特に好ましいことが実験により判明し
ている。人造黒鉛は、たとえばピッチ由来のコークスを
タールやピッチで固めて約１２００℃で焼成してから黒
鉛化炉に入れ、約２３００℃の高温で結晶を成長させた
ものが好ましい。また、人造黒鉛の原料としては、ピッ
チ、コールタール、コークス、木質原料、フラン樹脂、
ポリアクリロニトリルなどを用い、フェノール樹脂は原
料として使用しない。別途添加するフェノール樹脂硬化
物と併用することが好ましくないからである。

【００１６】ここで黒鉛成分中の固定炭素とは、石炭試
験法の工業分析において、水分、灰分、揮発分を定量し
て除いた残りの成分であって、炭素を主成分として少量
の水素、酸素、窒素を含むものである。そして、固定炭
素量が９７％未満の少量では、耐摩耗性、結晶化処理前
後の成形品の収縮率ともに満足できる結果が得られな
い。

【００１７】前記した熱可塑性ポリイミド樹脂と黒鉛の
配合割合は、熱可塑性ポリイミド樹脂５０〜９０重量
％、固定炭素量９７％以上の黒鉛５０〜１０重量％であ
る。なぜなら、黒鉛の配合量が５０重量％を越える多量
では、組成物の溶融粘度が大きくなって溶融成形が困難
となり、１０重量％未満の少量では、耐摩耗性の改善硬
化が充分に得られないからである。

【００１８】次に、この発明に用いる四フッ化エチレン
樹脂は、組成物中に均一に混和するために粉状の形態の
ものが好ましく、たとえばモールディングパウダー、フ
ァインパウダーまたは成形焼成後にγ線等の電子線照射
をして粉砕したものなどであってよい。四フッ化エチレ
ン樹脂の配合割合は、前記した熱可塑性ポリイミド樹脂
と黒鉛の組成物に１００重量部に対して、５〜２０重量
部である。なぜなら、５重量部未満の少量では、添加さ
れた熱可塑性ポリイミド樹脂組成物に充分な摺動特性が
付与されず、２０重量部を越える多量では、熱可塑性ポ
リイミド樹脂本来の機械的強度が損なわれるからであ
る。

【００１９】この発明に用いる粉末状のフェノール樹脂
硬化物は、フェノール類にホルマリン発生化合物を用い
て製造されるノボラック型またはレゾール型フェノール
樹脂に、必要に応じて公知の充填剤を含有させ、そのま
まもしくはヘキサミンなどの架橋剤を加えて加熱し、硬
化物とした後、粉砕したものであってよい。その製造方
法は、特開昭５７−１７７０１号公報、特開昭５８−１
７１１４号公報などに開示されており、市販品として
は、鐘紡社製：ベルパールなどを挙げることができる。

【００２０】ここで、これらフェノール樹脂は、熱不融
性の粉末状の樹脂であり、具体的には平均粒径が５０μ
ｍ以下で、しかも８０重量％以上が１５０μｍ以下の粒
径のものが好ましい。なぜならば、粒径が１５０μｍを
越える大径では、成形した際に粉末の各粒子間の相互の
密着が不充分であり、成形体の耐摩耗性や曲げ強度など
の機械的強度が低下して好ましくないからである。そし
て、この発明に使用されるフェノール樹脂硬化物は、充
分に硬化されていることが必要であり、たとえば硬化度
を尺度としてメタノールに対する溶解度で表示すると、
その溶解度は２０重量％以下、好ましくは１５重量％以
下を示し、さらに好ましくは５重量％以下のものが好ま
しい。なぜならば、メタノール溶解度が２０重量％を越
えるものでは成形時に発泡が起こり、成形体に空隙およ
び微小クラックが生じるからである。

【００２１】このようなフェノール樹脂硬化物の配合割
合は、熱可塑性ポリイミド樹脂と前記の黒鉛からなる組
成物１００重量部に対して、５〜３０重量部である。な
ぜなら、５重量部未満の少量では耐摩耗性の効果が得ら
れず、３０重量部を越える多量では、組成物の溶融粘度
が高くなって溶融成形ができないばかりか、摩擦係数を
低減できないからである。

【００２２】なお、この発明の摺動材用ポリイミド系樹
脂組成物には、この発明の目的を損なわない範囲で、以
下〜に列記するような種々公知の添加剤を配合する
ことができるのは勿論である。

【００２３】すなわち、補強剤として、ガラス繊維、
カーボン繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、カーボン
ウィスカ、アスベスト、金属繊維、ロックウールなど、難燃性向上剤として、三酸化アンチモン、炭酸マグネ
シウム、炭酸カルシウムなど、電気特性向上剤として、クレー、マイカなど、耐クラッキング向上剤として、石綿、シリカ、グラフ
ァイトなど、熱伝導度向上剤として、鉄、亜鉛、アルミニウム、銅
その他の金属粉末など、その他充填剤として、ガラスビーズ、ガラスバルー
ン、炭酸カルシウム、アルミナ、タルク、ケイソウ土、
水和アルミナ、シラスバルーン、各種金属酸化物、無機
質顔料類などであって、３００℃以上で安定な天然また
は合成の化合物類である。

【００２４】なお、上記以外の添加剤として特に、下記
化４の（II）〜（IV）の基本構造からなるサーモトロピ
ック液晶ポリマーを添加すると、溶融成形時の流れ性の
改良および結晶化時の収縮率を緩和することができる。
しかし、この化合物は、耐摩耗性を損なう弊害があるた
め、その配合割合を２〜５重量％とすることが好まし
い。

【００２５】

【化４】

【００２６】以上述べたこの発明に用いる諸原材料を混
合する手段は、特に限定されるものではなく、原料を個
別に溶融混合機に供給してもよく、または予めヘンシェ
ルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどの
汎用の混合機を用いて２種以上のものを同時に混合して
もよい。その場合の混合温度は、通常２５０〜４２０
℃、好ましくは３００〜４００℃である。また、成形方
法は、圧縮成形、焼結成形などを採用でき、均一溶融ブ
レンド体を形成して、射出成形または押出し成形を行な
うこともできる。

【００２７】

【作用】この発明のシフトフォーク爪は、耐熱性あるポ
リイミド樹脂をマトリックスとし、これに摩擦係数の低
減効果に特に優れた四フッ化エチレン樹脂を添加したの
で、所要の耐熱性および摩擦特性に優れたものであり、
さらに粉末状のフェノール樹脂硬化物と固定炭素量が所
定％以上の黒鉛を所定量添加したことにより、耐摩耗性
が改善されると共に結晶化処理の前後で収縮率が小さく
寸法精度が良いものとなる。

【００２８】

【実施例】実施例および比較例に使用した原材料を一括
して挙げると以下の通りである。なお、配合割合は全て
重量％であり、〔〕内に略号を示した。

【００２９】（１）熱可塑性ポリイミド樹脂〔ＴＰＩ〕三井東圧化学社製：ＡＵＲＵＭ＃４５０（２）鱗片状天然黒鉛〔鱗片状黒鉛〕日本黒鉛社製：ＡＣＰ（固定炭素量９９．５％）（３）粉末状フェノール樹脂硬化物〔ＰＦ〕鐘紡社製：ベルパールＣ２０００（平均粒径４８μｍ）（４）四フッ化エチレン樹脂〔ＰＴＦＥ〕喜多村社製：ＫＴＬ６１０（５）ポリアミド〔ナイロン６６〕東レ社製：アミランＣＭ３００１〔実施例１〜４、比較例１〕原材料を表１に示す割合で
配合し乾式混合した後、二軸溶融押出し機を用いて３７
０〜４００℃の条件で押出して造粒し、得られたペレッ
トを射出成形機に供給して、シリンダー温度３７０〜４
００℃、射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²、金型温度１５
０〜２００℃の条件で射出成形し、図１に示す形状のシ
フトフォーク爪形試験片（高さ８ｍｍ、幅１１ｍｍ、長
さ１６ｍｍ）を成形した。得られた試験片について、
(1) 結晶化処理前後の限界ＰＶ値、(2) 結晶化処理によ
る収縮率および結晶化後の変形の有無、を以下に示す方
法で測定し、得られた結果を表１中に併記した。

【００３０】(1) 限界ＰＶ値スラスト型摩擦・摩耗試験機（自社製）を用い、滑り速
度毎分２８８ｍ、相手材；ＳＣＭ４２０Ｈ、トランスミ
ッシヨンオイル中において荷重を０．５秒間隔で間欠的
に負荷し、かつ段階的に荷重量を上げていき、試験片に
溶融またはカジリの発生する面圧から限界ＰＶ値（ｋｇ
ｆ／ｃｍ²・ｍ／ｍｉｎ）を求めた。

【００３１】(2) 結晶化処理による収縮率および結晶化
後の変形の有無試験片を５個用いて、これらにステップ加温にて３２０
℃、２時間の結晶化処理を行なった。そして、処理前後
の収縮率（％）、および肉眼観察により変形の有無を調
べた。

【００３２】〔比較例２〕実施例１〜４と全く同じ寸法
のシフトフォーク爪形試験片をナイロン６６で成形し、
この試験片について上気した試験(1) を全く同様の条件
で行ない、この結果を表１中に併記した。

【００３３】〔比較例３〕シフトフォークの先端部分全
面にクロムメッキ層（厚さ約１５〜２０μｍ）を電解メ
ッキによって被覆形成し、上気した試験(1) を全く同様
の条件で行ない、この結果を表１中に併記した。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１の結果から明らかなように、固定炭素
量９７％以上の鱗片状の黒鉛を配合しなかった比較例１
は、結晶化処理後の寸法変化が３．８％と大きく、結晶
化処理後に変形が発生した。また、ポリアミド製のシフ
トフォーク爪またはクロムメッキしたシフトフォーク先
端部分は、限界ＰＶ値が１４０００〜１８０００と低い
値を示した。

【００３６】これに対して、全ての条件を満足するポリ
イミド樹脂系材料から形成したシフトフォーク爪は、結
晶化処理後の限界ＰＶ値がいずれも２６０００以上と充
分に大きく、特に結晶化処理後の収縮率は１．０％以下
と小さく、結晶化後の変形も認められなかった。

【００３７】なお、図２に示すように、実施例１〜４の
シフトフォーク爪４は、内面に連続した環状の突起５を
形成したものであり、シフトフォーク１の先端外周には
これに対応する環状の溝６を形成した。そして、これら
の抜け止め構造によって、シフトフォーク爪４をシフト
フォーク１先端にスナップ結合させる際、プラスチック
ハンマーにてシフトフォーク爪４を打撃したが、この衝
撃によってもクラックや割れは生ぜず、使用に耐えるも
のであることが確認された。

【００３８】

【効果】この発明は、以上説明したように、耐熱性ある
ポリイミド樹脂をマトリックスとし、これに摩擦係数の
低減効果に特に優れた四フッ化エチレン樹脂を添加し、
さらに粉末状のフェノール樹脂硬化物と固定炭素量が所
定％以上の黒鉛を所定量添加したポリイミド系樹脂組成
物からシフトフォーク爪を形成したので、耐熱性および
摺動特性に優れるものとなって、変速切換え時のシフト
レバー操作性が改善でき、また高ＰＶ値の摺動条件下で
耐摩耗性に優れて耐久性がよく、しかも結晶化処理の前
後で収縮率を小さいものとして製品の寸法精度が良いも
のとなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】シフトフォーク爪の使用状態を示す分解斜視図

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図

【符号の説明】

１シフトフォーク２クラッチ・ハブ・スリーブ２ａ外周溝３セレクターロッド４シフトフォーク爪５突起６溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記式で示される熱可塑性ポリイミド樹
脂５０〜９０重量％と、非フェノール樹脂系の原料を黒
鉛化して得られる固定炭素量９７％以上の黒鉛５０〜１
０重量％とからなる樹脂組成物１００重量部に、四フッ
化エチレン樹脂を５〜２０重量部と、粉末状のフェノー
ル樹脂硬化物５〜３０重量部とを配合したポリイミド系
樹脂組成物からなるシフトフォーク爪。【化１】
【請求項２】固定炭素量９７％以上の黒鉛が鱗片状の
天然黒鉛である請求項１記載のシフトフォーク爪。