JPS6235925A - トランスミツシヨン用シフトフオ−ク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、自動車等のトランスミッションに使用され
るトランスミッション用シフトフォークに関するもので
ある。

（従来の技術） ・　従来のトランスミッション用シフトフォークとして
は、例えば第７図に示すようなものがある。

周知のように、自動車用トランスミッションにおけるシ
フトフォークは、ヂエンジレバーの操作をクラッチギヤ
もしくは切替歯車に伝達するためのものであり、第７図
に示すごとく、このシフトフォーク１はロッド２の途中
位置に固定されていると共に、ロッド２の端部にブラケ
ット３が固定された構造となっている。そして、ギヤチ
ェンジのときには、図示しないチェンジレバーにより、
ブラケット３がロッド２の軸方向に移動し、一体となっ
ているシフトフォーク１が同時にロッド２の軸方向に移
動する。このシフトフォーク１は、そのフォーク部１１
の内面に形成した爪部１２が図示しないトランスミッシ
ョンギヤのスリーブに形成した溝に嵌入しており、シフ
トフォーク１の移動と同時にスリーブもまたロッド２の
軸方向に移動し、これによってギヤチェンジがなされる
。′このとき、スリーブの回転数はギヤシフトによって
異なるが、５速ではエンジン回転数似−Ｌとなる。

したがって、シフトフォーク１の爪部１２は常に回転し
ているスリーブにュートラルであってもつられて回転し
ている）と摺動接触しており、さらに変速のたびにスリ
ーブ溝の側壁に押接されるため、その摺動部は強い摩擦
力をうけることから、爪部１２には靭性および摺動性は
もちろんのことフォーク自体およびスリーブに対する耐
摩耗性にも優れていることが要求される。

ところで、最近は自動車の軽量化等の理由からシフトフ
ォーク１には従来の鉄系あるいは銅系の合金に代ってア
ルミニウム合金を使用することが多くなってきている。

しかしながら、通常のアルミニウム合金等の軽合金材料
は、自動車部品に多用されていた鋼および鋳鉄材料と比
較すれば耐摩耗性は低い。このため、実際のアルミニウ
ム合金製シフトフォーク１では、その爪部１２のみを銅
合金から形成してこれを鋳ぐるむか、あるいは摺動性お
よび耐摩耗性が良好な有機材料（例えば、ポリアミド６
６）を爪部１２に貼りつけるかして、耐摩耗性を保持さ
せるようにすることもあった。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、このような従来のアルミニウム合金製のシフ
トフォーク１にあっては、運転渚がスムーズなギヤチェ
ンジができないで無理な力をチェンジレバーにかけた場
合、シフトフォーク１の摺動部とスリーブとの面圧が高
くなり、銅合金を鋳包んだシフトフォーク１ではその界
面がはくすし、がたつきが発生して異常摩耗することが
あるという問題点を有し、有機材料を貼りつけたシフト
フォーク１では高面圧の摩耗に弱いため摩耗してアルミ
ニウム合金肌が露出してしまうことがあるという問題点
があった。そのほか、一部にはシフトフォーク１の全体
を耐摩耗性のある過共晶シリコン系アルミニウム合金か
ら製造することも検討されているが、鋳造性が悪いこと
、および機械加工性が悪いこと、等の問題点がある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、軽量であり、摺動部とスリーブとの間での面
圧が高くなったときでも爪部のはくりのおそれが小さく
、耐摩耗性が良好であるためアルミニウム合金肌が露出
するということもなく、要求特性の優れたシフトフォー
クを提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、フォーク部に爪部なそなえたトランスミッ
ション用シフトフォークにおいて、前記爪部の少なくと
も摺動部を繊維とアルミニウム合金とを複合化した繊維
−アルミニウム合金複合材で形成したことを特徴として
いる。

第１図はトランスミッション用シフトフォークの形状例
を示す図であり、第７図に示したようにロッド２の途中
に固定される。このシフトフォーク１は、円弧形状をな
すフォーク部１１に爪部１２をそなえたものであり、こ
の爪部１２の表面が図示しないトランスミッションギヤ
のスリーブ溝と嵌合する摺動部となる。そして、この発
明によるシフトフォーク１においては、前記爪部１２の
少なくとも摺動部を繊維とアルミニウム合金とを複合一
体化した繊維−アルミニウム合金複合材で形成した構造
をなしている。この場合、爪部１２の全体を前記繊維−
アルミニウム合金複合材で形成した構造としたり、ある
いは第２図に示すようにスリーブ溝１３と接触する爪部
１２の表面すなわち摺動部１４のみを繊維−アルミニウ
ム合金複合材１５で形成した構造としたりすることがで
きる。

ところで、アルミニウム合金中に分散させる繊維として
は、ウィスカー、長繊維、短ｍ維の単体もしくは複合繊
維を用いることが可能であるが、コストの面からは短繊
維が好ましい。

また、繊維材質としては、ステンレス鋼繊維等の金属繊
維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維、炭化珪素
繊維等の各種の強化用繊維が使用できるが、安価なこと
、さらに耐摩耗性の観点から、アルミナ−シリカ系の繊
維が好ましい。そして、繊維の配向は、ハードスポット
が多く分散する摺動面に対して垂直方向に配向させるよ
りも、線接触で摺動面をうけもち、耐摩耗性が要求され
る摺動面に対して平行に繊維配向させた複合材とするこ
とがとくに好ましい。

さらに、アルミニウム合金中における繊維の配合比（繊
維体積率）は、耐摩耗性の観点から３〜８体積％とする
ことがとくに好ましい。なお、ここでいう耐摩耗性の観
点とは、シフトフォーク自体が摩耗せずかつ相手となる
スリーブも摩耗させないとの意味である。

さらにまた、繊維中に存在するショット（粒子）量とし
てはこれが少なければ少ないほど耐摩耗性は向ｌ−する
が、通常の場合体積比３％以内ならば耐摩耗性にはほと
んど影響しない。次に、繊維成形体の無機バインダ量で
あるが、無機バインダとしては通常コロイダルシリカが
多く用いられており、１０％以内であると特に摩耗には
影響しないことがすでに発明者らの基礎摩耗試験で明ら
かとなっている。なお、無機バインダの添加目的は、繊
維成形体の形状保持とシフトフォーク製造時のｍ維成形
体の変形およびつぶれ防止にある。

次に、この発明によるシフトフォークの製造方法の一例
について説明する。

まず、あらかじめ所定の形状、例えば第３図に示す口字
溝形状の繊維成形体１７を例えば湿式吸引法により成形
したのち必要に応じて予熱し、次いで、高圧鋳造用の鋳
型内に繊維成形体１７を配置し、その後ただちにアルミ
ニウム合金溶湯を鋳型内に注湯して加圧プランジャによ
って加圧する。この場合の加圧力は、５００〜１００１
００Ｏ／ｃｍ２の範囲がとくに好ましい。すなわち、５
００ｋｇｆ／ｃｍ２未満であると繊維成形体１７の内部
に溶湯が十分に浸透しがたく、１００１００Ｏ／ｃｍ２
ａ過であると金型の合わせ面等のすきまより湯吹きが発
生する可能性があることによる。次に、溶湯の凝固が完
了した時点で鋳造品を鋳型からとり出し、必要に応じて
熱処理を施し、機械加圧をすることによってシフトフォ
ーク１の製造を完了する。

そのほか１通常のダイカスト法を用いても良く、この場
合にも必要に応じてｍ維成形体を予熱し、この繊維成形
体を金型内にセットしたのち鋳造すれば良い。この場合
、繊維成形体１７の肉厚にもよるが、必要に応じて、真
空吸引を行ったり、ゲート速度を落したりしてｍ雌成形
体１７の変形を防１１−する。

次に、アルミニウム合金中に＃ａ維を複合化した複合材
の耐摩耗特性を調べた実験結果の一例を示す。

まず、面方向に２次元ランダムとした厚さ２ｍ　ｍ　Ｘ
直径６０ｍｍの各種繊維成形体を湿式吸引法により製作
した。これらのｆａｍ成形体は乾燥後圧縮強度向上のた
めに、アルミナ−シリカ系の繊維成形体は８００　’Ｏ
、その他の繊維成形体は１０００’Ｏで３時間の焼成を
行った。、次いで、各繊維成形体を３００　’Ｏに予熱
し、高圧凝固鋳造法により８００ｋｇｆ／ｃｍ”で加圧
して前記繊維成形体中にアルミニウム合金を含浸させた
。次いで、各ビレットより５Ｘ５Ｘ１０ｍｍの試験片を
各々４個ずつ切出して第４図に示すピンやディスク型超
高圧摩耗試験機により各試験片の耐摩耗性を評価した。

なお、第４図に示す摩耗試験機において、２１は回転軸
、２２はプレート。

２３は試験片（ピン）、２４は抑圧ロッド、２５は球面
座２５ａを介して抑圧ロッド２４と連結したディスクホ
ルダ、２６はディスク（相手材）。

２７は潤滑油供給孔、２８はロードセルであり、試験片
２３を４木組としてプレート２２に固定したのち、試験
片２３に押圧ロッド２４を介してディスク２６を押し付
けることによって血圧を加え、ロードセル２８でトルク
を測定することにより試験片２３の焼付荷重を調べるも
のである。また、試験片２３は、第５図に示すように、
摺動部１４の一辺が５ｍｍ、長さが１０ｍｍのピン形を
なし、摺動部１４を繊維成形体で複合化した繊維−アル
ミニウム合金複合材１５から形成したものである。

他方、相手材となるディスク２６は、スリーブ付トラン
スミッションギヤの素材として用いられる肌焼き鋼ＳＣ
ｒの焼き入れ材とし、表面硬さＨＲＣ５０としたものを
用いた。ここで、摩耗試験条件は、実際の使用に近い第
１表に示す条件とした。なお、比較として、現行材であ
る銅合金（ＡＢＰ＋）との組合せおよび参考のためにア
ルミニウム合金（ＡＢＣ１２）との組合せも同じ条件で
評価した。この結果を第６図に示す。

第１表 第６図に示した結果より明らかなように、アルミニウム
合金に各種の繊維成形体を複合化させた試験片は、現行
の銅合金との組合せに比べてほぼ同等もしくはそれ以上
の耐摩耗性を示しており、現行のものよりも軽量化が実
現できることが明らかである。また、アルミニウム合金
ＡＤＣ１２は相手材を摩耗させることはほとんどないが
自らの耐摩耗性に問題がある。一方、同じ複合材のなか
でもアルミナ短［１（商品名；サフィル）系とアルミナ
−シリカ系（５０％−５０％）繊維（商品名：ファイン
フレックス　ショットレス；ショット３％以下）とを比
較すると、アルミナ−シリカ系繊維の方が、相手材を摩
耗させる程度が小さいため、シフトフォーク用複合材料
として優れていることがわかる。さらに、同じアルミナ
−シリカ系においても、摺動面に対して繊維方向が垂直
と平行では、平行の方が優れていることがわかる。

さらにまた、繊維体積率では摩耗試験の結果より、３〜
８体積％が適正な範囲であると言える。

（実施例） アルミナ−シリカ系繊維にチアス■製、商品名　ファイ
ンフレックス；ショット３％未満）を用い、湿式吸引法
によって第３図に示したような門形状の＃ｌ！維成形成
形体１７形した。この場合。

Ｖｆ値（＃ｌｉ維体積率）を５％とし、溶湯鍛造法によ
ってアルミニウムダイカスト用合金を８００℃にて鋳造
した。なお、繊維成形体１７の予熱は行なわなかった。

次に、鋳造成形したシフトフォークを所定寸法に機械加
工して第１図に示した形状のシフトフォーク１を得たの
ち、耐久試験を行ったところ、トランスミッション用シ
フトフォークとして十分な耐久性を有することが確認さ
れた。

［発明の効果］ 以上述べてきたことで明らかなように、この発明によれ
ば、フォーク部に爪部をそなえたトランスミッション用
シフトフォークにおいて、前記爪部の少なくとも摺動部
を繊維とアルミニウム合金とを複合一体化した繊維−ア
ルミニウム合金複合材で形成した構成としたから、従来
の鉄系および銅系の合金を用いた場合に比べてかなり軽
量であり、摺動部とスリーブとの間での面圧が高くなっ
たとき↑も銅合金を鋳包んだ場合のように爪部のはくり
のおそれがほとんどなく、また有機材料を貼着した場合
のように耐摩耗性不足によるアルミニウム合金肌の露出
の心配もほとんどなく、軽量で耐摩耗性に優れしかも安
価なトランスミッション用シフトフォークであるという
非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例におけるトランスミッション
用シフトフォークの爪部の斜面図、第２図は第１図のシ
フトフォークの爪部の断面図、第３図は繊維成形体の形
状例を示す斜面図、第４図（ａ）（ｂ）はピン・ディス
ク型摩耗試験機の各々縦断面図および側面図、第５図は
第４図の摩耗試験機に適用する試験片の斜面図、第６図
は摩耗試験結果を示すグラフ、第７図はトランスミッシ
ョンにおいてシフトフォークのロッドへの取付構造を示
す説明図である。 １・・・シフトフォーク、 １１・・・フォーク部、 １２・・・爪部、 １４・・・摺動部、 １５・・・複合材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォーク部に爪部をそなえたトランスミッション
   用シフトフォークにおいて、前記爪部の少なくとも摺動
   部を繊維とアルミニウム合金とを複合一体化した繊維−
   アルミニウム合金複合材で形成したことを特徴とするト
   ランスミッション用シフトフォーク。
2. （２）爪部の少なくとも摺動部をアルミナ短繊維または
   アルミナ−シリカ系短繊維とアルミニウム合金とを複合
   一体化した繊維−アルミニウム合金複合材で形成した特
   許請求の範囲第（１）項記載のトランスミッション用シ
   フトフォーク。
3. （３）アルミナ短繊維またはアルミナ−シリカ系短繊維
   をアルミニウム合金中に３〜８体積％含有する特許請求
   の範囲第（２）項記載のトランスミッション用シフトフ
   ォーク。