JPS59187114A - 車輛変速機における同期リング - 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】 本発明は車輛変速機とりわけ同期かみあい式変速機にお
ける同期リングに関する。

同期かみあい変速機においては、歯車と結合スリーブと
の間に軸方向に移動する同期リング（シーンクロナイザ
ーリング）を配し、この同期リングにより結合スリーブ
〜と歯車のスプラインのかみ合いが始まる前に両者の周
速度を同期させる機構がとられる。

この同期リングは、ワーナ一式においては、外径部にス
プラインを有し、内径部に歯車の円すい面を摩擦係合す
る円すい面を有しておシ、ピン式同期かみあい装置用の
同期リングにおいては、歯車の円すい面とスプラインの
半径方向の位置が逆とな９、外径部に歯車側の同期アウ
タリングの円、　すい面と摩擦係合する円すい面が形成
されている。

このような同期リングについて、従来では特殊高力黄銅
を素材として用い、これを鍛造してスプラインと円すい
面を形成し、円すい面に微細で高精度の溝加工を施して
いた。しかし、この同期リングは、素材そのものが高価
であるうえに、加工が難しい。そのため、製造コストが
非常に高価となり、生産性も低くなる。他の同期リング
としては、鉄系金属で全体を作り、円すい面にモリブデ
ンを溶射したものがある。この構造もやはり製造コスト
が高くなるととを避けられない。

まだ、使用上も、相対摺動が大きい場合や、相対回転差
が大きかったシ、操作力が大きい場合いけ、前者の特殊
高力黄銅製においては、通常のひつかき摩耗に加えて、
摩擦熱による塑性流動が生ずる。後者の鉄系材料製にお
いては、モクブデン層の歯車円すい面に対する耐摩耗性
が高すぎるだめ、攻撃性、衝撃などによる欠損が生じ短
寿命となる。それ故、シンクロ耐久性が乏しく、ことに
最近のようにギヤオイルの低粘度化やエンジンの高出力
化が進み、円すい面の摩擦が過酷になるにつれて、上記
不具合が助長される傾向にあった。

他の同期リングとしては、西ドイツ特許願Ｐ　２７４４
９９４．１でみられるように、環状本体の円すい面に繊
維質（多孔質）の紙材を接着したものがある。しかしこ
の同期リングは、摩擦面を構成する紙材と環状本体とを
各個に独立した部品として作り、それらを接着すること
から次のような欠点がある。

まず製作の面で、このリングは実質的に次のような工程
を必要とする。すなわち、セルローズ繊維ニベンガラ、
炭酸カルシウムなどの摩擦性能向上用粉末を吸着させて
シート状紙材を作る工程、このシート状紙材を切断後、
所定のライニング形状（リング形）に成形する工程、環
状本体の円すい面を仕上げ加工して、これに接着剤を塗
布する工程、リング形の紙材を加圧接着させる工程、接
着後の研削、研摩などの校正加工である。このように工
程が多いだめ、この同期リング本やはりコストが高くな
る。

まだ、設備面からも、セルローズ繊維を水中で所定濃度
で分散させる手段、熱風炉、シート状基材からライニン
グ材への加工と環状体への接着のだめの圧延、加圧など
の各設備を要するため、設備コストやランニングコスト
も高価となる。

さらに、性能上も、紙材を別個に製作した環状本体に接
着するため、使用する接着剤の性能や塗布量などにより
固定力のバラツキが多く、厚さ管理も難しい。そして、
紙材の特性である多孔性により、潤滑油が接着剤との界
面に侵入して悪影響を与え、ことに潤滑油が高温の場合
や、灼熱地での使用により紙材が剥離する危険がある。

また、潤滑油の吸収によυ膨潤するため、同期終了時に
相手方の円すい面への食い付きを起しやすい。また、紙
材には強度がないため、衝撃によるピッチング摩耗を来
たしやすく、当シネ良が生じやすい。

更に長期使用では紙質円すい表面が炭化するため摩擦係
数が初期の場合と変化してしまう。これらのことから、
同期の安定性が乏しく、作動のスムーズさを欠きやすい
という欠点がある。　　　。

周方向に走る溝およびこれと交差する軸方向軸を形成し
、かつ前記ねじ溝をピッチ０．５〜２．９ｍｎの範囲と
する。この構成により、潤滑油の排除性が良くなるだけ
でなく、広いトップランド幅により微少な弾性変形が可
能となると同時に、面化が低くなる。そのため相手方の
歯車円すい面との接触状態（当シ量）が少なくても良好
な摩擦時特性が発揮され、長期にわたり安定したシンク
ロ耐久性が得られる。また、紙材を摩擦面とした場合に
問題となる同期終了時の相手方円すい面への食い付きも
生じないため、スムーズな作動が可能となる。

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図ないし第４図は本発明をワーナ一式同期リングに
適用した実施例を示すもので、環状本体１とこの環状本
体１に対し一体に被すされた樹脂成形層２とからなって
いる。環状本体１は、銅合分、鉄系金属、アルミニウム
合金など任意の材質により作られ、外周の片側に図示し
ない歯車のクラ゛シチ歯とかみ合うインボリュートスプ
ライン１１が形成され、この・インボリュートスプライ
ン１１より先の外周面には固定用の凹所又は突起１２が
形成芒れる。一方、この環状本体１の内径には歯ｒｔの
円すいクラッチ面に対応する円すいクラッチ面１３が形
成されるが、この円すいクラッチ１３は歯車の円すいク
ラツナ面とのあいだに隙間をｍるように大きくしている
。円すいクラッチ面１３は本発明の場合、面粗度が荒く
てもよく、また多少の寸法の狂いがあっても差しつがえ
ない。

前記樹脂成形層２は円すいクラッチ面１３に対し接着剤
の介在なくして直接一体に被覆される。

該樹脂成形層２は、環状本体１の円すいクラッチ面１３
とほぼ平行な傾きをもっており、全体が無気孔質である
。

樹脂成形層２は、熱硬化の性質を持ち、それ自体におい
て機械的強度、耐熱性が良好で、寸法安定性、長期劣化
、耐悩性などが良好で、摩擦係数が高い樹脂と、摩擦係
数調整材と充填材からなる。

樹脂はフェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート、ポリイミド
樹脂、シリコン樹脂などから選択される。

「摩擦係数調整材」は本発明の場合、繊維状又は粉粒状
をなしたガラス質のものが用いられる。これは同時に樹
脂成形層の強度と耐熱性及び寸法安定性を向上させる。

但し、樹脂への添付量は１゜４０重ｆ＆チの範囲とする
。少なずぎた場合は、後述する周方向溝の条件が適正で
あっても、良好な摩擦特性と耐摩耗性が発揮されない。

逆に添加量が多すぎた場合には、表面析出量が過大にな
って相手方の円すい面に対する接触面積が減少するため
、かえって摩擦係数は低下する。また強度も低下し、成
形性も悪くなる。摩擦係数調整材としては、他にアスベ
ストも用いることができるが、公害問題の点からあまり
好適とはいえない。充填材は木粉、布片なと公知のもの
が用いられるが、添加量が多いと強度低下を来だすため
、７０重ｔチ以下とすべきである。

なお、摩擦係数調整材としては、金属（たとえば、高力
黄銅、鋼やセラミックの繊維又は粉も検討したが、偏析
によりシンクロ性能不良が生じ、壕だ、樹脂部との熱膨
張係数の差による応力で樹脂部にクラックを発生させる
ため強度が低下する。

さらに製造上も成形性が悪く、摩擦係数調整材が成形時
にゲートに引掛るなどのトラブルが生じゃすい。本発明
はとのような不具合がない点で有利である。

前記のような樹脂成形層２は、第２図ないし第４図のよ
うに、歯車の円すいクラッチ面と接する側の面に、周方
向のねじ溝２１が形成され、このねじ溝２１の各ピッチ
間のトップランド２２が歯車の円すいクラッチ面と摩擦
係合する。そして、ねじ軸２１と交差するように軸方向
の溝２３が等間隔で形成される。ねじ溝２１は本発明の
場合ピッチＰが０．５＝−２，Ｏｎｍの範囲とされる。

そして、トップランド幅りは約０．２〜１．５　ｍｍの
範囲に作られる。

本発明の場合には公差はラフであってもよく、特殊高力
黄銅の場合のような−０，０１〜０．１０ｍｍというよ
うな厳しい公差を必要としない。

上記のようにねじ溝２１のピッチとトップランド２２の
幅を特定の範囲としたのは、これらがガラス分を含む樹
脂成形層２で摩擦面を構成した場合に摩擦特性と耐摩耗
性をもつともバランスよく発揮できることを知見したこ
とによる。　　　′すなわち、樹脂成形層２にねじ溝を
全く設けない場合には、円すい面と歯車円すい面とのあ
いだの潤滑油を廃除できないと共に摩擦係数の発生がな
いためスムーズ外操作を行えない。また、特殊高力黄銅
製と同じようにねじ溝のピッチを０３−〇、４　ｒｒｒ
ｎと細かくし、トップランド幅を０．０８−０．１２ｎ
ｒｎのように狭くした場合には、欠けなどが発生したり
、摩擦係数が高く外りすぎにより食い付きが発生しやす
く、また、製造がきわめて難しくなる。

逆にねじ溝のピッチを２．５Ｊｉｌ上のように粗くし、
トップランド幅を１，８ｒｒｍ以上のように広くした場
合には、ねじ数が少なくなると共にトップランド幅が広
いため、潤滑油の廃除が悪くなり、必要な摩擦係数が得
られなくなる。

なお、樹脂成形層２の厚さｔは一般に０．５〜３ｍｎ程
度が好ましい。その理由は、０．５　ｍｍ以下ではねじ
形成による切込みで樹脂成形層に亀裂が入るおそれがあ
シ、逆にあまシ厚いと前記したねじ溝の効果を消失しや
すいためである。

軸方向の溝２３は、ねじ溝２１に流れる潤滑油を外部へ
導くためのもので、その数は限度がない。

溝深さはねじ溝２１よりも深くたとえばＱ、５−２ｎｔ
ｎとすればよい。それらねじ溝２１や軸方向溝２３は、
樹脂成形層２の成形・被覆と同時に形成してもよい。又
は成形・被層後にレース加工等で形成すればとい。

なお、樹脂成形層２は環状本体１に接着剤外しで一体化
されるが、より緊密に定着させる構造としては、第２図
のように、環状本体１の円すいクラッチ面１３に軸方向
に溝びるくぼみ１４を一定間隔で形成すると共に、この
くぼみ１４と交差するように軸方向端部に周方向くぼみ
１５．１５を形成し、それらくぼみ１４，１５．１５に
樹脂成形層２の外周部分を進入させ、かみあい部２３２
４２４を形成することが適当である。このかみ合い部２
３．２４２４は樹脂成形層２をライニングする段階で同
時に形成されるため特別な工程は全く必要としない。

第５図と第６図は本発明をピン式同期かみあい装置用の
同期リングに適用した実施例を示すもので、環状本体１
０は、同期ガイドピンによシスリーブと結合される３個
ないし６個のピン孔１０１を有し、外周には同期アウタ
ーリングの円すいクラッチ面に対向する円すいクラッチ
面１０３が形成され、この円すいクラッチ面１０３にガ
ラス分を分散した樹脂成形層２が接着剤の介在なく直接
ライニングされる。この樹脂成形層２には周方向のねじ
溝２１とトップランド面２２及び軸方向溝２３が形成さ
れる。樹脂成形層２の組成、ねじ溝のピッチ、トップラ
ンド幅等はすべて前述したワーナータイプと同じである
。

このピン式同期リングは傾斜面の径を大きくとれるため
、バス、トラックなど大容量のシンクロ槻構に利用され
る。本発明をこれに適用した場合には、大幅な低コスト
化とシンクロ耐久性などの性能向上を図ることができる
。

上記した本発明による同期リングを得る方法を環状本体
１を鍛造・鋳造あるいはレニス加工などで作シ、次いで
この環状本体１を複合用金型に装入し、環状本体１の円
すいクラッチ面を型面としてガラス分を含む樹脂を直接
成形することにより樹脂成形層２の造形と環状本体１へ
の一体化が行われる。樹脂成形層２の成形方法は、射出
成形、トランスファー成形、圧縮成形など所望の手法が
採用され得る。

第７図ないし第９図は圧縮成形法によりワーナータイプ
の同期リングを得る方法を示すもので、雌型３０に、環
状本体１のインボリュートスプライン１１を嵌合するイ
ンボリュートスプライン形の凹部３０１を配設すると共
に、この凹部３０１に続いて環状本体１の外径面と接す
る環状壁３０２を凹没している。雄型３１は雌型３０の
内底面との間で微小な流出路を形成するように突部３１
１が形成され、この突部３１１の周面は、雌型３０に装
入される環状本体の円すいクラッチ面との間に所定のキ
ャビティ３２を形成する。本実施例では、軸方向溝を成
形時につくり、周方向溝を後加工で形成する方式として
いるため、突部３１１の外周面に軸方向溝成形用の突起
３１２を一定間隔で配設している。

環状本体１はインボリュート形の凹部３０１により直ち
に金型と芯が合致する。次いで雌型３゜の底面に、予め
摩擦係数調整材のガラス分を分散混合した棒状ないしブ
ロック状の樹脂片２ａを配し、雄型３１を下降させる。

錐形３１と雌型３゜は収蔵ヒータにより所定温度に加熱
されておシ、雄型３１の突部３１１の圧入にょシ樹脂片
２ａは環状本体１の円すいクラッチ面１１を一方の型面
とするキャビティ３２に流れ込み、このキャビティーを
埋める。これで軸方向溝２３を有する樹脂成形層２が造
形される七同時に環状本体１と一体に接合される。そし
て樹脂の硬化後、雄型３１を抜き出し、ノックアラトビ
／３２を上昇することにより金型から取り出され、これ
にレース加工で周方向溝を形成することにより同期リン
グとなる。

第１０図と第１１図はピン式の同期リングを圧縮成形法
にて製造する金型を示すもので、雌型３０＆には環状本
体１０を嵌装するリング状凹部３０１＆が形成され、こ
のリング状凹部３０１ａの外径壁３０４と環状ボ体１の
円ずいクラッチ面１０３のあいだにはキャビディ３２ａ
が形成され、ガラス分を分散したベレット状まだはリン
グ状をなした半溶融状の樹脂片２ａが装入され、次いで
内側雄Ｗ３１ａが環状本体１０の凹入段部１０６に嵌合
しそれから加熱された外側雄型３１ｂが内側雄型３１゜
を慴動下降することでキャビティ３２ａの樹脂片２ａは
圧縮され、キャビティ３２＆を満たすことにより樹脂成
形層付きの同期リングとなる。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １、本発明により第７図および第８図に示すワーナ一式
同期リングを圧縮成形法を用いて作った。

摩擦係数調整材としてガラス繊維２０７毫、充填材とし
て木粉４０１隼残部フェノール樹脂の配合を用い、これ
を半径４−のペレットにした。環状本体は円すいクラッ
チ面中央径１０５−を持つように特殊高力黄銅を鍛造で
作り、第７図の金型に装入した。樹脂成形層の造形条件
は、加熱温度１９０℃、迦熱時間６０ｓ＠ｅ、加圧力３
Ｑｔｏｎである。

これにより環状本体の外周に厚さ２１１１１１の樹脂成
形層が複合一体化された。樹脂成形層の表面にねじ溝を
レース加工により形成した。それらねじ溝のピッチとト
ップランド幅を下記第１表に示す。

軸方向溝は深さ０．８ス幅２，５　ｍｒｍ、６０°間隔
で一定とした。

ゝ〜、− 第　　１　　表 ■　これらサンプルＡないしＦを大型トラック用のピン
式同期かみ合い装置に組込み、変速条件） ’３ＲＤ−４ＴＨ１操作力１００Ｋｇ、回転数２１００
ｒＰｒｉで１５万回リミットのシンクロ耐久試験を行っ
た。またあわせて高力黄銅製の同期リング（サンプルＧ
）（外径同じ、ねじ溝ピッチ０．３．）ツブランド幅０
．１０）、樹脂に摩擦調整材として高力黄銅粉（平均粉
度４８メツシユ）を３３容積チ添加し、ねじ溝を形成し
ない成形層とした同期リング（サンプルＨ）および紙材
製のライニングを接着した同期リング（サンプルりを同
一条件で試作してみた。

■　その結果を示すと下記第２表のとおりである。

第２表 この第１表から、本発明であるサンプルＡ１Ｂ、Ｃは良
好な耐摩耗性とすぐれたシンクロ耐久性が得られること
がわかる。

以上説明した本発明によるときには、良好な耐摩耗性と
摩擦特性を有し、長期にわた沙安定しだ・／ンクロ耐久
性を保証できる同期リングとすることができ、しかも構
造がきわめて簡単で、製造も工程、工数が少なく非常に
安価に多量生産でき、かつ歯車側の円すいクラッチ面の
面粗度を落すことができるため、歯車側の製造も容易に
なるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同期リングの一実施例（ワーナー
タイプ）を示す斜視図、第２図は第１図の部分的な断面
図、第３図は同じくその部分的拡大図、第４図は第１図
の部分的正面図、第５図は本発明の池の実施例（ピン式
）の断面図、第６図はその一部拡大図、第７図ないし第
９図は第１図の同期リングの製造用金型と製造状況を段
階的に示す断面図、第１０図は第５図の同期リングの製
造用金型を示す部分的断面図、第１１図は第１０図の一
部拡大図である。 １．１０・・・同期リング、２・・・樹脂成形層、２１
・・・ねじ溝、２２・・・トップランド、２３・・・軸
方向溝 第１０図 １０３ 一二ＩＴ−続ネ市Ｊに−ン墜（方式） ％式％ 昭和５８年特許願第６０６１４シ； ２、発明の名利： 中ｔｉ変速機によすける同期リング ：）１山正をするに 事イノ１との関係　　特晶′１出ｖｆ１人協和白ｊ二株
式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯車結合における歯車の同期のために使用される
   同期リングであって、適当々材質の円すいクラッチ面を
   持つ環状本体と、この環状本体のクラッチ面に接着剤を
   介在することなく直接一体に被！４りされたガラス分を
   含む樹脂成形層からなっており、前記樹脂成形層が、周
   方向に走る溝と、この周方向溝と交差する軸線方向溝と
   を有している車輌変速機における同機リング。
2. （２）周方向に走る溝が、ピッチ（１５−２，０ｍｎ１
   、トップランド幅０．２　Ｎ１．５　ｒｒｒｎ　、軸線
   方向溝が深さ０．５〜２．Ｏｒｒｍである特許請求の範
   囲第１項記載の車輛変速機における同期リング。
3. （３）樹脂成形層がガラスファイバ又はガラス粉１０．
   ４０重ｔ％と木粉、布片なとの充てん材１０〜７０重量
   ％、残部熱硬化性樹脂からなっている特許請求の範囲第
   １項記載の車輛変速機における同期リング。
4. （４）環状本体のクラッチ面に、軸線方向に延びるくぼ
   みと局方−向に走るくぼみとが形成され、それらくぼみ
   に樹脂成形層がくい込み、しっかりと定着されている特
   許請求の範囲第１項記載の車輛変速機における同期リン
   グ。
5. （５）樹脂成形層が、環状本体の輪部に合致した複合用
   金型内において、環状本体のクラッチ面を型面として直
   接成形されると同時にクラッチ面に接合されることで作
   られる特許請求の範囲第１項記載め車輛変速機における
   同期リング。−