(57)【要約】【課題】変速機のシフト操作において、クラッチギヤとシンクロナイザリングのトルク伝達特性を高めつつ、両者の引っ掛かり特性を低減することができるシンクロナイザリング、クラッチギヤ、およびこれらを備えた摺動構造を提供する。【解決手段】  シンクロナイザリング２２のテーパ状の内周面２２−１に、接触して摺動するテーパ状の外周面２４−１を有したギヤコーン部を備えたクラッチギヤ２４であって、前記クラッチギヤ２４の回転軸ＣＬを含む平面と外周面２４−１とが交差する交差線Ｃ１と、回転軸ＣＬとが交差する交差角度θ１が、６．５〜１０°の範囲であり、外周面２４−１には、交差線Ｃ１に沿った方向の外周面２４−１の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜３１が被覆されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチギヤのギヤコーン部のテーパ状の外周面に、接触して摺動するテーパ状の内周面を有したシンクロナイザリングであって、
前記シンクロナイザリングの回転軸を含む平面と前記内周面とが交差する交差線と、前記回転軸とが交差する交差角度が６．５〜１０°の範囲であり、
前記内周面には、前記交差線に沿った方向の前記内周面の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜が被覆されていることを特徴とするシンクロナイザリング。
【請求項２】
前記非晶質炭素被膜の硬さは、１０〜２０ＧＰａの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイザリング。
【請求項３】
シンクロナイザリングのテーパ状の内周面に、接触して摺動するテーパ状の外周面を有したギヤコーン部を備えたクラッチギヤであって、
前記クラッチギヤの回転軸を含む平面と前記外周面とが交差する交差線と、前記回転軸とが交差する交差角度が、６．５〜１０°の範囲であり、
前記外周面には、前記交差線に沿った方向の前記外周面の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜が被覆されていることを特徴とするクラッチギヤ。
【請求項４】
前記非晶質炭素被膜の硬さは、１０〜２０ＧＰａの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載のクラッチギヤ。
【請求項５】
請求項１または２に記載のシンクロナイザリングと、請求項３または４に記載のクラッチギヤとを備えた摺動構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンクロナイザリング、またはこれに係合するクラッチギヤ、さらにはこれらを備えた摺動構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用の有段変速機、たとえば互いに平行な２軸に互いに噛み合うクラッチギヤが複数対設けられ、その対を成すクラッチギヤの一方が軸に対して相対回転可能に設けられるとともに、そのクラッチギヤと回転軸とが噛合型クラッチにより相互に連結される手動変速機において、その噛合型クラッチの噛み合いを同期させる変速機用噛合型クラッチの同期装置が知られている。
【０００３】
このような変速機用噛合型クラッチの同期装置は、通常、クラッチギヤ、クラッチハブ、およびシンクロナイザリングで構成されている。クラッチギヤは、外周噛合歯とその外周噛合歯に接近するほど大径となるギヤコーン部を備えたテーパ状の外周面とを有している。クラッチハブは、クラッチギヤの外周噛合歯に噛み合せるための内周噛合歯を備えたクラッチハブスリーブを軸心方向に移動可能且つ相対回転不能に有している。シンクロナイザリングは、クラッチハブと、クラッチハブスリーブがクラッチギヤの外周噛合歯側へ移動させられたときにそのクラッチハブスリーブの内周噛合歯と係合する外周係合歯と、テーパ状の外周面に摺接するテーパ状の内周面とを有している。
【０００４】
シンクロナイザリングは、クラッチギヤとクラッチハブとの間に介在させられ、且つ周方向においてクラッチハブに対して所定の範囲の相対移動可能な状態でクラッチハブとともに回転する。このようなシンクロナイザリングは、シフト操作に連動してクラッチハブスリーブがクラッチギヤの外周噛合歯側へ移動させられる過程において、クラッチハブスリーブの内周噛合歯とクラッチギヤの外周噛合歯との噛合いに先立って、シンクロナイザリングがクラッチハブとクラッチギヤとの回転を同期させるように作用する。
【０００５】
ここで、シンクロナイザリングとクラッチギヤとの間のシンクロ効率を向上させるためには、高い動摩擦係数が求められる。これは、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面とシンクロナイザリングの内周面との動摩擦係数が低い場合には、同期に必要なトルクがシンクロナイザリングからクラッチギヤ（ギヤコーン部）に伝達されないため、クラッチハブとクラッチギヤとの差回転が残りこれらが同期できず、クラッチギヤが入らない状態が発生するおそれがある。
【０００６】
その一方で、動摩擦係数を向上させた場合には、これに合わせて静摩擦係数も向上してしまう。これにより、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面とシンクロナイザリングの内周面がシフト操作において固着するおそれがあり、シンクロナイザリングがクラッチギヤに噛み込んでしまい、クラッチギヤがシンクロナイザリングから抜け難くなったり、クラッチギヤがシンクロナイザリングに入り難くなったりしてしまうおそれがあった。
【０００７】
このような点を改善するために、たとえば、シンクロナイザリングの内周面またはクラッチギヤの外周面の少なくとも一方にリン酸塩被膜を被覆する技術が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１４５８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、リン酸塩被膜をこのような摺動面に形成した場合には、今後望まれるであろう、これらの部位の高速化および高負荷化に伴い、リン酸塩被膜の割れ、剥離、摩耗が発生するおそれがある。このような結果、トルク伝達特性を高めるべく、高い動摩擦係数を確保し、部材同士の引っ掛かり特性を低減すべく低い摩擦係数を確保すことが難しくなるおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、変速機のシフト操作において、クラッチギヤとシンクロナイザリングのトルク伝達特性を高めつつ、両者の引っ掛かり特性を低減することができるシンクロナイザリング、クラッチギヤ、およびこれらを備えた摺動構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を鑑みて、発明者が鋭意検討を重ねた結果、シンクロナイザリングおよびクラッチギヤの双方または一方の相互に摺動する摺動面のうち、これらの部材が初めに接触する側の摺動面に、非晶質炭素被膜（ＤＬＣ被膜）を被覆することにより、マニアルトランスミッションオイルの組成に依らず、シフト操作性を向上させることができるとの新たな知見を得た。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、本発明に係るシンクロナイザリングは、クラッチギヤのギヤコーン部のテーパ状の外周面に、接触して摺動するテーパ状の内周面を有したシンクロナイザリングであって、前記シンクロナイザリングの回転軸を含む平面と前記内周面とが交差する交差線と、前記回転軸とが交差する交差角度が６．５〜１０°の範囲であり、前記内周面には、前記交差線に沿った方向の前記内周面の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜が被覆されていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、シンクロナイザリングに係合（摺動）するクラッチギヤとして、本発明に係るクラッチギヤは、シンクロナイザリングのテーパ状の内周面に、接触して摺動するテーパ状の外周面を有したギヤコーン部を備えたクラッチギヤであって、前記クラッチギヤの回転軸を含む平面と前記外周面とが交差する交差線と、前記回転軸とが交差する交差角度が、６．５〜１０°の範囲であり、前記外周面には、前記交差線に沿った方向の前記外周面の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜が被覆されている。
【００１４】
本発明によれば、変速機のシフト操作において、クラッチギヤとシンクロナイザリングのトルク伝達特性を高めつつ、両者の引っ掛かり特性を低減することができる。ここで、いずれの発明の場合であっても、交差角度が６．５°未満では、クラッチギヤとシンクロナイザリングと動摩擦係数の低下により、シフトが完了するまのに時間が長くかかり、シフト操作性が低下するおそれがある。一方、交差角度が１０°越えでは、ギヤ径が大きくなる。
【００１５】
また、非晶質炭素被膜が、交差線に沿った方向の各周面の全長に対して５％未満では、クラッチギヤの外周面とシンクロナイザリングの内周面の未処理部分（非晶質炭素被膜を被覆していない部分）が接触し、両者が引っ掛かり易くなる。非晶質炭素被膜が、交差線に沿った方向の各周面の全長に対して３０％越えでは、動摩擦係数が低下し、トルク伝達特性が低下する。
【００１６】
より好ましい態様としては、前記非晶質炭素被膜の硬さは、１０〜２０ＧＰａの範囲にある。非晶質炭素被膜の硬さが１０ＧＰａ未満では、低硬度の非晶質炭素被膜が摩滅し、これにより低摩擦特性が消失することにより、クラッチギヤの外周面とシンクロナイザリングの内周面の引っ掛かり特性が低減されないことがある。一方、非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さが２０ＧＰａを越えると、相手部材を摩耗させ、動摩擦係数が低下することがある。
【００１７】
上述したように、非晶質炭素被膜を被覆したシンクロナイザリングと、クラッチギヤとを備えた摺動構造は、変速機のシフト操作において、クラッチギヤとシンクロナイザリングのトルク伝達特性を高めつつ、両者の引っ掛かり特性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、変速機のシフト操作において、クラッチギヤとシンクロナイザリングのトルク伝達特性を高めつつ、両者の引っ掛かり特性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】変速機のシンクロメッシュの概略構成を示す断面図。
【図２】シンクロナイザリング及びクラッチギヤの概略構成を示す斜視図。
【図３】（ａ）は、図２に示すクラッチギヤの外周面の概略構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、シンクロナイザリングの内周面の概略構成を示す拡大断面図。
【図４】実施例１〜５及び比較例１〜４に係る引っ掛かり特性確認実験の結果を示した図。
【図５】実施例１〜５及び比較例１〜４に係る動摩擦特性確認実験の結果を示した図。
【図６】実施例６、７、比較例５に係る引っ掛かり特性確認実験の結果を示した図。
【図７】実施例８〜１３、比較例６に係る動摩擦特性確認実験の結果を示した図。
【図８】実施例１４〜１６、比較例７、８に係る引っ掛かり特性確認実験の結果を示した図。
【図９】実施例１４〜１６、比較例７、８に係る動摩擦特性確認実験の結果を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るシンクロナイザリング、クラッチギヤ、およびこれらを備えた摺動構造の一実施形態を以下に説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係る変速機は、シンクロメッシュ式の変速機であり、回転シャフト１０、クラッチハブ１２、スリーブ１４、セレクタ１６、シンクロナイザキー１８、ばね２０、シンクロナイザリング２２、及びクラッチギヤ２４を備えている。
【００２２】
クラッチギヤ２４には、コーン状を有したギヤコーン部が形成されており、ギヤコーン部には、テーパ状の外周面（クラッチギヤコーン面）２４−１が形成されている。また、回転シャフト１０方向の両端においてクラッチギヤコーン面２４−１の外径が異なる。本実施形態では、クラッチギヤコーン面２４−１は、クラッチギヤ２４の回転軸に対して、傾斜して、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１に接触するようになっている。
【００２３】
このクラッチギヤコーン面２４−１がシンクロナイザリング２２の内周面２２−１と接触してシンクロナイザリング２２への摩擦力を発生するための摩擦摺動面として機能する。そして、クラッチギヤ２４にはクラッチハブスリーブ１４と噛み合うための歯２４−２が設けられている。クラッチギヤ２４の材質としては、例えばＳＣＭ４１５などの鉄系材料が用いられ、鋼系材料の場合には浸炭焼入れ焼戻しが行われていてもよい。
【００２４】
シンクロナイザリング２２においては、その内周面２２−１がテーパ状の傾斜面となっており、回転シャフト１０方向の両端において内周面２２−１の内径が異なる。この内周面２２−１がクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１と接触してクラッチギヤ２４への摩擦力を発生するための摩擦摺動面として機能する。
【００２５】
ここで、回転シャフト１０方向の両側に関し、内周面２２−１の内径が小さい方の側を小径側と称し、内周面２２−１の内径が大きい方の側を大径側と称する。本実施形態においては、回転シャフト１０に対する内周面２２−１の傾斜角度（後述する交差角度θ２）が回転シャフト１０に対するクラッチギヤコーン面２４−１の傾斜角度（後述する交差角度θ１）より大きくなるようにシンクロナイザリング２２及びクラッチギヤ２４が設計されている。これによって、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１は、小径側が大径側より先にクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１と接触する。
【００２６】
そして、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１には、面圧を高めるために、溝が回転軸方向に間隔をおいて形成されている。また、シンクロナイザリング２２の外周面２２−２には、スリーブ１４と噛み合うための歯２２−３が設けられている。なお、シンクロナイザリング２２の材質としては、例えば黄銅材が用いられる。
【００２７】
シンクロメッシュ式の変速機においては、セレクタ１６を介してスリーブ１４がいずれかのシンクロナイザリング２２側（図１のＡ方向側）へ動かされる。これにより、シンクロナイザキー１８がスリーブ１４と同方向に移動することにより、シンクロナイザリング２２もスリーブ１４と同方向に移動する。
【００２８】
このシンクロナイザリング２２の移動によりシンクロナイザリング２２の内周面２２−１がクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１に接触して押し付けられることで、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１とクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１との間に摩擦力が発生し、シンクロナイザリング２２とクラッチギヤ２４とで回転シャフト１０まわりの回転運動の同期化が行われる。
【００２９】
ここで、内周面２２−１の小径側が内周面２２−１の大径側より先にクラッチギヤコーン面２４−１と接触する。スリーブ１４がさらに移動すると、スリーブ１４の歯１４−１がシンクロナイザリング２２の歯２２−３に接触することで、スリーブ１４とシンクロナイザリング２２とで回転運動の同期化が行われる。
【００３０】
このとき、シンクロナイザキー１８はスリーブ１４から外され、ばね２０の力によりスリーブ１４側へ押さえ付けられる。スリーブ１４、シンクロナイザリング２２、及びクラッチギヤ２４で回転が同期すると、スリーブ１４の歯１４−１がシンクロナイザリング２２の歯２２−３及びクラッチギヤ２４の歯２４−２と噛み合い、変速動作が完了する。なお、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１とクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１との間には、潤滑油が供給されている。
【００３１】
このように、本実施形態に係る変速機においては、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１がクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１と接触することで発生する摩擦力によって、シンクロナイザリング２２とクラッチギヤ２４とで回転シャフト１０まわりの回転運動の同期化が行われて変速動作が可能である。なお、上記に説明した同期動作及び変速機の他の構成については既知のものであるため、より詳細な説明を省略する。
【００３２】
本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、シンクロナイザリング２２のテーパ状の内周面２２−１に、接触して摺動するテーパ状のクラッチギヤコーン面２４−１は、上述下如く、クラッチギヤ２４の回転シャフト１０（の軸心）に対して、６．５〜１０°の範囲の傾斜角度で傾斜している。すなわち、クラッチギヤ２４の回転軸ＣＬを含む平面と外周面（クラッチギヤコーン面）２４−１とが交差する交差線Ｌと、回転軸ＣＬとが交差する交差角度θ１が、６．５〜１０°の範囲となっている。
【００３３】
さらに、クラッチギヤコーン面（外周面）２４−１には、クラッチギヤコーン面２４−１が形成された外径が小さい側の端縁部２４−４から、交差線Ｃｌに沿った方向のクラッチギヤコーン面（外周面）２４−１の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜３１が被覆されている。すなわち、クラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１における小径側には、非晶質炭素被膜３１が形成され、クラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１における小径側には、非晶質炭素被膜３１が形成されていない。
【００３４】
一方、図３（ｂ）に示すように、クラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１に、接触して摺動するテーパ状の内周面２２−１は、シンクロナイザリング２２の回転シャフト１０（の軸心）に対して、６．５〜１０°の範囲の傾斜角度で傾斜している。すなわち、シンクロナイザリング２２の回転軸ＣＬを含む平面と内周面２２−１とが交差する交差線Ｃ２と、回転軸ＣＬとが交差する交差角度θ２が６．５〜１０°の範囲となっている。
【００３５】
好ましくは、内周面２２−１の交差角度θ２が、クラッチギヤコーン面２４−１の交差角度θ１より大きくなっている。なお、シンクロナイザリング２２の回転軸ＣＬと、クラッチギヤ２４の回転軸ＣＬとは、同一の回転軸である。
【００３６】
さらに、内周面２２−１には、内周面２２−１が形成された内径が大きい側の端縁部２２−４から、、交差線Ｃ２に沿った方向の内周面２２−１の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜３２が被覆されている。すなわち、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１における大径側には、非晶質炭素被膜４３が形成され、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１における小径側には、非晶質炭素被膜３２が形成されていない。
【００３７】
非晶質炭素被膜３１、３２は、プラズマＰＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、非平衡マグネトロンスパッタリング法など物理気相成長法、または、プラズマＣＶＤ法又はアークイオンプレーティング法などの化学気相成長法を利用して成膜することができる。なお、非晶質炭素被膜が摺動部材の摺動面に形成できるのであれば、特にその成膜方法は、限定されるものではない。
【００３８】
また、この非晶質炭素被膜中に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｗ、Ｂなどの添加元素を含有させてもよく、このような元素を添加することにより、被膜の表面硬さを調整することもできる。また、母材と非晶質炭素被膜との間にこれらの添加元素からなる中間層をさらに形成してもよい。
【００３９】
ここで、シフト操作時には、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１の大径側の内周面２２−１の部分が小径側より先に、クラッチギヤコーン面の小径側の周面と接触する。内周面２２−１におけるクラッチギヤコーン面２４−１と先に接触する側のみに非晶質炭素被膜３１、３２が位置することになる。このように、クラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１と、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１とが、シフト操作時に（回転軸方向に移動したときに）、これらの表面に被覆された非晶質炭素被膜３１、３２が部分的にまず接触することにより、動摩擦係数の低下を招くことなく相手部材との引っ掛かりを抑止することができる。その後、さらなる軸方向の移動により、非晶質炭素被膜３１、３２が被覆されていない部分が接触することにより、クラッチギヤ２４とシンクロナイザリング２２との動摩擦係数の低減を抑制し、トルク伝達特性を確保することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、好ましくは、内周面２２−１の交差角度θ２がクラッチギヤコーン面２４−１の交差角度より大きくなっているが、両者の周面の傾斜角度（交差角度θ１、θ２）が同じコーン状（テーパー状）の周面である場合にも、この周面に非晶質炭素被膜を被覆した部分が、その膜厚分、他の周面よりも僅かに膨らんでいるので、非晶質炭素被膜を上述した割合で被覆した部分がまず相手部材に接触するため、同様の効果を期待することができる。さらに、いずれか一方の部材に、非晶質炭素被膜を被覆しても同様の効果が得られる。
【００４１】
ここで、非晶質炭素被膜３１、３２が、交差線に沿った方向の各周面の全長に対して５％未満では、クラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１とシンクロナイザリング２２の内周面２２−１の未処理部分（非晶質炭素被膜を被覆していない部分）が接触し、両者が引っ掛かり易くなる。非晶質炭素被膜３１、３２が、交差線に沿った方向の各周面の全長に対して３０％越えでは、動摩擦係数が低下し、トルク伝達特性が低下する。
【００４２】
非晶質炭素被膜３１、３２の硬さは、１０〜２０ＧＰａの範囲にある。非晶質炭素被膜３１、３２の硬さが１０ＧＰａ未満では、低硬度の非晶質炭素被膜が摩滅し、これにより低摩擦特性が消失することにより、クラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１とシンクロナイザリング２２の内周面２２−１の引っ掛かり特性が低減されないことがある。一方、非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さが２０ＧＰａを越えると、相手部材を摩耗させ、動摩擦係数が低下することがある。
【実施例】
【００４３】
以下に本実施形態を実施例により説明する。
〔実施例１〕
図１に示すようなモリブデン鋼（ＪＩＳ規格：ＳＣＭ４１５）からなるクラッチギヤと、高力黄銅からなるシンクロナイザリングを準備した。具体的には、クラッチギヤのギヤコーン部のテーパ状の外周面は、クラッチギヤの回転軸に対して、７°で傾斜しており（交差角度θ１＝７°）、シンクロナイザリングのテーパ状の内周面は、シンクロナイザリングの回転軸に対して７°で傾斜しており（交差角度θ２＝７°）、外周面と内周面とは面接触するように成形した。
【００４４】
次に、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周面の全長に対して２０％の範囲で非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜を、プラズマＣＶＤにより被覆した。具体的には、非晶質炭素被膜を被覆すべき外周面以外の表面にマスキングを実施し、まず、密着性を目的として一般的なスパッタリングによりＣｒ系の中間層を被覆した。次に、チャンバー内にＡｒガスおよびメタンガスを充填し、これらを分解およびイオン化し、生成した炭化水素イオンをマイナスに印加（バイス電圧−５００Ｖ）した状態で、硬さ２０ＧＰａとなるように非晶質炭素被膜を被覆した。非晶質炭素被膜の硬さは、ナノインデンター試験機（東陽テクニカ製）により、10点測定しその平均値を示した。
【００４５】
成膜時には、クラッチギヤのギヤコーン部の温度の温度上昇を防止するためこの部分の温度を２００℃以上にならないように、必要に応じて冷却をおこなった。なお、成膜は、中間層と非晶質炭素被膜との厚さを合わせて３μｍとした。シンクロナイザリングの内周面の全周全面にピッチ０．６ｍｍの表面に平滑部を有するはねじ溝が形成されている。
【００４６】
〔実施例２〕
実施例１と同じように、シンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面を研磨し、非晶質炭素被膜を被覆せず、シンクロナイザリングの内周面に、内周面が形成された内径が大きい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対して２０％の範囲で、実施例１と同様に、非晶質炭素被膜を被覆した点である。
【００４７】
〔実施例３〕
実施例１と同じようにシンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周面の全長に対して５％の範囲で非晶質炭素被膜を、プラズマＣＶＤにより被覆した点である。
【００４８】
〔実施例４〕
実施例１と同じように、シンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面を研磨し、非晶質炭素被膜を被覆せず、シンクロナイザリングの内周面に、内周面が形成された内径が大きい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対して５％の範囲で、実施例１と同様に、非晶質炭素被膜を被覆した点である。
【００４９】
〔実施例５〕
実施例１と同じように、シンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、シンクロナイザリングの内周面に、内周面が形成された内径が大きい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対して２０％の範囲で、実施例１と同様に、さらに非晶質炭素被膜を被覆した点である。
【００５０】
〔比較例１〕
実施例１と同じように、シンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面を研磨し、非晶質炭素被膜を被覆していない点である。
【００５１】
〔比較例２〕
実施例１と同じように、シンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、中間層および非晶質炭素被膜の変わりに、シンクロナイザリングの内周面に、内周面が形成された内径が大きい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対して２０％の範囲で、ＭｏＳ２を含有した樹脂バインダー被膜を、被覆した点である。
【００５２】
〔比較例３〕
実施例１と同じように、シンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、中間層および非晶質炭素被膜の変わりに、シンクロナイザリングの内周面に、内周面が形成された内径が大きい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対して１００％の範囲（全面）で、リン酸マンガン処理被膜を被覆した点である。
【００５３】
〔比較例４〕
実施例１と同じようにシンクロナイザリングとクラッチギヤとを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周面の全長に対して１００％の範囲（全面）で非晶質炭素被膜を、プラズマＣＶＤにより被覆した点である。
【００５４】
【表１】
2014080992.tif 000003
【００５５】
＜引っ掛かり特性確認実験＞
実施例１〜５及び比較例１〜４に関して、以下に説明する引っ掛かり特性（静摩擦特性）を確認する実験を行った。まず実車相当の慣性重量が付加されたクラッチギヤ２４を回転させる。次に、回転していないシンクロナイザリング２２の内周面２２−１をクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１に所定の推力で押し付けることにより、クラッチギヤ２４の回転を停止させる。その後、停止したクラッチギヤ２４を回転させるときにシンクロナイザリング２２（あるいはクラッチギヤ２４）に作用するトルクを測定する。以上の動作を繰り返し、停止したクラッチギヤ２４を回転させるときに発生するピークトルクがどれだけ早期に（上記の動作を何回繰り返せば）なくなるか（ピークトルク発生率）を調べた。なお、潤滑油は市販のマニアルトラッスミッション用ギヤ油（ＡＰＩ：ＧＬ４、ＳＡＥ：７５Ｗ）を使用し、油温８０℃、慣性試験時のギヤ回転数を５００ｒ／ｍ→０ｒ／ｍとして実験を行った。この結果を図４に示す。図４は、比較例１を基準として正規化したときの値である。
【００５６】
＜動摩擦特性確認実験＞
実施例１〜５及び比較例１〜４に関して、に関して、以下に説明する動摩擦特性を確認する実験を行った。一定回転しているクラッチギヤ２４のクラッチギヤコーン面２４−１にシンクロナイザリング２２の内周面２２−１を所定の推力で押し付ける。このとき、クラッチギヤ２４からシンクロナイザリング２２に伝達されるトルクを測定し、このトルクから動摩擦係数を算出した。なお、潤滑油は市販のマニアルトラッスミッション用ギヤ油（ＡＰＩ：ＧＬ４、ＳＡＥ：７５Ｗ）を使用し、油温８０℃、連続回転試験時のギヤ回転数を１２００ｒ／ｍ、試験荷重を１０００Ｎ、試験回数を１０５回として実験を行った。試験回数を１０５回時における動摩擦係数の結果を図５に示す。図５は、比較例１を基準として正規化したときの値である。
【００５７】
〔結果１〕
図４に示すように、実施例１〜５は、比較例１〜４に比べて、非晶質炭素被膜による境界潤滑領域から混合潤滑領域の低摩擦特性が起因して、良好な引っ掛かり特性が得られたとか考えられる。また、図５に示すように、実施例１〜５は、比較例１〜４に比べて、経時しても、高い動摩擦係数を確保していることいえる。以上から、実施例１〜５及び比較例１〜４のトルク伝達性および引っ掛かり特性の評価を表２に示す。表２のトルク伝達性は、図５におけるトルク伝達指標が０．８以上の場合○とし、０．８未満の場合×とした。また、引っ掛かり特性は、図４における引っ掛かり指標が０．４以下の場合○とし、０．４越えの場合×とした。総合は、トルク伝達性および引っ掛かり特性が○の場合に○とし、いずれか一方が×の場合に×とした。
【００５８】
【表２】
2014080992.tif 000004
【００５９】
表２からも明らかなように、比較例１〜４と比較して、実施例１〜５によれば、トルク伝達特性が確保されつつ、引っ掛かり特性が画期的に向上したといえる。これは、当該部分のＤＬＣ処理により、部品としてトルク伝達特性が確保されつつ、引っ掛かり特性が画期的に向上したといえる。
【００６０】
＜実施例６、７、比較例５＞
以下の表３に示す条件で、実施例６、７、比較例５において、実施例１と同じように、クラッチギヤとシンクロナイザリングを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対する非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の被覆率を変更した点である。これらのものに対して、上述した動摩擦特性確認実験を実施しトルク伝達特性を評価した。試験回数を１０５回時における動摩擦係数の結果を図６に示す。図６は、比較例１を基準として正規化したときの値である。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
〔結果２〕
図６から、非晶質炭素被膜の被覆率が３％（比較例５）では、ピークトルク発生率のバラツキが大きいことがわかる。非晶質炭素被膜の被覆率が５％以上（実施例６、７）では、安定してピークトルクの発生率が低いことがわかる。これは、シンクロナイザリングとギヤコーンは、その構造上、シンクロナイザリングとクラッチギヤとの軸がずれて作動することから、非晶質炭素被膜の被覆率が３％（比較例５）では、クラッチギヤの外周面のうち無処理の研磨面とシンクロナイザリングの内周面が接触したことにより、バラツキが発生したと考えられる。以上のことから、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周面の全長に対して５％以上の範囲で非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜を被覆することが好ましいと考えられる。
【００６３】
＜実施例８〜１３、比較例６＞
以下の表４に示す条件で、実施例８〜１４において、実施例１と同じように、クラッチギヤとシンクロナイザリングを作製した。実施例１と相違する点は、クラッチギヤのギヤコーン部のコーン角度である傾斜角度（交差角度θ１）を変更した点と、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周面の全長に対する非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の被覆率を変更した点である。なお、シンクロナイザリングの内周面の傾斜角度（交差角度θ２）は、コーン角度と同一とした。これらのものに対して、上述した動摩擦特性確認実験を実施しトルク伝達特性を評価した。試験回数を１０５回時における動摩擦係数の結果を図７に示す。図７は、比較例１を基準として正規化したときの値である。
【００６４】
【表４】
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【００６５】
〔結果３〕
図７から、コーン角度である傾斜角度（交差角度θ１）６．５°、７°（実施例８〜１１）では、非晶質炭素被膜の被覆率が２０％を越えると、動摩擦係数が低下し、トルク伝達特性に影響を及ぼすことがわかる。また、コーン角度１０°（実施例１２、１３、比較例６）では、非晶質炭素被膜の被覆率が３０％を越えると、動摩擦係数が低下し、トルク伝達特性に影響を及ぼすことがわかった。このことから、コーン角度６．５°未満では、シフトが完了するまでに時間が長くかかり、シフト操作性が低下するおそれがある。一方、コーン角度１０°越えでは、ギヤ径が大きくなるため、ギヤコーン部の外周面の傾斜角度（交差角度θ１）は、６．５°〜１０°の範囲にあることが望ましい。また、クラッチギヤのギヤコーン部の外周面に、周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周面の全長に対して３０％以下の範囲で非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜を被覆することが好ましいと考えられる。
【００６６】
＜実施例１４〜１６、比較例７、８＞
以下の表５に示す条件で、実施例１４〜１５、比較例７、８において、実施例１と同じように、クラッチギヤとシンクロナイザリングを作製した。実施例１と相違する点は、被覆する非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さを変更した点である。具体的には、実施例１４、１５および比較例７では、実施例１と同じように、ＣＶＤでバイアス電圧等を調整することにより、被覆する非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さを調整した。比較例８および９では、実施例１とは異なり、アンバランスト・マグネトロン・スパッタリング装置（神戸製鋼社製）を用いて、成膜を行った。具体的には、グラファイトターゲットを準備し、これをＡｒガスでスパッタリングした。これと同時に、装置内にアセチレンガスを導入した。成膜に際しては、実施例と同様にＣｒ系の中間層を形成後、バイアス電圧等を調整することにより、被覆する非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さを調整した。これらのものに対して、上述した引っ掛かり特性確認実験、動摩擦特性確認実験を実施しトルク伝達特性を評価した。引っ掛かり特性確認実験の結果を図８に示し、試験回数を１０５回時における動摩擦係数の結果を図９に示す。図８、９は、比較例１を基準として正規化したときの値である。
【００６７】
【表５】
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【００６８】
〔結果４〕
図８から、非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さが１０ＧＰａ未満（比較例７）では、引っ掛かり特性が比較例１の研磨面（無処理）と同等の特性になることがわかった。これは、低硬度の非晶質炭素被膜が摩滅し、これにより低摩擦特性が消失するからであると考えられる。
【００６９】
図９から、非晶質炭素（ＤＬＣ）被膜の硬さが２０ＧＰａを越える（比較例８、比較例９）と、動摩擦係数が低下することがわかる。これは、高硬度の非晶質炭素被膜は、相手材のシンクロナイザリングのねじ山の頂部を摩耗させ、結果として、油膜を形成しやすくさせるため、動摩擦係数が低下すると考えられる。これらの結果から、非晶質炭素被膜の硬さは、１０〜２０ＧＰａの範囲にあることが好ましい。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【００７１】
本実施形態では、シンクロナイザリングの場合には、内周面が形成された内径が大きい側の端縁部から、交差線に沿った方向の内周面の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜を内周面に被覆し、クラッチギヤの場合には、前記外周面が形成された外径が小さい側の端縁部から、交差線に沿った方向の外周の全長に対して５〜３０％の範囲で非晶質炭素被膜が被覆したが、シンクロナイザリングとクラッチギヤとが軸方向に相対的に移動したときに、先に接触する部分に非晶質炭素被膜を被覆することにより、同様の効果を期待することができるのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７２】
１０：回転軸、１２：クラッチハブ、１４：スリーブ、１６：セレクタ、１８：シンクロナイザキー、２０：ばね、２２：シンクロナイザリング、２４：クラッチギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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