(57)【要約】【課題】僅かな密着摩耗および研磨摩耗を有していて、この場合、簡単に製作することができる、高性能であると同時に廉価な摩擦対偶を提供する。【解決手段】第１の摩擦体１７の表面１５の少なくとも主要な一成分が、二酸化チタン成分を有しており、第２の摩擦体１８の表面１６が、表面帯域変更された鉄材料から形成されているようにした。【選択図】図１
2006170445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応体としての少なくとも１つの第１の摩擦体と少なくとも１つの第２の摩擦体とを備えた摩擦対偶において、第１の摩擦体（１７）の表面（１５）の少なくとも少なくとも主要な一成分が、二酸化チタン成分を有しており、第２の摩擦体（１８）の表面（１６）が、表面帯域変更された鉄材料から形成されていることを特徴とする、対応体としての少なくとも１つの第１の摩擦体と少なくとも１つの第２の摩擦体とを備えた摩擦対偶。
【請求項２】
第２の摩擦体（１８）の表面（１６）が、熱化学的な拡散法によって処理されている、請求項１記載の摩擦対偶。
【請求項３】
第１の摩擦体（１７）が、第１のベースボディ（２）と第１の摩擦層（３）とから成っており、該第１の摩擦層（３）が、熱的な吹付け塗布により被着されていて、吹付けにより粗面化されている、請求項１記載の摩擦対偶。
【請求項４】
第１の摩擦体（１７）が、第１のベースボディ（２）と第１の摩擦層（３）とから成っており、該第１の摩擦層（３）が、二酸化チタンから形成されている、請求項１記載の摩擦対偶。
【請求項５】
第１の摩擦層（３）が、溶射、プラズマ溶射、ワイヤアーク溶射または高速溶射法によって被着されている、請求項３記載の摩擦対偶。
【請求項６】
第１の摩擦層（３）が、２０〜１００μｍの間の厚さを有している、請求項２記載の摩擦対偶。
【請求項７】
第１の摩擦層（３）が、１０〜５０μｍの粗さを有している、請求項３記載の摩擦対偶。
【請求項８】
第１の摩擦層（３）が、６００〜１０００ＨＶの硬さを有している、請求項３記載の摩擦対偶。
【請求項９】
第２の摩擦体（１８）が、第２のベースボディ（２０）と第２の摩擦層（２１）とから成っており、該第２の摩擦層（２１）が、窒化されたかまたはナイトロカーボライジングされたかまたは浸炭窒化された鉄材料から成っている、請求項１記載の摩擦対偶。
【請求項１０】
鉄材料が、３４ＣｒＡｌ６、３４ＣｒＡｌＮｉ７、３１ＣｒＭｏ１２、３１ＣｒＭｏＶ９、３９ＣｒＭｏＶ１３〜９、３４ＣｒＡｌＭｏ５、４１ＣｒＡｌＭｏ７、１５ＣｒＭｏＶ５〜９、１００Ｃｒ６、８０Ｃｒ２または１６ＭｎＣｒ５である、請求項９記載の摩擦対偶。
【請求項１１】
鉄材料が硬化されている、請求項９記載の摩擦対偶。
【請求項１２】
第２の摩擦層（２１）が窒化されているかまたはナイトロカーボライジングされていて、５〜２０μｍの間の厚さを有している、請求項９記載の摩擦対偶。
【請求項１３】
第２の摩擦層（２１）が浸炭窒化されていて、１００〜５００μｍの間の厚さを有している、請求項９記載の摩擦対偶。
【請求項１４】
当該摩擦対偶（１９）が、歯車変速装置に用いられるシンクロメッシュ装置に使用されており、互いに形状接続的に連結可能な駆動手段の同期を得るために、シンクロリング（１）とクラッチリング（６）とが、直接的にまたは両リング（１，６）の間に配置された摩擦リングを介して、両リング（１，６）のそれぞれ円錐形の摩擦面（５，８）で摩擦接続的に結合されるようになっている、請求項１記載の摩擦対偶。
【請求項１５】
当該摩擦対偶（１９′）が、多板クラッチに使用されており、第１の軸（１０）に結合された扁平研削された外側薄板（１１）が、第２の軸（９）に結合された正弦状の内側薄板（１２）に櫛歯状に係合しており、摩擦接続が、薄板（１１，１２）の間にその相互圧着によって形成されている、請求項１記載の摩擦対偶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対応体としての少なくとも１つの第１の摩擦体と少なくとも１つの第２の摩擦体とを備えた摩擦対偶に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような摩擦対偶は、たとえば自動車に設けられたシンクロメッシュ式の変速機または変速装置に使用される。この摩擦対偶では、変速時に、軸で自由に回転可能な歯車が、この歯車に対応配置されたクラッチリングへのシンクロリングの軸方向の圧着によって軸に同期させられる。この軸に対して相対回動不能であるものの、軸方向に移動可能なスライディングスリーブからの力の伝達は、軸方向のまたは半径方向のロック歯列および／または連行歯列を介してシンクロリングに行われる。次いで、歯車が、のちにクラッチリングの連行歯列に噛み合うスライディングスリーブのさらなる軸方向の移動によって形状接続的に軸に結合される。シンクロリングと歯車との間の同期を達成するためには、シンクロリングが外側円錐形のまたは内側円錐形の摩擦面を有している。この摩擦面はシンクロリングの軸方向の圧着時に、クラッチリングに設けられた相応の対応面に接触し、生ぜしめられる摩擦接続によって、形状接続的なクラッチを接続するために必要となる同期を形成する。さらに、いわゆる「ダブルコーン式シンクロメッシュ」では、両摩擦面の間に１つの摩擦リングが配置されていてよい。
【０００３】
既知の技術的な解決手段として、円錐形の摩擦面が互いに作用するシンクロメッシュ装置には、種々異なる滑り摩擦材料、たとえば高力黄銅、青銅、モリブデンコーティングされた表面、酸化物コーティングされた表面または多成分コーティングされた表面を備えた摩擦対偶が使用される。この表面は、硬化された鋼面に対して摩擦する。
【０００４】
したがって、これに相俟って、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２４０１５７号明細書に基づき、シンクロメッシュリングが公知である。この公知のシンクロメッシュリングは、滑り領域を備えた環状体を有している。滑り領域には、吹付けコーティングによって層が被着されている。この層は黄銅合金から成っている。この黄銅合金は、銅、亜鉛およびグループ：アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケル、ケイ素、コバルト、クロム、チタン、ニオブ、バナジウム、ジルコンおよびモリブデンの少なくとも１つの元素から成っている。層は吹付けコーティングによって被着されている。黄銅合金は、金属マトリックスと、この金属マトリックスよりも硬い金属間化合物とから成る構造を有していることが望ましい。この場合、金属間化合物の部分が溶解され、オイルによって搬出され、したがって、対応コーンにおける摩耗を高めるという危険がある。さらに、黄銅合金が極めてオイルに敏感であることが欠点である。別の欠点は、黄銅合金の場合、摩擦係数が極めて温度依存性であり、黄銅合金が腐食する傾向にあるという点にある。さらに、黄銅合金は仕入れにおいて比較的高価である。このことは、特に吹付け時に重要になる。なぜならば、材料の半分しか吹付け時に使用されず、それゆえ、残りの半分が手間をかけて取り戻されなければならないからである。酸化物セラミックス、たとえばＡｌ２Ｏ３から成る廉価な耐摩耗性のライニングは、摩擦パートナの強い研磨摩耗ひいては僅かな寿命を招く。
【０００５】
この問題を解決するために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３５４８９号明細書は、クロム−鉄合金から成る摩擦ライニングを使用することを提案している。このような摩擦ライニングは原理的に良好に適しているものの、その性能において制限されている。所望の特性、たとえば耐熱性、僅かな摩耗および高い面負荷耐性は、同時に添加物の添加下でしか実現することができない。この添加物は、主として、モリブデン、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、バナジウムおよびニオブである。これらの内容物は制限されてしか使用することができず、したがって、摩擦ライニング製作を全く著しく高価にする。
【０００６】
さらに、過去、たとえばアメリカ合衆国特許第６１３０１７６号明細書では、炭素から成る織物をシンクロリングに接着することが提案された。しかし、この織物は、その製作だけでなく、手間のかかる処理によっても高いコストに結び付けられている。
【０００７】
たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４５８９８号明細書に提案されたように、両摩擦パートナが、耐摩耗性の表面帯域を備えた鉄材料から成る摩擦対偶は、密着摩耗を生ぜしめるかもしくはコンスタントな摩擦係数を耐用年数にわたって有していない。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０００６１６８号明細書に提案されたように、両摩擦パートナの一方しか窒化処理にさらされない場合には、同じ問題が生ぜしめられる。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２４０１５７号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００３５４８９号明細書
【特許文献３】アメリカ合衆国特許第６１３０１７６号明細書
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４５８９８号明細書
【特許文献５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０００６１６８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、僅かな密着摩耗および研磨摩耗を有していて、この場合、簡単に製作することができる、高性能であると同時に廉価な摩擦対偶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために本発明の構成では、第１の摩擦体の表面の少なくとも少なくとも主要な一成分が、二酸化チタン成分を有しており、第２の摩擦体の表面が、表面帯域変更された鉄材料から形成されているようにした。
【発明の効果】
【００１０】
表面帯域変更のためには、特に熱拡散法が適している。この場合、本発明によれば、有利には、窒化処理、ナイトロカーボライジング処理または浸炭窒化処理が使用される。この処理によって、有利には表面層に富化された窒化物もしくは浸炭窒化物が形成される。結合層および以下で摩擦層とも呼ばれるこの層によって、表面の金属特徴が再度変化させられ、これによって、第２の摩擦体が外部の機械的な作用に一層大きく抵抗することができる。第２の表面層は、特に有利には、窒化またはナイトロカーボライジングの事例では５〜２０μｍの厚さを有していて、浸炭窒化の事例では１００〜５００μｍの厚さを有している。
【００１１】
本発明によれば、第１の摩擦体と第２の摩擦体との組合せは、使用のために適した摩擦係数を有している。摩耗パートナに対する密着性は減じられ、耐摩耗性が高められる。請求項６から明らかであるように、このためには、特に窒化鋼、たとえば３４ＣｒＡｌ６、３４ＣｒＡｌＮｉ７、３１ＣｒＭｏ１２、３１ＣｒＭｏＶ９、３９ＣｒＭｏＶ１３〜９、３４ＣｒＡｌＭｏ５、４１ＣｒＡｌＭｏ７、１５ＣｒＭｏＶ５〜９、１００Ｃｒ６、８０Ｃｒ２および１６ＭｎＣｒ５が適している。
【００１２】
本発明によれば、このように処理された第２の摩擦体は第１の摩擦体と協働する。この第１の摩擦体は二酸化チタンから成っているかもしくはその表面に、二酸化チタンから成る第１の摩擦層を有している。この第１の摩擦層は慣用の熱的な吹付け法によって製作することができる。第１の摩擦層は、有利には吹付けにより粗面化されており、酸化物セラミックスは別の成分に置換されていない。一方では、合金の手間のかかる製造が省略されており、他方では、製作法が極めて簡単となる。なぜならば、平滑化および校正の作業工程が節約されるからである。これによって、材料および製作法が極めて廉価となる。
【００１３】
摩擦パートナと組み合わされた二酸化チタン摩擦層は極めて僅かな摩耗傾向を有していると同時にコンスタントな摩擦係数を耐用年数にわたって示している。ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４５８９８号明細書に基づき公知の摩擦対偶と異なり、本発明の摩擦対偶の摩擦係数は全耐用年数にわたって変化しない。
【００１４】
二酸化チタン層は、有利には熱的な吹付け法によって被着される。吹付け法、たとえばプラズマ溶射、溶射、ワイヤアーク溶射または高速溶射法が考慮される。熱的な吹付けのほかに、摩擦層とベースボディとの間の別の結合形式も可能である。したがって、摩擦層がベースボディに接着されてもよいし、焼結されてもよい。特に有利な構成では、二酸化チタン層が、２０〜１００μｍの厚さと、１０〜５０μｍの粗さと、６００〜１０００ＨＶの硬さとを有している。
【００１５】
コーティングは、特に簡単に実現することができる。なぜならば、二酸化チタンのほかに、付加的な成分が不要となるからである。この場合、二酸化チタンは化学的に純粋である必要はなく（このことは、コストを単に不必要に高める恐れがある）、たとえば金属不純物、酸化不純物または炭化不純物を有していてよい。二酸化チタン以外の規定された添加成分は第１の摩擦層に対していずれにせよ不要である。
【００１６】
第１の摩擦層における可能な限り高い割合の二酸化チタンが摩擦特性に対して最適である。にもかかわらず、第１の摩擦層は、著しく僅かな割合の二酸化チタンを有していてもよい。二酸化チタン割合が少なくとも３０％である限り、摩擦クラッチは、窒化、ナイトロカーボライジングまたは浸炭窒化された第２の摩擦層との協働によって、相変わらず有利な摩擦特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１８】
図１には、第１の摩擦体１７としてのシンクロリング１と、第２の摩擦体１８としての符号６を備えたクラッチリングとが、それぞれ断面図で示してある。シンクロリング１は第１のベースボディ２を有している。この第１のベースボディ２はその内側の円錐形の周面に摩擦層３を備えている。シンクロリング１は半径方向に連行歯列４を備えている。この連行歯列４を介してシンクロリング１は、スライディングスリーブ（図示せず）を介して軸に相対回動不能であるものの、軸方向に移動可能に結合されている。クラッチリング６の半径方向の連行歯列７には、スライディングスリーブの、連行歯列７に相応の歯列が、軸とクラッチリング６との形状接続的な結合のために噛み合う。この形状接続的な結合のために必要となる、シンクロリング１とクラッチリング６との間の同期は円錐クラッチを形成している。すなわち、シンクロリング１が内側円錐面を備えており、クラッチリング６が外側円錐面を備えている。両円錐面は相応の摩擦面５，８を有している。この場合、摩擦面５は摩擦層３によって形成されている。
【００１９】
シンクロリング１は、本実施例では、８０Ｃｒ２から製作されている。すなわち、シンクロリング１は、０．８％の炭素含有量と、０．５０％のクロム含有量とを有している。シンクロリング１は形状付与ユニットで切削加工と異なる加工により製作されてる。この過程、たとえば引抜き過程は、規定された高さの調整のための研削が不要となるように精密に行われ得る。この軟質のシンクロ素材を脱脂するかもしくは清浄化した後、このシンクロ素材が適切なユニットで噴流媒体によって負荷され、これによって、シンクロ素材の表面がある程度の粗さを有している。ブラスト処理後、使用された残噴流媒体が摩擦層３によるコーティング前に除去される。規定された表面粗さまたは粗さを得るためのブラスト処理は、摩擦層３がシンクロリング１の第１のベースボディ２に対する良好な密着能を有するために必要となる。ブラスト処理の付加的な利点として、シンクロリング１の表面帯域が強化され、したがって、永久耐振性の向上が達成されることを見ることができる。コランダム、炭化ケイ素または別の噴流媒体によるブラスト処理によって、接触面が清浄化され、粗面化され、活性化される。新たな汚染もしくは酸化を回避するためには、摩擦面５を形成する摩擦層３の被着がブラスト処理直後に行われることが望ましい。表面１５を形成する摩擦層３はシンクロリング１の内側円錐面に二酸化チタン層として被着されている。
【００２０】
シンクロリング１への摩擦層３の被着は、熱的な吹付け、すなわち、吹付け材料の二酸化チタンが吹付け器具の内部でまたは外部で溶融され、高い速度を伴って、コーティングしたいシンクロリング１の接触面もしくは円錐面に吹き付けられるコーティング法によって行われる。この場合、シンクロリング１のコーティングしたい内側円錐面は溶融されない。すなわち、シンクロリング１が吹付けの間に僅かしか加熱されず、これによって、熱的な歪みも生ぜしめられ得ない。この場合、有利には、本使用事例に対して、特に高速溶射が適していることが分かった。この溶射時には、吹付け材料の溶融のためのエネルギがガスまたは液体の燃焼によって達成される。
【００２１】
クラッチリング６は、本実施例では、切削加工と異なる形状付与法によって製作されていて、第２のベースボディ２０を形成している。これによって、第２の摩擦層２１が形成される。この第２の摩擦層２１は粗面化されてもよいし、構造化されてもよい。また、クラッチリング６は硬化法、たとえば肌焼きによって処理されていてもよい。その後初めて、クラッチリング６の窒化またはナイトロカーボライジング（ニトロ浸炭）または浸炭窒化が行われる。
【００２２】
両表面１５，１６のどちらがシンクロリング１に配置されていて、どちらがクラッチリング６に配置されているのかは、摩擦対偶１９の機能に対して重要でない。
【００２３】
図２に示した装置では、２つの軸９，１０が、正弦多板クラッチの形の切換可能な摩擦対偶１９′によって互いに結合されている。この摩擦対偶１９′では、軸１０が外側薄板１１を支持しているのに対して、軸９は内側薄板１２に結合されている。扁平に研削された外側薄板１１は、正弦状に波付けされた内側薄板１２に櫛歯状に係合している。図４に示した接続された状態はシフトスリーブ１３の移動によって生ぜしめられ、これによって、アングルレバー１４が、軸方向に移動可能な薄板１１，１２を互いに圧着させる。図３に示したクラッチの切断時には、圧力が薄板セットに加えられず、これによって、内側薄板１２と外側薄板１１とが互いに分離されている。内側薄板セット１２と外側薄板セット１１とは、第１および第２の摩擦体として、本発明による相応の表面１５，１６を備えた摩擦クラッチ１９′を形成している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】歯車変速装置に用いられるシンクロメッシュ装置に設けられた摩擦対偶の部分的な横断面図である。
【図２】多板クラッチの横断面図である。
【図３】切断された状態における薄板の拡大図である。
【図４】接続された状態における薄板の拡大図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  シンクロリング、  ２  ベースボディ、  ３  摩擦層、  ４  連行歯列、  ５  摩擦面、  ６  クラッチリング、  ７  連行歯列、  ８  摩擦面、  ９  軸、  １０  軸、  １１  外側薄板、  １２  内側薄板、  １３  シフトスリーブ、  １４  アングルレバー、  １５  表面、  １６  表面、  １７  摩擦体、  １８  摩擦体、  １９，１９′  摩擦対偶、  ２０  ベースボディ、  ２１  摩擦層
【図１】
2006170445.tif 000003
【図２】
2006170445.tif 000004
【図３】
2006170445.tif 000005
【図４】
2006170445.tif 000006