(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層とが交互に形成された、モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数とからなるコーティング層がパッド部の表面に形成され、
前記コーティング層において、前記パッド部に接する層はモリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層であり、外部に露出されるコーティング層は銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層であり、
前記外部に露出される銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層は気孔を有し、
前記コーティング層全体の厚さは、１００μｍ乃至２００μｍであり、
前記モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層の１層の厚さは、１０μｍ乃至２０μｍであり、
前記銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層の１層の厚さは、５μｍ乃至１０μｍであることを特徴とする、耐磨耗性が向上されたシフトフォーク。
【請求項２】
シフトフォークを準備する準備段階と、
前記シフトフォークを回転させながらモリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層とが交互に形成された、モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数とからなるコーティング層をパッド部の表面に形成させるコーティング段階と、
を含み、
前記銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層のうち、外部に露出される前記銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層は気孔を有するように形成させることを特徴とする耐磨耗性が向上されたシフトフォークの製造方法。
【請求項３】
前記コーティング段階の前に、前記シフトフォークの前記パッド部をショットブラストして前記パッド部の表面に微細凹凸を形成する表面活性化段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の耐磨耗性が向上されたシフトフォークの製造方法。
【請求項４】
前記コーティング段階は、回転板にシフトフォークを位置させて回転させながら前記回転板の両側の上部に設けられたモリブデンからなる単一金属の溶射ガン及び銅からなる単一金属の溶射ガンそれぞれから溶射によってコーティング層が形成されることを特徴とする請求項２に記載の耐磨耗性が向上されたシフトフォークの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐磨耗性が向上されたシフトフォーク及びその製造方法に係り、より詳しくは、シフトフォークのパッド部に金属コーティングが実施され、パッド部の高硬度性および低摩擦性他が高められることによって耐磨耗性が向上されたシフトフォーク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自動車は、運転条件に応じてその走行速度を変化させるために、変速レバーを操作しエンジンの駆動力を受ける変速機のギア比を変換する。このような変速機のギア比の変換は、変速レバーの操作によって決定された変速機の段数に対応して、ギアを互いに噛み合わせるシフトフォークを介してその操作が行われる。
【０００３】
シフトフォークは、変速機のギア、即ちスリーブを挟みながら力を加えることができるよう略「Ｕ」字形状に形成され、アルミニウム合金を用いて、通常はダイカスト工法によって製造される。
【０００４】
既存のシフトフォークは、通常、過共晶（Ｈｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃ）によって珪素（Ｓｉ）が含まれた過共晶アルミニウム合金（Ｒ１４）を使ってダイカスト工法で製造される。しかし、操作する時にスリーブを押すために接触する特定の部位のみが高い耐磨耗性を有していれば良いにも関わらず、全体が強い耐磨耗性を有した過共晶アルミニウム合金製（Ｒ１４）から製造されていて、材料の無駄使いをもたらし、加工性も悪くなり、これによって製造費用も上昇するという問題点があった。
【０００５】
特許文献１には、シフトフォークのスリーブ接触部位に低温噴射コーティング法を利用してスリーブと接触する部位にアルミニウム／アルミナの厚膜を形成する方法を含むシフトフォークを製造する方法が開示されている。特許文献１に開示された方法で形成されたコーティング層は、十分な密着力はもちろん、既存の過共晶アルミニウム合金製の耐磨耗性に相当するコーティング層の耐磨耗性を有し、シフトフォークの材質としては、比較的安価な過共晶アルミニウム（ＡＤＣ１２）を使用することで、材料の無駄使いを避け、加工性を高めることができ、特に製造費用を大きく節減することができるという效果がある。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された方法は、耐磨耗性がまだ十分ではないし、耐磨耗性だけではなく、コーティングの表面が摩擦によってはがれるなどの問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０６６６７７３号公報
【特許文献２】特開２００５−３０８０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の課題は、既存のシフトフォークより耐磨耗性が向上されたシフトフォーク及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を果たすための本発明の一実施例による耐磨耗性が向上されたシフトフォークは、モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層とが交互に形成された、モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数とからなるコーティング層がパッド部の表面に形成され、前記コーティング層において、前記パッド部に接する層はモリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層であり、外部に露出されるコーティング層は銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層であり、前記外部に露出される銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層は気孔を有し、前記コーティング層全体の厚さは、１００μｍ乃至２００μｍであり、前記モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層の１層の厚さは、１０μｍ乃至２０μｍであり、前記銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層の１層の厚さは、５μｍ乃至１０μｍであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一実施例による耐磨耗性が向上されたシフトフォークの製造方法は、シフトフォークを準備する準備段階と、前記シフトフォークを回転させながらモリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層とが交互に形成されたされた、モリブデン（Ｍｏ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数と銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層複数とからなるコーティング層をパッド部の表面に形成させるコーティング段階と、を含み、前記銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層のうち、外部に露出される前記銅（Ｃｕ）からなる単一金属の溶射コーティング層は気孔を有するように形成させる。
【００１４】
前記コーティング段階の前に、前記シフトフォークの前記パッド部をショットブラストして前記パッド部の表面に微細凹凸を形成する表面活性化段階を更に含むことができる。
【００１５】
前記コーティング段階は、回転板にシフトフォークを位置させて回転させながら前記回転板の両側の上部に設けられたモリブデンからなる単一金属の溶射ガン及び銅からなる単一金属の溶射ガンそれぞれから溶射によってコーティング層が形成され得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による耐磨耗性が向上されたシフトフォークには、次のような效果がある。
【００１７】
第一、従来の単一モリブデン（Ｍｏ）コーティング層に比較して、オイル条件下の摩擦係数が約１０％低く、摩擦を少なくすることができた。
【００１８】
第二、多層構造のコーティング層によって母材方向のクラック伝播を防止することができたので、コーティング層の耐磨耗性は、基本のモリブデン（Ｍｏ）単一のコーティング層に比べて同等以上の水準であった。
【００１９】
第三、従来のモリブデン（Ｍｏ）のコーティングに比べて、製造原価を約４０％節減することができたので、経済性が向上されることがある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例によるシフトフォークを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例によるシフトフォークのパッド部に形成されたコーティング層を示した図面である。
【図３】本発明の一実施例によるシフトフォークの製造装置を簡略に示した構成図である。
【図４】本発明によるシフトフォークのパッド部に形成されたＭｏ−Ｃｕ複合コーティング層を示した電子顕微鏡の写真である。
【図５】（ａ）は比較例１における時間による摩擦係数を示したグラフであり、（ｂ）は実施例１における時間による摩擦係数を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本書で使用する専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであって、本発明を限定することを意図しない。ここで使われる単数形は、文句がこれと明らかに反対の意味を示さない限り複数形も含む。本明細書で使われる「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、及び／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分、及び／または群の存在や付加を除くことではない。
【００２２】
異なる意味として定義はしなかったが、ここで使われる技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同一な意味を持つ。普通使われる辞書に定義されている用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を持つこととして追加的に解釈され、別途に定義されない限り、理想的や非常に公式的な意味としては解釈されない。
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例による耐磨耗性が向上されたシフトフォークについて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施例によるシフトフォークを示す斜視図である。
【００２５】
図１を参照して本発明のシフトフォークについて説明する。図１に示すシフトフォーク１０は２点支持方式に該当するが、本発明はこれに限定されない。図面に示した２点支持方式のシフトフォーク１０は、半弧形の本体部１３と、前記本体部１３の厚さより更に厚くなるように形成され変速時にスリーブ２０を狭持して移動させるようにスリーブ２０の溝２１に挿入されるパッド部１１と、を含んで成る。また、本体部１３の上段には、シフトレールの外に挿入されて結合される結合部１２が形成されている。
【００２６】
シフトフォーク１０は、運転者が変速レバーを操作し、その操作力がコントロールシャフト、コントロールフィンガー、及びシフトレールを経由してシフトフォーク１０に伝わると、本体部１３の両端に形成されたパッド部１１が、スリーブ２０の溝２１に挿入され、スリーブ２０を、運転者が望む変速段の方向へ押す。これによって前記スリーブ２０が軸方向に移動しながら変速ギアを回転軸に連結させ、ギアの変速が成り立つ。従って、シフトフォーク１０のパッド部１１の耐久性を向上させるためには、耐磨耗性及び摩擦特性が優れたコーティング層が必要になる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施例によるシフトフォークのパッド部に形成されたコーティング層を示した図面である。シフトフォークの耐磨耗性を向上させるために、本発明によるシフトフォークに形成されたコーティング層１００は、シフトフォークのパッド部２００に、モリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層１１０と銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０とが交互に形成されることができる。
【００２８】
コーティング層１００を形成するモリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層１１０と銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０とは、交互に形成されることが好ましい。モリブデン（Ｍｏ）と銅（Ｃｕ）は、合金化しにくいため、それぞれの金属層を交互に形成して多層化することで、クラックがコーティング層の厚さ方向に伝播することを防止するという長所がある。よって、単一コーティング層より耐磨耗性が向上することがある。
【００２９】
モリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層１１０は、高硬度、耐熱性、及び耐磨耗性が優れた硬質コーティング層に該当する。モリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層１１０の厚さは１０〜２０μｍであることが好ましい。モリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層１１０の厚さが１０μｍ未満の場合には耐磨耗性が低下し、２０μｍを超過する場合には低摩擦特性が低下する。よって、摩耗性を向上させて摩擦を減らすために、モリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層１１０の厚さを前記の範囲に限定する。
【００３０】
銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０は、低摩擦特性が優れた軟質コーティング層に該当する。銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０の厚さは５〜１０μｍであることが好ましい。銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０の厚さが５μｍ未満の場合は、低摩擦特性が発揮されにくいし、１０μｍを超過する場合は、コーティング層全体の耐磨耗性が低下することがある。よって、摩耗性を向上させて摩擦を減らすために、銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０の厚さを前記の範囲に限定する。
【００３１】
また、コーティング層全体の厚さは、１００〜２００μｍであることが好ましい。
【００３２】
コーティング層のうち、パッド部２００と接する層は、コーティング層の荷重支持力を保障するためにモリブデン（Ｍｏ）のコーティング層１１０で形成されることが好ましい。一方、外部に露出される層は、低摩擦特性を強化するために銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層１２０であることが好ましい。
【００３３】
銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層のうち、最外殻のコーティング層には気孔が存在することがある。このような気孔は、オイル条件の摩擦時に気孔内にオイルが満たされ、オイルが供給されない場合には気孔内に存在するオイルを通じて潤滑效果を発揮することができる。
【００３４】
図３は、本発明の一実施例によるシフトフォークの製造装置を簡略に示した構成図である。図３を参照して、本発明の一実施例によるシフトフォークの製造方法について説明する。
【００３５】
本発明の一実施例によるシフトフォークの製造方法は、シフトフォークを準備する準備段階と、前記シフトフォークを回転させながらモリブデン（Ｍｏ）の溶射コーティング層と銅（Ｃｕ）の溶射コーティング層とが交互に形成されたコーティング層の２層以上をパッド部の表面に形成するコーティング段階と、を含む。
【００３６】
まず、シフトフォーク３１０を用意する。シフトフォークの素材は、通常使われる如何なる素材も使うことができるが、アルミニウム合金が好ましい。
【００３７】
このように用意されたシフトフォーク３１０を回転板３００に位置させた後、回転させながらパッド部にコーティング層を形成する。モリブデン（Ｍｏ）と銅（Ｃｕ）とは、合金を形成しにくいので、個別にコーティングすることができるモリブデンの溶射ガン３２０と銅の溶射ガン３３０とを用いて交代にコーティングすることによって、２層構造のコーティング層を複数層化させることが可能である。
【００３８】
この時、モリブデン（Ｍｏ）と銅（Ｃｕ）との溶射コーティングの素材は、ワイヤまたはパウダーが使われることがある。溶射方式は、フレーム溶射（Ｆｌａｍｅ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ）、高速酸素フレーム溶射（Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｆｌａｍｅ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ）、又はプラズマ溶射（Ｐｌａｓｍａ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ）など、さまざまな方式を適用することがある。
【００３９】
また、コーティング層を形成する前に、パッド部とコーティング層との接着力を確保するため、表面をアルミナ粒子をショットブラストして微細な凹凸を形成し、表面を活性化する段階を更に含むことができる。
【実施例１】
【００４０】
本発明によるシフトフォークの物性を確認するために、フレーム溶射（Ｆｌａｍｅ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ）方式でシフトフォークのパッド部に１５０μｍの厚さのＭｏ−Ｃｕ複合コーティングを実施した。
図４は、本発明によるシフトフォークのパッド部に形成されたＭｏ−Ｃｕ複合コーティング層を示した電子顕微鏡の写真である。図４に示すように、パッド部の表面にモリブデンのコーティング層と銅のコーティング層とが交互に形成されていることが確認できる。
［比較例１］
【００４１】
本発明の效果を比較するために、フレーム溶射（Ｆｌａｍｅ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ）方式でシフトフォークのパッド部に１２μｍの厚さでＭｏコーティングを実施した。
【００４２】
実施例１及び比較例１に対する物性を表１に示した。
【表１】
0006677442.tif 000002
【００４３】
摩擦係数と耐磨耗性とを比べるために、ピンオンディスク（Ｐｉｎ  Ｏｎ  Ｄｉｓｃ）摩擦摩耗試験器を用いてコーティング層とディスク（ＳＣｒ４２０ＨＢ）との間の摩擦係数を測定した。試験条件は、シフトフォークの駆動条件である荷重５００Ｎ、温度１００℃、オイル（ＭＴＦ）条件下で評価した。
図５の（ａ）は、比較例１における時間による摩擦係数を示したグラフであり、（ｂ）は、実施例１における時間による摩擦係数を示したグラフである。モリブデンと銅の組合せ、即ち硬質層と軟質層を交互に形成してコーティング層を形成することで、既存のモリブデン単一層に比べて同等以上の耐磨耗性は維持しながら、摩擦係数が下さがって低摩擦特性が向上されたことを確認することができる。
【００４４】
以上、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更せずとも他の具体的形態で実施されることができることを理解できるであろう。
【００４５】
よって、上述した実施例は、すべての面において例示的なものであり、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求範囲の意味及び範囲、そしてその均等な概念から導出されるすべての変更または変更された形態が、本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００４６】
１０      シフトフォーク
１１      パッド部
２０      スリーブ
１００      コーティング層
１１０      モリブデンの溶射コーティング層
１２０      銅の溶射コーティング層
３００      回転板
３１０      シフトフォーク
３２０      モリブデンの溶射ガン
３３０      銅の溶射ガン
【図１】
0006677442.tif 000003
【図２】
0006677442.tif 000004
【図３】
0006677442.tif 000005
【図４】
0006677442.tif 000006
【図５】
0006677442.tif 000007