(57)【要約】【課題】耐久性と摩擦性能を兼ね備えたシンクロナイザーリングを提供すること。【解決手段】シンクロナイザーリング１０は、シンクロナイザーリング基材２０と、シンクロナイザーリング基材２０の内周面２２に設けられた摩擦材３０とからなる。シンクロナイザーリング基材２０の内周面２２は円錐状であって、摩擦材３０は、熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸３２を、内周面２２に螺旋状に巻回・接着してなる。熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸により摩擦材を構成することで、摩擦材の柔軟性が向上し、摩擦面の係合時の接触面積が増加することから、摩擦性能が向上する。また、撚糸を用いることにより、撚りによる油排出溝が形成され、摩擦面の係合時の油の排出効果が向上することで、摩擦性能が向上する。かくして、摩擦性能と耐久性を両立させたシンクロナイザーリングを提供することができる。【選択図】図１
2005155670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンクロナイザーリング基材と、該シンクロナイザーリング基材の内周面又は外周面に設けられた摩擦材とからなるシンクロナイザーリングにおいて、
前記シンクロナイザーリング基材の内周面又は外周面が円錐状であって、前記摩擦材が、熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸を前記内周面又は外周面に螺旋状に巻回・接着されたものであることを特徴とする、
シンクロナイザーリング。
【請求項２】
前記撚糸の表面及び／又は繊維の間に、粉体及び／又はステープルファイバーが固着されている、請求項１のシンクロナイザーリング。
【請求項３】
前記撚糸の表面及び／又は繊維の間にゴム系材料が固着されている、請求項１又は２のシンクロナイザーリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の変速機に組込まれて、変速機の歯車切換え作動時に、切換え噛合させられる２つの歯車同士が円滑に噛合することができるように２つの歯車を同期させるシンクロナイザーリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
シンクロナイザーリングは、リング状の構造体であるシンクロナイザーリング基材と、摩擦材とからなる。
摩擦材は、シンクロナイザーリング基材の内周側に設けられている場合と、外周側に設けられている場合と、内周側と外周側の両側に設けられている場合とがある。何れの場合であっても、摩擦材は、変速歯車のテーパ状部（円錐状部）に摩擦係合させられる。
【０００３】
シンクロナイザーリングは、リング状の構造体であり、クラッチに接続された変速機の切換え時に、リング状のスリーブを介して互いに噛合させられるべき２つの歯車間に回転可能且つスラスト方向へ移動可能に組込まれている。スリーブは、その内周に歯車が形成されており、前記２つの歯車の内、一方の歯車に常時噛合し、外部操作によってスラスト方向へ移動させられたとき、他方の歯車に噛合し、前記２つの歯車間で回転力を伝達するようになっている。
【０００４】
シンクロナイザーリングは、クラッチが完全に解放され、エンジンからの動力が断たれて慣性によって空転する他方の歯車に制動を加え、他方の歯車が一方の歯車と同じ回転数で回転（同期回転）するように、スリーブを他方の歯車に円滑に噛合させ、変速機の切換え動作を円滑に行わせる機能を具えている。
【０００５】
シンクロナイザーリングは、次の一連の動作によって、他方の歯車を一方の歯車に同期回転させてスリーブを他方の歯車に円滑に噛合させる。
先ず、シンクロナイザーリングは、変速機切換え時に、外部操作によってスラスト方向へ移動させられるスリーブに押圧されて移動させられ、慣性によって空転している他方の歯車に接近させられる。
【０００６】
シンクロナイザーリングの円錐状の内周面又は外周面には、摩擦材が具えられており、この摩擦材は、他方の歯車と一体化された相手部材の外内周に押圧されて摩擦係合させられ、相手部材に制動を加える。相手部材が制動を受けることによって、他方の歯車は次第に減速回転させられ、一方の歯車と同期回転させられることになる。
【０００７】
両方の歯車の相対速度が０に近づいた時点で、スリーブは、外部操作によってなおスラスト方向へ移動させられ、シンクロナイザーリングを乗り越えて他方に噛合させられて、最終的に２つの歯車間で回転力の伝達を行う。
【０００８】
上記摩擦材として、銅合金、例えば、ＭＢＡ−２及びＭＢＡ−５が多く使用され、この場合、摩擦材はシンクロナイザーリング基材と一体化されている。また、少数ではあるが、ペーパー材も使用されている。
その他としては、溶射によってシンクロナイザーリングの内周にモリブデンを固着させる場合もある。
【０００９】
そこで、特許文献１に、円錐状内周面を有し、黄銅系又は青銅系の特殊合金等の耐摩耗性材料からなる線材が、内周面に螺旋状に巻回された状態で接着されているシンクロナイザーリングが開示されている。
このシンクロナイザーリングによれば、シンクロナイザーリングの円錐状内周面に切削等によって螺旋状の溝を形成しなくても、円錐状内周面に接着された線材によりシンクロナイザーリングの軸線の周りに螺旋状に延在する溝が画定されるので、比較的低廉に量産することができる。
【００１０】
また、その主要部を構成する金属材料とは独立して線材の材料を任意に選定することができ、また円錐状内周面とそれに接着された線材の各巻回との間にシンクロナイザーリングの軸線の周りに螺旋状に延在する通路が形成され、通路内を潤滑油が流れることが可能であるので、シンクロナイザーリングの円錐状摺動面にその軸線に沿う溝を設けなくてもシンクロナイザーリングに対する冷却効果を得ることができるとされている。
【特許文献１】実開昭５９−１１２０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一方、シンクロナイザーリングには、次の特性が要求される。
（１）相手部材に摩擦係合して２つの歯車を同期させるため、相手部材に対する摩擦係数が大きいこと。
（２）相手の歯車に噛合する際の衝撃を少なくするために、０に近い相対速度での摩擦係数が大きくないこと。
（３）相手部材に制動を加えたときの制動摩擦熱によって、焼き損じないこと。特に、クラッチ・シフトレバーのミス操作時に発生する制動摩擦熱によって焼き損じないこと。
【００１２】
近年、上記の３つの特性の中で、（３）の特性が優先される傾向にあるため、摩擦材には、銅合金が多く使用されることが多くなっている。しかし、銅合金は、他の部材より動摩擦係数が小さいため、（１）、（２）の特性が劣るという問題点を有している。
特許文献１のシンクロナイザーリングも、線材が特殊合金等の耐摩耗性材料で構成されていることから（３）の特性は優れてはいるものの、（１）、（２）の特性は満足できるものではなかった。
【００１３】
そこで、銅合金の摩擦面を２重、３重に複層化（マルチコーン化）して、制動摩擦熱を吸収するための容量を増やして動摩擦係数を大きくすることによって、（１）の特性の向上を図っている。
しかし、このように摩擦面を複層化すると、変速機の機構が複雑、大型、且つ高価になるという別の問題が生じる。
【００１４】
一方、ペーパー摩擦材は（１）、（２）の特性を具えているが、クラッチ・シフトレバーのミス操作時の制動摩擦熱によって焼き損じる虞があるという問題を有している。
また、モリブデンは、銅合金よりもクラッチ・シフトレバーのミス操作時の制動摩擦熱に耐えることができるが、（１）、（２）の特性が劣るという問題を有している。
【００１５】
従って、従来、２つの歯車を短時間で同期させる特性と焼き損じないという特性とを兼ね備えたシンクロナイザーリングが待望されている。
本発明は、上記問題を解決するもので、耐久性と摩擦性能を兼ね備えたシンクロナイザーリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、シンクロナイザーリング基材と、該シンクロナイザーリング基材の内周面又は外周面に設けられた摩擦材とからなるシンクロナイザーリングにおいて、前記シンクロナイザーリング基材の内周面又は外周面が円錐状であって、前記摩擦材が、熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸を、前記内周面又は外周面に螺旋状に巻回・接着したものであることを特徴とするシンクロナイザーリングによって、前記の課題を解決した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸により摩擦材を構成することで、摩擦材の柔軟性が向上し、摩擦面の係合時の接触面積が増加することから、摩擦性能が向上する。また、撚糸を用いることにより、撚りによる油排出溝が形成され、摩擦面の係合時の油の排出効果が向上することで、摩擦性能が向上する。かくして、摩擦性能と耐久性を両立させたシンクロナイザーリングを提供することができる。
また、繊維で構成された撚糸をシンクロナイザーリングの摩擦面に螺旋状に巻きつけることにより、湿式摩擦材係合装置に必要とされる溝を具えたシンクロナイザーリングを簡便に製造することができる。
【００１８】
さらに、繊維で構成された撚糸をシンクロナイザーリングの摩擦面に螺旋状に巻きつける回数を変えることにより、湿式摩擦材係合装置に必要とされる溝の体積を変化させることができる利点がある。
また、撚糸の表面及び／又は繊維の間に、粉体及び／又はステープルファイバーを固着させると、摩擦面の係合時の接触面積が増加し、摩擦性能が向上する。  また、撚糸の表面及び／又は繊維の間に、ゴム系材料を固着させると、摩擦材の柔軟性が向上し、その結果、摩擦性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のシンクロナイザーリングを示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は図１(ａ)のＡ部正面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ部断面図である。  シンクロナイザーリング１０は、シンクロナイザーリング基材２０と、シンクロナイザーリング基材２０の内周面２２に設けられた摩擦材３０とからなる。シンクロナイザーリング基材２０の内周面２２は円錐状であって、摩擦材３０は、熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸３２を、内周面２２に螺旋状に巻回・接着してなる。
【００２０】
なお、図１には、シンクロナイザーリング基材の円錐状内周面に摩擦材を設けたシンクロナイザーリングが図示されているが、これに限るものではない。例えば、シンクロナイザーリング基材の円錐状外周面に摩擦材を設けたり、シンクロナイザーリング基材の円錐状内周面及び円錐状外周面の両方に摩擦材を設けてもよい。
【００２１】
撚糸を構成する繊維としては、ＰＡＮ系カーボン繊維、ピッチ系カーボン繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、アクリル酸化繊維、フッ素繊維、耐熱アクリル繊維、セルロース繊維、ガラス繊維、金属繊維等が用いられる。
塗布する熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００２２】
熱硬化性樹脂は、糸になる前のスライバー、糸、螺旋状に巻かれた撚糸のいずれの状態でも塗布することができ、熱硬化性樹脂は、液体及び／又は粉体のものが塗布される。
塗布される熱硬化性樹脂の配合量は、必要とされる摩擦性能と耐久性に応じて調整されるが、配合量は摩擦材総重量の５０重量％以下、好ましくは５〜４０重量％の範囲内とされる。
【００２３】
また、摩擦面の係合時の接触面積を増加させ、摩擦性能を向上させるために、撚糸の表面及び／又は繊維の間に、粉体及び／又はステープルファイバーを固着させてもよい。
ここで、ステープルファイバーとしては、炭素繊維、無機繊維、合成繊維、金属繊維等を用いることができる。
粉体は、無機粉体でも、有機粉体でもよく、特に、限定するものではないが、摩擦性能及び耐久性能から、耐熱性を有し、多孔質、低弾性であることが好ましい。
【００２４】
螺旋状に巻かれた撚った糸の構造体への粉体及び／又はステープルファイバーの固着は、粉体及び／又はステープルファイバーを含んでいる熱硬化性樹脂溶液に撚糸を浸漬させたり、粉体及び／又はステープルファイバーを含んでいる熱硬化性樹脂溶液を撚糸に噴霧或いは塗布させたりすることでなされる。
【００２５】
この繊維に固着される粉体及び／又はステープルファイバーは、繊維を紡糸する段階や糸になる前のスライバー、繊維を引き揃えた又は撚り合わせた糸の状態、又は、螺旋状に巻かれた撚った糸の構造体のいずれの状態でも固着させることができる。
なお、粉体を螺旋状に巻かれた撚糸の片面のみに固着させる場合は、粉体を固着させた面を摩擦面とする。
【００２６】
また、摩擦材の柔軟性を高めるために、撚糸の表面及び／又は繊維の間に、ゴム系材料を固着させてもよい。
このゴム系材料は、水分散性及び／又は溶剤希釈性のゴムや、粉末状のゴムであり、ゴム系材料としては、耐熱性を有するアクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等を用いることが望ましいが、ニトリルゴム、ハイパロン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴム、天然ゴム、天然合成ゴムを用いてもよい。
【００２７】
螺旋状に巻かれた撚った糸の構造体へのゴム系材料の固着は、水分散性及び／又は溶剤希釈性のゴムに撚糸を浸漬させたり、ゴム系材料の粒子を分散させた熱硬化性樹脂溶液に撚糸を浸漬させることでなされる。
また、繊維に固着されるゴムは、繊維を紡糸する段階や糸になる前のスライバー、繊維を引き揃えた又は撚り合わせた糸の状態、又は、螺旋状に巻かれた撚った糸の構造体のいずれの状態でも固着させることができる。
【００２８】
また、摩擦材をシンクロナイザーリング基材に接着した後、摩擦材表面を機械加工したり、５００℃以下の温度で熱処理することによって、必要な面性状に仕上げ加工を行ってもよい。
摩擦材は、使用状況に応じてシンクロナイザーリング基材の片面又は両面に接着される。摩擦材と摩擦材を支持するシンクロナイザーリング基材とを接着するための接着剤は、シンクロナイザーリング基材、摩擦材のいずれかに塗布してもよく、両方に塗布してもよい。
接着は、一定時間、一定温度下の加圧により、接着剤が硬化することによって完了する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。
（実施例１）
繊維の直径が１０μｍのアクリル酸化繊維を撚って、撚糸にされたものを用意し、この撚糸を、表１に示す配合量（摩擦材総重量に対する配合量の割合）になるようにフェノール樹脂溶液中に浸漬して含浸させ、室温で１０分程度風乾させた。この撚糸を、予め基材内周面にフェノール樹脂系の接着剤を塗布したシンクロナイザーリングに接着し、熱板プレスを用いて、面圧２００Ｋｇｆ／ｃｍ2、 ２５０℃で３分間、熱圧着させて、シンクロナイザーリングを製造した。
【表１】
2005155670.tif 000003
（比較例１）
銅合金からなる摩擦材をシンクロナイザーリング基材と一体化させてシンクロナイザーリングを製造した。
【００３０】
このようにして得た実施例及び比較例のシンクロナイザーリングの相手部材に対する摩擦係数を、表２の摩擦試験条件において測定した。
【表２】
2005155670.tif 000004
【００３１】
この結果を図２に示す。図２より、実施例１は、比較例１と比較して摩擦係数が向上するとともに、経時変化が少なく、良好な摩擦性能が得られることが分かる。
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、熱硬化性樹脂と繊維で構成された撚糸により摩擦材を構成することで、摩擦材の柔軟性が向上し、摩擦面の係合時の接触面積が増加することから、摩擦性能が向上する。また、撚糸を用いることにより、撚りによる油排出溝が形成され、摩擦面の係合時の油の排出効果が向上することで、摩擦性能が向上する。かくして、摩擦性能と耐久性を両立させたシンクロナイザーリングを提供することができる。
また、繊維で構成された撚糸をシンクロナイザーリングの摩擦面に螺旋状に巻きつけることにより、湿式摩擦材係合装置に必要とされる溝を具えたシンクロナイザーリングを簡便に製造することができる。
【００３３】
さらに、繊維で構成された撚糸をシンクロナイザーリングの摩擦面に螺旋状に巻きつける回数を変えることにより、湿式摩擦材係合装置に必要とされる溝の体積を変化させることができる利点がある。
また、撚糸の表面及び／又は繊維の間に、粉体及び／又はステープルファイバーを固着させると、摩擦面の係合時の接触面積が増加し、摩擦性能が向上する。  また、撚糸の表面及び／又は繊維の間に、ゴム系材料を固着させると、摩擦材の柔軟性が向上し、その結果、摩擦性能が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のシンクロナイザーリングを示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は図１(ａ)のＡ部正面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ部断面図。
【図２】実施例及び比較例の摩擦試験結果を示す図表。
【符号の説明】
【００３５】
１０：シンクロナイザーリング
２０：シンクロナイザーリング基材
２２：内周面
３０：摩擦材
３２：撚糸
【図１】
2005155670.tif 000005
【図２】
2005155670.tif 000006