DE102009059840A1

DE102009059840A1 - Reibpaarung für zwei Kupplungselemente, insbesondere in einer Synchronisiereinrichtung

Info

Publication number: DE102009059840A1
Application number: DE200910059840
Authority: DE
Inventors: Thomas 90449 Karais; Till Dr. 72760 Scharf
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibpaarung für zwei Kupplungselemente, insbesondere in einer Synchronisereinrichtung in einem Zahnräderwechselgetriebe, wobei zur Herstellung eines Gleichlaufs zwischen einem ersten Bauteil, insbesondere einem ersten Synchronring (1), und einem zweiten Bauteil, insbesondere einem zweiten Synchronring (2), unmittelbar oder über einen zwischen den Bauteilen, insbesondere den Synchronringen (1, 2), angeordneten Reibring (3) eine reibschlüssige Verbindung herstellbar ist. Um eine kostengünstige und wirksame Reibpaarung zur Verfügung zu stellen, sieht die Erfindung vor, dass einer der Reibpartner ein Eisenwerkstoff mit einer Härte zwischen 180 und 350 HV ist und dass der andere Reibpartner ein Reibelement auf Phenolharz- oder Papierbasis umfasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Reibpaarung für zwei Kupplungselemente, insbesondere in einer Synchronisereinrichtung in einem Zahnräderwechselgetriebe, wobei zur Herstellung eines Gleichlaufs zwischen einem ersten Bauteil, insbesondere einem ersten Synchronring, und einem zweiten Bauteil, insbesondere einem zweiten Synchronring, unmittelbar oder über einen zwischen den Bauteilen, insbesondere den Synchronringen, angeordneten Reibring eine reibschlüssige Verbindung herstellbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine Synchronisiereinrichtung dient zum Schalten von Gangrädern in einem Getriebe. Dabei wird bei einer weit verbreiteten Konzeption der Einrichtung eine Anordnung von Synchronringen einem Gangrad zugeordnet. Die Anordnung hat mindestens zwei und häufig drei Synchronringe, nämlich einen Synchron-Innenring, einen Synchron-Außenring und einen dazwischen angeordneten Synchron-Zwischenring (Reibring).
Die Synchronringe sind längs der Drehachse der Getriebewelle bzw. längs der Drehachse der Synchronringe so ineinander geschoben, dass der Synchron-Außenring den Synchron-Innenring in Umfangsrichtung umfasst. Jeder Synchronring weist mindestens eine Ringfläche auf, mit der während der Synchronisation der Drehzahlen der Getriebewelle mit den Drehzahlen der zu schaltenden Gangräder ein reibschlüssiger Kontakt zu einer weiteren Ringfläche hergestellt wird. Jede der Reibflächen liegt an einem der Synchronringe einer Reibfläche eines anderen Synchronringes gegenüber. Derartige Synchronisiereinrichtungen sind beispielsweise in der EP 0 897 068 B1 , in der EP 0 907 838 B1 und in der DE 43 24 815 A1 offenbart.
Das Beschleunigen und Abbremsen des Ganges erfolgt also über einen Synchronring.
Eine ähnliche Funktionalität ist generell bei einer Fahrzeugkupplung gefragt.
Eine Reibpaarung für eine Synchronisiereinrichtung der genannten Art ist beispielsweise in der DE 102 12 489 A1 beschrieben. Hier wird eine Reibpaarung eingesetzt, deren einer Reibpartner aus einem Eisenwerkstoff besteht. Der andere Reibpartner hat hier eine Reibschicht insbesondere aus Molybdän, aus einer Chrom-Eisen-Legierung oder aus einer karbonartigen Beschichtung. Nachteilig ist hierbei, dass diese Reibschichten mit einem Träger, d. h. mit einem Innen- oder Außenring, insbesondere durch Aufspritzen oder Aufkleben zusammengefügt werden müssen.
Ähnliche bzw. andere Lösungen sind in der DE 29 28 853 A1 , in der DE 10 2006 003 907 A1 , in der DE 19 31 442 A1 , in der DE 27 44 994 C2 und in der DE 38 06 828 C2 offenbart.
Bekannt sind auch Reibpaarungen, bei denen ein Reibring eine Anzahl lose angeordneter Reibbeläge aufweist, die von einem Zwischenring gehalten bzw. geführt werden (sog. „Friction-Pad-System”).
Nachteilig ist demgemäß, dass erhebliche Herstellkosten anfallen, wenn eine Reibpaarung der genannten Art zur Verfügung gestellt werden soll.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reibpaarung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit der bei kostengünstiger Herstellung eine wirksame Drehmomentübertragung durch ein Reibmoment gewährleistet werden kann. Die Reibpaarung soll demgemäß wirtschaftlich herstellbar und effektiv in der Funktionalität sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Reibpartner ein Eisenwerkstoff mit einer Härte zwischen 180 und 350 HV (Vickers-Härte) ist und dass der andere Reibpartner ein Reibelement auf Phenolharz- oder Papierbasis umfasst.
Phenolharze sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass hierfür an dieser Stelle keine weiteren Informationen benötigt werden; es wird exemplarisch auf die DE 29 28 853 A1 hingewiesen. Auch Papierreibbeläge sind insbesondere bei Synchronisationsringen hinlänglich bekannt. Es wird exemplarisch auf die DE 198 58 987 A1 und auf die DE 199 82 494 C1 der Anmelderin hingewiesen. In das zugrundeliegende Papiermaterial können Kohlenstoff-Fäden integriert sein. Weiterhin kann das Papiermaterial mit gehärteten Kohlenstoffpartikeln versehen werden.
Die Bauteile, insbesondere die Synchronringe, und ggf. der Reibring weisen bevorzugt mindestens eine konische Reibfläche auf.
Vorgesehen werden kann dabei, dass die Reibflächen der Bauteile, insbesondere der Synchronringe, und/oder des Reibrings eine ungestörte Ringfläche darstellen.
Alternativ hierzu sieht eine Ausgestaltung mit dem sog. „Friction-Pad-System” vor, dass die Reibflächen der Bauteile, insbesondere die Synchronringe, und/oder des Reibrings eine segmentierte Ringfläche bilden. In diesem Falle kann vorgesehen werden, dass die segmentierte Ringfläche durch eine Anzahl äquidistant zueinander angeordneter Reibelemente gebildet wird.
Der Reibpartner aus Eisenwerkstoff besteht bevorzugt aus unbehandeltem Stahl, insbesondere aus einem nicht wärmebehandeltem Stahl. Er kann auch ein unlegierter Baustahl sein. Weiterhin ist als Eisenwerkstoff besonders ein unlegierter Einsatz- und Vergütungsstahl geeignet. Ferner kommt ein niedrig legierter oder hochlegierter Stahl in Frage.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung stellt darauf ab, dass zwei Synchronringe mit zwischen ihnen angeordnetem Reibring vorgesehen sind, wobei die Synchronringe aus Eisenwerkstoff bestehen und der Reibring das Reibelement auf Phenolharz- oder Papierbasis aufweist.
Mit der vorgeschlagenen Lösung kann erreicht werden, dass eine effektive Reibpaarung vorliegt, die kostengünstig herstellbar ist. Die speziell vorgeschlagene Reibpaarung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Somit können die Fertigungskosten weiter reduziert werden, ohne dass Einbußen bei der Funktionalität der Reibungskupplung, insbesondere der Synchronisiereinrichtung, in Kauf genommen werden müssen.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in Explosionsdarstellung zwei Synchronringe mit einem zwischen ihnen angeordneten Reibring und
2 in der Darstellung gemäß 1 eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In 1 ist ein Teil einer Synchronisiereinrichtung zu sehen, nämlich zwei Synchronringe 1 und 2, wobei der Synchronring 1 ein Synchronaußenring ist, der mit dem Synchronring 2 zusammenwirkt, der den Synchroninnenring darstellt. Der Reibring 3 ist zwischen den Synchronringen 1, 2 angeordnet.
Der Synchronaußenring 1 hat eine konische Reibfläche 4, die mit einer korrespondierenden Reibfläche 6 am Reibring 3 zusammenwirkt. Auch der Synchroninnenring 2 hat eine konische Reibfläche 5, die mit einer korrespondierenden Reibfläche 7 am Reibring 3 zusammenwirkt.
Insoweit entspricht der Aufbau des beschriebenen Teils der Synchronisiereinrichtung der vorbekannten üblichen Bauart.
Neu ist indes, dass einer der Reibpartner – nämlich zum einen die Reibfläche 4 des Synchronaußenrings 1 und zum anderen die Reibfläche 5 des Synchroninnenrings 2 – ein Eisenwerkstoff mit einer Härte zwischen 180 und 350 HV (Vickers-Härte) ist. Der andere Reibpartner – also die Reibflächen 6 und 7 des Reibrings 3 – stellt ein Reibelement auf Phenolharz- oder Papierbasis dar.
Genau diese Paarungen Eisenwerkstoff – Phenolharz bzw. Eisenwerkstoff – Papierwerkstoff haben besonders vorteilhafte Eigenschaften.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Reibring 3 aus durchgängigem Material gefertigt, d. h. die Reibflächen 6 und 7 sind ungestörte Ringflächen.
Bei der Lösung gemäß 2 ist bei prinzipiell gleichem Aufbau der Synchronierseinrichtung vorgesehen, dass der Reibring 3 nach dem sog. „Friction-Pad-System” aufgebaut ist. Hiernach ist der Ring 3 mit einer Anzahl Reibelementen 8, 8', 8'', 8''', etc. versehen, die in Ausnehmungen eines Ringgrundkörpers eingebracht bzw. eingelegt sind.
Bezugszeichenliste

1: erstes Bauteil/erster Synchronring (Synchronaußenring)
2: zweites Bauteil/zweiter Synchronring (Synchroninnenring)
3: Reibring
4: Reibfläche
5: Reibfläche
6: Reibfläche
7: Reibfläche
8: Reibelement
8': Reibelement
8'': Reibelement
8''': Reibelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0897068 B1 [0003]
EP 0907838 B1 [0003]
DE 4324815 A1 [0003]
DE 10212489 A1 [0006]
DE 2928853 A1 [0007, 0012]
DE 102006003907 A1 [0007]
DE 1931442 A1 [0007]
DE 2744994 C2 [0007]
DE 3806828 C2 [0007]
DE 19858987 A1 [0012]
DE 19982494 C1 [0012]

Claims

Reibpaarung für zwei Kupplungselemente, insbesondere in einer Synchronisereinrichtung in einem Zahnräderwechselgetriebe, wobei zur Herstellung eines Gleichlaufs zwischen einem ersten Bauteil, insbesondere einem ersten Synchronring (1), und einem zweiten Bauteil, insbesondere einem zweiten Synchronring (2), unmittelbar oder über einen zwischen den Bauteilen, insbesondere den Synchronringen (1, 2), angeordneten Reibring (3) eine reibschlüssige Verbindung herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Reibpartner ein Eisenwerkstoff mit einer Härte zwischen 180 und 350 HV ist und dass der andere Reibpartner ein Reibelement auf Phenolharz- oder Papierbasis umfasst.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (1, 2), insbesondere die Synchronringe, und ggf. der Reibring (3) mindestens eine konische Reibfläche (4, 5, 6, 7) aufweisen.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 5, 6, 7) der Bauteile (1, 2), insbesondere der Synchronringe, und/oder des Reibrings (3) eine ungestörte Ringfläche darstellen.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4, 5, 6, 7) der Bauteile (1, 2), insbesondere die Synchronringe, und/oder des Reibrings (3) eine segmentierte Ringfläche bilden.
Reibpaarung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die segmentierte Ringfläche durch eine Anzahl äquidistant zueinander angeordneter Reibelemente (8, 8', 8'', 8''', ...) gebildet wird.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibpartner aus Eisenwerkstoff aus unbehandeltem Stahl, insbesondere aus einem nicht wärmebehandeltem Stahl, besteht.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenwerkstoff ein unlegierter Baustahl ist.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenwerkstoff ein unlegierter Einsatz- und Vergütungsstahl ist.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenwerkstoff ein niedrig legierter oder hochlegierter Stahl ist.
Reibpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Synchronringe (1, 2) mit zwischen ihnen angeordnetem Reibring (3) vorgesehen sind, wobei die Synchronringe (1, 2) aus Eisenwerkstoff bestehen und der Reibring (3) das Reibelement auf Phenolharz- oder Papierbasis aufweist.