DE19841618A1 - Thermisch gespritzter, verschleißfester Komfort - Synchronisierungsbelag - Google Patents

Thermisch gespritzter, verschleißfester Komfort - Synchronisierungsbelag

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronisierring mit einem einen Gleitbereich aufweisenden Ringkörper, wobei der Gleitbereich mit einer verschleißfesten tribologischen Beschichtung versehen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die tribologische Beschichtung eine thermisch gespritzte Beschichtung ist, die mindestens etwa 40 Gew.-% Titandioxid enthält. Die Beschichtung ist verschleißfester als die üblichen Sinterfolien und komfortabler als Beschichtungen aus Molybdänsystemen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronisierring mit einem einen Gleitbereich aufweisenden Ringkörper, wobei der Gleitbereich mit einer verschleißfesten tribologischen Beschich­ tung versehen ist.
Gattungsgemäße Synchronisierringe sind zum Beispiel aus der DE 42 40 157 A1, US 53 37 872 A, EP 00 70 952 A1 und US 49 95 924 be­ kannt.
Die bekannten Synchronisierringe weisen tribologische Beschich­ tungen aus verschleißfestem Material auf. Dabei kann es sich z. B. um Messingmaterial, Kupferlegierungen, Molybdänbeschichtungen und dergleichen handeln. Messing- und Molybdänbeschichtungen wer­ den im allgemeinen durch thermisches Spritzen auf dem Gleitbe­ reich des Synchronisierrings aufgebracht. Kupferlegierungen, vor­ zugsweise mit Zinn oder Zink, werden im Stand der Technik in Form von Streusinterfolien, d. h. als Reibfolie aufgebracht. Die Reib­ folie ist auf einer Platte befestigt, die wiederum auf dem Gleit­ bereich des Synchronisierrings befestigt wird.
Problematisch bei den Molybdän- oder Messingbeschichtungen ist, daß es sich um sehr harte Beschichtungen handelt, die wenig Kom­ fort bieten, so daß die Getriebe schwer zu schalten sind. Außer­ dem geht die Getriebeentwicklung in Richtung von pneumatisch/elektronisch gesteuerten Getrieben, bei denen insbesondere bei Nutzfahrzeugen hohe Unterschiede in der Geschwindigkeit zwischen der Schiebemuffe und dem Synchronisierring auftreten können. Da­ mit ist aber die Leistungsgrenze der bekannten Molybdänbeschich­ tungen erreicht und die Schiebemuffe verschleißt sehr schnell. Die Streusinterfolien aus porösen Kupferlegierungen bieten demge­ genüber zwar ausreichenden Komfort beim Schalten, verschleißen aber relativ schnell. Die separate Anbindung an den Gleitbereich des Synchronisierrings stellt ein zusätzliches Problem dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Synchroni­ sierring der oben genannten Art bereitzustellen, der gleichzeitig verschleißfest und komfortabel ist und auf möglichst einfache Weise auf den Gleitbereich aufgebracht werden kann.
Die Lösung besteht darin, daß die tribologische Beschichtung eine thermisch gespritzte Beschichtung ist, die mindestens etwa 40 Gew.-% Titandioxid enthält. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß die Beschichtung einen verschleißfesten Festschmierstoff, nämlich Titandioxid, enthält. Das thermische Spritzen erlaubt es wiederum, durch Einstellung geeigneter Spritzparameter eine porö­ se Gefügestruktur der Beschichtung herzustellen. Damit wird ohne weitere Nacharbeitung die Darstellung von Ölverdrängungskanälen möglich, welche eine verbesserte Benetzung durch den Schmiermit­ telfilm bewirken. Daraus resultiert ein besonders vorteilhaftes Komfort-Verhalten des erfindungsgemäßen Synchronisierrings.
Das Herstellungsverfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, das eine Spritzmasse verwendet wird, die etwa 40 Gew.-% Ti­ tandioxid enthält. Die Beschichtung kann direkt auf den Gleitbe­ reich aufgebracht werden, so daß eine gute Anbindung der Be­ schichtung an den Synchronisierring gewährleistet ist. Eine Nach­ bearbeitung ist nicht notwendig.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen. Das Titandioxid hat vorzugsweise eine Partikelgröße von höchstens etwa 5 µm. Eine bevorzugte Ausführungsform der Beschich­ tung sieht vor, daß sie Zinn, Zink, Kupfer und/oder Aluminium enthält. Die Beschichtung kann eine Porosität von bis zu 30% auf­ weisen.
Dementsprechend wird beim Aufbringen der Beschichtung vorzugswei­ se eine Spritzmasse verwendet, die Zinn, Zink, Kupfer und/oder Aluminium enthält. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform be­ steht darin, daß die Beschichtung im Drahtlichtbogenspritzverfah­ ren aufgebracht wird, wobei als Spritzmasse vorzugsweise ein Fülldraht verwendet wird. Der Fülldraht weist eine Füllung auf, die ausreichend Titandioxid enthält, so daß die resultierende Be­ schichtung einen Titandioxid-Anteil von etwa 40 Gew.-% aufweist. Die Hülle des Fülldrahts besteht vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß eine Kombination von einem Fülldraht und einem Massivdraht, vor­ zugsweise aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung verwendet wird.
Statt des Drahtlichtbogenspritzverfahrens kann auch ein anderes thermisches Spritzverfahren, z. Bsp. Plasmaspritzen oder Hochge­ schwindigkeitsflammspritzen, verwendet werden.
Eine Nachbearbeitung der Beschichtung ist möglich, aber nicht zwingend erforderlich. Es ist z. Bsp. möglich, die Beschichtung mit einer Prägung, bspw. durch einen Stempel, zu versehen.
Der Fülldraht kann z. Bsp. aus einem Kupfer-Mantel und einer Fül­ lung aus Zinn, Zink und Titandioxid bestehen. Die Mengen der ein­ zelnen Bestandteile sind so aufeinander abgestimmt, daß die durch das Drahtlichtbogenspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammsprit­ zen resultierende Beschichtung die Zusammensetzung Cu/5Sn8Zn40TiO2 aufweist. Eine weitere Variante besteht darin, daß beim Drahtlichtbogenspritzen eine Kombination aus einem Füll­ draht und einem Massivdraht verwendet wird, wobei der Fülldraht die soeben beschriebene Zusammensetzung hat und der Massivdraht aus CuAl8 besteht. Die poröse Gefügestruktur ergibt sich durch Einstellung geeigneter Spritzparameter.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im fol­ genden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform ei­ nes erfindungsgemäßen Synchronisierrings;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fülldrahts.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Synchronisierrings 1 weist eine Innengleitung auf. Der Synchronisierring gleitet also auf einem Getriebekonus entlang seines inneren Umfangs. Der Synchronisierring 1 weist ei­ nen Ringkörper 2 und eine verschleißbeständige tribologische Schicht 4 auf der Oberfläche des Innenumfangs 3 des Ringkörpers 2 auf. Der Ringkörper 2 ist aus Metall oder Metallegierung, z. Bsp. Eisen, Kupfer oder Aluminium oder deren Legierungen, hergestellt.
Die verschleißbeständige tribologische Schicht 4 enthält erfin­ dungsgemäß etwa 40 Gew.-% Titandioxid mit einer Partikelgröße von höchstens etwa 5 µm. Die Schicht 4 enthält ferner Zinn, Zink, Kup­ fer und/oder Aluminium in variablen Anteilen. Die Beschichtung weist eine Porosität bis zu etwa 30%, vorzugsweise etwa 20%, auf.
Zur Herstellung der Schicht 4 wurde die Oberfläche des Innenum­ fangs 3 des Ringkörpers 2 zunächst aufgerauht, z. Bsp. sandge­ strahlt und entfettet. Dann wurde die Schicht 4 durch das an sich bekannte Drahtlichtbogen-Spritzverfahren unter Verwendung eines oder zweier Fülldrähte aufgebracht. Bei Verwendung nur eines Fülldrahtes bestand der zweite Draht aus CuAl8. Nach dem Aufbrin­ gen wurde die Schicht 4 mit Hilfe eines Stempels geprägt (nicht dargestellt).
Ein Fülldraht 10 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Er weist eine Hülle 11 aus Aluminium oder CuAl8 und eine Füllung 12 auf, die etwa 40 Gew.-% Titandioxid mit einer Partikelgröße von etwa 5 µm enthält.

Claims (12)

1. Synchronisierring (1) mit einem einen Gleitbereich (3) auf­ weisenden Ringkörper (2), wobei der Gleitbereich (3) mit einer verschleißfesten tribologischen Beschichtung (4) versehen, ist, dadurch gekennzeichnet, daß die tribologische Beschichtung (4) eine thermisch gespritzte Beschichtung ist, die mindestens etwa 40 Gew.-% Titandioxid ent­ hält.
2. Synchronisierring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titandioxid eine Partikelgröße von höchstens etwa 5 µm aufweist.
3. Synchronisierring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch gespritzte Beschichtung (4) ferner Zinn und/oder Zink und/oder Kupfer und/oder Aluminium enthält.
4. Synchronisierring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch gespritzte Beschichtung eine Porosität von bis zu etwa 30% aufweist.
5. Verfahren zum Aufbringen einer verschleißfesten tribologi­ schen Beschichtung (4) auf dem Gleitbereich (3) eines Synchroni­ sierrings (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (4) thermisch gespritzt wird, wobei eine Spritzmasse verwendet wird, die etwa 40 Gew.-% Titandioxid ent­ hält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spritzmasse verwendet wird, die ferner Zinn und/oder Zink und/oder Kupfer und/oder Aluminium enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (4) im Drahtlichtbogen-Spritzverfahren auf­ gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzmasse ein Fülldraht verwendet wird, der eine Titan­ dioxid und ggf. Zinn und/oder Zink und/oder Kupfer und/oder Alu­ minium enthaltende Füllung aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fülldraht mit einer Hülle aus Kupfer und/oder Aluminium verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzmasse neben einem Fülldraht auch ein Massivdraht, vorzugsweise aus CuAl8, verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitbereich (3) vor dem Aufbringen der Beschichtung (4) aufgerauht, vorzugsweise sandgestrahlt und entfettet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (4) nach dem Aufbringen geprägt wird.
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