DE2744994C2 - Verfahren zur Herstellung eines Synchronosierringes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Synchronisierringes für eine Getriebesynchronisation bei Zahnkupplungen mit einem Ringkörper aus Metall und einem Reibbelag auf Papierbasis, wobei das Papier Zellulosefasern und/oder synthetische Fasern mit Baumwollfasern und/oder Mineral- und Metallfasern und Füllmaterialien aufweist und der Reibbelag mit Kunstharz getränkt und mit dem vorgefertigten Ringkörper durch Kleben verbunden ist

Es ist bekannt, bei Zahnkupplungen mit Getriebesynchronisierung zur Erzielung des Gleichlaufs von Welle und zu kuppelndem Zahnrad Synchronisierringe vorzusehen, die mit Hilfe einer Schaltmuffe in axialer Richtung verschoben werden. Die Synchronisierringe haben entweder außenkonische oder innenkonische Reibflächen, die mit entsprechenden Gegenflächen in Kontakt kommen und durch den dann auftretenden Reibungsschluß den gewünschten Gleichlaufvorgang der betreffenden Teile herstellen. In diesem Zusammenhang wird auf die deutsche Patentschrift 15 00 332 verwiesen.

Im allgemeinen werden für die Synchronisierringe Werkstoffe verwendet, deren Eigenschaften auf die an die Synchronisierringe gestellten Ansprüche abgestellt sind. Ein häufig verwendeter Werkstoff ist eine Messinglegierung. Nach entsprechender Oberflächenbearbeitung an der Reibfläche bringt diese Legierung die für einen guten Reibschluß erforderlichen Reibwerte sowie die für die Verzahnung erforderliche Festigkeit. Diese Legierungen haben jedoch den Nachteil, daß sie besonders teuer sind und in ihrer Leistungskapazität begrenzt sind. Auch ist das Herstellungsverfahren schwierig und mit erheblichen Kosten verbunden.

Einfacher zu fertigen sind Synchronisierringe aus Eisen-MetalL insbesondere aus Sinterwerkstoff. Sie haben den Vorteil der geringeren Bearbeitungskosten, bieten jedoch in der Regel keine guten Reibwerte, weil das poröse Sintennaterial das im Getriebe vorhandene öl aufnimmt Es werden deshalb auch Speziallegierungen aus Sinterwerkstoffen verwendet die bessere Reibwerte haben, aber auch ähnlich teuer wie die oben erwähnten SynchrGnisierringe aus Spezialmessinglegierungen sind.

Um zu einer Verbesserung der Synchronisierringe zu gelangen, hat man Ringkörper aus Sintermetall hergestellt und auf diese als Reibfläche eine Schicht aus Molybdän aufgespritzt (DE-OS 20 55 345). In die Reibfläche aus Molybdän wurden radial verlaufende Quernuten zum Ausräumen des Öles eingearbeitet Die nach diesem Verfahren hergestellten Synchronisierringe haben zwar Reibflächen mit hohen Reibwerten, jedoch zeigte sich nicht die gewünschte Reibcharakteris'.ik. Die Synchronisierringe hatten auch nicht die gewünschte Lebensdauer. Außerdem zeigte sich, daß die Fertigungskosten, die mit diesem Verfahren verbunden sind, außergewöhnlich hoch liegen, so daß die Synchronisierringe sehr teuer waren.

Um Ausbrüche an der Molybdänschicht zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, den Ringkörper mit muldenförmigen Vertiefungen auszubilden und die Molybdänschicht dam;, so aufzutragen, daß keine örtliche Schwächungen in der Schicht entstehen. Die Molybdänschicht wird mit gleicher Stärke in den Vertiefungen und im übrigen Bereich der Reibfläche aufgetragen. Dieses Verfahren ist aber fertigungstechnisch sehr aufwendig.

Um die auch bei Synchronisierringen mit einer Molybdänschicht auftretenden Nachteile, die sich darin zeigten, daß die Reibwirkung während des Gleichlaufvorganges nicht stark genug war. um den Schaltvorgang mit geringerer Schaltkraft bei hohen Getriebeleistungen zu ermöglichen, und auch darin, daß die Lebensdauer des Gleichlaufringes bzw. dessen Molybdänschicht sich verminderte, wurde vorgeschlagen, die Molybdänschicht mit einem die Reibwirkung erhöhenden Oxygen anzureichern. Hierdurch entstehen natürlich weitere Fertigungskosten.

Es zeigt sich somit, daß Synchronisierringe, die die Erfordernisse bei heutigen Schaltgetrieben erfüllen, nur über relativ teure Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Andere Synchronisierringe haben den Nachteil, daß sie eine geringe Lebensdauer haben bzw. mit zunehmendem Aiter ihre Reibcharakteristiken und Reibeigenschaften negativ verändern. Letzteres führt zu schlechten Synchronisiervorgängen, was in der Regel mi^T erheblichen Schaltgcräuschen verbunden ist.

Bekannt sind auch Synchronisierringe mit einem Reibbelag auf Papierbasis (DE-OS 19 31 442). Der Reibbelag besteht aus Zellulosefasern, die mit Phenolharz getränkt sind. Zur Erhöhung der Reibung kann dem Reibbelag bei dessen Herstellung Pulver, z. B. Kieselsäure, Calciumcarbonat oder dergleichen zugegeben werden. Der Reibbelag wird in einer speziellen Form unter erhöhter Temperatur und mit hohem Druck geformt und danach auf den Ringkörper aufgeklebt. Dieses Verfahren ist durch die Notwendigkeit der Form aufwendig und das Produkt mit hohen Maßungcnauigkeiten behaftet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung eines Synchronisierringes anzugeben, demzufolge der .Synchronisierring auf möglichst einfache Weise hergestellt werden kann.

Gleichzeitig soll der Ring eine Reibwertcharakteristik aufweisen, die ein gutes Schaltvermögen gewährleistet, und außerdem eine hohe Lebensdauer haben.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß nur während des Aufklebens des Reibbelages Druck (Drücke von 400 bis 1000 N/cm², vorzugsweise 600 bis 650 N/cm²) und Wärme (Temperatur von 180 bis 150° C, vorzugsweise 200 bis 230"C) angewendet werden und dabei eine Kalibrierung der Reibfläche erfolgt

Bei diesem Verfahren kann ein auf beliebige Weise hergestellter Ringkörper, beispielsweise ein Ringkörper aus einem Schmiedekörper, einem FVeßgußteil oder einem Stanzteil verwendet werden, der nach bekannten Methoden aus einem relativ preisgünstigen Werkstoff gefertigt wird. Dieses Teil wird anschließend mit dem Reibbelag beklebt Die vorzugsweise Verwendung von Metall als Ringkörper hat im Hinblick auf seine hohe Haltbarkeit besondere Vorteile. Bei dem Synchronisierring ist eine Trennung der zu bewältigenden Aufgaben vorgenommen worden, und zwar besteht der Ringkörper aus einem Material mit hoher Festigkeit für die Sperrverzahnung, während die spezielle Reibschicht die gewünschten Reibeigenschaften ergibt

Der Reibbelag wird bevorzugt auf Papierbasis hergestellt, wobei das Papier aus Zellulosefasern und/oder synthetischen Fasern mit Baumwollfasern, Asbestfasern und/oder Mineral- und Metallfasern und Füllmaterialien besteht mit Kunstharz getränkt ist und eine rauhe poröse Oberfläche aufweist Es hat eine Stärke von 0,2 bis 1J2 mm, vorzugsweise 0,4 bis 0,8 mm. Ein entsprechendes Qualitätspapier, das zur besseren Wärmebeständigkeit mit Asbestfasern oder anderen ähnlichen anorganischen Fasern versehen ist, mit der vorgegebenen Stärke wird mit einem Kunstharz imprägniert Bei Bedarf können dem Imprägniermittel auch entsprechende chemische Zusätze beigegeben werden. Die Art der Zusammensetzung des Reibmaterials aus Papier und Imprägniermittel sowie die bei der Imprägnierung und dem späteren Verkleben angewendeten Verfahrensschritte sind bestimmend für die Reibcharakteristik des Reibbelages. Es besteht hier die Möglichkeit, die Reibcharakteristiken in weiten Grenzen zu beeinflussen. Dieses ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn der verwendete Reibbelag porös und elastisch ist. Aufgrund der Porösität kann der Reibbelag während des Gleichlaufvorganges den ansonsten störenden, auf den Reibflächen liegenden Ölfilm aufnehmen und darüber hinaus während des Arbeitsvorganges abführen. Ein Verschleiß des Reibbelages in Form von Abrieb tritt dabei nicht auf. Der Reibbelag wirkt wie ein Schwamm bei der Aufnahme und beim Auspressen des Öls. Außerdem hat das öl beim Auspressen eine Kühlwirkung auf den Belag.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, den Reibbelag mit axial verlaufenden Nuten zu versehen, die während des Kalibrierungsvorganges in den Reibbelag eingeprägt werden und die der Ölabfuhr dienen. Die Nutkanten dienen zum Abstreifen des Öls. Deshalb werden sie möglichst scharfkantig ausgeführt.

Gegebenenfalls können auch die beiden einander zugekehrten Umfangsenden des Reibbelages mit Abstand voneinander angeordnet sein und dadurch zusätzlich zu den bereits erwähnten Nuter:, oder auch allein ohne die Nuten eine Ölablaufnut bilden. Die Tiefe der Nuten wird so gewählt, daß sie in ausreichendem Maße das öl abführen können. Andererseits aber ist die Tiefe der Nuten auf die Stärke des Reibbelags abgestimmt Bei einem Reibbelag mit einer Stärke von 0,2 bis 1,2 mm beträgt die Tiefe der Nuten vorzugsweise 0,1 bis 0,6 mm.

Es sei noch bemerkt, daß auch eine andere Form der Nuten bzw. eine andere Ausrichtung, insbesondere in Umfangsrichtung des Synchronisierringes möglich ist Der besondere Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß

ίο erst für den Aufklebevorgang der Ringkörper und der Reibbelag miteinander in Verbindung gebracht werden und die endgültige Funktionsform erreicht wird. Für das Aufkleben selbst kann ein geeignetes Klebemittel verwendet werden. Es ist aber auch möglich, den Reibbelag mit einem Imprägniermittel zu versehen, das Klebeeigenschaften hat die während des Klebevorganges zur Geltung kommen. Die Dauer des Klebe Vorganges beträgt 10 bis 60 Sekunden, vorzugsweise 20 bis 30 Sekunden. Das verwendete Imprägnierungsmittel unterliegt hierbei einer Aushärtung.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch den Synchronisierring,

F i g. 2 das Detail Z der F i g. 1 des Synchronisierringes in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 und 4 Schnitte durch den Synchronisierring mit verschiedenen Ausführungsformeti der Nuten.

Der in der F i g. 1 gezeigte Synchronisierring t besteht im wesentlichen aus dem Ringkörper 2 aus Metall und dem Reibbelag 3. Der Ringkörper 2 ist am Rand 12 auf seinem Umfang mit einer Verzahnung 4 versehen. Der Reibbelag 3 ist im vorliegenden Fall auf der konisch ausgebildeten Innenfläche 6 des Ringkörpers 2 aufgebracht Bei anderen Ausführun^sformen kann der Reibbelag 3 auch auf der Außenfläche des Ringkörpers 2 aufgebracht sein. Auf den Umfang des Synchroi.isierrnges 1 verteilt sind in vorbestimmten gleichmäßigen Abständen in axialer Richtung verlaufende Nuten 5 gleicher G: üße angebracht die der Ölabfuhr während des Schzltvorganges dienen. Drei Nasen 7, die um 120° versetzt auf dem Ringkörper 2 angeordnet sind, die.nen der Sperrung des Synchronisierringes.

In dem in F i g. 2 gezeigten vergrößerten Schnitt durch einen Teil des Synchronisierringes 1 ist die Lage einer Nut 5 deutlicher erkennbar. Der Reibbelag 3 ist auf den Ringkörper 2 aufgeklebt.

In den Fig.3 und 4 sind zwei Querschnitte durch

so Nutstellen des Synchronisierringes 1 gezeigt In der F i g. 3 sind die Nuten 5 durch entsprechende Ausbildung des Reibbelages 3 an den diesbezüglichen Stellen erreicht ^er Reibbelag 3 ist auf die glatte konische Innenfläche des Ringkörpers 2 aufgeklebt und mit den

Ölabstreifnuten 5 versehen. Der Synchronisierring 1 gemäß F i g. 4 dagegen hat lediglich eine Ölabführnut 9 auf dem gesamten Innenjmfang des Reibbelages 3, die dadurch gebildet wird, daß die Enden 10 und 11 des Reibbelages 3 mit Abstand voneinander angebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: ίο 15

1. Verfahren zur Herstellung eines Synchronisierringes für eine Getriebesynchronisierung bei Zahnkupplungen mit einem Ringkörper aus Metall und einem Reibbelag auf Papierbasis, wobei das Papier Zellulosefasern und/oder synthetische Fasern mit Baumwollfasern und/oder Mineral- und Metallfasern und Füllmaterialien aufweist und der Reibbelag mit Kunstharz getränkt und mit dem vorgefertigten Ringkörper durch Kleben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur während des Aufklebens des Reibbelages Druck (Drücke von 400 bis 1000 N/cm², vorzugsweise 600 bis 650 N/cm²) und Wärme (Temperatur von 180° bis 250⁰C, vorzugsweise 200° bis 230⁰C) angewendet werden und dabei eine Kalibrierung der Reibfläche erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Kalibriervorganges Nuten in den Rei&bclag eingeprägt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel Klebeeigenschaften hat, die während des Klebevorganges zur Geltung kommen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag so eingelegt wird, daß seine einander zugekehrten Umfangsenden (10,11) mit Abstand voneinander angeordnet sind, so daß eine Nut (9) zur Ölabfuhr entsteht