DE3417813C1

DE3417813C1 - Verwendung von Streusinter-Reibbelaegen in Reibkupplungen oder -bremsen

Info

Publication number: DE3417813C1
Application number: DE3417813A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8033 Planegg Pflaum; Herbert Dipl.-Ing. 8000 München Vojacek
Original assignee: Sinterstahl GmbH
Current assignee: PMG Fuessen GmbH
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1984-05-14
Publication date: 1985-06-05
Also published as: EP0162393A1; EP0162393B2; EP0162393B1; US5143192A; JPS6117723A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines separat gefertigten Reibkörpers mit Streusinter-Reibbelag in einer geschmierten Reibkupplung oder -bremse mit nicht ebenen und/oder geometrisch nicht abwickelbaren Reibflächen.

Reibkörper mit Streusinter-Reibbelag werden als ebene, scheibenförmige Reibkörper bzw. Lamellen großtechnisch und damit preisgünstig hergestellt. Dazu wird ein aus verschiedenen Komponenten bestehendes Pulver genau dosiert auf ein ebenes Trägerblech aufgebracht, in einer Reihe von Verfahrensstufen gesintert, gepreßt und verdichtet, druckgesintert, gebürstet und in der Regel in einem abschließenden Verfahrensschritt exakt auf die gewünschte Belagdicke verdichtet. Bereits während des Herstellvorganges lassen sie erforderlichenfalls Nuten und Rillen in die Belagoberfläche einpressen, ohne daß Kerbwirkungen und die Gefahr von Rißbildungen auftreten, wie das bei nachträglicher Anbringung mittels spanabhebender Verfahren häufig beobachtet wird.

Streusinter-Reibbeläge finden ein weites Anwendungsfeld aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften, wie gutes Naßlauf- und Trocken-Notlaufverhalten, hohe Wärmebelastbarkeit, Verträglichkeit hoher Flächenpressungen und hoher Gleitgeschwindigkeiten sowie guter Verschleißeigenschaften. Erprobte Einsatzgebiete sind Bremsen, schaltbare Sperrdifferentiale, Kupplungen für Kraftfahrzeuge und Werkzeugmaschinen, Reibscheiben in Schwingungsdämpfern.

Neben den oben beschriebenen Reibkörpern mit Streusinter-Reibbelag sind eine Vielzahl anderer scheibenförmige Reibkörper bekannt. So beschreibt die DE-PS 12 51 104 einen Reibkörper, der aus einem Unter-Iagsblech und zwei darüber angebrachten und aufgesinterten Schichten, einer Bodenschicht und einer Außenschicht, besteht. Wahlweise werden in dem Unterlagsblech vor der Beschichtung Vorsprünge durch Prägen erzeugt, welche sich anschließend beim Zusammenbringen von Reibkörper mit einer Trägerplatte in entsprechende Öffnungen der Trägerplatte erstrecken und somit als Verankerung gegen Verdrehen beider Teile zueinander dienen.
Das Verschleißverhalten von Lamellenkupplungen mit Streusinter-Reibbelag im oben genannten, bekannten Anwendungsbereich ist in der Literatur ausführlich beschrieben.

Im Aufsatz »Leistungsgrenzen der Reibpaarung Stahl/Sinterbronze ölgeschmierter Reibkupplungen« von Prof. Federn, in der Zeitschrift »Antriebstechnik, 16, 12 (1977), S 703ff, sind auf S. 703 für Lamellenkupplungen oder -bremsen« als Parameter, die auf die Leistungsgrenzen einen Einfluß haben können« u a. genannt:

Reibflächenpressung, Lamellentemperatur, Reibgeschwindigkeit. Nach Federn läßt sich die Leistungsgrenze »in Form der je Schaltzyklus in Wärme umsetzbare Energie« bzw. »in Form des zeitlich gemittelten Wärmestromes« angeben.

Nach derselben Literaturstelle gelten für Lamellenkupplungen der Reibpaarung Stahl/Sinterbronze als maximal zulässige spezifische Flächenpressung ρ = 4,2 MPa (S. 704), wobei entsprechende Untersuchungen zur Grenzbelastbarkeit bei maximal ρ = 1,6 MPa durchgeführt wurden (705). Verschleißversuche wurden dort bei einer maximalen Reibarbeit pro Flächeneinheit von 1,66 bzw. 2,15 J/mm² durchgeführt.

Die vorausgegangenen Ergebnisse werden bestätigt durch die Veröffentlichung »Verschleißverhalten von Reibpaarungen in Lamellenkupplungen«, R. Mehmer; »Maschinentechnik« 31,12 (1982), S. 551 ff.

Für die Reibpaarung Sinterbronze/Stahl wurden in den dort beschriebenen Verschleiß-Versuchen »praxisnahe Bedingungen«, u. a. eine Reibflächenpressung von ρ S MPA, gewählt.

In Bild 7 dieser Vorveröffentlichung ist der Verschleißwiderstand als Funktion der spezifischen Reibarbeit dargestellt. Bei spezifischen Reibarbeiten über 160 Nm/cm² ^= 1,6 J/mm² nimmt der bis dahin ansteigende Verschleißwiderstand wieder rasch ab, so daß die zulässige Belastbarkeit in diesem Bereich ihre Grenze hat.

Das große Gebiet der Reibkupplungen und -bremsen ist zu unterteilen nach Bauformen, Art der Reibpaarung und Schmierung sowie nach Art der Bedienung und Schaltkraft. Nach der Bauform der Reibflächen ist vor allem zwischen Backen-, Kegel- und Scheibenkupplungen zu unterscheiden. Nach der Art der Reibpaarung und Schmierung unterscheidet man zwischen trockenlaufenden und geschmierten Reibflächen, mit und ohne besonderen Reibbelag. Insbesondere bei den überwiegend durch öl geschmierten Reibbelägen ist die Art der Bedienung und Schaltkraft von wesentlicher Bedeutung.

Beim Schaltvorgang muß das Öl zwischen den Reibflächen herausgepreßt werden, um Reibschluß mit hohen Reibungszahlen zu erreichen. Stehen hierfür pneumatische oder hydraulische Kraftverstärker zur Verfügung, so lassen sich problemlos hohe Schaltkräfte erzeugen, welche das Öl zwischen den Reibflächenpaaren verdrängen. Anders bei handgeschalteten Reibkupplungen oder -bremsen, wie z. B. handgeschalteten, synchronisierten Getrieben in Kraftfahrzeugen, wo die Gefahr des Aufschwimmens der Reibflächen aufeinander oder eines zu langsamen Verdrängens des Öles zwischen den Reibflächen besteht. Dies hat unerwünscht lange Schaltzeiten und im Extremfall das Versagen der Synchronisationseinrichtung zur Folge.

Die Schalt- bzw. Bremseigenschaften von Reibkupplungen oder -bremsen werden insbesondere von der Reibungscharakteristik der Reibflächenpaarungen und von der Größe der tatsächlich wirksamen Reibfläche bestimmt. Die tatsächlich wirksame Reibfläche ist der Anteil der geometrischen Reibfläche, welche im Eingriff tatsächlich Reibschluß mit der Partnerfläche hat. Reibflächen besitzen eine mehr oder weniger starke Oberflächenausbildung, was eine Verminderung der tatsächlich wirksamen Reibfläche bedeutet. Geschmierte Reibfläwerkstoff als tragendes Element, form-, reib- und/oder stoffschlüssig mit dem Synchronisier- und/oder Gleiehlaufring verbunden ist oder aber durch Sputtern aufgebracht ist. Der Reibbelag ist auf Oxid- und/oder Silizid- und/oder Borid- und/oder Karbid- und/oder Nitrid- und/oder Titanatbasis gefertigt.

Bei Synchronisierringen und Gleichlaufringen gemäß dieser Vorveröffentlichung treten eine Reihe der zuvor erörterten Schwierigkeiten unverändert auf. So sind die Werkstoffe für den Reibbelag gemäß DE-OS 31 22 522 besonders teuer, vor allem dann, wenn sie als selbsttragende Formkörper ausgebildet sind. Gleichwohl kann auf die Einbringung von Drainagenuten nicht verzichtet werden. Die Folge ist eine Herabsetzung der tatsächlich wirksamen Reibfläche bzw. der Zwang zu noch größerer und damit teurerer Dimensionierung der geometrischen Reibfläche. Gleiches gilt für die gemäß dieser Vorveröffentlichung durch Sputtern aufgebrachten Reibbeläge, da praktisch nur due Kornspitzen des aufgesputterten Reibbelages reibschlüssig werden. Da in der Regel nur eine Fläche des Reibflächenpaares mit diesem vorbeschriebenen, stark abrasiv wirkenden Reibkörper belegt wird, bedeutet dies einen überdurchschnittlich starken Verschleiß der nicht belegten Gegen-

chen besitzen in der Praxis Drainagenuten und Rillen in 25 fläche. Weiterhin gibt diese Ausführung besondere Proden Reibflächen zur Abführung des Öles bei der Her- bleme hinsichtlich Belagaufheizung, Wärmeabfuhr und

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stellung des Kraftschlusses zwischen den Flächen des Reibflächenpaares. Derartige Nuten sind zumindest bei handgeschalteten Reibkupplungen und -bremsen bis heute unverzichtbar und bedeuten eine Verringerung der tatsächlich wirksamen Reibfläche um 3O°/o bis 80% der geometrischen Reibfläche.

Insbesondere bei nicht ebenen Reibflächenpaaren kann durch herstellungsbedingte Toleranzen oder aufgrund von Verformungen unter dem Reibdruck die Oberflächenform der beiden Reibpartner voneinander abweichen, so daß auch aus diesem Grund die tatsächlich wirksame Reibfläche gegenüber der geometrischen Reibfläche oftmals wesentlich verringert wird.

Reibflächen unterliegen hohen Scher- und Temperaturbeanspruchungen und einem mit der Temperatur wachsenden Reibverschleiß. Um diesen gering zu halten, sollten die tatsächlich wirksamen und demzufolge die geometrischen Reibflächen möglichst groß sein. Die hohen Anforderungen an deren Verschleißfestigkeit bedingen Reibflächen aus hochwertigen, teuren Materialien. Aus Gründen der Material- und damit Kostenersparnis werden jedoch die Reibflächen so kleinflächig wie gerade vertretbar ausgelegt. Bei hochbeanspruchten Reibkupplungen und -bremsen findet man daher heute überwiegend Formteile aus Basismaterialien wie Stahl, Messing und verschiedenen Bronzen, auf welche gegebenenfalls spezifische Reibbeläge nach unterschiedlichen Verfahren aufgebracht werden.

Aus der DE-OS 30 33 139 ist bekannt, für die beiden ein Reibpaar bildenden Reibflächen einer Scheibenkupplung zwei unterschiedliche Werkstoffe zu verwenden.

Unter den geschmierten Reibkupplungen oder -bremsen mit nicht ebenen und/oder geometrisch nicht abwickelbaren Reibflächen haben die Synchronisierringe für Kfz-Getriebe besondere Bedeutung und werden daher in der Folge ausführlicher beschrieben.

So beschreibt die DE-OS 31 22 522 eine Synchronisiereinrichtung für formschlüssige Schaltkupplungen, bei der der Synchronisierring und/oder der Gleichlaufring aus Metall gefertigt sind und der Reibbelag aus Keramikwerkstoff gefertigt ist, wobei der Keramik-Haftung des Reibbelages auf dem Basiskörper.

Nach einer anderen bekannten Ausführung eines Synchronisierringes, DE-OS 27 44 994, besteht dieser aus einem metallischen Grundkörper und aus einem darauf aufgeklebten Reibkörper. Der Reibkörper ist auf Papierbasis hergestellt. Er weist eine Reihe organischer, mit Kunstharz getränkter Reibmaterialien auf.

Derartige Reibbeläge sind zwar relativ preisgünstig herstellbar, lassen aber angesichts ihrer geringen Festigkeit nur eine geringe Reibpressung zu, so daß relativ große geometrische Reibflächen in den Synchronisierringen zur Verfügung stehen müssen, was große und teure Ringausführungen bedeutet. Dies wiederum ist aufgrund des begrenzten verfügbaren Bauraumes häufig nicht im erforderlichen Ausmaß möglich. Die Verdrängung des Ölfilmes bei der Herstellung des Kraftschlusses erfolgt von großen Reibflächen nur langsam, was eine lange Synchronisierdauer zur Folge hat. Weiterhin verändert sich die Reibcharakteristik durch Einlagerung von Kohlenstoff, der durch Kracken des Öles infolge hoher Reibtemperaturen anfällt, was zu einem Versagen der Synchronisationseinrichtung führt.

Das deutsche Gebrauchsmuster 73 42 680 beschreibt einen Synchronisierring aus Sinterstahl, auf den eine dünne Molybdänschicht im Bereich der Reibfläche aufgetragen ist. Molybdänspritzmaterial ist ein teurer Werkstoff. Es muß in der Regel auf dem Ring nachverdichtet und in der Regel durch Schleifen auf die geforderten, sehr eng tolerierten Oberflächenmaße gebracht werden. In einem weiteren Arbeitsprozeß müssen Drainagenuten eingebracht werden, so daß derartige Synchronisierringe sehr teuer sind. Die aufgetragene Schicht besitzt relativ große Oberflächenrauhigkeit, so daß die tatsächlich wirksame Reibfläche vergleichsweise klein ist. Insbesondere hierdurch kommt es in der Praxis lokal häufig zu starken Erhitzungen in der Reibfläche, was ein Fressen von Synchronisierring und Gleichlaufring und eine Ablösung der Molybdänschicht nach sich zieht. Auch dies hat erhebliche Funktionsstörungen der Kupplung zur Folge.

Diese Schwierigkeiten werden verständlicher, wenn man sich die etwa bei Synchronisierringen in der Praxis

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tatsächlich auftretenden Belastungen ansieht und diese Belastungwerte etwa mit denen vergleicht, welche eingangs für Lamellenkupplungen und -bremsen genannt wurden. Im Aufsatz »Verbesserte Werkstoffe für Synchronringe« K. H. Matucha et. al.; Automobiltechnische Zeitschrift 83,5 /1981), S. 227 ff werden praxisorientierte Belastungsbedingungen für Verschleißmessungen an bekannten und verfügbaren Synchronisierringen für PKW genannt:

— für die spez. Anpressung 58,9 bzw. 42,1 M Pa

— für die Bremsarbeit (entspricht dem Wärmestrom) 2,07 bzw. 1,43 J/mm².

Dem Durchschnittsfachmann ist darüber hinaus bekannt, daß im LKW-Getriebe bzw. bei unvorschriftsmäßigen Schaltvorgängen im PKW-Bereich Bremsarbeiten bis zu 5 J/mm² und mehr auftreten, so daß die Hersteller von Kfz-Getrieben im Prüfstandtest bis zu 10 J/ mm² Bremsarbeit an einen Synchronisierring anlegen (siehe auch Versuche mit erfindungsgemäßen Reibkupplungen am Ende des Beschreibungsteiles).

Ein Vergleich dieser Werte für den Anpreßdruck und die spezifische Reibarbeit mit den früher genannten Werten, welche für Lamellenkupplungen mit dem Reibpaar Stahl-Sinterreibbelag als Grenzwerte galten, läßt erkennen, daß diese spezifischen Parameter für Synchronisierringe um ein Vielfaches höher, für LKW-Synchronisierringe um etwa eine Zehnerpotenz höher liegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Reibkupplungen oder -bremsen der eingangs genannten Art so auszugestalten und Verfahren zu deren Herstellung aufzuzeigen, daß diese preisgünstig herstellbar sind, hohe Ausnützung der geometrischen Reibfläche zulassen, eine vergleichsweise lange Lebensdauer, große kurzzeitige Überlastbarkeit und dabei nur geringe, vorzeitige Ausfallhäufigkeit aufweisen und dennoch die weiter vorne geschilderten Nachteile bekannter Ausführungen nicht oder nur in wesentlich geringerem Ausmaß aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines separat gefertigten Reibkörpers aus einem Streusinter-Reibbelag und einem Trägerblech bei einer Reibkupplung oder-bremse, insbesondere einer Synchronisiereinrichtung, die eine Innenring- oder Außenringreibfläche aufweist, welche geschmiert sowie nicht eben und/oder geometrisch nicht abwickelbar, insbesondere konisch ist.

Die Verwendbarkeit derartiger Streusinter-Reibbeläge für die Reibflächenbelegung von Synchronisierringen war aus mehreren Gründen nicht naheliegend. Sie war es nicht aus Sicht der weiter vorne geschilderten, üblicherweise andersartigen Belastungen von Lamellenkupplungen mit Streusinter- Reibbelag.

Angesichts der zuvor genannten, praxisorientierten Belastungswerte ist weiterhin verständlich, daß im Anwendungsbereich Synchronisierringe für die Ausbildung der Reibflächen in bekannten Synchronisierringen Maßtoleranzen gefordert sind, welche nach ISO-Standard der Genauigkeitsklasse 5 entsprechen und damit unmittelbar an die engsten Toleranzen für Lehren angrenzen (z. B. Rundlaufabweichungen, im Bereich von 2/100 mm). Aus diesem Grund werden beispielsweise, wie vorne beschrieben, selbst Mo-Aufspritzschichten nach der Auftragung auf Maß abgeschliffen. Der Grund für diese Forderung ist naheliegenderweise der, die effektiv wirksame Reibfläche möglichst nahe an den Wert der geometrischen Reibfläche heranzubringen.

Es war daher nicht weniger überraschend und nicht vorhersehbar, daß Synchronisierringe gemäß vorliegender Erfindung, bei denen die bisher geforderten Maßtoleranzen prinzipiell nicht annähernd erreichbar sind, so vorzügliche Synchronisier-Eigenschaften aufweisen.

Es war weiterhin nicht vorhersehbar, daß sich angesichts der grundsätzlich bestehenden Haftungsschwierigkeiten eines Sinterbelages vom Material A auf einem Trägerkörper vom Material B derartige ebene Reibkörper mit Streusinter-Reibbelag zu nicht ebenen und/oder

ίο nicht geometrisch abwickelbaren Reibkörnern umarbeiten lassen, ohne daß der Reibbelag seine Reibungsund Verschleißeigenschaften einbüßt und ohne daß der auf das Trägerblech aufgesinterte Streusinter-Reibbelag während der Herstellung der Reibkupplung oder -bremse, vor allem aber unter den extremen Einsatzbedingungen abplatzt. Bei den bisher bekannten Anwendungen sind die Eigenschaften derartiger Reibkörper stets nur unter den Gegebenheiten und Erfordernissen für diese Anwendungen gesehen worden. Erst die Verwendung der an sich bekannten Reibkörper in nicht ebenen Reibkupplungen und -bremsen gemäß Erfindung brachte hinreichend zuverlässigen Aufschluß über deren Eigenschaften und Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik hinsichtlich Reibungszahl, Lebensdauer, große tatsächlich wirksame Reibfläche, Fähigkeit zur Ölverdrängung und Herstellungskosten. Die weiter unten angeführten Versuchsergebnisse belegen die genannten Vorteile.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Reibkupplung oder -bremse besitzt der Reibkörper einen nicht als Reibfläche verwendeten Bund, wobei der Reibkörper im Bereich des Bundes auf einen Basiskörper aufgelötet oder aufgeschweißt ist (siehe F i g. 1).

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine technisch besonders einfache Schweißverbindung zwischen Basiskörper und Reibkörper mittels Anbringen einer geschlossenen Schweißnaht im Bereich des ringförmigen Bundes.
Bei Verwendung von separat gefertigten Reibkörpern mit Streusinter-Reibbelägen besteht die Möglichkeit, Basiskörper und Reibkörper mittels des Punktoder Rollnahtschweißens durch den Belag hindurch stoffschlüssig zu verbinden.
Als Trägerblech für den Streusinter-Reibbelag wird vorzugsweise ein tiefziehfähiges Stahlblech verwendet.

Der nur als ebene Lamelle fertigbare Reibkörper wird durch Tiefziehen in die für die Reibfläche gewünschte Form gebracht.

Die Reibfläche des Reibkörpers besitzt eine Oberflächenstruktur, welche für eine Vielzahl von Anwendungen jede zusätzliche Ausbildung von Drainagenuten zur Ölverdrängung überflüssig macht; das gilt insbesondere im Falle der Verwendung von Schmierölen mit einer Viskosität bis zu 2500 mm²/sec, d. h. für übliche Getriebeöle ab einer Temperatur von ca. — 10⁰C. Diese vorteilhafte Eigenschaft bleibt selbst nach dem Umformen des ursprünglich eben ausgebildeten Streusinter-Reibbelages mittels Tiefziehen in die gewünschte, nicht ebene Form erhalten.

Es hat sich ausreichend erwiesen, den Reibkörper nur in Teilflächen auf dem Basiskörper form-, reib- und/ oder stoffschlüssig aufzubringen, die Reibfläche des Streusinter-Reibkörpers also nur näherungsweise mit den Sollmaßen, d. h. den Istmaßen des Basiskörpers

bzw. der Reib-Gegenfläche, in Übereinstimmung zu bringen. Bei der Belastung der Reibkupplung wird nämlich der Reibkörper infolge seiner Elastizität unter dem Anpreßdruck von der Gegen-Reibfläche gegen den Ba-

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siskörper gepreßt. keit von der Drehzahl n, einmal für eine mit einem Reib-Diese Ausgestaltung erlaubt größere Fertigungsto- körper gemäß vorliegender Erfindung belegte Kegelfläleranzen und damit eine kostengünstige Bauform. Im ehe, zum anderen für einen Reibkörper mit gleich gro-Vergleich mit Ausführungen unter Einhaltung der übli- ßer geometrischer Reibfläche aus Messing cherweise angewendeten engen Toleranzen gewährlei- 5 (CuZn 40 A12) ermittelt. Dabei bedeutet// einen Mittelstet sie dennoch ein vergleichsweise gutes Verhältnis wert der Reibungszahl aus je vier Versuchen mit den von geometrischer und tatsächlich wirksamer Reibflä- Anpreßkräften 50, 100, 200 und 400 N. Die Drehzahl /; ehe. ist in Umdrehungen je Minute gemessen. Dabei entspre-Die vorgenannten Eigenschaften der erfindungsge- chen 1000 U/min in etwa einer Gleitgeschwindigkeit mäßen Reibkupplung oder -bremse erlauben die Ver- 10 von 2,9 m/s.

wendung entsprechender Synchronisierringe für hand- Die getesteten Kegel hatten einen mittleren Durchbediente Schaltanordnungen ohne Kraftverstärker. Das messer d_m = 55 mm. Die Breite der Kegelfläche betrug gilt überraschenderweise sogar für eine Ausführung, 10 mm. Während der Reibkörper gemäß Erfindung keinach der keine zusätzlichen Drainagenuten zur ölver- ne Nuten zur Ölverdrängung aufwies, besaß der Mesdrängung im Reibkörper angebracht sind. 15 singring (serienmäßig hergestellter Synchronisierring)

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbil- axiale Nuten und ein Spitzgewinde zur Ölverdrängung.

düngen des Erfindungsgedankens angegeben. Für die Versuche stand als Gegenreibfläche ein Reib-

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher kegel aus 16MnCr5E-Stahl mit einer Oberflächenrau-

erläutert Es zeigt higkeit RJR₇. = 0,15/1,4 μΐη zur Verfügung.

Fig. 1 eine Reibkupplung gemäß Erfindung in einer 20 Die Ergebnisse sind in den Fig. 3—5 dargestellt, wobevorzugten Ausgestaltung im Schnitt, bei sich die drei Versuchsreihen durch die Verwendung F i g. 2 die Schrägansicht eines Synchronringes in ei- unterschiedlicher Getriebeöle auszeichnen. F i g. 3 stellt ner anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die Meßwerte unter Verwendung eines Hypoid-Getrie-Fig.3—5 die Reibungszahl von Reibkupplungen in beöls dar, in Fig.4 ist ein parafinisches Mineralöl mit Abhängigkeit von der Umdrehungszahl bzw. Gleitge- 25 5% Anglamol und in F i g. 5 ein synthetisches Getriebeschwindigkeit bei Verwendung dreier verschiedener ölf verwendet worden. Die in den Figuren eingezeichne-Getriebeöle und zwar jeweils eine Reibkupplung ge- ten Meßwerte sind bei jeweils konstanter Drehzahl maß Erfindung im Vergleich mit einer herkömmlichen, während 1—2 Sekunden-Belastung gemessen worden, serienmäßig gefertigten Reibkupplung aus Messing. In allen drei Versuchsreihen (Fig. 3—5) liegt die Der Schnitt in F i g. 1 zeigt, vereinfacht dargestellt, 30 Gleitreibung, zumindest im Bereich der technisch inteeinen Synchronisierring 4 und einen dazugehörigen ressanten Drehzahlen, für einen Reibkörper gemäß vor-Gleichlaufring 14. Die kegelförmige Reibfläche des Syn- liegender Erfindung deutlich höher als für das Beispiel chronisierringes 2 und die Reibfläche 12 des Gleichlauf- einer bekannten Ausführung. Gemäß vorliegender Erringes weisen einen Abstand zueinander auf. Sie befin- findung kann somit in einem bisher nicht vorhersehbaden sich nicht in Kraftschluß. Der Reibkörper 1 ist in 35 ren Ausmaß eines bestimmtes Reibmomentes mit einer Gestalt des Streusinter-Reibbelages angebracht; er be- wesentlich kleineren Anpreßkraft erzeugt werden als sitzt einen nicht als Reibfläche verwendeten Bund 3 und bei bekannten Ausführungen. In der Praxis bedeutet ist über eine Ringschweißnaht 5 mit dem Basiskörper dies, daß eine Reibkupplung, beispielsweise ein Synstoffschlüssig verbunden. chronisierring, kürzere Synchronisierdauer und damit F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Schrägansicht 40 schnelleren Gangwechsel bei gleichzeitig kleinerer eines Synchronisierringes 4. Auf der kegelförmigen Reibarbeit ermöglicht. Ein zweiter wesentlicher Vorteil Reibfläche 9 desselben ist der Reibkörper aufgebracht. der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber bekannten Dieser Reibkörper ist vor dem Aufbringen derart vor- Ausführungen ist die deutlich geringere Haftreibung gefalzt worden, daß er längs einzelner, streifenförmiger der ersteren, was einen verschleißmindernden, sowie Flächenabschnitte 6 auf dem Basiskörper aufliegt und in 45 den Schaltkomfort erhöhenden Übergang von Relativdiesem Bereich mit dem Basiskörper stoffschlüssig ver- bewegung auf Gleichlauf der Bauteile einer Reibkuppbunden ist, beispielsweise über Punktschweißungen. lung bedeutet und damit ein sehr weiches Durchschal-Aufgrund der Falzung liegt der Reibkörper mit seiner ten erlaubt.

übrigen Fläche 7 nicht auf dem Basiskörper auf, sondern Zur weiteren Demonstration der Überlegenheit eines weist einen etwa gleichbleibend breiten, spaltförmigen 50 Synchronisierringes gemäß vorliegender Erfindung ge-Abstand8zum Basiskörper auf. genüber bekannten Ausführungen wurden verschiede-Die nicht auf dem Basiskörper aufliegende Reibfläche ne Synchronisierringe in einem Kupplungssimulator gedes Synchronisierringes kann sich aufgrund ihrer Elasti- testet, welcher praktisch die Bedingungen vorgibt, wie zität voll an die entsprechende Reibfläche des Gleich- sie im Nutzfahrzeug vorliegen: das betrifft insbesondere laufringes anlegen. Damit haben die Maßungenauigkei- 55 die Schaltkraft, Schaltkraftanstieg, Reibarbeit, Reibleiten der kegelförmigen Reibflächen keinen Einfluß auf stung, Drehzahl und Schmierung, das Tragbild, und es können Formänderungen der Reib- Geprüft wurden Synchronisierringe (Durchmesser fläche infolge Druck und Temperaturbelastung ohne 108 mm) mit kegelförmiger Reibfläche von 10 mm Brei-Auswirkung auf die tatsächlich wirksame Reibfläche te. Im Vergleich wurden getestet: ein Synchronisierring ausgeglichen werden. Des weiteren wird durch diese 60 mit einem Reibkörper gemäß vorliegender Erfindung, Ausgestaltung die Gefahr des Auftretens von Reib- ein Messingring sowie ein Synchronisierring aus Sinterschwingungen verringert, stahl mit aufgespritztem und verdichtetem Molybdän-Nachfolgend wird einigen Versuchreihen die techni- Reibbelag.

sehe Überlegenheit der erfindungsgemäßen Reibkupp- Man kann davon ausgehen, daß bei Nutzfahrzeugen

lungen gegenüber herkömmlichen Ausführungen ge- 65 im betriebswarmem Zustand die Nennreibarbeit am

zeigt. Synchronisierring bei 1,5—2 kj liegt. Unter ungünstigen

In einem ersten Versuch wurde in einer praxisnahen Bedingungen, wie kaltes Getriebe, Fehlschaltung oder

Versuchsanordnung die Reibungszahl μ in Abhängig- nicht vollständig trennende Schaltkupplung kann die

Reibarbeit jedoch ein Mehrfaches von diesem Wert erreichen. In einer großen Zahl von simulierten Kupplungsvorgängen wurde nunmehr ermittelt, daß ein Synchronisierring mit Streusinter-Reibbelag noch bei einer Reibarbeit von 7,5 kj ein sich praktisch nicht änderndes Reibungs- und Verschleißverhalten zeigt. Demgegenüber zeigt ein Synchronisierring aus Messing bei Reibarbeiten von 4 kj und darüber eine mit der Zahl der Kupplungsvorgänge rasch ansteigende Haft-Reibungszahl und damit eine sehr ungünstige Veränderung des Reibungs- und Verschleißverhaltens. Synchronisierringe aus Sinterstahl mit Mo-Belag neigen ab einer Reibarbeit von 5 kj zu einem höchst unerwünschten, die Funktionserfüllung gefährdenden Fressen des Reibpaares.

Reibkörper mit Streusinter-Reibbelägen, auf Synchronisierringen aufgebracht, sind entsprechenden Ringen aus Messing bezüglich Dauerstandfestigkeit erheblich und Sinterstahlringen mit Mo-Belag geringfügig überlegen, sind aber vor allem letzteren im Herstellpreis deutlich überlegen.

Bei einer stationären Reibbeanspruchung mit 100 N Anpreßkraft und 500 U/min während einer Stunde Belastungsdauer zeigt der Messingring oben genannter Reibflächenabmessung in oben genannter praxisnaher Versuchsanordnung einen Materialverlust von 2—8 mg; der Sinterstahlring mit Mo-Belag einen Materialverlust von 1 —4 mg, während der Materialverlust des zum Vergleich untersuchten Streusinter-Reibbelages nicht meßbar ist.

In allen Versuchsreihen bestand der Synchronisierring gemäß vorliegender Anmeldung aus einem Basiskörper 16 aus Sinterstahl, auf den ein handelsüblicher Streusinter-Reibbelag der Type HS 431 mittels Punktschweißung durch die Reibfläche hindurch aufgebracht war.

Das Reibmaterial des Reibbelages besteht insbesondere aus metallischen und nichtmetallischen anorganischen Werkstoffen.

In der Regel ist bei der Reibkupplung oder -bremse nur eine der beiden Reibflächen eines Reibflächenpaares mit einem Streusinter-Reibbelag versehen und die Gegenreibfläche ist insbesondere in gehärtetem Stahl ausgeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Separat gefertigter Reibkörper aus einem Streusinter-Reibbelag und einem Trägerblech, auf das der Reibbelag aufgesintert und durch ein- oder mehrmaliges Pressen des Reibkörpers verdichtet ist, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einer Reibkupplung oder -bremse, insbesondere eine Synchronisiereinrichtung, die eine Innenring- oder Außenringreibfläche aufweist, welche geschmiert sowie nicht eben und/oder geometrisch nicht abwickelbar, insbesondere konisch ist.

2. Reibkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen nicht als Reibfläche (2) verwendeten Bund (3) aufweist, und im Bereich des Bundes auf dem Basiskörper (4) aufgelötet oder aufgeschweißt ist (F ig. 1).

3. Reibkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im Bereich der Reibfläche durch den Reibkörper hindurch auf dem Basiskörper der Reibkupplung oder -bremse aufgeschweißt ist.

4. Reibkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er vorgefalzt ausgebildet ist und so auf dem Basiskörper (4) aufgebracht ist (F i g. 2).

5. Reibkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerblech ein tiefziehfähiges Stahlblech ist.

6. Reibkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche eine für die Ölverdrängung ausreichend rauhe Oberflächenstruktur aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Reibkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest näherungsweise in die Form der Reibflächen gebrachte Reibkörper mittels Walzen, einschließlich Prägewalzen, reib- und zumindest in Teilflächen formschlüssig auf den Basiskörper aufgebracht wird.