EP1485630A1 - Friction pairing - Google Patents

Friction pairing

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Publication number
EP1485630A1
EP1485630A1 EP03744789A EP03744789A EP1485630A1 EP 1485630 A1 EP1485630 A1 EP 1485630A1 EP 03744789 A EP03744789 A EP 03744789A EP 03744789 A EP03744789 A EP 03744789A EP 1485630 A1 EP1485630 A1 EP 1485630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
friction
steel
pairing according
partner
alloy
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03744789A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Schwuger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
Application filed by INA Schaeffler KG filed Critical INA Schaeffler KG
Publication of EP1485630A1 publication Critical patent/EP1485630A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025—Synchro rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Compositions of linings; Methods of manufacturing
    • F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a friction pairing for a synchronizing device in gear change transmissions, in which a synchronizing ring and a coupling ring are directly or via a friction ring arranged on their respective conical friction surfaces, in order to achieve synchronism with each other, form-fittingly coupled drive means, a frictional connection being made, at least one of the friction partners consists of an iron material.
  • the gearwheel which is freely rotatable on the shaft, is brought into synchronization with the shaft by axially pressing a synchronizer ring on a coupling ring assigned to the gearwheel, the transmission of the forces being carried out by one on the shaft non-rotatable but axially displaceable sliding sleeve via an axial or radial locking and / or driver teeth on the synchronizer ring.
  • the gearwheel is then positively connected to the shaft by further axial displacement of the sliding sleeve, which then engages in a driving toothing of the coupling ring.
  • the synchronizer ring has external-conical or internal-conical friction surfaces that come into contact with corresponding mating surfaces on the coupling ring when the synchronizer ring is pressed axially, and produce the synchronism required to maintain the positive clutch by maintaining the frictional flow.
  • double a friction ring can be arranged between these friction surfaces.
  • Friction linings of this type are known from a large number of prior publications, as the following list shows:
  • the mating surface of a friction pair in friction clutches is usually made of steel with a smooth surface and high surface hardness.
  • DE-OS 25 38 882 In order to avoid these difficulties during hardening, it has already been proposed in DE-OS 25 38 882 to spray a coating of mangled carbon steel onto the steel counter-cone.
  • DE 44 45 898 A1 has disclosed a friction pairing for a synchronizing device of a gear change transmission, in which both friction partners consist of an iron material.
  • these similar friction partners must have a wear-resistant carbide-rich edge zone, which is achieved by carburizing and nitriding, nitriding or nitrocarburizing.
  • These thermochemical treatment methods of the friction partners make a synchronizing device disproportionately expensive.
  • the object of the invention is therefore to provide a friction pairing, the friction partner of which is made of an iron material can be produced as inexpensively as possible.
  • this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in conjunction with its preamble in that the iron material has a hardness of 180-350 HV.
  • This low hardness makes the thermal or thermochemical treatment required to increase hardness unnecessary according to the prior art. On the one hand, this saves energy and on the other hand, warping of the friction cones does not have to be compensated for in a complex manner.
  • the iron material should be designed very widely in the sense of the invention.
  • the iron material is an untreated steel, it being clear from claim 3 that this steel is an unalloyed structural steel, an unalloyed case hardening and tempering steel, a low-alloy steel or a high-alloy steel.
  • 4 steels of the brands C45, 75Cr1 or 16MnCr5 are mentioned as concrete steel grades. From claims 5 to 9 it emerges that a wide variety of material combinations are conceivable as associated other friction partners. According to claim 5, the second friction partner should have a molybdenum layer.
  • molybdenum layers are applied as surface protective layers because they have a high resistance to the adhesion when paired with steel and have a constant coefficient of friction over the entire service life.
  • a friction cone provided with a molybdenum coating is described in DE-OS 25 38 882.
  • the associated other friction partner is a silicate, an oxide or a non-oxide ceramic material.
  • ceramic materials the high hardness and heat hardness as well as favorable wear properties are particularly interesting in this case.
  • the expert also knows that ceramics are chemically stable and inert to additives in gear oil.
  • ceramics have good emergency running properties if there is insufficient lubrication.
  • silicate-ceramic materials are products based on the compounds of silica.
  • the technically most important representatives of the oxide-ceramic materials are aluminum oxide Al 2 0 3 and zirconium oxide Zr0 2 .
  • Non-oxide ceramic materials include carbides, nitrides, borides and suicides, which are also commonly referred to as hard materials.
  • the associated other friction partner can be an iron-based sintered alloy.
  • iron alloys are well known to the person skilled in the art and therefore have not been described in detail here.
  • Synchronizer rings made of sintered iron alloys can be found, for example, in DE 195 22 473, DE 195 36 188 and DE 198 17 037.
  • the associated other friction partner can also be a chromium-iron alloy.
  • the advantage Such an alloy partner consists in particular in that it is very temperature-resistant. Such an alloy also has a low tendency to seize and works perfectly even with high surface loads. It is also advantageous that this chromium-iron alloy is very inexpensive. Such a chromium-iron alloy is described in great detail with its advantageous effects and different compositions in DE 135 489 A1.
  • the associated other friction partner should be a copper alloy, the term copper alloy also being interpreted very broadly in the sense of the invention. Such alloys have proven themselves for a long time because they are characterized by a good combination of friction coefficient, wear resistance and mechanical strength. Special brasses and bronzes are known to the person skilled in the art. Alloys of this type are sufficiently known from DE 11 54643, DE 12 05 285, DE 16 52 862, DE 44 43666, DE 195 39 498 and DE 195 48 124.
  • the single drawing shows a cross section of a friction pairing shown in sections in a synchronizing device for gear change transmissions.
  • the synchronizer ring shown in section is denoted by 1 and the dome ring also shown in section by 6.
  • the synchronizer ring 1 has the base body 2, which on its inner conical lateral surface before the friction lining 3 is provided.
  • the synchronizer ring 1 is provided radially with the driver toothing 4, by means of which it is connected in a rotationally fixed but axially displaceable manner to a shaft via a sliding sleeve (not shown).
  • a corresponding toothing of the sliding sleeve engages in the radial drive toothing 7 of the coupling ring 6 for the positive connection of the shaft and coupling ring 6.
  • the synchronism between the synchronizing ring 1 and the coupling ring 6 required for the positive connection is established by a cone clutch, ie the synchronizer ring 1 is also included an inner cone and the coupling ring 6 with an outer cone, which have the corresponding friction surfaces 5 and 8, the friction surface 5 being formed by the friction lining 3.
  • the friction lining 3 is a molybdenum layer, the friction lining 3 being applied to the synchronizer ring 1 by thermal spraying, that is to say a coating method in which a spray material in the form of wire or powder is melted inside or outside a spraying device is sprayed onto the surface of the synchronizing ring to be coated at high speed.
  • the inner cone surface of the synchronizer ring 1 to be coated is not melted or melted on, so that it heats up only slightly during the spraying and therefore no thermal distortion can occur.
  • the dome ring 6 belonging to the synchronizer ring 1 is made of 80Cr2 in the present exemplary embodiment, that is to say it has a carbon content of 0.8% and a chromium content of 0.5%.
  • the coupling ring 6 is produced without cutting by a drawing process which can be carried out very precisely, so that only an insignificant exciting post-processing is required.
  • This coupling ring 6 made of steel has a hardness of 200 HV as a soft part and is used in this form in a synchronizing device. It shows that the measure for the life of a friction pair, namely the course of the coefficient of friction of the iron material as a function of the switching cycle, takes a very favorable course.

Abstract

The invention relates to a friction pairing for a synchronisation device of variable-speed gearboxes, said pairing using a conical body consisting of a ferrous material. According to the invention, the ferrous material has a hardness of between 180 and 350 HV.

Description

Reibpaarung friction pairing
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Reibpaarung für eine Synchronisiereinrichtung in Zahnräderwechselgetrieben, bei der zur Erzielung eines Gleichlaufs miteinander miteinander formschlüssig kuppelbarer Antriebsmittel ein Synchronring und ein Kuppelring unmittelbar oder über einen zwischen ihnen angeordneten Reibring an ihren jeweils kegelförmigen Reibflächen eine reibflüssige Verbindung eingehen, wobei wenigstens einer der Reibpartner aus einem Eisenwerkstoff besteht.The invention relates to a friction pairing for a synchronizing device in gear change transmissions, in which a synchronizing ring and a coupling ring are directly or via a friction ring arranged on their respective conical friction surfaces, in order to achieve synchronism with each other, form-fittingly coupled drive means, a frictional connection being made, at least one of the friction partners consists of an iron material.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Wird eine derartige Reibpaarung in synchronisierten Schalt- oder Wechselgetrieben in Kraftfahrzeugen eingesetzt, so wird beim Schalten das auf der Welle frei drehbare Zahnrad durch axiales Anpressen eines Synchronrings an einem dem Zahnrad zugeordneten Kuppelring in Gleichlauf mit der Welle gebracht, wobei die Übertragung der Kräfte von einer auf der Welle drehfesten, aber axial verschiebbaren Schiebemuffe über eine axiale oder radiale Sperr- und/oder Mitnehmerverzahnung auf den Synchronring erfolgt. Anschließend wird das Zahnrad durch weiteres axiales Verschieben der Schiebemuffe, die dann in eine Mitnehmerverzahnung des Kuppelringes eingreift, formschlüssig mit der Welle verbunden. Zur Erreichung des Gleichlaufs zwischen Synchronring und Zahnrad weist der Synchronring außenkonische oder innenkonische Reibflächen auf, die beim axialen Anpressen des Synchronringes mit entsprechenden Gegenflächen am Kuppelring in Kontakt kommen und durch auftre- tenden Reibfluss zum Durchhalten der formschlüssigen Kupplung erforderlichen Gleichlauf herstellen. Darüber hinaus kann bei einer sogenannten Dop- pelkonussynchronisierung zwischen diesen Reibflächen ein Reibring angeordnet sein.If such a friction pairing is used in synchronized manual or change gearboxes in motor vehicles, the gearwheel, which is freely rotatable on the shaft, is brought into synchronization with the shaft by axially pressing a synchronizer ring on a coupling ring assigned to the gearwheel, the transmission of the forces being carried out by one on the shaft non-rotatable but axially displaceable sliding sleeve via an axial or radial locking and / or driver teeth on the synchronizer ring. The gearwheel is then positively connected to the shaft by further axial displacement of the sliding sleeve, which then engages in a driving toothing of the coupling ring. To achieve synchronism between the synchronizer ring and gearwheel, the synchronizer ring has external-conical or internal-conical friction surfaces that come into contact with corresponding mating surfaces on the coupling ring when the synchronizer ring is pressed axially, and produce the synchronism required to maintain the positive clutch by maintaining the frictional flow. In addition, with a so-called double a friction ring can be arranged between these friction surfaces.
Als bekannte technische Lösungen werden in Synchronisiereinrichtungen, in denen kegelförmige Reibflächen aufeinander wirken, Reibpaarungen mit verschiedenen Gleitreibwerkstoffen verwendet, wie zum Beispiel Sinterlegierungen, Sondermessinge, Bronzen, molybdänbeschichtete, oxidbeschichtete oder mehrstoffbeschichtete Oberflächen sowie Kunststoffe. Dabei handelt es sich im Vergleich zu Stahl um weiche Werkstoffe. Derartige Reibbeläge sind aus einer Vielzahl von Vorveröffentlichungen bekannt, wie die nachstehende beispielhafte Aufzählung zeigt:Known technical solutions are used in synchronizing devices in which conical friction surfaces interact, friction pairings with different sliding friction materials, such as sintered alloys, special brasses, bronzes, molybdenum-coated, oxide-coated or multi-material-coated surfaces and plastics. Compared to steel, these are soft materials. Friction linings of this type are known from a large number of prior publications, as the following list shows:
DE 33 41 147 A1 , DE 38 06 828 C2, DE 43 34 497 A1 , DE 43 40 758 C2, DE 100 35 489 A1 , DE 197 22 473 C2, DE 198 41 618 C2.DE 33 41 147 A1, DE 38 06 828 C2, DE 43 34 497 A1, DE 43 40 758 C2, DE 100 35 489 A1, DE 197 22 473 C2, DE 198 41 618 C2.
Die Gegenfläche einer Reibpaarung bei Reibungskupplungen wird in der Regel aus Stahl mit glatter Oberfläche und hoher Oberflächenhärte hergestellt.The mating surface of a friction pair in friction clutches is usually made of steel with a smooth surface and high surface hardness.
Nachteilig dabei ist, dass das Härten des Reibkonusses einen aufwendigen und kostenintensiven zusätzlichen thermischen Prozeß erforderlich macht. Dabei kann es dazu kommen, dass sich dieser verzieht oder sich sogar Härterisse bilden. Dies wiederum bedingt eine weitere zusätzliche Nachbearbeitung dieses Teils oder es kann in einer Synchronisiereinrichtung nicht verwendet werden.The disadvantage here is that the hardening of the friction cone requires a complex and costly additional thermal process. This can lead to warping or even hardening cracks. This in turn requires a further additional post-processing of this part or it cannot be used in a synchronization device.
Um diese Schwierigkeiten beim Härten zu vermeiden, ist in der DE-OS 25 38 882 auch schon vorgeschlagen worden, auf den stählernen Gegenkonus eine Auflage aus manganlegiertem Kohlenstoffstahl aufzuspritzen. Das zweifache Aufspritzen auf die Konen, einerseits Molybdän und andererseits Stahl, ist je- doch sehr kostenintensiv. Nun ist in diesem Zusammenhang aus der DE 44 45 898 A1 eine Reibpaarung für eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes bekannt geworden, bei der beide Reibpartner aus einem Eisenwerkstoff bestehen. Diese gleichartigen Reibpartner müssen jedoch eine verschleißfeste karbidreiche Randzone aufweisen, die durch eine Aufkohlung und Nitrierung, eine Nitrierung oder eine Nitrokarburierung erreicht wird. Diese thermochemischen Behandlungsverfahren der Reibpartner verteuern eine Synchronisiereinrichtung unverhältnismäßig.In order to avoid these difficulties during hardening, it has already been proposed in DE-OS 25 38 882 to spray a coating of mangled carbon steel onto the steel counter-cone. The double spraying onto the cones, on the one hand molybdenum and on the other hand steel, is very cost-intensive. In this connection, DE 44 45 898 A1 has disclosed a friction pairing for a synchronizing device of a gear change transmission, in which both friction partners consist of an iron material. However, these similar friction partners must have a wear-resistant carbide-rich edge zone, which is achieved by carburizing and nitriding, nitriding or nitrocarburizing. These thermochemical treatment methods of the friction partners make a synchronizing device disproportionately expensive.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Reibpaarung bereitzustellen, deren aus einem Eisenwerkstoff bestehender Reibpartner möglichst kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is therefore to provide a friction pairing, the friction partner of which is made of an iron material can be produced as inexpensively as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass der Eisenwerkstoff eine Härte von 180-350 HV aufweist. Diese geringe Härte macht die nach dem bisherigen Stand der Technik erforderliche thermische oder thermochemische Behandlung zur Härtesteigerung entbehrlich. Dadurch bedingt wird einerseits Energie gespart und andererseits müssen Härteverzüge der Reibkonen nicht in aufwendiger Weise ausgeglichen werden.According to the invention, this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in conjunction with its preamble in that the iron material has a hardness of 180-350 HV. This low hardness makes the thermal or thermochemical treatment required to increase hardness unnecessary according to the prior art. On the one hand, this saves energy and on the other hand, warping of the friction cones does not have to be compensated for in a complex manner.
Wie die Ansprüche 2, 3 und 4 belegen, soll im Sinne der Erfindung der Eisen- Werkstoff sehr weit ausgelegt sein. So geht aus Anspruch 2 hervor, dass der Eisenwerkstoff ein unbehandelter Stahl ist, wobei in Konkretisierung aus Anspruch 3 ersichtlich ist, dass dieser Stahl ein unlegierter Baustahl, ein unlegierter Einsatz- und Vergütungsstahl, ein niedrig legierter Stahl oder ein hoch legierter Stahl ist. Als konkrete Stahlsorten sind im Anspruch 4 Stähle der Mar- ken C45, 75Cr1 oder 16MnCr5 genannt. Aus den Ansprüchen 5 bis 9 geht hervor, daß als zugehörige andere Reibpartner die unterschiedlichsten Werkstoffkombinationen denkbar sind. So soll nach Anspruch 5 der zweite Reibpartner eine Molybdänschicht aufweisen. Wie dem Fachmann bekannt, werden Molybdänschicht deshalb als Oberflächenschutz- schichten aufgebracht, weil sie ein hohen Widerstand gegenüber der Adhäsion bei der Paarung mit Stahl aufweisen sowie einen konstanten Reibwert über die gesamte Lebensdauer besitzen. Ein mit einer Molybdänbeschichtung versehener Reibkonus ist in der DE-OS 25 38 882 beschrieben.As claims 2, 3 and 4 demonstrate, the iron material should be designed very widely in the sense of the invention. Thus, it emerges from claim 2 that the iron material is an untreated steel, it being clear from claim 3 that this steel is an unalloyed structural steel, an unalloyed case hardening and tempering steel, a low-alloy steel or a high-alloy steel. 4 steels of the brands C45, 75Cr1 or 16MnCr5 are mentioned as concrete steel grades. From claims 5 to 9 it emerges that a wide variety of material combinations are conceivable as associated other friction partners. According to claim 5, the second friction partner should have a molybdenum layer. As is known to the person skilled in the art, molybdenum layers are applied as surface protective layers because they have a high resistance to the adhesion when paired with steel and have a constant coefficient of friction over the entire service life. A friction cone provided with a molybdenum coating is described in DE-OS 25 38 882.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, dass der zugehörige andere Reibpartner ein Silikat-, ein oxid- oder ein nichtoxidkeramischer Werkstoff ist. Von den kennzeichnenden Eigenschaften der keramischen Werkstoffe sind in diesem Fall besonders die hohe Härte und Wärmehärte sowie günstige Verschleißeigenschaften interessant. Der Fach- mann weiß außerdem, dass Keramik chemisch stabil und inert gegenüber Additiven im Getriebeöl ist. Darüberhinaus weist Keramik aufgrund ihrer Porosität gute Notlaufeigenschaften bei Mangelschmierung auf. Im weitesten Sinne sind unter silikatkeramischen Werkstoffen Erzeugnisse auf Basis der Verbindungen von Kieselsäure zu verstehen. Die technisch wichtigsten Vertreter der oxidke- ramischen Werkstoffe sind Aluminiumoxid Al203 und Zirkonoxid Zr02. Zu den nicht-oxidkeramischen Werkstoffen gehören die Karbide, Nitride, Boride und Suizide, die allgemein auch als Hartstoffe bezeichnet werden.According to another feature of the invention according to claim 6 it is provided that the associated other friction partner is a silicate, an oxide or a non-oxide ceramic material. Of the characteristic properties of ceramic materials, the high hardness and heat hardness as well as favorable wear properties are particularly interesting in this case. The expert also knows that ceramics are chemically stable and inert to additives in gear oil. In addition, because of its porosity, ceramics have good emergency running properties if there is insufficient lubrication. In the broadest sense, silicate-ceramic materials are products based on the compounds of silica. The technically most important representatives of the oxide-ceramic materials are aluminum oxide Al 2 0 3 and zirconium oxide Zr0 2 . Non-oxide ceramic materials include carbides, nitrides, borides and suicides, which are also commonly referred to as hard materials.
Wie Anspruch 7 zeigt, kann der zugehörige andere Reibpartner eine Sinterle- gierung auf Eisen-Basis sein. Derartige Eisenlegierungen sind dem Fachmann hinreichend bekannt und brachen daher an dieser Stelle nicht ausführlich beschrieben zu werden. Synchronringe aus Eisen-Sinterlegierungen gehen beispielsweise aus der DE 195 22 473, DE 195 36 188 und DE 198 17 037 hervor.As shown in claim 7, the associated other friction partner can be an iron-based sintered alloy. Such iron alloys are well known to the person skilled in the art and therefore have not been described in detail here. Synchronizer rings made of sintered iron alloys can be found, for example, in DE 195 22 473, DE 195 36 188 and DE 198 17 037.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 8 kann der zugehörige andere Reibpartner auch eine Chrom-Eisen-Legierung sein. Der Vorteil eines solchen Legierungspartners besteht insbesondere darin, dass dieser sehr temperaturbeständig ist. Auch weist eine solche Legierung eine geringe Neigung zum Fressen auf und arbeitet auch bei hohen Flächenbelastungen einwandfrei. Es ist weiter von Vorteil, dass diese Chrom-Eisen-Legierung sehr preisgünstig ist. Sehr ausführlich mit ihren vorteilhaften Wirkungen und unterschiedlichen Zusammensetzungen ist eine solche Chrom-Eisen-Legierung in der DE 135 489 A1 beschrieben.According to a further additional feature according to claim 8, the associated other friction partner can also be a chromium-iron alloy. The advantage Such an alloy partner consists in particular in that it is very temperature-resistant. Such an alloy also has a low tendency to seize and works perfectly even with high surface loads. It is also advantageous that this chromium-iron alloy is very inexpensive. Such a chromium-iron alloy is described in great detail with its advantageous effects and different compositions in DE 135 489 A1.
Schließlich ist nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung vorge- sehen, dass der zugehörige andere Reibpartner eine Kupferlegierung sein soll, wobei der Begriff Kupferlegierung im Sinne der Erfindung ebenfalls sehr weit ausgelegt ist. Derartige Legierungen haben sich seit langer Zeit bewährt, weil sie sich durch eine gute Kombination von Reibbeiwert, Verschleißwiderstand und mechanische Festigkeit auszeichnen. Dabei sind dem Fachmann insbe- sondere Sondermessinge und Bronzen bekannt. Derartige Legierungen sind aus der DE 11 54643, DE 12 05 285, DE 16 52 862, DE 44 43666, DE 195 39 498 und der DE 195 48 124 hinreichend bekannt.Finally, according to a further additional feature of the invention, it is provided that the associated other friction partner should be a copper alloy, the term copper alloy also being interpreted very broadly in the sense of the invention. Such alloys have proven themselves for a long time because they are characterized by a good combination of friction coefficient, wear resistance and mechanical strength. Special brasses and bronzes are known to the person skilled in the art. Alloys of this type are sufficiently known from DE 11 54643, DE 12 05 285, DE 16 52 862, DE 44 43666, DE 195 39 498 and DE 195 48 124.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die einzige Zeichnung zeigt einen abschnittsweise dargestellten Querschnitt einer Reibpaarung in einer Synchronisiereinrichtung für Zahnräderwechselge- triebe.The single drawing shows a cross section of a friction pairing shown in sections in a synchronizing device for gear change transmissions.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Nach der einzigen Figur ist der im Schnitt dargestellte Synchronring mit 1 und der ebenfalls im Schnitt gezeigte Kuppelring mit 6 bezeichnet. Der Synchronring 1 weist den Grundkörper 2 auf, der an seiner inneren konischen Mantelflä- ehe mit dem Reibbelag 3 versehen ist. Der Synchronring 1 ist radial mit der Mitnehmerverzahnung 4 versehen, über die er über ein nicht dargestellte Schiebemuffe mit einer Welle drehfest, aber axial verschieblich verbunden ist. In die radiale Mitnehmerverzahnung 7 des Kuppelringes 6 greift eine ihre ent- sprechende Verzahnung der Schiebemuffe zur formschlüssigen Verbindung von Welle und Kuppelring 6. Den zum formschlüssigen Verbinden erforderlichen Gleichlauf zwischen Synchronring 1 und Kuppelring 6 stellt eine Konuskupplung her, dass heißt der Synchronring 1 ist mit einem Innenkonus und der Kuppelring 6 mit einem Außenkonus versehen, die die entsprechenden Reibflächen 5 und 8 besitzen, wobei die Reibfläche 5 durch den Reibbelag 3 gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Reibbelag 3 eine Molybdänschicht, wobei das Aufbringen des Reibbelages 3 auf den Synchronring 1 durch thermisches Spritzen erfolgt, dass heißt, einem Beschichtungsverfah- ren, bei dem ein Spritzwerkstoff in Form von Draht oder Pulver innerhalb oder außerhalb eines Spritzgerätes aufgeschmolzen und mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des zur beschichtenden Sychronringes gespritzt wird. Die zu beschichtende Innenkonusfläche des Synchronringes 1 wird dabei nicht anoder aufgeschmolzen, so dass sich dieser während des Spritzens nur wenig erwärmt und somit auch kein thermischer Verzug auftreten kann.According to the single figure, the synchronizer ring shown in section is denoted by 1 and the dome ring also shown in section by 6. The synchronizer ring 1 has the base body 2, which on its inner conical lateral surface before the friction lining 3 is provided. The synchronizer ring 1 is provided radially with the driver toothing 4, by means of which it is connected in a rotationally fixed but axially displaceable manner to a shaft via a sliding sleeve (not shown). A corresponding toothing of the sliding sleeve engages in the radial drive toothing 7 of the coupling ring 6 for the positive connection of the shaft and coupling ring 6. The synchronism between the synchronizing ring 1 and the coupling ring 6 required for the positive connection is established by a cone clutch, ie the synchronizer ring 1 is also included an inner cone and the coupling ring 6 with an outer cone, which have the corresponding friction surfaces 5 and 8, the friction surface 5 being formed by the friction lining 3. In the present exemplary embodiment, the friction lining 3 is a molybdenum layer, the friction lining 3 being applied to the synchronizer ring 1 by thermal spraying, that is to say a coating method in which a spray material in the form of wire or powder is melted inside or outside a spraying device is sprayed onto the surface of the synchronizing ring to be coated at high speed. The inner cone surface of the synchronizer ring 1 to be coated is not melted or melted on, so that it heats up only slightly during the spraying and therefore no thermal distortion can occur.
Der zum Synchronring 1 zugehörige Kuppelring 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus 80Cr2 hergestellt, dass heißt, er weist einen Kohlenstoffgehalt von 0,8% und ein Chromgehalt von 0,5% auf. Der Kuppelring 6 wird spanlos durch einen Ziehvorgang hergestellt, der sehr präzise erfolgen kann, so dass nur noch eine unwesentliche spannende Nachbearbeitung erforderlich ist. Dieser aus Stahl gefertigte Kuppelring 6 weist als Weichteil eine Härte von 200 HV auf und wird in dieser Form in eine Synchronisiereinrichtung eingesetzt. Dabei zeigt sich, dass die Maßzahl für die Lebensdauer einer Reibpaarung, nämlich der Verlauf des Reibkoeffizenten des Eisenwerkstoffes in Abhängigkeit vom Schaltzyklus, einen sehr günstigen Verlauf nimmt. BezugszeichenThe dome ring 6 belonging to the synchronizer ring 1 is made of 80Cr2 in the present exemplary embodiment, that is to say it has a carbon content of 0.8% and a chromium content of 0.5%. The coupling ring 6 is produced without cutting by a drawing process which can be carried out very precisely, so that only an insignificant exciting post-processing is required. This coupling ring 6 made of steel has a hardness of 200 HV as a soft part and is used in this form in a synchronizing device. It shows that the measure for the life of a friction pair, namely the course of the coefficient of friction of the iron material as a function of the switching cycle, takes a very favorable course. reference numeral
Synchronringsynchronizer ring
Grundkörperbody
Reibbelagfriction lining
Mitnehmerverzahnungdriver toothing
Reibflächefriction surface
Kuppelringcoupling ring
Mitnehmerverzahnungdriver toothing
Reibfläche friction surface

Claims

Patentansprüche claims
1. Reibpaarung für eine Synchronisiereinrichtung in Zahnräderwechselgetrieben, bei der zur Erzielung eines Gleichlaufs miteinander formschlüs- sig kuppelbarer Antriebsmittel ein Synchronring (1 ) und ein Kuppelring (6) unmittelbar oder über einen zwischen ihnen angeordneten Reibring an ihren jeweils kegelförmigen Reibflächen (5,8) eine reibschlüssige Verbindung eingehen, wobei wenigstens einer der Reibpartner (1 ,6) aus einem Eisenwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenwerkstoff eine Härte von 180-350 HV aufweist.1. Friction pairing for a synchronizing device in gear change transmissions in which a synchronizing ring (1) and a coupling ring (6) are directly or via a friction ring arranged between them on their respective conical friction surfaces (5, 8) in order to achieve synchronism with positively coupled drive means. enter into a frictional connection, at least one of the friction partners (1, 6) consisting of an iron material, characterized in that the iron material has a hardness of 180-350 HV.
2. Reibpaarung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenwerkstoff ein unbehandelter Stahl ist.2. friction pairing according to claim 1, characterized in that the iron material is an untreated steel.
3. Reibpaarung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ein unlegierter Baustahl, ein unlegierter Einsatz- und Vergütungsstahl, ein niedrig legierter Stahl oder ein hochlegierter Stahl ist.3. friction pairing according to claim 2, characterized in that the steel is an unalloyed structural steel, an unalloyed case-hardening and tempering steel, a low-alloy steel or a high-alloy steel.
4. Reibpaarung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahl der Marke C45, 75Cr1 oder 16MnCr5 eingesetzt ist.4. friction pairing according to claim 2, characterized in that a steel of the brand C45, 75Cr1 or 16MnCr5 is used.
5. Reibpaarung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zugehörige andere Reibpartner eine Molybdänschicht aufweist.5. friction pairing according to claim 1, characterized in that the associated other friction partner has a molybdenum layer.
6. Reibpaarung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zugehörige andere Reibpartner ein Silikat-, ein oxid- oder ein nichtoxidke- ramischer Werkstoff ist.6. friction pairing according to claim 1, characterized in that the associated other friction partner is a silicate, an oxide or a non-oxide ceramic material.
7. Reibpaarung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zu- gehörige andere Reibpartner eine Sinterlegierung auf Eisen-Basis ist. 7. friction pairing according to claim 1, characterized in that the associated other friction partner is a sintered alloy based on iron.
8. Reibpaarung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zugehörige andere Reibpartner eine Chrom-Eisen-Legierung ist.8. friction pairing according to claim 1, characterized in that the associated other friction partner is a chromium-iron alloy.
9. Reibpaarung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der zu- gehörige andere Reibpartner eine Kupferlegierung ist. 9. friction pairing according to claim 1, characterized in that the associated other friction partner is a copper alloy.
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