Einfluss der Temperaturverteilung auf das tribologische Verhalten von Synchronisierungen

verfasst von

Marcus Spreckels

betreut von

Gerhard Poll

Abstract

Eine wesentliche Baugruppe von handgeschalteten Fahrzeuggetrieben ist die Sperrsynchronisierung. Aufgabe einer Synchronisierung ist es, die Differenzdrehzahl zwischen Welle und Losrad beim Schaltvorgang durch Reibung abzubauen, bevor die formschlüssige Verbindung hergestellt wird. Für eine einwandfreie Funktion ist ein ausreichend hoher Reibwert in den
Reibflächen erforderlich. Das Reibungs- und Verschleißverhalten einer Synchronisierung bei unterschiedlichen Beanspruchungen wird in der Praxis auf Prüfständen oder durch Fahrzeugversuche ermittelt. Eine optimale Auslegung des Systems hinsichtlich der Forderung nach ausreichender Funktion und Lebensdauer auf der einen sowie geringem Bauraum, Gewicht und Kosten auf der anderen Seite ist mit erheblichem Prüfaufwand verbunden. Nach dem bisherigen Erkenntnisstand aus verschiedenen experimentellen Untersuchungen
kann in den meisten Fällen die Temperatur als maßgebliche Einflussgröße auf das Reibungs-und Verschleißverhalten identifiziert werden. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Auswirkungen der Beanspruchungsgrößen einer Synchronisierung auf die Temperatur im Kontakt rechnerisch zu ermitteln und einen Zusammenhang zwischen dem experimentell ermittelten tribologischen Verhalten und der Temperatur herzustellen. Daher wurde das thermische Verhalten einer Synchronisierung mit Hilfe einer Modellrechnung auf Basis der Finite Elemente Methode analysiert. Ein Ergebnis der Rechnung ist
die zeitliche und örtliche Verteilung der Temperatur in der Kontaktfläche.
Aussagen zum tribologischen Verhalten einer Synchronisierung mit Molybdän-Stahl Reibpaarung bei unterschiedlichen Beanspruchungen wurden durch umfangreiche Prüfstandsversuche gewonnen. Das Reibungs- und Verschleißverhalten dieser Paarung ist geprägt durch eine dauerhafte Reibwert- und Verschleißhochlage, eine dauerhafte Tieflage ohne messbaren
Verschleiß oder eine anfängliche Hochlage mit einem Übergang zur Tieflage im
Versuchsverlauf. Mithilfe der Simulationsrechnung konnte eine Begründung für das charakteristische Verhalten gegeben werden, die darauf beruht, dass für ein Verhalten der Tieflage ein Grenzwert der Reibflächentemperatur nicht überschritten werden darf. Unter bestimmten Randbedingungen
korrelierte das damit vorhergesagte tribologische Verhalten sehr gut mit den Versuchsergebnissen. Eine Berechnung der Reibflächentemperaturen soll insbesondere eine Beurteilung der Beanspruchungen hinsichtlich ihrer thermischen oder allgemein tribologischen Wirkung, eine praxisgerechtere Lebensdauerabschätzung, eine Substitution von Prüfstandsversuchen durch Simulationsrechnungen und somit letztendlich eine Verringerung des Entwicklungsaufwandes ermöglichen.

Organisationseinheit(en)

Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

143

Publikationsdatum

2002

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/5937 (Zugang: Offen)