Thermomechanische Einflüsse auf die Tribologie von Synchronisierungen Funktion und Lebensdauer des tribologischen Systems Synchronisierung im modernen Fahrzeuggetriebe werden maßgeblich vom Reibungs- und Verschleißverhalten der beteiligten Komponenten beeinflusst. Im Zuge der Weiterentwicklung geht der Trend zu kompakteren, leichteren und leistungsstärkeren Getrieben. Damit die Synchronisierung den gestiegenen Anforderungen gerecht wird, werden moderne Reibpaarungen eingesetzt, die sich durch hohe Verschleißfestigkeit bei gleichzeitiger Reibwertstabilität unter allen Beanspruchungsbedingungen auszeichnen sollen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Analyse des tribologischen Verhaltens hochbeanspruchter Synchronisierungen mit modernen Reibpaarungen und die durch die hohe mechanische und thermische Beanspruchung der Synchronisierung hervorgerufenen thermomechanischen Wechselwirkungen. Dazu wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an zwei verschleißfesten Seriensynchronisierungen mit unterschiedlicher Werkstoff-Schmierstoff-Kombination durchgeführt und jeweils eine Modellrechnung zur Vorhersage des Verschleißes in Abhängigkeit der Beanspruchungsparameter aufgestellt. Durch geringe Verschleißbeträge und hohe Beanspruchung der untersuchten Systeme traten Systemeigenschaften in den Vordergrund, die bisher nicht eingehend untersucht wurden. Dazu gehören die Wechselwirkungen an den Dachschrägen, die Ringsteifigkeit und die Bauteiltoleranzen. Deren Einfluss wurde in mehreren Schritten durch experimentelle Untersuchungen, FEM Berechnung und spezielle entwickelte Modellprüfkörper analysiert. Zunächst wurden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss von Dachschrägen, Ringsteifigkeit und Bauteiltoleranzen durchgeführt. Danach wurde mit dem thermisch-mechanischen FEM-Modell die Ermittlung der Verteilung von Pressung und Temperatur im Reibkontakt in Abhängigkeit der Nebeneffekte untersucht. Abschließend wurde mit speziell entwickelten Modellprüfkörpern der Einfluss der Nebeneffekte auf ein Minimum herabgesetzt. Mit Hilfe der Modellsysteme ist es gelungen, einen umfassenden Überblick über das tribologische Verhalten moderner Reibpaarungen in Synchronisierungen zu gewinnen. Durch die gleichen geometrischen Abmessungen sind direkte Vergleiche von Reibwert- und Temperaturverläufen möglich. Die analytische Ermittlung der thermischen Eigenschaften der Reibwerkstoffe im Verbund stellt für zukünftige mechanische und thermische Auslegung Anhaltswerte zur Berechnung und Simulation zur Verfügung. Des Weiteren werden praktische Hinweise zur konstruktiven Auslegung von Synchronisierungen gegeben. Durch eine beanspruchungsoptimierte Auslegung des Ringquerschnittes und der Gegenreibfläche lassen sich die mechanischen Reibflächenbeanspruchungen herabsetzen. Genauso kann mit einer optimierten thermischen Auslegung die Reibflächentemperatur minimiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die örtliche Reibflächentemperatur unter anderem aus der Kontaktpressung resultiert und somit die mechanischen Systemeigenschaften die Beanspruchung der Reibfläche dominieren.

    Thermo-mecanical influences on the tribology of Synchronizer systems Function and running life of the tribological system synchronization in transmissions of modern vehicles are mainly determined by friction and wear characteristics of involved components. The current trend in development goes towards more compact, lighter transmissions with high performance. In order to meet higher requirements, synchronizer systems use modern friction pairing whose outstanding features include high wear resistance as well as great friction stability under stress conditions. This thesis focuses on the analysis of tribological behaviour of synchronizer systems with modern friction pairing under extreme stress as well as thermo-mechanical interaction caused by high mechanical and thermal stress of synchronizer systems. Extensive experimental studies were carried out with two wear-resistant series synchronizer systems with different material lubricant combinations and for each one a model calculation was established to properly forecast wear depending on varying stress parameters. In conditions of limited degrees of wear and high stress of the systems that were examined, system characteristics became obvious that had not been analyzed extensively so far. Among these were interactions occurring at the roof angles, ring rigidity and component tolerance. Their influence was analyzed in several steps with the help of experimental studies, FEM calculation as well as specially designed test bodies. First, experimental studies of the influence of roof angles, ring rigidity and component tolerance were carried out. Then, with the help of the thermo-mechanical FEM model, the determination of the distribution of pressure and temperature during friction contact depending on side effects was analyzed. Finally, by using specially designed test bodies, the influence of side effects was brought down to a minimum. With the help of model systems it was possible to get a detailed view of tribological behaviour of modern friction pairing in synchronizer systems. Because of the same geometric dimensions, a direct comparison of the development of friction factor and temperature was possible. The analytical determination of thermal characteristics of frictional material as a compound offers ground results for calculation and simulation of future mechanical and thermal layouts. Furthermore, practical information on constructive layouts of synchronized systems is explained. With the help of a stress-optimized layout of the ring section and the opposed friction surface, mechanical stress of the friction surface is reduced. With an optimized thermal layout, the friction surface temperature can also be minimized. In this case it is important that, among other factors, the local friction surface temperature results from contact pressure, therefore mechanical system characteristics are dominant as far as stress of the friction surface is concerned.


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    Titel :

    Thermomechanische Einflüsse auf die Tribologie von Synchronisierungen


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    189 Seiten, 151 Bilder, 20 Tabellen, 54 Quellen


    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch