3D Thermo-mechanical simulation of a double cone synchronizer with carbon friction lining

Abstract

Aufgrund steigenderAnforderungen an moderne Handschalt-und Doppelkupplungsgetriebe werden Getriebekomponentenhöhere Leistungsdichtenabverlangt. Der Einsatz von Carbon im Vergleich zu metallischen Reibbelägen verbessert die Leistungsfähigkeit deutlich.Vor allem im PKW-Bereichwerdendünnwandige tiefgezogene Synchronringeaus Blech verwendet, um Kosten einzusparen. Während dem Schaltvorgang verformen sich dietiefgezogenenRingedeutlich, was in einer ungleichmäßigen Pressungsverteilung über der Reibfläche resultiert. In Kombination mit der niedrigenWärmeleitfähigkeit von Carbon-gegenüber metallischen Reibbelägen, tritt während einer Schaltung bei ungleichmäßigen Pressungen eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über der Reibfläche auf. Die daraus resultierende thermische Dehnung führt zu selbstverstärkenden Effekten und kann lokal erhöhte Spitzentemperaturen zur Folge haben. Im Rahmen dieser Arbeit istein bestehendes thermo-mechanisches 2D Modell auf 3D zu erweitern, um die ungleichmäßige Pressungsverteilung und die daraus resultierende ungleichmäßige Temperaturverteilung auf der Reibfläche einer Einfachkonus-Synchronisierung genauer zu analysieren. Die einzelnen Arbeitsschritte lauten:1.Einarbeitung in die Grundlagen von Synchronisierungen und Aufbereitung des Stand der Technik2.Vergleich unterschiedlicher Konzepte zur Simulation der Reibphase einer Synchronisierung3.Erweiterung des bestehenden 2D thermo-mechanischen Modells einer Doppelkonus-Synchronisierungauf 3D4.Durchführung einer Konvergenz und Plausibilitätsanalyse und Abgleich der Ergebnisse mit dem bestehenden 2D-Modell5.Anpassung bestehender Auswerteskriptezur Darstellung des Temperatur-und Pressungsverlaufs auf denReibflächen6.Variation von geometrischen Einflussgrößen und Beurteilung deren Einfluss auf den thermischen Haushaltder Synchronisierung