Gisbert Lechner

Maß;nahmen zur Verringerung von Losteilschwingungen in Fahrzeuggetrieben

Gerauschminimierung bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen nimmt an Bedeutung zu. Steigende Komfortanspruche der Kunden und scharfere Gesetze zur Einhaltung von Gerauschemissionen geben diesem Ziel ein immer gros;eres Gewicht. Das Getriebe eines Kraftfahrzeugs stellt neben dem Verbrennungsmotor eine wesentliche Gerauschquelle dar. Anhand von experimentellen Analysen am Insitut fur Maschinenelemente der Universitat Stuttgart wurden in Prufstandsversuchen Mas;nahmen zur Verringerung von Losteilschwingungen in Fahrzeuggetrieben aufgestellt.

Überblick über das System Verkehr — Fahrzeug — Getriebe

Die Verflechtungen zwischen Verkehr und Verkehrstechnik einerseits und Gesamtwirtschaft andererseits sind eng und fundamental. Verkehrsvorgange haben eine volkswirtschaftliche Basisfunktion ahnlich der des Geldes, ohne die eine moderne arbeitsteilige Volkswirtschaft mit komplizierten Kreislaufvorgangen nicht funktionsfahig ist, Bild 2.1.

Zuverlässigkeit und Erprobung von Fahrzeuggetrieben

Neue gesetzliche Auflagen, z. B. bei der Produkthaftung und im Umweltschutz, kurzere Innovationszeiten und gestiegene Kundenerwartungen erfordern immer grosere Anstrengungen, um zuverlassige und sichere Produkte herzustellen. Um dies zu erreichen, mussen bereits wahrend der Entwicklung des Produkts gewisse Grundregeln berucksichtigt werden. Die wichtigsten Grundregeln, die es bei der Entwicklung von Fahrzeuggetrieben zur Gewahrleistung der Zuverlassigkeit zu beachten gilt, sind im folgenden dargestellt: genaues Lastenheft, moglichst wenig Einzelteile, Verzicht auf Risikoteile, Austauschbarkeit von Verschleisteilen, Rechnersimulation des praktischen Einsatzes, Untersuchen des dynamischen Verhaltens des Triebstrangs, fruhzeitige Komponenten-Versuche, umfangreiche Prufstands- und Fahrerprobung, strengste Qualitatssicherung im Haus und bei Zulieferanten, Stichprobenkontrollen in der Serie.

Rechnerunterstützte Getriebeentwicklung, Fahrsimulation

Moderne Entwicklungsverfahren wie “Simultaneous Engineering” oder “Rapid Proto-typing” (Kapitel 14.5) mussen sich in zunehmendem Mase auf der Simulation technischer und technologischer Vorgange abstutzen. Durch derartige Rechnersimulationen lassen sich Entwicklungszeiten abkurzen und damit Entwicklungskosten senken /15.1/.

Hinweise zur Auslegung und Gestaltung weiterer Konstruktionselemente von Fahrzeuggetrieben

In diesem Kapitel wird die Theorie, Auslegung und Gestaltung der Lager, Schmierung, Gehause, Abdichtungen und Dauerbremsanlagen von Fahrzeuggetrieben behandelt. Ziel ist es dabei, Hinweise fur den Umgang mit diesen Konstruktionselementen zu geben. Bei den heute hochentwickelten Berechnungsverfahren, wie beispielsweise der Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Gehauseberechnung oder der betriebsfesten Lagerauslegung, wurde ein Behandeln aller Details zu weit gehen. An den entsprechenden Stellen wird auf weiterfuhrende Literatur verwiesen.

Systematik der Fahrzeuggetriebe: Konstruktive Grundkonzepte

In diesem Kapitel werden konstruktive Grundkonzepte der Fahrzeuggetriebe systematisch vorgestellt. Daraus abgeleitete Konstruktionen werden in Kapitel 12 “Beispiele ausgefuhrter Konstruktionen” exemplarisch behandelt.

Beispiele ausgeführter Konstruktionen von Fahrzeuggetrieben

In diesem Kapitel werden exemplarisch Getriebekonstruktionen vorgestellt und ihr konstruktiver Aufbau besprochen. Bezuglich der Raderanordnungen der vorgestellten Getriebe kann auf die Getriebeschemata in Kapitel 6 zuruckgegriffen werden. Dies gilt insbesondere fur Mehr-Gruppengetriebe.

Zusammenarbeit Verbrennungsmotor — Getriebe

In Kapitel 3 wurden der Leistungsbedarf und das Leistungsangebot behandelt. Danach wurden in Kapitel 4 die Grundlagen fur die Wahl der Ubersetzungen erarbeitet. In diesem Kapitel geht es nun um die Abstimmung des Getriebes auf Motor und Fahrzeug. Dabei handelt es sich um Problemstellungen der Fahrzeuglangsdynamik. Die Optimierung des Antriebsstrangs und seiner Komponenten erfolgt durch rechnerische Fahrsimulation, Fahr- und Priifstandsversuche. Die Komponenten des Antriebsstrangs — Motor, Anfahrelement, Schaltgetriebe, Endantrieb etc. — mussen dabei “passend” zusammengefuhrt werden. Diese Abstimmung wird als “Powertrain — Matching” bezeichnet. Die wesentlichen Optimierungskriterien sind dabei Fahrleistungen, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und Fahrkomfort.

Auslegung und Gestaltung von Wellen

Eine besondere Bedeutung bei der Auslegung von Fahrzeuggetrieben kommt der Gestaltung und Berechnung der Getriebewellen zu. Die Wellendurchmesser bestimmen entscheidend den Achsabstand eines Getriebes und damit seine Grose. Getriebewellen mussen daher besonders sorgfaltig auf Festigkeit und Verformung ausgelegt werden.

Hydrodynamische Kupplungen und Drehmomentwandler

Der Verbrennungsmotor weist eine Mindestdrehzahl auf. Zum Anfahren aus dem Fahrzeugstillstand mus die Drehzahllucke zwischen niedrigster Motorbetriebsdrehzahl und der stillstehenden Getriebeeingangswelle geschlossen werden. Der hydrodynamische Drehmomentwandler ist das Standard-Anfahrelement bei konventionellen Automat-getrieben. Er ist nicht nur ein Drehzahlwandler (Kupplung), sondern ein Drehzahl-/ Drehmomentwandler (Getriebe). Nachfolgend steht der hydrodynamische Drehmomentwandler im Vordergrund. Die hydrodynamische Kupplung bzw. die hydrodynamische Stromungsbremse (Retarder) sind „reduzierte“ Wandler und gehorchen der gleichen Theorie.