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2012 | Buch

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Das Getriebebuch

verfasst von: Dr. Robert Fischer, Prof. Dr. Gunter Jürgens, Prof. Dr.-Ing. Ferit Küçükay, Dipl. Ing. Rolf Najork, Dr.-Ing. Burkhard Pollak

Verlag: Springer Vienna

Buchreihe : Der Fahrzeugantrieb/Powertrain

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Die Getriebetechnik hat einen bedeutenden Einfluss auf Verbrauch, Fahrbarkeit, Gewicht und Kosten von Fahrzeugen. Die Relevanz dieser Eigenschaften hat in der jüngeren Vergangenheit wesentlich zugenommen, und in der Wechselwirkung mit dem gesamten Antriebsstrang bzw. dem Gesamtfahrzeug werden Getriebe zunehmend wichtiger.

Mit dem Auftreten der Hybridtechnik ist noch mehr Leben in die Getriebewelt gekommen. Die Freiheitsgrade nehmen weiter zu und vielfältige Kombinationen aus Getriebe, Verbrennungsmotor und E-Motor sind machbar. Das Getriebebuch hat zum Ziel, das System- und Methodenwissen zur Getriebetechnologie darzustellen sowie Funktionen und Wechselwirkungen kennen zu lernen. Abstrahierend werden die zahlreichen Komponenten und Sub-Systeme eingeführt, so dass eine zeitlose Kompetenz vermittelt wird. Mit dem Wissen dieses Buches können auch neue Getriebekonzepte bewertet und entwickelt werden.

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Kernaufgabe der Fahrzeuggetriebe

Zusammenfassung

Die Grundlagen der Antriebsstrangauslegung sind das zentrale Element dieses Kapitels und die Basis für die Methoden- und Systemkompetenz zu Fahrzeuggetrieben. Zu Beginn werden die Kräfte am Fahrzeug und die Zusammensetzung des Zugkraftbedarfs erläutert. Diesem steht die Momentenbereitstellung des Antriebsstrangs gegenüber. Der Zusammenhang dieser beiden Größen, Bedarf und Verfügbarkeit von Zugkraft, wird sowohl für den Fall der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit als auch für Beschleunigungsvorgänge in Abschnitt 1.1 und 1.2 aufgezeigt.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

2. Schaltdynamik und Komfort

Zusammenfassung

Bisher sind Anforderungen an Getriebe eingeführt, die mittels mehrerer Gänge und entsprechender Gangwechsel erfüllt werden. Dieses Kapitel beschreibt in Abschnitt 2.1 die unterschiedlichen Abläufe einer Schaltung und vergleicht die ideale Schaltung mit qualitativ nicht akzeptablen Schaltungen. Sowohl die schaltungsbedingten Momentenänderungen als auch der Motor regen den Triebstrang zum Schwingen an. In Abschnitt 2.2 werden auftretende Schwingungsformen und Eigenfrequenzen besprochen sowie Maßnahmen zur Reduktion dieser Schwingungserscheinungen erläutert.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

3. Elemente der Leistungsübertragung

Zusammenfassung

Mit den in Kap. 1 dargelegten Anforderungen aus Systemsicht werden im Folgenden die Elemente zur Leistungsübertragung besprochen. Aus ihnen lassen sich durch Kombination und Verschaltung zusammen mit den Betätigungssystemen (Kap. 4) Getriebe konfigurieren; eine Auswahl wird in Kap. 6 und 8 vorgestellt. Sie liegen im Leistungsfluss zwischen Motor und Rädern und erfüllen die Funktion der Drehzahl- und Momentenangleichung, sowohl in stationären als auch instationären Betriebszuständen. Die wichtigsten Elemente werden in jeweils eigenen Abschnitten behandelt, konstruktive Ausgestaltungen und die gebräuchlichsten Bauformen werden gezeigt. In einer abstrahierten Darstellung sind in Abschnitt 3.1 zunächst die physikalischen Grundlagen und Wirkprinzipien eingeführt. Auf dieser Basis lassen sich die unterschiedlichen Charakteristika und Eigenschaften erarbeiten.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

4. Betätigungs-, Servo- und Hilfssysteme

Zusammenfassung

Entsprechend der in Kap. 1 eingeführten Kernaufgaben der Getriebe ergeben sich die Aufgaben der Leistungsübertragung und ihrer Schaltung oder Modulation (Kap. 3). Dazu werden Betätigungsund Servosysteme eingesetzt. Darüber hinaus sind Schmierung und Kühlung der Getriebe sicherzustellen, dies wird mit entsprechenden Hilfssystemen erreicht. Dabei ergeben sich für unterschiedliche Getriebeausführungen (vgl. Kap. 6) individuelle Anforderungen und Funktionalitäten.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

5. Steuerung und Regelung

Zusammenfassung

Im Unterschied zu manuellen Getrieben werden automatisierte Schaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe, Automatikgetriebe und stufenlose Getriebe mit zusätzlichen Komponenten ausgestattet, die eine teilweise oder vollständige Automatisierung des Schaltvorgangs erlauben. In diesem Kapitel werden die Prinzipien der Steuerung und Regelung allgemein beschrieben, einzelne Aspekte anhand von Doppelkupplungsgetrieben erläutert.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

6. Getriebekonstruktionen für Pkw-Anwendungen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel stehen Konstruktionen von Pkw-Getrieben im Fokus, die in Groß- oder Kleinserien verbaut werden. Getriebeanwendungen außerhalb des Pkw-Bereichs werden in Kap. 8 vorgestellt. Die im Folgenden betrachteten Getriebeanwendungen in Pkw können in Stufen- und Stufenlosgetriebekonzepte unterteilt werden. Stufengetriebekonzepte stellen Getriebevarianten dar, welche eine endliche Anzahl von Gängen besitzen. Dazu gehören

Handschaltgetriebe (MT, manual transmission)
automatisierte Handschaltgetriebe (AMT, automated manual transmission)
Doppelkupplungsgetriebe (DCT, double clutch transmission)
Automatikgetriebe (AT, automatic transmission) Ihnen ist die Verwendung von Zahnrädern zur Leistungsübertragung sowie Schaltelementen zur Realisierung der prinzipbedingt notwendigen Übersetzungswechsel gemein.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

7. Elektrifizierung des Antriebsstrangs

Zusammenfassung

Bereits in Kap. 1 und auch in Kap. 6 sind Aspekte der Elektrifizierung gestreift worden. In diesem Buch ist den Hybrid- und Elektroantrieben ein eigenes Kapitel eingeräumt, die Gründe dafür sind:

Auch Elektrofahrzeuge verwenden Komponenten der Leistungsübertragung — durch entsprechende Übersetzungen können die Elektromaschinen kompakter ausgeführt werden.
DieMechanismen zur Verbrauchsreduktionmit Hilfe von Getrieben oder durch Elektrifizierung sind sehr ähnlich, im letzteren Fall aber mit mehr Freiheitsgraden. In Abschnitt 1.3.6 ist bereits angedeutet worden, welche Potenziale nutzbar sind. Das bedeutet auch, dass bei der Elektrifizierung Einfluss auf die Getriebesysteme genommen werden muss.
Die Elektrifizierung geschieht üblicherweise im oder am Getriebe, meist auch im gleichen Bauraum. Hier werden Leistungen aufgeteilt und summiert — mit Hilfe von Planetenstufen.
Beim elektrischen Fahren ist eine Mehrstufigkeit auch vorteilhaft, sei es, um die Fahrbarkeit zu verbessern, sei es, um über optimalere Betriebspunkte eine höhere Reichweite zu erzielen.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

8. Getriebeanwendungen außerhalb des Pkw-Bereichs

Zusammenfassung

Über die in Kap. 6 vorgestellten Anwendungen der Pkw-Getriebe hinaus gelten bei Anwendungen in Lastkraftwagen (Lkw), Bussen, Traktoren, Motorrädern oder Rennwagen weitere Anforderungen und Spezifika für Getriebesysteme. Alle bisher gezeigten physikalischen Gesetzmäßigkeiten lassen sich analog anwenden. Bei der Entwicklung sind jedoch zusätzliche Funktionen und Anforderungen zu berücksichtigen, während andere Kriterien in den Hintergrund treten. Die in Kap. 1 hergeleitete Notwendigkeit, Drehzahlen und Momente der Antriebsmaschine auf die jeweiligen Fahr- oder Betriebszustände passend zu übersetzen, bleibt die Kernfunktion.

Robert Fischer, Gunter Jürgens, Ferit Küçükay, Rolf Najork, Burkhard Pollak

Backmatter

Titel: Das Getriebebuch
verfasst von: Dr. Robert Fischer
Prof. Dr. Gunter Jürgens
Prof. Dr.-Ing. Ferit Küçükay
Dipl. Ing. Rolf Najork
Dr.-Ing. Burkhard Pollak
Copyright-Jahr: 2012
Verlag: Springer Vienna
Electronic ISBN: 978-3-7091-0877-2
Print ISBN: 978-3-7091-0876-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-7091-0877-2

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