Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zur ganzheitlichen Bewertung der Getriebeverluste auf Komponentenebene im Systemzusammenhang des Gesamtfahrzeugs. Um den Energiebedarf aus Wandlungs- und Übertragungsverlusten des Antriebs auf Basis der Komponentenwirkungsgrade vollständig abzubilden, werden alle Verluste der Energieübertragungskette erfasst und in einer Gesamtfahrzeugsimulation verknüpft. Auf diese Weise können die Wechselwirkungen der Komponenten berücksichtigt werden. Das Getriebe steht aufgrund seiner Einflussnahme auf die Gesamttriebstrangverluste durch den inneren und den äußeren Wirkungsgrad im Fokus der Betrachtung. Die Verluste für manuelle und automatisierte Getriebe werden mit einem mittels Messungen verifizierten Berechnungsmodell identifiziert. Dies erlaubt die Berechnung des Gesamtgetriebewirkungsgrads sowie der Verluste der Einzelkomponenten in Abhängigkeit verschiedener Umgebungsparameter auf Basis empirischer Ansätze. Die Ergebnisse für die dissipativen Verluste in Getrieben zeigen, dass betriebspunktabhängig bis zu 80 % der Verluste auf die Lager und die Verzahnungen zurückzuführen sind. Die Wandlungs- und Übertragungsverluste der weiteren Antriebselemente sowie die den Fahrwiderständen untergeordneten Radlagerverluste und Restbremsmomente werden messtechnisch im Gesamtfahrzeug und mit speziell für den Anwendungszweck aufgebauten Komponentenprüfeinrichtungen erfasst. Die Ergebnisse für Getriebe- und Triebstrangeffizienz werden für ein beispielhaft ausgewähltes Mittelklassefahrzeug mit 7-Gang Doppelkupplungsgetriebe generiert. Die Analysen erfolgen unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen und werden sowohl im Neuen Europäischen Fahrzyklus, als auch im repräsentativen Kundeneinsatz bewertet. Dabei wird auf Erfahrungen der 3F-Methodik zurückgegriffen. Die Ergebnisse zeigen einen signifikanten Anstieg des Getriebewirkungsgrads für sportlichere Fahrweise und dynamischere Fahrumgebungen. Durch Optimierung des inneren Getriebewirkungsgrads auf Basis einer Verbesserung der Oberflächenrauigkeit der Verzahnung und des äußeren Getriebewirkungsgrads mittels längerer Achsgetriebeübersetzung wird gezeigt, dass einzelne Maßnahmen für unterschiedliche Kundengruppen und Fahrzeugeinsatzspektren zu verschieden guten Resultaten führen. Für die optimierte Verzahnungsoberfläche zeigt sich, dass insbesondere bei schonender und durchschnittlicher Fahrweise, in städtischer und ländlicher Umgebung, auf Komponentenebene sowie auf Systemebene Energieeinsparungen erzielt werden können. Die längere Getriebeübersetzung führt aufgrund der energetisch optimierten Betriebspunkte vor allem im Stadtverkehr zu deutlichen Wirkungsgradvorteilen.

    This thesis contributes to the holistic evaluation of transmission losses at component level with regard to the system context of the overall vehicle. Not only efficiencies at component level, but also their interactions at system level are taken into consideration to determine the energy demand due to conversion and transfer losses. In this regard, transmissions have a key position due to the inner and outer efficiency. The losses for manual and automated transmissions are identified using a calculation model. This model is based on empirical approaches and verified by measurements. It allows the calculation of the overall transmission efficiency and the losses of the individual components as a function of various environmental parameters. The results for the dissipative losses in transmissions show that, depending on the operating point, up to 80 % of the losses are caused by bearings and gearings. The conversion and transfer losses of further drive elements as well as wheel bearing losses and residual braking torques are measured within the total vehicle and specially constructed component test benches. The investigations for transmission and drive train efficiency are carried out for a mid-size car with 7-speed dual clutch transmission. The analyses take place under consideration of the environmental conditions and are evaluated both in the New European Driving Cycle and in representative customer use. Therefore, the 3D method is used. The results show a significant increase in the transmission efficiency for a more sporty driving style and dynamic driving environments. The optimisation of the internal transmission efficiency is based on an improvement in the surface roughness of teeth. The outer transmission efficiency is enhanced by changing the axle drive ratio to a longer one. The results vary for different driving styles and driving environments. For the optimised tooth surface, energy savings can be particularly achieved for mild and average driving style in (extra-) urban environment. The energy savings are evident on component and system level. The longer gear ratio leads to significant system efficiency benefits due to energy-optimised operating points in urban traffic.


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    Titel :

    Verlustermittlung in Fahrzeugantrieben


    Weitere Titelangaben:

    Transmission losses in automotive power transmission


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2015


    Format / Umfang :

    159 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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