17. März 2011

Neue Herausforderungen

Das CTI-Getriebesymposium, welches vom 29. November bis am 2. Dezember 2010 in Berlin stattgefunden hat, wurde erneut als Grossanlass der Getriebebauer angesehen und von mehr als 900 Fachleuten aus Wissenschaft und Industrie besucht. 90 Vorträge wurden in parallelen Sektionen gehalten, so konnte sich jeder Besucher sein persönliches Programm zusammenstellen.

Neue Herausforderungen

Prof. Dr.-Ing. Ferit Kücükay, Vorsitzende des Anlasses und Direktor des Instituts für Fahrzeugtechnik der Technischen Universität Braunschweig bei seiner Eröffnungsansprache zum Getriebe-Symposium. (Quellen: CTI, Andreas Lerch, TU Darmstadt, Volkswagen)

VON ANDREAS LERCH

Von den zehn Vortragsblöcken beschäftigten sich bei dieser Ausgabe immerhin deren fünf mit der Elektrifizierung des Antriebstranges, zwei behandelten Entwicklungstools und -werkzeuge und je in einem Vortragsblock ging es um Komponenten, Stufenautomaten und Doppelkupplungsgetriebe, CVT und Toroidgetriebe. Nicht nur die Motorenbauer, sondern auch (oder vielleicht sogar vor allem) die Getriebebauer werden mit den neuen Antriebssystemen zu neuen kreativen Lösungen getrieben.
Sind zwei Motoren in einem Fahrzeug verbaut, deren Drehmoment aber auf den gleichen Antriebsstrang geleitet werden muss, gehört es zur Aufgabe des Getriebebauers, entsprechende Leistungszusammenführungen oder auch -verzweigungen zu entwickeln und zu konstruieren.

BEV und HEV

Prof. Dr.-Ing. Stephan Rinderknecht von der Technischen Universität Darmstadt beschrieb in seinem Referat die vielen verschiedenen Arten von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEV – Battery Electric Vehicle) und Hybridfahrzeugen (HEV – Hybrid Electric Vehicle). Er erklärte, das grössere Interesse der Öffentlichkeit an den alternativen Antrieben sei nicht zuletzt durch die Anstrengungen der Politik zustande gekommen. Durch finanzielle Steuermassnahmen wurde die Entwicklung von Fahrzeugen mit geringeren Emissionen gefördert und kamen ins Gespräch. Überall sind Prototypen entstanden, welchen bis heute jedoch noch häufig die Kraft zum Durchbruch fehlt.
Der Referent unterschied bei den HEV zwei Einteilungen: Zum einen gibt es die Gruppierung Mikro-, Mild- und Fullhybrid, welche vor allem die Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebteils und die Anzahl von Teilsystemen zur Unterscheidung heranzieht und zum anderen die Gruppierung serieller Hybrid, paralleler Hybrid und Powersplit, welche die Schaltung von Elektromotor und Verbrennungsmotor beschreibt.
Bei den BEV unterschied er drei Gruppen nach der Positionierung der Elektromotoren: Fahrzeuge mit Radnabenmotoren, zentraler Elektromotor mit der Drehmomentverteilung über ein Differenzial und den parallelen Elektroantrieb, bei welchem zwei Motoren über Antriebswellen die Räder antreiben.

Spezifische Anforderungen

Die Untersuchungen haben Prof. Rinderknecht gezeigt, dass die Qualität der Kraftübertragung auch bei den neuen Antriebsarten hauptsächlich von der Analyse der Anforderungen und von der gesamten Systemplanung abhängen. Es können auch in Zukunft bessere Lösungen gefunden werden, wenn bereits in der Planungsphase klar ist, was vom Antriebsstrang verlangt werden soll. Dazu müssen immer die Wirkungsgrade, die Kosten, der Platzbedarf, der Komfort, die Längsdynamik und die Sicherheit diskutiert werden. Was alles mit den budgetierten Kosten erreicht werden kann, wird einen entwicklungsmässigen Kompromiss ergeben, und damit dieser Kompromiss für den Endverbraucher möglichst positiv ausfällt, ist es eben wichtig, dass die Ingenieure des Antriebstrangs bereits bei der Fahrzeugplanung mitarbeiten. Spezielle Anforderungen ergeben sich beispielsweise bei Radnabenmotoren (grosse ungefederte Masse) oder bei sehr hochdrehenden Elektromotoren (n>20000/min).
Er hält jedoch fest, dass gerade im Hardware-Bereich die Kraftübertragung aus einem grossen Erfahrungsschatz zehren könne. Es gehe nicht zuletzt darum, die bereits gemachten Entwicklungen intelligent zusammenzubauen und für die neuen Anforderungen (vor allem im Hybridbereich), entsprechende Zusatzbaugruppen zu entwickeln.

P2-Hybrid

Dipl. Ing. Dierk Reitz von der LUK GmbH & Co. KG unterschied in der Anwendung der Mild-Hybrid-Antriebe zwei Generationen: P1 verbindet den Verbrennungsmotor direkt mit dem Elektromotor, während in der zweiten Generation P2 eine Kupplung dazwischen gefügt ist. Das bedeutet, dass mit P1-Systemen grundsätzlich nicht rein elektrisch gefahren werden kann. In Zusammenarbeit mit dem Volkswagenwerk wurde im vergangenen Jahr der Touareg-Hybrid als erster P2-Hybrid auf den Markt gebracht. In diesem grossen Fahrzeug mit einem 440-Nm-V8-Verbrennungsmotor wurde eine Elektromaschine von 34 kW zwischen die Kurbelwelle und die Getriebeeingangswelle gebaut. Um den P2-Standard zu erreichen, wurde eine Einscheiben-Trockenkupplung dazugeschaltet, welche neben dem normalen Leerlauf auch die Start-Stopp-Automatik und den reinen Elektroantrieb ermöglicht – und das trotz dem eingebauten 8-Gang-Stufenautomaten mit Drehmomentwandler.
Läuft der Verbrennungsmotor, ist die Kupplung geschlossen, damit kann die Elektromaschine als Generator angetrieben und das Fahrzeug bewegt werden. Steht der Verbrennungsmotor still, muss die Kupplung geöffnet sein, so kann entweder elektrisch gefahren (bis ca. 50 km/h) oder Bremsenergie zurückgewonnen werden (Rekuperation).
Als weitere spezielle Entwicklung will der Kupplungslieferant LUK für die Zukunft die Kupplung in die Elektromaschine hineinbauen, um somit die Baulänge des Hybridmoduls nicht zusätzlich zu vergrössern.
Wahrscheinlich wird genau diese Integration der Kupplung in die Elektromaschine eine Zusatzentwicklung sein, wie sie Prof. Rinderknecht in seinem Vortrag angedeutet hat.

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