Alternative Synchronisierungen für Handschaltgetriebe, Automatisierte Schaltgetriebe und Doppelkupplungsgetriebe

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Synchronisierungen werden in Handschaltgetrieben, Automatisierten Schaltgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben zum Schalten der Gänge verwendet. Für moderne Anwendungen steigen die Anforderungen an Synchronisierungen vor allem hinsichtlich Synchronkapazität und Schleppmoment. Die Standardsynchronisierung (auch Borg Warner Synchronisierung genannt) ist diesbezüglich limitiert. Alternative Synchronisierungskonzepte könnten diese Anforderungen besser erfüllen, vor allem wenn sie die Leistungsfähigkeit der Synchronisierung verstärken können. Mit dieser Arbeit wurde erstmals eine Kategorisierung und Beschreibung der Systeme erstellt, die dies ermöglichen. Weiters wurde eine Berechnungsgrundlage für die sichere Auslegung dieser Systeme geschaffen. Auf Basis von jahrelangen Erfahrungen wurden die zusätzlich zu berücksichtigenden Auslegungskriterien bestimmt. Mit dieser Grundlage sollte es dem Getriebeentwickler möglich sein eine Auslegung für verschiedene Systeme durchzuführen und gegenüber zu stellen. Nach der Aufarbeitung des Stands der Technik sowie der Grundlagen bezüglich Synchronisierungen, Getriebe und Schaltkomfort wurden die Berechnungsmethoden und konkrete Formeln hergeleitet. Anschließend wurde eine neuartige Synchronisierung für ein Handschaltgetriebe komplett funktional entwickelt. Die vorgestellt Systematik wurde also anhand eines konkreten Beispiels angewandt und damit abgesichert. Zentrale Werkzeuge hierfür sind ein Schaltkomfortprüfstand, der reproduzierbare Bewertungen der wesentlichen Schaltkomfortphänomene ermöglicht und ein Schaltkomfortmodell (Systemsimulation) des gesamten Triebstrangs, welches alle relevanten Einflüsse auf den Schaltkomfort abzudecken imstande ist. Schließlich wurde das aktuelle Thema Verbrauchseinsparung im Doppelkupplungsgetriebe durch Einsatz von selbstverstärkenden Synchronisierungen aufgearbeitet. Es wurde ein Berechnungsmodell für die Verbrauchseinsparungs-Abschätzung durch reduziertes Schleppmoment und durch Druckabsenkung während der Schaltung aufgebaut und für ein Beispielgetriebe angewandt. Auf Basis einer bereits bei hofer powertrain bestehenden Entwicklungsumgebung in einem VW Passat wurde die Wirksamkeit einer selbstverstärkenden Synchronisierung hinsichtlich Schaltkraftabsenkung in Hardware bewiesen. Es wurde hierfür eine selbstverstärkende Synchronisierung ausgelegt und in Hardware umgesetzt. Anschließend wurde die Wirksamkeit im realen Betrieb durch Schaltkraftmessungen verifiziert. Die Ergebnisse von Prüfstand- und Fahrzeugmessungen zeigen eine sehr gute Korrelation zu den Berechnungen und Systemsimulationen. Für ein Handschaltgetriebe wurde durch Einsatz von Selbstverstärkung eine Einfachkonussynchronisierung entwickelt, die in der Performance eine herkömmliche Doppelkonussynchronisierung übertrifft. Für ein Doppelkupplungsgetriebe wurde eine selbstverstärkende Doppelkonussynchronisierung umgesetzt, die im Vergleich zu einer herkömmlichen Dreifachkonussynchronisierung sogar eine Reduktion der Schaltkraft (und damit der Aktuierungsenergie) um ca. 50% ermöglicht.