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TU Berlin

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Verschleissvorgänge im automobilen Triebsstrang

Lupe

Verschleiss und Reibung sind in fast allen technischen Systemen permanent auftretede Vorgänge und haben oft negativen Einfluss auf das Systemverhalten.
Man unterscheidet zwischen abrasiven, adhäsiven und errosiven Verschleiss, je nachdem welche Effekte an den Grenzflächen der tribologischen Teilsysteme auftreten.

Verschleissvorgänge hängen neben den topologischen Eigenschaften der beteiligten Komponenten von den auftretenden Bewegungsparametern wie Geschwindigkeit und Normalkraft ab.

Häufig wird versucht die Auswirkungen von Verschleiss und Reibung durch geeignete Konstruktionsmaßnahmen, Veränderungen der Oberflächeneigenschaften (Schleifen,Polieren) und durch die Verwendung von Schmierstoffen zu minimieren. In anderen Fällen, wie beispielsweise in Kupplungs- und Synchronisierungssystemen ist Reibung expliziert erwünscht und stellt eine integrale Komponente des Betriebsverhaltens dar. 

Neben der Veränderung des Systemverhaltens, die den Einsatz von Reglern erheblich erschweren, kann Verschleiss auch zu einem Totalausfall der entsprechenden Systemkomponenten führen und umfangreiche Reparatur- und Wartungsmaßnahmen erforderlich machen.

Deshalb sollen im Rahmen dieses Forschungsprojektes umfangreiche Untersuchungen und Dauerlaufversuche am fachgebietseigenen Getriebeprüfplatz durchgeführt werden, in deren Fokus die Kupplungs- und Synchronisierungssysteme von modernen automatisierten Schaltgetrieben, die Identifizierung und Modellierung von Verschleissprozessen stehen.

Durch die aus den Versuchen gewonnenen Ergebnisse sollen zum einen Lebendauerprognoseverfahren entwickelt und zum anderen die verwendeten Reglerstrukturen robust gemacht werden. Das Forschungsziel ist die Integration der Verschleißmodelle in die Regelung des Getriebes zur Reduzierung des zukünfigen Verschleißes und zur Garantie einer geforderten Lebensdauer.

Die um die Verschleissmodelle erweiterten Regelungsmethoden werden abschließend mit herkömmlichen Regelungsmethoden verglichen und evaluiert.

Beurteilung der Messmethoden

Bevor mit den eigentlichen Verschleißuntersuchungen begonnen wird, müssen geeignete Mess- und Beobachtungsmethoden zur "Verschleissmessung" am Getriebesystem identifiziert werden.

Zum gegenwärtigen Zeitplan werden unterschiedliche Strategien in Betracht gezogen:

• Online Messung

Die Erfassung von Temperaturen und deren Verteilungen im Kupplungs- und Synchronisierungssystem erfolgt mit Hilfe von drahtlosen Sensorknoten. Dabei müssen die Sensorknoten zuverlässig über eine drahtlose Verbindung mit Energie versorgt werden.

• Offline Messung

Die Beurteilung der Veränderungen der Oberflächentopographie von Kupplungs- und Synchronkörperreibbelägen erfoglt durch bildgebende Verfahren (z.B. Konfokalmikroskopie oder 3D-Profillaser). Der abrasive Verschleiß der Kupplungsreibbeläge wird durch die Erfassung der Gewichtsreduktion mittels Präzisionswaagen bestimmt.

• Beobachtung

Die Erfassung des Reibverhaltens erfolgt über den Reibungskoeffizienten, welcher aus den Betriebsgrößen geschätzt wird. Zur Schätzung des Reibungskoeffizienten muss neben den gemessenen Drehmomenten die Anpresskraft bekannt sein. Diese kann mit Hilfe eines Modells aus den Betriebs- und Einflussgrößen geschätzt werden.

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