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Auslegung und Konstruktion eines 8-Gang Hybrid-Automatikgetriebes für Frontqueranwendung
B.Eng. Maik Mittelstädt Technische Fachhochschule Berlin Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Tilman Schlenzka (TFH) In Zeiten hoher Kraftstoffpreise aufgrund knapper werdender Ressourcen sowie der Notwendigkeit zur Verringerung des CO2-Ausstoßes wird die Automobilindustrie vor neue Herausforderungen gestellt. Gleichzeitig erhebt der Kunde immer höhere Ansprüche hinsichtlich Fahrleistung und Komfort. Zukünftige Getriebesysteme können einen wesentlichen Beitrag zur Verbrauchs- und Emissionsreduktion leisten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein 8-Gang Hybrid-Automatikgetriebe für die Frontqueranwendung ausgelegt und konstruiert, das aufgrund der innovativen Getriebestruktur in Verbindung mit dem Hybridkonzept den zukünftigen Anforderungen gerecht wird. Ausgangsbasis der Konstruktion bildet die Getriebestruktur für ein 8-Gang Automatikgetriebe in Planetenbauweise. Die Struktur zeichnet sich zum einen durch eine geringe Anzahl von Bauelementen aus. So sind an der Umsetzung der 8 Gangstufen lediglich 6 Schaltelemente und 3 Planetenradsätze beteiligt. Zum anderen sind in jeder Gangstufe nur 3 Schaltelemente geöffnet. Aufgrund der hohen Gangzahl konnte eine Spreizung von 6,84 realisiert werden, welche in Verbindung mit den kleinen Gangsprüngen Vorteile hinsichtlich Verbrauch und Fahrleistungen ermöglichen. Neben dem weiten Übersetzungsbereich entstand durch die Integration einer elektrischen Maschine weiteres Potential zur Verbrauchs- und Emissionsreduktion. Die permanenterregte Synchronmaschine erreicht eine dauerhafte Leistung von 10,9 kW und ermöglicht somit die hybriden Funktionen Motor- Start-Stop, Boost, Rekuperation sowie elektrisches Anfahren und Rangieren bis hin zum zeitweisen rein elektrischen Fahren. Die Anbindung der E-Maschine erfolgte über einen Kettentrieb an der Getriebeeingangswelle. Das damit umgesetzte parallele Hybridkonzept erlaubt eine Übersetzung zwischen elektrischer Maschine und Getriebeeingang. Gegenüber einer koaxialen Anordnung kann somit das elektrische Zugkraftangebot gesteigert werden, infolgedessen die hybridspezifischen Potenziale besser ausgeschöpft werden können. Trotz der erhöhten Funktionalität durch Hybridtechnik sowie den 8 Gangstufen konnte eine Vergrößerung des axialen Bauraumbedarfs gegenüber aktuellen Konstruktionen vermieden werden. Die bauraumneutrale Konstruktion wurde einerseits durch den Entfall des hydrodynamischen Drehmomentwandlers möglich, andererseits konnte durch eine optimale Anordnung der Komponenten eine kurze Bauweise gewährleistet werden. Dazu wurden mehrere Konzeptvarianten hinsichtlich Package und Funktionalität untersucht und bewertet. Um den Bauraumbedarf realistisch beurteilen zu können und die Funktionssicherheit zu gewährleisten, wurden alle relevanten Maschinenelemente ausgelegt und darüber hinaus hinsichtlich Belastungen, Tragfähigkeit und Lebensdauer optimiert. Mit zwei zusätzlichen Fahrstufen gegenüber den aktuell am Markt befindlichen Automatikgetrieben für die Frontqueranwendung nimmt das in dieser Arbeit ausgelegte und konstruierte Getriebe eine Alleinstellung ein. Die Möglichkeiten zur Verbrauchs- und Emissionsreduktion versprechen zudem ein hohes Marktpotenzial. < zurück |
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