9. Getriebe Flashcards
8-Gang-Automatikgetriebe 8HP von ZF für PKW
—> siehe Folie 3
…
Was wollen wir durch ein Getriebe eigentlich erreichen?
Das Fahrzeug bewegen!
—> bzw. das Getriebe soll ermöglichen bei vers. Geschwindigkeiten die maximale Leistung des Motors abrufen zu können.
—> dafür hat man den Motor (Verbrennungsmotor)
(—> bei Elektromotoren kann man sich häufig das Getriebe sparen)
—> die Fahrwiderstände stellen sich dem Fahrzeug entgegen, der Gesamt-Fahrwiderstand muss überwunden werden (siehe Folie 4)
bei Elektromotoren kann man sich häufig das Getriebe sparen
Wahr/Falsch?
Wahr
Die Widerstandskraft (besonders der Luftwiderstand) hängt extrem von was ab?
Fahrzeuggeschwindigkeit
Folie 5
Fahrwiderstände in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit:
1) Wie verhält sich der Rollwiderstand?
1) Ist bereits bei 0km/h auf einem geringen Niveau vorhanden und bleibt (konstant) auf diesem geringen Niveau bei Geschwindigkeiten unterhalb 200 km/h
—> siehe Folie 5
Fahrwiderstände in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit:
1) Wie verhält sich der Luftwiderstand?
Der Luftwiderstand geht quadratisch ein.
Wenn das Fahrzeug steht oder sehr langsam fährt kann dieser ganz vernachlässigt werden, aber bei hohen Geschwindigkeiten ist er sehr hoch.
1) Wann ist der Luftwiderstand in etwa so hoch wie der Rollwiderstand?
2) wie sieht bei geringeren/höheren Geschwindigkeiten aus?
1) bei ungefähr 80 km/h (knapp darunter)
2)
—>bei geringeren Geschw. ist Luftwiderstand geringer als Rollwiderstand
—> bei höheren Geschw. ist Luftwiderstand größer als Rollwiderstand
Motorkennfeld am Beispiel eines Dieselmotors mit Betriebsgrenzen wie Leerlaufdrehzahl, max. Drehzahl, Volllastkennlinie,…
—> siehe Folie 6
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Die Volllastkennlinie gibt was an?
Das Maximale Drehmoment, welches der Motor bezogen auf eine bestimmte Drehzahl leisten kann
Die Volllastkennlinie ergibt sich aus dem Verlauf der ?(1)? und des ?(2)?. Diese Werte werden üblicherweise über der ?(3)? angezeigt. (kfztech.de)
(1) Leistung
(2) Drehmoments
(3) Drehzahl
Wo liegt auf Folie 6 die Spitzenleistung des entsprechenden Motors?
Im Drehzahlbereich zws. ca. 3500-4100 min^-1
Das Motorkennfeld zeigt, dass ein Verbrennungsmotor nicht dazu im Stande ist im gesamten Drehzahlbereich eine konstante Leistung abzugeben.
(Meist ist eine konstante Leistung nur in einem Punkt oder kleinen Drehzahlbereich möglich)
Ein Fahrer/-in möchte aber bei verschiedenen Geschwindigkeiten in der Lage sein die maximale Leistung des Motor abrufen zu können.
Dies stellt eine Herausforderung dar und dafür wird was erforderlich?
ein Getriebe
„Motorspreizung“ + Getriebespreizung = ??
Zugkraftangebot der Motor-Getriebe-Kombination
Um einen bestimmten Fahrzustand des Fahrzeuges zu halten, muss die Zugkraft des Antriebes dem ?? entsprechen.
Gesamt-Fahrwiderstand
Was soll unter Motorspreizung verstanden werden?
der Drehzahl- und Drehmomentbereich eines Motors
Das Getriebe, als ?(1)?- und ?(2)?, besitzt einen ?(3)?, die ?(4)?
(1) Drehzahl-
(2) Drehmomentenwandler
(3) Übersetzungsbereich
(4) Getriebespreizung
Die Getriebespreizung ist definiert als?
Quotient aus maximaler und minimaler Getriebeübersetzung.
Motorspreizung und Getriebespreizung ergeben zusammen was?
Zugkraftangebot der Motor-Getriebe-Kombination
Bzw. ein Feld möglicher Zugkraft an den Rädern (Zugkraftangebot)
Der Motor kann z.B. eine Straßensteigerung von 10% oder eine maximale Beschleunigung und Steigung nicht alleine leisten. (Also kann alleine nicht die notwendige Zugkraft Z in N leisten! —> nicht zu verwechseln mit der Leistung in kW!!).
Er benötigt darum was?
Eine Übersetzung mit unterschiedlichen Gängen.
Zusammenspiel von Motor und Getriebe
—> Folie 8 ansehen!
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Aufgabe des Getriebes:
Das Getriebe, als Mittler zwischen ?(1)? und ?(2)?, passt das ?(3)? an den ?(4)? an und gewährleistet dadurch die gewünschten ?(5)?.
Dazu wird der ?(6)? des Motors auf einen ?(7)? bzw. einen ?(8)? an den Rädern abgebildet.
Analog wird der ?(9)? des Motors auf einen ?(10)? bzw. einen ?(11)? an den Rädern abgebildet.
(Quelle: H. Naunheimer et al., Fahrzeuggetriebe)
(1) Motor
(2) Fahrbahn
(3) Zugkraftangebot
(4) Zugkraftbedarf
(5) Fahrleistungen
(6) Drehzahlbereich
(7) Raddrehzahlbereich
(8) Geschwindigkeitsbereich
(9) Drehmomentbereich
(10) Drehmomentbereich
(11) Zugkraftbereich
(8) Zugkraftbereich
Wie gewährleistet das Getriebe die gewünschte Fahrleistung?
Indem es als Mittler zwischen Motor und Fahrbahn das Zugkraftangebot an den Zugkraftbedarf anpasst.
Das Getriebe, als Mittler zwischen Motor und Fahrbahn, passt das Zugkraftangebot an den Zugkraftbereich an und gewährleistet dadurch die gewünschte Fahrleistung.
Dazu wird was getan?
Der Drehzahlbereich des Motors wird auf einen Raddrehzahlbereich bzw. einen Geschwindigkeitsbereich abgebildet.
—> analog wird der Drehmomentbereich des Motors auf einen Drehmomentbereich bzw. einen Zugkraftbereich an den Rädern abgebildet.
Weiterer Grund für ein Getriebe.
—> Folie 9 ansehen!!!
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Aufgaben der Kennungswandler
Aufgaben der Kupplung: ?? (4)
- Trennung des Antriebsstrangs vom laufenden Motor, wenn das Fahrzeug steht oder beim Gangwechsel
- Drehzahlüberbrückung beim Anfahren
- Schwingungsisolation
- „Überlastschutz“ bei blockiertem Motor
Abbildung auf Folie 10!
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Aufgaben der Kennungswandler
Aufgaben des Getriebes: ??
Wandlung bzw. Anpassung des Zugkraftangebots an den Zugkraftbedarf
Nenne Getriebearten: ?? (4)
- Stufengetriebe
- Stufenlosgetriebe
- hydrodynamische Wandler
- elektrische Getriebe
Differential:
Hat auch nochmal ein Übersetzungsverhältnis (ist also noch ein weiteres Getriebe mit einer festen Übersetzung).
Es hat allerdings auch noch die Aufgabe unterschiedliche ?(1)? zuzulassen.
___
—> dies ist wann wichtig?
(1) Raddrehzahlen
___
wenn ein Fahrzeug in die Kurve fährt, weil das innere Rad dann eine geringere Drehzahl hat als das äußere Rad.
Membranfederkupplung
—> Standardaufbau: Folie 11
—> schematischer Aufbau: Folie 12
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Membranfederkupplung
—> Zustand: eingekuppelt
Die Membranfeder drückt über die Druckplatte die ?(1)? zusammen, sodass eine ?(2)? vorliegt und ein ?(3)? (bzw. ?(4)?) durch den ?(3)? übertragen wird.
(1) Kupplungsscheibe
(2) Reibung
(3) Moment
(4) Kraft
(5) Reibschluss
—
—> Abbildung Folie 12
—> dort auch Zustand: ausgekuppelt
Aufbau und Funktion einer Lamellenkupplung (siehe Video ab 31:50min!) - Teil 1
Im Gegensatz zur Einscheibentrockenkupplung, bei welcher die Anpresskraft nur auf eine Scheibe mit zwei Reibbelägen wirkt, verteilt die Lamellenkupplung die Anpresskraft auf mehrere Reibflächen.
Eine Lamellenkupplung besteht zunächst aus in Reihe angeordneten ?(1)?, welche mit einer ?(2)? drehfest verbunden sind.
Die ?(3)? weisen hierbei ?(4)? auf, um die Reibwerte zu ?(5)?.
Als Materialien für ?(6)? kommen häufig Kohlefaser, Sinterbronze oder Graphit zum Einsatz.
Zwischen den Innenlamellen befinden sich die aus Stahl gefertigten ?(7)?.
Sie sind drehfest durch Aussparungen mit dem ?(8)? verbunden und sind in diesem Fall (Video) auch die sogenannten ?(9)?.
Innen- und Außenlamellen stellen zusammen das sogenannte ?(10)? dar.
In der dargestellten Anordnung (Video) sind die Innen- und Außenlamellen miteinander ?(11)? verbunden. Dies bedeutet, dass eine Drehung der Innenlamellen eine Drehung der Außenlamellen zur Folge hat und umgekehrt.
(1) Innenlamellen
(2) Welle
(3) Innenlamellen
(4) Reibbeläge
(5) erhöhen
(6) Reibbeläge
(7) Außenlamellen
(8) Kupplungskorb
(9) Zwischenlamellen
(10) Lamellenpacket
(11) kraftschlüssig
Aufbau und Funktion einer Lamellenkupplung (siehe Video ab 31:50min!) - Teil 2
Sofern die Lamellen nicht mehr gegeneinander gedrückt werden können sich diese frei ?(1)?, da keine ?(2)? Verbindung mehr untereinander besteht.
Das Zusammenpressen der Lamellen übernehmen ?(3)?. Diese drücken auf eine ?(4)?, die wiederum das ?(5)? zusammenpresst.
Das Zurückdrücken der Federn und damit das Entlasten des Lamellenpackets übernimmt hierbei eine ?(6)?, die durch die hohlgebohrte Welle geführt ist.
Sie schiebt die Druckplatte nach ?(7)?.
Sie kann beispielsweise mit dem ?(8)? am Motorrad verbunden sein, den der Fahrer betätigt, um das ?(9)? vom ?(10)? zu trennen.
Angenommen der Motor läuft, wird die Energie des Motors nur dann an das Getriebe übergeben, wenn Innen- und Außenlamellen einen ?(11)? bilden, also ?(12)? miteinander verbunden sind.
(1) drehen
(2) kraftschlüssige
(3) Kupplungsfedern
(4) Druckplatte
(5) Lamellenpacket
(6) Druckstange
(7) hinten
(8) Kupplungshebel
(9) Getriebe
(10) Motor
(11) Kraftschluss
(12) reibschlüssig
Funktion einer Kupplung - Lamellenkupplung
(Das „Warum“:)
Man kann bei der Lamellenkupplung mit einer begrenzten ?(1)? eine vielfache ?(2)? erreichen.
Mit jeder weiteren Kupplungsscheibe und weiteren statischen Scheibe kommt zusätzliche Kraft hinzu.
Man kann die Lamellenkupplung also so lange erweitern bis man das ?(3)? erreicht, welches man für die jeweilige Maschine benötigt, ohne dabei weiter die ?(4)? erhöhen zu müssen.
Wenn man nur eine Kupplungsscheibe hätte, müsste man für die Übertragung eines hohen Drehmoments auch eine sehr hohe Anpresskraft erzeugen.
Lamellenkupplungen laufen nie so richtig frei voneinander. Wenn sie offen sein sollten, wird immer noch ein bisschen Reibmoment übertragen. Je mehr man von den Paarungen (Kupplungsscheibe und statische Scheibe) hat, desto mehr reibt es und desto schlechter könnte der ?(5)? werden.
(1) Anpresskraft
(2) Kupplungskraft
(3) Kupplungsmoment
(4) Anpresskraft
(5) Wirkungsgrad
Drehzahlwandler (z.B. Anfahrtkupplung)
Vom Motor kommt ein Drehmoment (M1) und eine Drehzahl (n1) an (also auch eine Leistung (da P1 = 2pin1*M1))
Nach dem Drehzahlwandler hat man ein neues Drehmoment (M2), sowie Drehzahl (n2) und Leistung (P2).
(Man hat noch eine gewisse Verlustleistung Psubv)
(Nur lesen, Folie 14)
…
Drehzahlwandler
Wie berechnet man das Drehzahlverhältnis (v)?
v = n2/n1 (n2 <= n1)
Drehzahlwandler
Wie berechnet man das Drehmomentverhätnis (müh)?
müh = M2 / M1 = 1
Drehzahlwandler
Wie berechnet man den Wirkungsgrad (eta)
eta = P2/P1 = (M2/M1) * (n2/n1) \_\_\_\_\_\_\_ eta = müh * v = 1 * v = 1 \_\_\_\_\_\_\_ eta = (M2*omega2) / (M1*omega1) —> mit omega = 2*pi*n —> omega: Winkelgeschwindigkeit
Drehzahlwandler
Wie berechnet man die Verlustleistung (Psubv)?
Psubv= P2 - P1
bzw. auch = P1 - Wirkungsgrad(eta)* P1
—> weil ja: eta = P2/P1
Drehzahlwandler
Wann tritt Schlupf auf?
Wenn man es nicht schafft die gesamte Drehzahl zu übertragen, weil die Kupplung immer ein bisschen durchrutscht.
Drehzahlwandler
Definition Schlupf: ??
Auf die Eingangsdrehzahl bezogene Drehzahldifferenz zwischen Ein- und Ausgangsdrehzahl.
Drehzahlwandler
Wie berechnet man den Schlupf (S)?
S = (n1 - n2) / n1 = 1 - (n2/n1) = 1- v = 1- eta
Anfahrvorgang bei einer Reibkupplung
—> Folie 15!
Zum Anfang steht das Fahrzeug und wir sind ausgekuppelt. Wir haben eine obere Drehzahl n1 (Motor) und eine untere Drehzahl n2 (abtriebsseitige Welle, an der Räder angeschlossen sind), welche Null beträgt.
Man kann nun nicht direkt den Gang mit n1 reinhauen, weil man dann die Motordrehzahl n1 über die Trägheit des Fahrzeuges direkt auf Null bzw. nahe Null ziehen würde.
Damit würde der Motor unter seine Minimaldrehzahl (nsubmin) sinken und vermutlich ausgehen.
—> Praxisbeispiel: Wenn man die Kupplung zu schnell kommen lässt und so das Auto abwürgt
Lösung:
Man nutzt die Kupplung, um nur einen Teil des Drehmoments zu übertragen.
—> Praxisbsp.: Man lässt die Kupplung langsam kommen, um Auto nicht abzuwürgen
Das Drehmoment sorgt nun dafür, dass das Fahrzeug langsam anfährt. Also man hat nun ein bisschen Drehmoment auf der Antriebsachse, wodurch das Fahrzeug langsam losrollen wird (bzw. sich beschleunigt). Damit wird auch die Drehzahl von der abtriebsseitigen Welle (n2) langsam steigen.
Gleichzeitig wird die Drehzahl vom Motor (n1) fallen.
Drehzahl n2 steigt und Drehzahl n1 sinkt bis beide sich irgendwann treffen (also gleich groß sind).
Dann gibt es keine Drehzahldifferenz mehr und ab dann kann man komplett von der Kupplung gehen, weil das komplette Kupplungsmoment übertragen wird.
Von da an kann man dann auch weiter beschleunigen. (Gas geben)
(Nur lesen und Folie 15 ansehen)
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Trilok-Wandler —> Abb. Folie 16
Die Aufgabe besteht auch hier darin ein ?(1)? zu übertragen.Es soll eine Art ?(2)? vorliegen.
Auf der einen Seite (hier links) haben wir eine Welle die sich dreht vom Motor.
Auf der anderen Seite (ihr rechts) haben wir das Getriebe, welches sich erstmal nicht dreht, weil das Fahrzeug steht.
Man überträgt nun das Drehmoment indem man ?(3)? mit einem ?(4)? vom Motor aus beschleunigt.
Von der Strömungsrichtung her schieben wir das Öl in ein ?(5)?, welches wiederum mit dem Getriebe (/Abtrieb/restliches Fahrzeug) verbunden ist. (Hier oben)
Das Leitrad schiebt das Öl wieder zurück in den ?(6)? (Befindet sich zwischen Turbinenrad und Pumpenrad).
Man schiebt beim Trilok-Wandler also letztlich Öl im ?(7)? und kann dadurch ein ?(8)? vom Motor zum Getriebe übertragen.
Allerdings ohne, dass sich Teile mechanisch wirklich berühren.
Das gesamte Drehmoment (bzw. die gesamte Leistung) wird letztlich ?(9)? über das Öl übertragen.
Der Trilok-Wandler hat allerdings einen sehr schlechten ?(10)?, da die ganze Zeit Öl vermischt wird und so sehr große Verluste auftreten.
Darum wird der Trilok-Wandler nur zum ?(11)? benutzt, beispielsweise bei einem sehr großen LKW (große Masse).
—> bei einer klassischen Kupplung würde auf Dauer ziemlich schnell die Kupplungsscheibe verschlissen sein.
—> sobald man in einem Bereich ist, indem die Drehzahlen von Motor und Getriebe gleich sind, kann ein konventionelles Getriebe einspringen
(1) Drehmoment
(2) Kupplungsersatz
(3) Öl
(4) Pumpenrad
(5) Turbinenrad
(6) Motor
(7) Kreis
(8) Drehmoment
(9) strömungsmechanisch
(10) Wirkungsgrad
(11) Anfahren
Der Trilok-Wandler ist ein ?(1)? Zweiphasen-Wandler, der die Vorteile von hydrodynamischer ?(2)? und hydrodynamischem ?(3)? verbindet.
(Nach seinen Entwicklern, der TRILOK-Forschegemeinschaft benannt)
(1) einstufiger
(2) Kupplung
(3) Wandler