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Entwicklung von Getriebesystemen zur aktiven Drehmomentverteilung für Fahrzeuganwendungen
2011-10-11
[Electronic ed.]
prv
Universitätsbibliothek Chemnitz
Universitätsbibliothek Chemnitz, Chemnitz
Maschinenbau
Maschinenelemente
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Schlema
Moderne Kraftfahrzeuge werden mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet um die Sicherheit, die Traktion, die Energieeffzienz, die Agilität und den Komfort noch weiter zu verbessern.
Diese Ziele können zu einem Großteil mit einer aktiven Drehmomentverteilung, auch Torque Vectoring genannt, erreicht werden. Dafür sind jedoch Getriebesysteme erforderlich, welche unabhängig vom Fahrzustand und vom Antriebsmoment eine nahezu beliebige Drehmomentverteilung ermöglichen.
In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Grundlagen zu Getriebesystemen, insbesondere zu Planetengetrieben, und zur Fahrzeugdynamik erläutert. Anschließend wird der Stand der Technik
anhand einer Systematik zur Einteilung von aktiven Differenzialgetrieben dargelegt sowie einige Vor- und Nachteile aufgezeigt.
Das folgende Kapitel stellt ein Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Belastung des aktiven Differenzialgetriebes für beliebige Fahrzeuge und Strecken vor. Damit erfolgt eine Bewertung der bisher bekannten Systeme hinsichtlich Gesamtwirkungsgrad, konstruktiver Aufwand und regelungstechnische Eigenschaften. Im Anschluss wird ein Verfahren zur rechnergestützten Synthese neuer Getriebesysteme beschrieben. Abschließend werden die positiven Auswirkungen der aktiven Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik herausgestellt.
Das Ergebnis der Arbeit zeigt drei neue Getriebestrukturen, welche anhand der deffinierten Vergleichskriterien besser sind als alle bekannten Systeme.
Actual passenger cars are equipped with a lot of driver assistant systems to increase safety, traction, efficiency, agility and comfort. These aims can be achieved by a controlled transmission of the engine torque to each driven wheel (active torque distribution, Torque Vectoring). Therefore special gear systems are necessary.
In this document firstly the basics on gear systems (planetary gears) and vehicle dynamics are explained. Furthermore the state of the art is shown based on a classification of active differentials and the advantages and disadvantages are envinced.
The next chapter describes a method for determining the mechanic load of the active differential for any car and road track. This is used for an evaluation of every differential gear system in view of efficiency, mechanic effort and control properties. The result reveals significant differences between the gear structures. Subsequent a method for a computer synthesis of new gear systems is developped and applied to the demands of a front driven vehicle application. The last chapter points out the positive effects of an active torque distribution on the driving dynamics.
As a result of this work three new gear structures are shown which are much better than all existing gear systems in terms of the evaluation properties.
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Differential, Ausgleichsgetriebe, Fahrdynamik, Planetengetriebe
aktive Drehmomentverteilung, Torque Vectoring, Differenzial, Fahrdynamik, Planetengetriebe, Traktion, Agilität, CO2-Reduzierung
active torque distribution, Torque Vectoring, differential, vehicle dynamics, planetary gear, traction, agility, CO2 consumption
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Getriebesysteme
2.2 Fahrdynamik
3 Stand der Technik
3.1 Getriebesysteme
3.2 Fahrdynamikregelung
4 Analyse bekannter Getriebesysteme
4.1 Zeitlicher Verlauf fahrdynamischer Größen
4.2 Systematische Analyse von Planetengetrieben
4.3 Deffinition der Vergleichskriterien
4.4 Differenziallose Systeme
4.5 Differenzialsysteme
4.6 Elektromotorische Systeme
4.7 Sonderbauformen
4.8 Vergleich bekannter Systeme
5 Synthese neuer Getriebestrukturen
5.1 Anforderungen an aktive Differenzialgetriebe
5.2 Manuelle Struktursynthese
5.3 Rechnergestützte Struktursynthese
5.4 Ergebnisse der Struktursynthese
6 Auswirkung von aktiver Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik
6.1 Komplexe Fahrdynamiksimulation
6.2 Steigerung der Traktion
6.3 Steigerung der Agilität
6.4 Steigerung der Fahrstabilität
6.5 Steigerung des Fahrkomforts
6.6 Verringerung des Kraftstoffverbrauches
Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-77033
978-3-942267-20-5
Technische Universität Chemnitz
dgg
Technische Universität Chemnitz, Chemnitz
Wissenschaftliche Scripten
pbl
Wissenschaftliche Scripten, Auerbach/V.
Christian
Meißner
Dipl.-Ing.
1979-07-13
aut
Peter
Tenberge
Prof. Dr.-Ing.
dgs
rev
Torsten
Bertram
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c.
rev
ger
2010-10-06
2011-05-20
born digital
Christian Meißner
0151 55613784
christian.meissner@mb.tu-chemnitz.de
doctoral_thesis
Erbitte Zweitveröffentlichung in MONARCH.
Erstveröffentlichung erfolgte im Verlag Wissenschaftliche Scripten. Der Verlag fordert laut Autorenvertrag die Nennung des Verlages bei Onlineveröffentlichung.