Kennt man die Enstehung von Extrembelastungen und ihre Einflußparameter dann kann man dynamische Lasten reduzieren und durch ÜLS (Überlastschutz) verhindern, daß der Antriebsstrang von Fahrzeugen mit manuellem Getriebe beschädigt wird. Extrembelastungen des Antriebsstranges entstehen durch Abrutschen vom Kupplungspedal bei eingelegtem Gang, sehr schnelles Einkuppeln bei Volllastbeschleunigung (Kavaliersstart), Reibwertsprünge auf der Fahrbahn, beschleunigte Abfahrt von Bordsteinen (angetriebenes Rad kurzzeitig in der Luft). Bei diesen Lastfällen werden dynamische Überhöhungen von 2,0 bis 3,5 (bezogen auf das Nenndrehmoment) gemessen. Kann man diese Lastfälle verhindern, dann ist eine schwächere Dimensionierung von Antriebskomponenten möglich. Die Bauteilfestigkeit bei Extrembelastung wird durch Anfahrtests und durch Rückschaltversuche (bei definierten Bedingungen an identisch vorbereiteten Fahrzeugen) simuliert. Hierbei darf keine Komponente des Antriebsstranges ausfallen. Zur Interpretation der Ergebnisse werden Lastfälle und Lasten im Zusammenhang mit der Wöhler-Kurve und ihrem Einfluß auf die Lebensdauer mit Schadensakkumulationshypothesen (Palmgren-Miner, erweitert nach Haibach) betrachtet. Der Bereich der Extremlasten liegt bei Zahnfußspannungen der Getriebezahnräder von nahezu 1200 N/mm2 und Lastspielzahlen von maximal 1000 (16MnCr5). Hochdynamische Lasten erreichen Drehmomentgradienten bis zu 100000 Nm/s an der Gelenkwelle. Zur Reduzierung dynamischer Lastspitzen gibt es bei Handschaltfahrzeugen nur zwei wirklich beeinflußbare Parameter: Begrenzung der Motordrehzahl beim Start im ersten Gang und Begrenzung der Schließgeschwindigkeit der Kupplung. Durch eine einseitig wirkendes Drosselventil in der Kupplungshydraulik wird das Spitzenmoment effektiv reduziert. Zur Vereinfachung der Untersuchungen für Extrembelastungen wurde ein Prüfstand entwickelt, in dem eine Schwungmasse durch das Einkuppeln der Fahrzeugkupplung in den Antriebsstrang (Kurbelwelle bis Bremsen, inklusive Hinterachsträger) die Extrembelastung simuliert. Gemessen werden Drehmoment und Drehzahl an den Antriebs- und Abtriebswellen sowie der Weg des Ausrückhebels der Kupplung. Zur endgültigen Absicherung der Versuchsergebnisse ist dann nur noch eine deutlich reduzierte Anzahl Fahrzeugversuche notwendig.
Extrembelastungen im Pkw-Antriebsstrang durch Missbrauch
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 101 , 12 ; 1006-1015
1999
9 Seiten, 8 Bilder, 1 Tabelle, 5 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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