Die Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge bedarf in steigendem Maße komfortorientierter und effizienter Triebstränge. Ein Ziel hierbei liegt in der Reduzierung bzw. Eliminierung auftretender Losteilgeräusche bei Fahrzeuggetrieben, die durch motorinduzierte Drehungleichförmigkeiten entstehen. Diese Losteilgeräusche werden je nach Schaltungszustand des Getriebes in Klappergeräusche (Leerlaufbetrieb) und Rasselgeräusche (bei geschaltetem Gang) eingeteilt. Eine Steigerung der Effizienz kann infolge des sehr guten Verzahnungswirkungsgrads und des zu erwartenden Aufwands vor allem auf dem Gebiet der lastunabhängigen Verluste, wie Plansch-, Quetsch-, Lager-, Dichtungs- und Synchronisierungsverluste erreicht werden. Hieraus leitet sich das Ziel der Arbeit ab - die Entwicklung eines klapper- und rasselgeräuschfreien Fahrzeuggetriebes mit dem Potential, die lastunabhängigen Verluste zu minimieren. Es wurde auf Basis der Machbarkeitsstudie ein Fünfgang-Handschaltgetriebe mit vollständiger Festradentkopplung entworfen und konstruiert. Die konstruktive Ausführung wurde näher vorgestellt und dabei auf die Umfange Radsatz, Schaltmechanismus und Getriebegehäuse eingegangen sowie die für die Versuche relevanten Viskositätsdaten des Getriebeöls vorgestellt. Zudem wurde ein Bauraumvergleich zwischen dem KURFPrototypgetriebe und einem Seriengetriebe angestellt. Hierbei konnte festgestellt werden, dass der axiale Bauraum des Fünfgang-KURF-Getriebes infolge der Konstantenritzelentkopplung mit einem konventionellen Sechsgang-Handschaltgetriebe in Vorgelegebauweise vergleichbar ist. Das Optimierungspotential der Festradentkopplung des KURF-Getriebes wurde anhand von serienmäßigen Radsatzanordnungen verifiziert. Hierzu wurde der Getriebeprototyp so gestaltet, dass mithilfe von speziellen Bauteilen eine klassische Festrad/Losradanordnung hergestellt werden kann und so Serienradsätze nachgebildet werden. In diesem Fall besitzen alle Radsätze dieselben Übersetzungsverhältnisse, Geometrien, Massenträgheiten und das Abstrahlverhalten des Getriebegehäuses ist ebenfalls identisch. Zur realitätsnahen Erprobung wurde für diese Arbeit der institutseigene Klapper- und Rasselgeräuschprüfstand von Grund auf neu konzipiert, konstruiert und aufgebaut. Die neuen Leistungsdaten lassen nunmehr die Nachbildung aktueller Drehschwingungsverhalten moderner Verbrennungsmotoren mit Aufladung und Dkekteinspritztechnik zu. Die Ergebnisse der Rasselgeräuschuntersuchungen zeigen ein deutliches Potential zur Absenkung bzw. Eliminierung der Rasselgeräusche beim synchronisierten KURF-Radsatz im 2. Gang. Bei einer Grunddrehzahl von 2000 l/min ist das synchronisierte KXJRFGetriebe rasselgeräuschfrei. Bei einer mittleren Drehzahl von 1400 l/min emittiert das Getriebe noch Rasselgeräusche, jedoch kann hier eine Verschiebung der Klappergrenze hin zu höheren Anregungsamplituden festgestellt werden, so dass bei Verwendung eines Zweimassenschwungrads ebenfalls von einer Rasselgeräuschfreiheit ausgegangen werden. Die klauengeschaltete KURF-Variante besitzt über den kompletten Anregungs- und Drehzahlbereich eine Rasselgeräuschfreiheit. Im Direktgang emittiert das synchronisierte Getriebe bei höheren Anregungsamplituden wiederum Rasselgeräusche, jedoch liegen die Klappergrenzen auch hier oberhalb der Dämpfungsgrenze von Zweimassenschwungrädern. Die Wirkungsgraduntersuchungen können in die Bereiche der vergleichenden Untersuchungen im Leerlaufbetrieb wie auch bei geschaltetem Gang unterteilt werden.

    The development of modern automobiles requires comfort orientated and efficient drive trains in an increasing degree. One major goal is the reduction or elimination of the noise emitted by idling parts like idler gears, synchronizer rings and sleeves within the gearbox. This noise is excited by the cyclic irregularities of internal combustion engines and can be classified as rattle noise if the gearbox is in neutral gear and as clatter noise if a gear is engaged. An increase of the efficiency can mainly be achieved by reducing the loadindependent losses as churning and squeezing losses as well as bearing, seal and synchronizer losses. These requirements lead to the target of this thesis a development of a clatter and rattle noise free transmission that in addition has potential to minimize load-independent losses. At the beginning of the project a literature and patent research was performed to ascertain the state-of-the-art in the fields of gearbox acoustics as well as transmission losses. Regarding the gearbox acoustics the research was focused on comfort-critical rattle and clatter noise. Apart from measures to reduce rattling and clattering also the causative rotational vibrations of modern internal combustion engines have been researched by means of a market analysis. The completion of the theoretical research was an analysis of measuring methods used for efficiency testing as well as occurring efficiency and drag torque losses of automotive transmissions. After the design and development phase of the thesis the rig test results are presented and discussed. The results can be classified into noise and efficiency testing. A differentiation of the noise results is made between rattle noise at neutral position of the gearbox, clatter noise at engaged gear and the variation of the engine type (four-, six- and eight-cylinder internal combustion engine). As a first result of the rattle noise emission tests it can be stated that the CARF-arrangement with synchronizers emits rattle noise at cold condition due to drag torque in the synchronizer gaps as well as oil-induced friction moments within the needle bearings. This emitted noise declines strongly at rising temperatures. Compared to production gearbox arrangements a noticeable reduction of the unwanted noise level can be achieved. By removing the synchronizer rings the shifting mechanism is transformed to a dog clutch. As a result of the absent synchronizer gaps the rattle noise could be rriinimized as, the drag torque induced drive of the idling gears within the gaps was eliminated as well as the synchronizer rattle noise. Besides the noise emission at a complete fixed gear decoupling the noise emission at a single constant pinion decoupling was tested. It was detected that the decoupling of the constant pinion states an additional measure to minimize rattle noise noticeably. The results of the clatter noise testing show a noticeable potential to minimize or eliminate clattering at the synchronized CARF-transmission with 2nd gear engaged. At a basic speed of 2000 rpm the synchronized CARF-transmission can be described as clatter noise free. At a basic speed of 1400 rpm the gearbox still emits clatter noise but the rattle limit is moved to high angular acceleration amplitudes and by application of a dual mass flywheel the CARFtransmission also can be described as clatter noise free. The dog shifted variant of the CARF-transmission has a complete clatter noise freedom at all excitation amplitudes and he speed ranges. In direct gear (5th gear) the synchronized CARF-transmission emits clatter *g noise at high excitation amplitude but if a dual mass flywheel is adapted to the drive train ar the gearbox can be defined as clatter noise free.


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    Titel :

    Geräusch- und Wirkungsgradoptimierung bei Fahrzeuggetrieben durch Festradentkopplung


    Weitere Titelangaben:

    Optimization of automotive transmission acoustics and efficiency via decoupling of fixed gears


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    119 Seiten, Bilder, Tabellen, 99 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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