Methode zur Untersuchung des Betriebsverhaltens stufenloser Umschlingungsgetriebe

Neben Vorteilen bzgl. Kraftstoffeinsparung und CO2-Emissions-Reduzierung lässt die Anwendung von stufenlosen Getrieben (CVT) in Straßenfahrzeugen auch hohes Potential unter den Gesichtspunkten Fahrdynamik und Fahrkomfort vermuten. Um dieses Potential tatsächlich umsetzen zu können, wird umfangreiches Wissen über Möglichkeiten und Restriktionen des transienten Verstellvorgangs vorausgesetzt. Vor diesem Hintergrund beschreibt die vorliegende Abhandlung theoretische und experimentelle Forschung zur Verbreiterung der Wissensbasis über das Betriebsverhalten von CVT-Systemen mit Kette oder Schubgliederband. Der Antriebsstrang eines Personenwagens mit CVT wird als Rechnermodell umgesetzt. Mit diesem Modell werden Fahrsituationen aus dem Straßenverkehr simuliert. Aus den Simulationsrechnungen werden sowohl Vorgaben als auch Strategien für die Gestaltung des Verstellprozesses auf Prüfständen abgeleitet. Die experimentellen Untersuchungen zur transienten Verstellung der Übersetzung führen zu Erkenntnissen hinsichtlich maximaler Verstellgeschwindigkeit, Wirkungsgrad bei der Verstellung und Optimierung der Verstellstrategie, um hierdurch eine schnelle, exakte und effiziente Regelung der Übersetzung zu erzielen. Es werden die relevanten Parameter für die Verstelldynamik identifiziert, besonders die Anforderungen an die Hydraulik werden beschrieben. Weiterhin werden Kennwerte zur Beschreibung und zum Vergleich des instationären Betriebsverhaltens verschiedener CVT-Ausführungen gewonnen. Die Ergebnisse werden verglichen mit bekannten empirischen Modellen zur Beschreibung des CVT-Verstellverhaltens. Durch entsprechende Einordnung der Erkenntnisse können diese Modelle nun zueinander in den richtigen Bezug gesetzt werden. Verschleißversuche mit Ketten- bzw. Band-Variatoren lassen unterschiedliches Verschleißverhalten dieser CVT-Systeme erkennen, je nachdem ob die Übersetzung kontinuierlich verstellt oder auf einen konstanten Wert geregelt wird. Die Notwendigkeit einer differenzierten Betrachtung für die verschiedenen CVT-Systeme zeigt sich auch im unterschiedlichen Anstieg des Anpressbedarfs. Die in der vorliegenden Abhandlung beschriebenen Forschungsarbeiten führen zu einer allgemeingültigen Methode, deren Eignung zur Untersuchung, Optimierung und vergleichenden Beschreibung des Betriebsverhaltens von CVT mit Kette oder Band nachgewiesen wurde.