Optimierung der Schaltdynamik durch Klauenkupplung- Geometrie Mario Saborío, Continental

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1 Bitte decken Sie die schraffierte Fläche mit einem Bild ab. Please cover the shaded area with a picture. (24,4 x 7,6 cm) Optimierung der Schaltdynamik durch Klauenkupplung- Geometrie Mario Saborío, Continental Division Powertrain

2 Doppel-V Modell Von der Idee bis zum Konzept Model-basierte Entwicklung durch Doppel-V Modell: Ein V stellt die Dekomposition des Systems, oder hierarchische Systemzerlegung dar Das zweite V stellt die Untersuchung der Systeme und Subsysteme durch Simulation dar Idee System-Design Subsystem-Design Komponenten-Design Freigabe Verifizierung System HiL Verifizierung Subsystem SiL Verifizierung Komponenten MiL Aufbau Prototyp 2

3 Simulationsumgebung Systemsimulation Konzeptuntersuchung durch Simulation Die Simulationsmodelle erlauben eine komplette Untersuchung der Architektur und Verfeinerung des Konzeptes Parameterraumuntersuchung in einer virtuellen Testumgebung ( Virtual Test Bench ) Architekturuntersuchung Konzeptverfeinerung Problemerkennung Konzeptoptimierung 3

4 Die Idee AMT (Automated Manual Transmission) mit Klauenkupplungen Ziele Geräuscharme Gangschaltung Kostengünstige Lösung Minimale/keine Drehmomentunterbrechung beim Schalten Übertragbar Klauenkupplung: Vorteile Günstig Einfache Herstellung Kompakt und robust Bekannnte Komponenten Klauenkupplung: Nachteile Laute, schlagartige Gangschaltung Drehmomentunterbrechung beim Schalten Rattern bei Lastwechsel Lösung: Optimierte Regelung Optimierte Klauengeometrie Minimale Drehmomentunterbrechung durch schnelle Schaltung Geregelte Klauensynchronisierung und Gangschaltung 4

5 Klauengeometrie Optimierung Das Modell DC Motor Übersetzung Hebelarm Klauenkupplung Simulationsszenarien Einkuppeln ohne Last Einkuppeln mit Schleppmoment Auskuppeln mit Schleppmoment Mike Challenger. Haydn Designs LTD 5

6 Klauengeometrie Optimierung DOE Schaltzeit-Minimierung beim Einkuppeln Ziel Analyse der Klauengeometrien Einfluss in der Schaltzeit Schaltzeit-Minimierung DOE CCD (Central Composite Design) 95% Konfidenz Simulationen: AMEsim Post-processing: Minitab cl Ziel: Schaltzeit-Minimierung Parameter Variabel Hinterschnitt (deg) γ Zahnbreite (mm) w Zahn Kopfwinkel (deg) β Zähnezahl - Zahn zu Zahn Lücke (mm) cl Schaltkraft (N) - Klauen Drehzahldifferenz (RPM) - Schaltpunkt - 6

7 Klauengeometrie Optimierung DOE Schaltzeit Pareto Diagramm Drehzahldifferenz, Lücken zwischen Zähnen und Schaltkraft haben den größten Einfluss auf die Schaltzeit. Kopfwinkel, Kopfbreite und Hinterschnitt sind nicht relevant. Verschiedene Wechselwirkungen vorhanden 7

8 Klauengeometrie Optimierung DOE Ergebnisse und nächste Schritte Drehzahldifferenz ist kritisch für eine schnelle Schaltung Weitere Untersuchungen sind nötig für Materialauswahl und Geräuschminimierung Feedback für Regelstrategie Große Lücken zwischen den Zähnen minimieren die Schaltzeit, aber vereinfachen das Rattern bei Lastwechsel. Derzeit findet eine Simulationsanalyse statt, um die optimale Lückengröße zu definieren in Abhängigkeit von der Regelstrategie. 8

9 Fazit Simulationsmethoden in der frühen Entwicklungsphase: Verkürzung der Entwicklungszeit (R&D Front-loading) Gutes Verständnis des Systems und Komponenten Reife und robuste Konzepte Minimierung der Prototypenzahl (virtuelle Testumgebung) 9

10 Vielen Dank! 10