Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren. Jörg Buhl PCCD2 P

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Petra Kaufman
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2 Agenda 1. Automatisierte Schaltgetriebe 2. Kupplungsaktuatoren 3. GeänderteAnforderungen PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 2

3 01 Automatisierte Schaltgetriebe PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 3

Automatisierte Schaltgetriebe Was sind automatisierte Schaltgetriebe Grundlage eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG) ist ein manuelles Schaltgetriebe (MT) Die Automatisierung erfolgt durch den

4 Automatisierte Schaltgetriebe Was sind automatisierte Schaltgetriebe Grundlage eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG) ist ein manuelles Schaltgetriebe (MT) Die Automatisierung erfolgt durch den Einsatz eines Getriebeaktuators und eines Kupplungsaktuators in Verbindung mit einem Steuergerät und der benötigten Software PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 4

5 Automatisierte Schaltgetriebe Was sind die Vorteile eines automatisierten Schaltgetriebes? Kostengünstigste Möglichkeit einer Automatisierung Optimal für den Einsatz in kostengünstigen Kleinfahrzeugen (A / B Segment) Bestehende Handschaltgetriebe können weitestgehend übernommen werden Robuste Lösung Möglichkeit zur Verbrauchsreduzierung und Emissionsreduzierung durch Fahren im Automatikmodus Komfortsteigerung des Fahrzeuges möglich Alternde Bevölkerung -> Entfall der manuellen Schaltvorgänge Zunahme Stopp & Go Verkehr in den Großstädten PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 5

6 02 Kupplungsaktuatoren PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 6

7 Kupplungsaktuatoren Bauart / Funktion eines Kupplungsaktuators Mit Hilfe des Kupplungsaktuators wird bei automatisierten Schaltgetrieben oder bei Clutch-by-Wire Anwendungen die Kupplung geöffnet und geschlossen Das Öffnen und Schließen der Kupplung erfolgt in unterschiedlichen Situationen. Dies sind zum Beispiel Schaltvorgänge Start / Stopp Situationen Segeln Anhalten an Ampeln Der Kupplungsaktuator kann die Kupplung entweder elektromechanisch oder elektrohydraulisch betätigen Bei einer elektromechanischen Betätigung wirkt der Kupplungsaktuator direkt auf das Ausrücksystem Bei einer elektrohydraulischen Betätigung wirkt der Kupplungsaktuator über ein hydraulisches System auf die Ausrückeinheit PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 7

8 03 Geänderte Anforderungen PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 8

9 Geänderte Anforderungen Gestiegene Betätigungs -zahlen Reduzierte Zahnhöhe Veränderte Temperaturzyklen Gestiegene Ausrückkräfte Belastung am Zahnradsegment Gestiegene Momentenbelastung Ergebnisse PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 9

10 Geänderte Anforderungen Veränderte Temperaturzyklen und gestiegene Betätigungszahlen Aufgrund sich stetig ändernder Verkehrsdichten und neuer Märkte hat sich das Temperaturprofil und auch die Anzahl der zu prüfenden Betätigungen in der Validierung der ASG-Systeme verändert Neue Märkte außerhalb Westeuropas Einführung der Start / Stopp Funktionalität Zunahme Stopp and Go Verkehr Weiterentwicklung der Getriebe 4-Gang 5-Gang 6-Gang Applikationen Eine Betätigung beschreibt den Zyklus Fahrt von EK (eingekuppelt) nach AK (ausgekuppelt) und wieder zurück nach EK Zunahme der Betätigungszyklen und Hochtemperaturtestzyklen des Kupplungsaktuators um 50% Als Folge ergeben sich gestiegene Belastungen am Zahnradsegment Deutlich mehr Überrollungen der Zähne am Zahnradsegment im allgemeinen und speziell bei Hochtemperatur Notwendigkeit von High Performance Material PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 10

11 Geänderte Anforderungen Gestiegene Ausrückkräfte wegen gestiegenem Drehmoment Aufgrund gestiegener Drehmomente am Verbrennungsmotor ergeben sich deutlich erhöhte Ausrückkräfte an den Kupplungssystemen Als Folge ergeben sich gestiegene Belastungen an der Motorwelle und am Zahnradsegment (siehe nächste Folie) Notwendigkeit von High Performance Material Drehmoment am Verbrennungsmotor 70 Nm 240 Nm Max. Ausrückkraft 850 N 2450 N Applikationen Applikationen PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 11

Geänderte Anforderungen Gestiegene Belastung an der Motorwelle (E-Motor) wegen gestiegenem Drehmoment Aufgrund gestiegener Ausrückkräfte ergibt sich eine erhöhte Belastung an der Motorwelle des

12 Geänderte Anforderungen Gestiegene Belastung an der Motorwelle (E-Motor) wegen gestiegenem Drehmoment Aufgrund gestiegener Ausrückkräfte ergibt sich eine erhöhte Belastung an der Motorwelle des E-Motors Als Folge musste der Fußkreisdurchmesser der Motorwelle erhöht werden Drehmoment an der Verzahnung 5 Nm 9 Nm Motorwelle als Zweizahn ausgeführt. Fußkreisdurchmesser wurde aufgrund gestiegener Belastung vergrößert! Applikationen PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 12

13 Geänderte Anforderungen Gestiegene Belastung an der Verzahnung Zahnradsegment wegen gestiegenem Drehmoment Aufgrund gestiegener Ausrückkräfte ergibt sich eine erhöhte Belastung an der Motorwelle des E-Motors Als Folge musste der Fußkreisdurchmesser der Motorwelle erhöht werden Dies führte zu einer veränderten Verzahnungsgeometrie am Zahnradsegment Notwendigkeit von High Performance Material Drehmoment an der Verzahnung 5 Nm 9 Nm Achsabstand E-Motor zu Zahnradsegment = konst. Kopfkreisdurchmesser Motorwelle E-Motor = konst. Fußkreisdurchmesser Motorwelle E-Motor = vergrößert Übersetzungsverhältnis = konst. Reduzierte Zahnhöhe an der Motorwelle E-Motor Erhöhte Belastung an der Verzahnung am Zahnradsegment Applikationen PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 13

Geänderte Anforderungen Auswirkungen der geänderten Anforderungen vor und nach Materialanpassung Lastwechsel (Eingekuppelt -> Ausgekuppelt -> Eingekuppelt) Übertragenes Drehmoment an der Verzahnung

14 Geänderte Anforderungen Auswirkungen der geänderten Anforderungen vor und nach Materialanpassung Lastwechsel (Eingekuppelt -> Ausgekuppelt -> Eingekuppelt) Übertragenes Drehmoment an der Verzahnung Standardmaterial PA66 GF35 Grivory HT 1 1,5 Geänderte Verzahnung Vergrößerter Fusskreis Vergrößerter Fusskreis 5Nm Geänderter Temperaturzyklus 50% mehr Hochtemperatur 50% mehr Hochtemperatur Resultate der Tests 9Nm PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 14

15 Vielen Dank ZF Friedrichshafen AG behält sich sämtliche Rechte an den gezeigten technischen Informationen einschließlich der Rechte zur Hinterlegung von Schutzrechtsanmeldungen und an daraus entstehenden Schutzrechten im In- und Ausland vor. ZF Friedrichshafen AG reservesall rights regarding the shown technical information including the right to file industrial property right applications and the industrial property rights resulting from these in Germany and abroad PCCD2 Hochbelastete Verzahnungsbauteile aus Grivory HT in Kupplungsaktuatoren ZF Friedrichshafen AG 15

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