Die Dissertation befasst sich mit dem tribologischen Verhalten geregelter, trockenlaufender Kupplungssysteme auf Basis von organisch gebundenen Reibbelägen und metallischen Reibgegenparts. Derartige Systeme können sowohl in automatisch schaltenden Getrieben für verbrennungsmotorische als auch für elektrifizierte Fahrzeugantriebsstränge Anwendung finden. Die Regelbarkeit der Kupplungsmodule wird maßgeblich durch ihr gleitgeschwindigkeitsabhängiges Reibwertverhalten bestimmt. Im Zuge betriebsspezifischer tribologischer Beanspruchungen kann es zu einer Ausbildung von negativen Reibwertgradienten, das heißt mit der Gleitgeschwindigkeit abfallenden Reibwerten, kommen, die ein ,Rupfen‘ des Antriebsstrangs hervorrufen können.
Bislang fehlen diskriminierende werkstoffliche Charakteristika, aus denen sich diese funktionsrelevanten Änderungen im tribologischen Verhalten der trockenlaufenden Kupplungen ableiten lassen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Wirkmechanismen für den Übergang der Kupplungen zu einer negativen Reibwertgradientenkennung detektiert und weitergehend untersucht werden, wie sich diese durch den metallischen Reibgegenpart beeinflussen lassen.
Dafür werden Topographie und Werkstoffcharakteristik des metallischen Reibgegenparts systematisch variiert, eine Korrelation zum tribologischen Verhalten beschrieben sowie oberflächensensitive Analysen zu reibungsbezogenen Veränderungen der Reibpartner durchgeführt.
Anhand der Untersuchungen lässt sich aufzeigen, dass das tribologische Verhalten der Kupplungssysteme durch die Bildung einer Reibschicht aus metallisch-oxidischen Verschleißpartikeln in den Reibbelägen definiert ist. Diese kann mit einer optimierten Topographie und Werkstoffcharakteristik des Reibgegenparts gezielt beeinflusst werden.
Aktualisiert: 2022-04-01
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Bei der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge werden zunehmend höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit gestellt. Während es bisher akzeptabel war, bei einem Schaden eine Werkstatt aufzusuchen, so wird zukünftig erwartet, dass Schäden frühzeitig erkannt und behoben werden. Zur Verringerung der mit einem unerwarteten Ausfall verbundenen Risiken und finanziellen Einbußen werden vorausschauende Instandhaltungsstrategien benötigt.In dieser Arbeit wird eine vorausschauende Instandhaltungsstrategie in Form einer zuverlässigkeitsorientierten Regelung erarbeitet, welche auf einer Verschleißschätzung und -prognose basiert. Die Entwicklung der benötigten Methoden erfolgt am Beispiel einer trockenen Reibkupplung, welche eine wesentliche Komponente im klassischen Antriebsstrang darstellt. Zur Umsetzung der definierten Zielstellung wird zuerst ein physikalisches thermisches Modell der Reibkupplung hergeleitet. Anschließend wird ein Verschleißmodell auf Basis des theoretisch erwarteten Verschleißverhaltens entwickelt. Das thermische Modell und das Verschleißmodell werden anhand von experimentellen Untersuchungen an einem Getriebeprüfstand identifiziert. Aufbauend auf dem Verschleißmodell wird eine Lebensdauerprognose entwickelt. Diese ermittelt den zukünftigen Verschleiß mit Hilfe des Verschleißmodells aus der zukünftigen Beanspruchung, welche aus vergangenen Messdaten extrapoliert wird. Abschließend wird die prognostizierte Lebensdauer der zuverlässigkeitsorientierten Regelung als Eingangsgröße übergeben. Die zuverlässigkeitsorientierte Regelung besteht aus einer modellprädiktiven Anfahrregelung und einer überlagerten Fuzzy-Regelung. Durch die zuverlässigkeitsorientierte Regelung wird das Betriebsverhalten der Kupplungsregelung kontinuierlich angepasst, um eine geforderte Lebensdauer zu garantieren.
Aktualisiert: 2022-09-30
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