Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schwingungsreduzierung im nasslaufenden Kupplungssystem – Gezielte Beeinflussung des tribologischen Systems

Im Fokus des angestrebten Vorhabens steht die Betrachtung eines nasslaufenden Kupplungs-systems als Element zur Schwingungsreduzierung durch gezielt eingestellten Dauerschlupfbetrieb. Das Vorhaben knüpft dabei an das FVA-Vorhaben FVA 780 I „Schwingungsreduzierung Nasslauf“ an. Eine zentrale Hypothese aus den Untersuchungen in FVA 780 I lautet, dass andere schwingungsreduzierende Mechanismen neben der Dämpfung mittels Energiedissipation durch die Veränderung der Systemstruktur begünstigt werden können, wodurch eine verbesserte Entkopplung ohne maßgebliche Effizienzeinbußen erwartet wird.

Im beantragten Vorhaben soll nun erforscht werden, wie das Tribosystem, in erster Linie zukünftige Ölformulierungen und Reibbeläge, gezielt verändert werden kann, um bei geringen Schlupfdrehzahlen eine möglichst hohe Entkopplungswirkung zu erzielen und dabei den Zielkonflikt Komfort vs. Effizienz nicht zu vernachlässigen. Hierfür ist die Kenntnis der zugrundeliegenden Wirkmechanismen erforderlich, welche im Vorhaben grundlegend erarbeitet werden soll. Ziel ist somit die Bereitstellung von Wissen, um Systemkomponenten des Tribosystems nasslaufender Lamellenpakete im Hinblick auf die Schwingungsreduzierung gezielt auslegen zu können. Das erweiterte Systemverständnis begünstigt zukünftig für KMUs eine dahingehend optimierte Gestaltung der Tribosystemkomponenten erheblich. Mittels der am IPEK bestehenden Validierungsumgebung zur Untersuchung hochdynamischer Vorgänge im nasslaufenden Lamellenpaket unter Einbezug von Systemwechselwirkungen werden durch gezielte Tribosystemmodifikationen die Zusammenhänge zwischen Tribosystem und Übertragungsverhalten im Dauerschlupf herausgearbeitet. Die Ergebnisse können sowohl in der Entwicklung und Auslegung von nasslaufenden Kupplungssystemen in der Fahrzeugtechnik als auch in der Landwirtschafts-, Marine- oder Industrietechnik angewendet werden.Hier werden Lamellenkupplungen insbesondere auf Komponentenebene in besonders hohen Maße durch KMUs bedient.

Ergebniszusammenfassung:

Aus den Erkenntnissen, welche im Vorhaben erarbeitet wurden, können mitunter nachfolgende Auslegungs- und Gestaltungsempfehlungen für einen möglichst effizienten Dauerschlupfbetrieb zur Schwingungsreduzierung im nasslaufenden Kupplungssystem abgeleitet werden. Für das Tribosystem können sowohl der Reibbelag und die Stahllamelle als auch der verwendete Schmierstoff bzw. das Kühlöl als Stellgrößen für eine effizientere Schwingungsreduzierung im nasslaufenden Kupplungssystem identifiziert werden.

Für eine verbesserte Schwingungsreduzierungswirkung ohne zusätzliche Effizienzeinbußen wurden folgende im Vorhaben ermittelten Tendenzen zu berücksichtigen:

- Der Reibungszahlgradient, also Verlauf der Reibungszahl über der Gleitgeschwindigkeit, sollte möglichst flach (gering), jedoch positiv, eingestellt werden.

- Der Schmierstoff respektive das Kühlöl sollte für eine möglichst hohe Viskosität im Zielbetriebsbereich formuliert werden.

- Der Reibbelag sollte mit einer möglichst geringen Belagsdichte umgesetzt werden.

- Die Stahllamellen sollten möglichst nicht plasmanitriert werden.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens können von Firmen im Bereich der Entwicklung und Auslegung nasslaufender Lamellenpakete angewendet werden. Hierzu gehören neben Reibbelags- und Reiblamellenherstellern in erster Linie auch Ölhersteller und Chemiefirmen, welche die Additivierung der Öle verantworten. Durch die gezielte Veränderung von aufgezeigten Öl- bzw. Reibbelagseigenschaften, kann eine verbesserte Schwingungsreduzierungswirkung ohne zusätzliche Effizienzeinbußen im nasslaufenden Friktionskontakt ohne zusätzlichen Versuchsaufwand direkt in der Entwicklung umgesetzt werden. Desweiteren können die Ergebnisse des Vorhabens in der Entwicklung und Auslegung von nasslaufenden Kupplungssystemen und Antriebssträngen in, neben der Fahrzeugtechnik u. a. auch in Schiffsantriebssystemen oder Industrieanwendungen angewendet werden.