Friday, December 14, 2007

Leistungsverzweigtes Getriebe (1)


Vario




Das Konzept stammt von Fendt. Ist sehr einfach aufgebaut und dennoch sehr effizient! Im Gegensatz zu Fendt's hydrostatischem Zweig gibt's aber hier eine elektrische Lösung. Der Vorteil ist die Möglichkeit, den Elektromotor/Generator als Anlasser und auch gut dosierbare Bremse nutzen zu können.
Die Anlasser/Lichtmaschinen-Technik gibt es bereits. In Automotoren wird diese Technik wohl in naher Zukunft Verwendung finden. Dabei wird der Generator/Motor auch als Schwingungstilgung benützt. Durch kurze Stromstösse wird dabei die in bestimmten Drehzahlbereichen auftretende Vibrationsneigung von "wenigzylindrigen" (also 4 Zylinder und weniger) Motoren (welche sonst nur durch Ausgleichswellen behoben werden kann) kompensiert.
Aber zurück zum Getriebe. Direkt an den Verbrennungsmotor angeflanscht ist also der E-Generator/-Motor. Kupplung gibt's keine, man kann sich also Vorstellen dass die Kurbelwelle direkt ins Getriebe führt. Dieses besteht im Grunde nur aus einem Planetengetriebe. Die Kurbelwelle treibt das Sonnenrad an. Der Planetenträger eine sogenannte Summierungswelle (weil dort die "verzweigte" Leistung wieder zusammengeführt wird) und auf dem Hohlrad "sitzt" ein weiterer E-Generator/-Motor.
Soweit entspricht es nun dem Vario - Prinzip von Fendt. Der Vorteil den der Elektroantrieb bietet, ist die bessere Dosierbarkeit und die Speichermöglichkeit von "Überleistung" aus Bremsmanövern. Diese gespeicherte "Ladung" wird für Schaltmanöver genutzt. Um den mechanischen Anteil der Drehmomentübertragung möglichst hoch zu halten und somit den Wirkungsgradverlust einzudämmen, ist es nämlich notwendig durch mehrere Stufen zu schalten.
Leistungsverzweigte Getriebe mit mehrgängiger Schaltung gibt's bereits. Nur lässt bei diesen der stufenlose Übergang zwischen den Gängen zu wünschen übrig. Fendt erreicht mit seinem Getriebe ohne "Schaltstufen" (es hat dennoch 2 Stufen - fährt aber beide von 0 an) einen erstaunlich guten Wirkungsgrad. Das Geheimnis liegt "Fendt-like" in perfekter Konzeption und Innovationskraft. Was das Vario-Getriebe auszeichnet ist zweifelsohne der hydrostatische Part. Die Axialkolbenmotoren/-pumpe sind/ist erstmals bis zu 45° schwenkbar. Dieser grosse Schwenkbereich ermöglicht einen derart guten Wirkungsgrad, dass dem Vario-Getriebe im Vergleich zu Vollastschaltgetrieben kaum höherer Leistungsverlust nachzuweisen ist! Der Vorteil des stufenlosen Getriebes liegt in der bestmöglichen Auslastung des Motors. Man kann Ihn im besten Drehmomentbereich fahren (optimaler spezifischer Verbrauch), im Bereich der Spitzenleistung oder mit stark reduzierter Drehzahl (geringster Verbrauch). Dies spart - Tests haben dies eindeutig bewiesen - Kraftstoff und Zeit!
Okay wieder zurück zu meinem Konzept...
Geschaltet wird also 3 bis 4 mal. Das Getriebe ist unsynchronisiert und arbeitet ähnlich wie ein Getriebe mit Schaltwalze. Diese Walze kommt hier jedoch nicht zum Einsatz. Ist der Schaltzeitpunkt erreicht (je nach gewähltem Modus früher oder später), übernimmt der Elektromotor auf der Summierungswelle zu 100% die Drehmomentübertragung. Die Kraftflussunterbrechung im Getriebes dauert etwa 1 Sekunde. In dieser Sekunde wird via Hohlrad (E-Motor) des Planetengetriebes die Zahnradpaarung des nächsten Ganges elektronisch gesteuert synchronisiert.
Denkbar wäre auch eine Variante ohne Schaltmanöver. Also ein Fendt Vario Getriebe mit Elektro-Zweig. Vor allem wäre dies etwas für LKW's. Das Vario Getriebe scheint das unkomplizierteste und vor allem wirkungsgradgünstigste für Traktoren zu sein. Damit hat Fendt der Konkurrenz wieder einmal eine gehörige Ohrfeige verpasst. Nicht die erste - und bestimmt nicht die letzte!
Leistungsverzweigtes Getriebe (2)
Wieder auf dem Prinzip der Leistungsverzweigung basierend, aber diesmal mit technischen Merkmalen des Vario's von Fendt. Das Herz bildet also wieder das Planetengetriebe. Auch die Summierungswelle findet man als "Vereinigungsinstrument" am Ende meines Getriebes. Dann hören die Gemeinsamkeiten aber auch schon auf. Mein 2. Zweig ist nämlich elektrisch. Mittel Schneckengetriebe wird dem Hohlrad keine Leistung abgenommen, sondern erstmal zugeführt! Das klingt zwar unverständlich, ist aber im Grunde kein Problem. Es geht nicht darum über das Hohlrad Drehmoment für den Vortrieb des Fahrzeugs zu übertragen, sondern, im Gegenteil, das Fahrzeug zum stehen zu bringen! Das Hohlrad muss ja bei Stillstand (des Fahrzeugs) laufen. Mit einem darauf sitzende Schneckengetriebe ist das aber nicht so einfach. Man muss deshalb elektrische Energie "opfern", um zu verzögern und zum Stillstand zu kommen. Dieser Energieaufwand ist aber schwindend gering! Eventuell muss gar gebremst werden (kommt auf die Steigung an). Auf der Summierungswelle ist der andere Elektromotor/Generator angebracht. Dieser sorgt immer dafür, dass in der Batterie genügend Energie gespeichert wird um den anderen Motor mit Strom versorgen zu können. Es ist keine grosse Batterie erforderlich, da nur sehr wenig gespeichert werden muss. Vor allem muss sie den Strom (ausser der Strom der zum Starten des Verbrennungsmotor benötigt wird) nicht lange speichern. Man müsste, um hohe Drehmomente übertragen zu können, aber unbedingt die Reibungsverluste im Schneckengetriebe minimiert werden! Auch da habe ich eine Idee. Aber die ist noch nicht spruchreif...
So long, Madonno

Tricone Bit