Methode zur Analyse und Bewertung von stufenlosen Traktorgetrieben mit mehreren Schnittstellen

Die Megatrends Klimawandel, Rohstoffverknappung und Bevölkerungs-
wachstum sind bedeutende Technologietreiber für die Entwicklung von
Traktoren. Zur Steigerung der Traktor-Effizienz bieten elektrische Antrie-
be Potenziale durch hohe Leistungsdichten und Wirkungsgrade sowie die
Möglichkeit der Bereitstellung von elektrischer Leistung für fahrzeuginter-
ne oder -externe Verbraucher.
Stufenlose Getriebe ermöglichen den Betrieb des Verbrennungsmotors bei
maximaler Leistung über große Geschwindigkeitsbereiche. Zudem weisen
diese Getriebe einen hohen Entwicklungsstand auf und bieten durch die au-
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tomatische Übersetzungsregelung einen hohen Bedien- und Fahrkomfort.
Durch darüber hinaus gute Wirkungsgrade sind diese – oft hydraulisch leis-
tungsverzweigten – stufenlosen Getriebe heute weit verbreitet.
Die vorliegende Forschungsarbeit stellt eine Methode zur Berechnung und
Bewertung von Getriebekonzepten mit mehreren Schnittstellen sowie unter-
schiedlichem Technologiemix aus Mechanik, Hydraulik und Elektrik vor.
Die Berechnung fokussiert sich auf stufenlose Getriebe und die im System
entstehenden Verlustleistungen sowie die Herstellkosten der wesentlichen
Getriebekomponenten. Die Bewertungsmethode wird eingesetzt um einen
Konzeptvergleich unterschiedlicher Getriebe für einen Traktor der 150 kW
Leistungsklasse durchzuführen. Es werden insgesamt neun Getriebekonzep-
te miteinander verglichen und einzeln analysiert. Das Verhältnis von Auf-
wand zu Nutzen wird für alle Konzepte dargestellt und erläutert. Abschlie-
ßend konnten zwei Favoritenkonzepte identifiziert werden.

Mega trends such as climate change, population growth and raw material
shortage are main technology drivers for the develompment of tractors and
indicate the need of an efficiency increase in those machines. Electric drives
deliver potentials due to high power densities and efficiency levels. In addi-
tion they offer electric supply for vehicle internal and external consumers.
Continuously variable transmissions allow operating the internal combus-
tion engine at maximum power over large vehicle speed areas. Moreover,
these transmissions offer good efficiencies as well as high control and dri-
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ving comfort due to a great automation level. Hence, these transmissions are
very popular for tractors.
The study at hands presents a method for the calculation and evaluation of
continuously variable transmissions with multiple interfaces and a various
mix out of mechanic, electric and hydraulic technologies. The method is
used for a comparison of transmission concepts for a 150 kW tractor. The
study concentrates on the correct efficiency calculation of mechanical com-
ponents as well as the resulting costs of production. Overall, nine concepts
are compared and analyzed through application of the developed method.
The relation of effort and use for each concept is shown and explained. In
conclusion, two favorite concepts were identified.