Ein Beitrag zur gezielten Gestaltung und bedarfsgerechten Regelung des nasslaufenden Kupplungssystems für den Einsatz als mechatronisches Stellglied mit der Funktionserweiterung Schwingungsreduzierung im Schlupfbetrieb = A contribution to a targeted design and demand-oriented control of the wet-running clutch system for the application as a mechatronic actuator with the functional extension of vibration reduction in slip operation

Zunehmende Anforderungen im Zielsystem der Produktentwicklung nachhaltiger und effizienter Antriebssysteme erfordern neue Maßnahmen und erweiterte Lösungsräume, um diesen begegnen zu können. Aktuelle Systemgenerationen nasslaufender Kupplungssysteme bieten als cyber-physische Systeme einen erweiterten Raum an Funktionen. So kann das Kupplungssystem mit der Funktionserweiterung Schwingungsreduzierung im geregelten Schlupfbetrieb in Antriebssystemen zu einer bedarfsgerechten Reduzierung unerwünschter Schwingungen verwendet werden und zu erhöhtem Komfort und geringerer Belastung des Antriebsstrangs beitragen, ohne zusätzliche Teilsysteme vorzusehen.
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In dieser Forschungsarbeit wird Wissen für eine gezielte Gestaltung des Tribosystems und für die gezielte Einstellung der Funktionserweiterung Schwingungsreduzierung im geregelten Schlupfbetrieb im nasslaufenden Kupplungssystem generiert und in Form von Handlungsempfehlungen, Methoden und Modellen bereitgestellt. Es werden Untersuchungsmethoden synthetisiert, die es ermöglichen, die Schwingungsreduzierung und das dynamische Reibungszahlverhalten im schlupfbetriebenen nasslaufenden Kupplungssystem anwendungsnah zu untersuchen und zu bewerten sowie das Verständnis über die Vorgänge im nasslaufenden Friktionskontakt zu erweitern. Über acht Entwicklungsgenerationen mit Variation im Tribosystem werden Einflüsse aus dem Tribosystem untersucht und wirkende Mechanismen im nasslaufenden Friktionskontakt ergründet. Es kann u. a. gezeigt werden, dass bei den Entwicklungsgenerationen unterschiedliche Superpositionen von Wirkmechanismen vorliegen und diese durch Tribosystemgrößen maßgeblich beeinflusst werden können. Durch erstellte Regressionsmodelle und exemplarisch abgeleitete Konturdiagramme für den Einfluss von Betriebsgrößen werden außerdem eine Abschätzung der Schwingungsreduzierungswirkung und eine gezielte Einstellung der Betriebsgrößen im schlupfbetriebenen Kupplungssystem ermöglicht. Mit einer auf Basis der erarbeiteten Handlungsempfehlungen gestalteten Entwicklungsgeneration werden diese evaluiert. Es wird eine Verbesserung gegenüber der gegenwärtig im Markt befindlichen Systemgeneration aufgezeigt.
Die Forschungsarbeit leistet mit dem generierten und bereitgestellten Wissen einen Beitrag, um die Funktionserweiterung im Produktentwicklungsprozess neuer Systemgenerationen von Antriebssystemen mit nasslaufenden Kupplungssystemen als Maßnahme zur Schwingungsreduzierung verbessert und gezielt integrieren zu können. Hierdurch werden bedarfsgerechte Komfortsteigerungen und die Substitution bzw. die Reduzierung anderer Teilsysteme ermöglicht, womit ein Beitrag zu einer Produktentwicklung nachhaltigerer und effizienterer Antriebssysteme unter Berücksichtigung neuer Herausforderungen geleistet wird.

In order to meet increasing demands in the system of objectives for the product development of sustainable and efficient drive systems, new measures and enhanced solution spaces are required. Current system generations of wet-running clutch systems as cyber-physical systems provide an enhanced solution space with extended functions. For example, the functional extension of vibration reduction in controlled slip operation can be used to reduce vibrations on demand and thus provide more comfort and less stress on the drivetrain without adding other subsystems.
In this thesis, knowledge is generated for a targeted design of the tribological system and for the targeted control of the functional extension vibration reduction in controlled slip operation in the wet-running clutch system and provided as recommendations, methods and models. ... mehrResearch methods are synthesized that enable an application-oriented investigation and evaluation of the vibration reduction and the dynamic friction behavior in the slip-operated wet-running clutch system as well as the extension of knowledge of the mechanisms in the wet-running friction contact. Influences from the tribological system are investigated across eight engineering generations with variation in the tribological system. Thereby the mechanisms in wet-running friction contact are analyzed as well. It can be shown that across the eight engineering generations the vibration reduction is based on different mechanisms and that these working mechanisms can be significantly influenced by the tribological system. Furthermore, regression models and exemplary contour diagrams are derived for the influence of operating parameters, enabling an estimation of the vibration reduction effect and a targeted control of the parameters in the slip-operated clutch system. The developed recommendations are evaluated with a new engineering generation, that is designed on the basis of these recommendations. It shows an improvement compared to the current system generation on the market.
With the knowledge generated, this thesis contributes to an improved and targeted integration of the functional extension in the product development process of new system generations of drive systems with wet-running clutch systems included as a measure to reduce vibrations. Thus, demand-oriented increases in comfort and the substitution or reduction of other subsystems can be achieved, which contributes to the product development of more sustainable and efficient drive systems while considering new challenges.