Im zweiten Teil stellen wir Kupplungs-Simulationselemente vor. Die Bauteile selber finden sich in der Simulink-Bibliothek „Library Browser“ weiter unten unter der Rubrik „Simscape/SimDriveline“. Hierunter finden sich weitere Unterrubriken, welche wir einzeln vorstellen möchten.

Rubrik „Clutches“

„Cone Clutch“

1. • Dieser Block stellt eine Reibkupplung mit konischer Reibfläche dar (Einfachkonus-Synchronisierung), so wie es bei synchronisierten Schaltgetrieben üblich ist. Dabei wird vor dem Überschieben der Schaltmuffe zur Herstellung des Formschlusses und damit zum der Gleichlauf der beiden Wellen mittels Mehrkonus-Synchronisierungen
   

2. •    Angabe von äußerem Reibdurchmesser, innerem Reibdurchmesser und des halben Konuswinkel
   

3. • Anschluss von 2 Wellen an die Kupplung (Basis B und Abtrieb F) als auch eine Normalkraft (N) zur Betätigung
   

4. • Berücksichtigung von Reibung
   

5. •    Konstante Reibung über Angabe von 2 Reibkoeffizienten (statisch und dynamisch) ab einer einstellbarer Mindestkraft (threshold force)
   

6. •    Kennfeldgesteuerte Reibung (Reibkoeffizient abhängig von der Differenzdrehzahl) über Lookup-Table mit einstellbarer Interpolations-Methode (linear, kubisch, Spline)
   

7. •    Einstellbarer Ausgangszustand (offen oder geschlossen)
   
   

„Disk Friction Clutch“

1. • Mit diesem Block läßt sich eine Lamellenkupplung simulieren. Dabei können die Anzahl Reibflächen, der wirksame Reibhalbmesser und die Betätigungsfläche angeben
   

2. • Anschluss von 2 Wellen an die Kupplung (Basis B und Abtrieb F) als auch ein Betätigungsdruck (P) [in Pa] (hydraulische Ansteuerung, Kräfte können über die Betätigungsfläche in einen Druck umgeformt werden)
   

3. • Einstellmöglichkeit ob die Kupplung unidirektional oder bidirektional betrieben wird. In der Realität wird immer in beide Richtungen Drehmoment übertragen, da sowohl Zug -als auch Schubbetrieb vorkommen kann.
   

4. • Berücksichtigung von Reibung
   

5. •    Konstante Reibung über Angabe von 2 Reibkoeffizienten (statisch und dynamisch) ab einer einstellbarer Mindestkraft (threshold force) mitsamt der Möglichkeit einen Verschleissfaktor mit anzugeben (im Neuzustand 1)
   

6. •    Kennfeldgesteuerte Reibung (Reibkoeffizient abhängig von der Differenzdrehzahl) über Lookup-Table mit einstellbarer Interpolations-Methode (linear, kubisch, Spline) mitsamt der Möglichkeit einen Verschleissfaktor mit anzugeben (im Neuzustand 1)
   

7. • Berücksichtigung der Dämpfung [in Nm/Drehzahl]
   

8. • Einstellbarer Ausgangszustand (offen oder geschlossen)
   
   

„Dog Clutch“

1. • Mit diesem Block kann eine formschlüssige Kupplung (Klauenkupplung) modelliert werden. Es stehen 2 verschiedene Modellierungsvarianten zur Verfügung:
   

2. •    Bei der ersten Variante kann das maxial übertragbare Moment und der mittlere Zähnehalbmesser R hinterlegt werden
   

3. •    Bei der zweiten Variante können die Anzahl Zähne, das Verdrehspiel in Grad, der mittlere Zähnehalbmesser R, die Torsionssteifigkeit [in Nm/°] und die Torsionsdämpfung [in Nm/Drehzahl] hinterlegt werden
   

4. • Schaltwege setzen sich zusammen aus der Zahnhöhe z und dem Freigang bei ausgelegter Kupplung z_gap. Bei den Anschlägen zum Einlegen kann die Steifigkeit [in Kraft/Weg] und Dämpfung [in Kraft/Geschwindigkeit] des Endanschlags definiert werden. Weiterhin kann eine viskose Dämpfung  [in Kraft/Geschwindigkeit] eingetragen werden.
   

5. • Mit dem Ausgang X wird die aktuelle Position des Schaltwegs ausgegeben. Am Eingang S wird entweder eine mechanische Kopplung (Kraft) oder ein physikalisches Signal welches die Position vorgibt. Zwischen diesen beiden Steuerungsmöglichkeiten kann über „Simscape/Block choices/“ umgeschaltet werden.
   

6. • Die Geometriedaten zum Abweisen der Schaltklaue können hinterlegt werden, also die maximale Differenzdrehzahl bei der geschalten wird als auch die minimale Zahnüberdeckung bis zu der abgewiesen wird.
   

7. • Einstellbarer Ausgangszustand (offen oder geschlossen)
   
   

„Synchronizer“

1. • Mit einer einseitigen Synchronisierung kann eine synchronisierte Schaltung simuliert werden. Der Block beinhaltet bereits eine Einfach-Konussynchronisierung und eine Klauenkupplung. Auch eine Mittenarretierung ist enthalten.
   

2. • Anschlüsse:
   

3. •    R: die Führungsmuffe/Synchronkörper bzw. die Welle
   

4. •    H: die zu koppelnde Welle bzw. das Schaltrad
   

5. •    S: Schaltweg bzw. Schaltaktorik
   

6. •    X1: physikalischer Ausgang der die Schaltposition der Klauenkupplung ausgibt
   

7. •    X2: physikalischer Ausgang der die Schaltposition der Reibkupplung mit konischer Reibfläche ausgibt
   

8. • Eine formschlüssige Kupplung (Klauenkupplung) kann modelliert werden. Es stehen 2 verschiedene Modellierungsvarianten zur Verfügung:
   

9. •    Bei der ersten Variante kann das maxial übertragbare Moment und der mittlere Zähnehalbmesser R hinterlegt werden
   

10. •    Bei der zweiten Variante können die Anzahl Zähne, das Verdrehspiel in Grad, der mittlere Zähnehalbmesser R, die Torsionssteifigkeit [in Nm/°] und die Torsionsdämpfung [in Nm/Drehzahl] hinterlegt werden
    

11. • Schaltwege setzen sich zusammen aus der Zahnhöhe z und dem Freigang bei ausgelegter Kupplung z_gap. Bei den Anschlägen zum Einlegen kann die Steifigkeit [in Kraft/Weg] und Dämpfung [in Kraft/Geschwindigkeit] des Endanschlags definiert werden. Weiterhin kann eine viskose Dämpfung  [in Kraft/Geschwindigkeit] eingetragen werden.
    

12. • Dieser Block beinhaltet eine Reibkupplung mit konischer Reibfläche (Einfachkonus-Synchronisierung), so wie es bei synchronisierten Schaltgetrieben üblich ist. Dabei wird vor dem Überschieben der Schaltmuffe zur Herstellung des Formschlusses und damit zum der Gleichlauf der beiden Wellen mittels Mehrkonus-Synchronisierungen
    

13. •    Angabe von äußerem Reibdurchmesser, innerem Reibdurchmesser und des halben Konuswinkel
    

14. • Anschluss von 2 Wellen an die Kupplung (Basis B und Abtrieb F) als auch eine Normalkraft (N) zur Betätigung
    

15. • Berücksichtigung von Reibung
    

16. •    Konstante Reibung über Angabe von 2 Reibkoeffizienten (statisch und dynamisch) ab einer einstellbarer Mindestkraft (threshold force)
    

17. •    Kennfeldgesteuerte Reibung (Reibkoeffizient abhängig von der Differenzdrehzahl) über Lookup-Table mit einstellbarer Interpolations-Methode (linear, kubisch, Spline)
    

18. • Für die Mittenarretierung kann eine maximale Rückstellkraftund ein Wirkbereich der Rückstellkraft angegeben werden. Zusätzlich gibt es noch den viskosen Reibkoeffizient und als Reibkoeffiziert ein Verhältnis zwischen Reibkraft und maximaler Rückstellkraft. Weiterhin kann der Auslösewert als Verfahrgeschwindigkeit angegeben werden, über der überhaupt Dämpfungsreibung berechnet wird.
    

19. • Schaltwege setzen sich zusammen aus der Zahnhöhe z und dem Freigang bei ausgelegter Kupplung z_gap. Bei den Anschlägen zum Einlegen kann die Steifigkeit [in Kraft/Weg] und Dämpfung [in Kraft/Geschwindigkeit] des Endanschlags definiert werden. Weiterhin kann eine viskose Dämpfung  [in Kraft/Geschwindigkeit] eingetragen werden.
    

20. • Die Geometriedaten zum Abweisen der Schaltklaue können hinterlegt werden, also die maximale Differenzdrehzahl bei der geschalten wird als auch die minimale Zahnüberdeckung bis zu der abgewiesen wird.
    

21. • Einstellbarer Ausgangszustand (offen oder geschlossen)
    
    

„Double-Sided Synchronizer“

1. • Mit einer 2-seitigen Synchronisierung kann eine synchronisierte Schaltung von 2 unterschiedlichen Gängen inklusive Mittenarretierung simuliert werden. Der Block beinhaltet bereits eine Einfach-Konussynchronisierung und eine Klauenkupplung.
   

2. • Anschlüsse:
   

3. •    R: die Führungsmuffe/Synchronkörper bzw. die Welle
   

4. •    HA: die zu koppelnde Welle A bzw. das Schaltrad A
   

5. •    HB: die zu koppelnde Welle B bzw. das Schaltrad B
   

6. •    S: Schaltweg bzw. Schaltaktorik
   

7. •    X1: physikalischer Ausgang der die Schaltposition der Klauenkupplung ausgibt
   

8. •    X2: physikalischer Ausgang der die Schaltposition der Reibkupplung mit konischer Reibfläche ausgibt
   

9. • Für die Mittenarretierung kann eine maximale Rückstellkraftund ein Wirkbereich der Rückstellkraft angegeben werden. Zusätzlich gibt es noch den viskosen Reibkoeffizient und als Reibkoeffiziert ein Verhältnis zwischen Reibkraft und maximaler Rückstellkraft. Weiterhin kann der Auslösewert als Verfahrgeschwindigkeit angegeben werden, über der überhaupt Dämpfungsreibung berechnet wird.
   

10. • Schaltwege setzen sich zusammen aus der Zahnhöhe z und dem Freigang bei ausgelegter Kupplung z_gap. Bei den Anschlägen zum Einlegen kann die Steifigkeit [in Kraft/Weg] und Dämpfung [in Kraft/Geschwindigkeit] des Endanschlags definiert werden. Weiterhin kann eine viskose Dämpfung  [in Kraft/Geschwindigkeit] eingetragen werden.
    

11. • Die Geometriedaten zum Abweisen der Schaltklaue können hinterlegt werden, also die maximale Differenzdrehzahl bei der geschalten wird als auch die minimale Zahnüberdeckung bis zu der abgewiesen wird.
    

12. • Einstellbarer Ausgangszustand (offen oder Gang A oder Gang B)
    
    

„Double-Sided Synchronizer“

1. • Modellierung eines Freilaufs bei der eine Drehrichtung offen und eine geschlossen ist
   

2. • Angabe welche Drehrichtung sperrend wirkt
   
   

„Fundamental Friction Clutch“

1. • Basis-Modell für eine frei definierbare Kupplung mit folgender Anbindung
   

2. •    B: treibende Welle
   

3. •    F: getriebene Welle
   

4. •    Eingang tK: physikalisches Signal für das Reibmoment
   

5. •    Eingang t+: obere Reibmomentgrenze
   

6. •    Eingang t-: untere Reibmomentgrenze
   

7. •    Ausgang S: physikalisches Signal für die Differenzdrehzahl
   

8. •    Ausgang M: physikalisches Signal für den Kupplungsstatus (Momentenrichtung vorwärts (+1), rückwärts (-1) oder Startwert (0))