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Modern product development is a highly complex process characterized by a pronounced interdisciplinary cooperation. Interdisciplinary cooperation accompanied with firm strategic and integrating concep ts leads to innovation potentials in context of cooperative product engineering. The phrase "Mechatronics" represents exactly these novel methodological concepts in the developing process of innova tive products with highly innovative functionality and structure. The concept Mechatronics has been exemplary proven successfully in high-tech sectors. A glance at the automobile or high speed train technology gives an impressive and pursuing figure of the far reach ing Mechatronics philosophy. SME in general have not enough research and development resources to their disposal in order to comply with the ever increasing market demands. Ways out of this dilemma are strategic alliances on one hand and the education of young "Mechatronicans" at universities on the other hand. ISOM 2002 aims to contribute by inviting SME representatives and students from universities and supplementary instit utions in Saxony. The key words of Mechatronics are sensors and actuators, integrated control strategies, modeling and simulation, effective design, safety and reliability. The symposium focuses on state-of-the-art in Mechatronics, especially regarding to controlled high precision systems and particularly to novel electromechanical driving systems. It will point toward future research directions in these subjects. ISOM 2002 is intended as a forum for those engineers and researchers from universities and industry in and outside Europe who actively participate in the young field of Mechatronics and uphold the old spirit of exchanging theoretical and practical results within the scientific community. Die moderne industrielle Produktentwicklung ist ein hochkomplexer Prozess, der gekennzeichnet ist durch eine stark ausgeprägte interdisziplinäre Arbeit. Diese Interdisziplinarität gepaart mit fundiert en Strategie- und Integrationskonzepten führt zu erheblichen Innovationspotentialen im kooperativen Produkt-Engineering. Das Kunstwort Mechatronik steht genau für dieses neuartige methodologische Konz ept im Entwicklungsprozess innovativer Produkte mit einem hohen Integrationsgrad von Funktionalität und Struktur. Die Industrie hat in vielen High-Tech-Bereichen das Konzept Mechatronik beispielhaft realisiert. Ein Blick auf die Automobil- und Hochgeschwindigkeitszugtechnik zeigt in eindrucksvoller Weise die Tr agfähigkeit der Mechatronik-Philosophie. KMU verfügen oft nicht über das erforderliche FuE-Personal und die entsprechenden materiellen Ressourcen, um das enorme Entwicklungstempo mitzugehen. Wege zur Überwindung dieser Defizite sind strategi sche Allianzen und eine gezielte Ausbildung von Mechatronikern an Hoch- und Fachschulen. Auch hierzu soll das Symposium einen Beitrag leisten, indem insbesondere Vertreter von KMU und Studenten der ga stgebenden Universität sowie anderer Hochschuleinrichtungen Sachsens eingeladen wurden. Zu den Schlüsselworten in der Mechatronik gehören Sensoren und Aktoren, integrierte Steuerstrategien, Modellierung und Simulation, effektiver Entwurf, Sicherheit und Zuverlässigkeit. Der derzeitige Sta nd der Mechatronikforschung, vor allem mit Blick auf hochgenaue, gesteuerte mechatronische Systeme und insbesondere neuartige integrierte elektromechanische Antriebssysteme, soll im Mittelpunkt dieses Symposiums stehen. Auch zukünftige Forschungsaufgaben für die Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung in den genannten Themenbereichen sollen aufgezeigt werden. Das Symposium versteht sich als Treffpunkt für diejenigen Forscher und Entwickler, die in Europa an Hochschulen ebenso wie in der Industrie auf diesem Gebiet aktiv sind und sich auf einen Austausch th eoretischer, experimenteller und anwendungsspezifischer Erfahrungen, die bei der wissenschaftlichen Arbeit auf dem noch jungen Gebiet der Mechatronik erlangt wurden, freuen.

Moderne Kraftfahrzeuge werden mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet um die Sicherheit, die Traktion, die Energieeffzienz, die Agilität und den Komfort noch weiter zu verbessern. Diese Ziele können zu einem Großteil mit einer aktiven Drehmomentverteilung, auch Torque Vectoring genannt, erreicht werden. Dafür sind jedoch Getriebesysteme erforderlich, welche unabhängig vom Fahrzustand und vom Antriebsmoment eine nahezu beliebige Drehmomentverteilung ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Grundlagen zu Getriebesystemen, insbesondere zu Planetengetrieben, und zur Fahrzeugdynamik erläutert. Anschließend wird der Stand der Technik anhand einer Systematik zur Einteilung von aktiven Differenzialgetrieben dargelegt sowie einige Vor- und Nachteile aufgezeigt. Das folgende Kapitel stellt ein Verfahren zur Ermittlung der mechanischen Belastung des aktiven Differenzialgetriebes für beliebige Fahrzeuge und Strecken vor. Damit erfolgt eine Bewertung der bisher bekannten Systeme hinsichtlich Gesamtwirkungsgrad, konstruktiver Aufwand und regelungstechnische Eigenschaften. Im Anschluss wird ein Verfahren zur rechnergestützten Synthese neuer Getriebesysteme beschrieben. Abschließend werden die positiven Auswirkungen der aktiven Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik herausgestellt. Das Ergebnis der Arbeit zeigt drei neue Getriebestrukturen, welche anhand der deffinierten Vergleichskriterien besser sind als alle bekannten Systeme.:1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Getriebesysteme 2.2 Fahrdynamik 3 Stand der Technik 3.1 Getriebesysteme 3.2 Fahrdynamikregelung 4 Analyse bekannter Getriebesysteme 4.1 Zeitlicher Verlauf fahrdynamischer Größen 4.2 Systematische Analyse von Planetengetrieben 4.3 Deffinition der Vergleichskriterien 4.4 Differenziallose Systeme 4.5 Differenzialsysteme 4.6 Elektromotorische Systeme 4.7 Sonderbauformen 4.8 Vergleich bekannter Systeme 5 Synthese neuer Getriebestrukturen 5.1 Anforderungen an aktive Differenzialgetriebe 5.2 Manuelle Struktursynthese 5.3 Rechnergestützte Struktursynthese 5.4 Ergebnisse der Struktursynthese 6 Auswirkung von aktiver Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik 6.1 Komplexe Fahrdynamiksimulation 6.2 Steigerung der Traktion 6.3 Steigerung der Agilität 6.4 Steigerung der Fahrstabilität 6.5 Steigerung des Fahrkomforts 6.6 Verringerung des Kraftstoffverbrauches Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Actual passenger cars are equipped with a lot of driver assistant systems to increase safety, traction, efficiency, agility and comfort. These aims can be achieved by a controlled transmission of the engine torque to each driven wheel (active torque distribution, Torque Vectoring). Therefore special gear systems are necessary. In this document firstly the basics on gear systems (planetary gears) and vehicle dynamics are explained. Furthermore the state of the art is shown based on a classification of active differentials and the advantages and disadvantages are envinced. The next chapter describes a method for determining the mechanic load of the active differential for any car and road track. This is used for an evaluation of every differential gear system in view of efficiency, mechanic effort and control properties. The result reveals significant differences between the gear structures. Subsequent a method for a computer synthesis of new gear systems is developped and applied to the demands of a front driven vehicle application. The last chapter points out the positive effects of an active torque distribution on the driving dynamics. As a result of this work three new gear structures are shown which are much better than all existing gear systems in terms of the evaluation properties.:1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Getriebesysteme 2.2 Fahrdynamik 3 Stand der Technik 3.1 Getriebesysteme 3.2 Fahrdynamikregelung 4 Analyse bekannter Getriebesysteme 4.1 Zeitlicher Verlauf fahrdynamischer Größen 4.2 Systematische Analyse von Planetengetrieben 4.3 Deffinition der Vergleichskriterien 4.4 Differenziallose Systeme 4.5 Differenzialsysteme 4.6 Elektromotorische Systeme 4.7 Sonderbauformen 4.8 Vergleich bekannter Systeme 5 Synthese neuer Getriebestrukturen 5.1 Anforderungen an aktive Differenzialgetriebe 5.2 Manuelle Struktursynthese 5.3 Rechnergestützte Struktursynthese 5.4 Ergebnisse der Struktursynthese 6 Auswirkung von aktiver Drehmomentverteilung auf die Fahrdynamik 6.1 Komplexe Fahrdynamiksimulation 6.2 Steigerung der Traktion 6.3 Steigerung der Agilität 6.4 Steigerung der Fahrstabilität 6.5 Steigerung des Fahrkomforts 6.6 Verringerung des Kraftstoffverbrauches Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis

Der Automobilbau prägt die Industriestruktur ganzer Landstriche. Das Automobil an sich ist zur selbstverständlichen technischen Grundausstattung in unserem Leben geworden. Vor allem steigende Rohölpreise aber auch gestiegenes Umweltbewusstsein stellen die Grundtriebkräfte für Entwicklungen dar, die auf eine wesentlich verbesserte Energieeffizienz bei Beibehaltung und Verbesserung des Fahrkomforts abzielen. Das Hybridfahrzeug, d. h. ein Fahrzeug mit mindestens zwei verschiedenen Antriebssystemen, stellt eine Möglichkeit dar, diesen Bedürfnissen Rechnung zu tragen. In dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, welches die verfügbaren Möglichkeiten der Mechatronik dazu verwendet, wesentliche Einspareffekte zu erzielen. Dabei galt es, ein rein elektrisches Getriebe, bestehend aus zwei permanent erregten Synchronmaschinen mit einem mechanischen Getriebe so zu kombinieren, dass die Anforderungen eines Fahrzeugs in allen Betriebspunkten erfüllt werden können. Auf zwei Versuchständen konnten die Funktionalitäten des elektrischen und des mechanischen Getriebeteils getestet werden. Das Konzept, die Realisierung und die Messergebnisse werden vorgestellt.