Einfluss langwelliger Verzahnungsfehler durch Fertigung und Montage auf das Anregungsverhalten von Stirnrädern im Hochdrehzahlbereich

 

Ausgangssituation

Durch den zunehmenden Einsatz von Elektromotoren werden die Getriebegeräusche nicht mehr in dem Maße maskiert, wie es in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren der Fall ist. Eine geringe Geräuschentwicklung ist ein wesentliches Auslegungsziel in der Getriebeentwicklung und stellt ein wichtiges Gütekriterium dar. Als Stellgröße zur Erreichung der Auslegungskriterien werden häufig die Toleranzen in der Fertigung eingeengt, da die Auswirkungen von über dem Zahnradumfang variierenden Fertigungs- und Montageabweichungen auf die Kenngrößen zur Beschreibung des Einsatzverhaltens in vielen Fällen unbekannt sind. Üblicherweise werden Analysen und Tolerierungen von Fehlern nicht an allen Zähnen, sondern am einzelnen Zahn vorgenommen. Die infolge der Abweichungen veränderliche Kontaktgeometrie im Zahneingriff während eines Radumlaufs beeinflusst jedoch das Anregungsverhalten maßgeblich. Bisher unberücksichtigt bei der Zahnkontaktanalyse bleibt der Einfluss fertigungs- und montagebedingter Abweichungen vom idealen Zahneingriff, die sich nicht nur auf einen einzelnen Zahn, sondern auf die Gesamtheit aller Zähne einer Verzahnung beziehen und über diese veränderlich sind.

Forschungsziel

Das Ziel des Vorhabens ist eine Methode zur Berücksichtigung veränderlicher Kontaktbedingungen durch Fertigungs- und Montagefehler in der Zahnkontaktanalyse zur realitätsnahen Beschreibung des Einsatzverhaltens von Verzahnungen. Dazu ist eine neuartige Vorgehensweise zur Ansteuerung und Auswertung einer Zahnkontaktanalyse erforderlich, die am Beispiel der „FE-Stirnradkette“ durchgeführt wird. Mit der Methode soll eine Analyse des Einflusses unterschiedlicher Fehlerarten, wie Taumel, Rundlauf- und Teilungsfehler, für unterschiedliche IT-Qualitäten auf das resultierende Einsatzverhalten im Vergleich zu einem idealen Radsatz ermöglicht werden. Die Bewertung erfolgt anhand des Drehfehlerspektrums. Dadurch wird eine Möglichkeit geschaffen, z.B. hinsichtlich der Getriebeakustik geräuschkritische Anregungsfälle zu identifizieren. Darauf aufbauend können Korrekturen zur Optimierung des Einsatzverhaltens definiert ausgelegt und geprüft werden.