Anregungsgerechte Auslegung und Tolerierung schnelllaufender Getriebe unter Berücksichtigung kurz- und langwelliger Verzahnungsabweichungen

Schnelllaufende Getriebe gewinnen im Hinblick auf die Elektrifizierung von Antriebskomponenten in der Automobilindustrie zunehmend an Bedeutung. Aktuelle Konzepte zeigen den Trend zu Elektroantrieben mit höheren Drehzahlen als Verbrennungsmotoren. Während die störenden Geräusche des Getriebes durch den Verbrennungsmotor weitestgehend maskiert werden, ist dies bei dem Einsatz von Elektromotoren nicht der Fall. Bislang wird der Fokus in der Anregungsoptimierung auf die toleranzbehaftete Analyse von genormten Standardmodifikationen am Einzelzahn gelegt. Die Modifikationen, welche über diese standardisierten Geometrien hinausgehen, wie bspw. die Verschränkung, werden nur selten berücksichtigt. Zudem wird aktuell in der Auslegung die Annahme einer gleichen Geometrie(-abweichung) für jeden Zahn zugrunde gelegt. Mit dem dabei herangezogenen System der IT-Verzahnungsqualitäten werden in erster Linie fertigungs- und nicht funktionsorientierte Toleranzen definiert. Das Ziel der Dissertation ist eine Methode zur anregungsgerechten Auslegung schnelllaufender Getriebe. Hierbei wird sowohl auf die kurzwellige als auch langwellige Anregungscharakteristik von Stirnradgetrieben eingegangen. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt auf dem detaillierten Verständnis der Kontaktverhältnisse infolge von Verschränkungen, Exzentrizitäten, Taumel- sowie Teilungsabweichungen und dem hieraus resultierenden Anregungs- bzw. Geräuschverhalten. Das erste Inhaltskapitel befasst sich mit dem Nachweis der funktionalen Potenziale der Verschränkung. Hierzu wird die Modifikation eines Serienradsatzes um eine gezielte Verschränkung als Variationsparameter zur Optimierung des Anregungsverhaltens erweitert. Das zweite Inhaltskapitel thematisiert die Auswirkungen von langwelligen Abweichungen auf die Eingriffsbedingungen und die Akustik der Verzahnung. Für diese Untersuchungen werden Exzentrizitäten, Taumel- und Teilungsabweichungen gezielt in die Verzahnung eingebracht. Im dritten und vierten Inhaltskapitel werden die gewonnenen Erkenntnisse auf ein Fahrzeuggetriebe übertragen und ein tiefergehendes Verständnis der Kontaktbedingungen infolge der Abweichungen wird aufgebaut. Darauf basierend werden analytische Zusammenhänge zur unmittelbaren Bestimmung der Kontaktabstände bzw. des Drehfehlers hergeleitet. Die mithilfe der Zahnkontaktanalyse verifizierten Zusammenhänge werden abschließend genutzt, um funktionale Kenngrößen zur anregungsgerechten Tolerierung langwelliger Abweichungen abzuleiten.