Transfer der Methode der dynamischen Drehfehlermessung in die industrielle Praxis

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163597715

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des Projekts ist es, das Verständnis für die Ursache und Einflüsse der Geräuschentstehung des gesamten Getriebes zu erweitern. Zum Erreichen dieses Ziels werden im Projekt drei Themenschwerpunkte behandelt. Das erste Arbeitspaket umfasst den Aufbau des für die durchzuführenden Untersuchungen erforderlichen Prüfstands. Parallel hierzu wurden theoretische Untersuchungen durchgeführt, in denen Verzahnungsmodifikationen für Stirn- und Kegelradstufen, vor dem Hintergrund, das Geräuschverhalten gezielt zu beeinflussen, ausgelegt werden. Den Abschluss bilden experimentelle Untersuchungen auf dem, im Rahmen des Projekts zuvor aufgebauten Universalgetriebeprüfstand. Der in diesem Projekt geförderte Getriebeprüfstand wurde im Neubau des WZL installiert. Der mechanische und elektrische Aufbau sind abgeschlossen. Zeitgleich mit der Inbetriebnahme erfolgte die Entwicklung flexibler Messsysteme zur Erfassung der Anregung der Verzahnung am Radsatz sowie im Stirn- und Hinterachsgetriebe. Neben den Messaufnehmern wurde seitens des WZL ein neuer Messrechner beschafft. Die im Vorhaben durchzuführenden Akustikuntersuchungen erfordern aufgrund der hohen Schallemissionspegel der luftgekühlten Antriebsmaschinen umfangreiche Schallschutzmaßnahmen, die eine Schalleinwirkung auf den Prüfling verhindern. Im Berichtszeitraum wurde um das Prüffeld ein im Projekt bisher nicht vorgesehener, akustischer Messraum, bestehend aus einer lärmmindernden Wand und einer schallabsorbierenden Auskleidung, neu installiert. Die Geldmittel für den Messraum wurden seitens des WZL zur Verfügung gestellt. Als Prüfling wurde der Antriebsstrang eines leichten Nutzfahrzeugs ausgewählt. Aus dem Schalt- und Hinterachsgetriebe wurde jeweils eine Stufe für die weiterführenden Untersuchungen ausgewählt. Im Rahmen von Variantenrechnung in Zahnkontaktanalyseprogrammen wurden Flankenmodifikationen mit unterschiedlichen Anregungscharakteristiken ausgewählt. Anschließend wurden die flankenmodifizierten Versuchsverzahnungen hergestellt und außerhalb des Getriebes in einer Laufprüfung getestet. Die Ergebnisse wurden denen der Auslegung gegenübergestellt, wobei insgesamt eine hohe Korrelation bei niedrigen Drehzahlen festgestellt werden konnte. Bei hohen Drehzahlen ist die quasistatische Zahnkontaktanalyse allerdings nicht fähig, das reale Verhalten der Laufprüfung abzubilden. Im nächsten Schritt erfolgte die Montage der Radsätze in die Versuchsgetriebe. Erneut wurde eine Wälzprüfung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Messgröße Differenzdrehbeschleunigung fähig ist, die Anregung der Radsätze im jeweiligen Getriebe zu erfassen. Hingegen liefert die Drehfehlermessung im Gesamtsystem Getriebe keine verwertbaren Ergebnisse. Inhalt des aktuellen Arbeitspakets stellt die Untersuchung des gesamten Antriebsstrangs bestehend aus Schalt- und Hinterachsgetriebe dar. Hier sollen erneut die Radsätze getauscht werden und das resultierend Geräusch- und Anregungsverhalten bestimmt werden. Schwerpunkt bildet die Untersuchung von Wechselwirkungen beider Getriebe.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Innovation aus Tradition. In: Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb. 2006. 101. Jg., Sonderausgabe, S. 13-22
  Brecher, C.; Klocke, F.; Schmitt, R. Schuh, G.
  
• Arbeiten am Antriebsstrang. Geräuschverhalten von Kfz-Getrieben. In: Tools - Informationen der Aachener Produktionstechniker 2007 (2007), 2, ISSN 0947- 8647, S. 6-7
  Brecher, C.; Hesse, J.
  
• Investigation of the Noise Behavior of Flank-Modified Gear Sets. In: Tagungsband zur 2nd WZL Gear Conference in the USA, Hrsg.: Brecher, C.; Klocke, F., Eigendruck WZL Aachen 2007, S. 8-1 - 8-26
  Brecher, C.; Hesse, J.
  
• Untersuchung der Potenziale zu Geräuschreduzierung an Gesamtgetrieben. In: Deutschlands Elite Institute 2006 (2007), 50 Jahre Getriebekreis, ISSN 1614-8185, S.64-65
  Brecher, C.; Klocke, F.; Hesse, J.
  
• Untersuchung des Geräuschverhaltens flankenmodifizierter Radsätze. In: Tagungsband zur 48. Arbeitstagung „Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen", WZL, RWTH Aachen 2007
  Brecher, C.; Hesse, J.
  
• Dynamische Drehfehlermessung an Hinterachsgetrieben. In: Seminar „Innovation rund ums Kegelrad". Aachen, 12./13. März 2008-12-22
  Brecher, C.; Brumm, M.; Hesse, J.
  
• Einfluss von Flankenmodifikationen auf die Anregung einer Automobil-Stirnradstufe. In: Tagungsband zur 49. Arbeitstagung „Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen", WZL, RWTH Aachen 2008
  Brecher, C.; Hesse, J.
  
• Entwicklung eines fiexiblen Konzepts zur direkten Bestimmung der Anregung im Gesamtsystem Schaltgetriebe. In: Tagungsband zum „7th International CTI Symposium: Innovative Fahrzeuggetriebe". Eigendruck, Frankfurt, 2008, S. 713-731
  Brecher, C.; Gorgels, C.; Hesse, J.
  
• Dynamische Messung der Anregung flankenmodifizierter Radsätze im Gesamtsystem Schaltgetriebe. In: Tagungsband zur 50. Arbeitstagung „Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen", WZL, RWTH Aachen 2009
  Brecher, C.; Hesse, J.
  
• Exzellenz in der Getriebeuntersuchung. In: Im Blickpunkt - WZL-Getriebekreis, ALPHA Verlag, 2009, S.56-57
  Brecher, C.
  
• Untersuchung des dynamischen Verhaltens flankenoptimierter Radsätze im Gesamtsystem Antriebsstrang. In. Haus der Technik. Dynamischen Gesamtsystemverhalten von Fahrzeugantrieben. 10./11. März 2009. München, S. 142-157
  Brecher, C.; Gorgels, C.; Brumm, M.; Hesse, J.