Erforschung des erzwungenen Körperschalltransfers durch den Radkörper pulvermetallurgischer Stirnradverzahnungen zur drehzahlgerechten Auslegung der Geräuschabstrahlung schnelllaufender Getriebe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450663051

Die steigenden Anforderungen an die Geräuschemission von Antriebssystemen werden durch das Bewusstsein für das umgebende Geräusch, den gesetzlichen Geräuschgrenzwerten und den zunehmenden Erwartungen an die Geräuschqualität bestimmt. Im Rahmen der Elektromobilität führt die Steigerung der Leistungsdichte des Elektromotors zu schnelllaufenden Elektromotoren, welche mit einem Untersetzungsgetriebe kombiniert werden. Aufgrund der erheblich höheren Antriebsdrehzahlen werden die Resonanzfrequenzen der Zahnräder des Getriebes im gesamten menschlichen Hörbereich angeregt. Die Optimierung des Geräuschverhaltens kann durch alternative Werkstoffe realisiert werden. Pulvermetallurgisch hergestellte Zahnräder bieten, aufgrund der endkonturnahen und ressourceneffizienten Fertigung des Grünlings durch Pressen, das Potenzial, den Radkörper sowohl hinsichtlich der Geometrie als auch der Dichte ohne einen zusätzlichen Fertigungsschritt zu modifizieren. Dichte- und Geometrieabhängige Dämpfungs- und Dämmungsmechanismen können somit kostenneutral in den Radkörper integriert werden und das Körperschalltransferverhalten von Zahnrädern signifikant verbessern.Die eigenen Vorarbeiten zeigen, dass in Abhängigkeit der Dichte des Radkörpers die Körperschallemission der ersten Zahneingriffsordnung im Laufversuch um ca. ΔLp = 5 dB reduziert werden kann. Die maximale Beschleunigung an den Lagerstellen ergibt sich dabei in der jeweiligen Eigenfrequenz der Zahnradvariante und dominiert die Geräuschemission der Verzahnung im Prüfstandsversuch.Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Methode zur dämmungs- und dämpfungsgerechten Auslegung des Zahnradkörpers pulvermetallurgischer Stirnradverzahnungen zur Optimierung des Körperschalltransfers. Zur Erreichung des Ziels soll einerseits eine Methode zur Analyse und Auslegung der Dämmungs- und Dämpfungsmechanismen im Radkörper entwickelt werden. Andererseits soll ein Prüfstand zur Messung des Körperschalltransfers durch den Radkörper infolge einer erzwungenen Anregung unter Last konstruiert und aufgebaut werden. Zur Validierung der Methode sollen abschließend die potenzialträchtigsten Radkörpervarianten im Laufversuch bis zu einer maximalen Drehzahl von n_max = 30000 min^-1 untersucht werden. Das Ergebnis des Projekts ist eine neuartige Methode zur NVH-orientierten Optimierung der Auslegung von pulvermetallurgischen Stirnradverzahnungen durch gezielte, lokal variable Radkörpergeometrien basierend auf einer drehzahlgerechten Auslegung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen