Die vorliegende Veröffentlichung zeigt die auf einer interdisziplinären Zusammenarbeit der Muhr und Bender KG und dem Institut für Fahrzeugtechnik der TU-Braunschweig basierende Auslegungsmethode auf, die es erlaubt, das Gewicht von Getriebewellen konsequent zu reduzieren. Dabei stehen neue Fertigungsprozesse sowie die repräsentativen Lastkollektive im Vordergrund. Konventionelle Auslegungsmethoden führen in den meisten Fällen zu überdimensionierten Getriebewellen, da die angenommenen Belastungen den Kundennutzen des Fahrzeugs nicht in allen Bereichen abbilden. Das Institut für Fahrzeugtechnik hat eine Auslegungsmethode entwickelt, die den Kundennutzen im 3F-Parameterraum (Fahrer, Fahrzeug und Fahrumgebung) simuliert und repräsentative Lastkollektive ermittelt. Die Optimierung eines Elements einer Doppelkupplungsgetriebewelle weist ein Potential zur Verringerung des Elementvolumens von über 40 % auf. Der Einsatz von Präzisrohr anstelle von Vollmaterial und eine neue Prozesstechnologie von endkonturnahen Umformverfahren erlauben eine Gewichtsreduktion von Getriebewellen von über 20% bei einem über 30% reduzierten Materialeinsatz. Mit Hilfe der vorgestellten Auslegungsmethodik über repräsentative Lastkollektive wird, unter Berücksichtigung von Fertigungsrandbedingungen, eine Gewichtsreduzierung von 15% erzielt. Gemeinsam mit den neuen Fertigungsprozessen wird eine Gewichtreduzierung von insgesamt 40%, bei meist geringeren Kosten im Vergleich zu konventionell gefertigten Wellen, erreicht.
The presented paper shows a design method resulting from an interdisciplinary cooperation between the Muhr and Bender KG and the Institute of Automotive Engineering of the TU-Braunschweig that allows a reduction of the weight of gear shafts. The emphasis of this method lies on new production processes and representative load populations. In most cases conventional design methods lead to over-dimensioned gear shafts, because the assumed loads do not reproduce the costumer's use of the vehicle. The Institute of Automotive Engineering has developed a design method that simulates the vehicle usage in the DRV-parameter space (driver, road and vehicle) and acquires representative load populations. The optimization of a shaft element of a dual clutch transmission shows a potential to reduce the element's volume by over 40%. Using tubes as basic material instead of solid shafts and a new production technology based on near-net-shape processes such as rotary swaging and spline forging lead to a weight reduction for gear shafts of over 20% with a reduction of material usage of over 30%. Taking production constrains into account the shown design methods using representative load populations leads to a weight reduction of 15%. Combined with the new production processes this offers a total weight reduction of 40%, mostly with lower costs to conventionally produced shafts.
Leichtbau und Lebensdauer von Wellen für PKW-Antriebe. Spannungsgerechte Bauteilauslegung
2006
17 Seiten, 15 Bilder, 1 Tabelle, 12 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
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