Im Rahmen dieser Arbeit wurden tribologische Untersuchungen zur Wirkungsgradverbesserung an Achsgetrieben durchgeführt, um hierdurch einen weiteren Beitrag zur Kraftstoff- und CO2-Einsparung im Antriebstrang von Pkw-Automobilen zu leisten und diesen in die Serienproduktion umzusetzen. Die Schwerpunkte der Arbeit lagen in der Untersuchung der Oberfläche und einer möglichen Beschichtung der Hypoidverzahnung sowie dem Schmierstoff- und Ölmanagement. Dabei konnten folgende grundlegende Erkenntnisse gewonnen werden: Die Rauheitsreduzierung während des Einlaufprozesses einer Hypoidverzahnung hängt sowohl von der Bearbeitungsstruktur als auch von der hergestellten Oberflächenrauheit ab. Geläppte Oberflächen erfahren dabei tendenziell eine größere Reduzierung als geschliffene Verzahnungen. Bei beiden Herstellverfahren verringern sich rauere Oberflächen prozentual stärker. Die Oberflächenstruktur und die Oberflächenrauheit beeinflussen den Wirkungsgrad signifikant und lastabhängig. Während geläppte Hypoidzahnradoberflächen im niedrigen Pressungsbereich Vorteile haben, zeigen geschliffene Oberflächen vor allem bei hohen Lasten und niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten bessere Wirkungsgrade. Dieses wurde auch bei einem Grenzwertversuch mit kopflastigem Tragbild, wie man es heute bei Achsgetrieben mit großen Verlagerungen des Kontakttragbilds findet, nachgewiesen. Eine Rauheitsreduzierung der Hypoidradsatzoberfläche begünstigt eine Wirkungsgraderhöhung in der Misch- und vor allem in der Grenzreibung. Es konnte belegt werden, dass rauheitsoptimierte, geschliffene Verzahnungen bei diesen Bedingungen den höchsten Wirkungsgrad erzielen. Bei den Schmieröluntersuchungen zeigte sich, dass die verwendete Viskosität eine Schlüsselrolle einnimmt. Hochviskose Schmierstoffe verbessern den Wirkungsgrad in der Grenzreibung, verursachen aber massive Schlepp- und Scherverluste in der EHD-Reibung. Im Zuge der Schleppmomentmessungen konnte aufgezeigt werden, dass sich niederviskose Schmieröle im Achsgetriebe positiv auf die Leerlaufverluste bemerkbar machen, welche die Kraftstoffverbrauchszyklen dominieren. Beim Einsatz dünnerer öle ergibt sich die Möglichkeit zur Kompensation der Reibungszahl in der Grenzreibung durch die Verwendung des richtig abgestimmten Additivpakets. Die vielschichtigen Wechselreaktionen der eingesetzten Additive verlangen eine aufwändige Versuchsabsicherung in Bezug auf die geforderten Eigenschaften des Schmieröls und die Beanspruchung über die Lebensdauer der Achsgetriebe. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Methode zur Optimierung der Schmierölmenge, die ebenfalls die Leerlaufverluste maßgeblich beeinflusst, anhand der Massentemperaturmessung entwickelt. Manganphosphatbeschichtungen am Radsatz zeigen während des Einlaufs des Achsgetriebes beachtliche Wirkungsgradvorteile gegenüber unbeschichteten Verzahnungen und sorgen generell für ein geringeres Temperaturniveau im Getriebe. Kohlenstoffhaltige DLC-Beschichtungen zeigen ab einer Substratrauheit von R2 < 2,0 µm eine wahrnehmbare Wirkungsgradverbesserung. Bei raueren Substratoberflächen vor der Beschichtung tritt ein gegenteiliges Resultat auf, welches durch einen abrasiven Verschleiß der Zahnflanken verursacht wird.


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    Title :

    Tribologische Untersuchungen an Achsgetrieben zur Verbesserung des Wirkungsgrads


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2011


    Size :

    147 Seiten, Bilder, Tabellen, 106 Quellen




    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German







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