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

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Reduzierung der Geräuschemission gilt als allgemeines Ziel der Getriebeauslegung. Neben der Makro- und Mikrogeometrie kann die Auslegung der Radkörpergeometrie und –dichte, die Geräuschemission optimieren. Das übergeordnete Ziel, eine Methode zur dämmungs- und dämpfungsgerechten Auslegung des Zahnradkörpers pulvermetallurgischer Stirnradverzahnungen zu erarbeiten, wurde erreicht. Auf Basis der Vorgabe von antriebsstrangspezifischen kritischen Frequenzen und dem menschlichen Hörempfinden wird ein Zielpegel berechnet, auf den die Übertragungsfunktion der Verzahnung optimiert wird. Das Ziel ist die Minimierung des Differenzpegels zwischen Übertragungsfunktion und Zielpegel sowie die Minimierung der Masse. Es werden die Zahnradeigenfrequenzen in unkritische Frequenzbereiche verschoben und die Leistungsdichte der Verzahnung infolge von Leichtbau gesteigert. Das Optimierungssystem basiert auf parametrisierten automatisiert erstellten Radkörpergeometrien, welche den Lösungsraum der Optimierung darstellen. Als Kennwerte des Radkörpereinflusses werden die Übertragungsfunktion, die Radkörpertragfähigkeit sowie das Einsatzverhalten anhand des Drehfehlers und der Zahnfuß- und Zahnflankentragfähigkeit ausgewertet. Die Randbedingungen bilden die Vorgabe der minimalen Materialdicke sowie die Tragfähigkeit des Radkörpers und der Verzahnung.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Analyse des Körperschalltransfers im Zahnradkörper, in: 62. Arbeitstagung "Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen" des WZL am 19./20. Mai 2021
  Scholzen, P.; Brimmers, J. & Brecher, C.
  
• Influence Of Densification And Case Hardening On The NVH Behavior Of Sintered Gears. World PM2022 Proceedings. EPMA.
  Scholzen, Philipp; Brimmers, Jens & Brecher, Christian
  
• Ressourceneffiziente Verzahnungen - Geräuschverhalten radkörpermodifizierter PM-Zahnräder, in: 63. Arbeitstagung "Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen" des WZL am 1./2. Juni 2022
  Scholzen, P.; Brimmers, J. & Brecher, C.
  
• Sustainable Gears - Design of Gear Body Modified PM Gears; in: 9th WZL Gear Conference USA 2022 : Gear and Transmission Technology, July 21st/ 22nd 2022, Elgin, IL/ USA, Hrsg.: Brecher, C.; Bergs, T., Apprimus Verlag Aachen 2022, ISBN 978-3-00-072698-9, S. 2-1 bis 2-20
  Scholzen, P.; Brimmers, J. & Brecher, C.
  
• Sustainable Gears - Design of Gear Body Modified Powder Metal (PM) Gears; in: Gear Technology 39 (2022), 7, ISSN 0743-6858, S. 46-57 (Open Source)
  Scholzen, P.; Brimmers, J. & Brecher, C.
  
• Geräuschoptimierte Radkörperauslegung pulvermetallurgischer Stirnradverzahnungen, in: 64. Arbeitstagung "Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen" des WZL am 31. Mai/1. Juni 2023
  Scholzen, P.; Brimmers, J. & Brecher, C.
  
• Auslegung geräuschoptimierter pulvermetallurgischer Stirnradverzahnungen, Dissertation, RWTH Aachen, (Veröffentlichung in 2024, Prüfungstermin 12.12.2023)
  Scholzen, P.