Auslegung gezielter Mikrogeometriestreuungen im Wälzschleifverfahren zur Optimierung des akustischen Einsatzverhaltens von Stirnrädern unter Berücksichtigung der Herstellbarkeit

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563786984

Die zunehmende Relevanz der Geräuschemission im Automobilbereich, gestiegene Kundenansprüche, sowie verringerte Maskierungsgeräusche durch die Triebstrangelektrifizierung führen zu stetig wachsender Bedeutung der Getriebeakustik. Insbesondere die tonale Charakteristik der schnelllaufenden E-Mobilitätsgetriebe werden negativ vom Kunden wahrgenommen. Um diesen tonhaltigen Geräuschkomponenten entgegenzuwirken, kann bei der Auslegung von Zahnradgetrieben diesem Effekt mit einer gezielten Mikrogeometriestreuung begegnet werden. Mikrogeometriestreuungen können als eine Variation herkömmlicher Standard-Zahnflankenmodifikationen verstanden werden, die gezielt auf den Zähnen des Zahnrads über dem Zahnradumfang verteilt werden. Aktuelle Forschungsarbeiten belegen den positiven Einfluss gezielter Mikrogeometriestreuungen auf das akustische Einsatzverhalten mithilfe von experimentellen Untersuchungen. Eine Berücksichtigung der Herstellbarkeit bei der Auslegung von gezielten Mikrogeometriestreuungen fand bislang jedoch nicht statt. Die Möglichkeit mit hoher Prozesssicherheit Zahnflankengeometrien zu erzeugen, bietet das kontinuierliche Wälzschleifverfahren und findet insbesondere Anwendung in der Automobilindustrie aufgrund hoher Produktivität. Eine Herstellung gezielter Mikrogeometriestreuungen in diesem Verfahren war bislang nicht möglich. Demnach müssen die Produktivitätsvorteile des kontinuierlichen Wälzschleifverfahrens mit den akustischen Stärken gezielter Mikrogeometriestreuungen miteinander vereint werden. Das Ziel dieses Vorhabens ist eine validierte Auslegungsmethode zur Optimierung des akustischen Einsatzverhaltens von Stirnrädern durch gezielte Mikrogeometriestreuungen unter Berücksichtigung der Herstellbarkeit im Wälzschleifverfahren. Die Methode erlaubt aufgrund der Berücksichtigung realer Maschinenkinematik und Werkzeuggeometrie Rückschlüsse auf die Fertigbarkeit geforderter Soll-Geometrien. Darüber hinaus ermöglicht die Methode eine mikrogeometrische Optimierung zur Verbesserung des akustischen Einsatzverhaltens verschiedener Makrogeometrien bei Stirnradpaarungen und bietet damit die Flexibilität zur Betrachtung verschiedener Getriebesysteme. Durch eine Steigerung der Produktionsrate gewinnt die Fertigung von gezielten Mikrogeometriestreuungen in Großserienfertigungen an Relevanz. Durch umfangreiche Berechnungsstudien kann außerdem die Anzahl an Ausschuss reduziert werden, da im Vorfeld eine Absicherung der Fertigbarkeit der entsprechenden Zahnflankenmodifikationen erfolgt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen