Zur Tragfähigkeit von Kegelrad- und Hypoidgetrieben

Kegelradgetriebe werden zur Dreh- und Leistungsübertragung zwischen nicht parallelen Achsen eingesetzt. Sind die Drehachsen zudem zueinander windschief, so spricht man von Hypoidgetrieben. Aufgrund der komplexen Geometrieverhältnisse ist die Berechnung der Tragfähigkeit von Hypoidgetrieben aufwändig. Bisher gebräuchliche Rechenverfahren weisen nennenswerte Unsicherheiten auf.

Zur Bestimmung der Tragfähigkeitsgrenzen wurden im Rahmen der Arbeit umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Getriebeprüfständen durchgeführt. Die aufgetretenen Schadensformen wurden detailliert dokumentiert und ausgewertet. Für die Ableitung der in der Arbeit vorgeschlagenen neuen Verfahren zur Berechnung der Tragfähigkeit wurden zunächst die Besonderheiten achsversetzter Hypoidräder gegenüber Kegel- und Stirnrädern analysiert. Auf eine repräsentative Abbildung der hypoidspezifischen Einflüsse in den Berechnungsmethoden wurde besonderer Wert gelegt.

Es wird einerseits ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem, anhand heute verfügbarer Programme auf Basis von FE-Methoden, ein Tragfähigkeitsnachweis geführt werden kann. Dabei wird das Risiko für Flankenschäden und Zahnfußbrüche örtlich am Zahn aufgelöst, was eine Optimierung der Flankenfeingeometrie (sog. „Ease-Off“) hinsichtlich der Tragfähigkeiten ermöglicht.

Anderseits wird auf der Basis der Berechnungsnorm ISO 10300 für Kegelräder ohne Achsversetzung ein neues normfähiges Rechenverfahren abgeleitet, das die Eingriffsverhältnisse der Hypoidverzahnungen repräsentativer als bisherige Verfahren erfasst und die Tragfähigkeit hinsichtlich Grübchenschäden und Zahnfußbruch dementsprechend genauer abbildet.

Die Arbeit gibt eine Übersicht über die Schadensformen Grübchen, Grauflecken, Zahnfußbruch und Flankenbruch an Kegel- und Hypoidrädern und zeigt die heutigen Berechnungsmöglichkeiten auf, mit denen die jeweiligen Schadensrisiken quanitfiziert werden können. Die Ableitung der neuen Rechenverfahren ist im Einzelnen beschrieben.