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1. November 2019
In//Ka – Validierung von inäquidistanten Verzahnungen im Kontext des autonomen Fahrens
Das hochautomatisierte und autonome Fahren erhält derzeit hohe Aufmerksamkeit von großen Automobilherstellern. Mit der zunehmend autonomen Mobilität rücken elektrische Antriebe sowohl als Antrieb des Fahrzeuges, als auch als Aktorik für beispielsweise Türen und Klappen deutlich in den Fokus.
Als Mittel der Wahl kommen Elektromotoren mit sehr hohen Drehzahlen (bis 30000 U/min) zum Einsatz. Dies hat den Vorteil, dass die benötigten Leistungen über ein kleines Drehmoment bereitgestellt werden können, was zu einem sehr geringen Gewicht der Elektromotoren und zu einem geringen Bedarf an umweltschädlichen Materialien führt. Allerdings entsteht aufgrund der Zahnradgetriebe ein äußerst lästiges und auffällig tonales Geräuschphänomen, das den Komfort der Fahrgäste erheblich beeinträchtigt. An dieser Stelle setzt die innovative inäquidistante Verzahnung zur Geräuschminderung von Zahnradgetrieben an.
Projekt Kick-Off 2019, Personen (v.l.n.r.): Yaxiong Ren, M.Sc. (Projektteam), Simone Lühl (Innovationsmanager), Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz (Projektleiter), Dr.-Ing. Christian Adams (Projektkoordinator)
Inäquidistante Verzahnung und Projektziel
Abbildung 1: beispielhafte inäquidistante Verzahnung mit unregelmäßigen Zahnpositionen und Zahndicken
Wie in der Abbildung 1 dargestellt, umfasst die inäquidistante Verzahnung eine neuartige Verzahnungsgeometrie, die die gezielte Unregelmäßigkeit eines Zahnradpaares durch die variablen Zahnpositionen und Zahndicken einbringt, um die Periodizität der Geräuschanregung zu unterbrechen. Dadurch wird das Geräusch verringert, insbesondere die tonalen Geräuschkomponenten. Im Rahmen der Grundlagenforschung wurde dieser Entwurf an akademischen Beispielen erfolgreich validiert. Die akustische Performance inäquidistanter Verzahnungen in realen Szenarien bleibt noch zu klären.
Das Ziel des Pioneer-Fund-Projektes ist die Validierung der tatsächlichen akustischen Performance von inäquidistanten Verzahnungen im Rahmen eines elektrischen Verstellantriebes aus dem Bereich des autonomen Fahrens. Außerdem kann das Geräuschminderungspotenzial von inäquidistianten Verzahnungen durch einen aufgebauten Anwendungsdemonstrator erlebbar gemacht werden.
