Zahnräder leiser und leichter machen

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Im belasteten Zustand werden die Zähne durch die Zahnnormalkräfte im Zahneingriff verformt. Dies führt zu gestörten kinematischen Eingriffsbedingungen im Zahneintritt, verbunden mit einer Kraftanregung. Durch eine kompensierende Geometrie, die sich im belasteten Zustand zur idealen Kontur verformt, sollen weitgehend abweichungsfreie Getriebe ohne Zahneingriffsstörungen erzielt werden [3].

Modifizierung der Materialien über die Variation der Füllstoffe

Untersuchungen zur Weiterleitung des Körperschalls sind im Bereich der Zahnradge-triebe aus vergleichsweise wenigen Veröffentlichungen bekannt [4]. Der Einsatz von elastischen Schichten oder hoch dämpfenden Zusatzwerkstoffen erzielt entweder kein ausreichendes Drehmoment oder nur eine unzureichende Geräuschreduktion bei unvollständiger Entkopplung von Verzahnung und Welle und verursacht generell hohe Herstellungskosten.

Im Anwendungsforschungsprojekt EP-Gearcomp [2] wurden Grundlagenuntersuchungen an Strukturschäumen auf Epoxidharzbasis durchgeführt. Diese Materialien bestehen aus einem Epoxidharz mit einer thermisch blockierten Härterkomponente und enthalten zum Schäumen physikalisch expansionsfähige Mikrosphären. Beim Erwärmen erweichen die Kunststoffwandungen und der innere Gasdruck in den Hohlkugeln führt zum Aufblähen in der Größenordnung von bis zu 150% des Ursprungsvolumens.

Epoxidharzmaterial expandiert selbst nicht

Diese Expansionskomponente ist notwendig, da das Epoxidharzmaterial selbst nicht expandiert, sondern im Gegenteil einen geringen Reaktionsschrumpf erfährt. Durch Erwärmen des Polymermaterials auf 160 bis 180 °C wird die Expansion der Mikrosphären aktiviert und die Härterkomponente reagiert mit dem Epoxidharz zu einem hochvernetzten Duromer.

Das Material ist in der Lieferform einkomponentig und kann im leicht erwärmten Zustand bis 60 °C in beliebige Formen gebracht werden. Neben den handelsüblichen Materialien wurden im EP-Gearcomp modifizierte Materialien eingesetzt und untersucht.

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