Zahnräder leiser und leichter machen

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Die Modifizierung der Materialien erfolgte über die Variation der Füllstoffe, wobei verschiedene pulverförmige Materialien und Kurzfasern aus Glas und Aramid zum Einsatz kamen. Optimierungskriterien waren dabei die Erhöhung der Festigkeit, die Erhöhung der Glasübergangstemperatur sowie die Reduzierung der Schwindung und der Eigenspannungen bei Beibehalten der dämpfenden Eigenschaften.

Reduzierungen des Luftschallpegels von bis zu 15 dB erreicht

Aus den optimierten Schäumen wurden Werkstoffverbund-Zahnräder und Lagersitze hergestellt, deren Tragfähigkeit und Dämpfungsverhalten an Getriebeprüfständen untersucht wurden.

Es wurden Reduzierungen des Luftschallpegels von bis zu 15 dB erreicht bei einer Tragfähigkeit von etwa 80% des Drehmomentes der vergleichbaren Stahlverzahnung.

Die Reduzierung des Luftschallpegels der hergestellten Werkstoffverbundzahnräder im Vergleich zu einer Stahlreferenz (STST-Kennzeichnung) ist abhängig von den modifizierten Epoxidharzschäumen (STA- bis STF-Kennzeichnug). Im Vergleich der Modifikationen zeigte eine Variante mit dem Füllstoff Kreide die besten Ergebnisse hinsichtlich Tragfähigkeit und guter Reproduzierbarkeit, die kurzfaserverstärkten Schäume mit Aramidfasern und Glasfasern erfüllten nicht ganz die Erwartungen.

Die grundlegenden Untersuchungen, wie die dargestellten Ergebnisse der Geräuschmessungen am Radsatz, wurden an einer standardisierten Prüfverzahnung am WZL der RWTH Aachen durchgeführt. Die Stärke des Schaumrings war in der Relation zur Zahnbreite gering. Neben einem Nutzfahrzeug- und einem Industriegetriebe wurden Testverzahnungen hergestellt und hinsichtlich ihrer Festigkeit und akustischen Eigenschaften untersucht.

Epoxidharzschäume axial abgedrängt

Es zeigte sich, dass der Einsatz des Epoxidharzschaums zu keiner Verbesserung der Geräuschemission führte. Diese Aussage widerspricht den Ergebnissen der Grundlagenuntersuchungen. Aufgrund des geringeren E-Moduls der Epoxidharzschäume wurden mit zunehmender Belastung der Radpaarung die Radkörper axial abgedrängt.

Die resultierende Schiefstellung führte zu einer Zunahme der Anregung der Verzahnung infolge des Tragens auf der Kante. Der in den Radkörper eingebrachte Schaum war jedoch fähig, die Zunahme der Anregung durch seine dämpfende Wirkung zu kompensieren.

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