Publikationen (gesamt)

Um den Vorgaben des Gesetzgebers gerecht zu werden und den Erwartungen der Kunden zu entsprechen, steht die Automobilindustrie ständig vor neuen Herausforderungen. So ist es das Ziel, mit dem derzeit in der Entwicklung befindlichen Doppelkupplungsgetriebe 8F-eDCT von Mercedes-Benz die Verlustleistung des Vorgängermodells zu minimieren. Um auf dieses Ziel hinzuwirken, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein verlustleistungsoptimiertes Schmierkennfeld entworfen. Dieses Kennfeld für das neue getriebeeingangsdrehzahlunabhängige Pumpensystem soll sich an dem alten teilautonomen, an die Antriebsdrehzahl gekoppelte Schmiersystem ausrichten. Hierzu werden Messdaten aus Versuchsfahrten und Prüfläufen hinsichtlich Schmierölmengen analysiert, um relevante Beölungszustände zu bestimmen. Die gesammelten Erkenntnisse werden in einem Kennfeldentwurf festgehalten. Dieser Entwurf wird im Rahmen der laufenden Entwicklungsaktivitäten weiter geprüft. Zusätzlich werden Untersuchungen angestellt, bei denen das Potenzial von Leichtbauwellen genauer untersucht wird. Hierzu werden Prinzipversuche auf einem Prüfstand mit eigens angefertigten Prüfwellen durchgeführt. Die radialen Schmierbohrungen der Welle werden mittels angefertigten Drosseln variabel gestaltet, sodass verschiedene Querbohrungsvariationen abgeprüft werden können. Zusätzlich werden noch weitere mögliche Einflussfaktoren auf die Welleninnenbeölung, wie bspw. Drossellänge untersucht und bewertet. Die Versuchsauswertungen zeigen, im Vergleich zu den Voruntersuchungen mit der in Serie befindlichen Welle des 8F-DCT, bis auf die Gewichtseinsparung, keine Verbesserung durch die Leichtbauwelle. Für einen finalen Konstruktionsvorschlag bzgl. der Wellenkonfiguration bedarf es noch weiterführende Untersuchungen und Messungen. Für genauere Aussagen bezüglich des Beölungsverhaltens der Leichtbauwelle sollten Untersuchungen mit ggf. mehr Messtechnik durchgeführt werden. Die Ergebnisse fließen in die Entwicklung des Doppelkupplungsgetriebes mit ein.

Diese Masterarbeit behandelt die rechnerische Bestimmung der Betriebsfestigkeit von Zugfedern und die Darstellung der Ergebnisse in Schaubildern. Dafür wird ein vollständiger Festigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie für Federn durchgeführt. Anschließend können verschiedene Dauerfestigkeitsschaubilder für die versagenskritischen Stellen erstellt werden. Die Arbeit erläutert zunächst die aktuelle Vorgehensweise in der Auslegung von Zugfedern. Außerdem werden die vorhandenen Spannungen in Zugfederösen analytisch mit Gleichungen sowie rechnerunterstützt bestimmt und Abweichungen werden aufgezeigt. Anschließend werden die Gleichungen an die Simulationsergebnisse angepasst. Dazu kommen für die Beanspruchungen FEM-Simulationen zum Einsatz. Zusätzlich wird der Einfluss des Übergangsradius zur Öse auf die Spannungen in der Zugfeder und die Zusammensetzung der Beanspruchungen geklärt. Schließlich wird der Ermüdungsfestigkeitsnachweis in MS Excel aufbereitet und eine allgemeine Vorlage für weitere Zugfedern erstellt.

Aufgrund der Drahtkrümmung kommt es bei gewundenen Schraubenfedern mit kreisrunden Drahtquerschnitt zu einer Spannungsüberhöhung am federinneren Querschnittsumfang, welche durch einen Spannungskorrekturfaktor in der analytischen Berechnung der Schubspannungen berücksichtigt wird. In Zukunft wird auch vermehrt auf die ovalförmigen Multiarc-Drahtquerschnitte zurückgegriffen, die zugunsten geringerer Einbauhöhen eine reduzierte Querschnittsbreite aufweisen. Somit besteht großes Interesse an einer Berechnungsvorschrift, mit der die Spannungskorrektur für Federn mit Multiarc-Querschnitt vollzogen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Entwicklung von Spannungskorrekturmodellen für zwei Multiarc-Querschnitte mit einem Achsverhältnis von 1.25 durch FEM-Berechnungen mittels der Open-Source-Software CalculiX. Dazu wird eine bereits bestehende Methode zur automatisierten Erstellung eines FEM-Schraubenfedermodells an die Geometrie des Multiarc-Querschnitts angepasst. Auf den FEM-Berechnungen basierend werden zwei Lösungsansätze zur analytischen Berechnung der korrigierten maximalen Schubspannung entworfen. Die Modelle berücksichtigen hierbei nicht nur die Abhängigkeit der Spannungsüberhöhung vom Wickelverhältnis, sondern ebenso vom bezogenen Federweg.

Um den Drahtziehprozess zu verbessern, werden in der Arbeit die Parameter des Drahtziehens mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung untersucht. Das Drahtziehprozess wird mit Software Ansys simuliert. Die Ergebnisse der Simulation werden durch Software Minitab bewertet. In der Arbeit wird ein passender Versuchsplan aufgestellt. Durch diesen Versuchplan wird die Beziehung zwischen Einflussgrößen und Zielgrößen ermittelt. Durch eine Zielgrößenoptimierung werden die optimalen Werte von Faktoren für die Zielgrößen in mehreren Ziehstufen festgelegt.