HIGHTECHREPORT - Daimler

DaimlerChrysler Hightech Report 1/2007 > Antriebsstrang 49
Zusammenspiel der Zahnräder: Um
ein Getriebe – hier der Innenteil eines
Ausgleichsgetriebes – zu optimieren,
betrachten die Forscher zunächst die
so genannten Winkelabweichungen
zwischen zwei Zahnrädern. Diese
Erkenntnisse übetragen sie dann auf
das ganze Getriebe, um dessen Spiel
möglichst klein zu halten.
gesehene Öffnung eines Lagers. „Einer der Leitsätze lautet daher: So genau
wie nötig und so weit wie möglich“, umschreibt Stephan Watrin den
Balanceakt der Toleranzplaner.
Die Abteilung von Robert Winterstein beschäftigt sich in Ulm aber
nicht nur mit dem Toleranzverhalten von Ventilantrieben. Die Forscher
analysierten bei Verbrennungsmotoren auch schon das Kompressionsvolumen,
weil dieses einen großen Einfluss auf die Verbrennung und damit
den CO 2 -Ausstoß hat. Die Frage dabei lautete: Was verursacht die
Streuung des Verdichtungsverhältnisses? Welchen Anteil daran haben die
konstruktiv festgelegten Toleranzen und welchen Beitrag liefern die in der
Montage auftretenden Abweichungen? „Je weniger das Verdichtungsverhältnis
streut, umso genauer lässt sich die Verbrennung steuern und
umso bessere Abgaswerte sind zu erreichen“, erläutert Glöggler.
Abgase standen auch im Mittelpunkt eines Projekts für den Nutzfahrzeugbereich.
Dabei untersuchten die Toleranzplaner, wie eine Anlage zur
Abgasrückführung am besten mit einem Truck-Motor verschraubt wird.
Ein anderer Forschungsschwerpunkt sind derzeit Zylinderköpfe. Dabei
geht es um die Frage, welche Flächen bei der Fertigung des Zylinderkopfs
besonders „anfällig“ für eventuelle Geometrieabweichungen sind. Dazu
muss der gesamte Fertigungsprozess, in diesem Fall der so genannte Kokillenguss,
unter die Lupe genommen werden. Einen wichtigen Aspekt bildet
dabei die so genannte Sandform. Diese wird vor dem Gießen in die Kokille
eingelegt, um die „Freiräume“ im Zylinderkopf (zum Beispiel für Wasserkanäle)
zu erhalten. Sie besteht aus mehreren Einzelformen oder
Sandkernen, die zu einem Paket ineinander gesteckt werden. „Aufgrund
des Herstellungsprozesses unterliegen diese Sandkernpakete vergleichsweise
großen Schwankungen, die sich auf die Geometrie der Abgüsse
auswirken“, erläutert Ralf Voß, der das Thema in Glögglers Team bearbeitet.
Zudem wirkt sich auch der Zusammenbau der Sandkerne zu einem
Paket auf die Geometrieabweichungen aus. Beide Effekte untersuchen
die Forscher und vergleichen sie mit realen Messwerten von Abgüssen.
Ein weiterer Schwerpunkt des Toleranzmanagements liegt im Bereich
Getriebe und Achsen. „Ein Ziel dabei ist es, das Getriebespiel möglichst
klein zu halten“, berichtet Stephan Watrin. Welche Effekte das Zu-
Eine Toleranzanalyse
der Streuung des Verdichtungsverhältnisses
kann sogar die Abgaswerte
verbessern
sammenspiel von Zahnrädern haben
kann, ist auch für Laien nicht
zu überhören. Das Klickgeräusch
beim Einlegen des Rückwärtsgangs
entsteht durch das unterschiedliche
Ineinandergreifen der
Zahnräder innerhalb des jeweils
festgelegten Toleranzbereichs.
> Optimierte Getriebe
Auch hier haben die Forscher ein
weites Betätigungsfeld vor sich, da
es die unterschiedlichsten Paarungen
gibt zwischen großen und kleinen,
schräg- oder geradeverzahnten
Stirn-, Kegel- und Tellerrädern.
Im Rahmen von Toleranzanalysen,
die vor allem für Nutzfahrzeuge
durchgeführt werden, betrachten
die Ingenieure zunächst die „Winkelabweichungen“
beim Zusammenspiel
zweier Zahnräder. Diese
Erkenntnisse werden dann auf
komplette Getriebe übertragen.
Neben dem konkreten Ziel, die
Schaltvorgänge im Getriebe weiter
zu optimieren, verfolgt Robert Wintersteins
Abteilung auch eine Vision.
„Diese“, erläutert Christian
Glöggler, „liegt zwar in weiter Ferne,
aber durch Toleranzmanagement
die Geräuschentwicklung im
Getriebe zu verringern, ist schon
eine Verlockung.“>