Torsionsfestigkeit von umformgefügten Zahnrädern*/Torsional Strength of Multi-Component Gears – static and dynamic torsional strength of gears manufactured by lateral extrusion

In: Werkstattstechnik: wt, Band 109, Heft 10, S. 701-708

Abstract

Im Rahmen des Verbundprojekts "massiverLeichtbau" (AiF-KZ47M4712) wurde als Beitrag zur Gewichtsreduktion von Antriebsstrangkomponenten am Institut für Umformtechnik (IFU) in Stuttgart und an der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) in München das Verfahrenskonzept zur umformtechnischen Herstellung von "gebauten" Zahnrädern mittels Querfließpressen in Mehrkomponentenbauweise entwickelt und dessen Leichtbaupotenzial untersucht. Dieses Verfahren erlaubt das form- und/oder reibschlüssige Fügen von Zahnkranz, Zahnradkörper und Welle und erlaubt so eine kompakte, gewichtsoptimierte Bauweise solcher Zahnräder. Zur Quantifizierung des Anwendungspotenzials von gebauten Zahnrädern mittels Umformfügen wurden die Einflüsse des Werkstoffs, des Umformschmierstoffs und der Zahnkranzinnengeometrie auf das übertragbare Drehmoment gezeigt. Das Ziel der experimentellen Untersuchungen lag einerseits in der Ermittlung der Versagensart unter Torsionslast und schließlich in der Bestimmung einer optimalen Kombination aus Werkstoff, Umformschmierstoff und Zahnkranzinnenprofil zur Übertragung möglichst hoher Drehmomente. Die hier dargestellten Ergebnisse sowie einzelne Textpassagen stammen aus dem AiF-Abschlussbericht sowie einer vorangehenden Veröffentlichung [12].
 
In order to reduce the weight of powertrain components, the manufacturing process concept for joining by forming of "built" gears using lateral extrusion in multi-component design is being developed and the lightweight potential is being investigated. This paper deals with the manufacturing of an assembled gearwheel using cold forging and simultaneously joining the gearwheel body with a gear ring. The aim of this publication is to demonstrate the influence of the material, the lubricant and the geometry of the inner gear ring on the transmittable torsional load based on built gears manufactured by joining by forming. The aim of the experimental investigations was on the one hand to determine the type of failure under torsional load and finally to determine an optimal configuration of material, lubricant and internal gear ring profile for the transmission of preferably high torques. The here presented results and individual text passages originate from the AiF final report [14] and a prior publication [12].