Das Fahrzeuggewicht der meisten PKW-Modelle hat sich in den letzten Jahren stetig erhöht. Dieser Trend ist zusammen mit der regelmäßig verschärften Emissionsgesetzgebung und den steigenden Energiepreisen nur durch intelligenten Leichtbau zu lösen. Hierbei müssen alle Komponenten des Fahrzeugs betrachtet werden, wie auch das Getriebe und dessen Gehäuse als große Antriebsstrangkomponenten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Abschätzung des Leichtbaupotenzials zweier Getriebegehäuse in Skelettausführung sowie die Untersuchung geeigneter Abdichtungen für die sich ergebenden Gehäusefehlstellen. Mit einer kommerziell erhältlichen Optimierungs-Software wurde eine Vielzahl von Topologieoptimierungsrechnungen durchgeführt. Der erste Entwurf wurde mit Hilfe von FE-Simulationen auf die auftretenden Spannungen und Verschiebungen untersucht. Der erarbeitete Entwurf des Getriebegehäuses wies ein um 45% reduziertes Gewicht gegenüber dem Originalgetriebegehäuse auf. Als zweites Beispiel für eine iterative Optimierung wurde ein Getriebegehäuse in Standardbauweise untersucht. Unter Berücksichtigung des zusätzlichen Gewichts für die Abdichtung der Gehäusefehlstellen scheint für Skelettgehäuse eine Gewichtsreduktion von 10 - 20% im Vergleich zu konventionellen Gehäusen möglich. Zur experimentellen Absicherung der Simulationsrechnungen wurden Prototyping-Modelle eines Standard- und Skelettgehäusedeckels im Fused-Deposition-Modelling-Verfahren (Schmelzabscheidemodellierung) aus dem Kunststoff ABS hergestellt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Abdichtmöglichkeiten für Skelettgehäuse untersucht. Für eine Serienproduktion zeichnen sich lediglich zwei Abdichtungsmöglichkeiten ab: das Eingießen von dünnen Blechen während des Gehäusegussvorganges sowie das Umspritzen des kompletten Bauteils mittels faserverstärktem Kunststoff.
Beitrag zur Gestaltung von Leichtbau-Getriebegehäusen und deren Abdichtung
Contribution to the design of lightweight transmission housings and the sealing thereof
2013
110 Seiten, Bilder, Tabellen, 51 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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