Untersuchungen zum Beanspruchungsverhalten von Zahnstangengetrieben in PKW-Lenksystemen
Zusammenfassung
Abstract
Today’s gear teeth design in passenger car steering systems is characterized by the continuing reduction of development times, the increasing demands on the running quality, more efficient use of existing material constraints and the implementation of new lightweight construction strategies. A good understanding of the acting stresses and load capacities form the basis of a save component design. As the first step in the product lifecycle process, the normative calculation procedure plays an important part. Computed downstream calculations using Multi-Body Simulation (MBS) and the Finite Element Method (FEM) are based on the load
assumptions of the analytical program giving a review of the performance quality of the running gear teeth. The standardized calculations mostly refer to a pair of spur gears, whereas the geometric, kinematic and specific bearing characteristics of a steering gear (rack, pinion) are continuously disregarded. With regard to the variety of customer en...
Schlagworte
- I–XII
- 1–6 1 Einleitung 1–6
- 1.1 Problem- und Aufgabenstellung
- 1.2 Zielsetzung und Lösungsweg
- 7–36 2 Stand des Wissens 7–36
- 2.1 Einordnung der Zahnstangengetriebe
- 2.2 Grundsätzliche Eigenschaften von Zahnstangengetrieben
- 2.3 Praktische Anwendung von Zahnstangengetrieben
- 2.4 Von den ersten Lenkungen zum heutigen Lenkungssystem
- 2.5 Bisherige Forschungen an Zahnstangengetrieben
- 2.6 Weiterführende Literaturquellen
- 2.6.1 Ansatz verallgemeinerter Verformungseinflusszahlen nach Linke
- 2.6.2 Allgemeine Plattentheorie nach Hert
- 37–65 3 Normative Tragfähigkeitsberechnung für Zahnstangengetriebe 37–65
- 3.1 Notwendigkeit einer Anpassung der normativen Berechnungsvorschrift
- 3.1.1 Zahnstangengetriebe als Ersatzstirnradgetriebe nach ISO 6336
- 3.2 Kräftesituation im Zahnkontakt eines Zahnstangengetriebes
- 3.3 Flankentragfähigkeitsberechnung für ein Ritzel-Zahnstangenpaar
- 3.3.1 Ermittlung der Grübchentragfähigkeit bei Zahnstangengetrieben
- 3.4 Zahnfußtragfähigkeitsberechnung für ein Ritzel-Zahnstangenpaar
- 3.4.1 Der Formfaktor eines Zahnstangenzahns
- 3.4.2 Verifizierung der Zahnfußbiegespannung am Zahnstangenzahn
- 3.5 Vergleich der modifizierten Tragfähigkeitsberechnung mit dem normativen Standard
- 3.6 Erweiterte Umfeldbetrachtung in Bezug auf die Zahnstangenlagerung
- 3.7 Zwischenfazit
- 66–106 4 Methodenträger zur Ermittlung der Last- und Spannungsverteilung 66–106
- 4.1 Notwendigkeit der Berechnung einer Last- und Spannungsverteilung
- 4.1.1 Motivation
- 4.1.2 Berechnung der Last- und Spannungsverteilung am Ritzel-Zahnstangenpaar
- 4.2 Einfluss des Zahnstangenprofils auf die Verschiebungen
- 4.3 Bestimmung der Verformungseinflussfunktionen für die Ritzel- Zahnstangenpaarung
- 4.3.1 Verformungseinflussfunktion am unendlichen Ritzel-Zahnstangenpaar
- 4.3.2 Berechnung einer Verformungseinflussfunktion nach Hert
- 4.3.2.1 Formänderungsenergiehypothese des ebenen Dehnungszustandes
- 4.3.2.2 Neue Grundgleichungen für den allgemeinen Ansatz nach Hert
- 4.3.2.3 Ergebnisse des analytischen Ansatzes nach Hert
- 4.4 Last- und Spannungsverteilung am geradverzahnten Ritzel-Zahnstangenpaar
- 4.5 Einfluss von örtlichen Steifigkeitsunterschieden auf den Reflexionsgrad
- 4.5.1 Einführung des Reflexionsgrades
- 4.5.2 Reflexion bei einem trapezförmigen Zahnflankenprofil
- 4.5.3 Berücksichtigung des Reflexionsgrades bei der Berechnung der Lastund Spannungsverteilung
- 4.5.4 Einfluss von spitzer und stumpfer Zahnstirnseite beim Zahnstangenprofil
- 4.5.5 Verifikation des Schrägungseinflusses einer trapezförmigen Stirnseite
- 4.5.6 Reflexion bei einem Verzahnungsauslauf am Stirnradzahn
- 4.6 Zwischenfazit
- 107–122 5 Experimentelle Untersuchungen 107–122
- 5.1 Zielsetzung
- 5.2 Versuchseinrichtungen
- 5.2.1 Laufversuchsstand
- 5.2.2 Pulsatorversuchsstand
- 5.3 Versuchsdaten
- 5.3.1 Werkstoffkundliche Untersuchungen
- 5.3.2 Auswertung der Verzahnungsmessung
- 5.4 Versuchsprogramm
- 5.5 Versuchsdurchführung
- 123–141 6 Versuchsergebnisse und –auswertung 123–141
- 6.1 Vorbetrachtung für die Laufversuche
- 6.1.1 Untersuchung der Breitenlastverteilung bei Verkippung der Zahnstange
- 6.1.2 Einfluss der Zahnstangenverdrehung auf die ertragbare Lebensdauer
- 6.1.3 Untersuchung der Breitenlastverteilung unter Servomomenteneinfluss
- 6.1.4 Darstellung der Ausfallerscheinungen in den Laufversuchen
- 6.2 Vorbetrachtung für den Pulsatorversuch
- 6.3 Auswertung der Wöhlerlinien des Lauf- und Pulsatorversuches
- 6.3.1 Statistische Versuchsauswertung am Beispiel der Versuchsreihe Nr. 3
- 6.3.2 Darstellung der Zahnfußfestigkeitswöhlerlinien
- 142–146 7 Zusammenfassung, Fazit und Ausblick 142–146
- 7.1 Zusammenfassung
- 7.2 Fazit und Ausblick
- 147–147 Anhang A: Verzahnungsdatenblätter A-E 147–147
- 148–148 Anhang B.1: Verformungseinflussfunktion am unendlichen Zahn, Paarung B 148–148
- 149–149 Anhang B.2: Verformungseinflussfunktion am unendlichen Zahn, Paarung C 149–149
- 150–150 Anhang B.3: Verformungseinflussfunktion am unendlichen Zahn, Paarung D 150–150
- 151–152 Anhang C.1: Biegelinien für das trapezförmige Profil 151–152
- 153–155 Anhang C.2: Biegelinien für das quadratische Ersatzpolynom nach [BAUM90] 153–155
- 156–157 Anhang D: Zusammenfassung der verwendeten Grundgleichungen 156–157
- 158–158 Anhang E: Zusammenfassung der verwendeten Gleichungsfolgen 158–158
- 159–160 Anhang F: Vergleich der Verformungseinflussfunktionen (unendlicher Zahn) 159–160
- 161–163 Anhang G: Reflexionsgrad am endlichen Zahnstangenzahn in Abh. von Θ 161–163
- 164–167 Anhang H: Reflexionsgrad am endlichen Stirnradzahn (geradverzahnt) 164–167
- 168–180 Anhang J: Werkstoffzusammensetzung der Prüfverzahnungen 168–180
