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NKW-Antriebseinheit

 

Bei der Antriebseinheit Motor-Getriebe-Elektrobremse (Retarder) von Nutzkraftfahrzeugen traten immer wieder durch Schwingungen verursachte Brüche in den Verbindungselementen wie Kupplungsglocke und Retarderstern auf. Dies wird durch das Zusammenwirken der verschiedenartigen Komponenten bedingt.

Zur Klärung der Ursachen dieser Brüche wurde ein Modell entwickelt, welches das gesamte Getriebe einschließlich der Anbauteile abbildet. Die Modellgrenzen bilden die Starrkörper für den Antriebsmotor und den elektromagnetisch arbeitenden Retarder. Mit diesem FE-Modell konnten die kritischen Eigenschwingungsformen für die dargestellte Antriebseinheit berechnet werden.

Im Bereich der Kupplungsglocke werden die Brüche durch Resonanzüberhöhungen der 1ten horizontalen Biegeeigenform hervorgerufen. Die horizontale Biegung wird über Lagerreaktionen angeregt, die in den verschiedenen Gangstufen sehr unterschiedlich zur Anregung beitragen. Durch weichere Übergänge (Rundung statt Stufe) konnte die Kupplungsglocke betriebssicher ausgelegt werden.

Die Brüche im Retarderstern wurden durch Resonanzschwingungen in Form eines diagonalen Retarderkippens hervorgerufen. Der Grund hierfür lag in der sehr ungleichmäßigen Steifigkeitsverteilung der Retardersternarme. Eine gleichmäßigere Steifigkeitsverteilung am Retarderstern konnte durch zusätzliche Rippen erreicht werden. Durch diese Maßnahme konnten die Brüche im Retarderstern verhindert werden.

Die zunächst angenommene Vorstellung, dass Vertikalschwingungen zu den oben beschriebenen Brüchen führen könnten, wurde bei diesen Untersuchungen nicht bestätigt. Dies wurde auch durch Ergebnisse aus DMS-Messungen untermauert. Somit spielen die Torsion und die vertikale Biegung gegenüber der lateralen Biegung eine untergeordnete Rolle hinsichtlich der Betriebsfestigkeit des untersuchten Antriebstranges.

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Michael Elbs, Geschäftsführer

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Michael Elbs
NKW Antrieb 1

Torsion und Biegung überlagert

NKW Antrieb 2

1. horizontale Biegung

NKW Antrieb 3

Retarder (diagonales Kippen)

NKW Antrieb 4

2. vertikale Biegung