TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 6: Verzahnungsbereich eines nach Versagen bei 2.133 Nm
aufgetrennten Probekörpers Bilder: Autoren
1 Strutz, T.; Roll, A.: Innovativ und sicher dank modularem
Querbaukasten, ATZextra, 6 (2012), S. 34 – 37
2 Wagner, H.; Bejnoud, F.; Beihofer, D.: Gefügte Rotorwellen
für die Elektromobilität – Fertigungskonzepte und Auslegung
der Fügeverbindung, 8. VDI-Fachtagung Welle-Nabe-Verbindungen,
(2018)
3 Michi, W. et al.: Verfahren und Vorrichtung zum insbesondere
abschnittweisen
Verdicken einer plastisch
verformbaren
Hohlkörperwand
eines Hohlkörpers
sowie Fertigungsverfahren
und Maschine zum Fertigen eines Hohlkörpers,
European Patent, EP3345694A1, (2017)
4 Grupp, P.; Richter, W.: Frequenzmoduliertes
Axialformen –
flexible Fertigung von Innen- und Außenverzahnungen, Umformtechnisches
Kolloquium, Darmstadt, (2006)
5 Kurth, R.; Tehel, R.; Päßler, T.; Wagner, H.; Beihofer, D.:
Methodology for the design of recursively axially formed rotor
shafts made of two or more combined segments, Procedia
Manufacturing, 27 (2019), S. 13 – 20
Die Messwerte
der Torsionswinkel
sind bei zugehörigen
Torsionsmomenten
in Bild 5 für drei unterschiedliche
Laststufen
dargestellt.
Wie die Ergebnisse
der Dauerversuche
zeigen, können
weder eine Hysterese,
noch eine Unstetigkeit
in den Steifigkeitsverläufen
detektiert
werden. Eine langsam
fortschreitende
plastische
Deformation
in der Kerbverzahnung
kann bis zu einer
Laststufe
von zirka 1.500 Nm nicht detektiert
werden. Bei keiner
der untersuchten
Proben
kann überdies
ein Auswandern
der
Fügepartner
identifiziert
werden. Ein Versagen
wird erst ab einer
Wechsellast
von zirka 2.000 Nm detektiert.
Ein nach der Schädigung
aufgetrennter
Probekörper
ist in Bild 6 dargestellt.
Deutlich
ist hierbei
der Anriss im Bereich
des Verzahnungsauslaufs
zu erkennen.
Dieser weist seinen Ursprung in dem Radius
zu der axialen Schulter des Wellensegments
auf. Die Verzahnung
selbst ist nicht von Materialversagen
betroffen.
ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT
Die Untersuchungen
zeigen, dass der Einsatz
einer segmentierten
Rotorwelle
für Elektromotoren
Vorteile
in der Fertigungsfolge
mit sich bringt und einen Beitrag
zur Modul- und
Leistungsklassenbildung
für Antriebsbaugruppen
leisten kann.
Die Entwicklung
einer speziellen
Fügeverbindung
zwischen
den Wellensegmenten,
ausgeführt
als modifizierte
Kerbverzahnung,
führt zu einer zusätzlichen
Effizienzsteigerung
durch
die nun fast durchgehend
mögliche
umformtechnische
Herstellung
der Segmente.
Es konnte nachgewiesen
werden, dass
die segmentierte
Welle Torsionslasten
mit entsprechend
für
den Automobilbereich
üblichen Sicherheitsfaktoren
erträgt.
Innerhalb
der weiteren
Untersuchungen
sind Optimierungen
hinsichtlich
der Wellengeometrie
und der Herstellungsmöglichkeiten
geplant.
Hinzukommend
werden weitere Dauerversuche
zur Identifikation
des Tragverhaltens
der segmentierten
Wellen
bei Wechselbiegung
durchgeführt.
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