Messungen am Getriebe

Problem: Getriebegeräusche, Übertragungsfehler (TE, Transmission Error)
Ziel: Zuverlässige Auslegung des Getriebes, Geräuschreduzierung

Störende Getriebegeräusche, Vibrationen und Rauigkeiten (NVH, Noise Vibration Harshness) mindern den Fahrkomfort massiv – insbesondere bei Fahrzeugen mit geräuscharmen E-Motoren. Mit einer zuverlässigen Auslegung des Getriebes lassen sich Geräusche reduzieren. Dafür bedarf es der Messung und Beurteilung des Übertragungsfehlers.

Getriebegeräusche
Getriebeheulen wird hauptsächlich durch das Zahnprofil und Zahnschwingungen verursacht. Im Spektrum des Übertragungsfehlers und des Körper- oder Luftschalls zeigen sich die Zahneingriffsfrequenzen mit ihren Oberwellen (Harmonischen) und Modulationsseitenbändern (hervorgerufen durch die Rotationsharmonischen; z.B. Rundlauffehler).
Getriebeheulen kann bei hoher und niedriger Last auftreten, Getrieberasseln nur bei sehr niedriger bzw. keiner Last (z.B. Leerlauf bei Verbrennungsmotor). Dann führt die vom Motor stammende Drehzahlschwankung (nicht kontinuierliche Verbrennung) dazu, dass die unbelasteten Zahnflanken der Zahnräder abheben. Das Zahnspiel wird mit jeder Beschleunigung und Verzögerung der Antriebswelle durchlaufen (mehrfach pro Umdrehung), wobei die Zähne der beiden Räder heftig gegeneinanderschlagen. 
Weitere Ursachen für Getriebegeräusche können falsches Getriebeöl oder Lufteinschlüsse im Öl sein.

Übertragungsfehler (TE)
Wesentliche Ursache für Getriebegeräusche sind Übertragungsfehler (TE), die durch statische und elastische Verformung unter Last, ungewollte Fertigungsabweichungen und dynamische Effekte verursacht werden. Der Übertragungsfehler ist der Unterschied zwischen der tatsächlichen Position des Abtriebsrades und der Position, die es einnehmen würde, wenn der Zahnradsatz die Drehbewegung des Antriebsrades absolut fehlerfrei übertragen würde.
Neben Getriebegeräuschen kann der Übertragungsfehler Verschleiß, geringere Effizienz im Antriebsstrang oder direkte Störungen verursachen (mehr über Windkraftgetriebe / Wälzkörpergetriebe).

Messungen an Getrieben
Um den Übertragungsfehler zu ermitteln, werden die Drehzahlen und Winkel­positionen mit Hilfe von hochauflösenden Drehgebern an der Ein- und Ausgangswelle gemessen. Aus den gewonnenen Messdaten wird der Übertragungsfehler berechnet. Die Auswertung erfolgt im Zeit- und Ordnungs­bereich.
Zeitgleich werden Körperschallsignale mit einem Beschleunigungs­aufnehmer aufgezeichnet. Die gemeinsame Zeitbasis aller Messkanäle ermöglicht eine Korrelation zwischen Übertragungs­fehler und Schall­signalen.

ROTEC ENGINEERING
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