Elektrofahrzeuge stellen die Entwicklung immer wieder vor neue Herausforderungen – z. B. hinsichtlich der Akustik. Da die Motoren selbst nahezu geräuschlos laufen, treten alle anderen Schallquellen im Vehikel umso deutlicher hervor. In anderen Worten: Geräusche, die bisher überhaupt nicht wahrgenommen wurden, werden jetzt zum Störfaktor. Auf dem 24. Internationalen VDI-Kongress Dritev am 12. und 13. Juni 2024 wird dies eines der hochaktuellen Branchenthemen sein, die in insgesamt über 50 Expertenbeiträgen diskutiert werden. In der Sektion „Noise, Vibration, Harshness“ (NVH) stellt Maximilian Zinner, Leading Expert Antrieb bei ARRK Engineering, am 12. Juni um 15:30 Uhr eine Methodik vor, um bereits in den frühen Entwicklungsphasen leisere und effizientere Getriebe für elektrische Fahrzeuge zu entwickeln. Hierzu werden Simulationen, 3D-Toleranzanalysen und konstruktive Maßnahmen von Beginn an effektiv kombiniert.
E-Fahrzeuge bilden schon längst keine Ausnahme auf unseren Straßen mehr. Mit der wachsenden Anzahl steigt jedoch nicht nur die Vielfalt an Modellen, sondern auch die Ansprüche der Fahrer an den Komfort. „Im Vergleich zum Verbrennungsmotor fallen insbesondere die Geräuschemissionen auf“, weiß Maximilian Zinner, Leading Expert Antrieb bei ARRK Engineering. „Während ein deutlich vernehmbares Motorengeräusch eine positive Assoziation zur erwartbaren Leistung wecken kann, wird ein lärmendes Getriebe hingegen als unangenehm und störend wahrgenommen.“ Beim Verbrenner spielt dies nur eine untergeordnete Rolle, da die Geräusche in der Regel vom natürlichen Motorenklang überdeckt werden. Doch mit dem zunehmenden Einsatz von Elektromotoren kristallisieren sich neue Anforderungen im Entwicklungsprozess hinsichtlich der Reduktion von Getriebegeräuschen heraus.
Akustisches Verhalten von Getriebekomponenten simulieren
Die störende Geräuschentwicklung im Getriebe entsteht zu einem großen Teil durch unerwünschte Schwingungen, die insbesondere durch den Zahneingriff hervorgerufen werden. Wenn dieser von vornherein entsprechend ausgelegt wird, lassen sich diese Schwingungen maßgeblich zum gewünschten Ergebnis hin beeinflussen. Dabei spielen unter anderem Toleranzen eine entscheidende Rolle. „Damit die späteren Produktmerkmale schon in frühen Entwicklungsphasen bewertet und optimiert werden können, kommen Simulation und Berechnung standardmäßig zum Einsatz“, erklärt Zinner. „Dies genügt jedoch nicht, um den steigenden Anforderungen an Geräuschpegel speziell im Bereich der E-Mobilität auch zukünftig gerecht zu werden.“
Daher müssen neue Entwicklungsansätze wie die Betrachtung von Toleranzen in der Geräuschsimulation berücksichtigt werden. Diese liefert Prognosen über das akustische Verhalten von Getriebekomponenten unter verschiedenen Belastungen und Bedingungen. Auf diese Weise können potenzielle Probleme frühzeitig erkannt und geeignete konstruktive sowie prozesstechnische Maßnahmen zur Geräuschreduzierung bereits im Vorfeld der Fertigung ergriffen werden. Der Einsatz von 3D-Toleranzanalysen stellt dabei sicher, dass der Einfluss von Achsneigung und Achsschränkung auf den Zahnkontakt bei der Geräuschbewertung angemessen berücksichtigt wird. Nur so lassen sich die gewünschten Qualitätsmerkmale bezüglich Luft- und Körperschall auch später in der Serienproduktion gewährleisten.
Neue Methodik für frühe Entwicklungsphasen
Anhand eines Praxisbeispiels erläutert Maximilian Zinner im Rahmen seines Vortrags auf dem 24. Internationalen VDI-Kongress Dritev eine durchgehende Methodik, mit der sich bereits in frühen Entwicklungsphasen leisere und effizientere Seriengetriebe für elektrische Fahrzeuge designen lassen. „Indem Simulation, 3D-Toleranzanalyse sowie konstruktive Maßnahmen effektiv kombiniert werden, bildet dieser Ansatz einen weiteren Schritt hin zu einer nachhaltigeren und zukunftsweisenden Mobilität – und versetzt die Branche in die Lage, den steigenden Anforderungen an Elektrofahrzeuge gerecht zu werden“, resümiert Zinner.
Was: 24. Internationaler VDI-Kongress „Dritev“
Wann: 12. – 13. Juni 2024
Wo: Kongresshaus Baden-Baden
Ansprechpartner: Maximilian Zinner, Leading Expert Antrieb bei ARRK Engineering
Vortrag: „3D Toleranzanalyse von Getriebebauteilen: Optimierte Gestaltung der Toleranzlagen unter Berücksichtigung der Geräuschabstrahlung durch den Zahneingriff“
Wann: 12. Juni, 15:30 Uhr
Weitere Infos: https://engineering.arrk.com/
ARRK Engineering ist ein global aktiver Entwicklungspartner für die Automobil- und Mobilitätsindustrie, der auf eine umfassende Unterstützung des gesamten Produktentwicklungsprozesses spezialisiert ist – von der Konzeptionsphase über die Serienentwicklung bis hin zu Validierung und Systemintegration von mechanischen und elektronischen Komponenten.
Im Bereich Antrieb unterstützt ARRK Engineering in allen Zweigen und Phasen des Entwicklungsprozesses disziplinübergreifend bis hin zur kompletten Entwicklung von Antriebssystemen.
In der Getriebeentwicklung konzipiert ARRK spezialisierte Getriebesysteme, die den gestiegenen Anforderungen an Topologie, Leichtbau, Drehzahlbereiche und Akustik gerecht werden, welche mit der E-Mobilität einhergehen.
