Fachbericht: Verzahnungen und Knowhow für die E-Mobilität

Neue Antriebstechnologien in der Elektromobilität verändern die Anforderungen an die Getriebeteile und damit auch an die Qualität der Zahnflankenoberflächen. Hersteller von Zahnrädern müssen ihren Fertigungsprozess entsprechend anpassen. Gut, wenn Verantwortliche dabei auf einen erfahrenen Technologiepartner wie Liebherr zurückgreifen können.
Die Experten von Liebherr-Verzahntechnik sind mit ihrem Knowhow über die gesamte Bandbreite der Fertigungsverfahren und -technologien in der Lage, passende Lösungen auch für besondere Herausforderungen zu entwickeln.
Die Experten von Liebherr-Verzahntechnik sind mit ihrem Know-how über die gesamte Bandbreite der Fertigungsverfahren und -technologien in der Lage, passende Lösungen auch für besondere Herausforderungen zu entwickeln. – Bild: Liebherr-Verzahntechnik GmbH

Die E-Mobilität verändert den gesamten Antriebsstrang im Auto und damit einhergehend auch die Anforderungen an die Getriebebauteile. Eines der wichtigsten Themen dabei ist die Reduzierung der Geräuschentwicklung des Antriebsstranges im Fahrbetrieb. Um Bauraum einzusparen, werden viele Teile des Getriebes in Leicht- bzw. Kompaktbauweise hergestellt. Gleichzeitig müssen Getriebebauteile immer robuster und langlebiger werden, um der hohen Beanspruchung aufgrund der höheren Motordrehzahlen standzuhalten.

Hohe Kompetenz

Daraus ergeben sich hohe Qualitätsansprüche an die Zahnflankenoberflächen, die wiederum steigende Anforderungen an den Verzahnungsprozess mit sich bringen. Liebherr-Verzahntechnik hat sich mit dem Thema intensiv beschäftigt sowie verschiedene Technologielösungen für E-Getriebe weiterentwickelt und optimiert. „Wir wissen um die Herausforderungen, denen sich Hersteller und Zulieferer stellen müssen, was Qualität und Prozessstabilität angeht“, erläutert Dr. Andreas Mehr, verantwortlich für die Technologieanwendungen Verzahnungsschleifen und -stoßen. „Wir bringen unser Know-how sowohl in der Prozesstiefe als auch in der Breite der Technologien mit ein. Damit können wir den Kunden als Partner umfassend beraten und begleiten, um für ihn und seine Anwendung die optimale Lösung zu finden.“

Die Elektrifizierung der Antriebe stellt hohe Anforderungen an die Produkte und Prozesse der dafür notwendigen Komponenten.
Die Elektrifizierung der Antriebe stellt hohe Anforderungen an die Produkte und Prozesse der dafür notwendigen Komponenten.Bild: Liebherr-Verzahntechnik GmbH

Auf der Verfahrensseite bietet z.B. das Wälzschleifen mit abrichtfreien CBN-Schleifschnecken eine hohe Prozesssicherheit. Im Rahmen der Hartfeinbearbeitung können die Zahnräder feingeschliffen und poliert werden, was den Oberflächenrauheitswert weiter senkt. Werkzeuge mit kleinem Außendurchmesser bearbeiten kollisionskritische Verzahnungen mit begrenztem Werkzeugauslauf.

Hinsichtlich der Zahnflankentopologie stehen Methoden für Flankenlinienmodifikationen zur Verfügung. Beispielsweise sorgt das topologisch abweichungsfreie Schleifen mit gezielter Endrücknahme (GER) für Traglastoptimierung. Um die Geräuschentwicklung zu verringern, lässt sich eine gezielte Welligkeit auf die Zahnflanke aufbringen (Noise Excitation Optimization). Oder es kann der diagonale Anteil beim Schlichten erhöht werden, um die Schleifriefenstruktur stochastisch zu verteilen (Silent Shift Grinding).

>>Herausforderungen gemeinsam mit dem Kunden meistern<<

Je mehr topologische Modifikationen erforderlich sind, desto eher lohnt es sich, über das Werkzeugmaterial nachzudenken: Hier können CBN-Werkzeuge eine wirtschaftliche Alternative sein. Für viele Applikationen ist das Schleifen mit Korund-Schnecken eine gute Lösung, die beim Schleifen bei hohen topologischen Anforderungen aufgrund des Abrichtaufwands allerdings an ihre Grenzen kommt. Abrichtfreie CBN-Schleifschnecken aus der Liebherr-Eigenproduktion bieten eine Reihe von Vorteilen: hohe Prozessstabilität aufgrund der langen Werkzeugstandzeiten, die Vermeidung von Fehlerquellen beim Abrichten, das einfache Werkzeughandling sowie deutlich reduzierte Mess- und Prüfaufwände. Bei einer Topologie mit GER-Modifikation beispielsweise schneidet das CBN-Schleifen hinsichtlich der Stückkosten gegenüber dem Korund-Schleifen deutlich besser ab. Auch feinste Oberflächen mit einem Rz-Rauheitswert von unter drei Mikrometern lassen sich damit erzielen.

Spanntechnik und exklusives Maschinenkonzept

Die Herausforderung in der Herstellung von Getriebeteilen für E-Bikes liegt häufig in den filigranen Abmessungen und kleinen Modulen. Für die Fertigung dieser Bauteile in hoher Qualität müssen Schleifprozess und Spanntechnik schnell und hochpräzise sein. Spezielle Spannlösungen sorgen dafür, dass auch kleine und kollisionskritische Bauteile wie zum Beispiel Antriebswellen mit Modul 0,6mm in einer Verzahnungsqualität von DIN 1-4 problemlos bearbeitet werden können.

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Liebherr-Verzahntechnik GmbH

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