Untersuchungen an Tripode - Festgelenken für die Anwendung in der Formel 1

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die Weiterentwicklung eines Tripodegelenkes ausgehend vom Stand der Technik. Der Fokus liegt vor allem darauf, den axialen Bauraum sowie das Systemgewicht zu reduzieren, ohne eine verkürzte Lebensdauer bzw. eingeschränkte Funktion in Kauf nehmen zu müssen. Grundsätzlich soll versucht werden, den für die Lastübertragung üblichen Rollerumfang eines Tripodegelenkes auf zwei wirksame Segmente zu reduzieren. Nachdem verschiedene Ansätze betrachtet wurden, um dies zu realisieren, wurde je ein Tripodegelenk mit einteiligen Rollern sowie eines mit zweiteiligen Segmentrollern konstruiert, und im CAD System hinsichtlich Kinematik simuliert. Nach der Auslegung der Teile werden diese, um die Auswirkung der Belastungen abschätzen zu können, mit der Methode der Finiten Elemente analysiert. Neben theoretischen Überlegungen und Simulationen sollen Prototypen gefertigt und die Lebensdauer der gesamten Gelenkwellen an einem dafür vorgesehenen Prüfstand der PANKL Drivetrain Systems & Co KG getestet werden. Dieser Prüfstandslauf soll darüber Aufschluss geben, ob die getesteten Systeme das Potential haben, die geforderte Lebensdauer in Form einer Laufleistung von 3000km unter Formel 1 Belastung zu bewältigen. Abschließend sollen aufgrund aller Erkenntnisse die beiden entwickelten Segmentroller- Tripodegelenke hinsichtlich ihres Potentials zur Marktreife bewertet werden.

The aim of this diploma thesis was the advancement of a tripod joint based on the state of the art. Special attention should be paid on the reduction of axial installation space and total weight of the joint, without creating disadvantage with respect to life time or a limitation of the function compared a standard tripod joint. The part of the roller circumference which is basically needed to transmit the load from the roller to the racetrack should consist of two segments. After having a close look on several boundaries of different systems, the two systems with the highest potential of its performance have been designed and simulated in CAD. All the relevant parts of the joint have been evaluated respecting the effects of the loads on the parts by calculating them with the method of Finite Elements. Beneath the theoretical considerations the durability should be evaluated on a test rig at PANKL Drivetrain Systems & Co KG. According to the mentioned test run, an estimation can be given, whether the parts can resist a 3000km run under Formula 1 conditions. With the results of all simulations and tests which have been done, an evaluation should estimate the potential to get the system on the market.