Konzeption und Entwurf eines Prüfstands für Getriebe in elektrischen Fahrzeugachsen

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und dem Entwurf eines Prüfstands für Getriebe, die in Personenkraftwagen mit elektrisch angetriebenen Achsen verbaut werden. Das Getriebe verbindet den Elektromotor mit den beiden angetriebenen Seitenwellen, dafür ist unter anderem ein Dierential integriert. Ein global tätiger Hersteller für solche Getriebe ist die Firma GKN Driveline. Produkte dieser Sparte werden speziell im Werk in Bruneck, Italien bis zur Serienreife weiterentwickelt und gefertigt. An diesem Standort soll die entwickelte Maschine in Zukunft auch eingesetzt werden. Der Prüfstand hat die Aufgabe, nach Drehzahl und Drehmoment denierte Prüäufe zu fahren und dabei die vom Prüing erzeugten Schwingungen zu messen. Die Analyse dieser Schwingungen lässt auf Defekte innerhalb des Getriebes schlieÿen. Die Noise Vibration Harshness-Problematik (NVH) ist zentral bei der Entwicklung und Produktion von Hybrid-und Elektrofahrzeugen. Getestet werden sollen verschiedene Prototypen und Getriebe aus der Serienfertigung für eine Gegenprüfung der dort eingesetzten Prüfstände. Dafür ist beim Aufbau des zu entwickelnden Prüfstands eine hohe Flexibilität notwendig. Aktuell ist ein Prüfstand für die genannten Tests vorhanden, dieser entspricht aber nicht den Anforderungen. Es wurde deshalb ein Prüfstand von Grund auf neu entwickelt. Die Entwicklung wurde mit den Methoden und der Strukturierung nach dem Standardwerk Konstruktionslehre von Pahl/Beitz und dem Standard VDI 2221 bzw. VDI 2225 durchgeführt. Ergebnis der vorliegenden Arbeit ist ein vorläuger Gesamtentwurf des Prüfstands, der die Aufgabe nach technischen und wirtschaftlichen Kriterien bestmöglich erfüllt.

The scope of this thesis is the conception and design of a test rig. The rig is intended to test gear boxes installed in passenger cars with electrical driven axels. This kind of gear box connects the driving electric motor with both side shafts of the axle. A dierential is necessary for an equal power split. GKN Driveline is a global manufacturer for such gear boxes. The company-internal competence center for further developments and manufacturing of such products has the seat in the plant in Bruneck, Italy. This is also the place where the rig will be used in future. The purpose of the test rig is to drive test runs with dened speed and torque curves and to measure generated vibrations at the same time. Flaws in the gear box can be detected by analyzing the measured signals. Noise-Vibration-Harshness (NVH) is the central polemic in the development and production of hybrid and electric cars. Prototypes have to be measured to ensure requirements have been achieved; parts of series production have to be measured to ensure accuracy of the end of line test rig integrated in series production. High mechanical and dynamic exibility are necessary for the developed rig. The prototype test rig currently in use does not comply with the requirements. The development was carried out with the tools and structure according to the book Konstruktionswissenschaften Pahl/Beitz, to the standard VDI 2221 and VDI 2225. The result of this thesis is the total design for the test rig with the best valence regarding technique and costs.