antriebstechnik 3/2023

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE SOFTWARE FÜR GETRIEBEKONSTRUKTION ZAHN FÜR ZAHN – GANG UM GANG Der Motorsport ist seit jeher ein technologischer Schauplatz. Das Getriebe spielt in sämtlichen Motorsportdisziplinen zweifellos eine entscheidende Rolle, was natürlich auch für Rallyes gilt. Dort sind die Getriebe beträchtlichen Stoßbelastungen ausgesetzt. Zweifelsohne kommen hier Standardgetriebe an ihre Grenzen, weshalb die Hersteller eigens konstruierte Getriebe einsetzen, die zum Beispiel mit einer speziellen Software aus der Schweiz konstruiert wurden. Standardgetriebe aus der Serienproduktion eignen sich aufgrund der hohen Stoßbelastungen nicht für den Rallyesport. Selbst bei modifizierten Standardgetrieben fallen die Originalzahnräder der Fahrzeughersteller aus. Die Lösung für dieses Problem sind komplett neu konstruierte, sequenzielle Spezialgetriebe. Anders als normale Autogetriebe werden sie nicht in einem H- oder doppelten H-Schema geschaltet, sondern stufenweise, Gang für Gang – wie bei einem Motorrad. Darüber hinaus lassen sich diese speziellen sequenziellen Ph.D. Renny Vachek, Gear Design s.r.o. Pilsen, Tschechien Getriebe manuell schneller schalten. Ihr Hauptvorteil besteht jedoch darin, dass sie den extremen Belastungen während eines Rennens standhalten. An dieser Stelle kommt das Unternehmen X Shift Gearboxes ins Spiel. Sein Eigentümer und Gründer, František Macho, beschäftigt sich seit 1999 mit der Konstruktion und Produktion von Getrieben für den Rennsport. Damals waren spezielle Getriebe für den Rallyesport alles andere als weit verbreitet. Die Erfahrung, die sich Macho im Lauf der Jahre aneignete, führte schrittweise zur Gründung des Unternehmens. Es etablierte sich in kurzer Zeit auf dem Markt und bietet heute homologierte Getriebe für Hersteller wie Subaru, Mitsubishi und andere Ikonen des Motorsports an. 30 antriebstechnik 2023/03 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 01 01 Anschaulich: Die Schnittstelle erzeugt automatisch ein 3D-Modell auf Ebene des kinematischen Schemas 02 02 Hintereinander hält besser: Zahnräder des 6-Gang-Getriebes für den Rallyewagen Toyota Yaris GR FLEXIBEL BEI SONDERWÜNSCHEN Das Portfolio des Getriebespezialisten setzt sich zwar hauptsächlich aus Getrieben für Rallyes zusammen, jedoch werden sie auch mit Zahnrädern für Beschleunigungsrennen ausgestattet. Dort müssen die Bauteile Drehmomenten bis 1.700 Nm standhalten, beispielsweise bei Bergrennen oder auf Rundkursen, bei denen die Abtriebsritzel auch hohen Drehzahlen ausgesetzt sind. Die Variabilität bei der Anordnung muss daher allen Kundenanforderungen entsprechen. Neben Getrieben umfasst das Portfolio übrigens auch Differentiale für den Rennsport. Seit seiner Gründung konstruiert das Unternehmen seine Getriebe selbst. Bei den Zahnradberechnungen jedoch baut es auf die Kooperation mit externen Partnern. Im Fall einer Serienproduktion eines einmal konstruierten Produkts ist dies eine kostengünstige Lösung. Sie begrenzt allerdings die Flexibilität und die Möglichkeiten von Weiterentwicklungen deutlich. Diese sind bei anspruchsvollen Kunden mit zahlreichen Sonderwünschen wiederum unabdingbar. Wesentlich erweitern lassen sich die Möglichkeiten durch den Kauf einer Software, mit der Zahnräder, Wellen und Lager intern berechnet werden können. Diese Erkenntnisse mündeten in die Entscheidung, die Kontrolle nicht nur über die Produktion und die Konstruktion zu behalten, sondern auch über die Auslegung der Zahnräder. Die Geschäftsführung beschloss daher, die Kisssoft-Software zu erwerben, die in vielerlei Hinsicht führend bei der Berechnung von Zahnrädern und bei Optimierungen in praktisch allen industriellen Anwendungen ist. Damit hat man sich zu namhaften Herstellern wie Ferrari, AMG und Tesla gesellt, deren Erfolg unter anderem auf den Funktionen der Software basiert. DIE ROLLE DER SOFTWARE Beim ersten Projekt, das X Shift Gearboxes mit Kisssoft angehen wollte, handelte es sich um ein Getriebe mit drei Wellen für den Toyota Yaris GR. Das Getriebe sollte modular konstruiert und auf unterschiedlichste Belastungen ausgelegt werden und die Möglichkeit bieten, fünf, sechs oder sieben Stufen in einem einzigen Gehäuse unterzubringen. Die Hauptaufgabe bestand daher darin, das gesamte Getriebe im Hinblick auf die spezifischen Nutzungsbedingungen im Rallyesport zu optimieren und gleichzeitig den Anforderungen an die Nutzung in anderen Disziplinen gerecht zu werden. Und das alles bei variabler Anordnung. Das neue modulare Getriebe wurde auf Ebene des kinematischen Schemas mit dem System-Add-on Kisssys modelliert. Das Ad-on führt die Berechnungen der einzelnen Komponenten zu einer übergreifenden Gesamtberechnung zusammen und erzeugt gleich zu Beginn der Getriebedefinition automatisch ein entsprechendes 3D-Modell des Systems aus Zahnrädern, Wellen und Lagern. Im Modell sind mögliche Interferenzen der Teile sofort ersichtlich. Außerdem lassen sich die Einbaumasse im Getriebegehäuse von Anfang an überprüfen. GETRIEBEENTWICKLUNG Die Zahnräder des Herstellers werden in der Regel lediglich wälzgefräst, was die Kosten bei einer Kleinserienproduktion erheblich senkt. Die Verwendung vergüteter Werkstoffe wird dadurch möglich, dass die Anforderungen an die Flankensicherheit relativ niedrig sind. Andererseits sind vergütete Werkstoffe im Bereich des Zahnfusses weniger beständig. Der Optimierung des Zahnprofils jedes Zahnrads müssen die Ingenieure somit noch mehr Aufmerksamkeit schenken. Das gilt insbesondere für den Übergangsfussbereich. Hier bietet Kisssoft verschiedene Tools, die Optimierungen aus mehreren Perspektiven und mit unterschiedlichen Methoden ermöglichen. Auch die Herstellungsmethoden und -werkzeuge werden berücksichtigt. Um eine gleichmäßigere Lastverteilung zwischen den ineinandergreifenden Zähnen zu erzielen, nutzt das Unternehmen im Wesentlichen tiefe Zahnprofile. www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2023/03 31