Getriebe werden in den verschiedensten Bereichen der Antriebstechnik eingesetzt. Die Rahmen- und Randbedingungen, die für jedes dieser Getriebe gelten, können sich daher sehr stark unterscheiden. Allen gemein ist die Bestrebung in der Entwicklung, ein zuverlässiges Produkt für den jeweiligen Anwendungsfall mit ressourceneffizientem Einsatz, d. h. wirtschaftlich und nachhaltig, anzubieten. Damit einher geht die Bestrebung hin zu Antriebssträngen hoher Leistungsdichte, also einer bestmöglichen Ausnutzung des eingesetzten Materials bei gleichzeitig geringer Baugröße.

Die Grenzen des technisch Möglichen werden nicht zuletzt durch die stetig weiterentwickelten Fertigungsmöglichkeiten und Prozesssicherheiten sowie die Möglichkeiten zur Analyse bzw. Simulation von technischen Systemen fortlaufend verschoben.

Dies trifft auch auf die Entwicklung von hochübersetzenden Planetengetrieben zu. Aus der Literatur sind für verschiedene Bauformen Empfehlungen zu realisierbaren Übersetzungsbereichen bekannt und in Forschung und Industrie anerkannt. Es zeigt sich, dass diese unter gewissen Randbedingungen ermittelten Bereiche jedoch keine festen Grenzen darstellen. So ist aus industriellen Anwendungen bekannt, dass die spezifizierten Übersetzungsempfehlungen in beachtlichem Maße übertroffen werden können. Dem Konstrukteur liegt damit keine genaue Kenntnis der aus Verzahnungsgeometrie und Tragfähigkeit motivierten Grenzen der Bauarten vor, wodurch Potentiale in der Entwicklung ungenutzt bleiben.

Insbesondere in Antriebssträngen hoher Leistungsdichte ist der verfügbare Bauraum oftmals ein entscheidendes Kriterium bei der Getriebeauslegung. Es sind jedoch keine integrierten Verfahren oder Anwendungsprogramme bekannt, die den Konstrukteur durch eine auf den verfügbaren Bauraum optimierte Verzahnungsdimensionierung unterstützen.

Wissen zur Dimensionierung und Gestaltung sowie zur Analyse von Verzahnungen ist vorhanden und in Algorithmen beschrieben. Auch die Berücksichtigung von Restriktionen ist in der Dimensionierung mit dem FVA-Programm „GAP“ (Getriebeauslegungsprogramm) möglich, jedoch nicht im Kontext eines verfügbaren Bauraumvolumens umgesetzt.

Forschungsziel

In diesem Forschungsvorhaben werden Erweiterungen des Standes der Forschung hinsichtlich der technisch realisierbaren Übersetzungsbereiche von ausgewählten Planetengetriebebauformen (Minus-Getriebe) angestrebt. Ein wesentlicher Bestandteil des Vorhabens ist die wissenschaftliche Analyse der in Abbildung 1 gezeigten Topologien.