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40 Prozent mehr Leistung: Simulation verbessert Gleichlaufgelenk

Eine Möglichkeit, Antriebskomponenten platzsparend für den Kleinwagen, aber auch leistungsstark für den Offroader anzubieten, zeigt Neumayer Tekfor mit dem Gleichlaufgelenk NT FixJoint 2200. Anhand von FEM-Simulationen (FEM; Finite-Elemente-Methode) wurde hier ein bestehendes kompaktes Gelenk soweit in seiner Geometrie optimiert, dass die Übertragungsfähigkeit bei gleichem Platzbedarf um 40 Prozent gestiegen ist. Dadurch eignet sich das Gelenk sowohl für niedrig- als auch für hochmotorisierte Fahrzeuge. Es verfügt jetzt über einen Kugeldurchmesser von 15 Millimeter und eine Übertragungsfähigkeit von rund 2200 Newtonmeter.

Die statische Übertragungsfähigkeit der bisherigen Gelenke lag nach Firmenangaben bei einem Kugeldurchmesser von 13 Millimeter bei zirka 1600 Newtonmeter. Ziel war es, diese Leistung zu erhöhen, ohne den Bauraum zu vergrößern. Dazu wurde anhand von Berechnungen ermittelt, welchen Einfluss die verschiedenen baulichen Spezifikationen auf die Leistungsfähigkeit haben. Die effektivste Leistungssteigerung erreiche man, indem der Kugeldurchmesser vergrößert werde (um zwei Millimeter), weil dadurch die Übertragungsfähigkeit quadratisch steige. Positiver Nebeneffekt dabei sei, dass Anbindung und Verzahnung unverändert beibehalten werden können. Dazu musste die Wandstärke der Kugelnabe geringfügig verringert werden, um den nun größeren Kugeln bei gleicher Gelenkgesamtgröße mehr Raum zu geben. Mit der neuen Lösung gelang es, die Kugeln durch die Reduktion des Rollkreisdurchmessers in die Kugelnabe eintauchen zu lassen.

Eine Verringerung des Schaftdurchmessers hätte eine neue Anbindung und Abdichtung notwendig gemacht, wodurch sich der gesamte Aufwand für Konstruktion und Herstellung erhöht hätte. Stattdessen entschieden sich die Entwickler, genau an die neuen Bedingungen angepasste Nuten in den Gelenkkörper zu integrieren. Diese ließen sich in einer frühen Fertigungsphase durch einen einfachen Umformschritt erzeugen: Zuerst wurden die Nuten kaltgepresst; im Anschluss daran wurde die Kugellaufbahn kalibriert. Der übrige Serienprozess blieb erhalten. Mit der größeren Übertragungsfähigkeit eigne sich das Gelenk für alle Fahrzeuge mit Längswellen von niedriger und mittlerer Motorleistung bis hin zu Hochleistungswagen mit sehr hohen Motordrehmomenten.
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