Minimering av momentförluster i en hypoidväxel

Sammanfattning: Syftet med detta projektarbete var att minska energiförlusterna i Getrag All Wheel Drives hypoidväxlar (se kapitel 7.2.3). Uppdraget bestod främst av att minska förlusterna när systemet endast driver på två hjul och de övriga hjulparen endast överför låga kraftmoment, detta förhållande benämns draggmoment. För att kunna utvärdera och peka på förbättringsområden var första steget i arbetet att lokalisera och värdera enskilda komponenter som tillförde förluster. De ingående komponenter som studerades grundligt var lager, Kuggkontakt, olja och tätningar. Värderingen av komponenternas respektive förlustbidrag erhölls genom provning och beräkningar. Provningen bestod dels av tidigare utförd provning och dels av provning utförd under arbetets gång. För beräkning av lager och tätningar användes beräkningen från lagertillverkaren SKFs egna beräkningsmodeller. Beräkning av hypoidväxelns smörjningsförluster skedde enligt ISO/TR 14179-2. Övriga beräkningar härleddes genom tribologiska formler med givna friktionskoefficienter. När ingående komponenter var värderade genom beräkningar och provning valdes de komponenter som tillförde de största förlusterna att utvecklas vidare. Vald komponent att förbättra blev lager, där förspänningen av lageranordningen mellan kronhjulsaxeln och aluminiumhus studerades. Utöver lagerförspänningen undersöktes även inverkan av oljans viskositet på lager och växel som helhet. Resultatet från konceptgenereringen resulterade i en lösning där en aluminiumring ska monteras mellan två koniska rullager på röraxeln för att bibehålla den initiala förspänningen mellan dessa lager under förhöjda temperaturer. Detta bidrar till att kunna sänka den initiala förspänningen. Genom användning av en förspänningsring av aluminium kan initial förspänning enligt analys och beräkningar sänkas från 13 kN till cirka 6 kN. Enligt beräkningar minskar momentförlusterna i lager på röraxeln då med 0,36 Nm. Det Andra konceptet var att välja en olja med lägre viskositet än dagens produktionsolja och på så vis erhålla en minskning av momentförluster. Från en kinematisk viskositet på cirka 45 mm2/s till en kinematisk viskositet på 33 mm2/s vid 80 °C minskades RDU-växelns(bakre hypoidväxel) totala förluster i lager med 0,53 Nm. Rekommendationen för fortsatt arbete blev att börja utföra grundliga tester för en olja med lägre viskositet och sedan om godkända resultat erhålls byta ut dagens växelolja. Samt att i ett senare skede genomföra provning med en förspänningsring om ytterligare förbättrad verkningsgrad önskas.