FE-Modellierung von Kugelgewindetrieben für elektromechanische Lenkgetriebe
master's thesis

Kugelgewindetriebe kommen in elektromechanischen Lenkgetrieben als zentrale Komponente zur Aufbringung der Unterstützungskraft zum Einsatz. Im Gegensatz zu anderen industriellen Anwendungen, in denen Kugelgewindetriebe fast ausschliesslich axial belastet und näherungsweise starr angebunden sind, wird ihr mechanisches Verhalten im Lenkgetriebe von Querbelastungen sowie von der Steifigkeit der Anbindungen, des Gehäuses und der Bauteile des Kugelgewindetriebs selbst beeinflusst. Konventionelle semi-analytische und empirische Berechnungsverfahren zur Auslegung (wie bspw. in DIN ISO 3408 beschrieben), welche rein axiale Belastung und ideale Steifigkeiten annehmen, sind deshalb für die Anwendung im Lenkgetriebe ungeeignet.

Aufgrund der grossen Anzahl Freiheitsgrade wegen der zahlreichen vorhandenen Kugeln und des von Nichtlinearitäten bestimmten mechanischen Verhaltens bringt andererseits eine direkte Berechnung des Systems mit finiten Elementen einen grossen numerischen Aufwand mit sich, der unter industriellen Bedingungen ungünstig ist.

Somit sind neue Modellierungs- und Berechnungsansätze für Kugelgewindetriebe in Lenkungen zu entwickeln, die einen guten Kompromiss zwischen Genauigkeit und Berechnungszeit ermöglichen.