Bernd Sauer

Development of a sealing system for a climbing robot with negative pressure adhesion

The non-destructive inspection of large concrete walls is still an unsolved problem. One possible technique is to use driven wheels for the propulsion and a vacuum system for the adhesion. The seals for the vacuum chambers are slipping over the rough surface, therefore it is not guaranteed that the chambers are always airproof. Especially over concrete walls a special seal construction must be found to make the adhesion more safe. On the other side the propulsion system must be able to produce enough force for carrying and accelerating the robot to a suitable velocity. This paper will present the climbing robot Cromsci which uses the described techniques. The propulsion system consists of three omni directional driven wheels which are airproof and completely rotatable and has been presented in earlier papers before. For adhesion a vacuum system of seven controllable vacuum chambers and one reservoir chamber is used. This system including chambers and seals will be discussed in more detail. The rough and sharp-edged surface of concrete walls cause strong requirements to the sealing concerning leak tightness and attrition. Therefore, each sealing must be flexible to allow a good adaption to the ground but also let the robot slip when the wheels are turning.

Assessment Method for Passenger Car Transmissions under abusive Loads

A multi-body simulation method is established in collaboration with the institute for machine elements, gears and transmissions of the Technical University of Kaiserslautern (Germany) and General Motors Powertrain Europe to optimise development and validation of the abuse-safety of manual transmissions. This computational approach provides a better understanding of the transmission dynamics even on component level which is not achievable by measurements on the car.

Methods for the simulation of the pressure, stress, and temperature distribution in the contact of fractal generated rough surfaces

In this paper, the influence of surface roughness on the local tribological load with a dry sliding contact is studied. First, three artificial rough surfaces with similar structure but different asperity heights are generated and projected on a smooth ball. After that, a contact pattern is determined between a rough ball and a smooth surface taking into account the elastic only as well as the linear elastic-perfectly plastic material description. On the basis of the calculated contact pressure distribution, the subsurface stresses and a three-dimensional temperature distribution in the sliding contact are calculated. The solutions show that a low surface roughness not necessarily results in low local tribological load of the surface.

Experimental investigations and simulations on cam-roller-friction

Despite the increase in alternative drive solutions for passenger cars, such as plug-in hybrid vehicles or fully electric vehicles, the internal combustion engine will retain its supremacy as the main drive in the next 10 to 15 years. [1] This fact, coupled with the ever-increasing demands of the customers and legislators, especially in regard to fuel consumption and emissions, pushes the thermodynamic and mechanical improvement of the internal combustion engine into the foreground of all engine development projects at the Daimler AG. [2]

Development of new rolling bearing for heavy-duty truck applications

In recent years, engineers have searched for low power loss alternatives in many applications where rolling bearings with high frictional losses were used, e.g. tapered roller bearing. New types of bearings with lower frictional losses have been designed to cover this need. As an example, the commonly used tapered roller bearing in axle-gearboxes of passenger cars has been replaced by a new design of a double rowed ball bearing. However, there are still some applications where no ideal alternative has been found yet. One example are axlegearboxes for heavy-duty trucks, where double rowed ball bearing cannot be used due to insufficient load carrying capabilities. A possible concept for reducing the friction in such systems is the tapered barrel roller bearing can be named. Based on its geometry, a simulation-based optimization will be performed in order to develop a new kind of bearing leading to reduced friction losses in heavy-duty applications. The results of these simulations will be presented in this paper. As a further investigation, the final design will be tested experimentally to validate the results.

Grundlagen der Festigkeitsberechnung

Eine wesentliche Ingenieuraufgabe ist es sicherzustellen, dass Bauteile oder Konstruktionen den im Betrieb auftretenden Belastungen zuverlassig standhalten. Grundsatzlich kann ein Nachweis der Tragfahigkeit des Bauteiles durch Prufstandsversuche oder Feldversuche erfolgen. Dieser Weg ist allerdings zeit- und kostenintensiv, so dass uberwiegend rechnerische Nachweise durchgefuhrt werden. Die erste und unter Umstanden wichtigste Frage besteht in der Ermittlung der Belastungen. Wahrend stationare Lasten, wie z.B. das Heben einer Last, vergleichsweise einfach zu ermitteln sind, sind instationare oder dynamische Lasten, wie Erschutterungen oder Schwingungen, schwieriger zu ermitteln. Der folgende Schritt besteht in der Berechnung der Spannungen im Bauteil nach den Regeln der Mechanik. Um die berechneten Spannungen mit einem geeigneten Werkstoffkennwert zu vergleichen, sind weitere Einflusse insbesondere bei dynamischen Belastungen zu berucksichtigen und entweder der Werkstoffkennwert oder die berechneten Spannungen zu korrigieren. Ganz allgemein wird gefordert, dass die aufgrund der Belastung anliegende Spannung kleiner als ein zulassiger Werkstoffkennwert sein soll. Die Berechnung folgt der Abfolge: Belastung Mechanisches Modell Berechnung der Beanspruchungen (Spannungen) Vergleich mit Werkstoffkennwert fur Beanspruchbarkeit im Bauteil Bewertung

Schrauben und Schraubenverbindungen

Schraubenverbindungen gehoren zu den meistverbreiteten Bauteilverbindungen zwischen Bauteilen. Wegen ihrer fertigungstechnischen (Herstellung und Montage) und betrieblichen (Sicherheit) Vorteile werden sie auch dort eingesetzt, wo eine losbare Verbindung an sich nicht erforderlich ware.

Normen, Toleranzen, Passungen und Technische Oberflächen

Normen stellen in einer industrialisierten Gesellschaft ein wichtiges Element dar, das neben Patenten und Lizenzen auch im Feld von Innovationen, neuen Produkten und Dienstleistungen zum Wirtschaftswachstum beitragt. Sie fordern die Standardisierung von Produkten, die dann in grosen Stuckzahlen preiswert hergestellt werden konnen. Wichtig ist dabei die Kenntnis, dass sich die Normung nicht auf jedes Teil eines technischen Systems, sondern im Wesentlichen auf die Schnittstellen und gegebenenfalls auf die Bezeichnung bezieht (Beispiel E-Motor). Damit sind die Produkte weltweit austauschbar, trotzdem bleibt fur Innovationen und damit fur die Differenzierung der Wettbewerber untereinander genugend Raum.

Kupplungen und Bremsen

Kupplungen und Bremsen sind nicht nur in der Fahrzeugtechnik, sondern allgemein im klassischen Maschinenbau ein wichtiges Element. Die Hauptfunktion einer Kupplung liegt darin, rotierendeWellen in erster Linie form- oder kraftschlussig miteinander zu verbinden. Eine Bremse hingegen ist ein kraftschlussiges Maschinenelement, das bewegte und stehende Komponenten verbindet und dadurch die bewegte Komponente abbremst oder festhalt. Des Weiteren kann eine Kupplung z. B. toleranzbedingte Nebenfunktionen, wie das Ausgleichen eines Wellenversatzes, erfullen. Grundsatzlich lassen sich Kupplungen in schaltbare und nichtschaltbare Kupplungen einteilen, wahrend Bremsen immer schaltbar sein mussen.

Reibung, Verschleiß und Schmierung

In vielen Konstruktionselementen sind Fragen bezuglich Reibung, Verschleis und Schmierung sehr wichtig, wie z.B. in Gleitlagern, Walzlagern und Fuhrungen, Dichtungen, Zahnrad- und Kettengetrieben, Reibradgetriebe, Keil- und Flachriemengetriebe, Kupplungen, Bewegungsschrauben, Kolben/Zylinder-Paarungen usw. Um die eingebrachte Antriebsenergie bei gleichzeitig hoher Lebensdauer des Konstruktionselementes gering zu halten, sollten Reibung und Verschleis moglichst klein sein. Die Forderungen nach moglichst geringer Reibung und niedrigem Verschleis konnen haufig durch eine passende Schmierung realisiert werden.