Future trends indicate that the demands on bevel and hypoid gears for higher power transmission and lower weight are continuously increasing. Beside typical fatigue failures such as pitting, tooth root breakage, and tooth flank fracture, spontaneous failures such as scuffing are often observed if the load-carrying capacity of the tribological system consisting of gears and lubricant is exceeded. This paper gives an overview of the newest findings on scuffing specifically on bevel and hypoid gears and discusses the hypoid-specific decisive influence parameters. Furthermore, the newly developed calculation method as well as its verification with test results and results from field application are presented.
WeberCTobieTStahlK. Investigation on the flank surface durability of gears with increased pressure angle. Forschung im Ingenieurwesen2017; 81: 207–213.
2.
Bretl N, Schurer S, Tobie T, et al. Investigations on tooth root bending strength of case hardened gears in the range of high cycle fatigue. In: American Gear Manufacturers Association Fall Technical Meeting, Indianapolis, USA, 15 September 2013.
3.
Hein M, Tobie T and Stahl K. Calculation of tooth flank fracture load capacity – practical applicability and main influence parameters. In: American Gear Manufacturers Association Fall Technical Meeting, Columbus, USA, 22 October 2017.
4.
Stahl K, Höhn B-R and Tobie T. Tooth flank breakage – influences on subsurface initiated fatigue failures of case hardened gears. In: Proceedings of the ASME design engineering technical conference, Portland, OR, 4–7 August 2013.
5.
Lechner G. Die Freßlastgrenze bei Stirnrädern aus Stahl. Dissertation, Technische Hochschule München, Germany, 1966.
6.
Michaelis K. Die Integraltemperatur zur Beurteilung der Freßtragfähigkeit von Stirnradgetrieben. Dissertation, Technische Universität München, Germany, 1987.
7.
Reimann T, Stemplinger J-P and Stahl K. Der Fresstest A/44/Cr – eine Methode zur Prüfung des Fress- und Verschleißverhaltens von Hypoidölen. Tribologie und Schmierungstechnik, 62. Jahrgang, Heft: 2, Gesellschaft für Tribologie, 2015.
8.
Klein M. Zur Fresstragfähigkeit von Kegelrad- und Hypoidgetrieben. Dissertation, Technische Universität München, Germany, 2012.
9.
Klein M, Michaelis K and Stahl K. Bestimmung der Fresstragfähigkeit von Kegelrad- und Hypoidverzahnungen, FVA-Forschungsvorhaben Nr. 519/1, FVA-Forschungsheft 1071, IGF-Nr. 14863N, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., Franfkurt, 2011.
10.
LohnerTMayerJMichaelisK, et al.On the running-in behavior of lubricated line contacts. Proc IMechE, Part J: J Engineering Tribology2015; 231: 441–452.
11.
Collenberg H-F. Untersuchungen zur Fresstragfähigkeit schnell laufender Stirnradgetriebe. Dissertation, Technische Universität München, Germany, 1991.
12.
Schlenk L. Untersuchungen zur Freßtragfähigkeit von Großzahnrädern. Dissertation, Technische Universität München, Germany, 1994.
13.
DIN 3990. Grundlagen für die Tragfähigkeitsberechnung von Gerad- und Schrägstirnrädern.
14.
ISO/TS 6336:2017. Calculation of load capacity of spur and helical gears – part 20: calculation of scuffing load capacity (also applicable to bevel and hypoid gears) – flash temperature method.
15.
Blok H. The flash temperature concept. Wear 1963; 6(6): 483–494.
16.
Otto H-P. Flank load capacity and power loss reduction by minimized lubrication. Dissertation, Technische Universität München, Germany, 2009.
17.
Schlecht B, Schaefer S, and Hutschenreiter B. BECAL – programm zur Berechnung der Zahnflanken- und Zahnfußbeanspruchung an Kegel- und Hypoidgetrieben bei Berücksichtigung von Relativlage und Flankenmodifikationen (Version 4.1.0) – Benutzeranleitung und Programmdokumentation, FVA-Forschungsheft 1037, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., Frankfurt, 2012.
18.
ISO 14635:2006. Gears – FZG test procedures – part 1: FZG test method A/8,3/90 for relative scuffing load-carrying capacity of oils.
19.
ISO 10300:2014. Calculation of load capacity of bevel gears, part 1-3.
20.
Höhn B-R, Stahl K and Wirth C. New methods for the calculation of the load capacity of bevel and hypoid gears. In: American Gear Manufacturers Association Fall Technical Meeting, Cincinnati, USA, 30 October 2011.
21.
Wirth C, Michaelis K and Höhn B-R. Berechnung der Grübchen- und Zahnfußtragfähigkeit von Kegelrädern, FVA-Forschungsvorhaben Nr. 411, FVA-Forschungsheft 887, IGF-Nr. 13124, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V, Frankfurt, 2009.
22.
DIN 3991:1986. Tragfähigkeitsberechnung von Kegelrädern ohne Achsversetzung.
23.
Niemann G and Winter H. Maschinenelemente. Band 3. Berlin: Springer, 1989.
