Automobilindustrie: bis zu 78 Prozent Reduktion der Masseträgheit

dank Victrex® Peek im Antriebsstrang

07. Dezember 2012

Laut einer Studie sind Antriebe mit Victrex® Peek 50 Prozent leiser und neun Prozent effizienter und überzeugen durch eine bis zu 20-prozentige Reduktion der Reibungsverluste.

Downsizing, CO2-Reduktion bzw. die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sind dominierende Faktoren in der Automobilindustrie. Doch Ingenieure stoßen hier mit Werkstoffen wie Metallen an deren natürliche Grenzen, was das Gewicht angeht. Eine Studie aus den USA von Metaldyne, einem weltweit führenden Hersteller von Komponenten für den Antriebsstrang, demonstriert die Leistungsfähigkeit von Kunststoffen. Ziel war es, zur Geräuschoptimierung Zahnräder in einem Ausgleichsgetriebe aus einem Polymer herzustellen. Um den hohen Belastungen des Zahnrads und den damit verbundenen extremen Zahnflankenpressungen sowie der Umgebungstemperatur von bis zu 150 Grad Celsius gerecht zu werden, hat man sich von Beginn an für Victrex® Peek entschieden. Das Ergebnis der Studie, die bereits von OEMs validiert wird, belegt, dass durch die Reduzierung der Masse das Trägheitsmoment des Zahnrads um 78 Prozent reduziert werden konnte. Im Hinblick auf das Gesamtsystem brachte dies immerhin noch einen Vorteil von 30 Prozent. Eine Reduzierung des Drehmomentbedarfs von neun Prozent des mit 12.000 Umdrehungen pro Minute betriebenen Systems war die Folge. Auch die ursprüngliche Zielsetzung hinsichtlich der Geräuschoptimierung wurde ausgewertet. Hier ergab sich eine Reduzierung von drei dB gegenüber Zahnrädern aus Grauguss. Dies entspricht einer Geräuschhalbierung für das menschliche Ohr.

Gewichtsreduktionen von bis zu 80 Prozent im Vergleich zu Stahl bei nur geringem Mehrbedarf an Bauraum sind beim Einsatz des Hochleistungswerkstoffs von Victrex zu erreichen. Dessen niedrige Dichte liegt zudem meist zehn Prozent unter der von technischen Thermoplasten. Dies trägt mit einem minimalen Anteil zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts bei, hilft jedoch signifikant bei der Optimierung von Ansprechverhalten oder beim Beschleunigen und Abbremsen von Massen.

Zudem zeichnen sich die gleitoptimierten Werkstoffe durch einen extrem geringen und dabei über die Lebensdauer stabilen Reibungskoeffizienten aus. Dies kommt besonders dann zum Tragen, wenn in Gleit-Reib-Anwendungen durch Start-Stopp-Systeme die Schmierung nicht mehr optimal ist. Werkstoffe wie Victrex ® WG™ helfen hier, temporär ohne Schmierung auszukommen. Sie zeichnen sich durch ihre enorme Verschleißbeständigkeit und der daraus resultierenden höheren Zuverlässigkeit aus. Die geringen Reibwerte führen zu weniger Reibenergie, was wiederum zu geringerer Reibungswärme und somit zu einer höheren Belastbarkeit des Werkstoffs führt.

„Die Kombination dieser Eigenschaften hilft, die Effizienz der Kraftübertragung zu verbessern und trägt somit, wenn auch im kleinen Maße, zur Kraftstoffeinsparung bei“, sagt Jürgen Reinert, Senior Market Development Manager Automotive bei Victrex, im Vorfeld des CTI Symposiums Innovative Fahrzeug-Getriebe und Hybrid & Elektro-Antriebe. „Außerdem sinken die Wartungskosten, während die Lebensdauer der Komponenten steigt.“

Typische automobile Anwendungsbereiche außerhalb der Antriebskomponenten sind seit Jahren auch Dichtringe und Rechteckdrehdurchführungen, Anlaufscheiben und -elemente, Gleitlager, Lagerkäfige sowie unter extremen Bedingungen auch Schaltgabelpads. „Die neuen Victrex WG™-Polymere bieten einen noch geringeren und dabei sehr stabil bleibenden Reibungskoeffizienten als bisherige Produkte unseres Hauses, insbesondere aber auch im Vergleich zu anderen Hochleistungskunststoffen wie PAI und PI“, so Reinert weiter. „Damit tragen wir dazu bei, die Lebensdauer der Komponenten und somit letztlich die Zuverlässigkeit, Effizienz und Sicherheit des Automobils zu verbessern.“