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Scheiben & Wellen (Die Welt)

Scheiben und WellenLeichtbau-Ausgleichswelle
Neue Bauteile aus Stahl wie eine Verbundbremsscheibe und eine Ausgleichswelle tragen dazu bei, das Autofahren  umweltfreundlicher und effizienter zu machen.

Von Jürgen Bröker
Moderne Automotoren müssen immer mehr Anforderungen gerecht werden. Wie auch Karosserien sollen sie leichter werden, denn weniger Gewicht senkt den Verbrauch der Kraftfahrzeuge und damit den CO2-Ausstoß. Trotzdem müssen sie effizient arbeiten, durch Leistung und komfortable Fahreigenschaften überzeugen. Es ist nicht leicht, diese Funktionen zu vereinen. Ein aktuell erfolgreiches Modell ist aber der 4-Zylinder-Diesel-Motor von Mercedes- Benz, der etwa die aktuelle C-Klasse und den GLK antreibt und als „Motor des Jahres“ ausgezeichnet wurde. Dazu trug auch ein Bauteil aus dem Hause der Schaeffler- Gruppe bei: Von den Lagerspezialisten  stammt eine wälzgelagerte Leichtbau-Ausgleichswelle.

Ausgleichswellen dienen vor allem dem Fahrkomfort – gerade in kleinen Motoren. Diese laufen meist unruhiger, was sich durch gesteigerte Vibrationen bemerkbar macht. Die Ausgleichswellen sollen diese reduzieren, indem sie durch exakt ausgelegte Unwuchten entgegenwirken. Eine Aufgabe, die bisher in der Regel gegossene Ausgleichswellen mit hydraulischen Gleitlagern übernahmen. Die von Schaeffler in Zusammenarbeit mit Hirschvogel Umformtechnik entwickelte neue geschmiedete Ausgleichswelle setzt nun auf eine Wälzlagerung.

„Das bietet gleich mehrere Vorteile“, sagt Peter Solfrank, der bei Schaeffler für die Wälzlager im Kfz- Motor verantwortliche Leiter Anwendungstechnik. Während ein Gleitlager etwa auf eine Druckölversorgung angewiesen ist, damit die einzelnen Teile  nicht überhitzen, reicht bei den Wälzlagern ein feiner Ölnebel aus. Ihr Reibungswiderstand ist deutlich geringer. So muss der Motor weniger Kraft aufwenden, um sie anzutreiben. Das führt zu einer deutlich verbesserten Energieeffizienz. „Der innermotorische Aufwand wird um bis zu 1,5 KW reduziert“, sagt Solfrank. Diese Leistung kann entweder in den Vortrieb investiert werden oder sie lässt bei gleicher Leistung den Verbrauch des Motors sinken.

Dazu hat auch das gewichtsreduzierte Design der geschmiedeten Welle beigetragen. Bis zu einem Drittel wiegt sie  weniger als herkömmliche Ausgleichswellen. Damit kann je nach Motor bis zu einem Kilo Gewicht durch die neue Ausgleichswelle eingespart werden. Das hat wiederum positive Auswirkungen  auf den Verbrauch und den CO2-Ausstoß. „Das Einsparpotenzial liegt bei diesen Größen bei rund einem Prozent“, sagt Jörg Walz, Leiter Kommunikation der Schaeffler Gruppe Automotive.

Leichtbau-VerbundbremsscheibeUm Effizienz und Komfortsteigerung geht es auch bei einer neuartigen Leichtbau-Verbundbremsscheibe. Entwickelt hat sie die SHEET CAST TECHNOLOGIES GmbH aus München. Im Vergleich zu  ihren einteiligen Konkurrenten aus Grauguss ist die „SHEET CAST DISC“ um 15 Prozent leichter. „In einem Mittelklasse- Wagen kommen so bis zu sechs Kilo Gewichtsreduktion zusammen“, sagt Geschäftsführer Holger Lathwesen. Dadurch werden Kohlenstoffdioxid-Ausstoß und Kraftstoffverbrauch gesenkt.

Zugleich ist die neue Verbundbremsscheibe aber vor allem komfortabler als die üblichen Graugussmodelle. Hintergrund ist ihr besonderer Aufbau: Herkömmliche Bremsscheiben haben eine einteilige Bauweise. Sie können sich bei Erwärmung nicht ungehindert  ausdehnen. Da beim Bremsvorgang aber Temperaturen von bis zu 800 Grad entstehen, kommt es zu thermisch bedingten Verformungen. Die wiederum können eine ungleiche Abnutzung der Bremsen hervorrufen, was zu Vibrationen beim Bremsen führen kann. Der Fahrer nimmt das als „Bremsrubbeln“ war.

Um dem entgegenzuwirken, hat man mehrteilige Bremsscheiben  entwickelt. Diese sind allerdings in der Fertigung sehr aufwendig und somit vergleichsweise teuer. Die „SHEET CAST DISC“ ist so konzipiert, dass sie die technischen Vorteile einer mehrteiligen Bremsscheibe mit einer kostengünstigen, großserientauglichen Herstellbarkeit kombiniert. Ein radial-elastisches Einlegeteil aus Stahlblech ermögliche eine Ausdehnung des Reibrings um bis zu drei Millimeter, sagt Lathwesen. Ungewollte Verformungen und die daraus resultierende ungleiche Abnutzung würden vermieden. Noch ist die Entwicklung nicht in Serie, zwei bis drei Jahre kann es noch dauern. Fahrzeugspezifische Applikationen gibt es bereits. Schon im kommenden Jahr soll der erste Prototyp getestet werden.

 

Quelle: Die Welt und www.welt.de/die-welt/vermischtes/article5180986/Scheiben-und-Wellen.html

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