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Kugelgewindetrieb für die Systemoptimierung einer elektromechanischen Kupplung: Ausgabe 02/2018, 10.10.2018

Von der Einzelanfertigung bis zur Serie

Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind neben Zuverlässigkeit und Sicherheit nicht nur die massgeblichen Prinzipien der Eichenberger Gewinde AG, sondern es sind auch die wichtigsten Anforderungen an die neue Generation der Schaltsysteme bei Lkw: Die elektromechanische Kupplung.

Autor: Ursula Schädeli, Marketing, Eichenberger Gewinde AG, Text und Bilder

Bei einem der ersten automatisierten Schaltsysteme auf dem Markt gelang es Eichenberger, das massgebliche Konstruktionselement für die neuste und zukunftsweisende, automatische Version der Kupplung zu entwickeln und von der Einzelanfertigung bis zum Serienlauf zu bringen. Mit der kalt umgeformten Kugelgewindespindel aus Stahl, Durchmesser 12 mm, Steigung 3 mm, kann die neuartige Kupplung nur durch das Bedienen eines Schalters, bereits bei niedrigen Motordrehzahlen, vollständig einrücken. Ausserdem wird die Kupplungsbetätigung an die Informationen vom Neigungssensor und an den erforderlichen Anfahrtsgang angepasst.
So wird die Motordrehzahl für das saubere Anfahren gegebenenfalls angehoben. Die Kupplung weist während der Gangwechsel keinen Schlupf auf, das heisst, die Geschwindigkeit der miteinander in Reibkontakt stehenden Mechanismen weicht nicht ab. Sie dient also nur zum Trennen des Getriebes vom Motor. Diese Funktionen schützen die Kupplung und andere Antriebsstrangkomponenten wirksam vor mechanischer Überbeanspruchung.

Schaltvorgänge erhöhen den Verschleiss
Häufiges Schalten ist bei einem Lkw oft unvermeidbar. Je häufi ger geschaltet wird, umso schneller nutzt sich die Kupplungsscheibe ab und umso wahrscheinlicher ist es, dass die Kupplung eine vorzeitige Wartung benötigt. Natürlich hängt der Verschleiss nicht nur mit der Häufi gkeit dieser Schaltaktion zusammen, sondern auch mit der Art des Schaltens. Je näher man an eine zeitlich optimal abgestimmte und perfekt ausgeführte Betätigung herankommt, umso eher ist eine Verschleissminderung möglich. Dieses neuartige, elektrische Kupplungssystem führt also zu weniger Verschleiss, was sich nebst erhöhter Lebensdauer direkt auf die Betriebskosten auswirkt. Zusätzlich werden spürbare Treibstoffein sparungen erreicht.

Geht nicht gibt’s nicht
Dieser sauber abgestimmte Kupplungsvorgang verlangt das Äusserste in Bezug auf die Dynamik. In 0,02 s wird eine Belastung von 3500 N gefordert. Was sich so einfach anhört, erforderte ganze sechs Jahre der Grundlagenforschung und Entwicklungszeit in den Bereichen der Dynamik und Schmierung. Nur ein Kugelgewindetrieb (KGT) kann diesen prägnanten Anforderungen zwischen dynamischen Kräften und Bewegungsgrössen standhalten. Der robuste Präzisions-KGT «Carry » meistert diese Hürden problemlos. Das Gewindewalzen wirkt sich äusserst positiv auf die Rauheitswerte der Gewindeflanken und den Grundradius aus, die Kerbempfindlichkeit ist dadurch sehr gering.
Eine Lebensdauerschmierung ist anspruchsvoll und heikel zu gewährleisten. Da spricht man von siebenstelligen Lastwechseln bei rund 4000 min–1. Nicht nur der eindrückliche Wirkungsgrad des Carry-Kugelgewindetriebs von über 90 % über die ganze Lebensdauer verlangte umfangreiche Tests, teilweise erstreckten sich die Dauerläufe über neun Monate und Schmierversuche, um die Lebensdauer zu erreichen, nahmen mehr als zwei Jahre in Anspruch. Beim KGT 12 × 3 griff Eichenberger auf das bewährte Umlenkrohrsystem aus Stahl zurück. Als Resultat der Entwicklungen konnte eine höchst effi ziente Anbindung des Umlenkrohrs realisiert werden.

Optimales Zusammenspiel von Kugeln, Spindeln, Muttern und Schmierung
Für den Gewinderoller aus der Schweiz ist der lösungsorientierte Dialog mit dem Auftraggeber einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren überhaupt. Die kundenspezifi schen Anforderungen an Dynamik, Präzision, Belastung, Speed und Lebensdauer präsentierten sich herausfordernd. Die Berücksichtigung der Aussengeometrie der Mutter oder ein Prüfkonzept nach Kundenwunsch wurden im Team erarbeitet. Nur wenn Spindeln, Muttern, Kugeln und Schmierung perfekt zusammenspielen, kann höchsten Ansprüchen Rechnung getragen werden. Aufgrund der engen Toleranzen bei Drehmoment, Axialspiel und Rundlauf wird eine 100 %-Kontrolle auf einem speziellen Prüfstand durchgeführt. Die KGT-Einheit mit der besonderen «Innenwelt der Mutter», wird mittels Laser beschriftet. Über den registrierten Datamatrixcode lässt sich der Inhalt der Endprüfung 1:1 zurückverfolgen.

Infoservice
Eichenberger Gewinde AG
Grenzstrasse 30, 5736 Burg
Tel. 062 765 10 10, Fax 062 765 10 55
info@gewinde.ch, www.gewinde.ch



Kernkompetenz Gewinderollen: Dank modernster Produktionsmethoden
und der Entwicklung neuer Dimensionen, unterstützt Eichenberger den
Kunden in «seiner» Innovation


Kundenspezifi scher Kugelgewindetrieb 12 × 3 – Durchmesser 12 mm, Steigung 3 mm

Das Portfolio

Die in der Lösung praktischer Aufgaben liegenden Chancen setzt Eichenberger Gewinde erfolgreich um. Es gelang der Firma, sich in der Nische Antriebstechnik mit den massgeschneiderten gerollten Gewindetrieben zu etablieren. Der Schweizer Gewindespezialist hat klare Ziele: Das Rollen (Kaltverformen) von Gewinden und die Fertigung von Gewindetrieben (Spindel und Mutter). Unter Einsatz modernster Produktionsmethoden und durch die Entwicklung neuer Dimensionen unterstützt Eichenberger den Kunden in «dessen» Innovation. Das Portfolio besteht aus folgenden Standardgewindetrieben:

  • «Carry»: Verschleissfreie Kugelgewindetriebe für Anwendungen, wo grosse Lasten bei geringem Energieverbrauch zu bewegen sind. Je nach Ausführung sind besonders hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich. 
  • «Speedy»: Die Steilgewindespindel setzt – mit hoher Verfahrgeschwindigkeit – Linear- in Drehbewegungen um. Neu: zum Teil in Aluminium erhältlich. 
  • «Easy»: Die hartanodisierte Leichtgewindespindel aus Aluminium mit einem Wirkungsgrad über 80 %, für höhere Lasten als bei normalen Gleitspindeln. Das Spezialprofil verhindert ein Verklemmen der Mutter. 
  • «Rondo»: Die Rundgewindespindel mit sehr ruhigen Laufeigenschaften. Neu: zum Teil in Aluminium erhältlich.