Kugelgewindetriebe für Innovationen in der Fahrzeugindustrie

Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind neben Zuverlässigkeit und Sicherheit nicht nur die massgeblichen Prinzipien des Gewindespezialisten Eichenberger, sondern es sind auch die wichtigsten Anforderungen an die neue Generation der

  • Schaltsysteme bei LKW’s oder
  • bei automatischen Fahrzeugtürsystemen

Bei zukunftsfähigen Mobilitätskonzepten spielen Energieeffizienz, Ressourcenschonung, Lärm- und Schadstoffreduktion eine massgebende Rolle. Das Ziel des technischen Fortschritts besteht nicht nur darin, mehr zu erreichen, sondern um mit neuen Technologien und Verfahren vieles besser machen zu können. Den Kunden auf dem Weg zu innovativen Individuallösungen zu unterstützen, mit fundiertem Know-how und unter Einsatz modernster Produktionsmethoden, diese Ziele verfolgt die in der Schweiz beheimatete Gewinderoller tagtäglich.

 

Kugelgewindetrieb im Einsatz bei systemoptimierten Kupplungen

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 Antriebsstrang-Komponenten wirksam vor mechanischer Überbeanspruchung.

Häufiges Schalten ist bei LKW’s oft unvermeidbar. Je häufiger 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 Häufigkeit 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 Treibstoffersparungen erreicht.

KugelgewindetriebKundenspezifischer Kugelgewindetrieb 12 x 3 mm, managt automatisierte Kupplungen bei Lastkraftwagen

 

Geht nicht gibt’s nicht

Dieser sauber abgestimmte Kupplungsvorgang verlangt das Äusserste in Bezug auf die Dynamik. In 0,02 Sekunden wird eine Belastung von 3500 N gefordert. Was sich so einfach anhört, erforderte ganze 6 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 Stand halten. Der robuste Präzisions-KGT Carry von Eichenberger 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 7-stelligen Lastwechseln bei rund 4000 Umdrehungen. Nicht nur der eindrückliche Wirkungsgrad des Carry Kugelgewindetriebs von über 90 % über die ganze Lebensdauer verlangte umfangreiche Tests, teilweise erstreckten sich die Dauerläufe über 9 Monate und Schmierversuche, um die Lebensdauer zu erreichen, nahmen mehr als 2 Jahre in Anspruch. Beim KGT 12 x 3 griff Eichenberger auf das bewährte Umlenkrohr-System aus Stahl zurück. Als Resultat der Entwicklungen konnte eine höchst effiziente Anbindung des Umlenkrohrs realisiert werden.

 

Schiebetürsysteme bei Hochgeschwindigkeitszügen

Bei automatischen Einstiegssystemen kann es leicht zu Verzögerungen und unvorhergesehenen Zwischenfällen kommen. Deshalb hat die Beschaffenheit der Schiebetürsysteme einen entscheidenden Einfluss auf Sicherheit und Komfort der Reisenden und ausserdem auf die Wirtschaftlichkeit. Hochgeschwindigkeitszüge zum Beispiel erreichen Geschwindigkeiten von über 300 km/h. Man stelle sich die wirkenden Kräfte vor, auch in Bezug auf Luftwiderstand und Verschleiss. Der Widerstand beispielsweise wächst im Quadrat der Geschwindigkeit. Wenn sich also die Geschwindigkeit verdoppelt, vervierfacht sich der Luftwiderstand. Unter engsten Platzverhältnissen müssen grosse Kraftanstrengung, Robustheit, Präzision und Verlässlichkeit garantiert werden. Die Türen sollen sich leicht und schnell verschieben. Im Falle eines Stromausfalls darf das Spindel-Mutter-System keine Selbsthemmung aufweisen. Es ist erforderlich, dass eine Notöffnung jederzeit von Hand ausgeführt werden kann.

 

Herzstück Türantrieb - Steilgewindespindel Alu

In der gegenwärtigen Materialforschung bestimmen „preiswerter, leichter und fester“ oftmals die wesentlichen Trends. Gewichtseinsparungen, CO2-Emissionen und Kraftstoffverbrauch können durch Leichtmetall gesenkt werden, grössere Reichweiten sind realisierbar. Aluminium bietet Leichtgewicht bei gleichbleibender Stabilität, hoher Belastbarkeit und hervorragender Bearbeitbarkeit, was Eichenbergers Entwickler enorm fasziniert.
Das Herzstück dieser Türsysteme bildet der Linearantrieb. Das Ziel der Konstrukteure aus CH-Burg bestand darin, eine kostengünstigere Lösung für die Bewegungsaufgaben im Inneren dieser Antriebseinheiten zu entwickeln. Es handelt sich also um eine Weiterentwicklung der Spindeln, die bereits in Schiebetüranwendungen eingesetzt werden.

Einschneidende Innovationen sind immer auch das Ergebnis harter Entwicklungsarbeit. Eichenberger gelang es, den kaltgerollten Aluminium-Steilgewindetrieb mit Sonderprofil Durchmesser 20 mm, Steigung 80 mm hervorzubringen. Die neuartige Kombination der speziellen hartanodisierten Aluminium-Steilgewindespindel 20 / 80 und der Kunststoffmutter (Mutternwerkstoff je nach Anwendungsfall), ist so konzipiert, dass eine Herstellung der Spindel im Fertigungsverfahren Kaltumformung möglich ist. Durch das Verfahren des Gewinderollens ergeben sich bekanntlich bemerkenswerte Vorteile in Bezug auf die Verfestigung, die Rauheitswerte und die Kerbempfindlichkeit. Mit dem Sonderprofil des Gewindes findet eine komplett andere Abstützung statt. Das Kippmoment wird über den Aussendurchmesser der Spindel aufgefangen, was für einen reibungslosen Betrieb sorgt und ein Verklemmen verhindert.

Kugelgewindetrieb„Eine von vielen Möglichkeiten“ Steilgewindespindel Speedy aus Aluminium, ø 20 mm / Steigung 80 mm

Nur wenn die verschiedenen Komponenten (ideales Rohmaterial / Legierung, tadellose Kaltumformung, eigens für den Rollprozess im Hause Eichenberger hergestellte Gewinderollwerkzeuge) in perfektem Einklang stehen, kann der Materialfluss für ein hohes Steigverhältnis von 80 mm optimal verlaufen. Der Schweizer Gewindespezialist ist in der Lage Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung gleichzeitig anzubieten, so ist die Beweglichkeit im Fertigungsprozess oder bei der Prototypen-Erstellung, inklusive Gewinderollwerkzeuge, bemerkenswert hoch. Auch ist potentes Know-how unerlässlich, wenn es um die Auslegung der Werkzeuge für das Innengewinde der Kunststoffmutter geht. Dank dieser Faktoren lässt sich auch an teurem Standort flexibel und wettbewerbsfähig produzieren.

Kugelgewindetrieb„Die Weiterentwicklung für Schiebetürsysteme“ Kaltverformte Spezial-Steilgewindespindel 20 / 80 aus Alu

 

Was ist Gewinderollen eigentlich?

Die Fertigungs-Kernkompetenz der Eichenberger Gewinde AG liegt im Gewinderollen. Die Gewindeprofile von Eichenberger-Gewindespindeln werden daher ausschließlich in diesem Verfahren hergestellt. Gewinderollen (oft auch Gewindewalzen genannt) ist die Kaltumformung der Mantelfläche runder Teile aus Stahl. Ein Gewinde wird erzeugt, indem ein Werkstück unter radial-dynamischer Krafteinwirkung zwischen den beiden sich drehenden Rollwerkzeugen verformt wird. Durch das Eindringen der Rollwerkzeug-Profile in die Werkstück-Oberfläche wird das Material in kaltem Zustand bis in den Grund der Gewinderollwerkzeuge gedrückt und so bis auf das Nennmaß aufgerollt.

  • «Carry»: Kugelgewindetrieb für Anwendungen, wo grosse Lasten bei geringem Energieverbrauch zu bewegen sind. Je nach Ausführung sind besonders hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich.
  • «Easy»: Die hartanodisierte Leichtgewindespindel aus Aluminium mit einem Wirkungsgrad über 0.8, für höhere Lasten als bei normalen Gleitspindeln. Das Spezial-Profil verhindert ein Verklemmen der Mutter.
  • «Speedy»: Die Steilgewindespindel setzt – mit hoher Verfahrgeschwindigkeit – Linear- in Drehbewegungen um.
    Neu: zum Teil in Aluminium erhältlich.
  • «Rondo»:Die Rundgewindespindel mit sehr ruhigen Laufeigenschaften.
    Neu: zum Teil in Aluminium erhältlich.

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