DuPont: Extrem abriebfeste Polyimid-Anlaufscheiben für wartungsarme SUV-Verteilergetriebe

Anlaufscheiben aus dem Polyimid Vespel® SP-21 von DuPont (ww.dupont.de) sind dauerhaft wartungsfreie Bauteile in den neuen Verteilergetrieben, die Magna Powertrain, Lannach/Österreich, entwickelt hat. In Premium-SUVs von Landrover und Daimler eingesetzt, sind diese Getriebe den Differenzialen vorgeschaltet, um in allen Fahrsituationen für eine optimale Kraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse zu sorgen. Zusätzlich bieten sie die Wahl zwischen zwei Übersetzungsstufen für Straßen- bzw. Geländefahrten, wobei der Wechsel zwischen beiden auch während der Fahrt möglich ist.

Die Vespel® Anlaufscheiben sind in zwei Ausführungen im Bereich des Planetensatzes der Geländefahrstufe eingesetzt. Sechs kleine Scheiben mit 25 mm Außendurchmesser nehmen die auf Grund der Schrägverzahnung auftretenden Axialkräfte der drei Planetenräder auf. Zwei wesentlich größere Scheiben mit Außendurchmessern von 160 mm stützen das Hohlrad, das wie die Planetenräder aus gehärtetem Stahl besteht, beidseitig gegen den Steg aus Grauguss ab. Ohne solche Anlaufscheiben würden die Stahl-Zahnräder direkt gegen die vergleichsweise weichen Grauguss-Elemente laufen, die dadurch sehr schnell verschleißen würden.

Mögliche Alternativen zu Vespel® Anlaufscheiben, wie quasi verschleißfreie Axial-Nadellager, verursachen relativ hohe Zusatzkosten. Zusätzlich beanspruchen sie einen gewissen Bauraum, und sie sind relativ schwer. Auf der Suche nach einer leichten, platzsparenden und zugleich kosteneffizienten Alternative prüfte der Hersteller auf Anraten des österreichischen Distributors Biesterfeld Interowa Vespel® Musterteile. Mit überzeugenden Ergebnissen, wie Dipl.-Ing. Ernst Riegler, Abteilungsleiter bei Magna Powertrain bestätigt: „Wir kennen kein anderes Material, das ähnlich herausragende tribologische Eigenschaften in einem breiten Temperaturbereich mit so geringem Bedarf an Bauraum und Gewicht kombiniert.“

Die Vielfalt der einwirkenden mechanischen, chemischen und thermischen Einflüsse stellen höchste Ansprüche an das Material. Die reibungsoptimierten Vespel® Teile widerstehen diesen Beanspruchungen dauerhaft. Riegler weiter: „Wir legen die in unseren Verteilergetrieben verwendeten Anlaufscheiben bei pv-Werten von über 7 MPa x m/s auf Lebensdauer aus. Das heißt: Ihre verschleißbedingte Dickenabnahme ist so gering, dass während der gesamten Fahrzeug-Betriebsdauer kein Austausch erforderlich ist. Die axiale Positionierung der Zahnräder bleibt im Rahmen enger Toleranzen erhalten, eine optimale Schmierfilmausbildung bleibt gesichert.“

DuPont stellt die Anlaufscheiben im eigenen Unternehmen in einem dem Metallpulversintern ähnlichen Direktformverfahren aus Polyimid her. Die Leitnuten für die Optimierung des Schmierölfilms, deren Geometrie Magna unter strömungstechnischen Gesichtspunkten optimiert hat, werden dabei direkt integriert. Die gesinterten Teile sind nacharbeitungsfrei und einbaufertig, und dies bei Einhaltung engster Toleranzen. Anwendungstechnische Vorteile bietet das hier eingesetzte Vespel® SP-21 aber nicht nur in Sachen Verschleißarmut. Das spezifische Gewicht liegt bei nur 1,42 g/cm³, seine Beständigkeit gegen Schmiermittel ist sehr hoch, ergänzt durch eine extrem hohe Hitzebeständigkeit, die Dauergebrauchstemperaturen von bis zu 300 °C zulässt.

Vespel® S ist eine Familie hoch beständiger Polyimidteile mit sehr guter Verschleißfestigkeit, hoher elektrischer Isolierwirkung und geringem, Verluste minimierendem Reibungskoeffizienten. Der Typ SP-1 kombiniert herausragende mechanische und Isoliereigenschaften bei hohen Temperaturen; Vespel® SP-21 ist grafitgefüllt und dadurch extrem abriebfest; Kennzeichen des Typs SP-211 ist ein besonders geringer Reibungskoeffizient dank Teflon® PTFE-Füllung, Vespel® SP-22 verbindet geringe Reibung und hohe Verschleißfestigkeit mit zugleich herausragender Dimensionsstabilität. Informationen über diese und weitere Vespel® Familien unter www.vespel.com.

DuPont de Nemours (Deutschland) GmbH, Bad Homburg v.d.H.

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