Optimierung von Zahnrädern für elektrische Bremsaktuatoren der nächsten Generation

Mit dem Aufkommen vernetzter Fahrzeuge verändern elektrische Bremssysteme maßgeblich Sicherheit und Leistung. Elektrische Bremskraftverstärker und elektrische Parkbremsen, die auf Zahnradantriebe setzen, bieten präzise Steuerung und Effizienz und wachsen schnell – mit prognostizierten jährlichen Wachstumsraten (CAGR) von 26,4 % bzw. 17,2 % bis 2026. Die fortschrittlichen Thermoplaste von Envalior, darunter Stanyl® PA46, liefern leichte, langlebige Lösungen für Hochleistungszahnräder, die in diesen elektrischen Bremssystemen eingesetzt werden.

Elektrische Bremssysteme stellen außergewöhnliche Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Aktuator-Getrieben, insbesondere in Anwendungen wie dem automatischen Notbremsen, bei denen hohe Drehmomentwerte erhebliche Komponenten- und Materialspannungen verursachen. Häufig eingesetzte Werkstoffe wie Polyamid 66 (PA66) und Polyoxymethylen (POM) genügen diesen Anforderungen oft nicht, wenn hohe Belastbarkeit und Langlebigkeit mit einer kompakten Getriebekonstruktion kombiniert werden müssen, was bei diesen Aktuatoreinheiten häufig der Fall ist.

Unter hohen Belastungen neigen die Zahnflanken von PA66- und POM-Getrieben zu Rissbildungen oder plastischer Verformung, wodurch die Performance beeinträchtigt und die Zuverlässigkeit reduziert wird. Die thermische Degradation dieser Materialien verschärft das Problem zusätzlich. Durch Reibungswärme, die während des Betriebs entsteht, können die Zahnflanken geschwächt oder gar aufgeschmolzen werden, insbesondere unter Hochtemperaturbedingungen wie sie bei dwird in einigen hochbelasteten Schneckengetriebe-Designs verwendet, wie sie gelegentlich bei elektrischen Bremsstellern zu finden sind.

Versuche, PA66 und POM zur Steigerung der Dauerhaltbarkeit zu verstärken, führen häufig zu großen und massiven Zahnradkonstruktionen. Diese überdimensionierten Zahnräder erfüllen mitunter nicht die kompakten Designanforderungen elektrischer Bremssteller und schränken damit ihre Einsatzmöglichkeiten in beengten Bauräumen ein.

Diese Einschränkungen erhöhen nicht nur das Risiko eines Getriebeausfalls, sondern stellen auch ein Sicherheitsrisiko dar, das potenziell zu Bremsstörungen mit schwerwiegenden Folgen führen kann. Um den steigenden Anforderungen künftiger Brake-by-Wire-Systeme zu entsprechen, müssen Hersteller auf fortschrittliche Werkstoffe zurückgreifen, die höhere Zuverlässigkeit, Kompaktheit und Kosteneffizienz bieten.

Stanyl® PA46: Optimiert für Anwendungen in elektrischen Bremsstellern

Envalior’sStanyl PA46ist ein hochfestes, aliphatisches Polyamid, das überlegene Leistungsfähigkeit für Getriebe in elektrischen Bremsstellern bietet. Die hohe Kristallinität und außergewöhnliche Beständigkeit gegen Hitze, Ermüdung und Verschleiß machen diesen Werkstoff zur ersten Wahl für leichte, langlebige Zahnräder in anspruchsvollen automobilen Getriebeanwendungen.

Hauptvorteile von Stanyl PA46:

Hohe Drehmomentkapazität: Bietet bis zu 50 % höhere Drehmomentkapazität im Vergleich zu PA66 und POM und gewährleistet damit die Zuverlässigkeit von Zahnrädern unter extremen Betriebsbedingungen.

Thermische Beständigkeit: Bei 140°C sind Komponenten aus Stanyl PA46 etwa 45 % stärker als solche aus PA66 und etwa 150 % stärker als POM, wodurch das Ausfallrisiko durch (Reibungs-)Hitze minimiert wird.

Unterstützung bei der Zahnradkonstruktion: Interne Zahnradtests ermöglichen relevante Materialdaten, die Konstrukteuren helfen, sicherzustellen, dass Zahnräder aus Stanyl PA46 spezifische Anforderungen hinsichtlich Drehmoment, Geschwindigkeit und Temperatur sowohl unter geschmierten als auch unter trockenlaufenden Bedingungen erfüllen.

Diese Eigenschaften machen Stanyl PA46 ideal für kompakte Stellgliedkonstruktionen und ermöglichen es Herstellern, anspruchsvolle OEM-Spezifikationen zu erfüllen.

Effizienzsteigerung und Kosteneinsparungen

Stanyl PA46 verbessert nicht nur die Leistungsfähigkeit von Zahnrädern, sondern bietet auch zusätzliche Vorteile:

Reduzierter Platzbedarf: Ermöglicht bis zu 25 % Verkürzung der Zahnradgröße innerhalb von Gehäusen von Stellgliedern, ohne die Haltbarkeit oder Leistung zu beeinträchtigen.

Niedrigere Produktionskosten: Im Gegensatz zu einigen Spezial-PA66-, POM- und PPA-Compounds (z. B. solche, die kostenintensive Kohlefaser oder Verschleiß- & Reibungsmodifikatoren benötigen), erreichen Standard- und kosteneffiziente Stanyl PA46 Grades häufig die Performance ohne zusätzliche und teure Additive.

Schnellere Produktionszyklen: Die hohe Kristallisationsgeschwindigkeit und Fließfähigkeit des Materials beschleunigt die Zahnradfertigung und verbessert die Kosteneffizienz der Produktion.

Durch Nutzung von StanMit Stanyl PA46 können Getriebelieferanten sich im Markt differenzieren und hochwertige Bauteile effizienter fertigen.

Mit über 20 Jahren Erfahrung in automobilen Anwendungen ist Envalior ein zuverlässiger Partner für führende OEMs, Tier-1-Zulieferer und Getriebehersteller weltweit. Jährlich werden mit Stanyl PA46 etwa 100 Millionen Zahnräder produziert, die in 40 Millionen Aktuatoren für elektrische Bremsen, Komfort-, Motor-, Kühl- und Antriebsstrangsysteme verbaut werden.

Bei Envalior bieten wir praxisnahe Unterstützung – von der Materialauswahl bis zur Optimierung der Anwendung – und stellen sicher, dass unsere Kunden ihre Konstruktions- und Leistungsziele erreichen.

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