Kupplungen von Warner Electric treiben Hybridgetriebe-Technologie voran

Da fossile Brennstoffe weiter zurückgehen, arbeiten Ingenieure intensiv an der Perfektionierung alternativer Antriebe. Während voll elektrische Systeme noch viele Unzulänglichkeiten haben, sind Hybridlösungen in den vergangenen Jahren immer populärer geworden: Man findet sie inzwischen in Zügen, Schiffen, Landmaschinen und sogar in den Hypercars der jüngsten Generation. Warner Electric hat eine kundenspezifische elektromagnetische Kupplung auf der Grundlage des Modells E220 entwickelt, die ein hohes Drehmoment, hohe Drehzahlen und hohe Leistung von einem Dieselmotor auf ein elektrisches Getriebesystem überträgt, wenn die Batterien nachlassen.

Als Teil der Antriebsmarkengruppe Altra Industrial Motion ist Warner Electric in der Lage, seinen Kunden weltweit führende Design- und Engineering-Leistungen anzubieten. So trat unlängst ein Hersteller von Antriebssystemen für Lokomotiven mit dem Wunsch nach einer kundenspezifischen Kupplung zur Integration in ein neues Hy¬bridgetriebe an die Ingenieure von Warner heran; eine Herausforderung, die diese gerne annahmen.

Die Art der Anwendung bedeutete, dass die Kupplung innerhalb sehr strikter Parametervorgaben funktionieren musste. Erstens sollte sie über eine Nutzungsdauer von mehr als 50.000 Stunden ohne Wartung den hohen Drehzahlen (bis zu 3000 min-1) und den hohen Drehmomenten (bis zu 5000 Nm) standhalten. Da die Kupplung selbst in einem Gehäuse als Teil des Getriebes verbaut werden sollte, war ein Zugang zur Wartung praktisch unmöglich. Durch das Gehäuse würde die Kupplung außerdem ex¬tremen Betriebstemperaturen ausgesetzt. Sie sollte daher bei Umgebungstemperaturen von -40 °C bis 100 °C zuverlässig funktionieren.

Da Hochleistungsanwendungen in der Industrie den Warner-Ingenieuren keineswegs fremd sind, waren sie in der Lage, die robusten elektromagnetischen Kupplungen der Standard-Serie E220 als Ausgangspunkt zu verwenden. Die elektrisch betätigten und spielfreien Kupplungen der Baureihe E220 sind für Einbauanwendungen konzipiert und eignen sich besonders für Hybridgetriebe, bei denen bei getrennter Kupplung kein Restmoment mehr übertragen werden kann.

Allerdings musste aufgrund der konkreten Leistungsdaten der Anwendung ein kundenspezifisches Design entwickelt werden, wie Christophe Gendron, Design Engineer bei Warner Electric, erläutert:

„Der Antrieb war Teil einer „eingebetteten Umgebung" bzw. einer Anwendung, bei der sich das System selbst bewegt, z. B. Zug, Boot, LKW usw. Hieraus ergeben sich Grenzen für das Raumangebot und das Gewicht, das das System beanspruchen darf. In diesem Fall war der Dieselmotor zum Zeitpunkt der Entwicklung der Kupplung bereits spezifiziert, d. h. die Positionierung des Bauteils war bereits festgelegt. Wir mussten daher unsere Kupplung so anpassen, dass sie mit dem verfügbaren Platz auskam und den richtigen Drehmomentbereich für den Motor übertrug.

Das Getriebesystem selbst war für die Lokomotivenindustrie sehr innovativ, sodass wir Gelegenheit hatten, ein von Grund auf neues Design zu entwickeln. Das ist die Art von Herausforderung, über die sich jeder Konstrukteur freut. Wir haben eng mit dem Kunden zusammengearbeitet: Besprechungen vor Ort im Werk des Kunden, Telefonkonferenzen und Austausch von CAD-Designs, um sicherzustellen, dass unsere Lösung sämtliche Bedürfnisse erfüllen und zum gelungenen Gesamtkonzept des Getriebes beitragen würde."

In diesem Fall wurde die Kupplung speziell angepasst, um einen Dieselmotor mit einem elektrischen Antriebssystem zu verbinden wenn die Batterieleistung nachlässt. Eine Toleranz von +/-30 % für die Steuerspannung der Kupplung wurde berücksichtigt, ebenso wie ein Stabilisierungssystem zur Vermeidung von ungewünschtem einrücken der Kupplung. Außerdem hat die Kupplung abgedichtete Lager und eine spezielle Zusammensetzung der Reibflächen, um Langlebigkeit und Wartungsfreiheit zu gewährleisten.

Christophe Gendron fährt fort: „Obwohl diese Anwendung für uns neu war, war die Herangehensweise an die Neuentwicklung Routine, da wir regelmäßig Anpassungen für Kunden in vielen verschiedenen Branchen durchführen. Neben der Erfüllung der Leistungskriterien für die Anwendungen haben wir auch die Umgebung berücksichtigt, in der die Kupplung eingesetzt wird. Außerdem haben wir sie mit Eigenschaften wie zusätzlichem Korrosionsschutz konstruiert, um sicherzustellen, dass die Kupplung allen vorhersehbaren Umweltbelastungen standhält."

Die E220-Reihe von Warner Electric ist serienmäßig in verschiedenen Größen erhältlich. Anpassungen für nahezu jede Anwendung sind jedoch möglich. Warner Electric gehört zu Altra Industrial Motion, einem weltweit führenden Anbieter von industriellen Antriebssystemen, und ist mit seinen Entwicklungszentren weltweit vertreten. Dank dieser globalen Plattform ist Warner Electric in der Lage, kompetente EngineeringLösungen für Kupplungskunden aller Branchen anzubieten, einschließlich Vor-Ort-Support für Montage und Wartung.