Témata
Reklama

Pružná spojka na motorech Volkswagen

16. 11. 2004

Trvalý požadavek na zefektivnění výroby a provozů je stálým tématem jak výrobních, tak vývojových inženýrů. Důraz na co nejméně prostojů a snížení nákladů na prostoje vyžaduje vyšší životnost konstrukčních prvků strojů, jejich jednoduchou a snadnou zaměnitelnost, snadnou a levnou montáž. Na tyto požadavky proto společnost Gates odpověděla vývojem úplně nového výrobku - pružné spojky s torzním pružným elementem z elastomeru.

Vývoj spojky EuroGrip se odvíjel od základů daných normou DIN 740, a to především její druhé části. Hlavním cílem bylo vyvinout pružný spojovací element, který bude schopen přenášet výkon na jednotku prostoru při bezkonkurenční životnosti, bude mít tichý chod a chránit okolní části tím, že bude v co největší míře tlumit nežádoucí vibrace. Zároveň musí být snadno montovatelná, tzn. musí umožnit montáž a použití i při velkých osových odchylkách dvou hřídelí v axiálním či radiálním směru.
Reklama
Reklama
Reklama

Vlastní konstrukce

Těleso spojky se skládá ze dvou koncových částí spojených manžetou s vnitřním ozubením, které dovoluje montáž s přesazením hřídelí až do 1 mm, resp. více než 5° úhlové odchylky. Koncové části se upínají na hřídel přes pero či s pomocí rychloupínacích pouzder. Za účelem získání co nejmenší hmotnosti a setrvačnosti (při vysokých rychlostech) jsou koncové části vyrobeny z vysoce pevné slitiny hliníku. Pružná manžeta je vyrobena ze směsi technické pryže a jako celek vykazuje velmi dobrou odolnost na většinu v průmyslu běžně používaných chemikálií a její použití v prostředí nasyceném oleji či ve vakuu je rovněž bezproblémové.
Vzhledem k jednoduché a kompaktní konstrukci lze tuto spojku standardně využívat i do vysokých otáček (velikost 28, max. 15 000 min-1). Teplotní pracovní rozmezí je stanoveno na
-25 až 100 °C pro trvalý provoz. Krátkodobě lze však spojku provozovat i v rozmezí -40 až 120 °C. Při nestandardním provedení se spojka používá při teplotě okolí až 150 °C.
Jedinečnost této spojky spočívá i v patentovaném systému preventivní údržby. Součástí patentu jsou tzv. čáry životnosti (OGEE lines). Ty slouží jako indikátor zatížení - životnosti spojky. Čáry životnosti představují torzní natočení materiálu spojky při nulovém točivém momentu (prostřední čára), nominálním točivém momentu (první od středu) a maximálním točivém momentu (druhá od středu). Při provozu lze pomocí stroboskopu a těchto čar lehce zjistit okamžité zatížení spojky, nebo lze odhadnout zbývající čas životnosti spojky. Při prohnutí čáry maximálního momentu na opačnou stranu je indikována nutnost brzké výměny manžety.
Přenos točivého momentu je doprovázen pro toto spojku charakteristickým vysokým stupněm utlumení vibrací. Na základě dlouhodobých zkoušek prováděných Institutem pro části strojů v Cáchách (IME) se dospělo k hodnotám sloužícím pro výpočty rezonancí a vytváření nerezonančních pohonů.

Využití v automobilovém průmyslu

Firma Gates již dlouhou dobu spolupracuje s automobilkou VW a je jedním z dodavatelů klínových a synchronizačních řemenů. Novinkou v automobilovém průmyslu je použití pružných spojek EuroGrip u dvou nejnovějších motorů VW.
Vývoj a odzkoušení spojek na velkém počtu motorů trvalo téměř 18 měsíců. Spojky je využito na dvou typech motorů. Prvním je 5válcový přeplňovaný vznětový motor o objemu 2,5 l s výkonem 128 kW a maximálním točivým momentem 400 Nm, druhým je rovněž vznětový přeplňovaný motor, ovšem 5litrový desetiválec s uspořádáním do V. Tento motor se může pochlubit výkonem 230 kW a maximálním točivým momentem 750 Nm. Slabším z těchto dvou motorů jsou osazovány modely VW Van a Touareg, silnějším pak vlajková loď VW model Phaeton a silnější varianta Touarega, který je vyráběn v bratislavském závodě.
Každý z uvedených motorů je osazen dvojicí pružných spojek. Jedna pohání alternátor a druhá kompresor klimatizace. Nominální zatížení točivým momentem je kolem 70 Nm (dle DIN 740, část 2). Spojka v této aplikaci kompenzuje jak odchylky rovnoběžnosti, tak i odchylky úhlové. Torzní vibrace od klikové hřídele jsou tak utlumovány právě touto spojkou. Tlumení se progresivně zvětšuje se zatížením, a tak zabraňuje vzniku rezonancí a jejich přenosu na poháněné součásti.
Použitá standardní spojka velikosti 28 sestává z gumové manžety a koncových částí z lisované slitiny hliníku. Za účelem splnění všech požadavků kladených vývojáři VW byla konstrukce spojky přizpůsobena tak, aby odolávala vysokým teplotám. Speciální směs HNBR zabezpečuje vysokou tepelnou odolnost manžety, přičemž koncové části jsou vyráběny ze spékaných kovů, což přineslo při velké sériovosti i nižší výrobní náklady. Délka manžety a vnější průměr byly upraveny úměrně požadavkům na životnosti i při velice drsných podmínkách provozu (tepelný rozsah -40 až +120 °C, max. otáčky při testech více než 18 000 min-1).
Na základě výborných výsledků u automobilky VW projevili zájem o aplikaci této spojky i další výrobci vozidel (již v těchto dnech běží výroba pro Volvo).

Využití v systému elektronického posilovače řízení (EPAS)

Dalším příkladem využití této spojky v automobilovém průmyslu je moderní elektronické servořízení ZF Servoelectric(r) firmy ZF Lenksysteme. U tohoto systému odpadá hydraulický posilovač, příslušné hadice, olejový okruh se zásobníkem oleje a samozřejmě čerpadlo. Elektrický systém má podstatně vyšší účinnost a tím i snižuje celkovou spotřebu paliva.
Konstrukce elektrického systému je značně jednodušší, ale i zde bylo nutné vyřešit spojení elektromotoru a převodovky tak, aby se maximálně eliminovala vzájemná přesazení a utlumily vznikající vibrace při bezpečném přenosu točivého momentu při dynamickém zatížení.
Všechny komponenty systému jsou navíc konstruovány tak, aby odpadl požadavek na výměnu z důvodu opotřebení, a to během celé životnosti vozidla. Průměr spojky byl omezen na pouze 19 mm při délce 14 mm.
Základní vlastnost spojky, tj. schopnost výborně tlumit vibrace, zamezila předčasnému opotřebení celého systému a značně omezila vznik rezonancí. Značným přínosem pro efektivitu práce v montážním závodě je i snadná a rychlá montáž a plná zaměnitelnost dílců.
Ing. Sasha Kolouch

Volkswagen Touareg

Touareg je svým způsobem unikátním modelem automobilky Volkswagen, protože se jedná o první sériově vyráběný off-road. Svým pojetím i rozměry (délka 4,75 m, šířka 1,93 m, výška 1,72 m, rozvor 2,86 m) se řadí na špičku segmentu SUV vozů. Interiér v mnohém připomíná luxusní limuzínu Phaeton, pohodu cestování zvyšují dokonale tvarovaná sedadla, výškově i podélně nastavitelný volant a dvou-, resp. čtyřzónová klimatizační jednotka Climatronic.
Koncepce podvozku zaručuje vynikající jízdní vlastnosti v terénu i na silnici, a to především díky elektronicky řízenému systému stálého pohonu všech kol, jejich zavěšení na dvojitých trojúhelníkových ramenech a adaptabilnímu pneumatickému odpružení CDC. Při překročení rychlosti 125 km/h navíc pneumatické zavěšení kol automaticky sníží světlou výšku o 25 mm, což zvyšuje stabilitu jízdy.
Všechny modely mají standardně šestistupňové převodovky, podle motorizace buď manuálně řazené nebo automatický Tiptronic, který je vybaven elektronickým systémem DSP, jež přizpůsobuje svou činnost jízdnímu stylu řidiče. V elektronické výbavě nechybí stabilizační systém ESP, který v sobě zahrnuje protiblokovací systém brzd ABS, protiprokluzový systém ASR a systém řízení rozdělení přenášeného točivého momentu na jednotlivá kola EDS. Brzdový okruh s odvětrávanými kotouči je navíc vybaven hydraulickým brzdovým asistentem HBA.
Karoserie nemá tradiční agresivní tvary a kapota motoru je vyrobena z poddajného hliníkového plechu, takže při případné kolizi (zejména s chodci) nejsou následky srážky tak fatální. O ochranu pasažérů se starají čelní, boční a průběžné hlavové airbagy, u všech sedadel jsou tříbodové bezpečnostní pásy a přední sedadla mají aktivní opěrky hlav. Praktickým detailem je samostatně výklopné okno pátých dveří, které usnadňuje nakládání drobnějších zavazadel.
Touareg s motorem V10 TDI zrychluje z klidu na 100 km/h během 7,8 s a dosahuje nejvyšší rychlosti až 225 km/h. Vzhledem k typu i váze vozu je příznivá i spotřeba paliva, která v průměru činí jen 12,2 l nafty na 100 km.
-jc-
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 41129
Datum: 16. 11. 2004
Rubrika: Automobilový průmysl / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Svět mobility se mění

Společnost Schaeffler představila optimalizované pohony se spalovacími motory, které přispívají k dosažení klimatických cílů, jež plynou z Pařížské klimatické dohody. Další novinkou v jejím portfoliu jsou elektromotory dotažené do stavu připravenosti na sériovou výrobu.

Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Související články
Jak se vyvíjí a vyrábí proudový motor?

V letošním roce uvedla První brněnská strojírna Velká Bíteš (PBS) na trh nový turbínový motor PBS TJ150. Jedná se o proudový motor, u kterého se výkon, resp. tah motoru uvádí v jednotkách Newton. Maximální tah tohoto motoru činí 1 500 N. Je to již pátý typ proudového motoru, který tato exportně orientovaná firma dodává na zahraniční trhy.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Špičkové technologie pro letectví a kosmonautiku

Jako jedno z nejinovativnějších a nejprogresivnějších odvětví na světě spojuje letectví a kosmonautika téměř všechny dnešní špičkové technologie. Elektronika a robotika se zde setkávají v měřicí, regulační a řídicí technice. Přitom se letectví a kosmonautika v první řadě ujímají vývoje a provozu leteckých objektů, jako jsou letadla nebo speciální kosmické dopravní prostředky a družice.

Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Optimalizace koncepce pohonu strojů

Pomocí celkové dynamické simulace různých vzájemně působících posuvových systémů stroje může být již v návrhu posuzována vzájemná souhra mezi jednotlivými souřadnými osami. Dále je možné pomocí takové simulace navrhnout cenově příznivý koncept celkového pohonu menších rozměrů s vysokou přesností.

Inteligentní motor střižený na míru

Mechatronická pohonná jednotka g350 představuje nový kompaktní mechatronický pohonný balíček, který firma Lenze uvádí na trh ve třech výkonnostních provedeních. Zařízení je koncipováno speciálně pro horizontální přepravní techniku.

Navrhování ložisek s využitím systémových znalostí

Společnost Schaeffler uvedla novou verzi svého výpočetního softwaru Bearinx 10.0. Ten nyní zahrnuje i novou řadu toroidních ložisek TORB a přináší nové funkce také v zákaznických verzích.

Klínové řemeny pro pohony obráběcích strojů

Klínové řemeny ContiTech Conti V jsou určeny pro vysoká zatížení a osvědčují se ve ztížených provozních podmínkách. Snadno se instalují a vyznačují se nízkou hlučností v širokém spektru aplikací.

Najít svou konkurenční výhodu

„Najít svou konkurenční výhodu je v dnešní době zásadní,” říká v rozhovoru Ing. Radek Socha, ředitel SKF CZ, a. s.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit