Neue Verbundwerkstoffe für Getriebebauteile reduzieren Reibung und Verschleiß

Ein Beispiel ist der neue Werkstoff Quantix® 55-14, der auf Grundlage des Hochleistungspolymers PEEK entwickelt wurde. Dieses Material wird auch als „Low Hardness PEEK“ bezeichnet und hat die Eigenschaft, im Kontakt mit dem Gegenlaufpartner Stahl weniger Verschleiß zu verursachen. Aus dem Werkstoff fertigten die Ingenieure von Freudenberg Sealing Technologies am US-Standort Findlay (Ohio) Dichtringe für Automatikgetriebe, die als hydraulische Drehdurchführungen auf der Getriebewelle angebracht sind und den Ölstrom zwischen Kupplung und dem Inneren der Getriebewelle abdichten. Der Vorteil des neuen Materials: Durch die geringere Aggressivität gegenüber dem Gegenlaufpartner sinken die Härteanforderungen an die Getriebewellen deutlich von Rockwell-Einheit HRC 45 auf HRC 25. Damit verringern sich die Produktionskosten der Hersteller. Die neuen Getriebedichtringe haben mehrere Kundentests bereits bestanden und werden demnächst in Serie gehen.

Ein weiterer Einsatzbereich von Quantix® 55-14 sind Anlaufscheiben mit der Bezeichnung Levitorq. Die flachen, scheibenförmigen Bauteile kommen zum Beispiel in Drehmomentwandlern und Automatikgetrieben zum Einsatz und nehmen dort Axialkräfte von rotierenden Bauteilen auf. In diesen Anwendungen kommt es auf möglichst niedrige Reibung an: Fängt die Welle an zu drehen, soll das Öl möglichst schnell auf der Anlaufscheibe verteilt werden. Dadurch entsteht ein hydrodynamischer Schmierfilm, der die anfängliche Feststoff- und Mischreibung in einen Zustand ohne jegliche Feststoffreibung verändert. Verhindern die Einsatzbedingungen den Betrieb im hydrodynamischen Bereich, nimmt die Bedeutung des Werkstoffs wieder zu, wenn es darum geht, Verschleiß und Reibung zu reduzieren.

Werkstoffexpertise mit Anwendungswissen kombiniert

Die Entwickler von Freudenberg Sealing Technologies erprobten Anlaufscheiben aus dem neuen Werkstoff Quantix® 55-14 und verglichen diesen mit einem häufig eingesetzten, frei verfügbaren und bereits auf niedrigen Verschleiß und geringe Reibung ausgelegten Hochleistungskunststoff. Das Ergebnis: Der Verschleiß konnte um 95 Prozent gesenkt werden, die Reibung reduzierte sich um 55 Prozent und die Öltemperatur sank um 35 Grad Celsius.

„Die Beispiele zeigen: Der Griff ins Regal muss nicht immer der beste Weg sein“, sagt Dr. Christoph Klingshirn, der die globale Kunststoffentwicklung bei Freudenberg Sealing Technologies verantwortet. „Wird Werkstoffexpertise mit Anwendungswissen kombiniert, können Hochleistungskunststoffe noch leistungsfähiger werden.“