Winkelmann entwickelt Schwingungsdämpfer für Jaguar

| Redakteur: Bernhard Richter

Jaguar: Automobile Katze im Gelände mit Schwingungsdämpfern von Winkelmann
Jaguar: Automobile Katze im Gelände mit Schwingungsdämpfern von Winkelmann (Bild: Jaguar)

Einige Baugruppen eines Autos arbeiten sehr diskret: Ihre Funktionen bemerkt man erst, wenn sie nicht da wären. Schwingungsdämpfer zum Dämpfen von Vibrationen des Motors und des Antriebsstranges sind solche diskreten Baugruppen.

Winkelmann Automotive versteht sich als Entwicklungspartner und Systemspezialist, wenn es um Schwingungen und deren Dämpfung geht. Schwingungsdämpfer werden durch Elastomere funktionsgesteigert. Bei einer entkoppelten Riemenscheibe, die für Jaguar konstruiert wurde, sorgen zwei Elastomerkomponenten für ein Plus an Leistung.

Hochwertige Schwingungsdämpfer bestehen nicht nur aus Blech, sondern Öle, Duroplaste und Elastomere sorgen für ein Plus an Dämpfung. Winkelmann entwickelt jeden Schwingungsdämpfer spezifisch abgestimmt auf die Fahrzeugschwingungen. Die Losgrößen einer kundenspezifischen Konstruktion bewegen sich zwischen 2000 und 3 Mio. Stück für Baufahrzeuge, Nutzfahrzeuge und PKW.

Drehschwingungsdämpfer mit integrierter, entkoppelter Riemenscheibe für Jaguar
Drehschwingungsdämpfer mit integrierter, entkoppelter Riemenscheibe für Jaguar (Bild: Provvido)

Drehschwingungsdämpfer mit integrierter, entkoppelter Riemenscheibe

Für den Antriebsstrang von Jaguar entwickelte Winkelmann einen Schwingungsdämpfer mit zwei elastomeren Komponenten. Technisch präzise handelt es sich um einen Drehschwingungsdämpfer mit integrierter, entkoppelter Riemenscheibe. Die Baugruppe, bestehend aus 10 metallischen Elementen, wird um einen verpressten EPDM-Gummiring und ein hybrides, gehaftetes EPDM-Metall-Teil ergänzt. Die Baugruppe wiegt insgesamt etwa 3 kg. Die Elastomerkomponenten wiegen 180 g. Schwingungsdämpfer mit Gummi-Metall-Verbundteilen ermöglichen eine freie Geometrie des Elastomers und sind für hohe und frequenzkomplexe Schwingungsbelastungen, die axial und radial aufgefangen werden, geeignet. Der EPDM-Gummiring komplettiert das Gesamtbauteil und sorgt für weitere positive Eigenschaften am Fertigteil. Drehschwingungsdämpfer mit integrierter, entkoppelter Riemenscheibe erlauben es, hochdämpfend Schwingungen zu dämpfen und gleichzeitig niederfrequent zu entkoppeln. Solche Schwingungsdämpfer werden auf ca. 10 Mio. Lastwechsel geprüft, Temperaturen von bis zu 140 °C ausgesetzt und die akustische Frequenzabsorption wird axial und radial geprüft. Michael Metzinger, Entwicklung Elastomertechnik (Material-Prozess-Werkzeug) von Winkelmann, erklärt: „Der Drehschwingungsdämpfer mit integrierter, entkoppelter Riemenscheibe von Jaguar zählt zu den sehr hochwertigen Riemenscheiben: Er läuft in der Fertigung mit einer maximalen Kapazität von 660.000 Stück por Jahr im mittleren Losgrößen- und oberen Qualitätssegment.“

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Produktion von „doppelten“ EPDM-Ringen

In der Gummi-Ring-Fertigung kommen horizontale Maschinen von Maplan zum Einsatz. Vollautomatisch werden hochpräzise EPDM-Ringe auf horizontalen MHF 2600/460 mit Vielkavitätenwerkzeugen vom Peta Formenbau in engsten Toleranzen vulkanisiert. Für den Rundlauf werden exakte Wandstärken zwingend benötigt. Diese Wandstärken werden inline automatisiert und offline in Rückstellmustern ständig kontrolliert. Winkelmann setzt auf eine hohe Ausbringungsmenge. Die Ringe werden mit doppelter Breite vulkanisiert und dann inline radial aufgeschnitten, sodass zwei Ringe auf die Produktwagen in den Temperofen zur Nachbehandlung wandern. Diese Schneidanlage stammt von Kamtec.

Michael Metzinger, Entwicklung Elastomertechnik von Winkelmann: „Durch die Verwendung eines Kaltkanals kann das unvernetzte EPDM-Material gekühlt geführt werden. Bei einem Nadelverschlusskaltkanal befindet sich dieser Injektionspunkt unmittelbar an der Kavität. Prozesssicherheit und Reproduzierfähigkeit sind die Parameter, an denen wir unsere Fertigungstechnik messen müssen.“
Michael Metzinger, Entwicklung Elastomertechnik von Winkelmann: „Durch die Verwendung eines Kaltkanals kann das unvernetzte EPDM-Material gekühlt geführt werden. Bei einem Nadelverschlusskaltkanal befindet sich dieser Injektionspunkt unmittelbar an der Kavität. Prozesssicherheit und Reproduzierfähigkeit sind die Parameter, an denen wir unsere Fertigungstechnik messen müssen.“ (Bild: Radig/Winkelmann)

„Die Automatisierung und die doppelten Ringe haben sich als eine sehr wirtschaftliche und vor allem prozesssichere Lösung bewährt. Eine komplexe Etagen-Werkzeugtechnik konnten wir so umgehen und erzielen dabei höchste Qualität, bei günstigen Werkzeugkosten“, sagt Metzinger. Die horizontalen Maplan MHF 2600/460-Maschinen verfügen über vollflächige Heizplatten zur Temperierung der Formhälften. Die vollisolierten Heizplatten sind zusätzlich mit seitlichen Isolierungen ausgestattet, um den Energieeintrag, ohne Verluste maximal auf die Formhälften zu lenken. Dieser Ansatz soll eine exakte Temperierung der Kavitäten ermöglichen und kommt auch bei der Kaltkanalheizplatte zum Einsatz. Zum Einsatz kommt die Cool-Drive-II-Antriebstechnik für den Hauptantrieb und den Parallelantrieb. Die eingesetzte DCI-Temperiertechnik arbeitet mit geregelten Pumpen, die die benötigte Heiz- und Kühlleistung über einen integrierten Regelalgorithmus exakt auf den Bedarf im Prozess abstimmen. Ein üblicherweise massives Überschwingen beim Heizen und Unterschwingen beim Kühlen, ein in der Praxis häufig anzutreffendes Phänomen, wird so äußerst wirkungsvoll unterbunden.

Gummi-Metall-Verbundteile

Darüber hinaus werden Gummi-Metall-Verbundteile für entkoppelte Riemenscheiben als gehaftete Schwingungsdämpfer produziert. Die Produktion erfolgt auf vertikalen Maschinen MTF 2600/280 ergonomic von Maplan mit „Fast Double Shuttle“-Technik und Werkzeugtechnik vom Peta Formenbau. Vulkanisiert gehaftete Schwingungsdämpfer ermöglichen eine freie Geometrie des Elastomers und sind für hohe und frequenzkomplexe Schwingungsbelastungen geeignet. Michael Metzinger: „Um diese hybriden Bauteile aus Blech und Elastomer herzustellen, werden mit Haftvermittler beschichtete Blechteile ins Werkzeug eingelegt und anschließend mit Elastomer umspritzt.“ Die 4-fach-Werkzeuge vom Peta Formenbau haben einen 8-fach-Nadelverschlusskaltkanal - also vier Formnester mit je zwei Anspritzpunkten je Bauteil. In der finalen Ausbaustufe kommen sechs vertikale Elastomer-Maschinen von Maplan in der Fertigung in Ahlen zum Einsatz. Durch eine intelligente, bedarfsabhängige Regelung des Förderstromes wird der Energieverbrauch der DCI-Temperiergeräte an den MTF 2600/280-Maschinen um bis zu 80 % reduziert und gleichzeitig die Regelgüte wesentlich verbessert. Die CoolDrive-Antriebstechnologie bietet zusätzliche Leistung für schnelle Trockenlaufzeiten, bei noch geringerem Energieeinsatz. Das hilft, die Umwelt zu schonen und Produktions- und Stückkosten zu senken. Diese servogeregelten Hydraulikantriebe, hier zusätzlich ausgeführt mit einem parallelen Triebsatz für noch schnellere Zykluszeiten verringert den Energieverbrauch für den Antrieb um bis zu 50 %, bei gleichzeitiger Reduktion der Trockenlaufzeit. Die Lärmemission fällt um die Hälfte (-10dB).

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Schneller Zyklus durch synchrone Mittelplattenverschiebung

Zur Herstellung der Gummi-Metall-Verbundteile mit Einlegeteilen hat jede Fertigungszelle einen „Fast Double Shuttle“. Der Shuttle ist mit Doppel-Führungen zum Aufnehmen der Mittelplatten versehen. Gleiche Doppel-Führungen sind auch auf den Auswerferleisten des hydraulischen schließseitigen Auswerfers vorhanden. Die Besonderheit dieser Lösung ist, dass sich zwei identische Mittelplatten alternierend in der Maschine und in der Außenstation befinden. Der Vorteil des "Fast Double Shuttles" soll darin liegen, dass die beiden Mittelplatten gleichzeitig verschoben werden, d. h. während die Mittelplatte A aus der Maschine gezogen wird, wird die Mittelplatte B gleichzeitig in die Maschine geschoben. Dadurch und durch ein neues, extrem schnelles servomotorisches Antriebskonzept können die Nebenzeiten im Vergleich zu herkömmlichen Mittelplattenverschiebungen deutlich reduziert werden. Als weiteres interessantes Feature hat der Fast Double Shuttle einen hydraulisch betätigten Auswerfer inklusive einer federandockbaren Heizplatte. Die Heizplatte verhindert ein Auskühlen der jeweils außen befindlichen Mittelplatte. Mit dem Ausstoßer werden die fertigen Gummi-Metall-Teile aus der Mittelplatte ausgestoßen, sodass sie der Bediener mühelos entnehmen kann. (br)

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