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Fahrzeughydraulik Was Kleinstkomponenten für Automatikgetriebe leisten können

Verbrenner, Hybrid und Elektro: Aus den unterschiedlichen Antriebstechnologien ergeben sich neue Herausforderungen, insbesondere für moderne Automatikgetriebe. Abhilfe können hydraulische Miniaturkomponenten schaffen.

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Entlüftungsventile von Lee helfen, die störende Luft schnell aus den Getrieben zu leiten und den konstanten Systemdruck auf Wunschniveau zu halten.
Entlüftungsventile von Lee helfen, die störende Luft schnell aus den Getrieben zu leiten und den konstanten Systemdruck auf Wunschniveau zu halten.
(Bild: Lee Hyraulische Miniaturkomponenten/@goce-risteski - stock.adobe.com/Cadera Design)

Bis 2050 will die Europäische Union CO2-neutral sein und die Netto-Emission von Treibhausgasen auf null reduzieren. Das ist das Ziel des „Green Deals“, den die Europäische Kommission Ende 2019 vorgestellt hat. Mit diesem Konzept möchte die EU einen starken Beitrag zur Reduzierung des Klimawandels leisten.

Einer der maßgeblichen Pfeiler dieses Konzeptes ist die Abkehr vom verbrennungsmotorischen Individualverkehr. Ab 2035 sollen keine Fahrzeuge mit Diesel- oder Benzinaggregat mehr zugelassen werden, Elektro- und Wasserstoff-Kfz sind die Alternative. Jürgen Prochno, Geschäftsführer der Lee hydraulische Miniaturkomponenten GmbH, schätzt die Konsequenzen ein: „Spätestens mit dieser Entscheidung steht für Automobilhersteller und ihre Zulieferer fest, dass einige bewährte Konzepte der Fahrzeugkonstruktion einer Anpassung bedürfen. Ein schwieriger Spagat.“ Denn auch heute noch verkaufen die Fahrzeughersteller mehr verbrennungsmotorische Fahrzeuge als E-Fahrzeuge. Der Anteil der neu zugelassenen Pkw mit elektrischem Antrieb (batterieelektrisch, Plug-In oder Brennstoffzelle) lag im vergangenen Jahr bei 13,5 Prozent (Quelle: Kraftfahrt-Bundesamt).

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Jürgen Prochno, Geschäftsführer Lee Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH
Jürgen Prochno, Geschäftsführer Lee Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH
( Bild: www.martinjoppen.de, Martin Joppen Photographie GmbH, Mörfelder L )

„Dass wir uns alle einem stärkeren Kampf gegen den Klimawandel verpflichten, ist notwendig, gut und richtig. Dass man verbrennungsmotorische Konzepte alternativlos abkündigt, wie im Green Deal, finde ich jedoch falsch. Die Automobilbranche hat in den letzten Jahren Quantensprünge hinsichtlich der Umweltverträglichkeit verbrennungsmotorischer Kfz hingelegt. Bis ein E-Pkw auf eine bessere Klimabilanz als ein moderner Verbrenner kommt, muss er eine sehr hohe Laufleistung erreichen. Der Ressourceneinsatz in der Batterieproduktion ist nach wie vor sehr hoch – von den Folgeschäden für Mensch und Natur, die durch den notwendigen Abbau seltener Erden entstehen können, ganz zu schweigen. Hinzu kommt die Frage der Energieversorgung. Wenn am Fahrzeug selbst keine Emissionen entstehen, ist das zu begrüßen. Das kann die Emissionsbelastung großer Innenstädte schonen. Wenn die Energie für die Batterie jedoch aus fossilen Quellen kommt, bei deren Verstromung ebenfalls große Mengen CO2 freigesetzt werden, ist der positive Klimaeffekt zumindest diskutabel.“

Komplexität steigt

Doch nicht nur für die Fahrzeughersteller ist diese Entwicklung schwierig zu meistern, auch Zulieferer sehen sich mit Herausforderungen konfrontiert. Getriebehersteller müssen eine große Bandbreite verschiedener Technologien abdecken, um den unterschiedlichen Antriebskonzepten gerecht zu werden. Der Trend geht seit einigen Jahren zur Nutzung von Automatikgetrieben, die einerseits den Fahrkomfort erhöhen, andererseits aber auch Verbrauch und somit Emissionen positiv beeinflussen können. Die technologischen Ansätze reichen von „herkömmlichen“ Automatikgetrieben über Wandler- und Doppelkupplungsgetriebe bis hin zu stufenlosen CVT-Getrieben.

Der Trend zu mehr Komplexität in der Automatikgetriebeherstellung ist klar erkennbar. Immer mehr Hersteller setzen auf 8-Gang- oder 9-Gang-Getriebe, in der Oberklasse oder bei Transportern.

Festhalten kann man, dass der Trend zu mehr Komplexität in der Automatikgetriebeherstellung klar erkennbar ist. Immer mehr Hersteller setzen auf 8-Gang- oder 9-Gang-Getriebe, gerade in der Oberklasse oder auch bei Transportern. Batterieelektrische Fahrzeuge setzen ebenfalls zunehmend auf mehrstufige Getriebe. Jürgen Prochno folgert: „Mehr Gänge bedeuten eine komplexere Konstruktion des Getriebes. Getriebehersteller brauchen somit Kleinstkomponenten, die höchsten Qualitäts- und Zuverlässigkeitsansprüchen genügen und den Produzenten helfen, die damit einhergehenden Herausforderungen zu lösen.“

Denn mehr Gänge bedeuten auch mehr Gewicht und größere Dimensionen des Getriebes. Das führt zunächst wiederum zu höherem Verbrauch und stärkerem Emissionsausstoß. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, ist die Subsysteme des Getriebes – beispielsweise den Ventilblock – zu verkleinern. Wird der Ventilblock kleiner, muss der Getriebeöldruck erhöht werden. Daraus folgt eine stärkere Beanspruchung der Subsysteme und potenziell stärkere Leckage des Getriebes.

Auch Lufteinschlüsse im System, die sowohl im Betrieb aber insbesondere während der Produktion der Ventilblöcke entstehen können, haben unangenehme Konsequenzen für das Getriebe und damit den Fahrkomfort des Fahrzeugs. Luft im Hydrauliksystem wirkt sich negativ auf das Ansprechverhalten des Getriebes aus: Schaltvorgänge werden verzögert initiiert, das Schaltgefühl wird unpräzise.

Hürden lassen sich überwinden

Lufteinschlüsse im Hydrauliksystem des Getriebes lassen sich auch mit kleinsten Entlüftungsblenden von Lee zuverlässig eliminieren.
Lufteinschlüsse im Hydrauliksystem des Getriebes lassen sich auch mit kleinsten Entlüftungsblenden von Lee zuverlässig eliminieren.
(Bild: Lee Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH)

Die Lee hydraulische Miniaturkomponenten GmbH mit Sitz in Sulzbach, nahe Frankfurt, kann dabei helfen, diesen Problemen vorzubeugen. Das Traditionsunternehmen mit Hauptsitz in Connecticut, USA, fertigt Kleinstkomponenten für die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik sowie den Maschinen- und Fahrzeugbau. In Automatikgetrieben kommen Hochleistungsprodukte von Lee im Ventilblock, dem Getriebegehäuse und dem Kupplungssatz zum Einsatz. Sie helfen dabei, einige Hürden der modernen Automatikgetriebekonstruktion zu überwinden. Die bereits angesprochenen Lufteinschlüsse im Hydrauliksystem des Getriebes können mithilfe von Entlüftungsventilen aus dem Hause Lee zuverlässig eliminiert werden. Größere Luftblasen entstehen meist beim Anfahren oder wenn sich Hohlräume mit Öl füllen. Lee Entlüftungsventile lassen sich auf einen individuellen Druckbereich einstellen. Somit wird ein unbeabsichtigtes Eintreten von Luft verhindert, das Ventil öffnet die federbelastete Kugel nur beim Überschreiten des gewünschten Systemdrucks. Ist dieser erreicht, versiegelt das Entlüftungsventil, um den Austritt von Hydrauliköl zu vermeiden. Auch für kleinere Lufteinschlüsse bietet Lee entsprechende Lösungen an.

Das Portfolio für die Fahrzeughydraulik umfasst unter anderem Verschlussstopfen, Rückschlag- und Entlüftungsventile.
Das Portfolio für die Fahrzeughydraulik umfasst unter anderem Verschlussstopfen, Rückschlag- und Entlüftungsventile.
(Bild: Lee Hydraulische Miniaturkomponenten)

Rückschlagventile vom Typ Lee Chek hingegen steuern den Getriebeölfluss im Ventilblock, reduzieren die Leckage und ermöglichen somit saubere Gangwechselprozesse. Das Besondere an den Lee Rückschlagventilen ist, dass sie bereits vormontiert und funktionsgeprüft geliefert werden. Somit entfallen aufwendige Montageprozesse für die Rückschlagventile beim Getriebehersteller, die vorgefertigten Komponenten können schnell und einfach in die automatisierten Fertigungsprozesse des Getriebes integriert werden. Darüber hinaus gewährleistet der robuste Metallventilsitz des Lee Chek eine Leckage-Performance, bei der Konstrukteure keine Abstriche machen müssen. Fertigungskosten und Garantiefälle werden reduziert, die Systemperformance steigt.

Lee Überdruckventile sind zuverlässige und hochpräzise Miniatur-Druckbegrenzer.
Lee Überdruckventile sind zuverlässige und hochpräzise Miniatur-Druckbegrenzer.
(Bild: Lee Hydraulische Miniaturkomponenten)

Druckentlastungsventile von Lee schützen das Getriebe und seine Subsysteme vor zu hohem Öldruck und dämpfen Druckspitzen. Das Poppet-Design garantiert schnelles Ansprechverhalten, eine stabile Durchflussrate und sehr geringe Hysterese. Diese Ventillösungen sind als Varianten mit 5,5 mm und 8 mm Durchmesser verfügbar und hierbei nur 17 mm bzw. 23 mm lang. Sie lassen sich mit einem Entlastungsdruck von bis zu 240 bar und optional auch in Leckage-freier Ausführung fertigen.

Für die Zukunft gerüstet

Lee Miniaturkomponenten können somit helfen, die Herausforderungen der modernen Getriebekonstruktion zu lösen – wie etwa höhere Systemdrücke – und damit Leckage und Lufteinschlüsse vermeiden. Und nicht zuletzt helfen sie so auch, die Klimabilanz und Emissionsziele der Fahrzeughersteller positiv zu gestalten.

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