Zahnrad Zahnräder aus Polyamid sichern Funktion des ESP

Redakteur: Ute Drescher

In ESP-Systemen verbaute Winkelsensoren müssen sicher funktionieren, sind sie doch das Schlüsselelement des Fahrerassistenzsystems. Zahnräder aus Polyamid tragen dazu bei.

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Zahnräder aus Vestamid L1930 tragen zum sicheren Fahren bei: Sie sorgen für ein einwandfreies Messergebnis, das für die Fahrdynamikregelung unabdingbar ist.
Zahnräder aus Vestamid L1930 tragen zum sicheren Fahren bei: Sie sorgen für ein einwandfreies Messergebnis, das für die Fahrdynamikregelung unabdingbar ist.
(Bild: Evonik)

Dunkelheit, regennasse Fahrbahn, eine Kurve – bei diesen Umgebungsbedingungen muss ein Autofahrer nicht einmal mit überhöhter Geschwindigkeit unterwegs sein, um ins Schleudern zu geraten. Moderne Fahrzeuge sind heute daher großteils mit einer Fahrdynamik-regelung ausgestattet, die die Fahrzeuge in der Spur halten.

Dieses elektronisch gesteuerte Fahrassistenzsystem benötigt einen in die Lenksäule eingebauten Winkelsensor, dem eine hohe Sicherheitsfunktion zukommt. Die Valeo Schalter und Sensoren GmbH, Bietigheim-Bissingen, hat sich für das Polyamid 12 Vestamid L1930 des Segments Resource Efficiency von Evonik, Essen, als Material für das Zahnradgetriebe des Lenkradwinkelsensors entschieden.

Der Lenkradwinkelsensor misst den Einschlagwinkel des Lenkrades und zeigt damit der Fahrdynamikregelung – auch Elektronische Stabilitätskontrolle ESP genannt – permanent an, welche Fahrtrichtung der Fahrer einschlagen möchte. Diesen Fahrerwunsch vergleicht das ESP mit dem Fahrverhalten des Fahrzeugs, um durch gezieltes Bremsen einzelner Räder notwendige Steuerungen vorzunehmen. So soll ein Schleudern des Fahrzeugs in Kurven verhindert und dem Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug gesichert werden.

Der Sensor ist in der Lenksäule eingebaut. Ein aus einem großen Zahnrad bestehender Rotor wird von der Lenksäule mitgenommen und treibt zwei kleinere Zahnräder mit unterschiedlicher Anzahl an Zähnen an (Nonius-Prinzip). Die in den Zahnrädern eingelassenen Magnete ermöglichen die Erfassung der rotativen Position der Zahnräder über Hall- bzw. MR- basierte Winkelsensoren. Die von den Winkelsensoren bereitgestellten elektrischen Informationen ermöglichen so die Berechnung des absoluten Lenkwinkels. Die Materialien des Zahnradgetriebes müssen hohe Anforderungen erfüllen, um letztlich eine hohe Genauigkeit und Robustheit des Lenkwinkelsensors erzielen zu können und die geforderte Winkeltreue einzuhalten.

Polyamid bewährt sich im Einsatz

Vestamid L1930 bietet diese Eigenschaften: Als Polyamid 12 ist es über einen weiten Bereich temperaturstabil, von -40 °C bis 125 °C. Seine Eigenschaften ändern sich bei wechselnder Umgebungsfeuchte kaum, Formteile zeigen nahezu keine Dimensionsänderungen. Es besitzt eine außergewöhnliche Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit, auch weit unter dem Gefrierpunkt. Seine gute bis sehr gute Beständigkeit gegenüber Fetten und Ölen, Kraftstoffen, Hydraulikflüssigkeiten und Salzlösungen prädestiniert es für den Einsatz im Automobil. Seine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit und ein niedriger Gleitreibungskoeffizient sind für die Zahnräder des Lenkradwinkelsensors unabdingbar. Darüber hinaus zeigt es geräusch- und vibrationsdämpfende Eigenschaften.

Seit 50 Jahren wird Vestamid von namhaften Herstellern in der Automobilindustrie eingesetzt. Kontinuierliche Weiterentwicklung führt dabei zu immer weiteren Einsatzgebieten, von Leitungssystemen über Kabelummantelungen bis zu den kleinsten Spritzgussteilen.

Form bewahren auch unter Druck

Das Material findet aber auch Einsatz im Maschinen- und Apparatebau. Hier erfordert präzise Technik leistungsfähige Bauteile, die sich passgenau herstellen lassen und mechanischen und chemischen Belastungen gewachsen sind. Deshalb sind Vestamid-Formmassen die Quelle für viele Bauteile im Maschinen- und Apparatebau. So wahren Vestamid L und Vestamid E die Form, auch bei hohen Drücken. Und bei hohen Temperaturen bleiben Vestamid HT-Plus und das zur Hälfte auf nachwachsenden Rohstoffen basierende Vestamid HT-Plus M3000 cool – sie halten auch extreme Temperaturen über 180 °C dauerhaft aus. Beide eignen sich deshalb für motornahe Anwendungen und für Einsatzgebiete, die bislang den deutlich schwereren Metallen vorbehalten waren.

Weil sie gute Chemikalienbeständigkeit mit hoher Berstdruckfestigkeit und gutem Rückstellverhalten verbinden, werden Vestamid L und Vestamid E seit vielen Jahren in Pneumatik- und Farbspritzschläuchen eingesetzt. Im Präzisionsspritzguss verarbeitet, eignet sich Vestamid L für Pumpenräder und Schaltventilgehäuse.

Vestamid HT-Plus und die biobasierte Variante Vestamid HT-Plus M3000 verbinden hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit mit hoher Dimensionsstabilität, hoher Korrosionsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften. Sie eignen sich deshalb für den Einsatz in vielen klassischen Metallanwendungen, zum Beispiel als Werkstoff für Gehäuse von Pumpen und Filtersystemen oder als Ladeluftrohr für aufgeladene Motoren und andere motornahe Heißluftführungen. (ud)

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