Trelleborg: Dichtungen für nächste E-Auto-Generation

Der Elektromotor im Auto verändert, bedingt durch hohe Drehzahlen, sensible Elektronik und Automatikgetriebeöle, die Anforderungen an Rotationsdichtungen. Mit HiSpin PDR RT und HiSpin HS40 hat Trelleborg Sealing Solutions zwei neue Dichtungen entwickelt, die dazu beitragen, die Reichweite von Elektroautos zu erhöhen und der Massentauglichkeit von Elektrofahrzeugen einen großen Schritt näherzukommen. Eine wichtige Technologie, die die Reichweite von Elektroautos erhöht, ist die E-Achse: Der Motor ist direkt mit dem Getriebe gekoppelt. Die Dichtung zwischen den beiden Komponenten muss das Schmiermittel des Getriebes aus dem trockenen Motorraum fernhalten.

Paul Taylor, Product Line Director bei Trelleborg Sealing Solutions, erklärt die Hintergründe: Benzinmotoren laufen normalerweise bei 2.000 bis 4.000 Umdrehungen pro Minute. Elektroantriebe hingegen vier- bis achtmal schneller bei 15.000 bis 16.000 Umdrehungen pro Minute. Und in Zukunft wird sich diese Zahl voraussichtlich verdoppeln. Das Limit der Umfangsgeschwindigkeit für herkömmliche Dichtungen in der E-Achse heutiger Elektrofahrzeuge liegt bei 30 Metern pro Sekunde. Die theoretische optimale Umfangsgeschwindigkeit der E-Achse würde einen Wert größer 60 Metern pro Sekunde betragen, um deren Wirkungsgrad zu maximieren. Eine Geschwindigkeit, die derzeit nur mit sehr aufwendigen und teuren Konstruktionen erreicht werden kann.

„Unser Ziel für die neuen E-Mobility-Dichtungen war es, die akzeptablen Relativgeschwindigkeiten an der Welle auf mindestens 40 Meter pro Sekunde zu erhöhen. Beim HiSpin HS40 haben wir dieses Ziel erreicht, und mit dem HiSpin PDR RT schaffen wir es sogar auf 60 Meter pro Sekunde“, sagt Paul Taylor. Eine weitere Herausforderung stellt das fehlende Schmiermittel im System dar. Im elektrischen Antriebssystem ist meistens nur wenig davon vorhanden – das stellt hohe Anforderungen an die Dichtung.  „Die Ergebnisse unserer umfangreichen Testreihen waren positiv“, sagt Matthias Keck, Director Technology & Innovation bei Trelleborg Sealing Solutions in Deutschland. „Bei beiden Dichtungen gab es trotz der anspruchsvollen Dichtungsbedingungen keine Leckage. Die HiSpin-Variante PDR RT wies sogar 75 Prozent weniger Reibung im Vergleich zur Standard-PDR-Dichtung auf und war mit 60 Metern pro Sekunde funktionstüchtig.“

Der HiSpin PDR RT besteht aus zwei Teilen: einem präzisionsgefertigten Metallgehäuse und einem mechanisch eingepassten Turcon Polytetrafluorethylen (PTFE)-Dichtelement. Die Dichtung verfügt über eine maßgeschneiderte Lippe mit verbesserten Eigenschaften für eine höhere Leistung. Sie wurde so konzipiert, dass sie sich ideal an die Welle anlegt. Neben ihrer Funktionsfähigkeit bei Geschwindigkeiten von über 60 Metern pro Sekunde hält die Dichtung so auch starken Temperaturschwankungen stand. Sie ist druck- und chemikalienresistent, dank ihrer geringen Reibungswerte ist Trockenlauf möglich. Über einen jüngst eingeführten Rapid-Prototype-Service können Kunden Prototypen der Dichtung bestellen. Auch eine leitfähige Ausführung auf PTFE-Basis ist verfügbar.

Was bedeutet das?

Die Elektromobilität ändert auch das Geschäft mit Dichtungen. Auch hier reagieren die Hersteller und sorgen mit neuen Dichtungen für höhere Effizienz, in dem man die Reibungsverluste reduziert. Auch das ein Hebel zur Reichweitenerhöhung bei Stromern.