Zuverlässige elektrische Steller für die Betätigung von Lkw-Bremsklappen

Dynamisch, positionsgenau, mit hohem Drehmoment

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Ab 2017 wird für alle Lkw die Euro VIc eingeführt. Lkw-Hersteller überarbeiten deshalb bereits jetzt ihre Denox-Strategien zur Reduktion von Stickoxiden in Dieselmotoren. Dabei gewinnt die Bremsklappe zunehmend an Bedeutung. Sie wird künftig nicht mehr nur für ihre ursprüngliche Funktion, das Bremsen, verwendet. Vielmehr dient sie immer häufiger der Regulierung des Abgasstroms, insbesondere der Gastemperatur. Hier kamen bisher vorwiegend Pneumatik-Steller aufgrund ihrer hohen Stellkraft zum Einsatz. Jetzt aber hat Sonceboz das Drehmoment der Antriebe für AGR-Steller deutlich erhöht und diese zum Einsatz an der Bremsklappe ausgelegt.

Der Autor: Martin Lütenegger, Leiter Division Trucks & Off-Road, Sonceboz, Sonceboz/Schweiz

Für die Nachbehandlung der Abgase ist die Regulierung der Temperatur entscheidend, damit Medium-Duty-Fahrzeuge nach dem neuen WLTP- und schwere Nutzfahrzeuge nach dem WHSC/WHTC-Zyklus zertifiziert werden können. Um also Dieselmotoren künftig noch effektiver und vor allem hysteresefrei regeln zu können, erfolgt sukzessive die Umstellung auf intelligente EC- und BLDC-Motoren (bürstenlose Gleichstrommotoren). Sie verfügen über die optimale Auflösung und erreichen die geforderte Stellgeschwindigkeit , 150 ms in beide Richtungen.
Elektrische contra Pneumatik-Steller
Die herkömmlichen Pneumatik-Steller stoßen – im Gegensatz zu E-Stellern – hier an ihre Grenzen. Dies gilt vor allem für die Ansprüche der Motorbauer an Dynamik und Positioniergenauigkeit über den gesamten Temperaturbereich. Auch die Ansteuerung über CAN-Bus inklusive Rückmeldung der genauen Klappenposition an die ECU ist mit einem E-Steller leichter umsetzbar, da der Umweg über den Luftdruck hier entfällt. Der einzige Vorteil der Pneumatik-Steller gegenüber elektrischen Stellern, wie sie etwa für die AGR-Ventile verwendet werden, lag bisher in ihrer großen Stellkraft. Gerade Bremsklappen benötigen viel Stellkraft aufgrund des Druckverhältnisses, das am großen Klappendurchmesser mit der teils asymmetrischen Lagerung anliegen kann.
Um dieses Defizit gegenüber Pneumatik-Stellern zu beheben, hat Sonceboz den Drehmomentbereich seiner AGR-Steller nach oben erweitert. Somit sind die am Markt bereits erfolgreichen AGR-Steller nun auch für den Einsatz in der Bremsklappe geeignet. Einer der neuen Steller bringt jetzt ein bis zu 12 Nm hohes maximales Drehmoment und das, obwohl er mit einer Größe von 109 mm x 85 mm x 70 mm (L x B x H) bauraumgleich zum herkömmlichen AGR-Steller ist. Eine weitere, etwas größere Version dieses Stellers erreicht sogar ein Drehmoment bis 20 Nm.
Und wem selbst diese 20 Nm nicht ausreichen, der kann mit einer ausgeklügelten Hebelübersetzung noch eine weitere Verstärkung des Drehmoments erzielen. Dies ist dank eines leistungsfähigen Rotor-Stator-Prinzips möglich, das sich durch hohe Leistung und zugleich einfache Wickeltechnik auszeichnet. Den neuen elektrischen Steller gibt es je nach Anwendervorgaben mit den entsprechenden Standards für die Software sowie CAN-Protokollen. Selbstverständlich sind auch keine Kompromisse bei den Steckern nötig. Die E-Steller liefert der Hersteller jeweils mit dem applikationsbedingt benötigten Stecker, entweder direkt am Steller montiert oder über einen Pigtail angeschlossen. Diese Flexibilität eröffnet eine Vielfalt an Möglichkeiten und Funktionalitäten, wobei die Kompaktheit des Designs erhalten bleibt.
Die Sonceboz-Steller haben zusätzlich einen serienmäßigen Anschluss für eine eventuell benötigte Wasserkühlung. Sollte die Umgebungstemperatur und der Belastungszyklus des Motors dies nötig machen, kann der Steller ganz einfach an den Kühlwasserkreislauf angeschlossen werden. So garantiert der Hersteller dank dieser Zusatzausstattung und des robusten Designs außergewöhnliche Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer über den Temperaturbereich von -40 bis +170 °C. Die Robustheit resultiert in diesen Bereichen vor allem aus der Einhaltung strenger und umfangreicher Qualitätsverfahren wie D- und P-FMEA zur systematischen Validierung der Design- und Fertigungsprozesse.
Flexibilität durch Baukastensystem
Der neue E-Steller ist also drehmomentstark, hochdynamisch, kompakt, positionsgenau sowie zuverlässig und somit die ideale Lösung für die elektrische Betätigung einer Lkw-Bremsklappe. In der aktuellen Ausführung ist die feine und präzise Bewegung der Bremsklappe auf einer Abtriebswelle realisiert. Je nach Anwenderspezifikationen kann Sonceboz diese aber an die spezifischen mechanischen Bedürfnisse anpassen und das gewünschte Wellenende (bzw. die Wellenlänge usw.) in ein Modul mit aufnehmen.
Dank dieses Baukastensystems eignen sich diese elektrischen Steller für unterschiedliche Anwendungen. Sie lassen sich beispielsweise in einer Drosselklappe, einer AGR-Klappe, einer Motorbremse oder bei der Turbinenverstellung (VGT/VNT bzw. WG) implementieren. Das neue E-Steller-Sortiment ermöglicht einen nahtlosen Betrieb von Aggregaten in Dieselmotoren im Bereich von 2 bis 16 l. Damit kann es die OEMs problemlos bei der Einhaltung der Emissionsrichtlinien und der anspruchsvollen Reduktion des Brennstoffverbrauchs der nächsten Generation unterstützen.
IAA Nutzfahrzeuge, Halle 11, Stand G27
Sonceboz SA, Tel.: +41 32 48811-11, info@sonceboz.com
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