Leichte und wartungsfreie Gleitlager im Lenksystem von Rennwagen-Prototyp

Steckbrief

• Was wurde benötigt: iglidur Gleitlager
• Anforderungen: es wurden leichte Komponenten benötigt, die besonders zuverlässig und wartungsfrei im Rennbetrieb arbeiten und gleichzeitig wirtschaftlich sind
• Branche: Automobil, Rennsport
• Erfolg für den Kunden: an verschiedenen Stellen im Lenksystem kommen iglidur Gleitlager mit geringen Reibeigenschaften zum Einsatz, die außeraxiale Kräfte und Schubdruck sicher standhalten; durch den Einsatz von Distanzscheiben wurde der Verschleiß der Gleitlager weiter verringert

Problem

Im Wettbewerb Formel SAE, an dem Universitäten auf der ganzen Welt teilnehmen, werden technische Rennlösungen gebaut, die sich gegeneinander messen. Das Unternehmen Formula Seven, ein kleines Unternehmen, das sich aus ehemaligen Mitgliedern eines Teams des Wettbewerbs zusammensetzt, vermarketet die erfolgreichsten und effektivsten technischen Lösungen, die bei diesem Wettbewerb präsentiert werden.
Eine der technischen Lösungen, die aus dem Wettbewerb heraus entstand war ein Lenkgetriebe mit Schraubenritzel und Zahnstange eines einsitzigen Rennwagen-Prototypen. Im Rahmen der Formula SAE galten gleich mehrere Vorgaben, die bei der Erstellung der Komponente unbedingt eingehalten werden mussten. Zunächst musste das gesamte Lenksysytem besonders leicht gebaut sein, um das Gesamtgewicht des Rennwagens möglichs gering zu halten und damit eine bessere Dynamik des Fahrzeugs zu erlauben. Die Materialien müssen besonders zuverlässig sein, also dauerhaft ein sicheres und korrektes Fahrverhalten des Rennwagens ermöglichen, während sie gleichzeitig hoher Beanspruchung durch den Rennbetrieb ausgesetzt ist. Besonders wichtig ist es, dass möglichst keine Wartungsarbeiten notwendig sein müssen. Und zuletzt musste auch eine wirtschaftliche Lösung gefunden werden, weshalb das Konzept einen Fokus auf die Verwendung von Standardkomponenten setzt.

Lösung

Die Vorgaben im Lenkgetriebe für den Rennwagen erfüllen an verschiedenen Stellen iglidur-Gleitlager. Sie kommen z. B. zur korrekten Ausrichtung der Zahnstange zum Einsatz und ermöglichen ein axiales Gleiten bei weniger Rotation.
Besonderes Augenmerk wurde auf die Dimensionierung des Sitzes und die Bearbeitung der Welle gelegt, da eine ausreichende Verriegelungsreibung gewährleistet sein muss, um das Ausbrechen des Sitzes zu verhindern. Die Buchsen mussten sorgfältig kalibriert und oberflächenbehandelt sein, um Gleitreibung zu vermeiden und ein Festfressen zu vermeiden. Das äußerste gelbe Paar (Bild 1) muss die außeraxialen Kräfte aufnehmen, die von den mit den Lenkstangen verbundenen Gabeln abgegeben werden, während das innerste blaue Paar dem zwischen Zahnstange und Ritzel erzeugten Schubdruck standhalten muss. In Bild 2 sind zwei weitere Buchsen zu sehen, in denen das Ritzel untergebracht ist: In diesem Fall werden Flanschbuchsen verwendet (hier in magenta eingefärbt), die die Drehung des Ritzels ermöglichen. Ebenfalls nützlich sind die hier grün eingefärbten Unterlegscheiben, die als Distanzelement verwendet werden, um den Verschleiß der beiden magentafarbenen Buchsen zu verhindern, die sonst mit den scharfen Kanten der Zähne in Kontakt kommen würden.

Querschnittzeichnung 1

Querschnittzeichnung 2