Napędy w środkach transportu

Rys. 1. Przekładnia ślimakowa

Zastosowanie napędów w pojazdach wymaga od nich m.in. długiej żywotności, niezawodności, zerowej tolerancji błędu, cichej pracy oraz wysokiego stopnia ochrony. Te cechy są niezbędne, aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa, bezawaryjności i komfortu dla użytkowników. Niemiecka firma Buehler Motor, która od ponad 50 lat dostarcza swoje silniki do przemysłu motoryzacyjnego, przygotowała szereg rozwiązań, które spełniają wysokie wymagania producentów z branży automotive.

W samochodach osobowych i użytkowych w ostatnich latach bardzo ważne stało się ograniczanie emisji spalin. W tym celu w wielu pojazdach zaczęto stosować system SCR (selektywnej redukcji katalitycznej) do uzdatniania spalin w układzie wydechowym silnika. Jego działanie polega na wtrysku do katalizatora SCR specjalnego roztworu składającego się z mocznika i wody destylowanej, który znany jest pod nazwą handlową AdBlue.

Na skutek wiązań chemicznych tlenek azotu zamieniany jest na lotny azot oraz parę wodną. Buehler Motor przygotował silnik do napędzania pompy tłoczącej roztwór AdBlue. Konstrukcja tego silnika jest bardzo zwarta ze względu na montaż wewnątrz zbiornika, a jego obudowa charakteryzuje się wysokim stopniem ochrony, bowiem silnik pozostaje w stałym kontakcie z roztworem. Ze względu na obecność wody w roztworze AdBlue jego temperatura zamarzania wynosi -11°C, co jest dodatkowym utrudnieniem dla napędu. Żywotność tego silnika wynosi ponad 10 tys. godzin.

Innym miejscem, gdzie pracują silniki Buehler Motor, jest skrzynia biegów, gdzie napędzają m.in. dodatkową pompę olejową stosowaną w samochodach hybrydowych. Niemiecki producent przygotował silniki bezszczotkowe (50 mm i 70 mm) o wysokiej wydajności dynamicznej i wysokiej gęstości mocy. Osłona łożyska silnika została zaprojektowana jako część pompy. Aplikacja wymaga, aby dodatkowa pompa wytwarzała i utrzymywała ciśnienie oleju podczas napędzania samochodu prądem elektrycznym.

Rys. 2. Napędy Bühler Motor w wykonaniach specjalnych do zastosowań w rynku samochodowym

Ma za zadanie również chwilowo dostarczać ciśnienie oleju do zmiany przełożenia w automatycznej skrzyni biegów przy niskiej prędkości obrotowej silnika i wysokiej temperaturze oleju. Konstruktorzy tego rozwiązania chcieli zastąpić główną pompę olejową w trybie start-stop, gdy silnik spalinowy jest wyłączony, a główna pompa olejowa nie pracuje. Przez jej implementację udało się również zredukować rozmiar głównej pompy olejowej.

Rys. 3. System drzwi peronowych

Obserwując rynek samochodów, można zauważyć rosnącą popularność napędu na cztery koła, który oferuje niemal każdy producent aut. Buehler Motor przygotował aktuator elektromechaniczny do skrzyni rozdzielczej z reduktorem, który służy do wytwarzania ciśnienia w napędzie 4×4 i zapewnia elastyczny i ukierunkowany rozkład siły pomiędzy przednią i tylną osią.

Aktuator przygotowany do tej aplikacji został wyposażony w przekładnię planetarną, ślimakową, hamulec elektromagnetyczny, potencjometr oraz czujniki Halla. Napęd charakteryzuje się zwartą, wytrzymałą konstrukcją i żywotnością ponad 4000 godzin, co w połączeniu z cykliczną pracą może przewyższyć żywotność auta.

Do napędzania rolet wewnętrznych pojazdów Buehler wykonał silnik charakteryzujący się cichą pracą, który zajmuje niewielką przestrzeń montażową. Napęd ze zintegrowaną sprężyną i hamulcem zamknięty jest w obudowie z tworzywa. Z tego materiału wykonana jest również przekładnia ślimakowa, co pozwoliło ograniczyć wagę napędu i jego koszt.

Rys. 4. Silnik BLDC ze zintegrowanym sterownikiem

Silnik ten charakteryzuje się żywotnością ponad 12 000 cykli pracy. Poza wymienionymi wyżej przykładami silniki Buehler Motor wykorzystywane są również do automatycznej regulacji lusterek, otwierania i zamykania dachu, otwierania i zamykania okien, automatycznej regulacji fotela i zagłówka, a także jako napęd w klimatyzatorze.

Środki transportu to nie tylko pojazdy osobowe i ciężarówki, ale również autobusy i pociągi, które przeznaczone są do przewożenia dużej liczby pasażerów. W związku z dużą liczbą użytkowników korzystających z tych środków transportu wiele nowo produkowanych modeli wagonów oraz autobusów wyposażonych jest w automatyczne systemy otwierania i zamykania drzwi. Jednym ze światowych liderów wśród producentów oferujących kompletne rozwiązania napędów do automatyki drzwi jest niemiecka firma Dunkermotoren.

Modularność produktów oferowanych przez tę firmę stwarza możliwość dobrania optymalnego rozwiązania do danej aplikacji. Oprócz standardowych rozwiązań producent oferuje również specjalne wykonania dla tego segmentu rynku. Wchodzą w to m.in. ciche napędy i przekładnie, napędy przystosowane do pracy z dużym współczynnikiem wypełnienia cykliczności, sterowanie prądowe hamowania oraz silniki BLDC ze zintegrowaną elektroniką sterującą.

Rys. 5. Silnik DC Bühler Motor w wykonaniu specjalnym

Jednym z popularniejszych napędów stosowanych w systemach drzwi przesuwnych lub odskokowo przesuwnych implementowanych np. w wagonach metra czy w szynobusach jest silnik szczotkowy GR51 wraz z przekładnią ślimakową SG85 (rozwiązanie polecane do automatyki drzwiowej). Silnik DC z magnesami stałymi przeznaczony jest do drzwi o wadze do 120 kg. Silnik osiąga prędkość znamionową 230 obr./min i moment ciągły 4 Nm (z przekładnią), chwilowo 8 Nm (z przekładnią). Zamiast silnika szczotkowego stosowane są również silniki z elektroniczną komutacją z serii BG62 wraz z przekładnią ślimakową SG65.

Silniki z serii BG dostępne są ze zintegrowanym sterowaniem w różnych wersjach pod względem funkcjonalności, od prostego sterownika komutującego po dowolnie programowalny serwokontroler z interfejsem magistrali CAN. Przykładowo silnik BG65x50 S SI ze standardowej oferty ma zintegrowany 4-kwadrantowy kontroler prędkości. Silnik o mocy 180 W ma moment znamionowy 49 Ncm przy prędkości obrotowej 3300 obr./min.

Wiele wejść cyfrowych i analogowych pozwala na wybór różnorodnych funkcji, np. rozruch i hamowanie, wybór kierunku obrotu, trzymanie pozycji z lub bez momentu. Dodatkowo sygnały są dostępne na wyjściach, aby np. określić kierunek obrotów albo przekazać informację o stanie silnika. Więcej informacji o zastosowaniach i szczegółowych parametrach napędów w ofercie WObit można znaleźć na stronie www.wobit.com.pl.

P.P.H. WObit E.K.J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl

^*) AdBlue to zarejestrowany znak towarowy, należący do organizacji Verband der Automobilindustrie (VDA)