Projektets bidrag till LIGHTers programmål
Projektet adresserar Innovationstema ”Lättare genom förbättrade egenskaper och innovativa lösningar”. Målet är att när lösningarna från projektet implementeras industriellt i en elektrifierad drivlina ska, jämfört med en ”traditionell” drivlina (se referensdrivlina nedan), följande uppnås:
- ≥ 20 % viktminskning genom bättre produktegenskaper eller innovativa lösningar.
Bättre produktegenskaper nås genom att använda höghållfasta drivlinekomponenter för att kunna tillverka effektiva, kompakta och tysta e-drivlinor. Det kräver komponenter med hög hållfasthet och ytor som ger låga friktionsförluster och ljudnivåer.
I det avslutade projektet ”Lätta transmissionskomponenter - LTK” (Dnr 2014-01907) undersöktes inverkan på hållfasthet för olika kombinationer av stål och värmebehandling, samt efterföljande kulpening. Jämfört med en sätthärdad referens gav 57% av de provade stål- och värmebehandlingskombinationerna en hållfasthetsökning som var 40-80% högre vid kuggrotsutmattning. Hållfasthetsökningen kan antingen utnyttjas genom att göra komponenterna mindre och/eller genom att ta ut högre moment. För ett kugghjul är det möjligt att nå upp till 50% viktsbesparing, jämfört med traditionellt stål och sätthärdning, beroende på valt koncept. Framtagningen av drivlinekomponenterna utgår från koncept för val av stål och värmebehandling, som utvecklades i LTK, vilka möjliggör flexibla lösningar avseende stål- och processval. Yttopografins inverkan på prestanda både avseende böj- och kontaktutmattning är en kvarvarande frågeställning från LTK. För att nå full potential för transmissionskomponenter måste detta utredas. En ingående analys av kontakten kräver, utöver yttopografin, en beskrivning av smörjmedlet. En undersökning behöver göras för hur kravställningen ser ut för smörjmedel för minskad kontaktutmattning och minskade effektförluster beroende på värmebehandling (sätthärdning – nitrering) och yta.
För att förbättra vikt och prestanda är en trend att gå över från synkroniserade ingrepp till osynkroniserade, vilket tillåter att man kan göra en kompaktare drivlina med färre komponenter och därmed lägre vikt. Osynkroniserade ingrepp ger dock större risk för slitage och skador och ställer därför högre krav på komponenterna, vilket kommer att undersökas både avseende skademekanismer samt hur prestandaökning kan fås genom rätt val av stål och värmebehandling.
I samband med att förbränningsmotorn fasas ut får också ljudaspekterna en allt större betydelse. Kunder till produkter med eldrift har en förväntan på mycket god ljudkvalitet. Ljud som tidigare har överröstats av motorn blir tydligare och oönskade ljud måste därför minimeras för att motsvara förväntningarna.
Referensdrivlina: Referensdrivlina kommer att vara demonstratordrivlinan, med valt lastfall, med transmissionskomponenter tillverkade enligt dagens förfarande; traditionellt sätthärdningsstål som atmosfärsuppkolas, härdas och kulpenas. Detta kommer att jämföras med drivlinor med kompaktare komponenter som är möjliga tack vare högre prestanda samt PM-komponenter med förändrad geometri. Effekten på viktsbesparing av färre
Deltagande företag
Swerim
RISE IVF
Uppsala Universitet
Ångströmlaboratoriet
Tribomaterials Group
Lunds universitet
KTH
Volvo
Scania
GKN Driveline
Volvo Penta
Husqvarna
Underleverantörer: Swepart, Bodycote, Curtiss-Wright
Ovako
Uddeholm
Höganäs
