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26.11.2013 | Fahrzeugtechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Wie sich Reibungsverluste vermeiden lassen

Autor:
Christiane Brünglinghaus

Reibung vermeiden, Wirkungsgrade steigern:  Der verlustarme Antriebsstrang bedeutet mehr Effizienz bei Motor, Getriebe und Achsantrieb. Reduziert man Reibung, kann man vor allem Kraftstoff sparen.

Das CO2-Potenzial einer Reibungsreduzierung im gesamtem Antriebsstrang, das heißt im Motor, Getriebe und Endantrieb, wird mit 2 bis 3 Prozent angesetzt - bei Kosten zwischen 50 und 80 Euro. Das geht aus der Studie "CO2-Reduzierungspotenziale bei Pkw bis 2020“ des Instituts für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen University hervor. Die Studie wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) beauftragt.

Die Reibungsverluste im Motor, Getriebe und Antriebsstrang eines Fahrzeugs können zwischen 10 und 15 Prozent betragen – bezogen auf den Energiegehalt des Kraftstoffs, erläutert die Studie weiter. Reduziere man diese Reibung, könne Kraftstoff und damit auch CO2-Emissionen eingespart werden. Dazu leisteten verschiedene Maßnahmen einen Beitrag: wie etwa reibungsreduzierende Beschichtungen oder eine verringerte Viskosität der Schmierstoffe im Motorgehäuse.

Tribologie von Aluminium-Zylinderlaufflächen

In Zukunft werden auch technische Fortschritte bei Komponenten des Ventiltriebs, Kolben, Lagertechnologien und der gesamte Motorkonstruktion dazu führen, dass weniger Verluste durch Reibung im Motor entstehen, prognostizieren die Forscher aus Aachen. Der Zulieferer KSPG und das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik haben beispielsweise das Reibungs- und Verschleißverhalten im tribologischen System Kolbenring und Aluminium-Silizium-Zylinderlauffläche eines Verbrennungsmotors untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass der Einfluss der Oberflächengestaltung bei der AlSi17Cu4Mg-Legierung Potenzial zur Senkung von Reibung und Verschleiß durch ein verbessertes Einlaufverhalten bietet.

Darüber hinaus werden auch Reibverluste im Getriebe und den restlichen Antriebstrangkomponenten weiter reduziert werden können, erläutert die Studie weiter. Beispielsweise könne durch die Integration verschiedener motorischer Komponenten ein kompakter Bauraum erreicht werden. Dadurch komme es zu einer schnelleren Erwärmung, was die reibungsintensive Kaltstartphase verkürze.

Reibung im Antriebsstrang verringern

Möchte man die Reibung im Antriebsstrang minimieren, dann sollte man beim kompletten tribologischen System ansetzen, schreiben die Autoren Gutzmer und Hosenfeldt von Schaeffler im Artikel "Marktgerechte Reibungsoptimierung" (Seite 878) aus der ATZ 11-2013. Das tribologische System bestehe aus der Makro- und Mikrogeometrie der Wirkflächen, die sich relativ zueinander bewegen, dem Schmierstoff, der die Reibung an der Wirkfläche maßgeblich beeinflusst, und den Umgebungsmedien, zum Beispiel Luftsauerstoff, die das tribologische System stören können.

Vor allem seien die Optimierung von Lagerungskonzepten und der Lagerkonstruktion einschließlich Schmierstoff und Dichtsystem, Möglichkeiten, um die Reibung zu reduzieren, erklärt Schaeffler. Mit neuartigen Schichtsystemen im µ- und nm-Bereich könnten ebenfalls die Eigenschaften tribologischer Systeme beeinflusst werden. Bei konventionellen Antrieben sei eine weitere Verbrauchsreduzierung im zweistelligen Prozentbereich möglich, wenn Verlustleistungsanteile konsequent minimiert werden. Der Zulieferer hat die Wirksamkeit verlustleistungsmindernder Techniken in mehreren Konzeptfahrzeugen nachgewiesen.

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Reibungsminimierung: Wie man den Antriebsstrang energieeffizienter macht

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01.11.2013 | Entwicklung | Ausgabe 11/2013

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2010 | OriginalPaper | Buchkapitel

Tribologische Beanspruchung

Quelle:
Tribologie-Handbuch

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