Ein solarbetriebenes Auto mit einziehbaren Carbon-Tragflügelprofil

Steckbrief

• Was wurde benötigt: dryspin Trapezgewindemutter mit passender Spindel, iglidur Gleitlager und xiros Polymerkugellager
• Anforderungen: Leichtgängiger Lauf, Schmier- und Wartungsfreiheit, kein Haften von Staub und Schmutz, wasserresistent, Standhaltung aerodynamischer und fahrbedingter Schwingungen, kein Spiel
• Branche: Automobilbranche
• Erfolg für den Kunden: Durch den schnellen Einzug des Carbon-Tragflügelprofils wird die Energie der Solarbatterie des Autos eingespart. Das geringe Gewicht der igus Komponente steigert zudem die Gesamteffizienz. 

Problem

Das Projekt beim Innoptus Solar Team besteht darin, alle zwei Jahre ein Solarauto zu bauen, das an der Bridgestone World Solar Challenge in Australien teilnimmt. Aufgrund von kürzlich erfolgten Änderung der Vorschriften und nach Jahren der Einschränkung wurde die aktive Aerodynamik von der Organisation wieder zugelassen. Es wurde also nach Möglichkeiten gesucht, die Windeinflüsse auf das Solarauto aktiv zum Vorteil zu nutzen. Eine Ideen war es, ein einziehbares Tragflächenprofil aus Karbon zu entwickeln, das je nach Anstellwinkel des Windes auf das Auto ausgefahren werden kann. So wird eine Schubkraft erzeugt, so dass insgesamt weniger Energie aufgewendet und die Effizienz maximiert wird. Die "Flosse" musste ein einziehbares System sein, da sie nur dann von Nutzen ist, wenn der einfallende Wind einen bestimmten Anstellwinkel zum Auto überschreitet. Um dies zu erreichen, wurde ein linear betätigtes System mit einer dryspin Spindel, Kohlefaserstäben und iglidur Kunststoffgleitlagern entwickelt. 

Da das Solarauto in allen möglichen Umgebungen fährt, musste das Positioniersystem für die Flosse trockener Luft und heißen Temperaturen ebenso standhalten wie Regen, Sand und Staub, die durch die Nähte des Systems eindringen können. Eine Herausforderung für das System bestand darin, dass es in ein bereits bestehendes Solarauto eingebaut werden musste. Das bedeutete, dass bei bestimmten Konstruktionsparametern wie der Länge des Systems, dem Winkel in dem es angebracht wurde, und der Größe der Flosse selbst, Einschränkungen gab. Eine weitere Herausforderung war das Gewicht. Da Solarautos so effizient und damit so leicht wie möglich sein sollen, musste das lineare Antriebssystem so gestaltet werden, dass es so wenig wie möglich wiegt. 

Lösung

Der dryspin Gewindetrieb wurde verwendet, um die lineare Bewegung der Flosse zu unterstützen. So wird die Flosse mit Hilfe der dryspin Gewindetechnik nach oben und aus dem Solarfahrzeug heraus bewegt, wenn der Wind über einem bestimmten Anstellwinkel zum Auto liegt. Dank der dryspin-Technologie konnte das Lager aufgrund seiner selbstschmierenden Eigenschaften den äußeren Einflüssen wie Wasser und Staub während des 8-tägigen Solarwettbewerbs in Südafrika standhalten. Die Lagerung der Spindel erfolgt über zwei xiros-Polymerkugellager. Bei dem dritten Bauteil handelt es sich um Gleitlager: Die iglidur Gleitlager wurden eingesetzt, um ein straffes und dennoch leichtgängiges Gleiten über die Kohlestangen zu ermöglichen. Diese benötigen ebenfalls keine zusätzliche Schmierung und sind somit wartungsarm. 

Die Flosse muss während der Fahrt mit einer Geschwindigkeit von bis zu 120 km/h jederzeit aus dem Solarauto aus- und einfahren können. Das bedeutete, dass das Positionierungssystem sowohl aerodynamischen als auch fahrbedingten Schwingungen standhalten musste. Die besten Bedingungen für den eingesetzten Gewindetrieb, die sich einfach mit der dryspin Technologie lösen lassen. Darüber hinaus war es für die Ausrichtung der Flossen wichtig, dass die Gleitlager so wenig Spiel wie möglich hatten, was bedeutete, dass eine enge Toleranz für die Gleitlager um die Karbonrohre erforderlich war. Und auch die Reduzierung des Gewichtes wurde nicht außer Acht gelassen: Dies bedeutete die Verwendung von Karbonstäben, das Ausfräsen von unnötigem Material aus den Gleitlagergehäusen und die Verwendung einer Kunststoffmutter.