Drážkované hřídele pohánějí budoucnost: Klíčové aplikace ve vozidlech s novými energetickými zdroji

S urychlováním globálního přechodu na čistou mobilitu se do popředí dostávají nová energeticky úsporná vozidla (NEV), včetně elektromobilů (EV), plug-in hybridů a automobilů s vodíkovými palivovými články. Zatímco technologie baterií, elektromotory a nabíjecí infrastruktura často dominují titulkům, důležitost klíčových mechanických komponentů, jako jsou drážkované hřídele, je často přehlížena. Přesto tyto zdánlivě jednoduché komponenty hrají zásadní roli ve výkonu, účinnosti a bezpečnosti NEV.

Drážkovaná hřídel je mechanický hnací prvek určený k přenosu točivého momentu a zároveň umožňuje axiální pohyb. Její přesně opracované výstupky neboli „drážky“ se prolínají s odpovídajícími drážkami v protilehlém komponentu, jako je ozubené kolo nebo spojka. Tato konstrukce zajišťuje efektivní přenos výkonu, vysokou přesnost souososti a únosnost.

Kde se v nových energetických vozidlech používají drážkované hřídele?

V NEV se drážkované hřídele široce používají ve třech hlavních oblastech: v systému elektrického pohonu, systému řízení a brzdových nebo rekuperačních systémech.

1. Systémy elektrického pohonu
Jednou z nejdůležitějších aplikací drážkových hřídelí je v elektrické nápravě nebo elektrické pohonné jednotce, která kombinuje elektromotor, redukční převodovku a diferenciál do jednoho kompaktního modulu. Drážkové hřídele se používají k připojení rotoru motoru ke vstupu převodovky, což umožňuje plynulý přenos rotačního momentu na kola. To zajišťuje vysokou hustotu točivého momentu, snížené vibrace a optimální dodávku výkonu.

Kromě toho u elektromobilů s dvojitým motorem nebo pohonem všech kol umožňují drážkované hřídele přesnou synchronizaci mezi přední a zadní hnací jednotkou. V těchto konfiguracích hrají drážkované hřídele klíčovou roli ve vektorování točivého momentu a dynamickém řízení stability.

2. Systémy řízení
Vozidla NEV stále častěji využívají systémy elektrického posilovače řízení (EPS), které nahrazují tradiční hydraulické systémy. V těchto systémech se drážkované hřídele používají ke spojení sloupku řízení s mezilehlými hřídeli nebo univerzálními klouby, což zajišťuje plynulé a citlivé ovládání.

S nástupem technologií autonomního řízení se přesnost záběru drážkovaných hřídelí stává ještě důležitější. Moderní systémy řízení Drive by Wire se silně spoléhají na vysoce přesnou zpětnou vazbu točivého momentu, která vyžaduje drážkované hřídele s minimální vůlí a přísnými výrobními tolerancemi.

3. Rekuperační brzdové a převodové systémy
Další důležitou oblastí použití jsou rekuperační brzdové systémy, kde se kinetická energie během brzdění zachycuje a přeměňuje zpět na elektrickou energii pro dobíjení baterie. Drážkované hřídele pomáhají propojit jednotku motorgenerátoru s hnacím ústrojím, což umožňuje plynulé přechody mezi režimy pohonu a rekuperace.

Kromě toho se v plug-in hybridních systémech nebo elektromobilech s vícestupňovými převodovkami používají drážkované hřídele k zapínání a vypínání planetových převodů nebo spojkových sad, což pomáhá optimalizovat výkon za různých jízdních podmínek.

Vzestup designu zakázkových spline systémů
S tím, jak se NEV stávají kompaktnějšími a softwarově definovanými, roste poptávka po zakázkových konstrukcích drážkovaných hřídelí. Inženýři nyní optimalizují profily drážek, jako jsou evolventní, rovné nebo vroubkované drážky, aby odpovídaly menším tvarovým faktorům, snížily hluk a vibrace (NVH) a prodloužily životnost součástí.

„Přesnost a snižování hmotnosti jsou klíčovými prioritami inženýrů automobilových pohonných jednotek. Pokročilé drážkované hřídele nejen přenášejí výkon, ale také přispívají k energetické účinnosti a snižují nároky na údržbu po celou dobu životního cyklu vozidla.“

Drážkované hřídele sice nebudou na titulních stránkách novin jako baterie nebo autonomní senzory, ale zůstávají tichým základním kamenem revoluce elektromobilů. Od vysokorychlostních motorových pohonů až po přesné řízení je jejich role v zajištění mechanické spolehlivosti a účinnosti nepopiratelná.

Společnost Shanghai Belon Machinery Co., Ltd. se zaměřuje na vysoce přesná OEM ozubená kola, hřídele a řešení pro uživatele po celém světě v různých odvětvích: zemědělství, automobilovém průmyslu, těžebním průmyslu, letectví, stavebnictví, robotice, automatizaci a řízení pohybu atd. Naše OEM ozubená kola zahrnují mimo jiné kuželová ozubená kola s přímým ozubením, kuželová ozubená kola se spirálovým ozubením, válcová ozubená kola, šneková ozubená kola a drážkované hřídele.

S neustálým vývojem odvětví integrace inteligentních materiálů, povrchových úprav a lehkých slitin dále zlepší schopnosti drážkovaných hřídelí a upevní jejich místo v příští generaci mobility.