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Volle Power – halbes Gewicht: Planetengetriebe von IMS Gear ermöglicht mobile Lösungen für Lebensretter

Situationen, in denen es auf jede Sekunde ankommt. Auf die Professionalität der Helfer. Auf erstklassiges Equipment: Hilfe nach Verkehrsunfällen, Hilfe nach Naturkatastrophen, Hilfe nach Explosionen. Robuste, wirkungsvolle Rettungsgeräte sind dann unverzichtbar. LUKAS Hydraulik (Erlangen) zählt zu den führenden Anbietern dieser Werkzeuge. Für die mobilen Spreizgeräte und Scheren der eDRAULIC-Serie nutzt das Traditionsunternehmen Planetengetriebe von IMS Gear. Damit es funktioniert, wenn es wirklich drauf ankommt. Und jede Sekunde zählt.

Leistungsstarke Rettungsgeräte gehören seit Jahrzehnten zu den unverzichtbaren Hydraulik-Werkzeugen der Feuerwehren. Die Bilder sind eindrücklich: Aufgeschnittene Pkw am Stauende, aus denen eingeklemmte Unfallopfer gerettet wurden, aufgeschnittene Waggons nach dem Zugunglück, aufgespreizte Stahltüren für den Zugang nach der Gasexplosion. Herkömmliche Lösungen weisen allerdings einige Nachteile und Einschränkungen auf: Konventionelle Hydraulikaggregate als Antrieb müssen zunächst aufgebaut und in Betrieb genommen, Hydraulikschläuche angeschlossen werden, bevor die Hilfe einsetzen kann. Das kostet Zeit. Das Equipment raubt viel Platz im Fahrzeug, es ist schwer und in der Reichweite an die Zugänglichkeit und auf die Länge der Hydraulik-Schläuche begrenzt. Ein Fahrzeug, das zum Beispiel eine Böschung herabgerutscht ist, lässt sich so nicht in jedem Fall erreichen.

Klare Vorgabe: Kein Kompromiss bei der Leistung des Gerätes

Diese Einschränkungen veranlassten LUKAS Hydraulik, eine mobile Lösung zu entwickeln. „Kein Kompromiss bei der Leistung, tragbar, von einer Person zu bedienen“, benennt Entwicklungsingenieur Dietmar Lindner die grundlegenden Anforderungen des Lastenheftes. Die Strategie zum Ziel: Mit einem starken Elektromotor, gespeist durch einen Hochleistungsakku, die Hydraulik-Pumpe anzutreiben. „Sehr schnell wurde deutlich, dass man die sehr hohe Drehzahl des Elektromotors der Hydraulikpumpe nicht zumuten kann, das funktioniert nicht“, so Lindner. Die theoretische Möglichkeit, einen deutlich drehmomentstärkeren Motor zu verbauen, der das notwendige Drehmoment bei erträglichen Drehzahlen liefert, ist praktisch nicht umzusetzen: „Abmaße und Gewicht eines solchen Motors hätten das gesamte Konzept gesprengt“, so Lindner.

Klare technische Anforderung: Es muss ein Getriebe zwischen Elektromotor und Hydraulikpumpe verbaut werden. „Es wurde schnell deutlich, dass IMS Gear der gesuchte Partner ist, denn dort hat man sich sehr engagiert, obwohl wir natürlich lediglich non-automotive-Stückzahlen nachgefragt haben.“ Für Heinz Gert Hagedorn, Vice President Sales & Engineering Planetary Gears, spiegelt dieses Engagement die immense Erfahrung des Unternehmens und die technische Ambition, Neues zu ermöglichen, gleichermaßen wider: „Es war uns schnell klar, dass die Aufgabenstellung, viel Kraft auf kleinstem Bauraum zu übertragen, nur mit einem Planetengetriebe (PLG) gelöst werden kann. Mit unserem modularen PLG-Baukastensystem verfügen wir über die Plattform, bei Anfragen zeitnah eine Technologieabschätzung geben zu können und folgend eine Lösung zu erarbeiten.“

Extreme Drehzahl erfordert tiefen Griff in den IMS Gear-PLG-Baukasten

Das Projekt erwies sich als ausgesprochen fordernd. „Das modulare IMS Gear-System empfiehlt Eingangsdrehzahlen von 3.000 Umdrehungen. In diesem Fall liefert der Elektromotor 24.000 Umdrehungen bei einem Moment von 0,4 Nm“, berichtet Vertriebsingenieur Andreas Sigwart. Da der Bauraum stark begrenzt ist, stand ausschließlich ein einstufiges PLG zur Debatte. Planetenräder aus Kunststoff, die aufgrund des Gewichtsvorteils angezeigt gewesen wären, schieden ebenso aus wie das zunächst angedachte Getriebe aus der Produktlinie IMS.baseline mit 42 mm Durchmesser.

„Nach ersten Testläufen wurde deutlich, dass wir die Anforderungen erfüllen können, dafür aber sehr tief in den Baukasten werden greifen müssen“ berichtet Sigwart. Als Basis erwies sich das 52 mm Getriebe als hinreichend standfest. Da die Ausgangsdrehzahl mit etwa 5.000 Umdrehungen pro Minute immer noch ambitioniert ist, kommen geradverzahnte Metallräder zum Einsatz, denn durch eine Schrägverzahnung würden zu hohe Axialkräfte entstehen. Zur besseren Lagerung können die Planetenräder in der IMS.techline mit einer größeren Bohrung versehen werden. Überhaupt kommt der optimierten Lagerung zentrale Bedeutung zu: „Herkömmliche Gleitlagerung würde bei den immensen Drehzahlen zu viel Wärme erzeugen, dadurch das Schmierfett verbrennen und bei Trockenlauf sehr schnell verschleißen“ erläutert Sigwart. So verfügt die heutige Serienlösung über eine Nadellagerung, gleichzeitig kommt ein spezieller Schmierstoff zum Einsatz.

Extreme Kraft hinter dem Planetengetriebe: Hydraulische Übersetzung von 10.000:1

Da die einzelnen Komponenten aus der IMS.baseline und der IMS.techline stammen, verringert sich der Aufwand für Tests spürbar, da Muster kostengünstig und ohne großen Zeitverlust zur Verfügung stehen. „Eine Sonderentwicklung wäre bei Stückzahlen von einigen Tausend Getrieben pro Jahr wirtschaftlich nicht darstellbar gewesen“ lobt Lindner die fruchtbare Zusammenarbeit. Zumal IMS Gear auf der Abtriebsseite extrem flexibel sei und so auch die optimale Anbindung an die Hydraulikpumpe schnell umgesetzt werden konnte. Die hydraulische Übersetzung der Pumpe hinter dem Planetengetriebe beträgt 10.000:1, womit sich die Kraft der Scheren, Spreizer und Zylinder erklärt.

So entstand ein kompaktes Rettungsgerät, das bei gleicher Leistung hohe Handlingvorteile bietet. „Durch den Einsatz der eDRAULIC spart man bei einem kompletten Rettungssatz mit Schere, Spreizer und Rettungszylinder etwa 50 % des Gewichtes gegenüber der konventionellen Ausstattung“ erklärt Lindner. Sollten weitere Fortschritte bei den Akkus, dem Elektromotor oder der Hydraulik geänderte Untersetzungen des Planetengetriebes notwendig machen, lässt sich dies aus dem Baukasten heraus umsetzen. „Die Variabilität des IMS Gear-Baukastens und der Zugriff auf in der Praxis bewährte Komponenten erlaubt die schnelle und kostengünstige Ableitung von Derivaten” sieht Hagedorn gerade in dieser strategischen Option besonderen Mehrwert für Kunden. Schnelle und vor allem sichere Verfügbarkeit seien angesichts immer kürzerer Innovationszyklen wichtige Grundvoraussetzung nicht nur für den technischen, sondern auch den ökonomischen Erfolg. Durch ein schlankeres Motorritzel konnte als erste Änderung Gewicht eingespart werden. In diesem Fall exakt 77 Gramm. „Die Gewichtsoptimierung stellt einen fortdauernden Prozess dar, über die einzelnen Komponenten summieren sich die Einsparungen“, sagt Lindner.

Fazit

In diesem Projekt zahlt sich die Modularität und Flexibilität des seit Jahren bewährten modularen PLG-Baukastens der IMS Gear in besonderer Weise aus, da nicht nur Komponenten aus der IMS.baseline Verwendung finden, sondern linienübergreifend IMS.techline-Technologie zum Einsatz kommt.

 

 

Anlagen:

2017-06-14 Getriebemotor_Lukas (PDF)
Bildtext: Schnittmodell des modifizierten Planetengetriebes PM 52. Bild: IMS Gear

2017-06-14 edraulic (JPG)
Bildtext: Flexible und schnelle Mobilität durch Rettungsgeräte mit eDRAULIC-Technologie. Bild: LUKAS Hydraulik, Erlangen

2017-06-14 A-Säule.JPG
Bildtext: Handlich und zugleich stark – die Rettungsschere durchtrennt problemlos die A-Säule des PKW. Bild: LUKAS Hydraulik, Erlangen

2017-06-14 IMS Gear PI PLG-Anwendung Rettungswerkzeuge (DOCX)

2017-06-14 IMS Gear PI PLG-Anwendung Rettungswerkzeuge (PDF)