用于动力传动系的成功的热塑性塑料齿轮解决方案的关键要素 (第二部分）

在第 1 部分中，我们考虑了成功的热塑性塑料齿轮解决方案的一些性能特点，包括改善 NVH、减轻重量和降低惯性。本文是第 2 部分，着重于商业和技术方面的考虑。

商业上可行

不可否认，性能优势必须以有吸引力的价格才能展现出来。在汽车动力传动齿轮应用中，关键要素包括：

• 性能的交付，包括齿轮部件的制造，部件到装配点的运输，并将齿轮部件装配到系统中以实现性能效益。为了协同其他关键要素，始终实现该目标，重要的一点就是：在设计的最早阶段就要考虑所有要素，并将其整合到整个开发过程中。

• 引人注目的系统价值：引人注目的价值有两个方面必须相互权衡：性能收益的价值和交付解决方案的整体成本。不言而喻，对于一个成功的项目而言，第一项肯定比第二项更受欢迎。

在汽车动力总成系统中，解决方案的性能收益所带来的价值，通常可以通过不同的手段进行量化，来衡量达到的具体性能水平。例如，车辆的可观测 NVH 是由噪声的产生和噪声的传播路径共同作用的结果。与使用金属部件相比，使用能够降低 NVH 产生的齿轮部件，可以改善 NVH 指标。虽然添加噪声缓和剂可以降低 NVH传播，但是整车的可感知 NVH 变化不大。通过这种方式，通常可以量化整体解决方案性能的价值。

同样，解决方案的成本也必须进行全面评估，以获得交付方案的总成本，而不仅仅是制造组件的（成本）。同时，这当然也包括组件成本，但它还必须反映交付、组装以及相关系统组件的增加或减少。不知道是幸运还是不幸，我在第一个齿轮项目中，就辛酸地认识到了这一点。当时，有一个明显有吸引力的组件价值被一次重大二次加工给吞噬了，但这个问题直到开发后期才被发现。

技术上可行

最后，无论齿轮解决方案的价值和性能看起来多么诱人，要实现可靠和耐用的目标，必须在技术上行得通。对于热塑性齿轮解决方案，这通常是最难实现的要素，并且在整个开发过程中都需要最高水平的技术能力。

• 耐用：与性能指标不同，耐久性参数是二进制的，而且必须绝对可靠。从材料等级上来讲，即使是具有高强度材料等级的 VICTREX™PEEK 齿轮，例如 VICTREX HPG™240，已经是现有最强的热塑性塑料了，但跟常规的内燃机运行温度下的钢材比，其强度也要弱25％。但是，经过定制的热塑性齿轮设计，可充分利用注塑成型加工所带来的高度灵活性，来弥补其不足。热塑性塑料的独特机械性能和特定的运行环境，通常可以达到要求的耐久性，并具备明显的安全要素。 可靠：可靠性要求在产品的整个生命周期内，齿轮解决方案的耐久性和性能在整个系统运行范围内，在所有组件中都能满足要求。对于热塑性齿轮，由此必须仔细考虑：在产品设计允许的范围内，最大程度地降低由于制造方式变化所造成的影响；系统的极端运行条件（包括可预测的过载情况）以及与老化模拟相关的多年测试数据。

在我们最近举办的 "just-auto" 网络研讨会中，我们对这些内容进行了更详细的探讨，包括 NVH 和耐久性的测试数据。

未来齿轮的创新之路

首先从质疑现状开始：为了应对复杂的设计挑战，齿轮创新需从头开始。从各个角度识别并解决需求，有助于获得理想的竞争优势。当开发用于动力传动应用的高性能热塑性齿轮时，这一点尤其重要。您是否已经准备好充分发挥热塑性塑料的全部潜力，采用创新的交钥匙解决方案？那么就从现在开始，给我发个电子邮件吧。

关于作者

Joseph Elmquist 于 2013 年加入 Kleiss 齿轮公司，任首席设计工程师，负责领导热塑性塑料和热塑性复合材料齿轮的新产品开发。自 2015 年威格斯收购 Kleiss 之后，他继续领导热塑性动力传递齿轮应用的技术开发工作，并最终于 2017 年成功推出了 VICTREX PEEK 齿轮，应用于汽车动力总成中的动力传递。