In der ersten Hälfte dieser zweiteiligen Artikelserie zur Instandsetzung E-Antrieben erläutern wir, worauf es bei der Reparatur eines Reducers (Reduktionsgetriebes) eines ankommt, welches Spezialwerkzeug benötigt wird und wo die Fallstricke in der Praxis lauern. Im zweiten Teil widmen wir uns der E-Maschine, die unabhängig vom Reducer betrachtet werden kann.
Wozu braucht es ein Reduktionsgetriebe
Elektrofahrzeuge benötigen zwar kein klassisches Schalt- oder Automatikgetriebe, jedoch ein einstufiges Reduktionsgetriebe. Dieses reduziert die hohe Drehzahl des Elektromotors auf die erforderliche Raddrehzahl und erhöht gleichzeitig das an den Rädern verfügbare Drehmoment. Wie auch beim konventionellen Fahrzeug ist auch im Stromer ein Differential erforderlich, das unterschiedliche Raddrehzahlen in Kurven ermöglicht und das Antriebsmoment auf beide Räder verteilt. Reduktionsgetriebe und Differential sind dabei meist zu einer kompakten Antriebseinheit zusammengefasst – dem Reducer (Reduktionsgetriebe)
Da Elektromotoren mit maximalen Drehzahlen von etwa 15.000 bis 20.000 min⁻¹ deutlich höher drehen als Verbrennungsmotoren, ist eine starke Untersetzung erforderlich. Beim Volkswagen ID.3 beträgt sie beispielsweise 11,53 : 1, sodass sich der Motor 11,53-mal drehen muss, um eine Radumdrehung zu erzeugen.
Mechanischer Verschleißt sorgt für Reparaturbedarf
Wie bei herkömmlichen Getrieben ist auch der Reducer nicht frei von Verschleiß. Die höheren Drehzahlen stellen jedoch auch höhere Anforderungen an die Lagerung, sodass diese ebenfalls einer entsprechenden mechanischen Abnutzung unterliegt.
Neu im Bereich der E-Fahrzeuge ist zudem das Geräuschniveau: Während minimale Getriebegeräusche in konventionellen Fahrzeugen schlichtweg nicht wahrnehmbar sind, nehmen E-Fahrer schon die geringsten Lauf- und Mahlgeräusche aus dem Getriebe wahr. Antriebsspezialist Schaeffler adressiert diese Marktnachfrage mit seinem wachsenden E-Axle-Repsystem-Programm, das Reparaturlösungen sowohl für Getriebe als auch für Motoren umfasst.
Benötigtes (Spezial-)Werkzeug
Für die Instandsetzung des Reducers benötigt die Werkstatt nicht besonders viel „richtiges” Spezialwerkzeug. Wer jedoch bisher keine Berührungspunkte mit der (De-)Montage von Wälzlagern hatte – von Radlagern einmal abgesehen –, muss sein Sortiment gegebenenfalls etwas aufrüsten.
- Hydraulikpresse samt Pressstücken
- Innenauszieher diverser Größe
- Seegering Innen- und Außenzangen
- Trennmesser
- Parallelabzieher
- Messschieber mit Messbrücke
- Parallelunterlagen
- Drehmomentschlüssel bis 20Nm und bis 40 Nm
Zudem empfiehlt sich ein sauberer und heller Arbeitsplatz abseits der Hebebühnen, an denen die Kollegen staubige Arbeiten an Bremsen und Fahrwerk verrichten. Ein Schmutzeintrag in das Getriebe ist in jedem Fall zu vermeiden.
Trennen und Abflanschen
Nachdem das die Antriebseinheit aus dem Fahrzeug ausgebaut wurde, muss zunächst das Getriebe vom eigentlichen Elektromotor getrennt werden. Da seine Zahnräder und Lager mit Öl geschmiert werden, beginnt die Instandsetzung auch hier mit dem Ablassen des Öls, sofern dies nicht schon im eingebauten Zustand geschehen ist. PSA setzt zudem auf eine elektronische Parksperre in Form eines kleinen Aktuators, der rückwärtig am Getriebe positioniert ist. Dessen Verkabelung muss getrennt werden, bevor weitere Arbeiten am Getriebe beginnen können.
Im Falle des EM61 verbinden vier lange Schrauben Motor und Getriebe. Ein O-Ring dichtet gegen Wassereinbruch ab, sorgt aber auch für einen entsprechend engen Sitz beim Trennen. Nach dem Lösen der Schrauben kann das Getriebe nach oben abgehoben werden.
Öffnen des Gehäuses
Zu Beginn der Demontage sollten die alten Wellendichtringe entfernt werden, um das Risiko zu minimieren, dass diese nach Abschluss der Arbeiten im überholten Getriebe verbleiben. Anschließend können die Schrauben nacheinander gelöst werden, bevor die Gehäusehälften vorsichtig auseinandergehebelt werden.
Nun liegt das Getriebe offen. Gut erkennbar sind nun der Differentialkörper (vorne), die Zwischenwelle (mittig) und die Eingangswelle (hinten). Die Dichtungsreste auf den Gehäusehälften können mit einem chemischen Dichtungsentferner und einem passenden Flachschaber entfernt werden. Beim Entnehmen der nun losen Wellen aus ihren Kegelrollenschalen sollte darauf geachtet werden, die Beilagscheiben nicht zu übersehen und den Wellen passend zuzuordnen.
Anschließend können die Lagerausringe mit einem Innenauszieher aus dem Gehäuse gezogen werden. In dem Reducer der EM61 kommen fünf Kegelrollenlager und ein Rillenkugellager zum Einsatz, entsprechend müssen zehn Außenringe aus den Gehäusehälften gezogen beziehungsweise entfernt werden.
Die Kegelrollenlager, die auf den Wellen montiert sind, trennt der Mechatroniker am besten mit einem scharfen Trennmesser und dem passenden Abzieher.
Aufpressen der neuen Lager
Nachdem alle alten Lager entfernt wurden, geht es an die Wiedermontage. Dabei ist es wichtig, auch bei Lagern gleicher Bauart und größe, die Lagerschalen nicht zu vermischen. Diese werden im Werk einzeln auf die jeweiligen Wälzkörper abstimmt. Um die Gefahr der Verwechslung zu vermeiden, sollte immer nur ein Lager verarbeitet werden.
Einmessen des Lagerspiels
Nach der Montage der neuen Lager ist das Einmessen dieser besonders wichtig. Zwar werden Wälzlager heutzutage mit sehr engen Toleranzen hergestellt, es ist jedoch äußerst wichtig, vor der Endmontage des Getriebes die Maße zu überprüfen und mithilfe von passenden Beilegscheiben die jeweilige Lagergasse auf Sollmaß zu bringen.
Dazu wird den die Wellen in die Gehäusehälfte gestellt, in der die Lagerschalen ohne Beilegscheiben bereits verbaut sind. Anschließend wird die obere Gehäusehälfte aufgelegt und durch die Bohrung gemessen, wie groß die Differenz zwischen Soll- und Istlänge ist. Die entsprechenden Werte zum Einstellen der Vorspannung, sowie die Messerverfahren Dazu werden die Wellen in die Gehäusehälfte gestellt, in der die Lagerschalen bereits ohne Beilagscheiben verbaut sind. Anschließend wird die obere Gehäusehälfte aufgelegt und durch die Bohrung gemessen, wie groß die Differenz zwischen Soll- und Istlänge ist. Die entsprechenden Werte zum Einstellen der Vorspannung sowie die Messerverfahren pro Welle sind in der Montageanleitung des RepSystem-G ausführlich beschrieben.
Sollte die passende Beilegscheibe nicht zur Hand sein, genügt ein Anruf bei der technischen Hotline. Diese stellt die passende Beilegscheibe für das jeweilige Lager bereit. Mit diesem Service richtet sich Schaeffler explizit an Werkstätten, die keine Getriebe- oder Motorspezialisten sind und daher auch keine Flachschleifmaschine besitzen, um die Beilegscheiben selbst anzufertigen.
Abdichten und Endmontage
Sind die Lagergassen passend ausgemessen und eingestellt, kann die Endmontage beginnen. Dazu sind die Dichtffächen noch einmal gründlich zu säubern und zu entfetten.
Um die Flüssigabdichtung nicht zu gefährden, sollten ausschließlich fusselfreie Tücher sowie zugelassene Reiniger verwendet werden. Dazu wird der passende Dichtstoff, in diesem Fall Loctite 5980, in einer dünnen Naht aufgetragen. Ziel ist es, dass die Dichtraupe leicht nach außen austritt – sie darf jedoch nicht überquillen, da die gleiche Menge auch nach innen drückt und sich in Zahnrädern und Lagern verfangen könnte.
Im letzten Schritt werden die beiden Gehäusehälften nun wieder miteinander verschraubt. Die Anleitung gibt dazu entsprechende Drehmomentwerte vor. Schrauben und Bohrungen sollten vor der Wiederverwendung ausgeblasen und gereinigt werden. Um das Auslösedrehmoment des Schlüssels nicht zu verfälschen, bietet es sich an, das Getriebe entweder von einer zweiten Person gegenhalten zu lassen oder es verdrehsicher mit der Werkbank zu verschrauben, beispielsweise mit einer Zwinge. Zum Abschluss werden die fehlenden Wellendichtringe eingesetzt. Anschließend wird das Getriebe nach Aushärtung des Dichtstoffs mit Getriebeöl wieder befüllt.
Potenzial für Spezialisierung
Die Instandsetzung eines Reducers ist für viele Betriebe, die über die entsprechende Ausrüstung verfügen, keine große Herausforderung. Dennoch ist eine Spezialisierung sinnvoll, da bei den Arbeiten, etwa dem Aus- und Einpressen der Lager, ein hohes Fehlerpotenzial besteht, teure Teile des Getriebes zu beschädigen, die auch einzeln nicht erhältlich sind.
Gleiches gilt für die Mess- und Einstellarbeiten. Die Hundertstelmessuhr ist nicht bei allen Mechatronikern beliebt, doch sauberes und selbstkritisches Arbeiten ist äußerst wichtig, damit das Getriebe nach der Reparatur wieder lange und geräuschlos funktioniert. Schulungen, Weiterbildungen und vor allem die regelmäßige Arbeit an entsprechenden Getrieben und Motoren sorgen für die notwendige Routine und Erfahrung im Betrieb.
Im zweiten Teil widmen wir uns der Instandsetzung der E-Maschine selbst.
