Strona główna / Innowacyjne koła pasowe
Geneza wynalazku i idea stojąca za innowacyjnymi kołami pasowymi CAFFARO
Firma CAFFARO, opierając się na swoim bogatym doświadczeniu w branży motoryzacyjnej, postanowiła stworzyć nowatorskie koła pasowe (rolki) prowadzące pasy wieloklinowe. Naszym głównym celem było opracowanie produktu, który nie tylko zmniejszy zużycie materiałów i energii oraz ograniczy ilość odpadów, ale także zwiększy trwałość i wydajność kół pasowych. Dzięki unikalnej konstrukcji przestrzennej, nasze innowacyjne koła zapewniają dodatkowe chłodzenie, co jest szczególnie istotne przy przenoszeniu zwiększonych obciążeń cieplnych i mechanicznych w napędach micro i mild-hybrid.
Innowacyjne koła pasowe CAFFARO
Nasze koła pasowe reprezentują dwie zaawansowane rodziny technologiczne:
Koła hybrydowe, które są dedykowane do pracy w warunkach dużych obciążeń mechanicznych w napędach hybrydowych, wyróżniają się innowacyjnym sposobem połączenia stalowego rdzenia z tworzywem sztucznym, co stanowi unikalne rozwiązanie na skalę światową.
Proces badań i testów – od koncepcji do gotowego produktu
Od początku prac nad nowymi kołami pasowymi, nasze działania były oparte na intensywnych badaniach i testach. Aby dokładnie zrozumieć zjawiska cieplne występujące wokół silników spalinowych, przeprowadziliśmy tysiące kilometrów testów w różnych samochodach, na różnych trasach i w zróżnicowanych warunkach klimatycznych. Te próby pozwoliły nam zgromadzić niezbędne dane, które były fundamentem do dalszych prac nad modelem kół.
Na bazie zebranych informacji, stworzyliśmy modele matematyczne różnych wariantów kół pasowych, które następnie były testowane za pomocą zaawansowanych symulacji cieplnych i mechanicznych w programach MES. Dzięki tym narzędziom byliśmy w stanie przeanalizować zachowanie kół pod różnymi obciążeniami oraz optymalizować ich konstrukcję przed przystąpieniem do produkcji prototypów.
Kolejnym kluczowym elementem naszych badań była budowa unikalnej komory klimatycznej, która symulowała działanie napędu hybrydowego i pozwalała na badanie zachowania kół w różnych warunkach temperaturowych. W tej komorze przeprowadziliśmy szereg testów, które miały na celu ocenę odporności kół na zmienne warunki pracy oraz ich wydajności w odprowadzaniu ciepła.
Równocześnie z testami laboratoryjnymi, wyprodukowaliśmy wiele różnych prototypów, które poddaliśmy szczegółowym badaniom mechanicznym, temperaturowym oraz testom zniszczeniowym. Przykładowo, badania obejmowały testy zmęczeniowe, podczas których koła były poddawane długotrwałemu obciążeniu, symulującym realne warunki eksploatacyjne w samochodach. Przeprowadziliśmy również testy termiczne, gdzie prototypy były narażane na ekstremalne temperatury, aby sprawdzić ich odporność na warunki skrajne. W trakcie jednego z testów, prototypy były zamontowane na rzeczywistych samochodach, które przeszły pełne cykle testowe na hamowniach oraz w rzeczywistym ruchu drogowym. Na przykład, jeden z testów drogowych obejmował przejazd 10 000 km w różnych warunkach klimatycznych, od upalnych dni po mroźne poranki, co pozwoliło nam na dokładne sprawdzenie trwałości kół w różnorodnych sytuacjach.
Dzięki tym testom udało nam się wybrać optymalne kształty i materiały dla nowych kół pasowych, co pozwoliło na wyprodukowanie serii prototypów, które przeszły ostateczne testy potwierdzające ich zgodność z oczekiwaniami. Nasze koła hybrydowe, zastępujące tradycyjne stalowe koła napędów hybrydowych, cechują się zdolnością do obniżania temperatury łożysk o 10% w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań, co znacząco zwiększa ich trwałość.
Kluczowe zalety innowacyjnych kół pasowych CAFFARO
Nowe koła pasowe oferowane przez CAFFARO są lżejsze od obecnie stosowanych rolek, co przekłada się na mniejsze zużycie materiałów, zarówno tworzyw sztucznych, jak i metalu. Opatentowany system chłodzenia kół, powstały w wyniku dwóch lat intensywnych prac badawczo-rozwojowych, zapewnia skuteczne odprowadzanie ciepła z ruchu łożyska, bloku silnika spalinowego oraz dodatkowo chłodzi maszynę elektryczną w systemach micro i mild-hybrid.
Lżejsza konstrukcja innowacyjnych rolek plastikowych oraz hybrydowych zmniejsza bezwładność układu rolek, co przekłada się na zmniejszenie zużycia paliwa, mniejsze obciążenie pasków wielorowkowych oraz silnika spalinowego. Dzięki większej żywotności układu napinacza, wynikającej z mniejszych obciążeń, zmniejsza się również liczba wymian części samochodowych, co w dłuższej perspektywie przyczynia się do redukcji ilości odpadów oraz globalnych nakładów materiałowych i energetycznych na produkcję części.
Nasze koła pasowe są dedykowane do samochodów z silnikami wykorzystującymi paski wieloklinowe, montowane zarówno poprzecznie, wzdłużnie, jak i typu V oraz bokser. Szczególnie polecamy je do samochodów wyposażonych w systemy micro i mild hybrid.
Zastosowanie
Nasze rolki są już stosowane jako zamienniki w takich markach samochodów jak Volkswagen, Opel, BMW, Mercedes, Renault, Toyota, Suzuki, Audi, Skoda, Fiat, Nissan, oraz wielu innych. Firma CAFFARO posiada certyfikat zarządzania jakością ISO 9001:2015 oraz z zakresu normy motoryzacyjnej IATF 16949:2016 przyznane przez TUV SUD, a nasza oferta jest dostępna
w największym i najbardziej renomowanym katalogu części motoryzacyjnych TecDoc.
Nowości na skalę światową
Opatentowany kształt nowych kół pasowych CAFFARO zapewnia lepsze odprowadzanie ciepła z łożyska, co prowadzi do redukcji temperatury kół o 10°C, zwiększając tym samym ich trwałość o 50%. Nowatorska konstrukcja hybrydowa, łącząca stalowy szkielet z obudową z tworzywa sztucznego, zapewnia doskonałe odprowadzanie ciepła z łożyska, jednocześnie zmniejszając masę koła pasowego. Dzięki temu, nasze hybrydowe koła pasowe są znacznie lżejsze od metalowych odpowiedników, co przekłada się na mniejsze zużycie paliwa oraz niższe zużycie surowców.
Wszystkie te innowacje przyczyniają się do znaczącego zmniejszenia zużycia materiałów i energii w produkcji, a także do zwiększenia trwałości i wydajności układów napędowych w samochodach hybrydowych. CAFFARO z dumą oferuje produkty, które nie tylko spełniają, ale i przewyższają oczekiwania klientów, zapewniając jednocześnie większą ochronę środowiska.
Artykuł „Jak można jeszcze ulepszyć i opatentować koło?”
Koło na nowo?
Materiał filmowy pokazujący rolkę, patenty i tablicę informacyjną projektu NCBR jest od 12 minuty 35 sekundy do 13 minuty 33 sekundy:
Okiem Eksperta-wypowiedź współtwórcy i z-cy Kierownika B+R projektu p. dr inż. Rafała Setlaka
Zdjęcie poglądowe pierwszej wersji Stanowiska Badawczego (SB1), od którego zaczynaliśmy nasze testy. Testowaliśmy na nim możliwości zaprojektowanego symulatora układu micro, mild-hybrid.
Pierwsze prototypy drukowaliśmy na naszej drukarce 3D. Nie były to pełnowartościowe rolki, które można użyć choćby do testów – ich wytrzymałości nie można porównać do tych wytwarzanych metodą docelową. Pozwalały jednak “wziąć do ręki” koncepcje, która zaistniała w głowach konstruktorów.
Zdjęcie „Stanowiska Badawczego nr 2” podczas pracy. Jest to znacząco rozbudowane stanowisko w porównaniu do wersji pierwszej (SB1). Po pozytywnych testach na SB1 rozbudowaliśmy nasze stanowisko testowe o dodatkowe funkcje oraz “zamknęliśmy” w tzw. komorze klimatycznej, pozwalające kontrolować warunki temperatury i wilgotności w bardzo szerokim zakresie. Dodatkowo komorę wyposażyliśmy w specjalny wziernik pozwalający na obserwację pracującego układu bez zaburzania zadanych warunków wewnątrz komory. Finalnie wyposażyliśmy SB2 w system monitorowania stanu łożysk podczas trwania testów.
Zdjęcie przedstawia wnętrze „Stanowiska Badawczego nr 2”. Układ wyposażony w wał napędowy oraz wał symulujący obciążenie. Wszytko po to, aby jak najlepiej oddać warunki pracy w układzie micro, mild-hybrid.
Zbliżenie na kamerę termowizyjną podczas pracy „Stanowiska Badawczego nr 2”, ukazujące rozkład temperatur w testowanej rolce oraz pasku napędowym. Aby możliwe było użycie kamery termowizyjnej, musieliśmy wyposażyć SB2 w specjalny wziernik (okienko), który przepuszcza promieniowanie podczerwone, dzięki czemu mogliśmy uzyskać prawidłowy pomiar temperatury.
Nasze rolki były testowane w różnorodnych warunkach. Powyższe zdjęcie ukazuje początek testu rolki przy temperaturze około –40°C. Wszystko tak jak w codziennym użytkowaniu, uruchomienie silnika w mroźny zimowy poranek i stopniowe dochodzenie do temperatury docelowej rolki, paska oraz ich otoczenia (komora silnika).
Do prac przy projekcie zaangażowany był między innymi laser, który z arkusza blachy wycinał „stalowe koszyki” – stanowiące element szkieletu rolek hybrydowych.
Mając na uwadze bezpieczeństwo w ruchu drogowym, mogliśmy wykonać tylko część testów w autach poruszających się po drogach publicznych. Dlatego bardziej skomplikowane testy, zwłaszcza te wymagające zewnętrznej aparatury pomiarowej wykonywaliśmy na hamowni podwoziowej wykorzystując symulowany test drogowy.
Dla naszych innowacyjnych rolek zaprojektowaliśmy formy wtryskowe. Formy posiadają unikalne wkłady formujące wykonane zgodnie z modelami zoptymalizowanymi podczas obliczeń termicznych i wytrzymałościowych.
Finalnie osiągnęliśmy efekt jak na powyższym zdjęciu – gotowa rolka patentowa w formie wtryskowej.
Wycinanie na laserze szkieletu rolki hybrydowej
Proces wtryskiwania rolki
Wykonywanie pomiarów rolki na maszynie współrzędnościowej WENZEL
Wykonywanie testów termowizyjnych
Badania w komorze klimatycznej
Nasze innowacyjne koła pasowe zostały uznane i docenione przez Ekspertów:
W listopadzie 2022 roku zdobyliśmy Platynowy Medal oraz Grand Prix w prestiżowym międzynarodowym konkursie PRIX EIFFEL International Invention Contest w Paryżu.
W kwietniu 2022 roku otrzymaliśmy NAGRODĘ GŁÓWNĄ w konkursie Świętokrzyski Racjonalizator za patent „Rolka paska klinowego i sposób odprowadzania ciepła z łożyska rolki„.
W czerwcu 2020 zostaliśmy uhonorowani Srebrnym Medalem na XIII Międzynarodowych Targach Wynalazków i Innowacji INTARG.
