AT_04_2012

Technik News

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CONTINENTAL TESTET HOCHAUTOMATISIERTES FAHREN

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ontinental hat im USBundesstaat Nevada einen zweiwöchigen Dauertest mit hochautomatisiertem Fahren abgeschlossen, dabei wur­den über 6000 Meilen auf öffentlichen Strassen zürückgelegt (Nevada ist der erste amerikanische Bundesstaat, der automatisiertes Fahren auf öffentlichen Strassen explizit erlaubt).

Das im Test untersuchte Konzept für hochautomatisiertes Fahren ba­ siert wesentlich auf dem beim Gewinnerfahrzeug der DARPA-Urban Challenge 2007 und dem europäischen Forschungsprojekt HAVEit erworbenen Wissen und Erfahrungen und verwendete erstmals seriennahe Technologien für Umfelderfassung und Fahrzeugsteuerung. So kamen eine neue Stereokamera, die Grös­ se und Distanz von Hindernissen

Das Fahrzeug ist in der Lage, den Fahrer von weniger anspruchsvollen Tätigkeiten zu entlasten.

Bild: Continental

messen kann sowie das elektronisch ansteuerbare Bremssystem MK 100 und eine elektrische Lenkung EPS zum Einsatz. Die Untersuchungen dienten der Erforschung möglicher Anwendungsfälle und der Ermittlung des sicherheitstechnisch vertretbaren

Geschwindigkeitsbereichs bei vollautomatisiertem Betrieb des Fahrzeugs.

Entlastung im Stau Im Vergleich zu anderen hochautomatisierten oder autonomen Fahrzeugen, die Lasersensoren und massge-

schneiderte Aktuatoren verwenden, ist die Ausstattung des Testfahrzeugs von Continental besonders: Das Fahrzeug kann auch komplexere Szenarien auf Basis seriennaher Sensorik und Logik erkennen und ist somit in der Lage, den Fahrer von weniger anspruchsvollen Tätigkeiten, wie beispielsweise Fahren im Stau, durch Automatisierung zu entlasten.

Solche Stauszenarien wurden denn auch im Rahmen des Tests gefahren.

In Situationen, welche die derzeitigen Voraussetzungen für hochautomatisiertes Fahren überstiegen (nicht erkennbare Fahrbahnmarkierungen oder zu engen Kurven), schaltete sich das System ab und der Fahrer musste die Kontrolle über das Auto wieder selbst übernehmen. Reagierte er nicht, verringerte das System automatisch die Geschwindigkeit bis zum Stillstand. (pd/sag)

NEUARTIGES RENNWAGEN-KONZEPT FÜR LE MANS

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it dem Nissan Delta­ Wing schickt der japanische Automobilhersteller ein Fahrzeug in das legendäre 24-StundenRennen von Le Mans (16./17. Juni 2012), das halb so viel wiegt wie ein konventioneller Rennwagen und einen um die Hälfte reduzierten Luftwiderstand aufweist. Da der Rennwagen nicht mit den aktuellen Reglementen übereinstimmt, kann er zwar nicht im offiziellen Klassement gewertet werden und geht mit der Startnummer 0 an den Start, doch das Unternehmen will mit der Teilnahme Erkenntnisse für die Forschung und Entwicklung von Zukunftstechnologien sammeln, die dem Serienprogramm von Nissan zugutekommen. Zudem weist der DeltaWing einer möglichen künftigen Entwicklung des Motorsports die Richtung.

Der leichtgewichtige Nissan DeltaWing bietet einen gewöhnungsbedürftigen Anblick auf der Bild: Nissan Rennstrecke.

Serien-Technologie Der 1,6-l-Vierzylinder-DIG-T-Motor (Direct Injection Gasoline - Turbocharged) wird voraussichtlich rund 300 PS entwickeln und soll dem Nissan DeltaWing Rundenzeiten ermöglichen, die zwischen den LMP1 und den LMP2 Fahrzeugen

liegen – obwohl diese Le-MansPrototypen doppelt so viel Leistung haben. Zugleich soll der DeltaWing nur halb so viel Treibstoff verbrauchen wie seine konventionellen Gegner. Grundsätzlich ist die Motorentechnologie die selbe, wie sie auch bei Nissan-Serienfahrzeugen

wie etwa dem Juke DIG-T zum Einsatz kommt.

Auch bezüglich des Fahrzeugkonzeptes unterscheidet sich der DeltaWing von allen anderen Renn­ wagen, die derzeit auf den Renn­strecken unterwegs sind: Der Fahrer (in Le Mans der britische Rennfahrer Marino Franchitti und der amtierende FIA GT1 Weltmeister Michael Krumm aus Deutschland) sitzt beinahe über der Hinterachse und blickt über einen langgezogenen Rumpf mit schmalen Doppel-Vorderreifen, die von Michelin speziell für dieses Fahrzeug entwickelt wurden.

Durch den Heckmotor ist das Fahrzeuggewicht stark nach hinten verlagert, was einen entscheidenden Beitrag zur Agilität des Fahrzeugs leistet. Das geringe Gewicht und die windschlüpfrige Form sind für die hohe Effizienz des DeltaWing mitverantwortlich. (pd/sag)

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A&W Verlag AG • Riedstrasse 10 • 8953 Dietikon • Tel: +41 43 499 18 60 • Fax: +41 43 499 18 61 • www.auto-wirtschaft.ch

News Technik

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AIRBAG-STEUEREINHEIT FÜR GLOBALE MÄRKTE

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RW entwickelt seine skalierbare Airbag-Steuereinheit (Airbag Control Unit ACU) in der nächsten Generation weiter. Die Technologie ist speziell auf die steigende Nachfrage in den Schwellenländern sowie nach kostengünstigen Fahrzeugen zugeschnitten, denn innerhalb einer globalen Plattform können Fahrzeughersteller die ACU mit zwei Optionen – «Standard» und «erweitert» – flexibel an unterschiedliche Marktanforderungen anpassen.

Mit der zweiten Generation wird TRW die Entwicklungs- und Herstellungskosten weiter senken und die Technologie somit nicht nur für Industrie- sondern auch für Schwellenländer erschwinglich machen.

Die skalierbare Airbag-Steuereinheit von TRW ist speziell auf die steigende Nachfrage in Bild: TRW Schwellenländern zugeschnitten.

Die Standard-ACU für preissensible Märkte ist eine kosteneffiziente Lösung für den Frontalaufprallschutz, der mit ein bis vier Zündkreisen und ohne Satellitenschnittstelle auskommt.

Sie kann jedoch für den Einsatz von fortschrittlichen Sicherheitssystemen aufgerüstet werden. Die erweiterte ACU unterstützt hingegen bis zu zwölf Zündkreise und vier Satellitenschnittstellen. Damit ermöglicht sie neben dem Frontal- auch einen Seitenaufprallschutz. Ausserdem bietet die erweiterte ACU zusätzliche Funktionen, um die europäischen und nordamerikanischen Sicherheitsvorschriften zu erfüllen. Sie ermöglicht zudem die Integration eines Gierratensensors für die elektronische Stabilitätskontrolle – eine Funktion, die auch in Schwellenländern immer stärker nachgefragt wird. (pd)

ANWENDUNGEN DER ORGANOBLECH-HYBRIDTECHNIK

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ie ZF Friedrichshafen AG hat in Zusammenarbeit mit Lanxess und der Bond-Laminates GmbH ein Bremspedal auf Basis von Organoblech (Faserverbundwerkstoff) und Polyamid 6 entwickelt. Es ist rund 50 Prozent leichter als vergleichbare herkömmliche Bremspedale aus Stahl, aber dennoch genauso mechanisch belastbar. Das nur 355 g schwere Konzeptbauteil ist das weltweit erste mit Endlosglasfasern verstärkte und für die Fertigung in Grossserie ausgelegte PW-Bremspedal aus Polyamid.

Dabei lässt sich das in Organoblech-Hybridtechnik ausgeführte Pedal einfacher fertigen als vergleichbare Pendants aus Stahlblech, die meist aus mehreren Blechen bestehen.

Zum Beispiel entfallen aufwändige Blechumform-, Stanz- und Schweissschritte. Auch Massnahmen zum Korrosionsschutz sind überflüssig, da das Kunststoffteil kein Metall enthält.

Bei der Herstellung des Bremspedals wird das 2 mm dicke, mit 47

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Das in Organoblech-Hybridtechnik gefertigte Bremspedal wiegt Bilder: Lanxess lediglich 355 Gramm.

Volumenprozent Endlosglasfasern verstärkte Organoblech-Halbzeug aus Polyamid 6 erwärmt, tiefgezogen und beschnitten. Es resultiert ein Einleger, der dann im Spritzgiesswerkzeug an ausgewählten Stellen mit dem in der Hybridtechnik bewährten Polyamid 6 Durethan BKV 30 H2.0 von Lanxess verstärkt wird.

Airbag-Gehäuse Die Organoblech-Hybridtechnik ist im Automobilbau jedoch nicht nur eine

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Der Einsatz von Organoblech verringert das Gewicht des AirbagGehäuses gegenüber einer spritzgegossenen Ausführung in Polyamid um über 30 Prozent.

Alternative zu Metallen, um hoch belastbare Bauteile deutlich leichter herzustellen. Es lassen sich mit ihr auch reine Kunststoffkonstruktionen sehr viel leichter auslegen. Das zeigt das Beispiel eines Gehäuses für ein Beifahrer-Airbagmodul. Der Einsatz von Organoblech verringert das Gewicht des Gehäuses gegenüber einer spritzgegossenen, in Serie gefertigten Ausführung in Polyamid 6 um über 30 Prozent. Das AirbagGehäuse nimmt den Gasgenerator

und den zusammengefalteten Airbag auf. Solche Gehäuse wurden bisher hauptsächlich aus Stahl, Aluminium oder im Spritzgussverfahren aus Thermoplasten gefertigt.

Das Gehäuse wurde im Rahmen eines gemeinsamen Vorentwicklungsprojektes von Lanxess, der Takata-Petri AG, der KraussMaffei Technologies GmbH, der BondLaminates GmbH und der Christian Karl Siebenwurst GmbH & Co. KG konzipiert. (pd/sag)

FACHWISSEN Antriebstechnik

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Lamellensperrdifferenziale

DYNAMISCHE SPERRE Differenzialähnliche Getriebe wurden offenbar für Kompasswagen schon 3000 Jahre v.Chr. in China gebaut. Nachgewiesen ist die (Wieder)-Erfindung im Jahr 1825 durch den englischen Ingenieur Houldsworth. Eingesetzt wurden diese Getriebe in Textilmaschinen zum Ausgleich von ungleich schnell drehenden, aber trotzdem angetriebenen Wellen. In den Automobilen verteilen die Differenzialgetriebe das eingeleitete Drehmoment auf zwei Antriebswellen für die Antriebsräder. Da die Antriebsräder bei Strassenunebenheiten, aber auch bei Kurvenfahrt ungleiche Strecken zurücklegen, muss diese Drehzahldifferenz ausgeglichen werden.

Text: Andreas Lerch | Bilder: Drexler Motorsport GmbH, Andreas Lerch, Mercedes-Benz

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n den Grossserienautos werden heute meist Kegelraddifferenziale eingesetzt. Es wären natürlich auch Stirnrad- oder Planetenraddifferenziale denkbar; diese Arten sind aber nur selten verbaut. Auch Torsendiffernziale (und ähnliche) sind selten geworden und die elektronischen Differenziale (Lamellenkupplungen) tun sich mit der grossen Verbreitung noch etwas schwer («AUTO&Technik» 3/2011).

Konventionelle Differenziale Die Differenziale sind heute in der Regel mit den Achsantriebsgetrieben zusammengebaut. Im Allgemeinen werden sie zusammengefasst und man spricht lediglich vom Differenzial. Richtig handelt es sich aber um zwei Getriebearten mit verschiedenen Aufgaben, welche in einer Baugruppe vereint sind. Das Achsantriebsgetriebe besteht bei längseingebauten Motoren aus zwei Kegelrädern (Antriebskegelrad und Tellerrad) und übernimmt die Aufgabe der Drehmomentumlenkung und der Drehmomentsteigerung durch das Verhältnis der Zähnezahlen der beiden Zahnräder. Bei quereingebauten Motoren entfällt die Aufgabe der Drehmomentumlenkung. Die Achsübersetzung und ein gewisser Achsversatz werden durch eine Stirnradpaarung erledigt.

In das Tellerrad oder das zweite Stirnrad wird das Gehäuse des Kegelraddifferenzials eingebaut.

Bild 1. Das Hinterachsgetriebe mit Kegelrad-Achsantrieb und Lamellensperrdifferenzial. Die Kombination der beiden Getriebe hat sich platzsparend sowohl bei längs- wie auch bei quereingebauten Motoren durchgesetzt.

Aufbau Das konventionelle Kegelraddifferenzial besteht aus dem Gehäuse, einer Bolzenachse für die beiden Ausgleichskegelräder und zwei Achsantriebskegelrädern (Bild 2).

Der Kraftverlauf wird vom Gehäuse auf die Bolzenachse geleitet, von dort werden die Ausgleichskegelräder angetrieben und über ihre Zahnflanken treiben sie die Achsantriebskegelräder an.

Geradeausfahrt Bei Geradeausfahrt drehen die Ausgleichskegelräder nicht um die Bolzenachse. Das können sie nicht, da beide Fahrzeugräder und damit die Achsantriebskegelräder genau gleich schnell drehen. Die Ausgleichskegelräder sind im stetigen Eingriff mit beiden Achsantriebskegelrädern, und da diese gleich schnell drehen, können sich die Ausgleichskegelräder nur mit

dem ganzen Gehäuse bewegen.

Die Antriebskraft wird somit ständig von den gleichen Zahnflanken übertragen.

Kurvenfahrt Fährt das Auto über einseitige Bodenwellen oder um Kurven, legen die beiden Räder einer Achse unterschiedliche Wegstrecken in der gleichen Zeit zurück; d.h. sie bewegen sich mit unterschiedlichen Umfangsge-

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Antriebstechnik FACHWISSEN

Bild 2. Aufbau eines Achsantriebsgetriebes und eines ungesperrten Kegelraddifferenzials. 1 Antriebskegelrad – 2 Tellerrad – 3 Differenzialgehäuse – 4 Bolzenachse für die Ausgleichskegelräder – 5 Ausgleichskegelräder – 6 Achswellenkegelrad rechts – 7 Wälzlager – 8 Achswellenkegelrad links – 9 Wälzlager.

schwindigkeiten und verschiedenen Drehzahlen. Damit weisen auch die Achsantriebskegelräder im Differenzial unterschiedliche Drehzahlen auf.

Wenn aber das eine Antriebskegelrad etwas schneller dreht und das andere etwas langsamer, so müssen die Ausgleichskegelräder diese Differenzdrehzahl aufnehmen und selber um die Bolzenachse drehen. Das ist der Sinn des Differenzials (Bild 4).

Leider hat diese gute Eigenschaft auch eine Schattenseite: Steht das eine Antriebsrad auf Glatteis, so wird dieses einfach durchdrehen und das andere stillstehen. Natürlich steht damit auch das ganze Auto still und kommt nicht vom Fleck.

Drehzahlmässig kann zum Kegelraddifferenzial festgehalten werden: Die Summe der beiden

Raddrehzahlen geteilt durch zwei ergibt die Tellerraddrehzahl.

Drehmomente Das über das Tellerrad in das Differenzial eingeleitete Drehmoment wird je zur Hälfte auf das linke und das rechte Rad verteilt. Durch Reibung an den Zahnflanken und in den Lagern, wird ein kleiner Teil der Energie in Wärme umgewandelt. In jedem Fall erhalten die beiden Räder das gleiche Drehmoment. Bringen sie über die Reibung zwischen Reifen und Strasse die sich ergebende Umfangskraft auf den Boden, kann das Auto anfahren und beschleunigen, anderenfalls drehen die Räder durch.

Sind die Reibungsbeiwerte an den beiden Rädern unterschiedlich, könnte ein Rad mehr Drehmoment

Bild 4. Drehzahlübertragung im Kegelraddifferenzial. Links: bei Geradeausfahrt drehen die Antriebswellen genau gleich schnell wie das Differenzialgehäuse. Mitte: Bei Kurvenfahrt dreht das rechte Rad genau so viel langsamer wie das Differenzialgehäuse wie das linke Rad schneller dreht. Rechts: Ist ein Rad blockiert, so steht das andere auf extrem reibungsarmem Untergrund und dreht entsprechend mit doppelter Differenzialgehäusedrehzahl.

Bild 3. Ausgebautes und zerlegtes Achsgetriebe eines Fahrzeuges mit quereingebautem Motor.

Das Achsantriebsgetriebe ist hier mit schrägverzahnten Stirnrädern gebaut.

aufnehmen und übertragen. Das Differenzial ist aber nicht für eine unsymmetrische Verteilung ausgelegt.

Würde nämlich das Ausgleichskegelrad eine grössere Kraft zu einem der Antriebskegelräder leiten – wären also die Zahnflankenkräfte links und rechts unterschiedlich –, würde in dem Ausgleichskegelrad ein unterschiedliches linksdrehendes bzw. rechtsdrehendes Moment entstehen, das Ausgleichskegelrad müsste drehen und die Antriebsräder müssten demzufolge unterschiedliche Drehzahlen haben. Durch die unterschiedlichen Drehzahlen würde aber das schneller drehende Rad sofort durchdrehen und das andere dementsprechend stillstehen.

Differenzialsperren Um diesen negativen Aspekten Herr zu werden, wurden gesperrte Differenziale entwickelt. Diese lassen die Räder nicht mehr durchdrehen, dafür akzeptieren sie auch keinen Drehzahlausgleich mehr. Die mechanischen 100-%-Sperren funktionieren häufig über Klauenkupplungen, welche mechanisch, elektrisch, elektropneumatisch oder auch elektrohydraulisch betätigt werden können. Bei Fehlbetätigungen kann es aber vorkommen dass durch die Verspannungen im Antriebsstrang

Teile zu Schaden kommen. Aus diesem Grund sind die manuellen Sperren heute sehr selten geworden.

Bei den 100-%-Sperren wird in der Regel das Differenzialgehäuse mit der einen Antriebswelle verbunden.

Im Inneren des Differenzials funktioniert dies so, dass das antreibende Differenzialgehäuse und das eine Achsantriebskegelrad gleich schnell drehen. Das bedeutet, dass die Aus-

Bild 5. Das Drehmoment wird von den Ausgleichskegelrädern immer zu 50 % nach links und nach rechts verteilt.

FACHWISSEN Antriebstechnik

Bild 6. Explosionsdarstellung eines Lamellensperrdifferenzials. Gelb hinterlegt sind die bekannten Bauteile aus dem ungesperrten Differenzial. Rot hinterlegt sind die beiden Druckringe und grün sind die Lamellenkupplungen und die Tellerfedern bezeichnet.

gleichskegelräder gar nicht mehr eine andere Drehzahl annehmen können und damit auch das zweite Achsantriebskegelrad die Eingangsdrehzahl aufnehmen und übertragen muss.

100-%ige Sperrung bedeutet, dass beide Räder die gleiche Drehzahl erhalten. Vom Drehmoment her, erhält jetzt jedes Rad soviel, wie es übertragen kann. Auf trockener Strasse erhalten also beide 50 %, steht eines auf Glatteis, erhält dieses «nichts» und das andere dementsprechend 100 %.

Als Anfahrhilfe ist diese Art von Differenzialsperre richtig gut, beim schnellen Kurvenfahren bringt der

fehlende Drehzahlausgleich aber eine massive Sicherheitseinbusse.

Teilsperrende Sperrdifferenziale Teilsperrende Differenziale sind häufig mit zwei symmetrisch aufgebauten Lamellenpaketen versehen, welche wiederum das Differenzialgehäuse mit je einer Antriebswelle, bzw. dem Achswellenkegelrad verbinden. Werden die Lamellenpakete zusammengedrückt, werden die Differenziale gesperrt. Bei maximaler Anpressung verbinden die Kupplungslamellen das Differenzialgehäuse wiederum vollständig mit dem Achswellenkegelrad. Da die Anpressung geregelt

Bild 7. Aufbau des Lamellensperrdifferenzials. Rot sind die Druckringe, blau die Tellerfedern und grün die Kupplungslamellen dargestellt.

werden kann, werden die Sperrwerte dieser Differenziale auch gezielt den Fahrzeuganforderungen angepasst.

Die im deutschen Salzweg beheimatete Drexler Motorsport GmbH baut Lamellensperrdifferenziale für Rennfahrzeuge wie Formel 3, Formula Student oder FIA WTCC, daneben können für viele gängige Sportfahrzeuge Lamellensperrdifferenziale geordert werden.

Je nachdem, wie die Lamellenkupplungen betätigt werden, können die Sperrwerte auf unterschiedliche Arten beeinflusst werden. Werden die Pakete mit Schraubenfedern oder Tellerfedern angepresst, so kann damit ein fester Sperrwert eingestellt werden. Mercedes-Benz hat unter dem Namen ASD (Automatisches Sperrdifferenzial) die Kupplung hydraulisch betätigt und konnte auf diese Weise den Sperrwert elektronisch zwischen 0 und 100 % regeln.

Gängige mechanische Lamellensperrdifferenziale sind abhängig vom eingeleiteten Drehmoment und können – müssen aber nicht zwingend – von einem schrauben- oder lamellenfederbedingten Grundsperrwert unterstützt sein.

Lamellensperrdifferenziale Differenziale mit Lamellenpaketen unterscheiden sich in ihrem Aufbau

74 von den Kegelraddifferenzialen in einigen Punkten. Während sich in Bild 6 der Stern, die Ausgleichskegelräder und die Achswellenantriebsräder nicht von ungesperrten Differenzialen unterscheiden, sind die grün hinterlegten innen- und aussenverzahnten Kupplungslamellen und die Tellerfedern neu.

Ebenfalls neu und ganz wesentlich für die Funktionsweise sind die in Bild 6 rot hinterlegten Druckringe.

Diese Zwischenglieder übertragen die Kraft vom Differenzialgehäuse auf die Ausgleichskegelräder, oder aber auf die Kupplungslamellen, wenn die Lamellenkupplungen zusammengepresst sind.

Die Lamellenkupplungen haben zwei verschiedene Lamellen: die einen sind mit vier Aussenlaschen versehen (aussenverzahnt) und weisen damit einen Formschluss zum Differenzialgehäuse auf, die anderen haben eine Innenverzahnung und sind mit den Achswellenkegelrädern verbunden. Werden die Lamellen zusammengepresst, verbinden sie so die beiden Teile. Die Druckringe ihrerseits sind verantwortlich für die Axialkräfte, welche die Lamellenpakete schalten können. Dazu verfügen die Druckringe an ihrem Umfang ebenfalls über eine Verzahnung und sind drehfest mit dem Differenzial-

Bild 8. Das Gehäuse eines Lamellensperrdifferenzials: Erkennbar ist es an den Axialführungsnuten für die Druckringe und die aussenverzahnten Kupplungslamellen. Auch die grossen «Bolzenbohrungen» weisen darauf hin, dass es sich um eine Version mit Druckringen handelt.

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Antriebstechnik FACHWISSEN geleitet wird. Diese Sperrwirkung tritt also nicht nur bei Kurvenfahrt auf, sondern immer, wenn der Fahrer aufs Gas tritt und Drehmoment zum Differenzial befiehlt.

Abhängig ist die Sperrwirkung vom zugeführten Drehmoment, von der Anzahl Kupplungslamellen und vom Keilwinkel der Druckringe. Diese Keilwinkel können für den Schiebebetrieb, wenn das Fahrzeug von seiner Massenträgheit gestossen wird, anders ausgelegt sein. Dadurch ist die Sperrwirkung zwischen Antrieb und Schiebebetrieb unterschiedlich.

FRAGEN 1. Mit welcher Farbe sind in Bild 1 die Schnittflächen der Druckringe eingefärbt?

2. Ein Fahrzeug mit einem ungesperrten Differenzial fährt um eine Kurve. Das Differenzialgehäuse dreht dabei mit 500/min. Das kurveninnere Rad dreht mit 494/min. Wie schnell dreht das kurvenäussere Rad? 3. In einem Fahrzeug ist ein Lamellensperrdifferenzial mit einem Sperrwert von 20% eingebaut. Das zugeführte Drehmoment betrage 1000 Nm. Wie gross kann der maximale Drehmomentunterschied zwischen den Rädern sein, damit gerade noch keines durchdreht?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 3/2012

Bild 9. Die Keilflächen in den Druckringen und die Bolzenachsen der Ausgleichskegelräder sind mit der Kräftezerlegung entscheidend am Sperrwert des Differenzials beteiligt.

gehäuse verbunden. Axial können sie aber im Gehäuse verschoben werden.

Kräftezerlegung Die mit dem Differenzialgehäuse drehenden Druckringe leiten die Kraft auf die Bolzenachsen der Ausgleichskegelräder weiter. Die Ausgleichskegelräder möchten aber stehenbleiben und erzeugen Gegenkräfte. Die Bolzen sind in keilförmigen Aussparungen in den Druckringen

gelagert, so dass die Umfangskraft zerlegt und zu einem Teil in eine Axialkraft umgelenkt wird. Diese Axialkraft gilt als Normalkraft für die Lamellenkupplungen und diese werden mehr zusammengedrückt, je mehr Kraft vom Differenzialgehäuse übertragen werden muss. Je mehr die Kupplungen zusammengedrückt werden, desto grösser wird die Sperrwirkung des Differenzials. Dieses hängt somit direkt vom Drehmoment ab, welches auf das Differenzial

Bild 10. Durch mechanische Vorspannung können Sperrdifferenziale verstellt werden. Dies dient im Rennbetrieb schnell veränderten (Trainings-) Einstellungen. In Entwicklungsabteilungen können so die besten Sperrwerte für ein Serienfahrzeug herausgefunden werden.

Grenzen der Lamellendifferenziale Wird das Auto sportlich in eine Kurve hineingebremst, ist die Sperrwirkung – entsprechend den Keilwinkeln – recht gering und der Drehzahlausgleich, also die Differenzialwirkung des Getriebes, ausgezeichnet. Wird beim Kurvenausgang kräftig Drehmoment zu den Rädern befohlen, werden die Druckringe durch die hohen Kräfte auseinander gepresst und das Differenzial sperrt.

Wird das kurveninnere Rad dabei stark entlastet, kann der Sperrwert des Differenzials ein Durchdrehen verhindern und der Fahrer kann so optimal aus der Kurve beschleunigen.

Für Sportwagen sind sogar Sperrdifferenziale erhältlich, deren Sperrwerte mit einfachen Mitteln der Strecke angepasst werden können (Bild 10).

Der Sperrwert bezeichnet die unterschiedlichen Antriebsmomente an den Rädern. Ausgegangen wird dabei von der grundsätzlichen Übertragung von 50:50. Bei einem 40-%-Sperrdifferenzial werden jetzt im Maximum 70 % des Drehmomentes dem besser haftenden Rad zugeführt, das andere erhält die restlichen 30 %: die Differenz beträgt 40 %, das ist der Sperrwert.

Hat beim Anfahren jedoch ein Rad keinen Grip (Glatteis) und kann durch seine Trägheit vielleicht 10 Nm übertragen, so sind dies bei einem 40-%-Sperrdifferenzial genau 30 % des gesamten Drehmomentes. Dem anderen Rad dürfen dementspre-

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3. Gemäss den technischen Daten liegt das maximale Drehmoment des Motors bei 240 Nm. Die Zylinderabschaltung erfolgt zwischen 25 Nm (= 10.4 %) und 75 Nm (= 31.25 %).

Schätzungsweise kann festgehalten werden: Die Zylinderabschaltung erfolgt bei einem Drehmomentanspruch von 10 bis 30 % des maximalen Drehmomentes.

chend die restlichen 70 %, also gut 23 Nm zugeführt werden. Tritt der Fahrer mehr aufs Gas, so dreht das Rad auf der Eisfläche durch und das Sperrdifferenzial ist wirkungslos.

Lamellensperrdifferenziale sind tolle Dynamikhilfen und bei sportlicher Fahrweise auf der Rennstrecke eine ideale Hilfe. Wer sie als Anfahrhilfe betrachtet, wird hingegen beim ersten Einsatz wahrscheinlich ent­täuscht werden.

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Laufsteg Mercedes-Benz SL (R 231)

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Sechste Generation des Seriensportwagens

LEICHTER, STÄRKER UND SPARSAMER Mit dem ersten Vollaluminium-Rohbau, der bei Mercedes-Benz in Grossserie gefertigt wird macht die sechste Generation des SL der ursprünglichen Bedeutung des Kürzels – «super» und «leicht» – alle Ehre. Gepaart mit leistungsfähigeren und trotzdem sparsameren Motoren haben die Ingenieure ein sportlich-komfortables Gesamtpaket auf die Räder gestellt.

Text: Stefan Gfeller | Bilder: Mercedes-Benz

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ercedes-Benz liefert mit dem neuen SL die Ausnahme, welche die Regel bestätigt, dass Fahrzeugmodelle mit jedem Generation immer schwerer werden: Mit einem Gewicht von 1685 kg wiegt der neue SL 350 ganze 140 kg (7,7 %) weniger als sein Vorgänger; beim SL 500 mit nun 1785 kg sind es immer noch 125 kg (6,5 %) weniger. Beachtenswert sind diese Zahlen besonders, da das Lastenheft bei der Entwicklung mehr Komfort, mehr Leistung bei deutlich reduziertem Verbrauch und weniger Emissionen sowie einen steiferen Rohbau und noch mehr Sicherheit vorschrieb – Ziele, welche einem geringeren Fahrzeuggewicht nicht eben förderlich sind.

Leichtbau in allen Bereichen Zu den Leichtbaumassnahmen gehören die Umstellung des kompletten Rohbaus auf Aluminium (Gewichtseinsparung 110 kg) und die Magnesium-Kunststoff-Bauweise des Variodach-Vorderteils und der CSäule sowie weitere Optimierungen an der Konzeption von Rohrrahmen, Hutablage, Heckscheibenrahmen und Gestell des Variodaches (-15 kg). Die bereits für den Vorgängertyp weitgehend gewichtsoptimierte Vierlenker-Vorderachse erhielt zudem Achsschenkel und Federlenker aus Aluminium. Nun bestehen beide Vorderachshälften komplett aus diesem Werkstoff.

Der Integralträger für Vorderachshälften, der Lenkgetriebe sowie Motor aufnimmt, ist ebenfalls in

Die neuste Generation (R 231) der SL-Baureihe von Mercedes-Benz vereint Sportlichkeit mit Komfort und Sicherheit unter einem Aluminium-Kleid mit Variodach.

Aluminiumbauweise ausgeführt (total -11 kg).

Dünnere Windschutzund Heck­scheiben (je -1 kg) und eine geänderte Sitzstruktur mit neuen Verstellmotoren (insgesamt -11 kg) sowie Detailoptimierungen wie Radschrauben mit gewichtsoptimiertem Kopf (gesamthaft ca.

-0,25 kg) sind weitere Beispiele

aus einer umfangreichen Liste an Leichtbaumassnahmen.

Durch ein neues FrontbassSystem der Audioanlage entfallen zudem eine separate Bassbox und Türlautsprecher (-4 kg): Das neuartige System nutzt den freien Bauraum in den Aluminium-Hohlstrukturen vor dem Fussraum als Resonanzvolumen für die Basslautsprecher.

Beim 4,7-l-V8 des SL 500 sorgt je ein Abgasturbolader pro Zylinderbank für genügend Frischluft in den Zylindern.

Sparsame Hochleistung Nach der S-Klasse und dem CLS kommt die neue «BlueDIRECT»Motorengeneration nun auch im SL zum Einsatz. Der V8 des SL 500 leistet aus 4663 cm3 Hubraum 320 kW/435 PS und damit trotz rund 0,8 l weniger Hubraum rund 12 Prozent mehr als sein Vorgänger. Gleichzeitig stieg das maximale Drehmoment von 530 auf 700 Nm – ein Plus von 32 Prozent. Der Verbrauch liegt dagegen um bis zu 22 Prozent tiefer.

Das V6-Triebwerk des SL 350 schöpft gegenüber dem Vorgänger aus unverändert 3499 cm3 Hub­raum nun 225 kW/306 PS. Damit leistet es zwar 7 kW weniger als der Motor des Vorgängers, da gleichzeitig das maximale Drehmoment von 360 auf nun 370 Nm stieg, ist allerdings kein Leistungsverlust spürbar.

Ausserdem glänzt der neue V6 mit sehr guten Verbrauchswerten. Er begnügt sich mit 6,8 l auf 100 km und ist damit fast 30 Prozent sparsamer als sein Vorgänger.

Der Bankwinkel des 3,5-l-V6-Saugmotors wurde von 90° auf 60° verkleinert.

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Mercedes-Benz SL (R 231) Laufsteg

77 Dank der Sparsamkeit beider Motoren konnte übrigens das Volumen des Benzintanks von 80 auf 65 l reduziert werden. Dennoch steht eine grössere Reichweite als beim Vorgänger zur Verfügung.

Bewährte Basis Sowohl der neue V6 als auch der neue V8 wurden von ihren Vorgängern abgeleitet. Kurbelgehäuse, Kolben und Zylinderköpfe bestehen aus Aluminium, Kurbelwelle, Pleuel und Ventile sind aus speziellem Schmiedestahl gefertigt. Nahezu alle Details wurden jedoch mit den Zielen Verbraucheinsparung sowie erhöhter Leistung und Laufkultur neu entwickelt oder überarbeitet.

Beim V8 kommt je ein Abgasturbolader pro Zylinderbank zum Einsatz, und beim V6-Saugmotor stellt der von 90° auf 60° verkleinerte Bankwinkel die markanteste Veränderung dar, wodurch die Ausgleichswelle gegen Schwingungen erster Ordnung entfallen konnte.

Die weiterentwickelte Direkteinspritzung der 3. Generation mit strahlgeführter Verbrennung und Piezo-Injektoren bietet in Verbindung mit einer Multi-Spark-

Ignition weitere Möglichkeiten zur Verbrauchsoptimierung – beim V8 durch ein weiterentwickeltes homogenes Brennverfahren, beim V6 durch ein neues Schichtladeverfahren mit deutlich erweitertem Kennfeldbereich im verbrauchsoptimalen Magerbetrieb. Zusammen mit der ECO Start-Stopp-Funktion, Schaltpunktverschiebung und Reibleistungsreduzierung wurden so Verbesserungen im Fahrverbrauch bis zu 30 Prozent möglich.

Zudem wurde die Leistungsaufnahme von Nebenaggregaten abgesenkt. Dazu zählen eine optimierte Wasserpumpe mit Wärmemanagement der 2. Generation, eine geregelte Ölpumpe, eine mengengeregelte Treibstoff-Hochdruckpumpe sowie ein intelligentes Generatormanagement.

Shift-by-Wire Alle SL-Modelle erhalten serienmässig das Automatikgetriebe «7G-TRONIC PLUS». Die sechste Generation der seit 1960 von Mercedes-Benz entwickelten und produzierten Stufenautomaten wurde im Vergleich zum Vorgänger noch einmal gründlich überarbeitet

Die Vierlenker-Vorderachse wurde weiter gewichtsoptimiert: Nun sind auch Achsschenkel und Federlenker aus Aluminium.

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Das adaptive Wisch-Wasch-System «MAGIC VISION CONTROL» verfügt über WischwasserAustrittsöffnungen über die ganze Länge des Wischerblatts. Das komplette System – inklusive der Wischerblätter – kann auf Wunsch beheizt werden.

und bezüglich Verbrauch und Komfort optimiert. Die neue Generation des Drehmomentwandlers bietet ein verbessertes dynamisches Ansprechverhalten und eine Reduktion des Geräusch- und Vibrationsniveaus dank eines neuen Hydraulikkreislaufs, weiterentwickelter Dämpfer und einer optimierten Wandlerüberbrückungskupplung.

Als erstes Fahrzeug mit Automatikgetriebe ist der neue SL mit der «DIRECT SELECT»-Schaltung in der Mittelkonsole ausgerüstet. Ihr kleiner, an einen hochwertigen Joystick erinnernder Steuerungshebel schaltet das Getriebe über Shift-byWire-Technologie. Wahlweise kann über Schaltpaddles am Lenkrad geschaltet werden; der Motor nimmt das Gas im manuellen Programm über eine steilere Pedalkennlinie noch spontaner an.

Detailarbeit am Fahrwerk An der Vorderachse wurde das bewährte Prinzip der Vierlenkerachse mit den zwei einzelnen Lenker (Zugstrebe und Federlenker), die an die Stelle eines unteren DreiecksQuerlenkers treten, aus der Vorgängerbaureihe übernommen. Bei der Raumlenker-Hinterachse bestehen zur Reduzierung der ungefederten

Massen fast alle Radführungsteile aus Aluminium. Auch der Fahrschemel ist aus Aluminium mit belastungsgerecht angepassten Blechstärken gefertigt. Der gewichtsreduzierte Hinterachsträger besteht aus hochfestem Stahl.

Der SL fährt serienmässig mit einer semiaktiven Verstelldämpfung: Die Federbeine kombinieren eine Stahlfeder mit einem kontinuierlich verstellbaren Dämpfer, dessen Dämpfungseigenschaften sich über ein elektrisch angesteuertes Ventil variieren lassen.

Auf Wunsch ist wie bereits im Vorgänger das aktive Federungsund Dämpfungssystem Active Body Control ABC erhältlich. Wirksame Stellglieder dieses Systems sind Federbeine, bei denen in Reihe zur Stahlfeder ein hydraulischer Stellzylinder angeordnet ist. Fährt dieser Zylinder ein und aus, verstellt er dadurch aktiv die Länge der Feder und damit die Federkraft im Federbein. Mit dieser Technik passt eine Regelelektronik das Fahrwerk permanent und ohne spürbare Verzögerung der Fahrsituation und dem Fahrbahnzustand an. Zudem kann damit auf Drehstäbe an Vorder- und Hinterachse verzichtet werden.

KUPPLUNGEN ER G Ä R T D A R R H A F DACHBOXEN

technik MCE-5 VCRi

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Fahrbarer Prototyp mit neuster Motorenversion

Aufgeladenes, variables Epsilon Die «AUTO&Technik» begleitet die Entwicklung des MCE-5-Motors seit fünf Jahren. Was zuerst als Saugmotorvariante in Erprobung war, wird mittlerweile mit Stufenaufladung zwangsbeatmet. Die neuste Version des Hubkolbenmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis (Epsilon) konnte anlässlich einer Testfahrt in einem Protoypenfahrzeug live erfahren werden. Aus den vier Zylindern und 1,5 Liter Hubraum können 480 Nm bei 1800/min und eine maximale Leistung von 180 kW/245 PS bei 5300/min realisiert werden.

Text: Andreas Senger | Bilder: MCE-5; Büro Senger

M

CE-5 existiert als Entwicklungsfirma seit dem Jahr 2000. Am Automobilsalon Genf vor vier Jahren machte die Firma mit einem kleinen Ausstellerstand auf sich aufmerksam. Den damaligen Entwicklungstand haben wir in der «AUTO&Technik»-Ausgabe 5/2008 dokumentiert. Im Februar 2011 publizierten wir die weiteren Entwicklungsschwerpunkte, gar­ niert mit den technischen Konstruktionsdetails.

Mittlerweile wurde von den 49 Angestellten im französischen Lyon weiter geforscht und das Projekt vorwärts gebracht. Die neuste Ver­sion des unkonventionellen Trieb­werks verfügt über viele Detailverbesserungen und vor allem über eine Stufenaufladung. Die beiden in Reihe geschalteten Abgasturbolader von Zulieferer BorgWarner verleihen dem Vierzylinder-Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung richtiggehend Flügel.

Drehmomentbiss und hohe Elastizität Beim Zündschlüsseldreh erwacht der Testmotor im Versuchsträger Peugeot 407 zum Leben. Zu Beginn stellt man einen etwas rauen Motorlauf fest. Der Benzindirekteinspritzer arbeitet in der Kaltstartphase akustisch eher wie ein Dieseltriebwerk.

Bereits nach einigen Metern Fahrt wird das Verbrennungsgeräusch jedoch leiser.

Die ersten Kilometer gehören der Aufwärmung des Motors. Ein spezielles Anzeigeinstrument präsentiert die aktuellen Verdichtungsverhältnisse in jedem Zylinder. Je nach Gaspedalstellung (Last) und Motordrehzahl

Auf dem Grundkonzept der bisherigen Motor­ varianten wurde aufgebaut: Die Ingenieure verpassten dem Triebwerk variable Steuerzeiten für die Ein- und Auslassnockenwelle; eine Benzindirekteinspritzung sorgt für hohe Innenkühlung und eine Stufenaufladung für hohe Füllungswerte.

variiert das Verdichtungsvehältnis zwischen 6:1 und 15:1. Durch die Stufenaufladung, mit raschem Ansteigen des Ladedrucks schon nach Verlassen der Leerlaufdrehzahl, und die Benzindirekteinspritzung ergibt sich die Möglichkeit, durch die innere Kühlung und die gute Füllung des Motors mit hohen Innendrücken und somit hohem thermischen Wirkungsgrad zu fahren.

Schub aus wenig Hubraum Als der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat, ist es an der Zeit, dem Konzept auf den Zahn zu fühlen.

Beim Beschleunigen aus dem Stand vergeht eine kurze Bedenkzeit, bis sich der Ladedruck aufbaut. Schon

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bei 1800/min ist der maximale Ladedruck von 3,8 bar absolut (rund 2,8 bar effektiv) erreicht und durch die Kolbenkraft wird über den Zwi-

schenhebel, der als einseitiger Hebel eine Kraftübersetzung ermöglicht, ein maximales Drehmoment von 480 Nm am Kurbelzapfen erzielt.

Durch die Stufenaufladung mit zwei Abgasturboladern des Zulieferers BorgWarner (im Bild rechts rot glühend) erreicht die neuste Generation des MCE-5-Motors ein hohes Drehmomentmaximum bei geringen Drehzahlen: Aus 1.5 Liter Hubraum vermag das Triebwerk 480 Nm bei 1800/min auf die Kurbelwelle zu stemmen. Diese Werte erreichen nur Motoren mit doppelt so grossem Hubraum.

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MCE-5 VCRi technik

79 Interview mit Vianney Rabhi

Von der Skizze zum Prototypen Vianney Rabhi entwickelt seit 1991 an einem Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis. Im Jahr 1997 konnte der Agrartechniker den ersten MCE-5-Motor patentieren und drei Jahre später die MCE-5 Development SA gründen. «AUTO&Technik» sprach mit dem Direktor Interview: Andreas Senger Strategie und Entwicklung über die neuste Entwicklungsstufe.

A&T: Herr Rhabhi, Ihre Erfindung verdient Bewunderung. Ohne direkte Unterstützung von Automobilherstellern haben Sie eine Idee für einen innovativen Motor von der CAD-Skizze zum lauffähigen Prototypen gebracht. Was waren die Schwierigkeiten auf diesem Weg? Motorlagerung, Auspuffanlage und Motorperipherie entsprechen dem Peugeot-Serienmotor: Der MCE-5-Motor wurde eingebaut, um sein Potential im Fahrbetrieb zu zeigen.

Bei Volllast lässt die Motorsteuerung das Verdichtungsverhältnis auf das Minimum fahren. Das heisst, es entsteht oberhalb des Kolbens im OT ein grösst möglicher Verdichtungsraum. Durch die hohe Aufladung und die Benzindirekteinspritzung wird eine gute Füllung erreicht, ohne dass das Benzin-Luft-Gemisch sich selber entzündet (klopfende Verbrennung).

Im speziellen Display wechselt nun die Anzeige für das Verdichtungsverhältnis langsam gegen die Ziffer 15, wenn das Gaspedal gelöst und das Fahrzeug sich bei Tempo 100 in die Autobahnkolonne eingereiht hat. Die extrem hohe Verdichtung sorgt im Teilllastbetrieb für einen geringen Verbrauch.

Noch ein Wort zum Geräuschniveau: Der Tester vergass bei der Rückfahrt über die Autobahn das Einlegen des 6. Ganges bei Autobahngeschwindigkeit. Obwohl der Versuchsträger nicht dämmungsoptimiert ist, die Motorlager nicht

Vianney Rabhi: Der Weg war tatsächlich nicht immer einfach. Einige Motorenteile mussten diverse Male neu konstruiert werden, einige haben wir bis zu 15 Mal überarbeitet. Eine weitere Hürde ist die Finanzierung der Entwicklung und die Umsetzung der Idee für die Grossserie. Heute sind einige Automobilhersteller an unserer Idee interessiert.

Der Motor verfügt über eine aufwändige Mechanik, welche eine höhere innere Reibung und mehr bewegte Masse im Kurbeltrieb aufweist als konventionelle Hubkolbenmotoren.Doch sind die Vorteile punkto Thermodynamik durch das variable Verdichtungsverhältnis hoch. Wie gross sind die jeweiligen Vor- und Nachteile?

Schon ein konventioneller Verbrennungsmotor ist komplex. Unser Motor verfügt zwar über einen speziellen Kurbeltrieb, der aber entgegen der landläufigen Meinung nur eine geringfügige Reibung aufweist. Die Seitenkraft des Kolbens durch die Schrägstellung des Pleuels entfällt. Der Vorteil liegt dank variabler Verdichtung im gesteigerten thermodynamischen Wirkungsgrad. Durch das hohe Drehmoment wird zudem die Betriebsdrehzahl gesenkt und damit der Verbrauch minimiert.

Der Vorteil des Gesamtwirkungsgrads von Downsizing-Motoren veranlasst viele Auto-

angepasst wurden und auch die Auspuffanlage dem Serienstand entspricht, darf der MCE-5-Motor als laufruhig taxiert werden. Gefallen hat vor allem sein transientes Verhalten. Die beim Losfahren

Als Versuchsträger wurde ein rund 1,6 Tonnen schwerer Peugeot 407 gewählt. Der 1.5-LiterMotor konnte auf der Testfahrt unter Beweis stellen, dass er die Limousine flott bewegen kann.

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mobilhersteller, zwei- oder dreizylindrige Kleinstmotoren mit Abgasturboaufladung in der Kleinwagenklasse und aufgeladene Vier­ zylindertriebwerke für die Mittel- und Oberklasse auf den Markt zu bringen. Was sind die technischen Vorteile des doch bauaufwändigeren MCE-5-Motors?

Unter dem Gesichtspunkt des Downsizing bietet der MCE-5-Motor punkto Leistung und Drehmoment grosse Vorteile und punktet auch im Bereich Verbrauch. Das variable Verdichtungsverhältnis in Kombination mit einer Hochaufladung kann kein anderer Hersteller bieten. Wir sind daran, das «right sizing» zu forcieren. Den Motor also auf die Bedürfnisse eines Fahrzeuges zu adaptieren und mit dem Einsatz eines variablen Ventilsteuerung und einer gekühlten Abgasrückführung Verbrauch und Emissionen weiter zu senken.

Die Probefahrt mit der neusten Entwicklungsstufe hat mich beeindruckt. Die Stufenaufladung harmoniert beinahe perfekt mit der Steuerung der variablen Verdichtung. Wo lagen die Probleme bei der Abstimmung?

Die Testfahrzeuge überzeugen in der Tat. Um den Herstellern die Vorteile des Konzeptes zu demonstrieren, eignet sich die erfahrbare Variante am Besten. Für die Entwicklung war es wichtig, nicht nur auf dem Prüfstand das Konzept weiterzubringen, sondern auch im Alltagsgebrauch zu testen.

Gemäss Ihren Angaben sind einige Hersteller am MCE-5-Konzept interessiert. Wann darf mit einer Serienproduktion gerechnet werden?

festgestellte Anfahrschwäche ist im Beschleunigungsbetrieb nicht mehr spürbar. Die Übergänge von Teil- zu Volllast werden ohne Verzögerung vom Triebwerk umgesetzt.

Entsprechend ist die Ansteuerung der phasenverschiebbaren Ein- und Auslassnockenwellen im Verbund mit der Steuerung des Verdichtungsverhältnisses auf einem hohen Niveau gelungen. Ökonomische und technische Vorteile Ein Drehmomentverlauf wie bei einem Dieselmotor gepaart mit Emissionen eines topmodernen Benzinmotors (Euro VI wird unterboten): die Vorteile des Triebwerks liegen technisch auf der Hand.

Gemäss MCE-5 soll der aufwändige Kurbeltrieb pro Motor in der

Der geistige Vater und Chefkonstrukteur des MCE-5-Motors Vianney Rabhi.

Verschiedene Automobilhersteller wollen im Verlauf dieses Jahrzehnts mit der Produktion des VCR-Motors (Variable Compression Ratio) starten. Wir haben aktuell intensive Gespräche mit mehreren Herstellern über technische und strategische Fragen. Eine erste mögliche Kommerzialisierung des MCE-5-Motors könnte im Jahre 2016 erfolgen.

Welche weiteren Entwicklungsschritte sind in Planung?

Wir werden eine 3-Zylinder-Variante für kleinere Fahrzeuge entwickeln. Dieser Motor wird über einen kühlflüssigkeitsgekühlten Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie verfügen. Ausserdem statten wir ihn mit einer speziellen Zündanlage aus, um auch bei hohen Abgasrückführungsraten das Benzin-Luft-Gemisch sicher zünden zu können. Diese Variante wird vor allem für Kleinwagen in Europa von Vorteil sein.

Grossserienproduktion auch nur 300 Euro mehr kosten.

Ein Dieselpartikelfilter für ein gleich starkes Selbstzündertriebwerk ver­schlingt in der Produktion den gleichen Betrag. Rechnet man noch eine DeNox-Anlage dazu, wächst die Differenz vom MCE5-Motor zu einem vergleichbaren Selbstzünder auf 650 bis 1300 Euro (je nach Hubraum). Ein Vollhybridsystem kostet mit 3000 Euro für ein 100-kW-Gesamtleistungsfahrzeug deutlich mehr.

Das Konzept des MCE-5-Motors überzeugt. Der Verbrauch im Versuchsträger wird mit 6,5 l/100 km im EU-Gesamtverbrauch angegeben.

Mit Start-Stopp-System und externer, gekühlter Abgasrückführung soll dieser aber noch spürbar sinken.

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technik Hyundai Kia Automotive Group DCT-Getriebe

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V

or Jahren wurden die koreanischen Hersteller milde belächelt: Sie produzierten günstige Fahrzeuge mit eher hemdsärmeliger Technik.

Diese Zeiten sind vorbei. Hinter der Hyundai Kia Automotive Group stehen Industriegiganten, welche praktisch in allen Industriesparten Produkte herstellen: Vom Handy bis zum Öltanker.

Nicht verwunderlich, dass beim Grossunternehmen der Ehrgeiz besteht, eigene Technikideen in die Tat umzusetzen. Das neu lancierte DCT-Doppelkupplungsgetriebe (Dual Clutch Transmission) wurde zwar in Zusammenarbeit mit dem Kupplungsspezialisten LUK aus Deutschland entwickelt. Viel Know-how bringen die Koreaner aber selber ein.

Vorerst für eine Motorisierung Das neue DCT-Getriebe wird vorläufig für eine Ottomotor-Variante in den Modellen Hyundai Veloster und Kia cee'd eingesetzt. Der 1.6-GDIVierzylinder Saugmotor verfügt über eine maximale Leistung von 103 kW/140 PS bei 6300/min und einen Drehmomentbestwert von 167 Nm bei 4850/min.

Das Antriebsdrehmoment wird auch beim DCT-Getriebe wie bei den bisher bekannten Doppelkupplungsoder Direktschaltgetrieben über

Bei der Entwicklung der Kupplungstechnik hat LUK mitgeholfen. Das 6-Gang-Doppelkupplungsgetriebe wird bei Hyundai/Kia in Eigenregie hergestellt und aktuell für Modelle mit einem 1.6-BDI-Motor angeboten.

automotive total:

Das neue DCT-Getriebe der Hyundai Kia Automotive Group wurde in Zusammen­ arbeit mit dem deutschen Kupplungs­ spezialisten LUK entwickelt. Das 6-GangDirektschaltgetriebe wird aktuell in zwei Modellen angeboten.

DCT – Double Clutch Transmission

Eigengewächs aus Korea mit Deutschem Support Die koreanische Hyundai Kia Automotive Group überraschte in den vergangenen Monaten mit immer neuen Fahrzeugmodellen. Der Hyundai Veloster und der Kia cee'd sind nun mit einem SechsgangDoppelkupplungsgetriebe aus eigener Produktion bestellbar. Die Kupplungstechnik steuert LUK aus Deutschland bei. Wir schauen dem Neuling ins Getriebegehäuse.

Text: Andreas Senger | Bilder: Hyundai/Senger zwei Kupplungen in das Getriebegehäuse geführt. Dort werden die ungeraden und geraden Gänge auf zwei Teilgetriebe aufgeteilt.

Die ungeraden Gänge werden über eine Vollwelle, die geraden Gänge inklusive Rückwärtsgang über eine Hohlwelle mit Drehmoment und Drehzahl versorgt.

Damit die Synchronisierung rasch und möglichst verschleissfrei von­ statten geht, verpasst Hyundai/ Kia dem 1., 2. und 3. Gang eine Drei­fachkonussynchronisation wäh­ renddessen die Gänge 4 bis 6 sowie der Rückwärtsgang über

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eine einfache Synchronisierung in BorgWarner-Ausführung verfügen.

Lange Lebensdauer der Kupplungen Damit eine lange Lebensdauer der beiden Trockenkupplungen von mindestens 300'000 km erreicht werden kann, wurde Material und Durchmesser entsprechend gewählt. Die Kupplung für die ungeraden Gänge verfügt zudem über 1,5 mm mehr Reibbelag, weil sie als Anfahrkupplung einem grösseren Verschleiss unterworfen ist. Um Drehschwingungen effizient zu dämpfen, verfügt der an das DCT angeflanschte Motor

über ein Zweimassenschwungrad.

Die Kupplungseinheit wiegt 5 kg.

Die beiden Kupplungen werden über je einen Aktuator angetrieben.

Die schnell drehenden Elektromotoren bewegen dabei über ein Gewindespindel eine Rolle, welche den Kupplungshebel betätigt. Eine Rückstellfeder bringt das System im Notprogramm oder als Unterstützung im Normalbetrieb wieder in den Ausgangszustand. Die Kupplungen sind bei stromlosem Zustand der Aktuatoren geöffnet, damit bei einer Störung des Systems nicht zwei Kupplungen gleichzeitig kraftschlüssig sind.

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Hyundai Kia Automotive Group DCT-Getriebe technik 2. 1,96; 3. 1.3; 4. 0,94; 5. 0,94; 6.

0,74 sowie der Rückwärtsgang 4,53.

Die Ausgleichsgetriebeübersetzung beträgt für die Gänge 1 bis 4 4,81 und für die Gänge 5/6 und R 3,67.

Die Getriebesteuerung des DTC wird über C-CAN-Bus mit Sensorsignalen von Motor, ESP und Armaturenbrett versorgt.

Um während des Betriebes das Lüftspiel der Beläge konstant zu halten, verfügen beide Reibungskupplungen über eine mechanische Nachstellung. Damit wird der Ausrückweg der beiden Kupplungsaktuatoren in etwa gleich gehalten.

Auch die Gänge werden über elektrische Schaltaktuato­ ren ein­ gelegt. Einer verschiebt den Schalt­ finger nach oben oder unten, der andere dreht ihn. Eine Sperr- und Freigabenase sorgt dafür, dass nicht zwei Gänge einer Eingangswelle gleichzeitig eingelegt werden kön-

Die elektrisch angetriebenen Kupplungsaktuatoren betätigen über eine Gewindespindel den Ausrückhebel einer Kupplung. Beide Kupplungen sind im stromlosen Zustand ohne Kraftübertragung, damit bei einem Ausfall nicht beide Kupplungen gleichzeitig im Eingriff sein können.

nen. Sowohl die Kupplungs- wie auch die Schaltaktuatoren werden von Hallgebersensoren überwacht, d.h. ihre Position wird dem Steuergerät TCU (Transmission Control Unit) übermittelt.

Die Übersetzungsverhältnisse der Gänge lauten wie folgt: 1. 3,62;

Rechner und Bussystem auf Draht Von drei anderen Steuergeräten erhält das TCU via C-Can-Bus Informationen: Neben denjenigen vom Motorsteuergerät ECU (Engine Control Unit) und vom ESP-Steuergerät sind Informationen des Kombiinstruments unerlässlich. Um die Schaltvorgänge präzise zu steuern, werden auch die Getriebesensorsig­ nale (Bild links, Sensoren rechts vom TCU) benötigt. Wenn ein Sensor oder ein Aktuator ausgewechselt wird, muss dasTCU neu angelernt werden.

Mittels Diagnosetester wird die Getriebesteuerung in drei Sequenzen adaptiert. Nachdem die Parameter der Werte zurückgesetzt sind, erfolgt das Durchschalten der Gänge.

Anschliessend werden die beiden Kupplungsaktuatoren neu angelernt.

Danach wird die Kupplung aufgrund des aktuellen Verschleisses justiert und als dritter Punkt die Schaltmuffenposition mit Hilfe der Ein- und Ausgangsdrehzahlen eruiert. In diesem abschliessenden Anpassungsprozedere werden die Schleifpunkte für die Kupplungen definiert, damit die Übergänge reibungslos und ruckellos funktionieren.

Der Schalt- und Wahlmotor der Gangsteuerung kann blitzschnell reagieren. Hallgeber übermitteln die jeweilige Position dem Getriebesteuergerät. Eine Sperr- und Freigabenase verhindert, dass zwei Gänge auf einer Welle gleichzeitig eingelegt werden können.

technik Technischer Rundgang

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T

echnische Modelle zu aktuellen Motoren und Antriebstechnik zeigten Audi mit dem Modell des aufgeladenen CNG-Fahrzeuges oder Alfa Romeo mit dem Schnittmodell des Motors mit Multiair-Ventilsteuerung. Die Stufenaufladung beim Zweiliter-OpelMotor und die Doppeleinspritzung (Direkt- und Saugrohreinspritzung) beim 4-Zylinder-Subaru-Boxer-Motor waren interessant und informativ, stellten aber keine technischen Weltneuheiten dar.

ZAS und Elektro bei AMG Die Zylinderabschaltung am AMG-V8Motor war aufsehenerregend, und das Beobachten des Schaltvorganges bei den Schaltstösseln der Rollenschlepphebel machte die Interessierten mit der Funktionsweise bekannt.

Ist der Schaltstössel gesperrt, stützt er den Schlepphebel ab und beim Nockendruck wird das Ventil betätigt. Ist der Schaltstössel nicht gesperrt, wird er durch die Nockenkraft zusammengedrückt und das Gaswechselventil bleibt geschlossen.

Auch das Modell des elektrisch betriebenen SLS war sehr beeindruckend. Schon die vordere Raumlenkerachse (Radaufhängung mit 4 Stablenkern plus einer Spurstange) mit den Pushrods und den liegenden Federbeinen erforderte ein Studium für sich. Die vor der Vorderachse liegenden Spurhebel und Spurstangenanlenkpunkte liessen Diskussionen zu Lenktrapez und Spurdifferenzwinkel aufkommen.

Weitere Diskussionen dürfen auch über ein 2 Tonnen schweres, breit bereiftes Fahrzeug und fast 400

Berufslernende aus unterschiedlichen Regionen der Schweiz arbeiten am gleichen Objekt, beantworten ihre Rundgang-Fragen und kommen vielleicht sogar ins Gespräch.

Highlights von heute stellen Stand der Technik von morgen dar

TECHNIK AM SALON Mehr als 1700 Berufslernende aus ca. 25 Berufsfachschulen der deutsch- und französischsprachigen Schweiz haben dieses Jahr den 82. Internationalen Automobilsalon besucht und das zum 15.

Mal erschienene Arbeitspapier «Technischer Rundgang» bearbeitet. Sie haben neben der automobilen und sozialen Welt des Salons auch die technischen Ausstellungsobjekte gesehen und Highlights entdecken können, welche morgen als Stand der Technik gelten werden.

Text und Bilder: Andreas Lerch

kW starkes Auto entstehen, wenn bekannt wird, dass es mit einer Batterieladung 170 km weit komme.

Bedenkt man, dass die Batterien über eine Speicherkapazität von 48 kWh oder 172800 kJ verfügen, errechnet sich ein energetisches Benzinäquivalent von knapp 6 Liter.

AGVS und ESA Am AGVS-Stand lösten die Lernenden Fragen zum ausgestellten Mini. Von dieser Organisation wird

AMG 5.5-l-V8-Motor mit Zylinderabschaltung. Im linken Bild wird das Ventil geöffnet, im rechten wird der Schaltstössel zusammengedrückt.

die Ausbildung im Autogewerbe definiert und organisiert. Dort können Lernende jeweils auch direkt und an der richtigen Adresse ihre Fragen bezüglich Ausbildung und berufliche Laufbahn stellen.

Die ESA hat mit dem vor einem Jahr gegründeten «MechaniXclub» zu der Organisation des «Technischen Rundganges» beigetragen. In ihrem Zelt konnten sich die Berufslernenden auch im Bremsbelagwechsel üben und den Kontakt zu Clubmitgliedern

aufnehmen. Der MechaniXclub und der Verlag AUTO&Wirtschaft haben die attraktiven Preise des RundgangWettbewerbes gespendet. Der Gewinner des Hauptpreises ist Simon Zwahlen von der Central­ garage Grünen. Er erhält einen Satz Leichtmetall-Räder eigener Wahl aus dem ESA-Sortiment. Die anderen Gewinner sind auf folgenden Websites downloadbar: www.auto-wirtschaft.ch www.mechanixclub.ch

Der 2-Liter-Dieselmotor von Opel mit der Stufenaufladung und zwei Ladeluftkühlern.

Ladeluftkühler und Luftführung können auch hier Diskussionen auslösen.

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84 04/12 CARROSSERIE

Telegramm

Mit dem wasserbasierten Lacksystem Standoblue lackiert Gianni Piccinni in Illnau die Fahrzeuge. Dass sein Herz ganz besonders für den Fiat 500 schlägt, zeigt das Bild. Zur Reproduzierung der Originalfarbtöne nutzt der Fachbetrieb das zuverlässige Farbtonmessgerät Genius. Diese Farbtöne werden dann mit modernen Rezepturen nachgestellt; sie sind oftmals bedeutend lichtechter und farbbeständiger als die ursprünglichen Farbrezepte. www.andrekoch.ch

Gut ausgeleuchtet: Bereits nah am Ziel scheint dieses Bild zu sein. Hans Eigenmann (4. von links) inmitten seines Teams, das gespannt auf den Fotografen fokussiert ist.

Eine Werbekampagne auch für die Schweiz

SO ENTSTEHT CREATING TOGETHER Das hat es bislang noch nicht gegeben: Schraubenfedern aus Verbundstoff. Die italienische Unternehmensgruppe Sogefi hat ein umweltfreundliches Verfahren entwickelt, mit dem Schraubenfedern nun auch aus Verbundwerkstoffen (Glasfasern und Epoxidharz) gefertigt werden können. Diese sind leichter, halten länger und bieten höheren Komfort. www.sogefigroup.com

Ein neues Fixpreissystem für Kleinschadenreparaturen kommt. Car4rep heisst das Franchisesystem, das mit den Dosen von Spraymax Reparaturen in maximal A3-Grösse zum Fixpreis anbietet. Wir kommen in der nächsten Ausgabe ausführlich auf das interessante Angebot zurück. www.car4rep.ch

Sikkens ist daran, eine neue Werbekampagne auf die Beine zu stellen, bei der ihre besten Kunden im Zentrum stehen. Die Idee dahinter ist das Programm «Creating together», das in ­Zusammenarbeit mit dem Formel-1-Rennstall McLaren begonnen hat.

Text/Bilder: Roland Hofer

N

un werden ausgewählte Betriebe, die mit SikkensProdukten arbeiten, positiv ins Bild gesetzt werden.

Dieses partnerschaftliche Vorgehen mit innovativen Betrieben generiert Nachhaltigkeit und unterstützt die Lancierung neuer Produkte.

Vor wenigen Tagen wurden die ersten Sujets in der Schweiz aufgenommen. AUTO&Carrosserie durfte dabei sein, als der Fotograf René Kappeler aus Wetzikon das Bild in der Carrosserie Eigenmann in Urdorf in Szene setzte. Nachdem sich alle Mitarbeiter mit einem Sikkens-Shirt uniformiert hatten, verstand es der Profi, die Menschen kreativ zu positionieren und ihnen Lockerheit einzuimpfen. Nach mehreren Probedurchgängen entlockte er allen ein strahlendes Lächeln, indem er eine Figur das Lied «Ewigi Liebi» singen liess. Während rund einer halben Stunde wurde hart gearbeitet. Danach konnten alle wieder an ihre Arbeit, der Fotograf packte seine Scheinwerfer,

Gruppenbild mit Familie Eigenmann: Noch bevor es ernsthaft zur Sache ging, gruppierte René Kappeler die ganze Familie zwischen die Mitarbeiter und den flügelbewehrten Porsche. Die Puppe tat ihre Wirkung.

Blitzlampen und sonstigen Utensilien wieder ein. Natürlich, um an den beiden nächsten Tagen wieder je ein Sujet aufzunehmen – einmal bei

der Franz AG in Wettswil und einmal bei der Carrosserie de Beaumont in Fribourg. www.sikkenscr.ch

CARROSSERIE 04/12 85

AUTOSALON:

DIE HALLE 7 HATTE ES IN SICH Text/Bilder: Roland Hofer

Grosses Interesse: Die Halle 7 hat dem Fachpublikum einmal mehr viel geboten.

D

er Autosalon hat auch in diesem Jahr über 700‘000 Besucher nach Genf gelockt. Ein grosser Teil von ihnen hat auch die Halle 7 bei einem ausgiebigen Rundgang durchschritten. Dabei hatten Carrossiers und Autolackierer durchaus gute Chancen, Neuheiten aus ihrer Branche zu entdecken. Beispielsweise bei der ESA, wo uns Heinz Bachmann auf die neue Polierreihe «Facdos» aufmerksam machte. Nur ein paar Schritte weiter zeigte er uns das neuartige, clevere Reinigungssystem, bei dem die Lackierpistole mittels eines Magneten befestigt wird.

Bei Glas Trösch haben professionelle Scheibenwechsler mit Sicherheit den «Scheibenlift» von Goldib gesehen, mit dem schwere Lastwagenund Busscheiben ohne grossen Kraftaufwand in die richtige Höhe gebracht werden können. Auf dem massiv vergrösserten Stand von Carbesa fielen die neu ins Sortiment aufgenommenen Celette-Richtbänke und Schweissmaschinen auf.

Sie ergänzen das Verbrauchsmaterial im breiten Angebot der Oensinger-Firma.

Alles für die Autoreparatur: Die Carbesa hat ihr Angebot um die Celette-Richtbänke und Schweissapparate erweitert.

Komplettes Polierset: Neu führt die ESA das vollständige Polier- und Finishset von Facdos in ihrem Sortiment.

Magnetisch gehalten: Der Lackierpistolenreiniger bei der ESA wurde um eine magnetische Klemme erweitert, mit der die Pistole an ihrem Platz gehalten wird.

Da sind Profis am Werk: Blutech mit dem Leadprodukt Car-O-Liner (Richt- und Vermessungssysteme) lockte viele Besucher an.

Wie immer war Roger Blum, der Chef bei Blutech intensiv damit beschäftigt, den Interessenten auch komplizierte Vorgänge leichtfasslich darzulegen. Neben den auffallenden Richt- und Vermessungssystemen von Car-O-Liner füllten komplexe Schweissgeräte sowie das Angebot an Richtwinkelsätzen das Areal.

Scheibenheber: Mit dem Goldib-Scheibenlift auf dem Stand von Glas Trösch wird die Arbeit beim Scheibenwechsel an Reisebussen und Lastwagen erheblich erleichtert.

86 04/12 bezugsquellen aluräder

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