Elektromobilität und Leichtbau

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Elektromobilität und Leichtbau kombinieren

Welches Potenzial die Kombination von Elektromobilität mit Leichtbauansätzen hat, zeigt die ZF Friedrichshafen AG am Beispiel eines Innovationsträgers auf Kleinwagenbasis. In ihm ergänzen Leichtbau-Fahrwerkkomponenten den elektrischen Achsantrieb inklusive Wechselrichter und erhöhen so gleichzeitig sowohl die Reichweite als auch die Fahrdynamik. Der Elektroantrieb des ZF-Innovationsträgers ist auf künftige Anforderungen im urbanen Verkehr zugeschnitten – das zentral auf der Achse positionierte Antriebsmodul bietet 90 Kilowatt mechanische Leistung und hohe Drehmomente schon bei niedrigen Drehzahlen. Das elektrische Achsmodul kann als effizienter Antrieb für rein elektrische Klein- und Kompaktwagen oder als elektrische Hinterachse im Achshybrid eingesetzt werden.

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Vorderachs-Federbein bis zu 50 Prozent leichter

Im ZF-Innovationsträger wurden die Leichtbaumaßnahmen im Fahrwerk optimal an die spezifischen Anforderungen der Elektromobilität angepasst: Die Gewichtseinsparung trägt direkt dazu bei, die Reichweite oder die Zuladung von elektrisch angetriebenen Pkw zu erhöhen. Leichtbaumaßnahmen verringern nicht nur die bewegten Massen und damit die aufzuwendende Energie, sondern sie erhöhen dadurch besonders bei Elektrofahrzeugen die im Vergleich zum konventionellen Antrieb geringere Reichweite. An der Vorderachse des ZF-Innovationsträgers übernimmt ein Leichtbau-Federbein-Radträgermodul aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) die Dämpfung und Radführung. Innovatives FVK-Design sorgt dabei für eine glatte Oberfläche. Die Gewichtseinsparung ist enorm: Im Vergleich zur Standardausführung aus Stahl sind es bis zu 50 Prozent. Ebenfalls an der Vorderachse ersetzt eine Pendelstütze in Hybridbauweise das konventionelle Bauteil aus Stahl. Zur Gewichtseinsparung von bis zu 16 Prozent trägt ZF hier durch den kombinierten Einsatz von Kohlefaser, spritzgegossenem Polyamid und hochfestem Stahl bei.

Neue Verbundlenker-Hinterachse

Darüber hinaus reduzierten die ZF-Ingenieure mit einer neuartigen Verbundlenker-Hinterachse im Innovationsträger nicht nur Gewicht, sie steigern damit auch die Variabilität. Denn dank eines Stabilisator-Wechselkonzepts lässt sich das Wankverhalten je nach Kundenwunsch unterschiedlich auslegen. Diese Schnittstelle bietet die Möglichkeit, Faserverbund-Stabilisatoren anzubinden und so weiteres Gewicht zu senken – bis zu 50 Prozent beispielsweise im Falle des CFK-Stabilisators, den ZF im Innovationsträger verbaut. Die ZF-Verbundlenker-Hinterachse ist aus Stahl und Kohlefaser-Verbundkunststoff konstruiert. Ideal kombiniert wird sie mit Leichtbau-Dämpfern von ZF, die durch den Einsatz von Aluminium in Kombination mit kunststoffumspritzten Dämpferlagern sowie durch konstruktive Optimierungen um bis zu 25 Prozent leichter sind als herkömmliche Dämpfer. Leichtbau spielt also eine zentrale Rolle, besonders bei den spezifischen Anforderungen der Elektromobilität: Bis auf den Luftwiderstand hängen letztlich alle verbrauchsrelevanten Fahrwiderstände von der Fahrzeugmasse ab.

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