ZF Friedrichshafen

Leichte Automobile

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Hauseigenes Composites Tech Center

Um unter anderem die Serienherstellung dieser Konzepte zu ermöglichen, hat ZF am Standort Schweinfurt Mitte 2013 das ZF Composites Tech Center eröffnet. Dort werden gezielt Prozesstechnologien für die Serienfertigung von Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoffen entwickelt und somit die Voraussetzung für die Serienreife vieler Leichtbaukonzepte geschaffen. Ein Leichtbau-Dämpfer mit einem Aluminium-Behälterrohr wird bereits seit einigen Jahren in Serie gefertigt. Seriennah hingegen sind der Leichtbau-Dämpfer von ZF in Alu-Leichtbauweise und ein Federbein in Stahl-Leichtbauweise. Mit dem Alu-Leichtbau-Dämpfer für die Hinterachse sind bis zu 25 Prozent weniger Gewicht realisierbar. Es handelt sich dabei um einen Einrohrdämpfer in Alu-Kunststoff-Hybridbauweise.

Beim Stahl-Leichtbau-Federbein für die Vorderachse werden ein Hybrid-Federteller aus Stahl-Kunststoff und eine hohle Kolbenstange sowie Behälterrohre mit variablen Wandstärken eingesetzt. Das Material ist dort verstärkt, wo es funktional erforderlich ist, die anderen Bereiche des Behälterrohrs sind möglichst dünn ausgelegt. Es ergibt sich eine Gewichtseinsparung von bis zu 20 Prozent. Sowohl beim Alu-Leichtbau-Dämpfer als auch beim Stahl-Leichtbau-Federbein wird die Gewichtseinsparung erst durch innovative Fügetechniken möglich, die hier erfolgreich zum Einsatz kommen.

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Innovationsträger auf Kleinwagenbasis

Die Leichtbaukompetenz von ZF hört aber nicht bei den heute schon serienfähigen und -nahen Produkten auf. Mit zahlreichen Konzepten intensiviert ZF das künftige Abspecken im Pkw-Fahrwerk. Welches Potenzial insbesondere die Kombination von Elektromobilität mit Leichtbau-Ansätzen hat, zeigt ZF am Beispiel eines Innovationsträgers auf Kleinwagenbasis. In ihm ergänzen Leichtbau-Fahrwerkkomponenten den elektrischen Achsantrieb inklusive Wechselrichter und erhöhen so die Reichweite und die Fahrdynamik des E-Autos. Der Elektroantrieb des 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 in einem Achshybrid eingesetzt werden.

40 Prozent leichteres Radträgermodul

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. Gewichtseinsparungen und die Reduktion ungefederter Massen bieten aber auch konventionell motorisierten Fahrzeugen Vorteile, weil sie Verbrauchseinsparung möglich machen und die Fahrdynamik erhöhen. An der Vorderachse übernimmt ein Leichtbau-Federbein-Radträgermodul aus Faser-Kunststoff-Verbund Dämpfung und Radführung. Innovatives FKV-Design sorgt dabei für eine glatte Oberfläche. Die Gewichtseinsparung ist enorm: Im Vergleich zur Standardausführung aus Stahl sind es bis zu 40 Prozent. Ebenfalls an der Vorderachse des Innovationsträgers ersetzt eine Stabilisatoranbindung 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.

Weniger Gewicht, höhere Variabilität

Mit einer neuartigen Verbundlenker-Hinterachse reduzieren die ZF-Ingenieure im Innovationsträger nicht nur Gewicht, sie steigern damit auch die Variabilität. Denn dank eines Stabilisator-Wechsel-Konzepts lässt sich das Wankverhalten je nach Kundenwunsch unterschiedlich auslegen. Diese Schnittstelle bietet die Möglichkeit, Faserverbund-Stabilisatoren anzubinden und so weiteres Gewicht zu sparen – bis zu 50 Prozent etwa im Falle des CFK-Stabilisators, den ZF im Innovationsträger einsetzt.

Die ZF-Verbundlenker-Hinterachse ist aus Stahl und Kohlefaser-Kunststoff-Verbund konstruiert. Ideal kombiniert wird sie mit Leichtbau-Dämpfern, die durch Einsatz von Aluminium in Kombination mit kunststoffumspritzten Dämpferlagern sowie konstruktiven Optimierungen um 25 Prozent leichter sind als herkömmliche Dämpfer.

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