Effizient Sparsam - ZF Friedrichshafen AG

3.2011
IAA: Mobilität von morgen
Effizient
Individuell
Sparsam
Intelligent
www.zf.com
Aufstieg der Stromer
Wann Elektrofahrzeuge punkten
Zukunftsfeld Leichtbau
Gewicht sparen im großen Stil
GREEN
EFFIZIENZ
WIE LASSEN SICH KRAFTSTOFFVERBRAUCH UND CO2-
DAS TECHNOLOGIEWISSEN IM AUTOMOTIVE-
AUTOS WERDEN IMMER SCHWERER. WIE GELINGT DIE
SEGMENT MUSS WEITER WACHSEN. DIES ERFORDERT
TRENDUMKEHR? WELCHE LEICHTBAUKOMPONENTEN
AUSREICHENDEN
EMISSIONEN RASCH REDUZIEREN? WIE KÖNNEN
ENTWICKLUNGS-
„POWER ON DEMAND“-ANSÄTZE DEN KONVENTIONELLEN
ANTRIEB EFFIZIENTER MACHEN?
NACHWUCHS AN FACHKRÄFTEN.
KNOW-HOW
SPAREN SCHON HEUTE
IM
GEWICHT – UND ZWAR ÜBERALL
AUTO?
VIELFALT
Wie sieht die Zukunft der Individualmobilität
aus? Mit welchen Konzepten wird Autofahren
FAHRZEUGE SIND IMMER STÄRKER AUF BESTIMMTE
ressourcenschonender, ohne dass auf Fahr-
MÄRKTE, KUNDENGRUPPEN UND EINSATZZWECKE
spaß und Komfort verzichtet werden muss?
ZUGESCHNITTEN.
LEICHTBAU
PRODUKTE UND THEMEN
Mobility
GEFRAGT SIND PASSGENAUE
LÖSUNGEN IN FAHRWERK UND ANTRIEBSSTRANG.
Mit „Innovationen, die sich rechnen“ bietet ZF auf der IAA 2011
Antworten auf drängende Zukunftsfragen.
ZF AUF DER IAA
DIE PRODUKTHIGHLIGHTS, DIE ZF AUF DER IAA 2011
PRÄSENTIERT, SIND AUF KRAFTSTOFFEFFIZIENZ GETRIMMT.
SIE WEISEN WEGE IN DIE ELEKTRIFIZIERUNG DES
ANTRIEBSSTRANGS, SIE LIEFERN PRAXISTAUGLICHE
KONZEPTE ZUM AUTOMOBILEN LEICHTBAU IM FAHRWERK,
KURZ: SIE ZEIGEN LÖSUNGEN FÜR DIE
MOBILITÄT DER ZUKUNFT.
AUTOMATISIERUNG
FÜR MANUELLE
SCHALTGETRIEBE
ELEKTRONISCHES DÄMPFUNGSSYSTEM (CDC 1XL)
ELEKTRISCHER ACHSANTRIEB
MASSGESCHNEIDERT: DIE NEUE HINTERACHSDÄMPFUNG FÜR
BESONDERE ANFORDERUNGEN BEI KLEINWAGEN UND VANS.
INTELLIGENTES DÄMPFUNGSSYSTEM FÜR DIE HINTERACHSE
STEIGERUNG VON FAHRSICHERHEIT, -DYNAMIK UND -KOMFORT
NEUESTE SYSTEMARCHITEKTUR
SPRITZIGER STROMER: DER ELEKTROANTRIEB FÜR KLEINE UND
PKW GARANTIERT EMISSIONSFREIEN FAHRSPASS.
90 KW SPITZENLEISTUNG, 1 400 NM DREHMOMENT
BESCHLEUNIGUNG VON 0 AUF 100 KM/H IN NEUN SEKUNDEN.
NUR 43 KG GEWICHT, MIT INTEGRIERTEM GETRIEBE
MITTLERE
ELECTRIC TWISTBEAM
Achse mit radführender Querblattfeder
KLUG INTEGRIERT: DIE STUDIE FÜR KLEINWAGEN UND MICROCARS
ELEKTROMOTOREN AN DER HINTERACHSE.
60 KW SPITZENLEISTUNG
GEWICHT SPARENDES HOCHDREHZAHLKONZEPT
EINFACHE FAHRZEUGINTEGRATION UND OPTIMALER BAURAUM
Revolutionäre Leichtigkeit: Leichtbaufahrwerk mit 10 – 15 Prozent geringerem Gewicht gegenüber einem Stahlfahrwerk
GFK-Querblattfeder zur Radführung, Wankstabilisierung und Federung
Bauteilintegration verringert die Komplexität der Achse
Bessere Fahreigenschaften, geringerer Platzbedarf, keine Mehrkosten
BESTEHT AUS ZWEI RADNAHEN
ELEKTRONISCHES DÄMPFUNGSSYSTEM (CDC4)
8-GANG-VOLLHYBRID-GETRIEBE
9-Gang-Automatgetriebe (9HP)
Leichtbau-Federbein-Radträger-Modul
KOMFORT
ZWEI HERZEN: DIE VOLL-HYBRID-VARIANTE DES 8-GANG-AUTOMATGETRIEBES SPART BIS ZU 25 PROZENT KRAFTSTOFF.
ALLE HYBRIDKOMPONENTEN BAURAUMNEUTRAL INTEGRIERT
BIS ZU 1 100 NM DREHMOMENT
INTEGRIERTER E-MOTOR MIT BIS ZU 150 KW LEISTUNG
Im Spargang: Dank neun Gängen verringert das neue
Pkw-Automatgetriebe die CO2-Emissionen um 10 bis 16 Prozent.
Sparsam und extrem platzsparend
Drehmomentbereich zwischen 280 und 480 Nm
Flexibles Baukastensystem; Stopp-Start- und hybridfähig
Im Trend der CO2-Reduzierung: Das ultraleichte McPhersonFederbein mit integriertem Radträger senkt das Gewicht.
Wiegt nur die Hälfte von konventionellen Aluminiumfederbeinen
Hohe Funktionalität und Bauteilintegration
Materialmix aus GFK, Stahl und Aluminium
WIRTSCHAFTLICHE VARIANTE: AUTOMATISIERUNG VON
MANUELLEN GETRIEBEN
VERBRAUCHSSENKUNG DURCH ELEKTRONISCH OPTIMIERTE SCHALTPUNKTE
UMFASSENDER KOMFORT: KEIN KUPPELN, KEIN SCHALTEN
OPTIONALE MANUELLE GANGWECHSEL FÜR INDIVIDUELLE FAHRWEISE
HOCH VIER: IN SEINER VIERTEN
GENERATION IST
DÄMPFUNGSSYSTEM NOCH WIRTSCHAFTLICHER.
MEHR FAHRKOMFORT, SICHERHEIT UND DYNAMIK
RADINDIVIDUELLE DÄMPFKRAFT IN SEKUNDENBRUCHTEILEN
VEREINFACHTE SYSTEMARCHITEKTUR
ELEKTROLENKUNG SERVOLECTRIC
ANHÄNGER-ASSISTENT
INTEGRIERTES ALLRAD-VERTEILERGETRIEBE
ZUSCHALTBARES ALLRADSYSTEM
Leichtbau-Bremspedal
EINFACH SPAREN: DIE ELEKTRISCHE SERVOLENKUNG VERBRAUCHT NUR
ENERGIE, WENN TATSÄCHLICH GELENKT WIRD.
0,4 BIS 0,8 LITER WENIGER VERBRAUCH ALS EINE HYDRAULISCHE LENKUNG
DREI VERSCHIEDENE VARIANTEN FÜR ALLE FAHRZEUGKLASSEN
VERNETZUNGSFÄHIGKEIT MIT SICHERHEITS- UND FAHRERASSISTENZSYSTEMEN
LENKEN LASSEN: DER ANHÄNGER-ASSISTENT ERLEICHTERT
DAS RANGIEREN MIT ANHÄNGER.
SCHNURGERADES RÜCKWÄRTSFAHREN MIT ANHÄNGER
HOHER KOMFORTGEWINN DURCH STEUERUNG ÜBER DREHREGLER
AUTOMATISCHE LENKBEWEGUNGEN
AUF
„TRAKTION, BITTE“: BEDARFSGERECHTE ALLRAD-ZUSCHALTUNG
SPART KRAFTSTOFF
FÜNF PROZENT WENIGER VERBRAUCH IM VERGLEICH ZUM
PERMANENTEN ALLRADANTRIEB
MIT 9-GANG-AUTOMATGETRIEBE KOMBINIERBAR
Hightech im Fußraum: Preisgekröntes Hybrid-Bremspedal
ist 50 Prozent leichter als herkömmliche Bremspedale.
Hybridbauweise aus Organoblech und Spritzguss
Kostengünstige Herstellung durch wenige Prozessschritte
Voll recyclingfähig
DAS AKTIVE
ALLEN VIEREN: WIRTSCHAFTLICHER
ALLRAD-ANTRIEB MIT DEM
VERTEILERGETRIEBE
KOMPAKTE BAUWEISE, ZIRKA 35 MM KÜRZER
GERINGERES GEWICHT: 8,5 KG LEICHTER
BEDARFSGERECHTE DREHMOMENTÜBERTRAGUNG AN DIE VORDERACHSE
INTEGRIERTEN
INHALT
26
„E“ IN THE CITY
Stromautos
auf dem Vormarsch
22
STRATEGIE
Ingenieurnachwuchs
via Rennsport
18
NEUN GÄNGE
9HP-Automatgetriebe überzeugt
im ersten Test
12
32
NEUE VIELFALT
LEICHTBAUACHSE
Konkurrenz für den
Verbrennungsmotor
Grüne Zukunft
im Fahrwerk
6 NEWS
18 FAHRBERICHT 9HP
In aller Kürze
Getriebetester für einen Tag
Erlkönig light
ZF-Übernahmen – ZF-Windkraftgetriebe-Produktion in Gainesville
startet – ZF im „Firmenauto des Jahres“
Zwar geht das neue 9-Gang-Automatgetriebe von ZF erst im Jahr 2013
in Serie. Für eine Testfahrt stand es jedoch bereits jetzt zur Verfügung.
Der Leichtbau als ein Megatrend im Automobilbau macht auch
vor dem Fahrwerk nicht halt. ZF stellt sich der Herausforderung.
10 ESSAY
22 NACHWUCHSFÖRDERUNG
Herausgeber ZF Friedrichshafen AG,
88038 Friedrichshafen
Verantwortlich Matthias Lenz,
ZF Friedrichshafen AG,
88038 Friedrichshafen,
Telefon: 07541 77-2790,
Telefax: 07541 77-2764,
E-Mail: [email protected]
Chefredaktion Martin Demel, Wolfgang Miller
Chef vom Dienst Claudia Wanger
Redaktion Frank Thoma (Leitung),
Thomas Wenzel;
Die Wortwerkstatt GmbH, 72127 Tübingen
Design Advance Consultants GmbH,
Kurfürstendamm 212, 10719 Berlin
Titelbild Thomas Bender
Druck Bodensee Medienzentrum
GmbH & Co. KG, Lindauer Straße 11,
88069 Tettnang
4
36 ZAHLEN
Die Zukunft gestalten – jetzt
Ingenieure in der Pole-Position
Kraftvolle Lösung gesucht
Vorstandsvorsitzender Hans-Georg Härter schreibt über Megatrends in
der Automobilindustrie – und wie sich ZF schon heute darauf einstellt.
Autos brauchen neue Technik. Doch wer entwickelt sie? Ein Blick auf
die Menschen, die morgen unsere Mobilität prägen werden.
Alternativen zum klassischen Verbrennungsmotor gibt es viele.
Überzeugen sie auch in puncto Leistung und Energiebilanz?
12 ANTRIEBSENTWICKLUNG
Impressum
32 LEICHTBAU
26 ELEKTROMOBILITÄT
38 NACHLESE
Neue Kraft tanken
Elektrisierende Aussichten
Schwarz auf Weiß
Das „Monopol“ von Benzin und Diesel im Pkw nähert sich seinem
Ende. Künftig kommen wieder einige alte Bekannte zum Einsatz.
Wie der Strom im E-Mobil auf die Antriebsachse kommt, ist eigentlich
einfach. Aber wie kommt er erst einmal in die Fahrzeuge?
Das schreiben die Medien über das neue Automatgetriebe
9HP von ZF.
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NEWS
Urbane Anmut
Zu schön, um wahr zu sein ist diese
Ansicht der amerikanischen Metropole
Los Angeles. Für seine digitalen Bildkollagen greift der deutsche Künstler
David Hanauer auf Satellitenbilder von
Google Earth zurück. Er retuschiert und
verfremdet die Ansicht, indem er sie an
mehreren Achsen spiegelt. Das gezeigte
Foto wird so zum Sinnbild der zunehmenden Verstädterung und des wachsenden
Verkehrs, einer der aktuellen Megatrends
sämtlicher Gesellschaften der Welt. Der
Betrachter sieht auf ein Muster aus Hausdächern, Straßen und Parkplätzen – alltägliche Motive, die er in der Realität kaum
beachtet. Das dominierende Gebäude
in der Bildmitte nahe der Kreuzung von
Interstate 10 und Harbor Freeway ist das
Los Angeles Convention Center. Dort
finden jedes Jahr mehr als 30 Messen
statt, darunter im November 2011 wieder
die L. A. Auto Show.
6
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7
NEWS
ZF-Praxistest
Kompaktklasse auf dem Prüfstand
DTM
Partner aus Überzeugung
ZF sponsert den einzigen deut-
Bei seinem neuerlichen DTM-Engagement vertieft BMW auch
schen Autotest, bei dem Auto-
die Zusammenarbeit mit dem ZF-Konzern. Die ZF Sachs Race
fahrer selbst testen und ent-
Engineering GmbH – eine Tochtergesellschaft der ZF Friedrichs-
scheiden: Beim ZF-Praxistest
hafen AG – hat vom Jahr 2012 an den Status „Official Partner
2011 suchte ZF gemeinsam mit
BMW Motorsport“. Damit rüstet ZF ab der neuen Saison neben
der Zeitschrift AUTO TEST den
allen Audi- und Mercedes-Benz-Rennwagen auch die BMW
„König der Kompakten“. Die
Fahrzeuge exklusiv mit Kupplungssystemen aus: „BMW und ZF
Nase vorn hatte der 1er BMW.
können bereits auf eine lange Partnerschaft zurückblicken“, meint
Knapp 35 000 Leser der Zeitschrift
BMW Motorsport-Direktor Jens Marquardt. „Das gilt sowohl
AUTO TEST haben sich beteiligt:
für die BMW Serienentwicklung und -fertigung als auch für den
Im ersten Schritt, dem Voting,
Motorsport.“ Im Motorsport unterstützt ZF bereits seit einigen
wählten sie aus 24 Modellen der
Jahren die Nachwuchsrennserie der Formel BMW beziehungs-
Kompaktklasse die zehn belieb-
weise des Formel BMW Talent Cups.
testen aus. Diese zehn „Finalis-
ZF-Technikvorstand Dr. Peter Ottenbruch (l.)
und BMW Motorsport-Direktor Jens Marquardt
ten“ wurden am 21. und 22. Mai
auf dem Sachsenring auf Herz und Nieren getestet – und zwar von Teilnehmern
des Votings selbst. Die Jury-Plätze konnte man mit der Teilnahme am Voting
Firmenautos 2011
Siegreiche ZF-Technik
gewinnen. Für professionelle Anleitung bei den Tests auf dem Handling-Parcours
und in der Fahrkomfort-Wertung standen den Leser-Testern am Sachsenring
Ende Juni traten die wichtigsten Marken
Experten von ZF und von AUTO TEST zur Seite. Doch sie hatten auch ausrei-
zu Europas größtem unabhängigen
chend Möglichkeiten, eigene Präferenzen in die Wertung einfließen zu lassen:
Pkw-Vergleichstest an: Im Europa-Park
vom Platzangebot bis zur Verarbeitung und den eingesetzten Materialien. So
Rust wählten über 250 Fuhrparkleiter
stand am Ende der BMW 1er ganz oben auf dem Siegertreppchen. Ein Exemp-
die „Firmenautos des Jahres 2011“.
lar des Siegerfahrzeugs wurde unter allen Teilnehmern am ZF-Praxistest verlost –
Die Siegerfahrzeuge der oberen Mittel-
der Sieger erhält die Schlüssel
klasse, Mittelklasse, Kompaktklasse und
Aus dem Stand Marktführer werden.
Regierungsplänen des Renewable Energy
SUV-Klasse hatten allesamt Antriebs-
Diesen Anspruch setzt ZF mit der neuen
Standard (RES) von heute zwei Prozent
und Fahrwerktechnik von ZF an Bord.
Produktionsstätte für Windkraftgetriebe
auf 20 Prozent im Jahr 2030 wachsen.
in Gainesville im US-Bundesstaat Geor-
Das neue Werk in Gainesville setzt für
gia um. Dort werden ab 2012 im Auftrag
den nordamerikanischen Markt techni-
des Weltmarktführers Vestas Zwei-Mega-
sche Maßstäbe. „Kein Konkurrent er-
watt-Getriebe für den US-Markt vom
reicht eine solche Fertigungstiefe“, er-
Band laufen. Für den Markteinstieg in
klärt Elizabeth Umberson, Leiterin des
Seinen hervorragenden achten Platz
dieses neue Geschäftsfeld sind die USA
Geschäftsfelds
im Ranking des Deutschen Patent- und
der ideale Standort. Denn dort steht der
nik. Die Produktion ist ganz nach den
am ZF-Stand auf der Internationalen Automobil-Ausstellung.
MEHR INFORMATION
www.zf.com, Mediathek
Patentstatistik
Top-Ten-Platzierung
Innovation mit vielen Patenten: das
9-Gang-Automatgetriebe von ZF
Markteintritt
Windgetriebe für die USA
Liefersicherheit
Honsel-Werk übernommen
Kapazitätsausbau
Fliegender Wechsel
Markenamts (DPMA) hat ZF verteidigt:
Windenergie ein Boom bevor: Ihr Anteil
Prinzipien des ZF-Produktionssystems
ZF hat das Werk Nürnberg des Automobilzulieferers Honsel übernommen. „Damit
Zum Jahresbeginn 2012 übernimmt
Wie schon 2009 konnte sich der Zu-
an der Stromproduktion soll nach den
gestaltet worden.
sichern wir die Lieferkette für unsere Getriebe und bleiben verlässlicher Partner der
ZF das Bauknecht-Werk in Neunkirchen
lieferkonzern auch in der Patentsta-
Automobilhersteller“, sagt Vorstandschef Hans-Georg Härter. Der Druckguss-
im Saarland – samt der 240 Mitarbeiter.
tistik für 2010 unter die besten zehn
Spezialist fertigt vor allem Getriebegehäuse und Steuerteile aus Aluminium und
ZF wird hier Komponenten für seine
mischen. Mit 629 eingetragenen
Magnesium, rund zwei Drittel
Pkw-Automatgetriebe herstellen. Im
Patenten bewegt sich der Konzern auf
des Umsatzes entfallen auf ZF.
rund 20 Kilometer entfernten Saarbrü-
Augenhöhe mit Automobilherstellern
Alle rund 900 Mitarbeiter des
cken, dem Hauptfertigungsstandort für
wie Volkswagen, Audi oder BMW.
Nürnberger Druckguss-Spezialis-
Pkw-Automatgetriebe, sind die Erweite-
Viele Eintragungen sind auf die Ent-
ten werden weiterbeschäftigt.
rungsmöglichkeiten nahezu ausgereizt.
wicklung zukunftsweisender Antriebs-
Das Unternehmen, mit dessen
„Die schnell verfügbaren, 40 000 Quad-
konzepte zurückzuführen. ZF bestätigt
Erfahrung der Zulieferkonzern
ratmeter großen Produktions-, Lager-
damit seine Rolle als Technologie-
seine Leichtbaukompetenz
und Büroflächen in Autobahnnähe sind
führer, denn die Zahl der neu ange-
ausbaut, firmiert künftig unter
für uns genau richtig“, so ZF-Vorstand
meldeten Patente gilt als Beleg für die
ZF Gusstechnologie GmbH.
Dr. Gerhard Wagner.
Innovationskraft von Unternehmen.
8
3.2011
Windkraft-Antriebstech-
9
ESSAY
JETZT
Die Zukunft gestalten –
Hans-Georg Härter über die Megatrends und Herausforderungen
der kommenden Jahre, denen sich die Automobilindustrie stellen muss.
Dabei beleuchtet der Vorstandsvorsitzende der ZF Friedrichshafen AG,
welchen Beitrag der Zulieferkonzern leistet, damit die Mobilität auch
weiterhin ebenso effizient wie umweltverträglich bleibt.
War es Mitte der 1980er Jahre eine
hinaus; sie stellt ihre Technik in den
bar zu machen, macht viele unserer
deren Lösung unsere heutigen sowie
anlagen künftig direkt zur umwelt-
gute Idee, auf die Entwicklung neuer
Kontext von langfristigen Megatrends.
Lebensbereiche künftig smarter – von
künftigen Produkte der Antriebs- und
freundlichen Energiegewinnung bei.
den Verkehrskonzepten bis hin zu
Fahrwerktechnik beisteuern können.
Ebenso nutzen wir die Möglichkeiten
Ein Blick auf die Technik von ZF auf
intelligenter Vernetzung nicht nur
Großrechner zu setzen? War es sinnvoll, um das Jahr 2000 in das Netz
Vieles von dem, was unsere Zukunft
Stromnetzen („Smart Grids“). Dies
von öffentlichen Telefonhäuschen zu
prägen wird, zeichnet sich bereits
wird auch das Leben
für leistungsfähigere aktive Fahrer-
investieren? Im Nachhinein fällt uns
deutlich ab. Dazu gehört etwa das alles
in Großstädten prägen,
assistenzsysteme, sondern auch für
die Antwort auf diese Fragen leicht:
überspannende Thema Nachhaltigkeit.
denn die Entwicklung
natürlich nicht. Die Zukunft gehörte
Über viele Branchen hinweg müssen
zur Urbanisierung ist
damals neuen Technologien und
sich Unternehmen fragen, wie ihre
ungebrochen. Bereits
Produkten, namentlich dem PC und
neuen Produkte und deren Herstel-
heute leben 3,5 Milliar-
dem Mobiltelefon. Befinden wir uns
lung zu verstärkter Ressourcenscho-
den Menschen auf der
heute in einem ähnlichen Umbruch
nung beitragen. Absehbar ist auch,
ganzen Welt in Groß-
bei Antriebstechnik und Individual-
dass technischer Fortschritt immer
städten, in 15 Jahren
erarbeiten: So betrug im Jahr 2010 der
wird es eine Milliarde
Etat für Forschung und Entwicklung
mobilität? Vor dieser
Frage stehen auch die
Teilnehmer der aktuellen Internationalen
Automobil-Ausstellung
(IAA): Auf dieser
Leitmesse geht es nicht
mehr nur um emotionale Präsentation von
„Natürlich beschäftigen wir uns intensiv mit den Herausforderungen und
überlegen, welchen Beitrag zu deren
Lösung unsere heutigen sowie künftigen Produkte der Antriebs- und Fahrwerktechnik beisteuern können.“
Autos und technischen
Innovationen. Unter
10
„Vieles von dem, was unsere Zukunft
prägen wird, zeichnet sich bereits
deutlich ab. Dazu gehört beispielsweise das alles überspannende
Thema Nachhaltigkeit.“
neue Produktfelder wie TelematikDienstleistungen. Generell beobachten
wir als Technologiekonzern alle aussichtsreichen Anwendungsgebiete und
setzen große Entwicklungsbudgets
ein, um uns dort einen Vorsprung zu
rund 646 Millionen Euro.
mehr sein. Gleichzeitig steigt der Anteil
der diesjährigen IAA zeigt, dass sie be-
älterer Menschen. Dieser demographi-
reits erheblich zu Nachhaltigkeit und
sche Wandel vollzieht sich in Europa
Ressourcenschonung beiträgt: durch
Wie bei der Geldanlage heißt es bei
und Nordamerika, in Südamerika und
eine merklich gesteigerte Effizienz im
den Ausgaben für Forschung und Ent-
Asien folgt er zeitversetzt.
Antriebsstrang, durch weniger Ge-
wicklung: diversifizieren und nicht
wicht im Fahrzeug, aber auch durch
alles auf eine Karte setzen. Zukunft
Das alles ist längst nicht mehr das
Antriebslösungen für den Einsatz in
formiert sich immer langsam, aus
Ergebnis eines verschwommenen
Elektromobilen. Wir agieren jedoch
der Wechselwirkung vieler, teilweise
Bildes aus der Kristallkugel, sondern
nicht nur als geschätzte Impuls- und
widerstreitender Strömungen. Ob eine
zeichnet sich klar ab. Natürlich be-
Ideengeber für die Automobilherstel-
Entscheidung richtig war, zeigt sich
dem Motto „Zukunft serienmäßig“
stärker auf intelligenter Vernetzung
schäftigen auch wir von ZF uns längst
ler, sondern erweitern auch unsere
natürlich erst im Rückblick. Dies ist
blickt die Automobilindustrie über den
fußt. Vorhandene Informationen neu
intensiv mit den Herausforderungen
Konzernaktivitäten. So tragen wir
keine neue Erkenntnis und erst recht
Tellerrand der eigenen Produktwelt
zu gruppieren und schneller verfüg-
und überlegen, welchen Beitrag zu
als Getriebelieferant für Windkraft-
kein Grund zu zögern. ■
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11
ANTRIEBSENTWICKLUNG
KOLUMNENTITEL
W
ie die Zeit vergeht! In diesem Jahr feiert die Branche bereits das 125-jäh-
rige Jubiläum des Automobils. Den
Abschied vom Pferdewagen und den
Aufbruch ins automobile Zeitalter
markiert ein dreirädriges Fahrzeug
mit Benzinmotor, das Carl Benz in sei-
Neue Kraft tanken
ner Mannheimer Werkstatt baute. Als
er dafür am 29. Januar 1886 die Patentschrift mit der Nummer DRP
37435 für sein „Fahrzeug mit Gasmo-
Rund 100 Jahre lang waren Benzin- und Dieselmotor
die erste Wahl als Automobilantrieb. Das wird sich schrittweise ändern. Bedingt durch endliche Ressourcen, gestiegene Umweltauflagen und neue Mobilitätsbedürfnisse werden
die Autos der Zukunft höchst unterschiedlich vorwärtskommen. Aktuell erleben wir eine Wiederholung der Situation
aus der automobilen Frühzeit. Text Peer Strombach Fotos Getty Images
torenbetrieb“ erhielt, war dies gleichzeitig die Geburtsurkunde des Automobils mit Verbrennungsmotor.
Natürlich war das Gefährt von Carl
Benz noch sehr einfach, doch es verfügte bereits über eine elektrische Zündung. Auch heute noch treibt diese ▶
Em
m diam
dia
am qui
qui
u bla
feuisi
ffeu
e isi
isii e feuisci
feu
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euisc
iscii
quat.
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t
12
3.2011
13
ANTRIEBSENTWICKLUNG
Technik prinzipiell die große Mehr-
mit
elektrischen
verfügten über eine größere Reichweite
zünder etabliert; zeitweise wurden in
zienter. Wege dorthin sind die unter-
eine Milliarde Autos auf diesem Plane-
heit aller Autos an. Carl Benz schrieb
Radnabenmotoren.
und waren schneller zu betanken in
einigen Märkten der Welt sogar mehr
schiedliche Anzahl und Anordnung
ten wird heute von Motoren angetrie-
in seinen Erinnerungen „Lebensfahrt
Ein
später
dem sich rasch entwickelnden Tank-
Diesel- als Benzinmotoren verkauft.
der Zylinder, die Vierventiltechnik,
ben, die durch diese Entwicklungen
eines deutschen Erfinders“ über seine
sorgte das E-Mobil
stellennetz. Zudem waren Benzinfahr-
Verantwortlich dafür waren sicherlich
die Ventilsteuerung, die Aufladung
so kraftvoll, sparsam und sauber sind
konstruktive Großtat: „Der Schwer-
auf der Weltaus-
zeuge leichter, was bei der Qualität der
die niedrigeren Kraftstoffpreise, aber
der Motoren durch Kompressor oder
wie noch nie zuvor in der Geschichte
punkt der Gesamtaufgabe lag im Bau
stellung in Paris
damaligen Straßen und Reifen sehr
auch die spezielle Charakteristik der so
Turbolader, die elektrischen Einspritz-
des Automobils. Doch das genügt noch
eines brauchbaren Motors. Dieser
für Furore. Das
vorteilhaft war. Nachdem der amerika-
genannten Selbstzünder: Sie stellen ein
systeme oder die Benzindirekteinsprit-
nicht. „Wir gehen
neue Motor sollte das Zeug haben,
Gefährt erreichte
nische Ingenieur Charles F. Kettering
hohes Drehmoment schon bei niedri-
zung. Bei den Dieselaggregaten gehö-
davon aus, dass
alle bisherigen Antriebsarten für Stra-
eine Höchstgeschwindigkeit von rund
den elektrischen Anlasser erfunden
gen Drehzahlen bereit.
ren Entwicklungen wie die Turboaufla-
eine neue, sparsa-
ßenfahrzeuge aus dem Felde zu schla-
50 Kilometern pro Stunde und hatte
hatte, entfiel auch noch die schweiß-
gen, den Menschen, das Tier und die
eine Reichweite von 50 Kilometern,
treibende und nicht ungefährliche Pro-
Blütezeit des Verbrenners
einspritzung, das Common-Rail-System
Dampfmaschine.“
ehe
Jahr
Gasmotor
dung, die Ladeluftkühlung, die Direkt-
B/D
mere Generation
der
klassischen
schwere
zedur des Ankurbelns. Vom Jahr 1912
Selbstverständlich entwickelten Inge-
und die stetig verbesserte Abgasnach-
Bleibatterie wieder zu laden war. Um
an verbreitete sich der elektrische An-
nieure den Benzinmotor stetig weiter,
behandlung zu den Meilensteinen.
motoren die auto-
E-Motor: ein alter Rivale
die Jahrhundertwende also war der
lasser weltweit in Automobilen mit
optimierten ihn und machten ihn effi-
Die Mehrzahl der gegenwärtig rund
mobilen Antriebe ▶
Es gab aber noch viel mehr Konkurren-
Wettbewerb der Antriebsarten in vol-
Benzinmotor. Die Autoren der franzö-
ten für die noch junge Erfindung als
lem Gange. Wer das Rennen machen
sischen Studie „La Révolution Automo-
nur Pferd und Dampfmaschine. Da
würde, stand noch nicht fest. Amerika-
bile“ aus dem Jahr 1977 stellen dazu
war vor allem der Elektromotor, der im
nische Statistiken beispielsweise aus
fest: „Ironischerweise besiegelte damit
Ruf stand, fortschrittlicher zu sein als
dem Jahr 1900 zeichnen ein heteroge-
eine elektrische Apparatur das Schick-
die stinkenden und lärmenden Benzin-
nes Bild: So entstanden im Jahr 1900 in
sal des Elektroautos.“
motoren. Schließ-
den USA insgesamt 4 192 Automobile,
lich galt die Elek-
davon 1 688 Dampffahrzeuge, 1 575
Es folgten viele Jahrzehnte der Hege-
trotechnik gegen
Elektrofahrzeuge und 929 Fahrzeuge
monie des Benzinmotors. Eine Erwei-
Ende des 19. Jahr-
mit Benzinmotor. Dazu kamen noch ei-
terung erfuhr das Thema in den 30er
hunderts als die
nige Fahrzeuge mit Motoren für Petro-
Jahren des vergangenen Jahrhunderts
Paradedisziplin
leum oder Spiritus. Bekanntermaßen
durch den Dieselmotor, der zuvor be-
setzte sich das Auto mit Benzinmotor
reits in Lkw und Lokomotiven einge-
durch. Der Siegeszug hatte mehrere
setzt wurde. Im Jahr 1936 kam der
etwa entwickelte in Diensten der k. u. k.
Gründe, die bis heute Bestand haben:
Mercedes 260 D auf den Markt, der
Hofwagenfabrik Ludwig Lohner in
Verglichen mit Elektroautos waren Wa-
erste Serien-Pkw mit Dieselaggregat
Wien bereits im Jahr 1899 ein Fahrzeug
gen mit Verbrennungsmotor billiger,
unter der Haube. Längst ist der Selbst-
der Zukunft. Ferdinand
E-Antrieb
Porsche
die
410
Kilogramm
Verbrenner
Benzin- und Diesel-
Nach der jahrzehntelangen Dominanz des Verbrennungsmotors verliert dieser an Bedeutung
Vielzahl der Antriebe wächst künftig
Brennstoffzelle
Wasserstoffmotor
Hybridantrieb
Dieselmotor
Benzinmotor
Gasmotor
Elektrischer Antrieb
1880
14
3 2011
3.2011
1930
1980
2030
15
ANTRIEBSENTWICKLUNG
Kampfansage an den Spritverbrauch
sondere in den sich entwickelnden Me-
höht die Reichweite, indem er via Ge-
schiedliche Anfor-
gacitys bedeuten, dass die Automobil-
nerator die Fahrzeugbatterien lädt.
derungen“,
sagt
industrie eine Vielzahl neuer Lösungen
Prinzipiell
funktionieren
Kuhle. So ergän-
Wie moderne Antriebs- und Fahrwerktechniken die CO2-Emissionen
und damit auch Antriebstechniken ent-
Brennstoffzellenfahrzeuge, allerdings
zen neue Autoty-
um bis zu
wickeln muss“, sagt Henry Kuhle. Er ist
fungiert hier eine Brennstoffzelle als
Senior
Elektromobilität
Stromlieferant, der Energieträger ist
beim Verband der Automobilindustrie
Wasserstoff. Wasserstoff lässt sich je-
(VDA). Nahezu alle Hersteller verfol-
doch auch direkt in einem Hubkolben-
wir es heute ken-
gen daher eine Fächerstrategie, das
motor verbrennen, ebenso wie diverse
nen. Die Autos von morgen sind sehr
heißt, sie befassen sich mit mehreren
Gase oder auch synthetische Kraft-
viel spezifischer auf die jeweiligen Mo-
Zukunftstechnologien
gleichzeitig.
stoffe. Dazu kommen reine Elektro-
bilitätsbedürfnisse ihrer Benutzer aus-
Schließlich weiß derzeit noch nie-
fahrzeuge unterschiedlichster Bauart
gerichtet. Wer in einer Metropolregion
mand, welche der neuen Antriebsfor-
mit E-Motor und Akku an Bord. Allein
täglich mit dem Personenwagen 40 Ki-
men sich durchsetzen wird. Die aktu-
um diesen Stromspeicher und seine Ei-
lometer zur Arbeit pendeln muss, kann
elle Situation erinnert an die Frühzeit
genschaften zu optimieren – er ist ein
dies beispielsweise umweltfreundlich
der Automobilität. Neben den etablier-
zentrales Bauteil jedes Elektro- und Hy-
mit einem batterieelektrischen Auto
ten und immer sparsamer gewordenen
bridautos – fließen weltweit Milliarden-
tun. Für den Einsatz auf weiteren Stre-
Verbrennungsmotoren gibt es inzwi-
beträge in die Forschung. Nach VDA-
cken dagegen dürften Fahrzeuge mit
schen eine Reihe
Angaben wird allein die deutsche Au-
Range-Extender, Brennstoffzellenan-
von Alternativen:
tomobilindustrie in den nächsten drei
trieb oder klassischem Verbrennungs-
30 Prozent
0,3 %
senken.
Leichtbau – Antriebsstrang und Fahrwerk: –15 kg
1–1,5 %
1–1,5 %
1– 2 %
Integrierter Allradverteiler
Verlustoptimiertes Achsgetriebe
Elektromechanische Wankstabilisierung
2–3 %
Elektromechanische Lenkung
6%
8-Gang-Automatgetriebe
3–25 %
Hybrid
Quelle: ZF
Consultant
ähnlich
pen das UniversalWasserstoffantrieb
auto mit Verbrennungsmotor, wie
Hybridantriebe et-
bis vier Jahren zwischen zehn und
motor besser geeignet sein. Internatio-
dominieren wird“, lautete das Fazit
vor der die Autoindustrie steht, ist al-
wa, die in unter-
zwölf Milliarden Euro in die Erfor-
nal sind sich die Branchenexperten ei-
einer Studie der Unternehmensbera-
lerdings weitaus größer, als lediglich
schiedlicher Ge-
schung und Entwicklung alternativer
nig: Es wird völlig neue Autos und es
tung McKinsey, die vor fünf Jahren
die bekannten Antriebe auf maximale
wichtung den Ben-
Antriebe investieren.
wird neue Formen der Mobilität geben,
erschien. Der Satz gilt noch heute. „In
Kraftstoffersparnis zu trimmen.
zin- oder Diesel-
Summe sind noch bis zu 30 Prozent
Hybridantrieb
denn aufgrund der weiteren Diversifi-
motor mit einer
Individuelle Antriebskonzepte
zierung der Fahrzeuge werden für viele
Verbrauchsreduzierung möglich“, sagt
Zwang zur Veränderung
E-Maschine kombinieren – als Mild-
Weil Autohersteller und Zulieferer
Menschen Carsharing-Modelle interes-
beispielsweise
BMW-Entwicklungs-
„Die absehbare Endlichkeit der fossilen
Hybrid, Voll-Hybrid oder Plugin - Hyb-
mehrere Antriebskonzepte weiterent-
sant, nach dem Motto: „Für jeden
vorstand Klaus Draeger über die noch
Brennstoffe, die Probleme durch CO2-
rid. Bei Hybridversionen mit Range-
wickeln, sind gleich mehrere dicke
Zweck ein spezielles Auto“. Der Kö-
nicht erschlossenen Einsparpotenziale
Emissionen, Feinstaub und Lärm sowie
Extender treibt ein Elektromotor die
Bretter zu bohren. „Die Industrie setzt
nigsweg in die Mobilität der Zukunft?
moderner Autos. Die Herausforderung,
das globale Verkehrswachstum insbe-
Räder an, ein Verbrennungsmotor er-
auf ein breites Portfolio für unter-
Vielleicht gibt es ihn gar nicht. ■
166
3.2011
17
FAHRBERICHT
KOLUMNENTITEL
9HP
Getriebetester
für einen Tag
Zwei Jahre vor Markteinführung ließ sich ZF nun
bei der Getriebeentwicklung in die Karten schauen.
drive nutzte die Gelegenheit zu einer Testfahrt mit
dem ersten 9-Gang-Automatgetriebe für Fahrzeuge
mit Front-Quer-Motor. Text Andreas Neemann Fotos Feynsinn, Detlef Majer
s ist eine ungewöhnliche Auffor-
kleine Revolution, wie das technische
derung an das kleine Grüpp-
Briefing erwarten lässt. Es spricht von
chen von Journalisten, das sich
einer Kraftstoffersparnis von mehr
an diesem sonnigen Julitag im For-
als zehn Prozent gegenüber aktuellen
schungs- und Entwicklungszentrum in
6-Gang-Automatgetrieben des Wettbe-
Friedrichshafen
E
hat.
werbs, die heute den Front-Quer-Markt
„Achten Sie möglichst nicht auf das
eingefunden
dominieren. Bei konstanter Fahrt mit
Fahrzeug“, bittet ZF-Ingenieur Dr. Mi-
120 Kilometern pro Stunde können es
chael Ebenhoch, bevor wir nach drau-
sogar bis zu 16 Prozent weniger sein.
ßen gehen. Nanu? Schließlich handelt
es sich doch um eine Testfahrt. Heute
Los geht die Fahrt. Auf der Bundes-
steht ein Getriebe im Vordergrund,
straße lasse ich mich für ein erstes
genauer: das weltweit erste 9-Gang-
Testmanöver etwas zurückfallen. Dann
Automatgetriebe. Weil es erst im Laufe
gebe ich Vollgas oder, wie es unter Ent-
des Jahres 2013 auf den Markt kommt,
wicklern heißt, „100 Prozent Drossel-
ist es für Testzwecke in zwei so ge-
klappe“. Das Getriebe schaltet ohne
nannte Funktionsträger eingebaut –
spürbare Unterbrechung des Vortriebs
Fahrzeuge, in denen es nicht in Serie
durch. Das Vollgasmanöver mag sich
gehen wird.
spektakulär anfühlen und anhören,
stellt für das Zusammenspiel von Ge-
100 Prozent Drosselklappe
triebehardware und Steuerung jedoch
Ein Getriebe testen, das noch in der
nur eine Kleinigkeit dar.
Entwicklung ist? Gute Idee. Fühlen
wir dem Neuling auf den Zahn oder
Große Vorteile der Klaue
vielmehr aufs Zahnrad. Schließlich ist
Anschließend fahren wir mit Tempo
der kompakte, nur 36 × 48 × 38 Zenti-
120, einer Geschwindigkeit, in der das
meter große „Neungänger“ für ZF ein
9HP seine hohe Gesamtspreizung voll
Novum. Erstmals seit der Jahrtausend-
ausspielen kann. Das am CAN-Bus des
wende kommt wieder ein Stufenau-
Testwagens angeschlossene Display
tomatgetriebe für Front-Quer-Motori-
zeigt 1 900 Umdrehungen an. „Bei heu-
sierungen ins Produktportfolio. Eine
tigen Stufenautomatgetrieben wären ▶
18
Testträger mit
dem neuen 9HP
auf großer Fahrt
3.2011
19
FAHRBERICHT 9HP
wir jetzt mit knapp 2 600 Umdrehun-
neswegs Routine, das liegt auch an den
Drehzahl bringen will. Bei diesem Ma-
gen im sechsten Gang unterwegs“, er-
vielen Innovationen im 9HP. Eine da-
növer lässt sich auch einer der Haupt-
klärt Ebenhoch, der für die Entwick-
von: Klauenkupplungen. Diese sehr tra-
vorzüge der Kombination des 9HP mit
lung der front-quer eingebauten Auto-
ditionelle Möglichkeit, Rotationskräfte
der nasslaufenden Kupplung erfahren:
formschlüssig zu über-
„Es geht darum, die Motoren im nied-
tragen,
rigen Drehzahlbereich zu halten“, er-
Plus des 9HP: mehr Fahrkomfort sowie
günstiger Preis bei höchster Effizienz
noch
hat
bislang
niemand
bei
läutert Ebenhoch und ergänzt: „Dabei
Stufenautomatgetrie-
ist die Schwingungsentkopplung zwi-
ben eingesetzt. Klau-
schen Motor und Getriebe ein wichti-
enkupplungen senken
ges Thema. Hier bietet die nasslau-
matgetriebe verantwortlich ist. Eine
gegenüber üblichen Lamellenkupplun-
fende Kupplung bei den engen Platz-
geringere Motordrehzahl hat neben
gen die Schleppverluste deutlich. Dar-
verhältnissen im Getriebe und im ge-
der angenehmeren Geräuschkulisse
über hinaus sparen sie Platz, lassen
samten
gravierende Auswirkungen auf den
sich günstiger herstellen und ermögli-
Möglichkeiten – insbesondere wenn
Verbrauch. Die mit dem 9HP bei Kon-
chen unter anderem ohne Zusatzkom-
ich an die kleinvolumigen Drei- oder
stantfahrt mit Tempo 120 mögliche
ponente eine Start-Stopp-Automatik.
Vierzylindermotoren
Kraftstoffersparnis von 16 Prozent ent-
Motorraum
einfach
der
„Maximale Effizienz auf
kleinstem Raum“
mehr
Zukunft
denke.“ Am Ende der Testfahrt bin ich
Vorstandsmitglied Dr. Gerhard Wagner, bei ZF
verantwortlich für die Division Antriebstechnik,
über Herausforderungen, Vorteile und künftige
Chancen des neuen 9-Gang-Automatgetriebes.
spricht bei Motoren in dieser Fahr-
Niedrigere Drehzahlen
fast ein wenig enttäuscht. Die Fahrt
zeugklasse einem ganzen Liter auf 100
Es folgt ein Fahrzeugwechsel. Der
mit einem Getriebe im Entwicklungs-
Kilometer. Dann finde ich aber doch
zweite Funktionsträger ist nicht mit ei-
stadium hat meine Erwartungen weit
einen Punkt für die Mängelliste. Bei ei-
nem Drehmomentwandler ausgestat-
übertroffen. Dafür, dass es bis zum Se-
ner Rückschaltung ruckelt es. Michael
tet, sondern mit einer nasslaufenden
rienstart noch knapp zwei Jahre sind,
Kein Stufenautomatgetriebe auf
Moment nichts sagen möchte. Nur
einen abkoppelbaren Allradantrieb
Ebenhoch lächelt und winkt ab. „Das
Kupplung. Auch mit diesem Anfahr-
ist meine Mängelliste extrem kurz.
dem Markt hat derzeit mehr Gänge
so viel: Aktuell arbeiten wir an drei
entwickelt, der im Front-Quer-An-
bekommen wir durch die Abstimmung
element fallen die extrem schnellen
Ebenhoch grinst zum Abschied: „Wir
als das 9HP von ZF. Wie lange
Serienentwicklungsprojekten und
triebsstrang auf sehr effiziente Weise
im Serienfahrzeug weg.“ Damit Ge-
Gangwechsel angenehm auf: Gleich
haben selbst noch den einen oder an-
werden Sie dieses Alleinstellungs-
haben bereits weitere, sehr konkrete
die Allradfunktion umsetzt. Wir sind
triebe und Motor perfekt harmonieren,
mehrere Gangstufen überspringt das
deren Punkt.“ ■
merkmal nach dem Serienstart im
Anfragen im Haus.
auf alle Motorcharakteristiken mit
brauchen die ZF-Ingenieure den Zu-
9HP beim Herunterschalten ohne spür-
griff auf viele Motordaten, die für
bare Reaktionszeiten – genau dann,
Funktionsträger eben nicht zur Verfü-
wenn ich den Motor vom effizienten
gung stehen. Diese Abstimmung ist kei-
niedertourigen
Gleiten
wieder
auf
Jahr 2013 noch haben?
MEHR INFORMATION
Erste Pressestimmen zum 9HP
auf Seite 38.
einem ganzen Baukasten von Anfahr-
Darüber mache ich mir keine Gedanken.
Knapp 70 Prozent aller Fahrzeuge
elementen vorbereitet. Dazu zählen
Die neun Gänge sind ja nicht das Be-
weltweit sind mit Front-Quer-Mo-
Drehmomentwandler mit unter-
sondere an unserem neuen Getriebe für
toren unterwegs – und das mit
schiedlichen Torsionsdämpfern
den Front-Quer-Einsatz. Die Herausfor-
einer Vielfalt an Motorisierungen.
ebenso wie eine hydraulische Hoch-
derung bestand vielmehr darin, maxi-
Auf welches Segment zielen Sie
leistungskupplung.
male Effizienz auf kleinstem Raum zu
mit dem 9HP denn konkret?
verwirklichen. Es ging darum, ein Ge-
Wir sind da nicht festgelegt und
Das Angebot scheint noch nicht
triebe für sehr enge Platzverhältnisse
können das auch nicht sein. Es war
komplett zu sein. Wie sieht es mit
zu entwickeln, das im Vergleich zu den
unser strategisches Ziel bei der Ent-
einer Hybridversion aus?
aktuell angebotenen Getrieben deutlich
wicklung des 9-Gang-Automatgetrie-
Beim größeren 9HP arbeiten wir
den Verbrauch senkt. Mit einer Kraft-
bes, an den globalen Wachstumsraten
derzeit an einer Hybridvariante. Beim
stoffersparnis von bis zu 16 Prozent
bei Front-Quer-Anwendungen teilzu-
Mildhybrid wird an Stelle des Dreh-
gegenüber dem Stand der Technik der
haben. Das 9HP kommt in zwei Aus-
momentwandlers eine elektrische
heute eingesetzten 6-Gang-Getriebe
führungen auf den Markt, einmal für
Maschine in der Kupplungsglocke
kann sich das 9HP wirklich sehen
Eingangsdrehmomente bis 280 New-
untergebracht. Für Fahrleistungen,
lassen. Das ist viel schwerer nachzu-
tonmeter und einmal bis 480 Newton-
wie sie bei Plug-in-Hybriden ge-
machen als eine zusätzliche Gangstufe.
meter. Damit decken wir den größten
braucht werden, um längere Strecken
Teil des Marktes ab.
rein elektrisch zurückzulegen, können
Dann müssten Ihnen die Fahrzeug-
9HP-Tester Andreas
Neemann am Steuer
des Testträgers
20
3.2011
wir aber einen entsprechend leis-
hersteller das neue Produkt ja aus
Gibt es weitere technische Beson-
tungsfähigen Elektromotor nicht
den Händen reißen?
derheiten, die den Neungänger
mehr bauraumneutral unterbringen.
Wir können uns über mangelnde posi-
auszeichnen?
In diesem Fall müsste uns der Fahr-
tive Resonanz tatsächlich nicht bekla-
Ja, unser 9HP ist von Anfang an
zeughersteller also entsprechend
gen – auch wenn ich über Kunden im
allradfähig – wir haben dafür eigens
Platz im Motorraum schaffen.
21
NACHWUCHSFÖRDERUNG
Ingenieure
in der Pole-Position
Für die Teilnehmer ist die Formula Student der Ausdruck ihrer
Leidenschaft für Motorsport und Technik. Für Arbeitgeber wie ZF
ist sie eine willkommene Möglichkeit, die besten Nachwuchsingenieure bei der Arbeit zu beobachten. Text Pia Weber Fotos Orion Lemler, ZF
M
essegelände Friedrichshafen,
Rennserie (siehe Seite 25) am Hocken-
30 Juni. Auf diesen Tag ha-
heimring durchlaufen, das nur wenige
ben sie monatelang hingear-
Wochen später stattfindet. Schön ist
beitet. Unermüdlich haben sie an der
Mitglied des 70-köpfigen ZF-Teams mit
Technik ihres Elektro-Rennwagens ge-
rund 30 Ingenieuren, das in den nächs-
tüftelt und gefeilt, den „FHWT-04e“
ten drei Tagen insgesamt 300 Ingeni-
wieder und wieder getestet und ver-
eurstudenten dabei hilft, ihre 15 Renn-
bessert. Nun stehen die 20 Studenten
wagen fit für die Formula Student zu
der Privaten Fachhochschule für Wirt-
machen. „Ich bade geradezu in Moti-
schaft und Technik (FHWT) aus dem
vation und Begeisterung, wenn ich die
norddeutschen
Teams betreue. Das macht Spaß“, er-
Diepholz
in
einem
Halbkreis um Wolfgang Schön und
klärt der Elektronikspezialist.
warten gespannt auf sein Urteil. „Das
sieht ganz gut aus“, sagt Schön mit dem
Teil der globalen Personalstrategie
typischen Understatement eines Ingeni-
Zwar ist der Spaßfaktor für alle Betei-
eurs und meint damit den E-Antrieb.
ligten hoch, doch sind ZF Race Camp
Eigentlich
arbeitet
Schön bei ZF als Ingenieur in der Vorentwicklung und beschäftigt sich dort
mit der Entwicklung
elektrischer Systeme.
Doch hier beim ZF
„Das Race Camp ist sehr hilfreich, weil
hier Fehler bemerkt werden, die wir
dann noch vor dem Start der Formula
Student beheben können.“
Ingenieurstudent Ansgar Kampsen
Race Camp prüft er
Fachsimpelei beim
Race Camp: Personalvorstand Jürgen
Holeksa mit dem
Team KA-RaceIng
aus Karlsruhe
22
3.2011
die komplette Elektronik an den selbst gebauten Fahrzeu-
und die Unterstützung der Formula
gen der Studenten. Diese Kontrolle
Student für den Technologiekonzern
müssen die Studenten auch vor ihrem
vor allem ein wichtiger Bestandteil der
nächsten Rennen der Formula-Student-
Personalstrategie. Studenten, die sich ▶
23
NACHWUCHSFÖRDERUNG
ZF-Ingenieur Wolfgang
Schön überprüft die
Elektronik am Renner
des FHWT-Teams.
Testfahrt auf dem
abgesteckten Parcours
des ZF Race Camps
„Dadurch wurde die Maschine schlan-
eure von uns überzeugen können und
ker; außerdem ergab sich ein günstige-
gewinnen“, erklärt Personaler Ruf. Da-
rer Schwerpunkt, das Getriebe erbringt
bei geht es nicht nur um die jungen
eine höhere Drehzahl und damit eine
Männer und Frauen, die später einmal
höhere
bei ZF arbeiten, sondern auch um die-
Leistungsdichte“,
begeistert
sich Schön für diese Lösung.
jenigen, die später bei Auftraggebern
und Lieferanten des Konzerns landen.
Positive Assoziationen erzeugen
„Wer einmal beim Race Camp mitge-
Mit ihrem Engagement bei der Formula
macht hat, erinnert sich noch Jahre
Student nähert sich ZF ein großes
später sehr gerne daran und auch an
Stück dem übergeordneten Ziel: „Bei
ZF und die Menschen, die ihn unter-
hier engagieren, tun dies aus Technik-
im Kampf um Leistungsträger punktet,
schule für Wirtschaft und Technik
diesjährigen Race Camp: Den beim
uns geht es immer mehr um Entwick-
stützt haben.“ Natürlich nutzen die Per-
begeisterung, zeigen Leidenschaft und
hat ZF in der globalen Personalstrate-
(FHWT) in Diepholz: „Weil wir unbe-
klassischen Elektromotor direkt auf
lungspartnerschaften mit den Automo-
sonalverantwortlichen weitere Mög-
Teamfähigkeit: ideale Eigenschaften für
gie das Ziel definiert, attraktivster Ar-
dingt hierher kommen wollten, haben
den Rädern sitzenden Antrieb hat ein
bilkonzernen. Das können wir nur er-
lichkeiten, um mit Studenten in Kon-
zukünftige ZF-Mitarbeiter. „Wir enga-
beitgeber in der Antriebs- und Fahr-
wir vorher extra Nachtschichten ge-
Team kurzerhand um 90 Grad gedreht.
reichen, wenn wir die besten Ingeni-
takt zu kommen und dabei das Unter-
gieren uns hier so stark, weil wir darin
werktechnik zu werden. „Unser Nach-
schoben, um rechtzeitig fertig zu wer-
einen wichtigen Beitrag sehen, die Aus-
teil auf dem Bewerbermarkt ist, dass
den. Das Race Camp ist sehr hilfreich,
bildungsqualität an den Hochschulen
wir – anders als BMW, Audi oder VW –
weil hier Fehler bemerkt werden, die wir
und Universitäten zu erhöhen“, ergänzt
kein Produkt herstellen, das potenziel-
dann noch vor dem Start der Formula
Personalvorstand Jürgen Holeksa. Es
len Bewerbern so ohne weiteres be-
Student beheben können.“ Wolfgang
entspreche nicht der Unternehmens-
kannt ist“, erklärt Dr. Michael Ruf, Lei-
Schön, der bereits zum zweiten Mal
kultur, über den Ingenieur- und Fach-
diese
kräftemangel zu lamentieren. „Stattdessen nutzen wir Events wie dieses,
junge Menschen für das Thema Technik zu begeistern.“
Jahr für Jahr wächst der Bedarf vor allem an Fachkräften wie Ingenieuren.
Veranstal-
tung mit betreut,
Wir engagieren uns hier so stark,
weil wir darin einen wichtigen Beitrag
sehen, die Ausbildungsqualität an
den Hochschulen und Universitäten
zu erhöhen.“ ZF-Personalvorstand Jürgen Holeksa
beobachtet, dass
die
Teilnehmer
kreativ sind und
viel
technisches
nehmen positiv zu präsentieren. Dazu
gehören der Besuch von Hochschul-
ZF RACE CAMP UND FORMULA STUDENT
Seit dem Jahr 2008 richtet ZF das Race Camp in Friedrichshafen aus. Bei dem Event auf dem
Messegelände testen die von ZF gesponserten Teams ihre selbst konstruierten Rennwagen
und bereiten sich mit Unterstützung von Ingenieuren des Unternehmens auf die Rennserie
Formula Student vor. Der erste Wettbewerb dieser internationalen Rennserie für Studenten
fand im Jahr 1981 in den USA statt, 2006 gründete der Verein Deutscher Ingenieure (VDI)
die Formula Student Germany. Am Hockenheimring messen die Studententeams einmal im
Jahr fünf Tage lang ihre Kräfte in zwei Klassen: in einer für verbrennungsmotorisch und in
einer für elektrisch angetriebene Fahrzeuge. ZF sponsert derzeit 19 Hochschulteams, darunter
Mannschaften aus Tokio, Zürich oder aus dem amerikanischen Ann Arbor bei Detroit. Seit
neun Jahren unterstützt der Konzern die internationalen Nachwuchskräfte durch Finanzspritzen, Hightech-Rennsportprodukte oder durch die Hilfe bei der Produktion von Einzelteilen.
Zum Förderpaket gehört auch die Vergabe von Stipendien oder Diplomarbeiten.
messen sowie die Vergabe von Praktika
oder die Möglichkeit, Abschlussarbeiten in Zusammenarbeit mit den Fachabteilungen zu schreiben. Eines der eher
neueren Instrumente sind Vorlesungsreihen an mehreren Universitäten.
Dort referieren ZF-Experten und Spezialisten aus anderen Unternehmen. Im
Anschluss an die Vorträge lernen die
Zuhörer die Referenten in lockerer At-
Verständnis mit-
mosphäre bei einem Imbiss persönlich
bringen. Speziell
kennen. „Unsere Mitarbeiter agieren
„Mindestens 76 400 Ingenieurstellen
bei der Formula
hier als Markenbotschafter für unser
konnten in Deutschland nicht besetzt
Student
Electric
Unternehmen“, erklärt Ruf. Übrigens,
werden – so viele wie noch nie seit Be-
ter Internationales Personalmarketing.
(FSE) zeigen die Studentinnen und Stu-
bei der Formula Student Germany in
ginn der Aufzeichnungen im August
„In unserem Personalmarketing-Prozess
denten ein ausgeprägtes Engagement,
Hockenheim belegte das Team der Pri-
2000“, sagt Hans-Peter Klös. Er ist Ge-
initiieren wir deshalb bewusst positive
denn was sie dort bauen, ließe sich
vaten Fachhochschule für Wirtschaft
schäftsführer des Instituts der deut-
Arbeitgebererlebnisse.“
heute noch an keiner Hochschule stu-
und Technik (FHWT) in der Kategorie
schen Wirtschaft. Auch im Ausland ist
dieren. „Sie kommen mitunter auf inte-
Energieeffizienz für Elektrofahrzeuge
der „War for Talents“, der Kampf um
Begeisterung für die Technik wecken
ressante technische Lösungen, für die
den vierten Platz. ■
die besten Köpfe, voll entbrannt. ZF
Beim ZF Race Camp geht diese Rech-
wir Ingenieure manchmal keinen Blick
stellt in diesem Jahr weltweit 5 000
nung voll auf. Stellvertretend für seine
mehr haben“, räumt Schön neidlos ein.
neue Mitarbeiter ein, ein großer Teil
Kommilitonen erklärt Ansgar Kampsen
Wieder einmal ein Beispiel für unkon-
davon Ingenieure. Damit der Konzern
aus dem Team der Privaten Fachhoch-
ventionelles Denken entdeckte er beim
24
3.2011
US-Austragungsort für
die Formula Student:
der Michigan International Speedway
MEHR INFORMATIONEN
www.formulastudent.de
www.zf.com, Mediathek
25
ELEKTROMOBILITÄT
KOLUMNENTITEL
Elektrisierende Aussichten
Wasserkraftwerk
Ingenieure der Automobilindustrie arbeiten mit Hochdruck an der Mobilität von morgen.
Der Treibstoff für diese Autos soll aus der Steckdose kommen. Im Jahr 2020 sollen
weltweit Millionen von Fahrzeugen emissionsfrei und klimaneutral unterwegs sein.
Text Martin Kaluza
Illustration Niko Wilkesmann
Foto Thomas Bender
Offshore-Windkraftanlage
Solaranlage
Gezeitenkraftwerk
Erdwärmekraftwerk
A
m 29. April 1899 überschritt der Belgier Camille
explosives Benzin mitführen, das es nur in der Apotheke zu
Jenatzy als erster Mensch in einem Straßenfahr-
kaufen gab. Das Rennen um die beste Antriebstechnik für
zeug die 100-Stundenkilometer-Marke. Es war ein
den Individualverkehr schien bereits entschieden.
Elektroauto. Fünf Jahre bestand der Rekord. Während elek-
26
3.2011
trische Fahrzeuge damals eine recht elegante und saubere
Dass es anders kam, lag an den Batterien. Sie waren teure
Angelegenheit waren, verlangten die Benziner dieser Zeit ih-
und schwere Energiespeicher; bis heute sind Speicherkapa-
ren Besitzern einiges ab: Sie waren laut, sie waren ölig, man
zität und Gewicht der Akkus die Achillesferse der Elektro-
brauchte Kraft, um sie anzuwerfen, und man musste hoch-
mobilität geblieben. Mit 50 Kilogramm Diesel kommt ein
27
X
ELEKTROMOBILITÄT
2011 hat der Verkehr 70 Prozent Anteil
am Ölverbrauch der Welt. Bleibt das so, reichen die Ölreserven noch
40 Jahre.
In der Infrastruktur der
Ladestationen steckt viel
Entwicklungspotenzial.
Das Aufladen an einer
Haushaltssteckdose dauert
Stunden. Künftig soll es
Schnellladestationen geben
und Akkus, deren nutzbare
Kapazität größer ist als die
heute übliche.
Nach 1000 bis 1 500
che, dass der Verkehr heute weltweit knapp 70 Prozent An-
Ladezyklen müssen die
teil am gesamten Ölverbrauch hat. Ändert sich das nicht,
Akkus ersetzt werden. Auch
dann reichen die Reserven nach Schätzungen der Interna-
die praktische Reichweite ist limi-
tionalen Energie-Agentur (IEA) noch, um die Welt 40 Jahre
tiert. Niedrige Umgebungstemperatu-
lang mit Erdöl zu versorgen. Da auch die Ressourcen
ren verkürzen die Reichweite und Tiefentladungen die Haltbarkeit zusätzlich. Und
solange noch kein dichtes Netz von Schnellladestationen verfügbar ist, werden die meisten Fahrzeuge
an Haushaltssteckdosen geladen – bei einer zu zwei Dritteln entleerten Batterie dauert das etwa vier Stunden lang.
Millionen von Elektroautos in nur zehn Jahren
China hat sich bis zum Jahr 2020 ebenfalls ehrgeizige Ziele
Mittelklassewagen
staatli-
gesetzt. Dann will das Land der weltweit größte Hersteller
c
che
Prämien,
von Elektroautos sein. Beim Elektroauto-Hersteller BYD
mit dene
denen der Kauf
(Build Your Dreams) arbeiten derzeit 10 000 Mitarbeiter al-
von E-Fahrzeuge
E-Fahrzeugen unterstützt
leine in der Entwicklungsabteilung. Die Regierung in Peking
i d etwa
t
iin S
i
((durchschnittwird,
Spanien
stellte im vergangenen Jahr einen Entwicklungsplan für
lich 7 600 Euro), Frankreich (5 000 Euro), Dä-
Energiesparautos und Fahrzeuge mit alternativen Antrieben
nemark (17 200 Euro), Portugal (2 250 Euro), Irland
vor und kündigte bis 2020 Subventionen in Höhe von umge-
rund 1000 Kilometer weit.
(3 000 Euro), China (4 150 Euro) und den USA (840 Euro in
rechnet 11,5 Milliarden Euro an. Bis dahin sollen fünf Milli-
Eine Lithium-Ionen-Batterie, die 50 Kilogramm Diesel er-
Form von Einkommensteuernachlässen). Andere Länder,
onen Hybrid- und Elektroautos auf Chinas Straßen unter-
setzt, wäre etwa vier Tonnen schwer. „Bis heute sind die
wie Deutschland, setzen auf eine mit Staatsgeldern unterfüt-
wegs sein. Die Zahl nimmt sich im Vergleich zu den erwarte-
Treibstoffe Benzin und Diesel unübertroffen praktische
terte Forschungsoffensive, die vor allem der Batterietechnik
ten 250 Millionen Fahrzeugen in China (derzeit sind es rund
Energieträger für mobile Anwendungen. Diese Dominanz ei-
zugutekommen soll, Investitionen in die Infrastruktur, etwa
70 Millionen) bescheiden aus. Doch nach dem Electric Ve-
nes Energieträgers gibt es in keinem anderen Sektor“, sagt
den Bau von 7 000 öffentlichen Stromladestationen, sowie
hicle Index (EVI), den die Unternehmensberatung McKinsey
Florian Hacker, Wissenschaftler am Öko-Institut in Berlin.
Steuervorteile für Elektro- und Hybridfahrzeuge: Im Jahr
vierteljährlich erstellt, liegt China – gemeinsam mit Japan
2020 sollen eine Million Elektroautos allein auf deutschen
und Deutschland – auf dem dritten Platz, nach den USA und
Rückenwind für die E-Mobilität
Straßen rollen. Am 1. Januar 2011 waren erst 2 307 von
Frankreich. Der Index gibt an, in welchem Maße die Länder
Dennoch ist das Elektrofahrzeug wieder ein „Renner“ – in
42 Millionen gemeldeten Pkw elektrisch betrieben, denn die
sich in Nachfrage und Produktion von Elektroautos dem Stand
den Medien, aber auch bei Politikern, die Verkehrskonzepte
Forscher und Entwickler haben noch viele Aufgaben zu lö-
nähern, den Experten für das Jahr 2020 prognostizieren. Ge-
für die Zeit nach dem Erdöl vorbereiten. Davon zeugen
sen: Die Lebensdauer der teuren Stromspeicher ist begrenzt.
pusht wird das Thema alternative Antriebe durch die Tatsa-
28
3.2011
FAHR-ERFAHRUNGEN
Etwa einmal im Monat steht der Name Pedro Casals für einen Tag
oder ein Wochenende im Belegungskalender für Erprobungsfahrzeuge. An diesen Tagen leiht er sich eines der Elektroautos aus, in
denen ZF den elektrischen Achsantrieb erprobt. Casals ist bei ZF mit
der Vorentwicklung von Elektro- und Hybridantrieben beschäftigt.
Wenn er das Elektroauto im Alltagsverkehr nutzt, hat er angesichts
kurzer Strecken mit der Batteriereichweite kein Problem. Dafür bekommt er hautnah mit, wie Passanten auf das Elektroauto reagieren.
„Wir Ingenieure haben oft eine sehr technische Sicht“, sagt Casals,
den das einfache Handling, das sofortige Ansprechen des Motors und
das Fahren ohne Schaltruck begeistern. Passanten nehmen das Elektroauto oft als Fahrzeug wie jedes andere wahr. „Kürzlich habe ich das
Auto auf dem Parkplatz eines Supermarktes abgestellt und wurde von
einem Mann angesprochen. Dass es elektrisch fährt, war ihm gar
nicht aufgefallen“, sagt Casals. „Ihm gefiel der kleine Wendekreis.“
29
X
ELEKTROMOBILITÄT
2020 sollen in Deutschland 1 Million
Elektroautos
fahren, in China
5 Millionen.
Um die Energiemenge
enge zu
speichern, die dem
m Gehalt
von 50 Kilogramm
m Diesel
entspricht, müsste
e eine
Lithium-Ionen-Batterie
heute fast vier Tonnen
wiegen. Weltweit arbeiten
Forscher an kleineren,
leichteren und leistungsfähigeren Stromspeichern.
Biokraftstoff und Biomasse begrenzt
sind, werden Industrie und Verbraucher entscheiden müssen,
welches die wertvollsten Verwen-
Umweltfreundlich ist
E-Mobilität nur, wenn der
Strom aus erneuerbaren Energien stammt.
ZF investiert deshalb in
Windkraftanlagen.
schen Achsantrieb hat ZF einen kompletten elektrischen
sche
Viertel weniger als bei der benzinge-
Antr
Antriebsstrang entwickelt, der aus einem 90 Kilowatt star-
triebenen Version. In Deutschland liegt
ken Motor, einem zweistufigen Getriebe und der nötigen
der CO2-Ausstoß mit 595 Gramm pro
Leis
Leistungselektronik besteht.
Kilowattstunde Strom vergleichsweise
dungen dieser Flüssigkraftstoffe
stellten, wird auch
trasind. „Für den global wachsenden Stra-
in 40 Jahren erst je-
E-Mobilität bewegt den Strommarkt
E-M
einmal 74 Gramm, in Frankreich sind es
ßengüter- und den Flugverkehr ist Elektromobilität mittel-
des fünfte Fahrzeug
In g
großem Umfang sparen Elektroautos allerdings nur dann
95 und in Großbritannien 368 Gramm.
d man einen großen Anfristig keine Alternative. Für sie wird
elektrisch angetrie-
Emi
Emissionen ein, wenn sie mit Strom betankt werden, der
Dementsprechend günstiger sehen in
klärt Hacker.
teil der Biokraftstoffe benötigen“, erklärt
ben
aus erneuerbaren Energien stammt. In diesem Fall können
diesen Ländern die CO2-Bilanzen ei-
E-M
E-Mobile bis nahezu 100 Prozent Emissionen gegenüber Ben-
nes Elektroautos aus. Betriebe man ein
sein.
Statt-
dessen werden HyAußergewöhnlich hoher Wirkungsgrad
grad
brid-Pkw im Jahr
Im Stadtverkehr hingegen können Elektroautos die Nach-
2050 rund 36 Pro-
um Teil ausgleichen. Der
teile des Energiespeichers Batterie zum
zent
5 Prozent der eingesetzelektrische Antrieb wandelt bis zu 95
stands ausma-
gie um, sein Wirkungsten Strommenge in Bewegungsenergie
chen, Plug-in-
grad ist mehr als doppelt so hoch wie der eines üblichen
Hybride 28 Pro-
hrend der Benziner seiPkw-Verbrennungsmotors. Und während
zent.
em kleinen Drehzahlbenen besten Wirkungsgrad nur in einem
Letzteren ver-
otor über einen großen
reich erreicht, arbeitet der Elektromotor
steht man Hy-
Geschwindigkeitsbereich hinweg höchst effizient. Damit
bridautos, die
eiten weniger Energie
geht bei geringeren Geschwindigkeiten
an der Steck-
avon beim Bremsen zuverloren. Zudem lässt sich ein Teil davon
dose aufgela-
digkeiten und häufige
rückgewinnen. Niedrige Geschwindigkeiten
den
Bremsvorgänge im Stadtverkehr kommen also dem Elektro-
und die zusätz-
mobil entgegen.
lich einen Ver-
des
hoch. In der Schweiz beträgt er gerade
Elektroauto hingegen mit Strom, der
WINDSTROM FÜR DEN FAHRTWIND
W
Be-
Die größten Entlastungen für die Umwelt erzielen Elektroautos, wenn
der Strom aus erneuerbaren Energien kommt. Die Windenergie hat
den letzten Jahren den Sprung von der ideell betriebenen Nischenin d
technologie zum Wirtschaftssektor im Industriemaßstab vollzogen.
tec
Nach Prognosen des Global Wind Energy Council (GWEC) soll sie bis
Na
2030 weltweit eine Kapazität von 2 300 Gigawatt erreichen und damit
203
ein Fünftel des Strombedarfs decken. Die Aussichten sind nicht
zuletzt dank des politischen Willens zum Klimaschutz günstig. Die
zul
EU beispielsweise will bis 2020 den Anteil erneuerbarer Energien in
allen Sektoren (Strom, Wärme, Verkehr) auf 20 Prozent steigern.
alle
Unter
ZF engagiert sich auf diesem Wachstumsmarkt mit Hardware und
Services. In Gainesville im US-Bundesstaat Georgia entsteht ein
Se
Werk, in dem ZF vom nächsten Jahr an bis zu 1000 Getriebe pro
We
Jahr für Windturbinen bauen wird. Bereits seit 2007 arbeitet
ZF Services in der Wartung und Instandsetzung von Windenergie
getrieben. Ab 2012 wird ein neues Kompetenzzentrum in Dortmund
jährlich 200 Getriebe instand setzen. In Großbritannien, Spanien,
Italien und Nordamerika werden weitere Servicezentren folgen.
werden
brennungsmotor an
Auch nach optimistischen Marktprognosen wird die Zahl
Bord haben. Er fungiert
der reinen Elektroautos allerdings im Vergleich zu den Ver-
als Notstromaggregat und lädt die Batterie. Fahrzeuge mit
brennern klein bleiben – und das noch eine ganze Weile.
Verbrennungsmotor ohne Hybridanteil spielen den Autoren
zinern sparen. Legt man den aktuellen deutschen Strommix
Das gilt auch für Vorreiterländer wie Frankreich, China oder
der Studie zufolge ab 2045 keine Rolle mehr. ZF ist dafür gut
zugrunde, sieht die Bilanz weniger günstig aus. So errech-
Deutschland. Nach der Klimaschutzstudie „Modell Deutsch-
gerüstet: Hybridgetriebe werden bereits in Serienfahrzeugen
nete die Umweltorganisation Greenpeace, dass ein mit Stan-
land“ beispielsweise, die das Öko-Institut und das Wirt-
eingesetzt, etwa im BMW Active Hybrid 7 und in den Hybrid-
dardstrom betriebenes kleines Elektrofahrzeug pro Kilome-
schaftsforschungsinstitut Prognos im Auftrag des WWF er-
varianten der Modelle Audi Q5 und A6. Mit dem elektri-
ter 133,5 Gramm Kohlendioxid (CO2) ausstößt – das ist ein
30
3.2011
ausschließlich aus Braunkohle gewonnen würde, läge seine CO2-Bilanz sogar
um ein Fünftel über der des Benziners.
„Die Hersteller wissen, dass Elektrofahrzeuge nur dann Erfolg haben werden, wenn sie sich als grün verkaufen
lassen“, sagt Hacker. „Wirklich CO2neutral sind Elektroautos nur, wenn
für sie zusätzlicher Strom aus erneuerbaren Energiequellen produziert wird.
So beeinflusst der Verkehr, anders, als
wir es gewohnt sind, den Strommarkt.“
Kürzlich kündigten Audi und Volkswagen an, ins Offshore-Windgeschäft
einzusteigen. Der dort erzeugte Strom
sei nicht für den Betrieb der Fabriken
gedacht, sondern als Treibstoff für die
neuen Elektroautos.
MEHR INFORMATION
www.forum-elektromobilitaet.de
31
LEICHTBAU
Erlkönig light
Unbemerkt von der Öffentlichkeit dreht eine revolutionäre
Leichtbauachse in einem ganz alltäglichen Testträger ihre
Runden. Es ist nur eines der Zukunftsprojekte von ZF mit
dem Ziel, das Fahrzeuggewicht und damit Kraftstoffverbrauch und Emissionen zu senken. Text Simon Schmid Fotos Wolf Heider-Sawall, ZF
F
ährt Gabriele Fruhmann den
gemäßes Pkw-Fahrwerk doch längst
unauffälligen
Kompaktklasse-
nicht mehr gerecht: Tatsächlich hat
Pkw auf eine Hebebühne, erle-
die Blattfeder aus glasfaserverstärk-
ben Betrachter ihr „grünes Wunder“.
tem Kunststoff (GFK) mit der klassi-
Wo der Mechaniker eine herkömmliche
schen Stahlblattfeder nur noch wenig
Stahl-Hinterachse erwartet, findet er
gemeinsam: Je nach Faser, Kunststoff-
vornehmlich zwei Dinge vor: viel Platz
matrix und Verbundaufbau unterschei-
und ein vergleichsweise filigranes
den sich die Eigenschaften von GFK
grünes Bauteil. Dabei handelt es sich
und Stahl völlig. Dem multidisziplinär
um eine Faserverbund-Querblattfeder,
zusammengesetzten Projektteam aus
auch Composite Leaf Spring genannt.
der Division Fahrwerktechnik und der
Gabriele Fruhmann ist Ingenieurin im
zentralen Forschung und Entwicklung
Forschungs-
Entwicklungszent-
rund um Gabriele Fruhmann gelang
rum in Friedrichshafen. Sie hat die Fe-
es, die Querblattfeder auf ihren spezi-
der aus dem ungewöhnlichen Material
ellen Einsatzzweck abzustimmen. Sie
maßgeblich mitentwickelt. Dass die
ist nicht nur extrem leicht, sondern
Composite Leaf Spring grün ist, hat
auch ein wahrer Alleskönner. Wo übli-
keine ideologischen Gründe. Die Farbe
cherweise ein komplexes Lenker- und
entsteht schlicht durch eine ganz be-
Federkonstrukt für Fahrkomfort und
stimmte Kombination von Epoxidharz
Sicherheit sorgt, übernimmt die Quer-
und darin eingelagerten Glasfasern.
blattfeder die Radführungs-, Stabilisa-
Genau diese beiden Werkstoffe ma-
tor- und Federfunktion gleich mit. Wei-
chen die Querblattfeder zu etwas Be-
teres Plus: Die Feder benötigt nur we-
sonderem. Sie ist das Herzstück einer
nig Bauraum unterm Bodenblech; das
zukunftsweisenden Leichtbau-Hinter-
schafft Platz, beispielsweise für mehr
achse aus dem Zulieferkonzern.
Akkus im Elektrofahrzeug, und sorgt
und
damit für eine größere Reichweite.
Macht unauffällige
Erprobungsfahrten mit
der GFK-Querblattfeder:
Gabriele Fruhmann.
32
3.2011
Leichtgewichtig und leistungsstark
Ein derartiges Projekt bis zur Serien-
Moment mal! Eine Blattfeder als Teil
reife zu entwickeln, ist ein langer Weg.
einer modernen Achse? Herkömm-
Vor allem beim Material GFK war viel
liche Blattfedern aus Stahl werden
Grundlagenarbeit zu leisten. Im Gegen-
den Komfortansprüchen an ein zeit-
satz zur Achse aus dem Werkstoff Stahl
33
X
LEICHTBAU
standen den Entwicklern hier kaum
ist nur eines der Leichtbaukonzepte,
ler jedes Teil auf den Prüfstand. Auch
genormte Kennwerte zur Verfügung,
die der ZF-Konzern seit einigen Jahren
auf Seiten der Zulieferer ist die Jagd
als es darum ging, Festigkeit oder Halt-
zur Serienreife entwickelt. So enthält
nach Gramm und Kilogramm bei ihren
barkeit zu berechnen.
das Portfolio für die Vorderachse ein
Bauteilen in vollem Gange. Jüngstes
Leichtbau-Federbein-Radträger-Modul.
Ergebnis dieser Anstrengungen bei ZF
Aufwändige Forschungsarbeiten
Es wiegt nur die Hälfte konventionel-
ist ein Bremspedal aus endlosfaserver-
Entwickler im Leichtbaulabor erarbei-
ler Aluminium-Federbeine und senkt
stärktem Kunststoff (EFVK), das gerade
teten deshalb zunächst grundlegende
auf diese Weise nicht nur das Gewicht,
im jährlichen Wettbewerb des Kompe-
Materialkenndaten. In aufwändigen
sondern verringert die ungefederten
tenznetzes CFK-Valley Stade e. V. den
Testreihen untersuchten sie GFK-Pro-
Massen im Fahrzeug, was fahrdyna-
„Composite Innovations Award 2011“
bekörper auf ihr Verhalten bei Zug- und
mische Vorzüge bringt. „Bei der Kons-
erhielt. Diese Leichtbaukomponente
Druckbelastung, Temperaturschwan-
truktion des hochfunktionalen Bauteils
wiegt nur 355 Gramm, rund 50 Pro-
kungen, auf ihre Beständigkeit gegen
bestand die Herausforderung im intelli-
zent weniger als ein herkömmliches
äußere Einflüsse und auf ihr Wärme-
genten Materialmix – dem Zusammen-
Bremspedal aus Stahl. Zudem ist sie
leitverhalten. Ebenfalls ein wichtiger
spiel von GFK, Stahl und Aluminium –
kostengünstig und in weniger Prozess-
Bestandteil der Forschungen waren die
ohne Funktionalitätseinbußen“, so Rolf
schritten herzustellen als konventio-
Verarbeitungsparameter. Dazu zählen
Heinz Rüger, verantwortlich für das
nelle Pedale aus Stahl. Dieses Beispiel
beispielsweise das Fließverhalten und
Geschäftsfeld Dämpfungsmodule in der
belegt, dass ZF auch bei besonders si-
die Topfzeit (Aushärtungszeit) des Har-
Division Fahrwerktechnik.
cherheitsrelevanten Produkten die Er-
zes. Beide Parameter spielen eine große
„ Ziel: keine Mehrkosten“
Reinhard Buhl, ZF-Vorstandsmitglied und Leiter
der Division Fahrwerktechnik, über den Serieneinsatz von faserverstärkten Kunststoffen im
automobilen Leichtbau.
fahrungswerte hat, Stahl durch Kunst-
Rolle, wenn es später in der Produktion
Im Bemühen, ihre Fahrzeuge leichter zu
stoff zu ersetzen – der Serienanlauf ist
darum geht, hohe Taktzahlen zu errei-
machen, stellen die Automobilherstel-
in rund zwei Jahren.
Langfaserverstärkte Kunststoffe
einer Achse bieten sich an. Ein typi-
aufgebaut. Die Division Fahrwerk-
chen. Zu diesem Zeitpunkt war diese
(FKV) gelten noch immer als „Manu-
sches Beispiel dafür ist die Composite
technik hat dabei eng mit der Zentra-
Achsarchitektur mit einer radführen-
fakturmaterial“ für die Kleinserie.
Leaf Spring Axle, bei der die Hub- und
len Forschung und Entwicklung in
Was unternimmt ZF, um ihren Einsatz
Wankfederung sowie die Radführung
Friedrichshafen zusammengearbeitet.
auch in der Großserie wirtschaftlich
durch ein FVK-Bauteil realisiert werden.
Wie viel Know-how und welche
zu machen?
Wo liegen die Herausforderungen
Investitionen sind für ZF nötig,
Zum einen hat sich die Produkt- und
bei der Großserienfertigung mit
um einen Serienauftrag für eine
Fertigungstechnologie von FKV in den
den neuen Leichtbauwerkstoffen?
Leichtbauachse zu erhalten?
vergangenen Jahren deutlich weiter-
Die Fertigungsverfahren von FKV und
Das Know-how zur Industrialisierung
entwickelt, zum anderen haben Fahr-
Kunststoff unterscheiden sich sehr
dieser Achsen hat ZF bereits heute.
zeugteile aus diesem Material ein sehr
stark von denen für Stahl und Alu.
Für einen Serienauftrag müssten wir
großes Integrationspotenzial: Wir kön-
Bei FKV haben wir deutlich längere
also lediglich einige Entwicklungs-
nen mehrere Funktionen, Bauteile oder
Verweilzeiten, weil die Produkte nach
aspekte verfeinern. Die Investitionen
Fügeprozesse von Stahlbauteilen in
einem Produktionsschritt für den
sind abhängig von den speziellen
einem einzigen FKV-Bauteil vereinen.
nächsten konditioniert werden müs-
technischen Spezifikationen und der
Daraus ergibt sich, dass sich heute
sen. Außerdem gibt es immer noch
zugrunde gelegten Stückzahl. Wir
Fahrzeugteile aus FKV in größerer Stück-
viele verschiedene Fertigungsverfahren
sind aber auf jeden Fall gegenüber
zahl wirtschaftlich fertigen lassen. Wir
für FVK-Bauteile und es gilt, abhängig
einer klassischen Verbundlenkerachse
haben das Ziel, Leichtbaukonstruktionen
von Design und Stückzahl das geeig-
wettbewerbsfähig, und das bei deut-
aus FKV ohne Mehrkosten oder gar zu
netste Verfahren auszuwählen.
lich verbesserten fahrdynamischen
geringeren Kosten im Vergleich zu kon-
Bislang hatten die Autohersteller
Eigenschaften.
ventionellen Achsmodulen herzustellen.
Sicherheitsbedenken beim
Wann können wir mit der Serien-
Welche Funktionen lassen sich
Einsatz von Kunststoffen in last-
produktion von Achskomponenten
heute integrieren, welche künftig?
tragenden Bauteilen. Ist ZF bei
und Komplettachsen aus Lang-
Wir haben eine Fülle von Ideen für unter-
Haltbarkeit und Qualität auf der
faser-Kunststoffverbund rechnen?
schiedlichste FKV-Produkte im Fahrwerk,
sicheren Seite?
Kurzfaserkunststoffbauteile, insbeson-
aber auch für Teilkomponenten von
Ja, wir haben inzwischen wertvolles
dere Stabilisatorstangen, sind bereits
Antriebssystemen. Viele Gehäuseteile
Know-how in der technischen Ausle-
in Serie. Für unsere FKV-Konzepte
lassen sich durch FKV-Produkte erset-
gung, aber auch bei der versuchstech-
rechne ich damit, zwischen 2014 und
zen. Aber auch klassische Elemente
nischen Überprüfung solcher Bauteile
2016 in Serie gehen zu können.
den Querblattfeder noch nirgends zu
Testpyramide des Leichtbaus
sehen. Es ging nun darum, die richtige
Faser-Harz-Kombination zu ermitteln.
Erst danach entstanden die ersten Prototypen, die Dauerversuche wie Biege-
Die
Entwicklung von Fahrwerkkomponenten
aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) verläuft in vier Phasen.
tests absolvieren mussten. Nachdem
die Prototypen mittels Computertomo-
Serienreifes
Produkt
graphie und Ultraschall auf Herz und
Nieren geprüft waren, kam die Querblattfeder zwar noch nicht auf die
Straße, aber an ihren eigentlichen Bestimmungsort: ins Achssystem. Dort
untersuchten die Entwickler ihr Verhalten und Zusammenspiel mit den anderen Fahrwerk-Schnittstellen – Dämpfer, Querlenker und Radträger –, etwa
Streben nach Funktionsintegration
Erst danach ging es auf den Prüfstand
und schließlich mit dem Testträger
zum Fahrversuch. Dort beweist die
GFK-Querblattfeder inzwischen seit einigen tausend Kilometern, dass sie ihre
Fahrwerkaufgaben bestens erfüllt. Sie
34
Entwicklungsfortschritt
beim klassischen „Bordsteinrempler“.
4
Prüfstandtests und
Fahrversuche mit
dem Gesamtfahrzeug
3
Einbau des Prototyps ins Achssystem und Test
2
1
Dauerversuche
mit Prototypen
sowie Qualitätstests
Umfangreiche
Labortests zu den
Materialeigenschaften
Fahrversuch
Systemprüfung
Komponententests
Kennwertermittlung
3.2011
35
ZAHLEN
Kraftvolle Lösung gesucht
H2
Alternative Antriebe zum klassischen Verbrennungsmotor beherrschen seit
längerem die Diskussion rund ums Automobil. Egal, was unsere Verkehrsmittel
heute und morgen voranbringt, für einen Abgesang auf fossile Brennstoffe
aus Rohöl ist es momentan noch viel zu früh.
300 %
Ausgangsenergie in Form von Strom
sind beim Wasserstoffantrieb nötig,
um 100 Prozent Energie auf die Straße zu
bringen. Zwei Drittel der Ursprungsenergie gehen also bei der aufwändigen Herstellung und Kühlung von Wasserstoff verloren. Ein akkubetriebenes Fahrzeug hat im Vergleich dazu eine deutlich bessere Energiebilanz:
90 Prozent des Aufladestroms stecken nachher in der Batterie. Eine Lösung
zeichnet sich ab, wenn Wasserstoff in anderen Flüssigkeiten, etwa Carbazol,
ohne Druck und ohne Kühlung gespeichert werden kann.
4
Liter
5x
Kerosin
mehr
Speicherkapazität
gewinnt eine moderne Raffinerie aus 100 Litern
Erdöl. Der Großteil des Rohöls wird dagegen zu Benzin,
Diesel, Heizöl und Schweröl raffiniert. Zwischen fünf
im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Akkumulatoren besitzen
und zehn Prozent des Rohöls gehen durch den Eigen-
heutige Lithium-Ionen-Akkus. Zudem haben Li-Ion-Akkus nur noch
verbrauch der Raffinerie verloren.
eine geringe Selbstentladung sowie eine längere Lebensdauer als Blei-Akkus.
150 Wattstunden
pro Kilogramm
20 %
der Motorenergie gingen im
Jahr 2009 beim Durchschnittsauto am Antriebsstrang und im
Fahrwerk verloren. Mit kraftstoffsparenden Getrieben oder der elektrischen Servolenkung Servolectric
beträgt in etwa die Energiedichte aktueller LithiumIonen-Akkus. Zum Vergleich: Benzin hat einen
Heizwert von mehr als 11 000 Wattstunden pro
36
leistet der ZF-Konzern seinen
Beitrag, diesen Wert
zu verringern.
365 Liter
Ethanol
Kilogramm. Dies zeigt den zentralen Schwachpunkt
entstehen ungefähr aus einer Tonne
reiner Elektrofahrzeuge: ihre begrenzte Reichweite.
Weizen. Bedingt durch den niedrigeren
Kurz- und mittelfristig werden daher Hybridfahrzeuge
Energiegehalt von Ethanol ersetzt ein Wei-
sowie Autos mit Range Extender den Markt gegenüber
zenfeld von der Größe 100 mal 100 Meter
reinen E-Mobilen dominieren.
pro Jahr etwa 1 500 Liter Benzin.
3.2011
37
NACHLESE
SERVICE
Schwarz
auf Weiß
herstellern in zwei Baureihen für
einen Drehmomentbereich zwischen
Das schreiben Medien
über das neue
Automatgetriebe
mit neun Gängen
Welt Online, 6. August 2011
280 und 480 Nm zur Verfügung ste-
Auto Zeitung, Ausgabe 16/2011
Einer geht noch
hen. Es eignet sich ausgezeichnet für
Radwechsel
[…] Was eine zusätzliche Schaltstufe
die engen Bauraumverhältnisse bei
Lässig rollen wir mit 120 km/h im neun-
bringt, kann sich jeder leicht vorstel-
Pkw mit Frontantrieb und quer einge-
ten Gang über die Bahn, der Motor
len, der sich – zur Not auch in Gedan-
bautem Motor. Dies gelingt dank einer
dreht dabei gerade mal gut 2 000 Tour-
ken – mal wieder aufs Fahrrad setzt.
geschickten Anordnung der Radsätze
en. Ein leichter Druck aufs Gaspedal
Mit drei Gängen durch die Gegend zu
und Schaltelemente. Sie sitzen nicht
genügt, und schon schaltet die Automa-
radeln ist denkbar unangenehm, weil
fein geordnet auf einer Längsachse,
tik ohne spürbaren Ruck in Windeseile
man entweder zu viel strampeln oder
sondern geschachtelt nebeneinander.
zwei oder drei Gänge zurück zum spon-
zu schwer treten muss. Mit fünf,
Jetzt legt der Getriebespezialist aus
tanen Spurt auf der Überholspur. […]
zehn oder noch mehr Gängen dage-
dem Süden Deutschlands die Mess-
gen kann man den Tritt viel besser
latte für den Wettbewerb erneut höher.
an Tempo und Topografie anpassen.
Vorteil für den Verbraucher: Im neun-
Damit fährt man entspannter und
ten Gang liegen bei 120 km/h nur
bleibt länger bei Atem.
noch 1 900 Umdrehungen in der
Autoblog.com, 9. Juni 2011
Minute statt bislang 2 600 Umdre-
ZF präsentiert das erste 9-Gang-Ge-
Genau diesen Effekt nutzen die Inge-
hungen bei einem Automatgetriebe
triebe der Welt und verspricht Kraft-
nieure auch für die Automatik. Sie
mit sechs Gängen an. […]
stoffeinsparungen von 16 Prozent
drive gerne öfter lesen? Dann schicken Sie uns
doch einfach die Postkarte rechts. Sie erhalten dann
kostenlos das Magazin drive.
Die Postkarte ist schon weg? Schicken Sie eine E-Mail
an [email protected] oder ein Fax an +49 7541 77-909944.
sprechen dabei von der größeren
[…] ZF erklärt, dass das 9HP-Getriebe
Spreizung des Getriebes, die hier
für Fahrzeuge mit Frontantrieb und
beinahe einen Rekordwert erreicht,
quer eingebautem Motor ausgelegt
wurde. Aber noch wichtiger für Auto-
und von der feineren Abstufung zwi-
38
Sie finden unsere Themen interessant und würden
schen den Gängen. So arbeitet der
Autocar.co.uk, 10. Juni 2011
mobilhersteller, die immer strengere
Motor öfter und länger in einem
ZF präsentiert 9-Gang-Automat-
Vorschriften in Bezug auf Kraftstoffver-
möglichst optimalen Betriebsbereich.
getriebe
brauch einhalten müssen, ist, dass das
Die Maschine muss nicht so hoch
Der deutsche Getriebe-Experte ZF hat
Getriebe den Kraftstoffverbrauch im
drehen und braucht weniger Sprit.
das erste 9-Gang-Automatgetriebe für
Vergleich zu Fahrzeugen mit dem heute
„Im besten Fall kommen wir auf eine
Pkw eingeführt. Das Getriebe ist für
üblichen 6-Gang-Automatgetriebe um
Einsparung von 16 Prozent“, sagt
Pkw mit Frontantrieb und quer einge-
bis zu 16 Prozent reduzieren kann. […]
Ebenhoch [Anm. d. Red.: ZF-Ingeni-
bautem Motor ausgelegt und kann
eur] und spricht von einem durch-
den Drehmomentbereich von 280 Nm
schnittlichen Verbrauchsvorteil von
(200 lb ft) bis 480 Nm (353 lb ft) abde-
elf Prozent. Bei einem Opel Astra mit
cken. Laut ZF spart das Getriebe bis
115-PS-Benziner wären das immer-
zu 16 Prozent Kraftstoff im Vergleich
hin 0,7 Liter auf 100 Kilometer. […]
zu einem typischen 6-Gang-Automatgetriebe in einem Fahrzeug mit Frontan-
Sie wollen mehr über ZF-Antriebs- und -Fahrwerk-
trieb und quer eingebautem Motor.
technik im Pkw wissen? Dann schicken Sie uns
Das ist teilweise darauf zurückzufüh-
doch einfach die Postkarte rechts. Wir senden
ren, dass beim 9-Gang-Getriebe der
Ihnen gerne Ihr persönliches Exemplar der neuen
Motor-Informationsdienst, 12. Juli 2011
Motor bei 120 km/h (75 mph) mit
Pkw-Broschüre.
Neun Gänge in der Schaltbox –
1 900 U/min statt wie beim 6-Gang-
ZF legt einen Zahn zu
Getriebe mit 2 600 U/min läuft. [...]
Die Postkarte ist schon weg? Schicken Sie eine E-Mail
[…] Das 9HP genannte Getriebe wird
Das Getriebe kann auch an Allrad- und
an [email protected] oder ein Fax an +49 7541 40945115.
in rund zwei Jahren den Automobil-
Hybrid-Modelle angepasst werden.
3.2011
ZF sollte drin sein.
Denn mit unserem neuen
8-Gang-Hybridgetriebe sparen
Sie deutlich Kraftstoff.
www.zf.com
Mit dem neuen Audi Q5 Hybrid geht das weltweit erste Vollhybrid-Fahrzeug mit Lithium-Ionen-Akku in Serie.
Mit dem 8-Gang-Hybridgetriebe von ZF kann das Fahrzeug bei konstant 60 km/h bis zu 3 km rein elektrisch
fahren und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h ohne Emissionen. Durch die Hybridisierung ist
ein mittlerer Zyklusverbrauch im NEFZ von 6,9 l/100 km, bzw. 159 g CO2-Ausstoß pro Kilometer möglich.
Antriebs- und Fahrwerktechnik