Seite 1/4, 01.07.2015 Die Gewichtsspirale umkehren: ZF-Leichtbau für das Pkw-Fahrwerk Leichtbau-Achse mit radführender Querblattfeder: Komplett neue Pkw-Achskonstruktion kombiniert mehrere LeichtbauStrategien Gewichtseinsparung von 13 Prozent im Vergleich zu einer Mehrlenker-Hinterachse – bei ähnlichen FahrdynamikEigenschaften Weitere ZF-Leichtbau-Komponenten bereits vielfach in Serie In den vergangenen Jahrzehnten sind Pkw-Fahrwerke immer leistungsfähiger und sicherer geworden. Höhere Zuladung, mehr Fahrstabilität und bessere Fahrdynamik-Eigenschaften hießen jedoch auch: komplexere Achsen mit oftmals ansteigendem Gewicht. Diesen Trend umzukehren hat sich ZF bereits seit einigen Jahren auf die Fahnen geschrieben. Ein eindrücklicher Beleg dafür ist die jüngste Version einer radführenden Querblattfeder aus Glasfaser-Kunststoffverbund (GFK), die ZF in eine Leichtbau-Hinterachse für Pkw integriert. Im Vergleich zu einer – in Sachen Fahrdynamik optimalen – MehrlenkerHinterachse spart das ZF-Konzept etwa 13 Prozent Gewicht. Diese Gewichtseinsparung bei vergleichbarer Performance ist vor allem durch den ganzheitlichen Leichtbau-Ansatz möglich, den ZF konsequent verfolgt. Einzelne Fahrwerkkomponenten optimiert ZF bereits seit Jahren im Hinblick auf das Gewicht: Dämpfer und Lenker in Leichtbauweise sind im Serieneinsatz und leisten einen Beitrag zur Gewichtssenkung im Pkw. Alternative Materialien, neue Konstruktionen, optimal angepasste Toleranzen, weniger Fügematerialien bei der Herstellung – mit diesen Stichworten und Beispielen sind die strategischen Ansätze umschrieben, die es für automobilen Leichtbau gibt. Besonders wirkungsvoll purzeln die Kilos, wenn es gelingt, möglichst viele dieser Leichtbau-Strategien zu kombinieren. Im Pkw-Fahrwerk ist dies vor allem dann möglich, wenn man das Gesamtsystem PkwAchse unter Leichtbau-Aspekten neu überdenkt. Dies hat ZF bei Seite 2/4, 01.07.2015 seinem Konzept einer Leichtbau-Hinterachse für Pkw getan. Zentrales Bauteil ist eine radführende Querblattfeder. Sie ist zum einen aus GFK, einem Material mit deutlich geringerer Masse als der in Pkw-Achsen noch vorherrschende Werkstoff Stahl. Zudem haben die ZF-Ingenieure im Rahmen des Entwicklungsprozesses eine hohe Anzahl klassischer Achsfunktionen wie Federung, Stabilisierung und Radführung in dieses neue Bauteil integriert. So übernimmt beispielsweise ein Teil der GFK-Feder auch Funktionen eines Fahrwerklenkers, so dass bei dieser Achse insgesamt weniger Einzelkomponenten zum Einsatz kommen. Außerdem lässt sich die Querblattfeder auf unterschiedliche Hub- und Wanksteifigkeiten auslegen – Voraussetzung für den Einsatz in Pkw-Modellen mit unterschiedlicher Fahrwerkcharakteristik. Hochintegriert, leicht und dennoch fahrdynamisch Um dieses hochintegrierte Bauteil hat ZF eine Hinterachse nach dem McPherson-Prinzip konstruiert, bei der ein Längslenker, ein Spurlenker und ein radführender Dämpfer als weitere Komponenten hinzukommen. Damit nimmt auch die Komplexität der Hinterachse ab, die nun aus weniger Bauteilen besteht und eine einfachere Montage möglich macht. Das Gewicht der Achse sinkt um etwa 6 Kilogramm, das entspricht 13 Prozent im Vergleich zu einer Mehrlenker-Hinterachse. In Sachen Fahrdynamik bewegt sich die ZF-Leichtbau-Achse allerdings auf dem hohen Niveau der Mehrlenker-Hinterachsen für Pkw. Um die Querblattfeder auch in industriellem Maßstab produzieren zu können, wurden im ZF Composites Tech Center mögliche Prozesstechnologien zur Serienfertigung untersucht. Das nun präferierte Herstellverfahren macht es beispielsweise möglich, Federn mit unterschiedlichen Steifigkeiten zu produzieren. Leichtbau in Serie Während das Konzept der Leichtbau-Achse mit radführender Querblattfeder noch auf seinen Serieneinsatz wartet, hat ZF verschiedene gewichtsoptimierte Komponenten bereits in die Serienproduktion gebracht. Seite 3/4, 01.07.2015 So spart ein Leichtbau-Dämpfer 25 Prozent Gewicht ein, weil sein Behälterrohr aus Aluminium nur dort verstärkt ist, wo es nach dem Lastprofil erforderlich ist. Andere Bereiche sind sehr dünn ausgelegt. Zu den bereits serienreifen ZF-Leichtbaulösungen zählt SMiCA (Sheet Metal integrated Control Arm). Dieser Querlenker kommt ohne Nieten oder Schraubverbindungen aus. Das macht ihn um bis zu 23 Prozent leichter als herkömmliche Blechlenker. Außerdem benötigt er weniger Bauraum und erlaubt größere Gestaltungsfreiheiten bei der Fahrwerkauslegung. Ohne Einbußen bei der Belastbarkeit spart ein von ZF entwickeltes und produziertes Bremspedal aus Organoblech circa 50 Prozent Gewicht im Vergleich zu einem Standard-Bremspedal aus Stahl. Organobleche sind endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoffe, die sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit auszeichnen und voll recyclingfähig sind. Bildunterschriften: 1.) Im Vergleich zu einer Mehrlenker-Hinterachse spart das ZFKonzept einer radführenden Querblattfeder etwa 13 Prozent Gewicht. 2.) Leichtbau und Fahrdynamik kombiniert: Eine PkwLeichtbau-Hinterachse mit radführender Querblattfeder verfügt über Fahreigenschaften auf dem Niveau einer Mehrlenker-Hinterachse. 3.) ZF-Leichtbau-Produkte senken das Gewicht von Fahrzeugen in Serie. Bilder: ZF Seite 4/4, 01.07.2015 Pressekontakt: Corina Dreher, Produktkommunikation Presse Technik, Tel. +49 7541-77 8238, E-Mail: [email protected] Thomas Wenzel, Leiter Produktkommunikation Presse Technik, Tel. +49 7541-77 2543, E-Mail: [email protected]
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