Automatisierte Kupplung ermglicht Verbrauchsoptimierung durch Segeln

2015-09-15 | 000-006-095 DE-DE

SCHAEFFLER AG, FRANKFURT

Schaeffler bringt elektromechanischen Nockenwellenversteller in Serie

Automatisierte Kupplung erm glicht Verbrauchsoptimierung durch Segeln

Schaeffler automatisiert die bislang rein mechanisch oder hydraulisch bet tigte Kupplung auf intelligente Weise. Je nach Ausbaustufe bernimmt das in der Fachwelt als E-Clutch bezeichnete System das Kuppeln nur in bestimmten Fahrsituationen oder f hrt alle Kupplungsvorg nge vollautomatisiert aus. Damit k nnen kraftstoffsenkende Fahrstrategien - vom Segeln bis hin zum elektrisch unterst tzten Fahren - auch bei Fahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe eingesetzt werden. Die E-Clutch von Schaeffler ebnet dem Handschaltgetriebe den Weg in die Hybridisierung und damit in neue M rkte und Segmente , sagt Uwe Wagner, Leiter Forschung und Entwicklung Automotive bei Schaeffler.

Bislang ist dies nur in Verbindung mit Automatikgetrieben m glich. Dieser Schritt ist entscheidend: in vielen Wachstumsl ndern, aber auch bis zu den mittleren Segmenten der europ ischen M rkte ist dieser Getriebetyp mit Abstand am weitesten verbreitet. Heute wird noch etwa jedes zweite im Pkw verbaute Getriebe manuell geschaltet, bei global nach wie vor steigenden Produktionszahlen.

Eine Idee, drei Konzepte

F r die Handschaltgetriebe hat Schaeffler deshalb drei nach dem Grad der Automatisierung abgestufte Konzepte einer E-Clutch entwickelt. In der Variante MTplus wird das Grundprinzip der hydraulischen Kraft bertragung beibehalten, aber ein zus tzlicher Aktuator direkt in die Druckleitung eingebaut. Der Vorteil: bei dieser Anordnung sind die Anforderungen an die Bet tigungszeit und -anzahl geringer, sodass dessen Leistung geringer ausfallen kann. Auf diese Weise ist es Schaeffler gelungen, die Mehrkosten von MTplus gegen ber einer klassischen Kupplungsbet tigung in engen Grenzen zu halten , erl utert Markus Knei ler, Leiter der Systementwicklung E-Clutch bei der Schaeffler-Marke LuK.

Schon die Teilautomatisierung gen gt, um mit der Funktion Segeln eine wirkungsvolle Ma nahme zur Verbrauchsreduzierung zu implementieren: bei konstanter Fahrt wird der Motor vom Getriebe getrennt und entweder ganz abgeschaltet oder im Leerlauf weiterbetrieben. Das Auskuppeln bernimmt dabei MTplus. Das Signal dazu gibt der Fahrer indirekt, indem er vom Gas geht. Im k nftigen Verbrauchsmesszyklus nach WLTP und in realit tsnahen Kundenzyklen l sst sich so der Kraftstoffverbrauch um zwei (Motor geht in den Leerlauf) bis sechs Prozent (Motor schaltet ab) senken. Anhand eines Demonstratorfahrzeugs mit 1,2-Liter-Ottomotor konnte Schaeffler zeigen, dass die Einsparung im realen Stadtverkehr sogar bis zu acht Prozent betragen kann. Die Funktion Segeln hilft nicht nur in dem k nftigen Verbrauchszyklus, sondern kann auch heute schon als koinnovation zu einer Anerkennung von CO2-Emissionsreduktionen beantragt werden.

Intelligentes Kupplungspedal

In der Ausbaustufe Clutch-by-wire wird die mechanische oder hydraulische Anbindung des Pedals an das Ausr cksystem vollst ndig ersetzt. Die jetzt fehlende Gegenkraft des Ausr cksystems auf das Pedal wird ber einen von Schaeffler neu entwickelten Pedalkraftsteller erzeugt. Dieser enth lt zudem einen Sensor, der die Pedalstellung an den Kupplungsaktuator meldet. Dadurch nimmt der Fahrer nicht unmittelbar wahr, dass die Kupplungsbet tigung automatisiert ist, sondern f hrt weiterhin, wie er es vom Handschalter gewohnt ist. Das eigentliche ffnen und Schlie en der Kupplung bernimmt in allen Fahrsituationen ein neu entwickelter, intelligenter Aktuator. Er besteht aus einem Grundaktuator, der die gesamte Elektronik, den E-Motor und einen Spindeltrieb beinhaltet. Die anwendungsspezifische Anbindung an die Kupplungsbet tigung bernimmt ein mechanisches oder hydraulisches Modul. Der modulare Aufbau macht ihn universell einsetzbar und reduziert sowohl die Entwicklungs- als auch die Systemkosten. Dies ist wichtig, um den Kostenvorteil der Schaltgetriebe gegen ber den Automatikgetrieben zu erhalten.

Clutch-by-wire ist noch leistungsf higer als MTplus: Dieses Ausr cksystem ist auch Situationen gewachsen, die einen hoch dynamischen Eingriff erfordern - zum Beispiel schnelle Schaltungen und schlagartige Bremsungen. Besonders angenehm wird die M glichkeit empfunden, die Umsetzung von Pedalweg in Kupplungsweg elektrisch zu tunen. Das erm glicht eine gangabh ngige Adaption oder die Wahl eines Sportmodus, was bisher Automatikgetrieben vorbehalten war.

Die Leistungsf higkeit dieser Technologie wird eindrucksvoll in dem von Schaeffler in Zusammenarbeit mit Ford und Continental realisierten Konzeptfahrzeug Gasoline Technology Car (GTC) demonstriert. Hier leistet die automatisierte Kupplung einen wesentlichen Beitrag zur erzielten Verbrauchs- und CO2-Emissionssenkung von insgesamt 17 Prozent.

Ganz ohne Pedal

Technisch auf der gleichen Basis steht das Elektronische Kupplungsmanagement EKM, verzichtet jedoch auf das Kupplungspedal. Das Signal zum Auskuppeln liefert ein Sensor in dem Moment, in dem der Fahrer zum Schalten ansetzt. Ebenso erfolgt das Einkuppeln automatisch, wenn der Gang eingelegt ist. Der noch h here Automatisierungsgrad von EKM bietet gute Voraussetzungen, um einen Elektromotor in den Antriebsstrang zu integrieren. Bei entsprechend dimensionierter Batterie in einem 48-V-Bordnetz bernimmt dieser den Vortrieb in allen F llen, in denen der Verbrennungsmotor unwirtschaftlich arbeitet - zum Beispiel beim Einparken, im Stop-and-Go-Verkehr oder im Stadtbetrieb bei geringer Geschwindigkeit. EKM erm glicht einen technisch eleganten und wirtschaftlichen Einstieg in die milde Hybridisierung, wie er so mit einem Automatikgetriebe nicht darstellbar w re , erl utert Knei ler.

Die E-Clutch von Schaeffler er ffnet also nicht nur neue Perspektiven f r das Handschaltgetriebe, sondern kann in dieser Konfiguration

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