Hauptneuheit des auf Basis eines Škoda „Octavia Scout" realisierten Schaeffler „Active-Edrive" ist das sowohl an Vorder- wie auch Hinterachse montierte aktive Elektrodifferenzial (e-Differenzial). Dieses Bauteil vereint den elektrischen Antrieb mit der Möglichkeit einer radselektiv steuerbaren Antriebsleistung. Dadurch wird ein sowohl für die Dynamik und Sicherheit als auch den Komfort zuträgliches Torque Vectoring (Drehmomentverteilung zwischen dem rechten und linken Rad) ermöglicht.

Schlüsselkomponente E-Differenzial

„Das E-Differenzial ermöglicht Eingriffe zur Fahrdynamik durch gezielte Kraftzuführung anstelle – wie bislang vom ESP gewohnt – mittels Bremseingriff und somit Energieentnahme. Das aktive Elektrodifferenzial verbessert die Kraftübertragung beim Fahren auf Untergründen mit unterschiedlichen Reibwerten signifikant. Auch unterstützt es die Lenkung und wirkt sich deutlich positiv auf Fahrdynamik, Sicherheit und Fahrkomfort aus. Der Einsatz von zwei e-Differenzialen ermöglicht zudem eine Längsverteilung der Antriebsmomente", erklärt Prof. Dr.-Ing. Peter Gutzmer, Vorstand Forschung und Entwicklung bei Schaeffler.

Die Möglichkeit der aktiven Längs- und Querverteilung der Antriebsmomente macht das E-Differenzial zu einer idealen Plattform für eine innovative Fahrdynamikregelung. Mit der im Active-Edrive gezeigten Lösung ist Schaeffler Vorreiter für ein derartiges elektrisches Konzept in einem Antriebsstrang. Dementsprechend erstreckt sich das potenzielle Anwendungsgebiet des e-Differenzials von extrem fahrdynamischen Sportwagen über Fahrzeuge klassischer Automobilkategorien bis hin zu Landmaschinen.

Aktive Drehmomentverteilung

Das e-Differenzial integriert zwei unterschiedlich dimensionierte wassergekühlte Permanentmagnet-Synchronmaschinen (PMSM), ein Planetengetriebe, ein Getriebe zur aktiven Drehmomentverteilung sowie – als zentrales Element – ein Schaeffler-Leichtbaudifferenzial. Die elektrischen Maschinen stammen von der Schaeffler-Marke Idam. Die größere, bis zu 105 kW leistende und 170 Nm starke PMSM ist für den Antrieb zuständig. Die zweite, die Drehmomentverteilung regelnde PMSM muss lediglich 5 kW Leistung aufbringen, um bis zu 2000 Nm Drehmomentdifferenz auf der Achse zu erzeugen. Permanentmagnet-Motoren haben im Auslegungspunkt einen extrem hohen Wirkungsgrad. Zu den mit dem Active-Edrive gezeigten Innovationen gehören ferner eine integrierte elektromechanische Parksperre, eine neue Zwangsschmierung des Getriebes ohne Ölpumpe, in Blech gefertigte Planetenträger und verschiedene hochdrehende, reibungsoptimierte Lagerlösungen. Die elektronische Regelung stammt von AFT und damit ebenfalls aus dem Hause Schaeffler. Durch die Verwendung zweier aktiver Elektrodifferenziale verfügt das Konzeptfahrzeug insgesamt über eine Leistung von bis zu 210 kW und Allradantrieb. Als Energiespeicher fungieren im Kardantunnel und vor der Hinterachse untergebrachte Lithium-Ionen-Batterien mit einer Kapazität von 18 kWh. Dank des Leistungs- und Traktionsvermögens beschleunigt die 1900 kg wiegende Testplattform in 8,5 s aus dem Stand auf 100 km/h.

Große Bandbreite an Hybridlösungen

Der „Schaeffler Hybrid" ist ein Vorentwicklungsprojekt, das als „Ideenfahrzeug" den praktischen Vergleich der vielseitigen Möglichkeiten zum Thema Elektromobilität ermöglicht. Dafür lassen sich mit dem Fahrzeug verschiedene Fahrzeugkonstellationen und Fahrzustände darstellen. So verfügt der Schaeffler Hybrid neben dem serienmäßigen Verbrennungsaggregat des Basisfahrzeugs über einen elektrischen Zentralmotor sowie zwei Radnabenantriebe. Radnabenantriebe von Schaeffler wurden erst kürzlich im Rahmen der Leitmesse E-Cartec mit dem „Bayerischen Staatspreis für Elektromobilität" in der Kategorie „Antriebstechnologie, Systemelektrik, Testsysteme" ausgezeichnet. Die hoch angesehene Auszeichnung unterstreicht die Innovationskompetenz von Schaeffler. Beim prämierten e-Wheeldrive handelt es sich um einen Radnabenantrieb, der insbesondere für elektrische Stadtfahrzeuge zukunftsweisende Fahrzeugarchitekturen und Raumkonzepte ermöglicht.

Der Verbrennungsmotor kann sowohl das Fahrzeug antreiben als auch als Range-Extender gekoppelt werden. Ein automatisiertes Schaltgetriebe vergrößert die Möglichkeiten. Am Getriebe kommen selbstverständlich die auf die speziellen Anforderungen von Hybridfahrzeugen zugeschnittenen Kupplungsprodukte der Schaeffler-Marke LuK zum Einsatz. Und der Energiespeicher, eine 16 kWh starke Lithium-Ionen-Batterie (400 V, 400 A), lässt sich sowohl über Rekuperation, den Range-Extender als auch über externe Stromversorgung (Plug-in-Hybrid) aufladen.

Klassischen Antriebsstrang nicht vernachlässigen

Da auch im Jahre 2020 noch etwa 90 % aller Automobile weiterhin über einen Verbrennungsmotor verfügen, beschäftigt sich Schaeffler auch intensiv mit der Verbesserung der Komponenten und Systeme im konventio- nellen Antriebsstrang. Das Konzeptfahrzeug „ Co2ncept-10%" steht für ein gemeinsam von Porsche und Schaeffler realisiertes Vorentwicklungsprojekt, bei dem durch Verwendung neuartiger und optimierter Bauteile in Summe eine Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen um 10 % erzielt werden konnte. Hinter der Bezeichnung Co2ncept-10% verbirgt sich ein CO2-Demonstrationsfahrzeug auf Basis eines Porsche Cayenne mit V8-Ottomotor. In diesem Fahrzeug kommen verschiedene neue und bewährte, optimierte Komponenten aus dem Schaeffler-Portfolio in Antriebsstrang und Fahrwerk zum Einsatz, die den Kraftstoffverbrauch – im Vergleich zum Serienfahrzeug – signifikant senken. Unterm Strich erzielt das Konzeptfahrzeug eine Verbrauchsoptimierung von 10 %. Bei der Optimierung des Kraftstoffverbrauchs und der damit zusammenhängenden CO2-Emission leistet der Motor einen Anteil von 5,8 %. Weitere 1,1 % Kraftstoffersparnis bringen die in Vorder- und Hinterachsdifferenzial zum Einsatz kommenden zweireihigen Schrägkugellager. Diese „Twin-Tandem"-Lager ersetzen die bislang zum Einsatz kommenden Kegelrollenlager und senken den Reibwiderstand gegenüber dem bisherigen Seriengetriebe deutlich: Am Vorderachsgetriebe um 35, am Hinterachsgetriebe gar um 42 %.

Schaeffler; Telefon: 09132 82-7557; E-Mail: joerg.walz@schaeffler.com

Der Beitrag stammt von der Schaeffler AG, Herzogenaurach