Antriebstechnik

ZF verleiht internen Graf von Soden Erfindungspreis

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Mit dem Graf-von-Soden-Erfindungspreis honoriert die ZF Friedrichshafen AG herausragende Patentanmeldungen und somit großartige bisherige Leistungen ihrer Entwickler. Gleichzeitig soll die Auszeichnung als zusätzlicher Anreiz dienen, die Zahl der Innovationen weiterhin hoch zu halten.
Mit dem Graf-von-Soden-Erfindungspreis honoriert die ZF Friedrichshafen AG herausragende Patentanmeldungen und somit großartige bisherige Leistungen ihrer Entwickler. Gleichzeitig soll die Auszeichnung als zusätzlicher Anreiz dienen, die Zahl der Innovationen weiterhin hoch zu halten. (Bild: ZF)

Mit exakt 909 Anmeldungen beim Deutschen Patent- und Markenamt (DPMA) im Jahr 2014 hat ZF einen neuen Rekordwert erzielt. Umso schwerer fiel es der Jury bei der aktuellen Auflage des ZF-internen Graf-von-Soden-Erfindungspreises, daraus nur sechs Gewinner küren zu dürfen. Die herausragenden Mitarbeiterideen wurden nun von dem Technologiekonzern ausgezeichnet

Mit dem ZF-internen Graf-von-Soden-Erfindungspreises wurden folgende Ideen ausgezeichnet: Fortschrittliche Hybridkonzepte und stufenlose Arbeitsmaschinengetriebe trafen dabei auf gewichtsparende, lenkbare Hinterachsen – sowie die fingerleichte Fahrstufenwahl per Touchscreen auf Systeme, die noch mehr Ruhe in den Downsizing-Antriebsstrang bringen.

ZF-Experten sagen Vibrationen den Kampf an

Vier ZF-Experten aus der Division Pkw-Antriebstechnik haben Vibrationen den Kampf angesagt, die sich als Störgeräusche ausgehend vom Motor im gesamten Fahrzeug ausbreiten. Ihr neues System zur Drehschwingungsreduzierung wirkt insbesondere den steigenden Anregungen, die kommende Verbrennungsmotoren infolge weiterer Downsizing- und Downspeeding-Maßnahmen verursachen werden, effektiv entgegen. Die Grundidee: Anders als beispielsweise bei heutigen Zweimassenschwungrädern basiert das neue System auf einer Leistungsverzweigung. Die Drehschwingungen der Kurbelwelle werden zunächst auf zwei verschiedene Übertragungswege verteilt: Auf einen starren Pfad der einen Teil des Motormomentes inklusive Schwinganteil unverändert durchleitet, sowie auf einen phasenverschobenen Pfad, welcher den übrigen Teil des Motormomentes durchleitet und gleichzeitig die Phasenlage und Amplitude des Schwinganteils verändert. Eine Koppelanordnung führt die verzweigten Pfade und damit die phasenverschobenen Wechselmomente danach wieder so zusammen, dass sie sich – bei gleicher Amplitude – gegenseitig komplett aufheben. Negative Auswirkungen auf den Antriebsstrang und den Geräuschkomfort beugt diese Patentanmeldung somit effizient und effektiv vor.

Längslenker-Hinterachse mit optionaler aktiver Schräglaufregelung

Die Erfindung Längslenker-Hinterachse mit optionaler aktiver Schräglaufregelung eines ZF-Ingenieurs aus dem Bereich Pkw-Fahrwerktechnik ist in mehrfacher Hinsicht wegweisend. Die kompakte Mehrlenker Basisachse kann mittels Zusatzmodulen zu einer vielseitigen Funktionsachse erweitert werden.

Die generellen Vorteile dieser neuen Achskonstruktion liegen sowohl in ihrer variablen Einsatzmöglichkeit als auch in dem geringen Bauraumbedarf. Funktionale Erweiterungen lassen sich in Verbindung mit weiteren ZF-Innovationen darstellen: die Hinterachse lässt sich beispielweise mit Active Kinematics Control (AKC) bei Bedarf lenken oder mittels elektrischem Achsantriebsmodul elektrisch antreiben.

Durch eine weitere Funktionsintegration kann zusätzlich Gewicht gespart werden: eine radführende Querblattfeder aus Faser-Kunststoff-Verbund ersetzt bei dieser Einzelradaufhängung ein Lenkerpaar und zusätzlich sowohl die Tragfeder als auch die Stabilisierung.

Modulares Plug-in-Hybridkonzept auf Basis eines Doppelkupplungsgetriebes mit Windungsgang

Aus der Forschung und Entwicklung von ZF hat sich ein dreiköpfiges Ingenieurteam mit dem modularen Plug-in-Hybridkonzept auf Basis eines Doppelkupplungsgetriebes mit Windungsgang beim Erfindungspreis durchgesetzt. Der Patentname ist hier Programm: Ohne nennenswerte Änderungen am Radsatz vornehmen zu müssen, konnten die Ingenieure sämtliche Vorteile der Pkw-Doppelkupplung mit jenen eines hocheffizienten Hybridsystems verknüpfen.

Letzteres basiert auf einem flexiblen Baukasten, der stets mit nur einer elektrischen Maschine auskommt. Die Batterie lässt sich bequem auch an der Steckdose aufladen. Ihre zahlreichen Vorteile spielt diese ZF-Lösung insbesondere auch dann aus, wenn ihr verkoppelte, das heißt voneinander abhängige Doppelkupplungs-Teilgetriebe zugrunde liegen.

Auch um Lkw und Busse umweltfreundlicher und wirtschaftlicher zu machen, entwickeln sich Hybridtechnologien zu einem immer probateren Mittel – umso mehr, je fortschrittlicher die Systeme ausfallen. Zwei Antriebsexperten aus der Division ZF-Nutzfahrzeugtechnik haben daher ein Hybridgetriebe konzipiert, dessen E-Aggregat kompakter und leichter ausfällt als bisher. Die elektrische Antriebseinheit wirkt dabei mit bis zu 7500 Umdrehungen auf der Getriebeeingangswelle des Grundgetriebes. Möglich gemacht hat das die innovative Planetenhochtreiberstufe mit einer elektrischen Maschine in einem Anbaumodul am Getriebeeingang.

Hydrostatisch-mechanisches leistungsverzweigtes Einbereich-Stufenlosgetriebe mit sekundärer Kopplung

Effizienz spielt bei Arbeitsmaschinen eine zunehmend wichtige Rolle – sowohl im Betrieb als auch hinsichtlich der Kosten. Mit einem neuen, hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten Einbereich-Stufenlosgetriebe mit sekundärer Kopplung wird ZF diesem Anspruch in besonderem Maße gerecht. Erdacht von einem Ingenieur aus der ZF-Division Industrietechnik, sind zwei Hydrostateinheiten – nämlich eine kleine Pumpe und ein großer Motor in einem Doppeljoch – die hervorstechendsten Merkmale des Getriebesystems speziell für niedrige Leistungsklassen. Hinzu kommt die konsequente Auslegung auf nur einen Bereich, wodurch es mit weniger Bauteilen auskommt: Die Erfindung verfügt über einen einfachen Planetentrieb und nur zwei kleine antriebseitige Lastschaltelemente. Dadurch erzielt das ZF-Stufenlosgetriebe sowohl eine hohe Spreizung als auch einen sehr guten Wirkungsgrad.

Automatgetriebe-Fahrstufen einfach auf einem Display einstellen

Eine smarte Alternative zu konventionellen Getriebe-Wahlhebeln hat ein ZF-Erfinder aus dem Geschäftsfeld Elektronische Systeme erdacht: Beim Shift-by-Wire via Touchdisplay können Fahrzeuglenker die Automatgetriebe-Fahrstufen P, R, N, D einfach auf einem Display einstellen. Für jede einzelne gibt es ein Symbol in dem berührungsempfindlichen Auswahlfeld. Tatsächlich eingelegt ist die Fahrstufe jedoch erst, wenn man sie mit dem Finger per „Drag and Drop“ in ein benachbartes Bestätigungs- und Anzeigefeld verschoben hat. Das verhilft dieser Anwendung zu einem wesentlichen Sicherheitsplus gegenüber ähnlichen, bisherigen Ansätzen. Zusätzlich kann beim ZF-System eine Handauflage zum Einsatz kommen, die auch haptisch zurückmeldet, dass der Fahrstufenwechsel wunschgemäß erfolgt ist.

Alfred Graf von Soden-Fraunhofen, der Namensgeber des Erfindungspreises, hätte sich angesichts dieser Zahlen wahrscheinlich hocherfreut gezeigt: Schließlich war der Adelige 1915 nicht nur einer der ersten Geschäftsführer der damals neu gegründeten „Zahnradfabrik Gesellschaft mit beschränkter Haftung“, sondern über mehrere Jahrzehnte hinweg auch einer ihrer wichtigsten technischen Vordenker. Als ähnlich visionär gelten die in diesem Jahr mit dem Erfindungspreis ausgezeichneten Patentanmeldungen. Sie spiegeln sowohl den Ideenreichtum der Belegschaft als auch die breiten Technologiekompetenzen von ZF wider. (jup)

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