GM plant Vakuum

Feb 15, 2024

Tom.Murphy | 4. März 2016

ARVIDSJAUR, Schweden – Zulieferer im Bremsgeschäft entwickeln seit Jahren Konzepte zum Ersatz herkömmlicher vakuumbasierter Bremskraftverstärker, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und das Gewicht zu reduzieren.

Der Markt für elektrisch betätigte, vakuumfreie Bremssysteme kommt gerade erst in Gang, und ZF TRW sagt, dass die Technologie bald einen rasanten Aufstieg beginnen wird und bis 2020 in 8 % der Fahrzeuge weltweit Anwendung finden wird. Bis 2025 wird die Durchdringungsrate erwartet 20 % erreichen.

Der neueste Ansatz von ZF TRW ist die integrierte Bremssteuerung, ein hochentwickeltes einteiliges Modul in der Größe eines Volleyballs, das den Hauptzylinder, die Vakuumpumpe und die zugehörigen Schläuche überflüssig macht und gleichzeitig eine elektronische Stabilitätskontrolle, eine Traktionskontrolle und einen Elektromotor zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit integriert in alle vier Ecken, wann immer Bremskraft erforderlich ist.

Das Modul wiegt 13 Pfund. (6 kg) leichter als das Gesamtgewicht eines herkömmlichen Systems, benötigt etwa die Hälfte des Packraums unter der Motorhaube und ermöglicht 10 % mehr Bremsrekuperation. Dieser Zuwachs von 10 % wird erheblich sein, da immer mehr Hybrid- und Elektrofahrzeuge auf die Straße kommen und die Vorschriften zum Kraftstoffverbrauch verschärft werden.

ZF TRW sagt, dass es ab 2018 IBC für einen nordamerikanischen Fahrzeughersteller liefern wird, gefolgt von einem weiteren Kunden ein Jahr später für eine globale Fahrzeugplattform.

Branchenquellen zufolge handelt es sich bei der ersten Anwendung um die großformatigen Pickup-Trucks und SUVs der nächsten Generation von General Motors. Im Jahr 2015 verkaufte GM in den USA mehr als 1 Million Fahrzeuge der aktuellen GMT K2XX-Architektur, darunter Chevrolet Silverado und Tahoe, GMC Sierra und Yukon sowie Cadillac Escalade.

Anfänglich wird die IBC-Technologie fast doppelt so teuer sein wie herkömmliche Bremskomponenten, aber die Ingenieure von ZF TRW sagen, dass das System innerhalb von 10 Jahren Kostenparität mit einem herkömmlichen Aufbau erreichen könnte.

„Wenn wir den Preis in 10 Jahren nicht halbieren, wird der Markt nicht da sein“, sagt Manfred Meyer, Vizepräsident für Bremstechnik, gegenüber Journalisten während einer ZF TRW-Demonstration von Brems- und Lenktechnologien hier.

„Mit diesem System hat man erhebliche Vorteile“, sagt er. „Aus diesem Grund zahlen Autohersteller mehr für diese Vorteile und weil sie Bremssysteme ohne Unterdruck wünschen.“

Obwohl das GM-Lkw- und SUV-Bremsprogramm einen Großauftrag darstellt, wird ZF TRW nicht der erste auf dem Markt sein, der über ein solches System verfügt.

Der deutsche Konkurrent Continental wird sein Brake-by-Wire-System MK C1 in einem europäischen Fahrzeug einführen, das im Frühjahr auf den Markt kommt und in den USA verkauft wird

Wie der IBC spart der elektrohydraulische MK-C1 von Continental Gewicht und Kraftstoff und ermöglicht eine stärkere Rückgewinnung der Bremsenergie ohne herkömmlichen Unterdruckverstärker. Das System beinhaltet ESC und kann den Bremsdruck deutlich schneller aufbauen als herkömmliche hydraulische Systeme und erfüllt damit die erhöhte Druckdynamik, die für neue fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme zur Vermeidung von Kollisionen erforderlich ist, so Continental.

Diese Brake-by-Wire-Systeme der nächsten Generation sind nahtlos mit der adaptiven Geschwindigkeitsregelung, der Notbremsung, dem Spurhalteassistenten und anderen Technologien verknüpft, die den Weg in die Branche zum automatisierten Fahren ebnen.

Dem IBC von ZF TRW fehlen die herkömmlichen mechanischen Verbindungen mit dem Bremspedal, sodass er unabhängig vom Fuß des Fahrers funktioniert. Ein Pedalsensor erkennt, wie viel Bremskraft der Fahrer wünscht, und das System kann bei Bedarf mit der gesamten verfügbaren elektrischen Energie zum Anhalten reagieren.

Das bedeutet, dass sich der Bremsweg bei einer Verzögerung von 100 km/h um bis zu 9 m verkürzen kann, so der Zulieferer. „Mit IBC können wir schneller (anhalten) als ein guter Fahrer“, sagt Meyer.

„Wir müssen keine Flüssigkeit aus einem Behälter durch Ventile und dann durch einen Hydraulikkanal ansaugen. Wir haben Flüssigkeit direkt vor dem Hydraulikkolben, und dann setzt ein Elektromotor mit Getriebe die Flüssigkeit unter Druck. Dafür haben wir deutlich geringere (Energie-)Verluste“, sagt er. „Deshalb können wir körperlich schneller sein als ein Fahrer.“

Die Technologie werde zu sichereren selbstfahrenden Autos führen, sagt Meyer. „Wenn wir immer mehr automatisierte Fahrfunktionen haben, ist diese Möglichkeit, das Auto genauso schnell oder sogar schneller als ein normaler Fahrer abzubremsen, ein wichtiges Element.“

Aus diesem Grund geht er davon aus, dass IBC und andere Brake-by-Wire-Systeme in Zukunft zum Industriestandard werden.

In großen Fahrzeugen, wie z. B. großen Pickups und SUVs, sind größere Bremskraftverstärker erforderlich, um genügend Unterdruck zu erzeugen, um eine ausreichende Bremskraft zu erzeugen. Bei den heutigen konventionellen Komponenten führt die Erzeugung dieser zusätzlichen Bremskraft zu einem Widerstand am Motor, was den Kraftstoffverbrauch senkt, sagt Meyer.

Aufgrund dieses erheblichen Vorteils klopfen laut Meyer mehrere Kunden an die Tür und sagen: „Hey, das wollen wir auch.“

Hier auf einem zugefrorenen See in Nordschweden bietet ZF TRW Probefahrten in einem mit IBC ausgestatteten Ford Explorer an. Der Zulieferer sagt jedoch, dass Ford noch kein Kunde sei.

Hinter dem Lenkrad des Explorer fühlt sich das Bremspedal linear und völlig normal an, und es gibt keine Anzeichen dafür, dass Technologie der nächsten Generation im Spiel ist.

Ein Ingenieur mit einer Schrotflinte steuert ein Tablet und demonstriert, wie einfach es ist, das Bremspedalgefühl anzupassen. In einer Sekunde setzt die Bremskraft schnell ein, wie bei einer Chevrolet Corvette. Sekunden später, nach ein paar Tastendrücken des Ingenieurs, wird der Pedalweg so weit verlängert, dass es sich wie ein matschiger Buick aus den 1970er Jahren anfühlt.

Auf der automatisierten Seite löst der Ingenieur mithilfe des Tablets einen vollständigen Notstopp aus und demonstriert so, wie sich das System verhalten würde, wenn ein Fahrradfahrer vor dem Auto vorbeifährt.

In dieser Demo auf trockener Fahrbahn ist die Bremskraft extrem und die Sicherheitsgurte sind straff gezogen, um die Insassen sicher in ihren Sitzen zu halten.

Obwohl beeindruckend, war das IBC-System des Explorer-Testfahrzeugs nicht voll funktionsfähig, so dass es keine schleuderverhindernde elektronische Stabilitätskontrolle nachweisen konnte, sagt Meyer.

IBC wird zunächst für Fahrzeuge mit Scheibenbremsen eingesetzt, aber er sagt, dass das System auch mit älteren Trommelbremsen funktionieren würde. „Es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Fahrzeugtypen, an denen es eingesetzt werden kann“, sagt er. „Man könnte es in ein kleineres Auto einbauen, aber für ein kleineres Auto ist es wahrscheinlich überkonstruiert.“

Meyer sagt, es sei wichtig, dass die erste IBC-Einführung reibungslos verläuft und dass die Anwerbung zusätzlicher Kunden schrittweise erfolgt.

„Wir wollen mit einer so neuen Technologie nicht zu viele Kunden überstürzen“, sagt er. „Neue Technologien erfordern erhebliche Investitionen. Sie müssen mit Ihrer Lieferantenbasis vorsichtig sein. Es handelt sich um ein System mit vielen Funktionen, die noch recht neu sind.“

Auch hier demonstriert ZF TRW auf der Veranstaltung sein fortschrittliches ESC-System im neuen BMW 7er. Das neue Schlupfkontrollsystem wird als sogenannter „Black-Box“-Integrationsknotenpunkt angepriesen, der Softwarealgorithmen zur Steuerung bestimmter automatisierter Fahr-, Sicherheits-, Fahrwerks- und Antriebsstrangfunktionen hostet.

Auf der Lenkungsseite bietet der Zulieferer Testfahrten in einem Volkswagen Golf an, der mit einer Hinterradlenkung namens Active Kinematics Control ausgestattet ist, die vor der TRW-Übernahme im vergangenen Jahr zum ZF-Portfolio gehörte.

Die Technologie wurde hinzugefügt, um zu demonstrieren, wie ein kleines Fahrzeug wie der Golf von einem besseren Lenkgefühl, einem engeren Wenderadius und einer verbesserten Stabilität profitieren könnte.

[email protected]

Weitere Informationen zu Textformaten