Neue Maßnahmen zur Reibungsreduzierung im Antriebsstrang

Vortrag bei ATZ/MTZ-Konferenz - Reibungsminimierung 2009
Der Reibungsarme Antriebsstrang der Zukunft
Referent(in): Dr. Robert Plank, Leiter Zentrale Technik, Schaeffler KG
Co-Autor(en): Dietmar Schwarzenthal, Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG

In einem gemeinsamen Vorentwicklungsprojekt haben die Firmen Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG und die Schaeffl er KG ein CO2-Demonstrationsfahrzeug aufgebaut. In diesem Fahrzeug wurden neue optimierte Komponenten in Antriebsstrang und Fahrwerk eingesetzt, um im Vergleich zum aktuellen Serienfahrzeug den Kraftstoffverbrauch im NEFZ um ca. 10 % zu reduzieren. Die Einsparung teilt sich im Verhältnis 70:30 in den Einsatz energetisch optimierter Technologien und in die Reibungsreduzierung an Kontakten auf. Der CO2-Demonstrator wurde auf der Basis eines aktuellen Porsche Cayenne mit V8-Motorisierung realisiert, wobei der Schaeffler KG die Auslegung und Verifizierung der Einzelkomponenten und der Porsche AG die Systemabstimmung und Validierung im Gesamtfahrzeug oblag. Alle Einzelmaßnahmen wurden sowohl rechnerisch als auch experimentell abgesichert, die Gesamteinsparung in einem Gesamtfahrzeugmodell und in Fahrzeugmessungen überprüft.
Die Verlustleistungsreduzierung im gesamten Motor insgesamt bewirkte im NEFZ eine Kraftstoffeinsparung von 5,8 %. Dabei leistete die Modifikation der Ventilsteuerung VarioCam Plus durch elektrische Nockenwellenverstellung und optimierte einlassseitige Schalttassenperformance einen Beitrag von 4,1 %. Die abgesenkte Reibleistung im Ventil-, Riemen- und Kettentrieb mithilfe von Leichtbaumaßnahmen und beschichteten Motorenbauteile reduzierten den Gesamtkraftstoffverbrauch um weitere 1,7 %.
Im Vorder- und Hinterachsdifferenzial wurden die Kegelrollenlager durch zweireihige Schrägkugellager ersetzt und somit der Kraftstoffverbrauch im NEFZ um insgesamt 1,1 % reduziert. Gegenüber dem Seriengetriebe nahm am Hinterachsgetriebe die Reibleistung um 41 %, am Vorderachsgetriebe um 35 % ab.
Im Fahrwerk konnten durch den Einsatz reibungsoptimierter Radlager und durch Ersatz eines hydraulischen durch einen elektrischen Wankstabilisator der NEFZ-Verbrauch um 3,2 % verringert werden. Die Einsparung am Rollenprüfstand ergibt sich durch den Entfall der Antriebsleistung der hydraulischen Pumpe bereits bei Geradeausfahrt, so dass bei Messungen in kundennäheren Fahrzyklen mit Kurven noch höhere Einsparungswerte zu erwarten sind.
In den nächsten Monaten werden am Demonstrator noch weitere Optimierungen im Fahrwerk und Antrieb umgesetzt, die bisher noch nicht in die Messungen eingeflossen sind.
Einige der vorgestellten Maßnahmen befinden sich inzwischen bereits im Serieneinsatz oder werden in Kürze in Serienfahrzeugen umgesetzt.

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