Kupplungssysteme für Pkw bis 800Nm

KUPPLUNGSSYSTEME
FÜR PKW BIS 1.000 Nm
Inhalt
2
Antriebskomponenten und -systeme für
pkw und leichte Nutzfahrzeuge
Seite4
Das kupplungssystem –
Kraftschluss neuester Stand
Seite6
Druckplatten für Kupplungen –
Zuverlässige Kraftübertragung
Seite7
XTend® – die Druckplatte mit Auto-
matischem Verschleissausgleich
Seite8
Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer
Seite10
Hybridkupplung – Volle Funktion
Durch Integration
Seite12
MKB – Mechanisches-Kupplungs-
betätigunbsmodul
Seite13
Ausrücker / Taumelweicher Ausrücker
Seite14
CBW Aktuator (Clutch By Wire)
Seite15
Automatisierung – Intelligent
schalten lassen
Seite16
Zweimassenschwungrad ZMS
Seite18
Der ZF-Konzern
Seite22
Forschung und Entwicklung für die Sicherung ihrer Mobilität
Seite23
INNOVATIV UND ZUKUNFTSFÄHIG.
Mit Pkw-Antriebstechnik von ZF fahren
Millionen Menschen auf der ganzen Welt
gut – heute und in Zukunft. Die Produkte
sind auf Effizienz ausgerichtet und setzen
zugleich Maßstäbe bei Komfort und Fahrdynamik. Fahrzeugen mit ZF-Technik an
Bord gelingt so der anspruchsvolle Spagat
zwischen den Zielen, die Individualmobilität zu gestalten und Umwelt und Ressourcen möglichst zu schonen. ZF-Antriebstechnik ist auch aus den Automobilen der
Zukunft nicht wegzudenken, denn ZF stellt
mit seinen modernen und zuverlässigen
Komponenten ebenso die Weichen für viele
Trends – etwa die Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Diese Innovationskultur wie
auch die Fähigkeit, in höchster Qualität zu
produzieren, macht ZF zu einem wertvollen
Partner für die internationale Automobilindustrie.
3
Antriebskomponenten und
-systeme für Pkw und Leichte
Nutzfahrzeuge
Leistung – Komfort – Umweltschutz. Antriebskomponenten und -systeme
für Pkw/leichte Nutzfahrzeuge, die von ZF entwickelt und geliefert
werden, werden den breitgefächerten Herausforderungen der hochkomplexen Schnittstelle zwischen Motor und Getriebe gerecht.
Die Anforderungen an Zulieferer im Automobilbereich
Ein Beispiel hierfür: Als Spezialist für den Antriebsstrang
wandeln sich grundlegend. Zunehmend wird die Inte-
und Hersteller elektrischer Maschinen ist ZF in der Lage,
gration von Komponenten in komplexe Systeme erwar-
unterschiedlichste Konzepte der Hybridisierung optimal
tet – eine Aufgabe, die nur in enger Entwicklungspart-
in den Antriebsstrang zu integrieren und so schon heute
nerschaft mit den Fahrzeugherstellern bewältigt werden
serienreife Lösungen zur Verbrauchs- und Emissionsre-
kann. In Zukunft sollen Kraftstoffverbrauch, Emissionen,
duktion anzubieten.
Das Kupplungssystem
Je höher die Anpresskraft, desto kleiner kann der Reib-
Ein vollständiges Kupplungssystem besteht grundsätzlich
radius sein. Da Gewicht und Kosten im Wesentlichen
aus Schwungrad oder Zweimassenschwungrad, Kupp-
durch den Durchmesser bestimmt werden, sollte dieser
lungsscheibe, Druckplatte, Ausrücker sowie der Kupp-
möglichst klein sein. Allerdings muss die Größe der
lungsbetätigung. Die Kupplungsgröße und die Auslegung
Kupplungsscheibe der entstehenden Wärme und dem
der Anpresskraft werden durch verschiedene Kriterien
Belagverschleiß angepasst sein.
bestimmt, insbesondere durch das maximale Motormo-
Gewicht und Bauraum weiter sinken, bei gleichzeitiger
ment und die entstehende Reibenergie.
mik. Um diese Ziele zu erreichen, sind innovative Prob-
800
lemlösungen und neue Produkte unverzichtbar.
Hier übernimmt ZF Verantwortung und beweist mit integrierten Systemen für den Antriebsstrang seine Kompetenz für die Lösung ganzheitlicher Aufgabenstellungen.
Der Systemansatz in der Entwicklung und Fertigung neuer Produkte und Technologien für einen wahrnehmbaren
Drehmoment [Nm]
Steigerung von Fahrkomfort, Sicherheit und Fahrdyna-
700
600
500
400
300
Fortschritt wird konsequent vorangetrieben. Vernetzte
200
Lösungen werden möglich, die den Anforderungen an
100
ein Gesamtsystem entsprechen.
0
160
180
190
200
215
228
240
250
265
280
Kupplungsdurchmesser [mm]
4
5
Das Kupplungssystem –
Kraftschluss neuester Stand
Druckplatten für Kupplungen –
Zuverlässige Kraftübertragung
Die Aufgabe:
Durch individuelle Applikationsentwicklung ist eine
Die Technik:
Ihre Kraftcharakteristik bestimmt die zum Öffnen der
Die technischen Anforderungen an ein modernes Kupp-
optimale Auslegung des Gesamtsystems auf das Fahrzeug
Die Druckplatte überträgt das Motormoment über die
Kupplung notwendigen Betätigungskräfte. Vibrationen,
lungssystem sind vielfältig: Sie reichen vom schnellen
möglich. Außerdem sind die Produkte technisch so aus-
Kupplungsscheibe auf die Getriebeeingangswelle. Fest
Druck und Reibungshitze – die Kupplung ist eines der
und zuverlässigen Trennen und Schließen des Kraftflus-
gereift, dass der Anpassungs- und Entwicklungsaufwand
mit dem Schwungrad verschraubt, besteht die Druck-
am stärksten beanspruchten Elemente im Antriebsstrang.
ses über die ergonomische Bedienbarkeit, eine möglichst
äußerst gering ist. Aufgrund des günstigen Systempreises
platte im Wesentlichen aus einem Metallgehäuse, einer
Auch nach vielen tausend Kupplungsvorgängen muss
hohe Lebensdauer ohne Komforteinbußen, gleichbleiben-
von Kupplung und Betätigung sowie der Kraftstoffein-
Anpressplatte und einer Tellerfeder mit integrierten
die Feder noch zuverlässig arbeiten, selbst wenn sich bei
de Pedalkräfte, die Dämpfung von Schwingungen bis hin
sparung sind Kupplungen und manuelle Getriebe auch
Betätigungshebeln. Diese Feder presst die axial verschieb-
jedem Fahrzeug durch den systembedingten Verschleiß
zur minimalen Baugröße.
weiterhin bei kleinen und mittleren Fahrzeugen sowie im
bare Anpressplatte im eingekuppelten Zustand gegen die
des Kupplungsbelages Kraft-/Wegverhältnisse ändern.
gewerblichen Kraftverkehr europäischer Standard.
Kupplungsscheibe und das Schwungrad.
Die Kupplungssysteme von ZF für manuelle Schaltgetriebe bestehen aus millionenfach bewährten Komponenten,
die in allen Kategorien höchsten Standards entsprechen.
Pluspunkte
Hohes Übertragungsmoment bei geringer Baugröße
Niedrige Ausrückkräfte durch optimalen Wirkungsgrad
Einfacher Aufbau
Ausgereifte Technologie
Lange Lebensdauer
Geringes Gewicht
Leistungsfluss Kupplung –
eingekuppelt
6
Druckplatte – gezogene Ausführung
Druckplatte – gedrückte Ausführung
Leistungsfluss Kupplung –
ausgekuppelt
7
XTend® – Die Druckplatte mit automatischem VerschleiSSausgleich
Kupplung im Neuzustand
VerschleiSSnachstellung
in einem Kuppelvorgang
1
Die Aufgabe:
Die Technik:
Trotz erhöhter Qualität und Lebensdauer unterliegen
XTend®, die Druckplatte mit automatischem Verschleiß-
Druckplattengehäuse
Kupplungsbeläge selbst bei schonender Behandlung
ausgleich, koppelt den Belagverschleiß von der Mem-
Gehäuseanschlag
betriebsbedingtem Verschleiß. Die Abnahme der Be-
branfederbewegung ab. Der Ausgleichsmechanismus
lagstärke beeinflusst das Kräfteverhältnis entscheidend:
registriert ständig die Abnahme des Belages und gleicht
Ausrück- und Anpresskraft steigen – und damit auch die
durch Verdrehen eines Stellringes den Abstand zuverläs-
notwendige Pedalkraft. Gegen diesen Verschleiß und
sig wieder aus. Dadurch bleiben die Kräfteverhältnisse
die damit verbundenen negativen Auswirkungen im
konstant und die Lebensdauer wird verlängert, da die
Antriebsstrang ist XTend® die optimale Lösung. XTend®-
Beläge weiter verschlissen werden können. Ein weiterer
Druckplatten eignen sich für alle Fahrzeuge mit hoher
Vorteil von XTend® liegt in der Konstruktion: Der axial
Laufleistung und starker Beanspruchung der Kupplung.
benötigte Bauraum im Kupplungssystem bei betriebsbe-
2
Stellring
Schieber
Haltefeder
Beläge
Kupplung im Neuzustand
dingtem Verschleiß wird durch den Einsatz von XTend®
Bei Verschleiß bewegt sich
die Anpressplatte in Richtung Schwungrad
Kupplungsscheibe
reduziert.
3
4
Pluspunkte
Flexible Anpassung an die Fahrzeugbedürfnisse möglich
Unempfindlichkeit gegenüber extremen Temperaturen,
Verschmutzung und Alterung
Gleichbleibende Pedalkräfte über die gesamte Lebensdauer
Axiale Bauraumverkleinerung
Montage- und servicefreundlich
Prinzip des VerschleiSSausgleiches
Der Anschlag hebt die
Haltefeder vom Schieber
ab, der Schieber füllt die
Lücke
Beim nächsten
Auskuppeln ...
4
1
1
2
3
4
5
6
Stellring
Gezahnter Schieber
Gezahnte Scheibe
Haltefeder
Anschlag
Anpressplatte
5
5
6
2
6
4
1
1
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2
1
1
2
3
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Stellring
Gezahnter Schieber
Gezahnte Scheibe
Haltefeder
Anschlag
Anpressplatte
3
4
5
6
Stellring
4
Gezahnter Schieber
Gezahnte Scheibe 5
Haltefeder
Anschlag
Anpressplatte
5
2
6
2
6
3
... gleicht der Stellring den
Verschleiß aus
3
Die Kupplung hat den Verschleiß ausgeglichen, Wege
und Kräfte entsprechen dem
Neuzustand
XTend®-Druckplatte
8
9
Kupplungsscheibe
mit Torsionsdämpfer
Schwingungsdämpfung im Torsionsdämpfer
Die Technik:
Getrieberasseln und Karosseriegeräusche sind die unan-
Der in die Kupplungsscheibe integrierte Torsions-
genehmen Folgen von Schwingungen im Antriebsstrang.
dämpfer ist das zentrale Element zur Abstimmung des
Diese werden durch zündungsbedingte Drehungleich-
Drehschwingungsverhaltens im Antriebsstrang, vom
förmigkeiten oder schnelle Lastwechsel hervorgerufen.
Verbrennungsmotor bis zu den Rädern. Dieses effektive
Moderne Motoren zeichnen sich durch Verkleinerung
Dämpfungssystem besteht aus einer Reibeinrichtung so-
der Hubräume und Aufladung (Downsizing) aus, um den
wie je einem Federsatz für Fahr- und Leerlaufbetrieb. Es
Verbrauch zu senken. Die Motoren erzeugen hohe Dreh-
ermöglicht durch die in Fenstern geführten Schrauben-
momente bei niedrigen Drehzahlen (Downspeeding). Bei
federn eine begrenzte Verdrehung zwischen Kurbelwelle
derartigen Motorcharakteristika kommt es zu verstärken
und Getriebeeingangswelle. Da jede Motor-Getriebe-
Torsionsschwingungen. Dem gegenüber steht der An-
Kombination eine eigene Charakteristik aufweist, wird
spruch des Fahrers an einen gesteigerten Fahrkomfort.
der Torsionsdämpfer individuell abgestimmt. So wird
durch eine sehr gute Federkennlinie und Dämpfung eine
hervorragende Entkopplungsgüte erreicht.
Eingangsschwingung
Ausgangsschwingung
0 Nm
Fahrdämpfer
Winkel
Leerlaufdämpfer
Fahrdämpfer
Unter der Lupe:
Bewegungsablauf im
Torsionsdämpfer bei
gleichmäßiger Fahrt
Pluspunkte
Komplexe Kennlinien gestaltbar
Kompakte Bauweise
Geringe Massenträgheit
Baukastensystem
max. Motormoment im Zug
Reibmoment
Die Aufgabe:
Drehmoment
Drehmoment und Verdrehwinkel
max. Motormoment im Schub
ZF-Kupplungsbeläge – Alleskönner unter extremsten Bedingungen
Herausforderung Tribologische Eigenschaften
Während des Einkuppelns wird der Kupplungsbelag einer
starken Reibbelastung ausgesetzt. Dies erfolgt insbesondere
beim Anfahren unter erschwerten Bedingungen, aber auch
im normalen Fahrbetrieb. Dabei können Temperaturen von
zeitweise 450°C auftreten. Selbst unter diesen extremen Bedingungen garantiert der Kupplungsbelag einen ausreichend
hohen Reibwert, damit es nicht zu Fading und Durchrutschen
der Kupplung und somit zum Liegenbleiben des Fahrzeuges
kommt. Neben dem stabilen Reibwert weist der Kupplungsbelag auch eine hohe Verschleißbeständigkeit auf.
Herausforderung Mechanische Eigenschaften
Auf Grund der hohen Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung eines Verbrennungsmotors benötigt ein Kupplungsbelag
sehr gute mechanische Eigenschaften. Bei einer starken Beschleunigung entsteht eine Beschleunigungskraft, welche zu
hohen Zugspannungen in Drehrichtung führt. Bei einer hohen
Drehgeschwindigkeit wird eine hohe Zentripetalkraft erzeugt,
welche zu hohen Zugkräften in Radialrichtung führt. Die min.
Berstdrehzahl des Kupplungsbelages liegt entsprechend hoch.
Dies ist auch noch der Fall, wenn der Belag durch eine thermische Belastung teilweise vorgeschädigt wurde. Weiterhin hält
der Kupplungsbelag einem hohen Druck stand, da er beim Ein-
kuppeln von der Membranfeder über die Anpressplatte stark
an das Motorschwungrad angepresst wird.
Herausforderung Wärmeabfuhr
durch hohe Wärmeleitfähigkeit
Ein Kupplungsbelag benötigt eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit, um die reibinduzierte Wärme schnell an die angrenzenden Metallteile abzuleiten und somit eine thermische
Schädigung des Belages zu vermeiden.
Herausforderung Komfort
Die Reibbeläge erlauben in der Anfahrphase eine feine Dosierung des Motormoments und ermöglichen so im Zusammenwirken mit der Belagfeder ein ruckfreies Anfahren. Insbesondere unangenehmes Rupfen beim Anfahren (Schwingungen im
Bereich von 10Hz) wird vermieden.
Herausforderung Materialzusammensetzung
ZF-Kupplungsbeläge bestehen aus einer Vielzahl abgestimmter Materialien: Garne aus Glas- oder Polymerfasern sowie
Kupfer- und Messingdraht, eingebettet in einer Mischung aus
Harz, Kautschuk und Füllstoffen. Sie sind bleifrei und werden
in einem umweltfreundlichen Verfahren hergestellt. Sie erfüllen
die Anforderungen der EU-Altfahrzeugrichtlinie.
Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer
Die Torsionsdämpfer sind auf die jeweiligen Fahrzeugcharakteristika
abgestimmt. Die Motorschwingungen werden sowohl im Fahrbetrieb
als auch im Leerlauf durch den mehrstufig wirksamen Hauptdämpfer
und zusätzliche Vordämpfer effektiv minimiert.
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Hybridkupplungen –
Volle Funktion durch Integration
MKB – Mechanisches-KupplungsBetätigungsmodul
Die Aufgabe:
Die Technik:
Die Aufgabe:
Die Technik:
Bei vielen Hybridantrieben muss zusätzlich zur elektri-
Als Systemanbieter kann ZF Hybridmodule anbieten,
Das mechanische Kupplungsbetätigungsmodul stellt das
Das mechanische Kupplungsbetätigungsmodul besteht
schen Maschine auch eine weitere trennbare Kupplung
bei denen die Kupplung mit der elektrischen Maschine
Bindeglied zwischen der hydraulischen Kupplungsbetäti-
aus einer vormontierten Baugruppe einzelner Kompo-
im bestehenden Bauraum integriert werden. Die Kupp-
integriert wird. Dabei übernehmen Bauteile der elekt-
gung und der Membranfeder an der Druckplatte dar.
nenten. Die erste Komponente ist die Führungshülse.
lung ermöglicht insbesondere bei parallel im Antriebs-
rischen Maschine zusätzlich Funktionen der Kupplung
Absolute Geräuschlosigkeit, so wie eine kompromisslose
Diese wird in der Getriebeglocke verschraubt und dient
strang angeordneten elektrischen Maschinen alle denkba-
und umgekehrt zwecks Einhaltung von Bauraumvorga-
Zuverlässigkeit über die gesamte Lebensdauer müssen
der axialen Führung des Ausrücklagers. Hohe Vorgaben
ren Hybridfunktionen, wie das vom Verbrennungsmotor
ben. Hybridkupplungen sind optimal an die spezifischen
durch das MKB gewährleistet werden. Weiterhin ist eine
an die Oberflächengüte und der Rundheit dieses Bau-
abgekoppelte rein elektrische Fahren. Die Hybridkupp-
Anforderungen angepasst. Sie bauen auf der Seriener-
optimierte Systemsteifigkeit nötig um dem Fahrer ein
teils ermöglichen eine reibungsoptimierte Bewegung des
lungen müssen an die hybrid-typischen Anforderungen
fahrung mit Handschaltkupplungen auf, erweitern diese
subjektiv „gutes Gefühl“ für den Druckpunkt vermitteln
Ausrücklagers auf der Führungshülse. Der Ausrückhebel,
angepasst werden.
aber um neue Funktionen.
zu können.
bzw. die Ausrückgabel gibt den Ausrückhub des Nehmerzylinders an das Ausrücklager weiter. Hierbei stützt sich
Pluspunkte
Drastische Reduzierung des Kraftstoffverbrauches
und der Emissionen
Sehr schneller und leiser Motorstart und
somit komfortabler Start-Stopp-Betrieb
Rückgewinnung von elektrischer Energie beim Bremsen
Erhöhung der Fahrdynamik durch Unterstützung
des Verbrennungsmotors beim Beschleunigen,
sogenanntes Power-Boost
Rein elektrisches und somit emissionsfreies Fahren durch
Abkoppeln des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang
Hybridantrieb
ZF bietet hier den Kunden eine Baugruppe an, mit der
der Ausrückhebel an der einen Seite am Nehmerzylinder
sich der Montageaufwand auf ein Minimum reduziert,
und an der anderen Seite mittels eines am MKB vormon-
da nur noch ein Modul montiert werden muss. Weiterhin
tierten Pins an der Getriebeglocke ab.
kann der Kunde bei dieser Lösung auf ein System zurückgreifen, bei dem alle Einzelteile hinsichtlich Wirkungs-
Das Ausrücklager ist das Übertragungsglied zwischen der
grad, Robustheit und Lebensdauer optimal aufeinander
rotierenden Kupplung und dem ruhenden Betätigungs-
abgestimmt sind.
system. Optimierte Kunststoffe für die Schiebehülse und
eine reibungsoptimierte Schnittstelle zwischen Anlaufring und Membranfeder reduzieren den Anstieg der
Hysterese über Lebensdauer auf ein Minimum.
Mit der Schwungstartkupplung reißt die rotierende elektrische
Maschine den stehenden Verbrennungsmotor durch schlagartiges
Schließen der Kupplung in weniger als 0,3 Sekunden auf Betriebsdrehzahl hoch, ohne störende Einflüsse. Zusätzlich kann die Kupplung extrem hohe Drehmomente übertragen.
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13
Ausrücker
Taumelweicher
Ausrücker
CbW Aktuator
(clutch-by-wire)
Die Aufgabe:
Die Aufgabe:
Die Aufgabe:
Die Technik:
Der Ausrücker ist das Übertragungsglied zwischen der
Der taumelweiche Ausrücker ist das Übertragungsglied
Ständig steigende Vorgaben hinsichtlich ressourcenscho-
Der von ZF entwickelte clutch-by-wire Kupplungsaktu-
rotierenden Kupplung und dem ruhenden Betätigungs-
zwischen der rotierenden Kupplung und dem ruhenden
nender Antriebsstränge erfordern gerade bei Fahrzeugen
ator verfügt über einen bürstenlosen Gleichstrommotor
system. Absolute Geräuschlosigkeit und Zuverlässigkeit
Betätigungssystem. Absolute Geräuschlosigkeit, eine
mit klassischen Handschaltgetrieben neue Ideen. Eine
mit einer integrierten Steuerelektronik (Clutch Control
müssen unter allen Betriebsbedingungen über die gesam-
kompromisslose Zuverlässigkeit über die gesamte Le-
Möglichkeit um Treibstoff sparen zu können, gleichzei-
Unit). Mit dieser Steuerelektronik können verschiedene
te Lebensdauer sichergestellt werden. Durch den Ausrü-
bensdauer so wie eine bestmögliche Eliminierung von
tig den CO2-Ausstoß zu reduzieren und den Fahrzeug-
Funktionalitäten, wie zum Beispiel Segeln, Start & Stopp,
cker kann ein möglicher montage- bzw. toleranzbedingter
Drehungleichförmigkeiten sind durch den taumelwei-
komfort zu steigern, ist die clutch-by-wire Technologie.
Creeping und ein Abwürgeschutz für den Verbrennungs-
Achsversatz ausgeglichen werden.
chen Ausrücker zu gewährleisten. Die fortschreitende
Hierbei übernimmt ein Kupplungsaktuator das Öffnen
motor integriert werden.
Wirkungsgradoptimierung moderner Antriebsstränge
und Schließen der Kupplung. In Kombination mit einer
Die Technik:
führt zu einer steigenden Empfindlichkeit für Schwin-
integrierten Steuerelektronik ergibt sich hierbei die
Der clutch-by-wire Kupplungsaktuator ist eine Weiterent-
Der Ausrücker entstammt einem Baukastensystem, in
gungsphänomene. Der taumelweiche Ausrücker entkop-
Möglichkeit den Antriebsstrang im Rollbetrieb zu öffnen,
wicklung der bewährten ZF AMT Kupplungsaktuatoren.
dem alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt
pelt vom Motor über das Kupplungssystem kommende
den Motor abzustellen und somit Treibstoff zu sparen
Hierbei können sowohl elektrohydraulische oder auch
sind. Für die Schiebehülse werden spezielle Kunststoffe
Schwingungen und führt damit zu einer Beruhigung des
und den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Wird nach dem
elektromechanische Lösungen angeboten werden. Durch
genutzt, die hinsichtlich Verschleiß, Reibung und Form-
Antriebsstranges.
sogenannten „Segeln“ wieder Drehmoment benötigt, wird
die zum Einsatz kommenden mechanischen Lösungen
der Motor automatisch gestartet und der Antriebsstrang
können hohe Wirkungsgrade und ein geringer Strombe-
geschlossen.
darf mit den clutch-by-wire Kupplungsaktuatoren erzielt
stabilität modifiziert sind. Der Innen – bzw. der Außenring des Ausrückers ist aus hochfestem Stahl mit absolu-
Die Technik:
ter Präzision gefertigt. Um eine zuverlässige Schmierung
Der taumelweiche Ausrücker verfügt über eine spezielle
der Kugellaufbahnen über die gesamte Lebensdauer zu
Kugellaufbahn die es ermöglicht, den Innenring gegen-
gewährleisten, kommen nur spezielle Fette zum Einsatz.
über dem Außenring zu schwenken. Durch die Verwen-
Zur Reibungsreduzierung zwischen der Membranfeder in
dung von Kugeln im Ausrücklager bietet dieses System
der Druckplatte und dem Innenring des Ausrückers kann
einen reibungsarmen, dynamischen Ausgleich einer
eine Kunststoffanlaufscheibe montiert werden.
möglichen Taumelbewegung der Membranfeder. Diese
werden.
Pluspunkte
Kompaktes Design
Integrierte Steuereinheit (CCU) am Aktuator
Lösungen als elektromechanischer
oder elektrohydraulischer Aktuator möglich
Möglichkeit zur Reduzierung des Treibstoffverbrauchs
und der CO2-Emissionen
Taumelbewegung des Ausrücklagers führt zu einer deutlichen Reduzierung von Pedal und Antriebsstrangvibrationen und somit zu einer Steigerung des Komforts für den
Fahrer.
Ausrücker
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Taumelweicher Ausrücker
CbW Aktuator
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Automatisierung –
Intelligent schalten lassen
Die Aufgabe:
Automatisierungssysteme reduzieren durch die Optimie-
Um den Forderungen der Endverbraucher, Automobil-
rung der Gangwechselstrategie die Zugkraftunterbre-
industrie und Gesetzgeber nach Kraftstoff- und Emis-
chung während des Schaltvorgangs auf ein Minimum.
sionsreduzierung bestmöglich nachzukommen, ist die
Dazu überwachen Sensoren alle relevanten Parameter
Erhöhung des Wirkungsgrades im Antriebsstrang un-
und leiten sie an die Steuersysteme weiter. Aus diesen
verzichtbar. Mit den Komponenten von ZF zur Automa-
Daten errechnet das System die Schaltpunkte und steuert
tisierung von Schaltgetrieben kann eine Verbesserung
die Schaltungs- und Kuppelvorgänge vollautomatisch.
des Fahrkomforts auch in den Fahrzeugklassen ange-
Sogar Eingriffe in den Fahrbetrieb sind möglich, um die
boten werden, für die Automatgetriebe aus Gewichts-,
Sicherheit zu erhöhen – bei Schleudergefahr etwa kann
Bauraum- oder Kostengründen nicht in Frage kommen.
der Kraftfluss kurzzeitig automatisch unterbrochen wer-
ZF bietet das Gesamtsystem mit Aktuatoren, Getriebe-
den. Zudem können die Automatisierungskomponenten
steuergerät (TCU), Software und Shifter aus einer Hand,
ebenso in Start/Stopp-Anwendungen sowie in Hybridan-
und kann somit die Systemführerschaft während des
wendungen eingesetzt werden. Mit dem Einsatz von
Entwicklungsprozesses übernehmen. Durch die Beherr-
ZF-Komponenten zur Automatisierung von Schaltgetrie-
schung dieses Systems und seiner Schnittstellen können
ben erzielen Käufer dieser Serienfahrzeuge schon heute
die einzelnen Betätigungskomponenten optimal auf das
erhöhten Komfort.
Systemdarstellung einer elektromechanischen Automatisierung
Getriebeaktuator
Programmwählhebel
Fahrpedalstellung
Bremse
Zündung
Kupplungsaktuator
Fahrzeugkonzept abgestimmt werden.
Getriebesteuergerät
(TCU)
System
Funktionsanzeige
CHECK
Diagnose
Motormanager
Die Technik:
Bei einem automatisierten Schaltgetriebe wird das Kuppeln und Schalten durch elektromechanische oder hydraulische Aktuatoren übernommen. In jedem Fall bleibt
der individuelle Fahrspaß erhalten. Denn der Fahrer
entscheidet selbst, den Automatikmodus zu wählen oder
manuell über Schaltwippe oder Schalthebel die Gänge zu
wechseln.
Zusatzprogramme
Pluspunkte
Umfassender Fahrkomfort – kein Kuppeln, kein Schalten
Kein Verschalten möglich
Geringere Kosten, niedrigeres Gewicht
und kleinerer Bauraum als Automatgetriebe
Handschalten für individuelle Fahrweise möglich
Fahrprogramme für sportliche Fahrweise,
glatte Fahrbahn oder schwere Beladung
Geringer Verbrauch durch elektronisch optimierte
Schaltpunkte und schlupffreie Kraftübertragung
Zusatzprogramme
Getriebedrehzahl
Vergleichstabelle MT/AMT
Vergleichsparameter
MT
AT
Bemerkung
Kraftstoffverbrauch
+ /-
++
Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs durch Schalten
zum optimalen Zeitpunkt im Automatikmodus
Emissionen
+ /-
++
Reduzierung des CO2-Ausstoßes durch Schalten
zum optimalen Zeitpunkt im Automatikmodus
Kosten
++
+
Kostengünstigste Automatisierungs-Alternative
im Vergleich zu anderen gängigen Systemen
(Doppelkupplung, Automatgetriebe)
+
++
Deutlich höherer Fahrkomfort für Fahrer
und Insassen durch Schalten zum
optimalen Zeitpunkt im Automatikmodus
Fahrkomfort
Automatisiertes Schaltgetriebe ASG
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Zweimassenschwungrad ZMS –
Perfekte Schwingungsisolierung
Die Aufgabe:
Die Technik:
pezifischen Eigenschaften der Kunststoffe aus Poly-
figkeit des ZMS deutlich abgesenkt. Die Druckfedern des
Verbrauchsoptimierte Pkw-Motoren werden trotz we-
Das Zweimassenschwungrad ist zusammen mit Druck-
amid werden durch eine angepasste Compoundierung
Innendämpfers arbeiten sowohl bei hoher Motordrehzahl
niger Hubraum und abnehmender Zylinderzahl immer
platte und Kupplungsscheibe zwischen Motor und
eingestellt. Alle ZMS von ZF besitzen eine mehrstufige
als auch bei hohem Motormoment reibungsarm. Durch
leistungsstärker. Um kraftstoffsparend fahren zu können,
Getriebe verbaut. Das ZMS sowie der MTD bestehen aus
Verdrehkennlinie. Hierfür werden Druckfedern mit
ein ZMS mit drehzahladaptiven Tilger (DAT) wird eine
wird gleichzeitig das nutzbare Motor-Drehzahlband in
einer Primär- und einer Sekundärseite. Primär- und Se-
unterschiedlicher Steifigkeit und Anzahl kombiniert. Die
exzellente Drehschwingungsisolierung erreicht. Der DAT
Richtung der Leerlaufdrehzahl abgesenkt. Beides führt
kundärseite sind über einen fettgeschmierten Federsatz
weiche, erste Stufe sorgt für exzellentes Motorstart- und
wirkt auf der ZMS-Sekundärseite und befindet sich inner-
zu einem deutlichen Anstieg der Drehungleichförmigkeit
verbunden. Die Primärseite ist drehfest an die Kurbelwel-
Motorstoppverhalten. Mit den nachfolgenden härteren
halb des außenliegenden Federsatzes. Der DAT schwingt
des Verbrennungsmotors. Um weiterhin ein komfortables
le angeflanscht und trägt den Starterzahnkranz. Primär-
Stufen wird eine gute Drehschwingungsentkopplung und
der nach dem ZMS-Federsatz vorhandenen Rest-Drehun-
brummfreies Fahren zu ermöglichen und den Antriebs-
und Sekundärseite sind zueinander verdrehbar gelagert.
ein Überlastungsschutz im Fahrbetrieb erreicht. Eine
gleichförmigkeit entgegen. Die vorhandenen Drehschwin-
strang vor schädlichen Schwingungen zu schützen, ist
Der Federsatz ermöglicht durch seinen modularen
weitere Verbesserung der Drehschwingungsisolierung
gungsamplituden werden nahezu ausgelöscht. Aufgrund
eine effektive Schwingungsisolierung notwendig. Eine
Aufbau eine flexible und optimale Kennliniengestaltung.
wird durch ein ZMS mit zweireihigem Federsatz erreicht.
dieser nachgeschalteten Schwingungstilgung kann schon
optimale Drehschwingungsisolierung wird mit leistungs-
Er besteht aus Druckfedern und Druckfederführungs-
Dem äußeren Federsatz ist radial innen ein zusätzlicher
ab Leerlaufdrehzahl ohne lästige Geräusche mit hoher
fähigen ZMS-Ausführungen von ZF erreicht.
elementen. Die Druckfederführungselemente sind aus
Federsatz nachgeschaltet. Dadurch wird die Verdrehstei-
Last gefahren werden.
Mechanischer Torsionsdämpfer
Für kleine und mittlere Motoren bis 350 Nm.
Zusatzreibeinrichtung mit geschwindigkeitsproportionaler Wirkung.
ZMS mit drehzahladaptivem Tilger (DAT)
Pendelnd gelagerte Fliehgewichte zur Schwingungstilgung. Einsatz bei höchsten Komfortanforderungen.
leistungsfähigem Kunststoff gefertigt. Die anwendungs-
Pluspunkte
Einreihiges ZMS
Für kleine und mittlere Motoren bis 400 Nm.
Gerade Druckfedern. Mehrstufige Kennlinie.
Hoher Geräuschkomfort
Hoher Schaltkomfort
Hervorragende Schwingungsentkopplung
über den gesamten Drehzahlbereich
Gute Abstimmbarkeit auf das Fahrzeugkonzept
Problemloses Start-Stopp-Verhalten
Lange Lebensdauer
Geringer Bauraumbedarf
Gezogene und gedrückte Kupplungsbetätigung möglich
Reduktion des Kraftstoffverbrauchs, da niedertouriger
gefahren werden kann
Zweireihiges ZMS
Für mittlere und große Motoren > 350 Nm.
Zusätzlicher Innendämpfer für hohen Fahrkomfort.
ZMS-TD
mit direktem Abtrieb Applikation für CVT-,
Doppelkupplungs- und Hybridgetriebe.
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19
Das ZMS auf einen Blick
Schwingungsentkopplung
Die Drehmasse des Schwungrades wird
in eine Primär- und eine Sekundärmasse
aufgeteilt. In Verbindung mit dem Federsatz
wird eine gute Drehschwingungsisolation
erreicht.
Vergleich Kupplungsscheibe und ZMS
Zwei- und dreistufige Kennlinie ZMS
Drehmoment
Getriebeeingangsschwingungen
Fahrbereich
Kupplungscheibe mit
Torsionsdämpfer
ZMS
Verdrehwinkel
Drehzahl
Während sich die Resonanzdrehzahl mit dem Torsionsdämpfer
in der Kupplungsscheibe im unteren Betriebsdrehzahlbereich
befindet, liegt sie beim Zweimassenschwungrad deutlich
unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors.
Eine typische ZMS-Kennlinie: Sie besteht aus einer weichen
ersten Stufe, gefolgt von deutlich härteren Stufen. Die Auslegung der ersten Stufe erfolgt mit einer möglichst geringen Steifigkeit, um eine niedrige Eigenfrequenz des ZMS zu erreichen.
Vergleich Schwingungsdämpfung
Zweimassenschwungrad
Kupplungssscheibe mit Torsionsdämpfer
1.00
0
750
750
500
500
250
250
0
0
0
Ordnung
20
2
2.000 0
4
1.500
6
8
1.000
500
Motordrehzahl [1/min]
Ordnung
2
Winkelbeschl. [rad/S2]
Winkelbeschl. [rad/S2]
0
1.00
2.000
4
1.500
6
8
1.000
500
Motordrehzahl [1/Min]
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der zf-konzern
Forschung und entwicklung
für die Sicherung der mobilität
Innovationen sind kein Selbstzweck, sie müssen sich rechnen:
für Hersteller, Flottenhalter und Fahrer, aber auch für die Umwelt
und die Gesellschaft. Jede Neuentwicklung muss sich im
Spannungsfeld dieser Kriterien bewähren.
Zukunft verantwortlich gestalten
Unsere Begeisterung für innovative Produkte und Prozesse und das kompromisslose Streben nach Qualität
haben uns zu einem weltweit führenden Technologiekonzern in der Antriebs- und Fahrwerktechnik sowie der
aktiven und passiven Sicherheitstechnik gemacht. Wir leisten unseren Beitrag zur nachhaltigen Gestaltung
der Zukunft durch neuartige technologische Lösungen mit dem Ziel, die Mobilität zu verbessern, die Effizienz
unserer Produkte und Systeme zu steigern und Ressourcen zu schonen.
Unsere Kunden aus dem Automobil- und dem Industriesektor schätzen unsere konsequente Ausrichtung auf
Produkte und Leistungen mit einem hohen Kundennutzen. Im Fokus unserer Arbeit steht die Verbesserung
von Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit, Dynamik, Sicherheit und Komfort. Gleichzeitig streben wir nach stän­
diger Verbesserung der Geschäftsprozesse und Serviceleistungen. Als global agierender Konzern reagieren
wir schnell und flexibel auf sich ändernde regionale Marktanforderungen unter der Vorgabe, stets ein wett­
bewerbsfähiges Preis-Leistungs-Verhältnis zu bieten.
Unsere Unabhängigkeit und finanzielle Solidität sind die Grundlagen für den langfristigen Unternehmenserfolg.
Mit unserer Ertragskraft ermöglichen wir die notwendigen Investitionen in neue Produkte, Technologien und
Märkte und sichern so die Zukunft unseres Unternehmens im Interesse unserer Kunden, Marktpartner, Mitarbeiter und der Eigentümer von ZF.
Der ZF-Konzern greift auf ein internationales Netzwerk
Die Innovationskraft von ZF wird sich in Zukunft noch
von Entwicklungszentren zurück. ZF investiert jährlich
verstärken. Darauf weist bereits heute die Zahl der Patent­
rund fünf Prozent des Umsatzes in Forschung und Ent-
anmeldungen hin: In der Statistik des Deutschen
wicklung. Mit Erfolg, denn immer wieder markieren
Patent- und Markenamtes rangiert ZF unter den Top Ten
innova­tive Produkte von ZF den neuesten Stand der
der Patentanmelder – auf Augenhöhe mit vielen der gro-
Technik.
ßen Automobilhersteller. Mehr als 10.000 Projekte werden von den Forschungsabteilungen jedes Jahr erfolgreich
Die Entwicklungsaktivitäten bei ZF sind nach de­zen­tra­
abgeschlossen; sie decken die ganze Spannbreite von der
len und zentralen Funktionen gegliedert. Die Divisionen
Grundlagen­forschung bis hin zur Pro­dukt-Appli­­ka­tion ab.
und Geschäftsfelder konzentrieren sich dabei auf die
Diese hohe Schlagzahl ist auch notwendig, um in Zu-
Markt- und Produktkompetenz und gewährleisten so eine
kunft Mobilität zu gewähr­leisten. Der Trend zum Hybrid
kundennahe und konkurrenz­fähige Entwicklung technisch
zeigt bereits: Ressourcenschonende Antriebstechnik ist
führender Produkte. Die Zentrale Forschung und Entwick-
technisch sehr komplex. Dies wird sich beim reinen Elek-
lung arbeitet stark grundlagen- und theoriebezogen und
troantrieb fortsetzen – ebenso wie beim Leichtbau, wo
unterstützt die operativen Entwicklungsbereiche in den
ZF-Inge­n­ieure ak­tu­ell mit alternativen Ma­te­r­­ia­lien, erwei-
Divisionen.
terten Ansätzen bei Konstruk­tion und Prüfverfahren sowie
neuen Produk­tionsverfahren Pionierarbeit leisten.
Wegweisende Innovationen
Unsere Tradition und Werte bestärken unsere unternehmerischen Entscheidungen. Sie sind Verpflichtung und
Ansporn zugleich für einen verlässlichen und respektvollen Umgang mit Kunden, Marktpartnern und Mitarbeitern.
Die Einhaltung der vor Ort geltenden Bestimmungen und Gesetze wird durch unsere weltweite ComplianceOrganisation sichergestellt. Wir übernehmen Verantwortung für die Gesellschaft und den Schutz der Umwelt
an allen unseren Standorten.
Aus dieser Partnerschaft sind in den vergangenen Jahren
Produktinnovationen hervorgegangen, die in der Branche
seither als Benchmark gelten: Das trifft für das 8-GangAutomatgetriebe für Pkw ebenso zu wie für die Hybrid­
getriebe inklusive Hybridmanagement für Pkw und Nutzfahrzeuge oder das modulare Getriebesystem Traxon für
Unsere Mitarbeiter weltweit kennen uns als zukunftsfähigen und fairen Arbeitgeber, der attraktive berufliche
Perspektiven bietet. Wir schätzen die vielfältigen kulturellen Prägungen unserer Mitarbeiter, ihre Kompetenz und
Leistungsmotivation. Ihr zielgerichtetes Engagement für ZF über Bereichs- und Standortgrenzen hinweg prägt
unsere Unternehmenskultur und ist der Schlüssel unseres Erfolgs.
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Nkw. Wegweisende Innovationen von ZF finden sich
überall neben Pkw und Nutzfahrzeugen in allen Anwendungen: zu Land, zu Wasser und in der Luft.
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