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30.08.2017 | Fahrwerk | Nachricht | Onlineartikel

Mehr als nur Stahl

Autor:
Mathias Heerwagen

Thyssenkrupp assoziiert man als erstes mit Stahl. Doch das Industrieunternehmen hat weit mehr zu bieten, auch im Automotive-Bereich. Während einer Fahrveranstaltung im Aldenhoven Testing Center nahe Aachen hat Thyssenkrupp einen Überblick darüber gegeben, welche seiner Produkte in welchen Fahrzeugen stecken, wie weit die Entwicklung in Sachen elektrischer Lenkung ist und was ein gutes Fahrwerk ausmacht. 

Auf den ersten Blick haben der Sportwagen BMW i8 und der Kleintransporter Streetscooter der Deutschen Post nichts gemeinsam. Doch in beiden stecken Produkte und Materialien von Thyssenkrupp. So lieferte das Unternehmen semiaktive Dämpfer für den BMW. Für den Streetscooter entwickelte die Stahlsparte die Bodengruppe, zudem stammt das Fahrwerk des Kleintransporters von der Thyssen-Tochter Bilstein. 

Stahl wird für viele Anwendungen im Fahrzeug gebraucht, egal ob für Karosserie, Fahrwerk oder Antriebsstrang; von daher ist Thyssenkrupp sehr früh an der Entwicklung neuer Fahrzeuge beteiligt. Über das reine Material hinaus entwickelt der Automotive-Bereich auch moderne Lösungen im Fahrwerks- und Lenkungsbereich. Wie wichtig die Automotive-Sparte für den Konzern ist, verdeutlichen die Zahlen: Mit einem Umsatz von rund 10 Milliarden Euro pro Jahr trägt der Unternehmensbereich gut 25 Prozent zum Gesamtumsatz bei, rund 40.000 Mitarbeiter sind im Automobilsektor beschäftigt. 

Individuelles Lenkgefühl dank elektromechanischer Lenkung 

In verschiedenen Versuchsträgern erproben die Ingenieure derzeit neue elektrische Lenksysteme, unter anderem in einem auf Elektroantrieb umgebauten BMW X5. Während sich die Lenkung in der Standard-Einstellung wie gewohnt anfühlt, lässt sich das schwere SUV einen Knopfdruck später dank stärkerer elektrischer Unterstützung spielend leicht mit einem Finger durch die Pylonengasse zirkeln. Dank elektrischer Lenkungen ist es möglich, für jeden OEM ein eigenes Lenkgefühl zu entwickeln, von komfortabel bis sportlich. Grundsätzlich geht der Trend bei Lenkungen eher Richtung Komfort, nach Aussagen der Ingenieure schätzen vor allem Frauen leichtgängige Lenkungen, die nur wenig Kraft erfordern. 

"Die Entwicklung von modernen elektrischen Lenksystemen ist ein sehr kunden- und modellspezifischer Prozess. Das perfekte Zusammenspiel aus Hard- und Software entscheidet über die Fahrdynamik und das gewünschte Fahrgefühl", erläutert Kristof Polmans, Entwicklungsleiter des Lenkungsgeschäfts bei Thyssenkrupp. Elektromechanische Lenkungen bestehen aus über 400 Einzelteilen und knapp 300.000 Zeilen Software-Code.

Steer-by-Wire bietet viele Vorteile

Technisch bereits machbar, gesetzlich noch ausgebremst sind reine Steer-by-Wire-Systeme mit vollständigem Entfall der mechanischen Komponenten wie etwa der Lenksäule. Bei solchen Systemen wird der Lenkbefehl durch Sensoren am Lenkrad aufgenommen und an ein Steuergerät und einen Elektromotor weitergeleitet, der den Lenkbefehl ausführt. Vorteile sind mehr Bauraum durch den Entfall der Lenksäule, zudem mehr passive Sicherheit im Crashfall. Links- und Rechtslenkervarianten müssten nicht mehr aufwendig unterschiedlich montiert werden und der Innenraum ließe sich vollständig akustisch abdichten, Schall- und Vibrationsschutz könnten entfallen. Steer-by-Wire ist für alle Fahrzeugklassen anwendbar, führt zu einer größeren Standardisierung im Fahrzeugbau und zu kürzeren Entwicklungszeiten.

"Steer-by-Wire eröffnet ganz neue Freiheitsgrade in Sachen Lenkgefühl und Fahrzeugreaktion – stellt uns aber auch vor neue Herausforderungen. Unser Augenmerk bei der Entwicklung von Steer-by-Wire Systemen liegt auf dem Design eines natürlichen Lenkgefühls sowie auf fehlertoleranten und redundanten Sicherheitsfunktionen. Denn das Auto muss auch dann noch sicher zu manövrieren sein, wenn der elektrische Datentransfer unterbrochen wird oder ein Teilsystem ausfällt", erklärt Entwicklungsleiter Polmans. Die Lenkungsspezialisten von thyssenkrupp arbeiten deshalb an Zweitsystemen innerhalb der Lenkung, wie zum Beispiel der Integration eines zweiten Lenkmotors. Beim Ausfall eines Motors kann der andere die Lenkfunktion weiterhin sicherstellen.

Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb können zudem die Vorderräder kontrolliert einzeln angesteuert werden, etwa über den Antrieb selbst oder über die Bremsen, um die Räder unterschiedlich stark abzubremsen und so eine Lenkfunktion sicherzustellen. Im Versuchsfahrzeug BMW X5 funktioniert das bereits als Notfunktion, auch wenn das Lenkgefühl noch etwas gewöhnungsbedürftig ist.

Fahrwerk und Lenkung gehören zusammen

Auch in Sachen Fahrwerk ist Thyssenkrupp Entwicklungspartner vieler OEM. Bei adaptiven Dämpfungssystemen wird der Dämpfungsgrad der Stoßdämpfer den unterschiedlichen Fahrsituationen und Fahrbahneigenschaften angepasst. Diese Systeme erlauben es dem Fahrer, auf die gewünschte Fahrwerkcharakteristik Einfluss zu nehmen. Die meisten dieser Dämpfersysteme ermöglichen verschiedene Fahrmodi wie "Normal", "Komfort" oder "Sport", wobei die Ingenieure zugeben, dass die meisten Fahrer die Einstellungen vermutlich ohnehin nur selten ändern. 

Die Vorteile von elektronisch verstellbaren, semiaktiven Systemen liegen in erster Linie in einem Höchstmaß an Komfort und Agilität sowie der stufenlosen Variabilität der Dämpfkräfte. Thyssenkrupp rüstet heute bereits viele Premiumfahrzeuge deutscher und internationaler Automobilhersteller mit dieser Dämpfungstechnologie aus – darunter zum Beispiel Daimler, AMG, BMW, Rolls-Royce, Mini, VW, Audi, Seat, Porsche, Jaguar/Land Rover, Fiat-Chrysler, Nissan und Aston Martin. "Der Fokus unserer Entwicklungsarbeit liegt darauf, adaptive Dämpfungssysteme leichter, energieeffizienter und kostengünstiger zu machen, um mit dieser Technologie auch ins Mittelklasse- und Kompaktklassesegment vorzudringen", erläutert Dr. Karsten Kroos, CEO der Komponentensparte von Thyssenkrupp. 

Ohne Stahl keine Elektromobilität

Neben den Fahrwerk- und Lenkungsthemen zeigte Thyssenkrupp dann auch noch das, womit das Unternehmen weltbekannt wurde: Stahl. Und zwar als 0,3 Millimeter dünnes Blech gewalzt, mit dem technischen Namen "Elektroband". Von Elektroband hängt laut Thyssenkrupp nichts weniger als unsere Energieversorgung und der Erfolg der Energiewende ab, denn: "Ohne Stahl keine Elektromobilität. Wir brauchen Elektroband zwingend zur Herstellung der E-Motoren", sagt André Matusczyk, CEO der Business Unit Automotive bei Thyssenkrupp Steel Europe. Die Eisen-Silizium-Legierung des Stahls bestimmt den Wirkungsgrad der Elektromotoren, der möglichst hoch sein sollte, und den Energieverlust von Generatoren, Transformatoren und Motoren, der möglichst niedrig sein sollte. "Die Leistungsfähigkeit der Generatoren und die Effizienz der Anlagen hängt also maßgeblich von den Materialeigenschaften des Elektrobands ab", so Matusczyk.

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