Komplexe Lösungen für geländegängige Nutzfahrzeuge

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Die Gesetzgebung ist neben Kundenanforderungen ein maßgeblicher Treiber für die steigende Komplexität von Nutzfahrzeugen, die sich auch im schweren Gelände bewähren. So mussten unter anderem durch die sich in den letzten Jahren ständig verschärfenden Abgasnormen immer neue Lösungen für den Motorraum gefunden werden. "Das Resultat ist, dass immer mehr Komponenten im Motorraum – und wo dies nicht mehr gelingt, außerhalb – untergebracht werden müssen, mit allen damit verbundenen Problemen." Auf diesen Umstand weist Andreas Fuchs in seinem Editorial Faszinierende Technik für die ATZoffhighway 3-2016 hin. 

Im Titelinterview "Wir nutzen bis zur EU-Stufe V das Zeitfenster von drei Jahren" mit dem Entwicklungs- und Produktionsvorstand Dr. Carsten Intra von MAN Truck & Bus für die gleiche Ausgabe ist dafür ein Beispiel zu finden. Dabei geht es um die Frage, wie sich die Entwicklung der Abgasnachbehandlung für den Onroad- von der des Offroad-Bereichs unterscheidet. Laut Intra fließen – wie beim Motorenportfolio auch – in die Entwicklung der Offroad-Abgasnachbehandlung Know-how und Erfahrungen aus dem Onroad-Bereich ein. Dazu gehöre insbesondere die Abstimmung im gesamten Verbrennungsprozess, vor allem auch die Auswahl von Substraten und Beschichtungen. Durch die relativ einheitlichen Bauräume beziehungsweise Packaging-Situationen bei Onroad-Nutzfahrzeugen werde dort eine One-Box-Lösung mit integriertem Schalldämpfer angewandt.

Komplexe Einbausituationen flexibel nutzen

Um den hohen Anforderungen an unterschiedliche Einbausituationen gerecht zu werden und den großen Spagat zwischen Abgasstufe III und V zu gewährleisten, setzt MAN dagegen im Offroad-Bereich auf ein modular aufgebautes Abgasnachbehandlungssystem", erklärt Intra.

Dieses erlaube, Partikelfilter und SCR-System getrennt voneinander, aber flexibel zueinander zu positionieren und dadurch unterschiedlichste Einbaukonfigurationen abzubilden. Damit, so Intra weiter, "können unsere Kunden den in Offroad-Anwendungen gering vorhandenen Bauraum wie auch komplexe Einbausituationen noch flexibler nutzen als mit der voluminösen integrierten One-Box-Lösung".

Derlei Verzahnungen wirken sich auch auf den Entwicklungsprozess aus. In ihrem Beitrag Hochfunktionale Lastschaltgetriebe für künftige Nutzfahrzeuge aus der ATZoffhighway 3-2016 beschreiben Rico Resch und Jörg Müller einen systematischen Vorentwicklungsprozess, der die Gesamtkomplexität möglichst früh erfasst und so dazu beitragen kann, Druck aus den Prozessen zu nehmen. "In einem rein auf Erfahrung basierenden Entwicklungsprozess kann die Komplexität zukünftiger Antriebsstränge kaum berücksichtigt werden. Mithilfe eines systematischen Vorentwicklungsprozesses ist es hingegen möglich, optimale Getriebekonfigurationen zu ermitteln, welche die Anforderungen in einem bestmöglichen Kompromiss erfüllen", formulieren die Autoren die Ausgangssituation.

In der Vorentwicklung mögliche Varianten bedenken

Wie sie dabei vorgehen, zeigen die Autoren an der Untersuchung für das Getriebe einer Schwerlast-Offroad-Anwendung. Dabei ließen sie sich von der Überlegung leiten, dass es vorteilhaft wäre, wenn sich eine vereinfachte Variante mit geringerer Funktionalität ableiten ließe, um das Getriebe nicht nur für die Zielanwendung nutzen zu können. Für das gewählte Beispiel mit neun Vorwärts- und zwei Rückwärtsgängen war es notwendig, Getriebestrukturen mit mindestens elf verschiedenen Übersetzungen zu untersuchen. Diese Anforderung erfüllen Suchräume mit sechs beziehungsweise sieben Schaltelementen. Während die relevanten Suchräume mit drei Planetenradsätzen eine Gesamtmenge von etwa 109 möglichen Getriebestrukturen beinhalten, sind die Suchräume mit vier beziehungsweise fünf Planetenradsätzen den Autoren zufolge etwa 1000-mal größer als die mit einem Planetenradsatz weniger. "Die Untersuchung des Funktionspotenzials aller kombinatorisch möglichen Getriebestrukturen reduziert die Anzahl von Strukturen, welche für die weiteren Prozessschritte relevant sind", so die Autoren. Als Zwischenergebnis dieses vorgeschlagenen Vorentwicklungsprozesses für ein Getriebe für Schwerlast-Offroad-Anwendungen kam ein neues Neungang-Automatikgetriebe heraus. Die Konstruktion kann auch in ein Sechsgang-Getriebe umgewandelt werden, indem Komponenten weggelassen und zahlreiche Gleichteile für beide Lösungen verwendet werden.

Dass sich Einsätze im schweren Gelände bis hin zu den Trommelgetrieben von Betonmischfahrzeugen auswirken, zeigen Eduard Heilig, Alfred Scherer und Alexander Eisner in ihrem Beitrag Neue Mischergetriebe für Fahrmischer aus der ATZoffhighway 3/2016. So müssen die Mischergetriebe dafür ausgelegt sein, hohe Lasten zu tragen und gleichzeitig hohe Drehmomente von bis zu 6000 Nm/m3 übertragen zu können. Zudem ist es notwendig, dass der Trommelantrieb flexibel ist, um Fahrzeugverwindungen auszugleichen. Der in dem Beitrag beschriebene konstruktive Aufbau eines neuen Mischergetriebes bewirkt eine Reduzierung der Einbaulänge um etwa 50 Prozent gegenüber vergleichbaren Mischergetrieben. Dies gibt dem Hersteller des Mischeraufbaus bisher nicht gekannte Freiheiten, vor allem da das Platzangebot der Lkws hinter dem Führerhaus aufgrund der Abgas-Reinigungsanlagen immer beschränkter wird.