ZF-Servotwin das elektro-hydraulische Lenksystem für Nutzfahrzeuge

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1 ZF-Servotwin das elektro-hydraulische Lenksystem für Nutzfahrzeuge

2 ZF-Servotwin Die Zukunft beginnt heute. ZF Lenksysteme ist weltweit Technologieführer im Bereich Lenksysteme für Nutzfahrzeuge. Daraus entsteht die Verantwortung, den komplexen Herausforderungen unserer Zeit mit Lösungen zu begegnen. Damit leistet ZF Lenksysteme einen großen Beitrag für die Nutzfahrzeug-Branche. Das Unternehmen aus Baden- Württemberg orientiert sich dabei an festen Werten wie Sicherheit, Umweltschutz und Komfort. Die Nutzfahrzeug-Branche steht vor umfangreichen Veränderungen. Inhalt Hier ist an erster Stelle die Einführung einer elektronisch beeinflussbaren Servolenkung zu erwähnen. Mit der ZF-Servotwin präsentiert ZF Lenksysteme das weltweit erste elektro-hydraulische Lenksystem für schwere Nutzfahrzeuge. Die Servotwin stellt die innovative Kombination einer Kugelmutter- Hydrolenkung ZF-Servocom mit einer elektronischen Antrieb- und Steuereinheit dar. Das System bietet eine geschwindigkeitsabhängige Lenkunterstützung und einen aktiven Einleitung... 2 Mechanischer Aufbau des Systems... 3 Hydraulische Funktionsweise des Systems... 4 Elektronische Funktionsweise des Systems... 5 System-Vorteile...6 Rücklauf in die Geradeaus-Position. Diese Funktionen haben sich bereits im Pkw bewährt und sind jetzt erstmals auch im Nutzfahrzeug-Segment verfügbar. Zudem ersetzt die Elektronik den bisher hydraulischen zweiten Lenkkreis für Nutzfahrzeuge mit zwei gelenkten Achsen vollwertig. Für die zweite Generation der Servotwin ist neben den erwähnten Funktionen auch die Integration von Fahrerassistenzsystemen geplant. Aus dem Pkw bekannte Funktionen wie Spurhalte- und Staufolgefunktion bis hin zum teilautomatisierten Fahren sind aufgrund der Vernetzung von Elektronik-Komponenten mit der Lenkung realisierbar. Ökonomie und Ökologie sind weitere Schlüsselthemen des 21. Jahrhunderts trat in der EU die Abgasnorm EURO VI für Nutzfahrzeuge in Kraft. Wichtige Absatzmärkte in Asien und Nordamerika haben eigene Abgasnormen eingeführt. Das erfordert von Herstellern und Zulieferbetrieben gleichermaßen effiziente Lösungen. ZF Lenksysteme präsentiert die neu entwickelte Servotwin. ZF-Servotwin ist eine eingetragene Marke der ZF Lenksysteme GmbH 2 ZF-Servotwin Die Zukunft beginnt heute.

3 Mechanischer Aufbau ZF-Servotwin Die Servotwin besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: der bewährten Kugelmutter- Hydrolenkung Servocom und einem Elektromotor mit Steuergerät und Schneckengetriebe. Mittels Elektromotor kann über das Getriebe parallel zum Lenkradmoment ein Zusatzlenkmoment aufgebracht werden, das auf die Eingangswelle der Servocom wirkt. Dadurch kann die zum Lenken benötigte Handkraft in Abhängigkeit von der Fahrsituation verändert werden. Der mechanische Durchgriff vom Lenkrad bis zum Lenkgestänge bleibt aber trotzdem erhalten. Bei Ausfall des elektronischen Systems bleibt die hydraulische Lenkkraftverstärkung erhalten Gehäuse 2 Kolben 3 Schnecke 4 Kugelkette 5 Segmentwelle 6 Schraubradgetriebe 7 Elektromotor 8 Elektronisches Steuergerät 7 8 Mechanischer Aufbau ZF-Servotwin 3

4 Hydraulische Funktionsweise des Systems 8 ZL Die Hauptlenkunterstützung leistet eine Kugelmutter-Hydrolenkung. Die Servocom ist nach dem Prinzip einer klassischen Hydrauliklenkung aufgebaut. Dabei sorgen ein Ölkreislauf und ein Arbeitszylinder für die Lenkunterstützung der Lenkrad-Drehbewegung des Fahrers. Die Servocom von ZF Lenksysteme ist millionenfach bewährt und seit vielen Jahren Benchmark in der Nutzfahrzeug Branche. Allerdings stellt das moderne Transportwesen ständig steigende Anforderungen an die Nutzfahrzeuge. Diesen Anforderungen kann nur ein innovatives Lenksystem mit elektronischer Schnittstelle gerecht werden. Wo die hydraulische Blocklenkung an ihre Grenzen stößt, spielt die intelligente Servotwin ihre Stärken aus. ZR 11 1 Kolben 2 Schnecke 3 Kugelkette 4 Drehstab 5 Ventilschieber 6 Strombegrenzungsventil 7 Lenkungspumpe 8 Ölbehälter 9 Schraubradgetriebe 10 Elektromotor 11 Elektronisches Steuergerät ZL Arbeitszylinder links ZR Arbeitszylinder rechts 4 Hydraulische Funktionsweise des Systems

5 Elektronische Funktionsweise des Systems Eine am Lenkrad erzeugte Drehbewegung und das aufgebrachte Lenkmoment werden durch moderne Drehwinkel- und Drehmomentsensoren ermittelt und an das integrierte Steuergerät (ECU) der Servotwin übertragen. Unter Berücksichtigung weiterer Fahrzeugparameter z.b. Geschwindigkeit, Beladungszustand ermittelt die ECU innerhalb von Bruchteilen einer Millisekunde die erforderliche Lenkunterstützung und steuert den Elektromotor an. Auf die jeweilige Fahrsituation angepasst, unterstützt der Elektromotor die Lenkbewegung, indem er ein Lenkmoment addiert oder subtrahiert und den Lenkvorgang so elektronisch optimiert. Mit zunehmender Geschwindigkeit fühlt sich die Lenkung unter Einwirkung des Elektromotors steifer und dadurch direkter an. Unterschiedliche Beladungszustände des Nutzfahrzeugs können durch das Lenksystem kompensiert werden, so dass der Fahrer jederzeit ein optimales Lenkgefühl vermittelt bekommt. Eine weitere Produktneuheit ist der elektrische Lenkanschlag, der das Lenksystem bei maximalem Radeinschlag vor Überlastung schützen soll. Der Elektromotor reduziert ab einer programmierbaren Lenkradstellung die Lenkunterstützung bzw. bringt gegebenenfalls ein Gegenmoment auf, so dass die mechanischen Anschläge nicht beschädigt werden können. Elektronisches Steuergerät Elektronische Funktionsweise des Systems 5

6 Vorteile der ZF-Servotwin Generation 1 Energieeinsparung Aktiver Rücklauf Sicherheit Seitenwindkompensation Generation 2* Geschwindigkeitsabhängige Betätigungskraft Spurhaltefunktion Staufolgefunktion Teilautomatisiertes Fahren Technischer Hintergrund Reduktion des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zu konventionellen Zweikreissystemen um 0,6 l/100km, abhängig vom Einsatzprofil. Die Rückführung der Räder nach erfolgter Kurvenfahrt übernimmt der Elektromotor. Sollte die Hydraulik einmal ausfallen, erfolgt die Lenkunterstützung aus Sicherheitsgründen durch den Elektromotor. Der Aufbau der Servotwin entspricht dem einer Zweikreis-Lenkung mit getrennter Energieversorgung. Bei äußeren Einflüssen, wie Seitenwind oder konstanter Straßenneigung, hält die Servotwin das Fahrzeug zuverlässig in der Spur. Die notwendige Lenkkorrektur wird vom Steuergerät der Lenkung registriert und über den Elektromotor eingeleitet. Technischer Hintergrund Die Servotwin ermöglicht präzise, schnelle Lenkaktivitäten bei hohem Tempo und zugleich komfortables Handling des Nutzfahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit. Im Falle eines unbeabsichtigten Abkommens von der Fahrspur, wird das Fahrzeug mittels eines korrektiven Lenkeingriffs auf die Fahrspur zurückgelenkt bzw. der Fahrer mittels Signal gewarnt. Das System hilft dem Fahrer bei Querführungsaufgaben außerhalb geschlossener Ortschaften. Der Fahrer kann das System jederzeit intuitiv übersteuern und behält die volle Kontrolle. Das System übernimmt Querführungsaufgaben in speziellen Situationen und wird dabei vom Fahrer dauerhaft überwacht, zum Beispiel automatisches Ankoppeln und automatisches Rückwärtsfahren. * ermöglicht Assistenzfunktionen, Realisierung erfolgt durch den Nkw-Hersteller Technische Daten 8298 Lenkachslast [kg] Drehmoment hydraulisch [Nm] Wirkungsgrad hydraulisch 0,9 Drehmoment elektrisch [Nm] 125 Max. Öldruck [bar] 170 Ölfördermenge [dm 3 /min] Max. 25 Gewicht trocken [kg] 53 6 Vorteile der ZF-Servotwin

7 Die vielfältigen Vorteile belegen eindrucksvoll die konzeptionelle Überlegenheit der Servotwin. Damit erfüllt dieses innovative Lenksystem die ständig steigenden Anforderungen einer modernen Gesellschaft an Mobilität und Transport. Die Servotwin ermöglicht die Vernetzung der Lenkung mit der Bordelektronik und damit die Realisierung von Assistenzsystemen. Dies erhöht Sicherheit und Komfort des Nutzfahrzeuges in erheblichem Umfang. Systeme adaptierbar. Ein Trend ist bereits heute klar erkennbar: die Bedeutung von Fahrerassistenzfunktionen im Nutzfahrzeug steigt ständig. Der Fokus liegt bei der Servotwin zunächst auf der Modellgröße Diese ist für schwere Baustellenfahrzeuge, Nutzfahrzeuge und Busse im Fernverkehr ausgelegt. Hier stehen die Parameter Drehmoment und Lenkachslast im Vordergrund. In Zukunft ist es vorstellbar, auch Nutzfahrzeugklassen mit geringeren Leistungsanforderungen mit einer Servotwin auszustatten. Während die erste Generation der Servotwin ausschließlich für Lkw konzipiert ist, soll die zweite Generation zusätzlich in Bussen zum Einsatz kommen. Die Servotwin ist sowohl für moderne Fahrwerke mit Einzelradaufhängung, als auch für Starrachs- Einbausituation der ZF-Servotwin 7

8 ZFLS 8298 C-U 06/14d Gedruckt auf chlorfreiem Papier Die ZF Lenksysteme GmbH als Systempartner Die ZF Lenksysteme GmbH ist einer der größten unabhängigen Hersteller von Servolenksystemen für Pkw und Nutzfahrzeuge. Namhafte Fahrzeughersteller aus aller Welt schätzen uns als kreativen und effizienten Systempartner bei der Entwicklung neuer, richtungsweisender Lösungen. ZF Lenksysteme GmbH Richard-Bullinger-Straße Schwäbisch Gmünd Deutschland Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) Als Gemeinschaftsunternehmen der Robert Bosch GmbH und der ZF Friedrichshafen AG bietet die ZF Lenksysteme GmbH ihren Kunden eine einzigartige Kompetenzbasis, wenn es darum geht, eine breite Palette von Spitzentechnologien in Module, Systemmodule oder Chassis-Gesamtsysteme zu integrieren. Die Vorteile für den Hersteller liegen auf der Hand: noch kürzere Entwicklungszeiten und optimierte Produktionsvorgänge bei ständig steigenden Qualitätsstandards. Faszination Lenken Ein Gemeinschaftsunternehmen der Robert Bosch GmbH und der ZF Friedrichshafen AG