Clutch-By-Wire-Konzept von ZF

An einem Clutch-By-Wire-Konzept haben unter anderem Bosch und ZF in den letzten Jahren gearbeitet. Jetzt präsentiert ZF sein Clutch-by-Wire-System (CBW). Das elektromechanische Aktuatorsystem, soll die Kupplungsaktivität erstmals auch unabhängig vom linken Fahrerfuß und von einer mechanischen Verbindung zum Pedal steuern können.

Clutch-by-Wire-System-von-ZF

Clutch-by-Wire-System (CBW) von ZF: Ein elektronisch gesteuertes, elektromotorisch angetriebenes Kupplungsaktuator-System soll manuellen Schaltgetrieben zu neuen Effizienz-, Sicherheits- und Komfortfunktionen verhelfen; allen voran zum Segeln, das den Verbrauch um bis zu 10 Prozent senken kann.

Im Verhältnis zu Systemen, die Gänge komplett selbständig wechseln, werden manuelle Schaltgetriebe in Zukunft weiterhin geringfügig Marktanteile verlieren. Deshalb und angesichts laufend strengerer Emissions- und Verbrauchsvorgaben weltweit gilt es, auch im konventionellen Antriebsstrang weiter Effizienzpotentiale zu heben. ZF hat diese auch in der Kupplung ausfindig gemacht – und bereits als aktuelles Entwicklungsprojekt namens Clutch-by-Wire verwirklicht.

Die Kupplungsbetätigung ist hier elektronisch und per integriertem Elektromotor gesteuert. „Der Verbrauch und folglich die CO2-Emissionen gehen damit um bis zu 10 Prozent zurück“, verdeutlicht Jörg Buhl, Leiter Konstruktion Betätigungssysteme bei der ZF Friedrichshafen AG. „Dieser Wert ergibt sich alleine aus dem automatischen Abkoppeln und Abschalten des Motors in dafür geeigneten Fahrsituationen, kurz der Segelfunktion. Diese können Fahrzeughersteller dank unseres Clutch-by-Wire-Systems erstmals auch bei manuellen Schaltgetrieben umsetzen.“

Aus der Option, die Kupplung alleine per Steuergerät und Aktuator, das heißt ohne mechanische Verbindung in den Fußraum, regulieren zu können, erwachsen zudem zahlreiche neue Komfort- und Sicherheitsvorteile für manuelle Schaltgetriebe: unter anderem die Anfahrfunktion auch bei unbetätigtem Kupplungspedal sowie ein Abwürgeschutz, der – beispielsweise bei zu schnellem Loslassen oder auch bei Notbremsungen – die Kupplung ganz oder teilweise öffnet, bevor die Motordrehzahl unter ein kritisches Niveau fällt. Hinzu kommt die Kriechfunktion, bei der kontrolliertes Schlupfen das Rangieren und Staufahren erleichtert.

Die Charakteristik des Pedals unterdessen lässt sich, da unabhängig vom Antriebsstrang, nahezu unbegrenzt modellspezifisch ausgestalten: beispielsweise so, dass es sich trotz generell sportlicher Kennlinie leicht treten lässt. Die von einem Sensor erfassten Betätigungsgeschwindigkeiten und -wege setzen Elektronik und Mechanik in das vom Fahrer gewünschte Kupplungsverhalten um. Das einmal festgelegte Pedalfeedback bleibt somit über die gesamte Fahrzeug-Lebensdauer gleich. Es ändert sich auch bei Kupplungsverschleiß nicht, den der neue Clutch-By-Wire-Aktuator von ZF automatisch ausgleicht. Wichtig dabei: Obwohl Autofahrer vom geringeren Verbrauch, neuen Funktionen und dem Gefühl des besonders präzisen Ein- und Auskuppelns profitieren, erfolgt die Fahrzeugbedienung ganz wie gewohnt. Fahrzeughersteller wiederum können das bislang eingesetzte Seriengetriebe unverändert beibehalten.

Der CBW-Aktuator verfügt über einen leistungsstarken, bürstenlosen Gleichstrommotor, der die Kupplungsbetätigung anstelle eines Seilzugs oder einer Hydraulik übernimmt. Hinzu kommt die integrierte ZF-Steuerungselektronik (Clutch Control Unit), die das System abhängig von den Pedalparametern und den jeweiligen Funktionsanforderungen befehligt. Sowohl hinsichtlich der Aktuatorik als auch softwareseitig profitierten die Entwickler stark vom tief verankerten ZF-Know-how für automatisierte Schaltgetriebe, das sich in zahlreichen automobilen Serienanwendungen widerspiegelt und bei Pkw bis ins Jahr 1994 zurückreicht. So ist es den Ingenieuren beim CBW-Aktuator außerdem gelungen, einen hohen Wirkungsgrad mit geringem Strombedarf zu kombinieren und die Systemkomponenten in einer bauraumoptimierten Konstruktion zusammenzufassen. Dadurch lässt sich CBW von ZF vergleichsweise einfach und kosteneffizient in nahezu alle gängigen Antriebskonzepte mit Handschaltern integrieren.

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