Inhaltsverzeichnis
1. Weniger verbaute Teile, höherer Wirkungsgrad
2. Leichtbau-Elektromotor bringt gleiche Fahrleistung
3. Leichtbau reduziert die Kosten
4. Auf einen Blick
5. ThinKing und -Award
Gewicht einzusparen lohnt sich immer. Denn neben unnötigen Kilos spart man wertvolle Rohstoffe bei der Herstellung von Produkten. Und ein leichteres Flugzeug oder Auto verbraucht weniger Treibstoff und verursacht weniger Emissionen.
Die Dipl.-Ingenieure Rainer & Oliver Puls GmbH, Karlsruhe, hat einen elektrischen Antrieb für Nutzfahrzeuge entwickelt, der durch Funktionsintegration auf nur etwa ein Fünftel des Gewichts von herkömmlichen Motoren kommt. Das erhöht die mögliche Nutzlast beziehungsweise die Reichweite. Möglich ist das durch eine deutlich höhere Drehzahl. Außerdem sitzen zwei Motoren und das Getriebe in einem als tragendem Bauteil ausgeführten Gehäuse und ersetzen dabei unter anderem Hinterachsgetriebe, -differenzial und Sperrdifferenzial. Das spart nicht nur Material und Bauteile, sondern sorgt auch für viel kleinere Abmessungen der Antriebseinheit.
Weniger verbaute Teile, höherer Wirkungsgrad
Bei ihrem selbst entwickelten Elektromotor für Nutzfahrzeuge setzen die Ingenieure ganz auf das Leichtbauprinzip der Funktionsintegration: „Motor und Planetengetriebe sitzen in einem Gehäuse, das als stabiles Bauteil ausgeführt ist und daher auch Kräfte aufnehmen kann, die von der Straße auf die Räder und die Achse wirken“, erklärt Geschäftsführer Rainer Puls. Die Motor- und Getriebeeinheit könne beispielsweise direkt in eine Starrachse als kräfte-, biege- und drehmomentübertragendes Bauteil integriert werden und brauche keine zusätzlichen Teile zur Befestigung am Chassis.
„Durch diese besondere Bauart reduzieren wir nicht nur die Anzahl der verbauten Teile wie etwa Dichtungen, Lager, Kupplungen, Flansche und Befestigungselemente, sondern erzielen auch einen besseren Wirkungsgrad“, erklärt Puls. Das reduziert auch die räumlichen Dimensionen des Motors, wodurch dieser direkt in die Achse integriert werden kann. „Das spart wiederum weitere Bauteile, denn es sind keine zusätzlichen Halterungen am Chassis und auch keine Gelenkwelle erforderlich“, sagt Puls.
„Auch das stark verlustbehaftete Hinterachsgetriebe und -differenzial sowie ein Sperrdifferenzial können entfallen, da jedes Rad der Achse mit einem eigenen Motor angetrieben wird und somit ein elektronisches Differenzial sowie Torque-Vectoring möglich sind. Für jedes Rad können die Zug- und Bremskräfte individuell gesteuert und geregelt werden“, so Puls weiter.
Leichtbau-Elektromotor bringt gleiche Fahrleistung
Doch kann der „kleine“ Motor genau so viel wie ein großer? „Ja, denn die Leistung ist das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment. Das den Bauraum reduzierende kleinere Drehmoment gleichen wir einfach durch eine höhere Drehzahl aus. Unser Motor bringt mit Drehzahlen bis zu 22.000 beziehungsweise 27.000 min-1 die gleiche Fahrleistung wie ein vergleichbarer Nutzfahrzeugmotor“, betont Puls.
„Dabei wiegt die Motor/Getriebe-Einheit mit zwei Motoren nur etwa 100 Kilogramm – ein normaler Motor mit gleicher Leistung für ein 7,5- bis 12-t-Fahrzeug käme mit Getrieben auf rund 500 Kilogramm“, rechnet Puls vor und ergänzt: „Das bedeutet ein deutliches Plus an Zuladung, wenn die Antriebskomponenten leichter werden.“
Leichtbau reduziert die Kosten
Außerdem sorgt ein leichteres Fahrzeug für einen geringeren Kraftstoffverbrauch. Im Hinblick auf elektrische Antriebe steigt durch ein geringeres Gewicht die Reichweite eines Fahrzeugs – Reichweite in Form von mehr Batterien ist aber schwer und teuer. Mit Leichtbau lässt sich hier also Geld sparen. Und nicht zuletzt sind durch den Motor ganz neue Fahrzeugkonzepte möglich.
Der Elektromotor von Puls ist ein schönes Beispiel für den Konzeptleichtbau. Denn man kann mit diesem Ansatz ein Fahrzeug ganz anders denken und aussehen lassen. Dazu Puls: „Durch die kompakteren Maße der Antriebseinheit lässt sich etwa mehr Bodenfreiheit erreichen und die Positionierung der Batteriepackages im Karosserieboden lassen sich noch besser hinsichtlich der Crash-Sicherheit ausrichten. Auch die Agilität der Fahrzeuge und der Wendekreis werden durch unsere Zwei-Motoren-Lösung und der damit verbundenen Möglichkeit des Torque-Vectorings verbessert“, unterstreicht Puls. (bec)
Das Video zeigt den bei gleicher Leistung 80 Prozent leichteren Elektromotor
Leichtbau BW GmbH
Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg
Breitscheidstraße 4
70174 Stuttgart
Tel.: 0711 128988–40
E-Mail: info@leichtbau-bw.de
Website: www.leichtbau-bw.de
Dipl.-Ingenieure Rainer & Oliver Puls GmbH
Bannwaldalle 44
76185 Karlsruhe
Tel.: 0721 82818–0
E-Mail: info@rainer-oliver-puls.de
Webseite: www.rainer-oliver-puls.de
INFO
Auf einen Blick:
- etwa 80 Prozent leichter als Motoren mit vergleichbarer Leistung: mehr Zuladung möglich, geringerer Verbrauch
- der Elektromotor ist kleiner, damit gibt es mehr Platz für Batteriepackages, was eine höhere Reichweite ermöglicht
- zwei einzeln regelbare Motoren und Planetengetriebe sitzen in einem Gehäuse als tragendes Bauteil, damit reduziert sich die Zahl der verbauten Teile
- mehr Freiheit für Konstruktion, zum Beispiel optimierte Positionierung der Batteriepackages im Fahrzeugboden
INFO
ThinKing und -Award
Einmal im Monat stellt die Leichtbau BW mit dem ThinKing eine innovative Leichtbaulösung von Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Baden-Württemberg vor. Eine Fachjury hat für den Award alle Beiträge aus 2019 noch einmal unter die Lupe genommen und die besten drei Leichtbauinnovationen ermittelt. Außerdem gab es ein Online-Voting für den Community Award, bei dem man für eine Leichtbaulösung abstimmen konnte. Die aktuellen Beiträge finden Sie monatlich hier
