OEM&Lieferant Ausgabe 1/2020

38 Neue Produkte und Märkte Effizienz auf hohem Niveau: Integrierte AWD-Aktuatoren der GenVI BorgWarner bietet Automobilherstellern effiziente Allrad-Technologien Von Christian Månsson, Development Engineer, Mechatronics, BorgWarner PowerDrive Systems, Måns Ranåker, Director Driveline Engineering, BorgWarner PowerDrive Systems und Per Söderberg, Development Engineer, Motor Design, BorgWarner PowerDrive Systems Kraftstoff-Effizienz ist das Schlagwort, wenn es um die Entwicklung neuer Allrad (AWD)-Technologien geht. Bei der Konstruktion seiner sechsten Aktuatoren-Generation für AWD-Systeme hat BorgWarner daher sein Augenmerk auf weitere Verbesserungen im Bereich Effizienz, Haltbarkeit, Gewicht und Kompaktheit gelegt. OEMs profitieren von Großserienfertigung und einem Minimum an zusätzlichem eigenen Entwicklungsaufwand. Das Unternehmen liefert seit 20 Jahren AWD- Lösungen an die Automobilindustrie. Heute produziert es jährlich mehr als 1,5 Millionen GenV Kupplungen für Hersteller weltweit und hat mit der Serienproduktion der GenVI begonnen. Wie auch schon bei den Vorgän- ger-Generationen basiert die Entwicklung sowohl auf eingehenden, unternehmens- eigenen Tests als auch spezifischen Kunden- anforderungen. Kernstück dieser neuesten Aktuatoren-Ge- neration ist die patentierte, zentrifugal- gesteuerte Kolbenpumpe, die den Druck innerhalb des Systems generiert und kon- trolliert. Die sechskolbige Axialpumpe er- möglicht, maximale Drucklevel bei gleichzei- tig hoher Effizienz zu produzieren. Mit ihren Zentrifugal-Kontrollventilen schafft sie eine Verbindung zwischen Motordrehzahl und Systemdruck. Infolgedessen eignet sich das System bestens für den Antrieb durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC- Motor), da die Drehzahl der Soll-/Steuerwert für diese Art von Motor ist. Vorteile dieser Konstruktion sind hohe Druckgenauigkeit und gute Ansprechzeiten bei geforderten Soll-/ Steuerwert-Änderungen. Aufbau des AWD-Aktuators Der Aktuator der sechsten Generation besteht aus folgenden, optimierten Komponenten: einem hausintern entwickelten und montier- ten BLCD-Motor, der eine optimierte Haltbar- keit, geringere Größe und bessere thermische Fähigkeit bietet; einer integrierten elektroni- schen Steuereinheit (ECU), die Kosten redu- ziert, Vorteile beim Packaging bietet und eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit aufweist. Für einen robusten Montagepro- zess und minimierte Produktkosten sind ECU- und Stator-Durchmesser angepasst. Sämtliche Kompatibilitäts- probleme zwischen Öl, elektronischer Hardware und Verbindungselementen wurden durch den Einsatz eines Tro- ckenstators und der ECU vermieden. Ein nasser Rotor entfernt die dynamisch radiale Abdichtung zwischen Pumpen- gehäuse und Antriebswelle. Verwendet werden sensorlose Motorsteuerungen, aber das Design erlaubt auch den Ein- bau eines Sensors – falls erforderlich. Optimierung bei Gewicht und Größe Gen VI ermöglicht Gewichtsreduzierun- gen des Systems von mehr als 15 Pro- zent für eine zuschaltbare Allrad-Kupplung. Die Integration einer ECU in Kombination mit einer verkleinerten Version der E-Maschinen hat die Größe des Aktuators deutlich redu- ziert. Zusammenmit der generellen Flexibilität des hydraulischen Aktuators resultiert das in optimiertem Packaging, was OEMs die Mög- lichkeit bietet, auch ihr Packaging insgesamt zu verbessern. Verbesserte Genauigkeit und Ansprechzeit Die Verwendung eines BLDC-Motors inklu- sive Drehzahlregelung bietet eine verbes- serte Druckgenauigkeit für das System. Bei normalen Betriebstemperaturen ermöglicht der Motorregler eine optimierte Pumpen- durchflussregelung und reduziert so die Zeit, die das System zum Erreichen veränderter Soll-Werte benötigt. Haltbarkeit des Systems und Betrieb im Sparmodus Während ein Gleichstrommotor mit Bürsten- system aufgrund Abnutzung von Bürste und Gleichrichter eine kürzere Lebensdauer hat, basiert beimBLDC-Motor von BorgWarner die Umwandlung nicht auf einem mechanischen Kontakt. Bilder/Grafiken: © BorgWarner Querschnitt Kolbentrommel Querschnitt hydraulischer Aktuator mit elektronischer Steuereinheit