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Alt 26.11.2002, 21:39     #1
Hermann   Hermann ist offline
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BMW präsentiert seriennahe Entwicklungen in Mechatronic und Leichtbau - 25.10.2001

Gleich in zwei Schlüsseltechnologien präsentiert BMW Entwicklungen, die zum Teil in den nächsten Jahren bereits in Serien gehen werden: Im Bereich Mechatronic das erste Steer-by-Wire System für den Serieneinsatz, im Bereich Leichtbau eine neue Technologie, mit der die komplette Fahrgastzelle von Serienautos aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt werden kann. Darüber hinaus stellt die BMW Technik GmbH mit dem Z22 das leichteste und fortschrittlichste Mechatronic Auto vor, das bisher in der Öffentlichkeit zu sehen war. Mechatronic ist der Oberbegriff für mechanische Systeme mit elektronischer Steuerung und wird zusammen mit dem Leichtbau die Automobiltechnologie in den kommenden Jahren revolutionieren. Anlass der Präsentation war das 15jährige Bestehen der BMW Technik GmbH, einer der international prominentesten Ideenschmieden der Autobranche.

Sicherer, sportlicher, komfortabler: Steer-by-Wire Lenkung

Dr. Burkhard Göschel, Entwicklungsvorstand der BMW Group: "Wir sind dabei, die erste mechatronische Lenkung für den Serieneinsatz zu entwickeln. Diese Synthese einer aktiven hydraulischen Servolenkung und eines Steer-by-Wire Systems wird neue Maßstäbe in Sicherheit, Agilität und Komfort setzen." So gleicht das System mit dem Entwicklungsnamen Active Front Steering (AFS) beispielsweise beim Bremsen auf links und rechts unterschiedlich griffiger Fahrbahn das Giermoment durch optimales Gegenlenken aus und stabilisiert das Fahrzeug - ohne dass der Fahrer davon etwas spürt. In der Praxis kann dadurch mehr Bremskraft sicher übertragen und so der Bremsweg um bis zu zehn Prozent verkürzt werden. Grundsätzlich kann AFS wesentlich früher als das über die Bremsen wirkende Stabilitätssystem DSC mit leichten Korrekturen des Lenkwinkels der Vorderräder stabilisierend eingreifen und ergänzt DSC damit ideal. Bei sportlicher Fahrweise reagiert das Auto dank der innovativen Lenkung deutlich agiler und präziser, im Stadtverkehr und beim Parken reduziert sich die Lenkarbeit auf mühelose Steuerbefehle.

Höchste Sicherheit durch mechanische Grundlenkung

Kernelement von Active Front Steering ist die sogenannte Überlagerungslenkung. Dabei ist in die geteilte Lenksäule ein Planetengetriebe integriert. In dieses Planetengetriebe greift ein Elektromotor über ein selbsthemmendes Schraubradgetriebe ein und erzeugt gegebenenfalls einen zusätzlichen - oder reduzierten - Lenkwinkel der Vorderräder. Eine weitere Komponente ist eine regelbare Servolenkung. Ein Regler übernimmt die Kontrolle von Lenkradmoment und Lenkwinkel der Vorderräder und passt sie an die Fahrsituation an. Dadurch ergeben sich sowohl ergonomische als auch fahrdynamische Vorteile.

Das Getriebekonzept gewährleistet durch die permanente mechanische Verbindung beider Lenksäulenteile über Zahnräder, dass bei einer Fehlfunktion durch einfaches Abschalten des Motors manuell weiter gelenkt werden kann. Die Entwicklung des Active Front Steering ist so weit fortgeschritten, dass BMW ein solches System bereits in einer der nächsten Modellgenerationen anbieten wird.

Neue Kohlefaser- und Leichtmetallverbund-Technologie für Serienautos

BMW entwickelt mit Hochdruck eine neue Technologie, mit der die komplette Fahrgastzelle von Serienautos aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt werden kann. Noch in diesem Jahr wird der erste Versuchsträger fertiggestellt und im Crash seine vorbildliche passive Sicherheit unter Beweis stellen. Damit übernimmt BMW eine führende Rolle bei der Entwicklung deutlich leichterer Fahrzeuge, die darüber hinaus noch sicherer, komfortabler und sportlicher sind. In den nächsten Jahren sollen die Entwicklung von Verfahrens- und Fertigungstechnik für den Bau von Serienfahrzeugen abgeschlossen und serientaugliche Werkzeuge erstellt sein. Danach steht dem Aufbau einer Serienfertigung technisch nichts mehr im Weg.

Kohlefaserverstärkte Kunststoffe in der Karosseriestruktur bieten nach heutigem Technologiestand das größte Einsparpotential beim Fahrzeuggewicht. Das hochfeste Material wiegt bis zu 50 Prozent weniger als Stahlblech und bis zu 30 Prozent weniger als Aluminium-Profile. Weniger Fahrzeuggewicht ist gleichbedeutend mit weniger Verbrauch. Heute wird Kohlefaser im Automobilbau praktisch nur im Rennsport eingesetzt. So besteht beispielsweise das Monocoque des Formel 1-Rennwagens vom Team BMW WilliamsF1 aus diesem Material. Die für eine Serienproduktion entscheidenden Fertigungs- und Verfahrenstechnologien werden dabei im Landshuter Innovations- und Technologie-Zentrum LITZ entwickelt. Das Technikum im BMW Group Werk Landshut besteht aus den beiden Sparten LITZ Kunststoff und LITZ Leichtmetall, die jeweils Verfahren und Prozesse zur Herstellung von gewichtsoptimierten Automobilkomponenten entwickeln und erproben.

Leichtmetalltechnologie eröffnet neue Einsparpotentiale

BMW erzielt ebenfalls große Fortschritte bei der Kombination von Leichtmetallen zur Gewichtseinsparung bei gleichzeitig verbesserten Bauteileigenschaften. So konnte allein durch den Einsatz von Aluminium und Magnesium das Gewicht einer Coupé-Tür um 7,5 Kilo reduziert werden. Die beiden Leichtmetalle sind so eingesetzt, dass die Tür dennoch alle Crash-Anforderungen souverän erfüllt. Darüber hinaus können alle eingesetzten Aluminium- und Magnesiumteile in Serienfertigung hergestellt werden.



Auch auf dem Gebiet der Motorentechnik sind durch den kombinierten Einsatz verschiedener Leichtmetalle große Einsparungspotentiale zu erwarten. Ähnlich dem Entwicklungsschritt vom Grauguss-Kurbelgehäuse mit Aluminium-Zylinderkopf zum Voll-Aluminium-Motor besteht beim Übergang zum Magnesium-Kurbelgehäuse mit Aluminium-Zylinderkopf ein erhebliches Gewichtsreduzierungspotential. Die ersten konkreten Ergebnisse stimmen die Entwickler sehr zuversichtlich, allerdings ist dabei die bekannte Korrosionsproblematik im Kühlwasserbereich noch nicht gelöst. Dieser Problematik sind die BMW Motorenentwickler und Verfahrenstechniker intensiv auf der Spur. Allein bei einem Sechszylinder-Reihenmotor spart die neue Technologie zwischen 5 und 7 Kilogramm Gewicht pro Motor gegenüber dem heutigen Serienpendant ein.

Der Z22: Das superleichte Mechatronic Auto

Mit dem Z22 präsentiert die BMW Technik GmbH das leichteste und fortschrittlichste Mechatronic Auto, das bisher der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. In beiden Schlüsseltechnologien setzt der Z22 mit 70 Innovationen und 61 Erfindungsmeldungen neue Maßstäbe: "Steer-by-Wire" und "Brake-by-Wire" haben im Z22 mechanische Lenkung und hydraulische Bremse vollständig abgelöst; das Elektronikkonzept ist in Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit ohne Beispiel. Ein neuartiges, horizontal geteiltes Karosseriekonzept mit Trennung in Funktionsrahmen und Zelle löst unter dem Einsatz einer neuen, produktionsnahen Kohlefasertechnologie den Zielkonflikt zwischen Komfort und Leichtbau. So verbraucht der Z22 im Normzyklus nur sechs Liter Benzin auf 100 Kilometer, liegt in Fahrleistungen, Komfort und Platzangebot jedoch auf dem Niveau des 528i touring mit Automatikgetriebe, in Sicherheit sogar noch darüber.

Obwohl nur als Machbarkeitsstudie projektiert, ist der Technologieträger ein vollwertiges und fahrfertiges Auto, das von einem Fahrer nicht mehr Eingewöhnungszeit verlangt als ein konventionelles neues Auto. Danach erwartet ihn jedoch ein vergleichsweise müheloser und entspannter Fahrspaß mit einer Fülle neuer Möglichkeiten, die ihm ein revolutionär einfaches, intuitives Bedienkonzept erschließt.

Der Z22 ist das bisher anspruchsvollste Fahrzeugprojekt der Technik GmbH und gleichzeitig der umfassendste Technologieträger, der je bei BMW entstanden ist. Das Exterieurdesign hatte bei diesem Prototyp allerdings keine Priorität.

Wiege für Zukunftstechnologien: 15 Jahre Technik GmbH

Als BMW vor 15 Jahren die Technik GmbH gründete, war dies das Ergebnis einer verwegenen Idee: Der Idee, in einer auch räumlich von allen anderen Entwicklungsbereichen getrennten, innovativen Außenstelle eine Art "Think Tank" zu installieren. Darin sollten ausgewählte Ingenieure, Techniker und Designer von BMW für eine gewisse Zeit alle nur möglichen Freiräume erhalten, um ihre besten kreativen Konzepte auch selbst direkt zu verwirklichen.

Das erste Ergebnis dieses Konzepts ist Legende: der Z1, ein Pilotprojekt für die Anwendung neuer Werkstoffe, für andersartige Fahrzeugstrukturen und für die Verkürzung der Entwicklungszeiten. Der Roadster hat ein monocoqueartiges Chassis mit eingeklebtem Kunststoffboden, die Karosserie-Außenhaut besteht aus elastischem, unempfindlichem Kunststoff. Markant für den Z1 sind die bis heute einzigartigen, mit einem ausgeklügelten mechanisch/elektrischen System zu versenkenden Türen. Weitere prominente Highlights der Technik GmbH waren der E1, das erste reinrassige Elektroauto, der Z13, dessen Fahrer in der Mitte zwischen zwei Passagieren sitzt oder der Just 4/2, ein Zweisitzer mit freistehenden Rädern ohne Dach und Windschutzscheibe. Und mit dem gerade auf den Markt gekommenen C1 sorgt derzeit ein neuartiges, bei der BMW Technik GmbH konzipiertes und bei BMW Motorrad entwickeltes Fahrzeug für Furore.

Das Team der BMW Technik GmbH ist in einer sehr individuellen Struktur projektbezogen, flexibel und losgelöst von der jeweils aktuellen Produktpalette organisiert. Die kleine Denkfabrik verfügt über eine eigene Designabteilung und Modellbau, über Entwicklungsabteilungen für Package, Karosserie, Motor, Technische Physik, Berechnung, Antrieb und Fahrwerk, Elektrik und Elektronik sowie über einen eigenen Prototypenbau. Dazu kommt eine praktisch komplette Ausrüstung bis hin zu Motorenprüfständen - und dem weltweit ersten Akustik-Windkanal.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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