Interview: Neue „kraftstoffeffiziente“ Radnabe senkt Rollwiderstand

Von Fersa entwickelte kraftstoffsparende Radnabe (Foto: Fersa)

Lkw-Motoren haben in den letzten zwei Jahrzehnten dramatische Verbesserungen erfahren. Neue Technologien ermöglichen einen geringeren Kraftstoffverbrauch sowie reduzierte CO2- und NOx-Emissionen. Doch während die Motorentechnik Fortschritte machte, konnten andere Elemente des Schwerlastantriebs nicht von dieser Entwicklung profitieren.

Dies ist eine verpasste Chance. Zwar sind die Gesamteffizienzgewinne im Allgemeinen geringer, doch kann die Berücksichtigung der verbesserten Leistung einer bestimmten Komponente in einer großen Fahrzeugflotte zu einer erheblichen Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen führen.

Fersa verfügt über mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung kompletter Lagerlösungen für Fahrzeuge. Im März dieses Jahres stellte das spanische Unternehmen eine neue Nabe speziell für mittelschwere und schwere Lkw vor.

Vor ihrer Vorstellung wurde die neue Fuel Efficiency (FE)-Radnabe über 1,6 Millionen Kilometer intensiv getestet. Die in diesem Zeitraum gesammelten Daten deuten darauf hin, dass die neue Komponente den Kraftstoffverbrauch um mindestens 3 % senken kann.

Rafael Paniagua, CEO von Fersa, erklärte in einer Erklärung zur Markteinführung: „Die Transportbranche steht unter enormem Druck, Kosten und Emissionen zu senken. Unsere Fuel Efficient-Technologie ist bahnbrechend und ermöglicht nachweislich Kraftstoffeinsparungen, geringere CO₂-Emissionen und eine Reduzierung der Antriebsreibung um bis zu 50 %.“

Um mehr über die neue Fuel Efficient-Radnabe zu erfahren, sprach Power Progress International mit David Gimeno, Business Development Manager der Smart Mobility Unit bei Fersa, der zunächst einige weitere Hintergrundinformationen zum Entwicklungsprozess lieferte.

Vor etwa zwei Jahren bemerkten wir, dass sich die Markttrends änderten. Die OEMs fragten nach effizienteren Produkten. Wir hatten Produkte geliefert, deren Lebensdauer von einer Million auf zwei Millionen Kilometer verlängert wurde, doch nun lag der Fokus auf dem Kraftstoffverbrauch. Also nahmen wir dieses Aggregat mit der Lebensdauer von zwei Millionen Kilometern und fragten: „Wie können wir das Design optimieren und effizienter machen?“

„Danach haben wir uns mit der Radnabe beschäftigt und uns gefragt, wie wir als Lagerhersteller diese verbessern können. Diese Untersuchung führte schließlich zur Entwicklung der kraftstoffsparenden Radnabe.“

Mikrogeometrie ist wichtig

Bei der Neugestaltung der Radnabe erklärte Gimeno, dass einige Elemente völlig neu seien, während andere übernommen wurden. Dank der Expertise von Fersa verwendet die neue Nabe Lager, die mit einer völlig neuen Mikrogeometrie-Anlage hergestellt wurden, um Reibung und Luftwiderstand zu reduzieren.

Einer der Lkw, die beim Testen des Fuel Efficient Hubs eingesetzt wurden (Foto: Fersa)

Mikrogeometrie ist die feine Oberflächenstruktur, die Kontakt, Reibung und Funktion beeinflusst. Dies wiederum führt zu einer optimierten Kontaktfläche beim Zusammentreffen einzelner Wälzlager. Gimeno erklärte, dass zur Erreichung des erforderlichen Mikrogeometrie-Niveaus neue Maschinen erforderlich seien. Zudem müsse die Qualitätskontrolle zur Unterstützung des neuen Prozesses verstärkt werden.

Der zur Herstellung der Kegelrollenlager verwendete Stahl wurde ebenfalls verbessert, um eine höhere Mikrogeometrie zu erreichen, während die abgedichtete Lagereinheit zudem über ein verbessertes Schmiermittel verfügt.

„Alle Einzelkomponenten der versiegelten Einheit sind neu und ersetzen die vorhandenen“, erklärte Gimeno. „Darüber hinaus haben wir eine brandneue Anlage errichten lassen, um die Komponenten zu testen und unsere Technologie zu bestätigen.“

Komponentenfertigung

Fersa produziert viele der in den Fuel Efficient-Naben verwendeten Komponenten, darunter die inneren und äußeren Lagerringe, Rollen und Käfige. Gimeno erklärte, dass das Unternehmen für die Lieferung des gesamten Lagers verantwortlich sei. Zu den von Zulieferern gelieferten Komponenten gehören unter anderem die Gussteile und Schmiermittel.

„Die Art und Weise, wie sich dieser Hub im Vergleich zu bestehenden Versionen weiterentwickelt hat, bedeutet, dass wir alle zugehörigen Komponenten bereitstellen müssen“, sagte er.

Das im Lager verwendete Fett stammt ebenfalls von einem vertrauenswürdigen Lieferanten und ist auf die Lebensdauer der gesamten Nabenbaugruppe ausgelegt. Auch das Dichtungsverfahren ist neuartig, da es von entscheidender Bedeutung ist, dass es robust genug ist, um die gesamte Lebensdauer der Nabe zu überstehen.

„Um die notwendigen Toleranzen einzuhalten, haben wir sowohl das Material als auch die Geometrie der Dichtung verbessert.“

Wirtschaftlichkeit und Emissionen

Tests der neuen Fuel Efficient-Naben zeigten eine durchschnittliche Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs um 3 %. Laut Gimeno verursachten die Naben zudem geringere Emissionen.

Es gibt eine Gleichung, mit der man die Emissionsreduzierung anhand des geringeren Kraftstoffverbrauchs berechnen kann – also anhand der Gramm Kohlendioxid, die nicht ausgestoßen werden. Diese Gleichung beweist, dass die Emissionen reduziert werden.

In der neuen Nabe verwendetes Fersa-Lager (Foto: Fersa)

Der Einsatz der Nabe ist nicht auf Dieselmodelle beschränkt; auch bei batterieelektrischen Modellen können die Naben die Gesamtreichweite erhöhen. „Bei einem Fahrzeug mit Radnabenmotor wären einige Anpassungen nötig, bei einem Elektroantrieb, der die Räder auf herkömmliche Weise mit Energie versorgt, würde es jedoch funktionieren“, sagte Gimeno.

Letztendlich hängt es vom Antriebssystem ab – und Fersa hat die Einheit noch nicht mit einem batterieelektrischen Lkw getestet –, aber Gimeno ist überzeugt, dass die Fuel Efficient-Nabe die Drehmomente batteriebetriebener Antriebe erfolgreich bewältigen würde. „Wir haben Produkte, die in anderen elektrifizierten Anwendungen eingesetzt werden und gut funktionieren.“

Die Naben können nicht nur an Sattelzugmaschinen, sondern auch an Anhängern eingesetzt werden. Gimeno berichtete, dass das Team während der Tests zwei nahezu identische Lkw (mit unterschiedlichen Kennzeichen) verwendete, von denen einer mit OE-Naben und der andere mit dem neuen FE-Modell ausgestattet war.

„Wir waren mit den Testergebnissen beim Einsatz der Naben allein an den Zugmaschinen sehr zufrieden. Anschließend haben wir die neuen Naben an den Anhängern getestet und konnten einen positiven Effekt dieser Ergänzungen feststellen“, bemerkte er.

Produktionsleistung

Fersa befindet sich derzeit in der Frühphase der Einführung dieses neuen Hubs. Gimeno erklärte, das Unternehmen arbeite mit verschiedenen Kunden zusammen, um die zukünftige Nachfrage zu verstehen und darauf aufbauend Produktionsanlagen zu errichten, die dieses Volumen abdecken.

„Die kraftstoffsparende Radnabe besteht aus einer Reihe von Einzelkomponenten“, erklärte er. „Wir müssen die Nachfrage abschätzen [bevor wir die endgültigen Mengen festlegen], denn die Investition in die Mikrogeometrie der Lager für die Naben ist nur ein Anwendungsbereich; es wird noch weitere geben.“