Automotive - Neuigkeiten
22.09.2010
Auf gutem Kurs
Die „Steering Business Unit“ von NSK hat seit 1988 rund 25 Millionen Lenksysteme gefertigt und nimmt bei elektrisch unterstützten Lenkungen (EPS) eine führende Marktposition ein. Dabei konzentriert man sich erfolgreich auf das stark wachsende Segment des Lenksäulen-EPS. Wichtiges Entwicklungsziel ist die Erhöhung der Effizienz, um mit gleichem Energieeinsatz auch C-EPS-Systeme für größere Fahrzeuge zu realisieren.
Im Jahr 2015 will die NSK-Geschäftseinheit „Automotive Steering“ Weltmarktführer bei elektrischen Servolenkungen (EPS) sein: Das ist klares Ziel des Unternehmens. Die Zeichen stehen gut, dass dieses Ziel erreicht wird. Das nötige Know-how im Hintergrund ist ebenfalls vorhanden: Das erste EPS in einem Serien-Kfz überhaupt (1986 im MG-F) stammt von NSK, und 1999 folgte als erstes Volumenmodell der Opel/ Vauxhall Corsa.
Synergieeffekte: Kompetenz bei Lenksystemen und Elektroantrieben
Damit hat NSK frühzeitig einen Markt erkannt, der in den vergangenen Jahren ganz erheblich gewachsen ist. Im A und B- sowie C-Segment sind EPS-Lenkungen gefragt, weil die Fahrzeugkäufer zunehmend Lenkkomfort und –Unterstützung wünschen und diese Systeme deutlich weniger Energie verbrauchen als hydraulische und elektrohydraulische Servolenkungen (HPS/ EHPS).
Bei der Entwicklung der ersten EPS-Lenkungen konnte NSK bereits auf umfassende Erfahrungen sowohl bei Lenkungen als auch bei Elektroantrieben zurückgreifen. Denn seit 1968 entwickelt und fertigt der Geschäftsbereich „Automotive Steering“ mechanische Lenksäulen, und der Geschäftsbereich „Precision Products“ ist seit vielen Jahren auf elektrische Antriebslösungen für die Industrie spezialisiert. Zum Produktprogramm dieses Geschäftsbereichs gehören Torquemotoren und Linearantriebe für anspruchsvolle Industrieanwendungen z.B. in Werkzeugmaschinen. Daher war auch – und das ist für einen Hersteller von Kfz-Lenkungen keineswegs selbstverständlich – die Expertise in Sachen Elektroantriebe vorhanden.
Ausgewogene Kundenstruktur – Entwicklungsunterstützung in Europa
Ursprünglich arbeitete die NSK-Business Unit „Steering“ hauptsächlich für japanische Fahrzeughersteller. Mit den japanischen „transplants“ von Toyota (u.a. in Burnaston / Großbritannien, Valenciennes/ Frankreich und Adapazan/Türkei) fasste man auch in Europa Fuß. Durch ein Joint Venture mit Torrington, das NSK im Jahr 2000 komplett integrierte, wurde das europäische Geschäft weiter ausgebaut. Selbstverständlich gehört dazu auch der Vor-Ort-Support der Kunden z.B. in Guyancourt (Renault und PSA) und Wolfsburg (Volkswagen).
Als „Brückenkopf“ der Entwicklung wird das European Technology Center (ETC) in Ratingen konsequent ausgebaut. Jean-Charles Sanchez, Managing Director ESBU (European Steering Business Unit): „Wir bündeln hier unsere europäischen Entwicklungsaktivitäten. Die Ingenieure im ETC arbeiten auf der einen Seite eng mit unseren F&E-Kollegen in Japan zusammen, auf der anderen Seite mit den Entwicklern unserer Kunden. In Ratingen haben wir auch die Möglichkeit, auf modernen Prüfanlagen viele Tests eigenständig durchzuführen. Damit sind kurze Wege gewährleistet, und der Prozess von der Idee bis zum Serienprodukt wird beschleunigt.“
Wachstumstreiber Energieeffizienz
Dass die EPS-Systeme von Beginn an auf großes Interesse der Automobilhersteller gestoßen sind, hat einen klaren Grund: Sie verbrauchen nur dann Energie, wenn tatsächlich Lenkunterstützung angefordert wird. Man muss also keine Energiespeicherung auf Vorrat betreiben, wie es bei hydraulischen Servolenkungen unumgänglich ist. Das führt in der Praxis zu erheblicher Kraftstoffersparnis:
Gegenüber einer konventionellen hydraulischen Lenkung läßt sich bei einem Fahrzeug der Kompaktklasse mit einem EPS System der durchschnittliche Verbrauch um 0,2 bis 0,4 l/100 km senken.
Wie bei allen neuen Systemen, wurden die Folgegenerationen des EPS-Systems von NSK weiter optimiert. Ein wesentliches Ziel der Entwicklung war und ist es dabei, dem Fahrer bestmögliche Rückmeldung über Fahrbahn und Lenkverhalten zu geben. Diese intensive Entwicklungsarbeit, die im wesentlichen auf der Software-Ebene stattfand, hatte deutlichen Erfolg: Die EPS-Lenkungen, die NSK für aktuelle Fahrzeugmodelle fertigt, werden von den Testern einhellig für ihre Direktheit und für den sanften Eingriff der Lenkunterstützung gelobt.
Das weltweit kompakteste EPS
Dies gilt auch für die Lenkung des Toyota iQ. Hier hat NSK die weltweit kompakteste EPS realisiert. Möglich wurde dies, weil die Konstrukteure erstmals die Drehmomentsensorik, die der Servounterstützung das Eingangssignal liefert, zusammen mit der zentralen Steuereinheit in einer Baueinheit zusammengefasst haben. Dies setzt u.a. eine hoch effiziente Wärmeabfuhr voraus – eine Aufgabe, die die NSK-Entwickler überzeugend gelöst haben.
Durch die Integration von Elektromotor, Lenkgetriebe, ECU und Drehmomentsensorik konnten die Fahrzeugentwickler das Packaging optimieren und den vorderen Überhang des Fahrzeugs nochmals reduzieren. Zudem wurde das Gewicht des Lenkmoduls um 12% reduziert und sein Energiebedarf um 6% gesenkt. Als Antrieb der Servoeinheit wird ein von NSK entwickelter Elektromotor verwendet, dessen Leistungsgewicht im Vergleich zu konventionellen Bürstenmotoren um 60% höher ist.
EPS für Polo Global: Auszeichnung von Volkswagen
Ein weiteres aktuelles Serienmodell, für das NSK ein maßgeschneidertes EPS-System entwickelt hat, ist der „Polo Global“ der Volkswagen AG, die ein vergleichsweise „junger“ Kunde für das Geschäftsfeld Automotive Steering ist. Denn der NSK-Geschäftsbereich Automotive beliefert VW seit Langem mit Komponenten wie Radlager., bei den Lenkungen kam NSK jedoch erst 2008 mit VW ins Geschäft und erhielt den Auftrag für die Entwicklung des elektrisch unterstützten Lenksystems für den neuen VW Polo Global.
Die Entwicklungsarbeiten des Lenksäulen-EPS (C-EPS) fanden in enger Abstimmung zwischen der VW-Zentrale in Wolfsburg und den NSK- Entwicklungsstandorten Maebashi/ Japan und Ratingen statt. Für die Produktion der EPS-Systeme einschließlich Lenkgetriebe wurde eigens eine Fertigungsstätte in China errichtet. 400 Mitarbeiter produzieren dort die einbaufertigen Lenkmodule, die künftig auch in anderen VW-Fahrzeugen weltweit eingesetzt werden.
Für dieses Lenksäulen-EPS wurde NSK im Juni 2010 von der Volkswagen AG mit einem „Volkswagen Group Award 2010“ ausgezeichnet. In der Begründung für die Auszeichnung wurde hervorgehoben: „You have convincingly demonstrated how to make the most of uncommon opportunities. You became a new VW partner in 2008 when you were contracted to develop an innovative C-EPS steering-column system for compact cars. This was the kind of new-new combination we do not normally advocate. The success achieved does, however, show that we were right to make that choice. Both the partnership and your project work are more than satisfactory.”
Aktuelle Entwicklungsprojekte: Mechatronik pur
Bei den aktuellen Entwicklungsprojekten, die NSK auftragsübergreifend durchführt, nimmt die Integration von Mechanik, Elektrik und Elektronik breiten Raum ein. Hier verfügt NSK über umfassende Erfahrungen sowohl im Automotive-Geschäft als auch in anderen Anwendungsbereichen. z.B. in der Robotik. Entsprechende Entwicklungsprojekte werden regelmäßig auf Technologiemessen ausgestellt. Insgesamt beschäftigt NSK in seinem zentralen F&E-Zentrum in Fujisawa/ Japan rund 50 Entwickler, in der Applikationsentwicklung in Maebashi/ Japan sind rund 200 Ingenieure tätig.
Entwicklungsziele: Höhere Effizienz und Integration in Sicherheitssysteme
Ein zentraler Fokus vieler Entwicklungen ist die weitere Steigerung der Energieeffizienz. Hier bietet der Elektromotor Ansatzpunkte, aber auch die intelligente Verknüpfung von Motor und Elektronik. Zudem wird immer häufiger die Integration des Lenksystems in Sicherheitssysteme wie z.B. EPS gewünscht. Dasselbe gilt für Spurhaltesysteme und automatische Einparkhilfen, die ebenfalls die Lenkung beeinflussen bzw. deren Signale auswerten. Hier beherrscht NSK die gesamte Prozesskette einschließlich der Software-Entwicklung, bei der die Frage der Software-Sicherheit eine entscheidende Rolle spielt.
Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die Entwicklung von hoch effizienten C-EPS-Systemen für größere und schwerere Fahrzeuge. Hier stehen die Entwickler vor dem Zielkonflikt, dass eine höhere Leistung des Elektromotors zu Lasten der Rückmeldung geht, die der Fahrer über die Lenkung von Straßen- und Fahrzeugzustand bekommt. Ziel muss es also sein, die Effizienz im Lenksystem so zu erhöhen, dass man mit geringer EPS-Leistung die gewünschte Lenkunterstützung erhält. Bei dieser Aufgabe ist NSK auf gutem Weg und hat inzwischen Prototypen von C-EPS-Systemen entwickelt, die in Fahrzeugen mit rund ca. 1650 kg Leer Gewicht und über 180 kW Motorleistung eingesetzt werden können und dabei sehr direkt arbeiten.
Konzentration auf C-EPS
Dass sich NSK im EPS-Markt auf das Segment der Lenksäulen-EPS konzentriert, hat klare Gründe. So benötigt ein C-EPS im Vergleich zu Pinion-EPS nur wenig Platz im Motorraum. Die Kompetenz von NSK reicht hier vom „Subcompact“-Fahrzeug mit 600 ccm-Motor, wie sie in Japan beliebt sind, über die gesamte Kompaktklasse bis zu größeren Fahrzeugen wie dem Toyota RAV4, der als SUV mit entsprechendem Gewicht und voluminösen Reifen erhebliche Unterstützungskräfte im Lenksystem benötigt. Auch die gesamte Mégane-Plattform von Renault einschließlich des Grand Scénic mit einem Leergewicht von immerhin bis zu 1720 kg ist mit einem C-EPS-System von NSK unterwegs.
Neue Produktionswerke
Der Kundenstruktur und dem Marktvolumen entsprechend, wird auch die globale Produktions-Infrastruktur kontinuierlich ausgebaut. Jean-Charles Sanchez: „Wer Marktführer werden will, muss die Kapazitäten dafür schaffen. Wir haben daher nicht nur 2009 in China, sondern schon 2005 in Polen ein neues Werk errichtet. 450 Mitarbeiter fertigen dort Lenksysteme vor allem für Renault/Nissan und die europäischen Toyota-Werke. Darüber hinaus bietet uns der NSK- Fertigungsverbund mit Werken in Polen, Indien, China, Nord und Südamerika zahlreiche Möglichkeiten, flexibel zu sein und unseren Kunden mit der Produktion zu folgen.“