PDF Ideen der Zukunft - Bertrandt

Ideen der Zukunft
Publikation zu technischen neuerungen
Nr. 1 | Februar 2013

ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013 3
liebe leserinnen, liebe leser,
„Ideen der Zukunft“ – die Erfi ndungsmeldungen,
von Bertradndt publiziert, verbindet technische
Weiterentwicklungen und Innovationen aus den
unterschiedlichsten Bereichen in diesem Buch. So haben
Sie mit einem Blick die Möglichkeit, die dokumentierten
Veröffentlichungen nachzuschlagen und sich inspirieren zu
lassen. Wir wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen!

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IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 5
inhalt
Vorwort
Gezielter Verbau von Trennelementen eines Lamellenpakets zur
Anpassung der lokalen axialen Steifigkeit des Lamellenpakets
Erkennung von Geräuschen an Lenkungen
Ausschaltrampe über Handmoment
EPS (Electric Powered Steering) im Kraftrad zur Implementierung
eines ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm)
Hochvolt-Kontaktbrücke
Kontaktlose Batterietemperaturmessung mittels Infrarot-
Thermosensoren
Diebstahlsicherung außenliegendes Reserverad
Kopplung des Aus- und Einfahrens eines Spoilers mit
Profilveränderung
Spoiler mit flexibler Deckschicht
Seilzug für ein Stoßfänger- und
Crashmanagement-System
Verfahren zur Strommessung in einer Ladestation mit
einem Stromsensor
Taillierte Dämpferanbindung für Schwenklager (Radträger)
Vorwahl der Ladezykluszeit über einen optischen kapazitiven
Sensor als Bedieneinheit
Kompensation der Einflüsse der Faltenbälge einer
elektromechanischen Lenkung
Für Fußgängerschutz (Beinanprall) optimierte Frontschürze
Klappbare Wellness-Fußfläche
Klappbare Liegefläche
Sitzbelegung-Gurtschloss-Warnung
Richtungsbestimmung im Seek-Modus (Radio)
Integration einer elektrischen Lenksäulenverriegelung in die
elektrische Lenkunterstützung

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IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 7
inhalt
Algorithmen und Software zur Detektion von Schweißfehlern beim Metallschutzgasschweißen
mittels Impulslichtbogen, insbesondere Modulationsart
(Impulsstrom, Spannungsverlauf)
Bertrandt-Unternehmensportrait
Verbindungsanschnitte im Kippgießen von Schwerkraftgussteilen
Batteriebox Batterieoberteil aus Aluminium
Winkelüberlagerungslenkung im KRAD zur Optimierung des Wendekreises
Überwachung von Laserschweißnähten mit Lichtschnittsensoren
Flexibler Deckel
Kinematik mit Bogen
Blasebalg/Faltenbalg zur Verformung der Fahrzeugaußenhaut
Stoffschlüssige Verbindung einer Stahlwelle mit einer Aluminiumbuchse
Parkplatzausrichtung mittels vorhandener Kameras
„BlueMotion Tempomat“
Fahrerassistenzsystem: Gaspedal mit Invarianzbereich
Methode zur Ermittlung der geometrischen Abweichung der Flankenposition
bei Zahnrädern/ Geberrädern, bei der der ungleichförmige Lauf der
Welle ausgeblendet wird
Montageeinheit Kugelgewindetrieb für Servolenkgetriebe
Höhenausgleich für das Umspritzen von Metallinserts in
Kunststoffbauteilen
Türaußengriff mit integrierter Unterlage
Umformung von Schichtverbünden aus Metallen und (thermoplastischen)
Kunststoffen mittels Fluidzellpressen
Plausibilisierung der Anzeige des Verkehrszeichenassistenten bei
Autobahnabfahrt
Toleranzausgleichselement zur Kraftübertragung
Aufbau einer prismatischen Li-Ion Standardzelle (Bauform VDA PHEV 2 )
durch zehn parallelgeschaltete 18650 Li-Ion Rundzellen

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IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 9
inhalt
Verfahren zur sicheren Abschaltung einer Wandladestation
Manuell einstellbare Design-Sitzkiste
Handschubwagen mit Unterstützung
Motorlagesensor mit auswerteeinheit auf Hauptplatine
Hilfseinrichtung für die Montage von Schwungrädern
Impressum

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gezielter Verbau Von trennelementen
eines lamellenPakets zur anPassung
der lokalen axialen steifigkeit des
lamellenPakets
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Momentengleichförmigkeit
von Doppelkupplungen aufrecht zu erhalten bzw. günstig zu beeinflussen.
Lösung:
Derzeit entstehen Schwankungen der Momentengleichförmigkeit (MGF) bei einer
Doppelkupplung. Durch eine gezielte Steifigkeitsanpassung des Lamellenpakets
kann der MGF-Wert günstig beeinflusst werden.
Durch gezielt zu weich verbaute Trennelemente wird während des Anfahrens eine
Stahl- bzw. Belaglamelle vorzeitig in Eingriff gebracht. Dies führt zu einem gegenüber
den anderen Lamellen verfrühtem Tragen. Die nichttragenden Bereiche des
Lamellenpakets sind dadurch axial weicher und können geometrische Schwankungen
im Betrieb der Kupplungen besser ausgleichen. Die üblichen Momentschwankungen
eines im Betrieb befindlichen Lamellenpakets wird dadurch
gedämpft.
Eine Abstufung der axialen Steifigkeit eines Lamellenpakets unter Verwendung von
Spreizfedern ist derzeit nicht bekannt.
Die Spreizfedern liegen konstruktiv in mehreren Einbauhöhen vor und sind gepaart
mit dem überbrückten Lamellenpartner. Durch eine weichere Spreizfederwahl im
Inneren des Lamellenpakets ist der Aufbau umsetzbar.
Vorteile:
< einfache Umsetzung
< keine Beeinflussung des Lüftspiels der Doppelkupplung
Mögliche Anwendung:
< Prinzipiell alle Doppelkupplungen
< Schaltbare Getriebe
< Bremskupplungen z.B. in Windkraftanlagen
2012/0205

abb. 1
2012/0205
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 11

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erkennung Von geräuschen an lenkungen
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, mittels Elastizitätsmessungen
Geräusche in Lenkungen zu detektieren.
Lösung:
Derzeit ist die Erkennung von Geräuschen nur über subjektive Fahrzeugversuche
oder über spezielle Akkustikmessungen auf Prüfständen möglich.
Allein durch eine Elastizitätsmessung und der Auswertung mittels konzentrierter
konjugierter Fourierreihe ist es möglich, auf ein Geräuschverhalten zu schließen.
Lösung:
abb. 1a
Vorteile:
< Es sind keine Fahrversuche oder aufwendige Prüfstandstests erforderlich.
Mögliche Anwendung:
< Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkung
2012/0229

abb. 2b
2012/0229
abb. 2c
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 13
Der Sensor vergleicht die gemessenen Werte der Farbe (X, Y), Intensität (INT) und des Glanzes
(GN) mit den zu den Bauteilen gehörenden vorher festgelegten Werten. Anschließend
gibt der Sensor den Index der Leiste mit der höchsten Übereinstimmung zurück.

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ausschaltramPe über handmoment
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt im Bereitstellen eines sanften Hoch- und
Herunterfahrens der Lenkkraftunterstützung.
Lösung:
Die Ausschaltrampe ist ein Softwarealgorithmus im Steuergerät einer elektromechanischen
Lenkung, der beim Ausschalten der Lenkunterstützung zum Tragen kommt,
z.B. beim Abstellen des Fahrzeugs. Diese Rampe soll sich möglichst harmonisch
anfühlen und die Unterstützung soll gefühlt gleichmäßig über die Zeit abgebaut
werden.
Je nach Applikation der Lenkunterstützungskennlinien wird durch die Begrenzung
des Ausgangsmoments ein ungleichmäßiges Abrampen erzielt, da der Fahrer dieses
nur über eine Erhöhung des aufgebrachten Handmoments spürt und diese Erhöhung
nicht harmonisch verläuft (abhängig von der Krümmung
der Unterstützungskennlinie).
Die Ausschaltrampe soll über Herunterfahren des maximal zulässigen Handmoments,
welches zur Generierung der Unterstützungsleistung benutzt wird, erfolgen.
Die Ausschaltrampe erfolgt, indem das Eingangssignal der Lenkunterstützung
limitiert, und nicht das Ausgangssignal.
Das Handmoment, was das Eingangssignal der Unterstützungsfunktion bildet, wird
über ein Limitierungsglied, was innerhalb der Ausschaltzeit vom Maximalwert auf
Null wandert, als Absolutwert begrenzt.
Es wäre auch möglich, während des Rausrampvorgangs die normale, nicht lineare
Unterstützungskennlinie zu umgehen und für die Rampe eine linearisierte Kennlinie
abzulegen. So könnte man weiter über das Ausgangsmoment rausrampen, hätte
aber trotzdem ein harmonisches Lenkgefühl.
Vorteile:
< geringere Beanspruchung von weniger Rechenressourcen
(CPU-Auslastung und Speicher)
Mögliche Anwendung:
< harmonisches Gefühl beim Rausrampen, zeitlich konstanter Abbau der
Lenkunterstützung, genügt höchsten haptischen Anforderungen
2012/0252

2012/0821
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 15
ePs (electric Powered steering) im
kraftrad zur imPlementierung eines esP
(elektronisches stabilitätsProgramm)
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, mittels elektrischer Lenkunterstützung
das Lenkgefühl zu beeinflussen und Lenkempfehlungen geben zu können.
Lösung:
Muss bei einem Kraftrad im Bereich einer Kurve eine Bremsung vorgenommen
werden, kann dies leicht zu einer Instabilität des Fahrzeugs führen. Ein Bremsen in
Schräglage hat direkten Einfluss auf die Stabilität in der Kurve, die Schräglage muss
direkt entsprechend angepasst werden.
Bisher ist im Krad nur das Antiblockiersystem bekannt, welches ein Blockieren der
Räder verhindert, aber nicht zur Steigerung der Stabilität beim Bremsen in Kurven
führt.
Eine Art C-EPS-Lenkung (Column Electrical Powered Steering; der Lenkungsmotor
sitzt beim PKW direkt in der Lenksäule) kann in den Lenker bzw. die Anbindung des
Rahmens zur Gabel (Lenkkopflager) integriert werden.
Mit diesem EPS im Motorrad ist es möglich, das Handling (Gefühl am Lenker)
abzustimmen und Assistenzsysteme in das Motorradfahrwerk zu integrieren.
Durch den sehr begrenzten Lenkwinkelbereich ist im Gegensatz zum PKW die
Auslegung auf den geringen Winkel von ca. +- 50° begrenzt. Auch die notwendige
Unterstützungsleistung kann durch das geringe Gewicht des Kraftrades moderat
ausfallen. Um das Lenkgefühl leicht zu beeinflussen und Lenkempfehlungen geben
zu können, sollten einige Kilonewton (kN) ausreichen. Dies sollte zu einer kompakten
Bauform und einer leichten Integration ins Motorrad beitragen.
Anwendungsgebiete für EPS und Assistenzsysteme im Motorrad könnte eine Art Stabilitätsfunktion
sein. Beim Bremsen in Schräglage, also in einer Kurve wird das Motorrad
sehr leicht instabil. Hier könnte mit einem kurzen gezielten Eingriff über das EPS
das Vorderrad soweit korrigiert werden, dass ein Kippen oder Rutschen des Fahrzeugs
verhindert würde. Die notwendige Schräglage wird damit angedeutet und der Fahrer
kann diese gezielt einnehmen. Die Sicherheit kann somit deutlich gesteigert werden.
Vorteile:
< Steigerung der Fahrwerkssicherheit bei Krafträdern
< Möglichkeit der gezielten Abstimmung des Handling-Gefühls
Mögliche Anwendung:
< Alle Krafträder

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hochVolt-kontaktbrücke
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine elektrisch und mechanisch
sichere, schnell herzustellende elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktbrücken
der Spulen eines Elektromotors und dem Klemmbrett der
Hochvolt-Anschlussleitung bereitzustellen.
Lösung:
Elektrische Anschlussanordnung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlussanordnung, einen Elektromotor und
eine mit dem Elektromotor elektrisch verbundene Ansteuereinheit zur Ansteuerung
des Elektromotors, wobei eine elektrisch leitende Verbindung des Elektromotors mit
der Ansteuereinheit im Bereich einer Wandungsöffnung erfolgt und ein die
Wandungsöffnung verschließendes, isolierendes Bauteil vorgesehen ist, welches zur
Halterung eines dem Elektromotor zugeordneten elektrischen Anschlussteils und zur
Halterung eines der Ansteuereinheit zugeordneten elektrischen Anschlussteils dient.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass wenigstens eines der elektrischen
Anschlussteile so weit in oder durch das isolierende Bauteil geführt ist, dass es mit
dem jeweils anderen elektrischen Anschlussteil einen Überdeckungsbereich ausbildet.
Auf diese Weise ist ein kompakter Aufbau der elektrischen Anschlussanordnung möglich.
Insbesondere ist die Sicherstellung eines einwandfreien elektrischen Kontakts mit
weniger Befestigungsmitteln möglich.
In der erfindungsgemäßen Ausführung erfolgt eine direkte Anbindung der
Kontaktbrücke an das Klemmbrett.
Vorteile:
< bessere Performance aufgrund geringeren Übergangswiderstands
< erleichterte Montage
< keine zusätzliche Fügestation nötig
Mögliche Anwendung:
< Doppelkupplungsgetriebe
< Elektroantriebe
< Hybridgetriebeprojekte
2012/0399

abb. 3
2012/0399
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 17

18
kontaktlose batterietemPeraturmessung
mittels infrarot-thermosensoren
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein berührungsloses
Temperaturüberwachungssystem für Batteriesysteme bereitzustellen.
Lösung:
Im Fahrbetrieb und in der Ladephase entsteht in Lithium-Ionen-Batteriesystemen,
die nur in einem bestimmten Temperaturfenster betrieben werden dürfen, ein
Wärmeeintrag. Dieser muss mittels Temperaturüberwachung mit Sensoren
überwacht werden. Derzeit werden hierfür NTC*-Thermosensoren, sogenannte Heißleiter
verwendet. Pro Batteriemodul wird je ein NTC-Thermosensor zur
Temperaturerfassung verbaut.
Inhalt der Erfindung:
Durch den Einsatz von Infrarot-Temperatursensoren soll ein Ersatz für die NTC-Sensoren
bereitgestellt werden. Dabei ist es möglich, einen oder mehrere Sensoren zur
Überwachung des Batteriesystems zu verwenden.
Die Befestigung der Sensoren erfolgt nicht wie bei NTC-Sensoren direkt auf dem
Batteriemodul, sondern kann aufgrund ihrer kontaktlosen Temperaturmessung am
Batteriegehäuse erfolgen (siehe Abbildung).
Vorteile:
< Kostensenkung durch Bauteilreduzierung
< Steigerung der Sicherheit und Zuverlässigkeit durch kontaktlose
Temperaturerfassung
< Präzisere Messergebnisse
Mögliche Anwendung:
< Mehrzellige Batteriesysteme in Elektro- und Hybridfahrzeugen
< Alle anderen Anwendungen, bei denen kontaktlose Temperaturmessungen
erforderlich sind
2012/0466

Der Aufbau eines solchen Messaufwands am Batteriesystem ist hier schematisch dargestellt.
Position 1 zeigt einen oberhalb der Batterie verbauten Infrarotsensor, Position 2 einen neben
dem Batteriesystem angebrachten Infrarotsensor.
abb. 4
2012/0466
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
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20
diebstahlsicherung aussenliegendes
reserVerad
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines einfachen
effektiven Diebstahlschutzes über einen speziell ausgeführten Schraubenkopf.
Lösung:
Bei Lastkraftwagen und einigen Fahrzeugen wie Geländewagen oder Reisemobile
wird das Reserverad von außen unter dem Fahrzeug befestigt. Der das Rad
aufnehmende Spannbügel wird dabei mit Schrauben gesichert. Hierzu werden bisher
Normschrauben verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist der Austausch dieser Normschrauben gegen eine
Schraube aus dem Radschraubensatz (beispielsweise für Leichtmetallfelgen) mit
Diebstahlschutz.
Zur Demontage ist hier ein spezieller Aufsatz notwendig, der sich für Fremde
unzugänglich im Fahrzeuginneren befindet.
Vorteile:
< keine Neukonstruktion notwendig
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit außenliegendem Reserverad (Lastkraftwagen, Geländewagen,
Reisemobile, Freizeitfahrzeuge…)
2012/0470

abb. 5
2012/0470
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
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koPPlung des aus- und einfahrens eines
sPoilers mit ProfilVeränderung
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die vorhandene Kinematik zum
Ein- und Ausfahren eines Spoilers auch zu dessen Profil-/Anstellwinkel-Veränderung
zu nutzen.
Lösung:
Ein Spoiler, der sein Profil verändern kann (siehe Erfindungsmeldung 2012/0536
„Spoiler mit flexibler Deckschicht“) benötigt dazu eine Aktorik. Sehr zweckmäßig
ist es, dabei auf ein Kinematiksystem zurückzugreifen, welches bereits im Fahrzeug
existiert und idealerweise schon im Kontext des Spoilers angesiedelt ist.
Bisherige Lösungen arbeiten mit vielen Aktoren, Antrieben, Seilzügen,
komplexen Kinematiken usw. Die erfindungsgemäße Ausführung eines ausfahrbaren
Spoilers koppelt dessen Ausfahrbewegung an eine Profilveränderung. Dadurch wird
ein Antrieb eingespart. Zudem sind die Bewegungen dadurch synchronisiert.
Ausführungsbeispiel:
Beim Ausfahren des Spoilers wird ein Seilzug gestrafft, der die Deckschicht des
Spoilerprofiles herunterzieht und ihn dadurch verformt.
Die Ausfahrkinematik ist an einem Pneumatik-/ Hydraulikzylinder gekoppelt,
wodurch das angeschlossene Flügelprofil beim Ein- und Ausfahren auf- oder
abgepumpt und dadurch verformt wird.
Auf diese Weise kann die Ausfahrbewegung an eine
Profilveränderung oder Änderung des Anstellwinkels
des Spoilers gekoppelt werden.
Ausfahrbarer Spoiler mit Profilveränderung
abb. 6a
Vorteile:
< gesteigerte Effizienz durch zwei Funktionen in einem Verfahren
< geringere Komplexität
< hohe Kräfte möglich
Mögliche Anwendung:
< Ausfahrbare (aerodynamisch wirksame) Spoiler am Fahrzeugheck
2012/0535

2012/0535
abb. 6b
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sPoiler mit flexibler deckschicht
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines
variablen Spoilerprofils.
Lösung:
Spoiler sind bislang starre Bauteile, welche sich nicht selber verformen und so ihr
Profil situativ an gegebene Randbedingungen anpassen können. Bisher wurde so
eine situative Anpassung z.B. auch über mechanische Anstellwinkelveränderungen
realisiert.
Die erfindungsgemäße Ausführung eines Spoilers beschreibt den Aufbau aus einem
starren Grundkörper und einer flexiblen Deckschicht. Diese Deckschicht ist aktorbetrieben,
beispielsweise pneumatisch, hydraulisch über Seilzüge oder Federn. Sie kann
sich dadurch an den Grundkörper anlegen oder sich von ihm abwölben. Auf diese
Weise sind zwei oder mehr stufenlos erreichbare Profilformen möglich, ohne eine
zusätzliche Fuge in der sich verformenden Schicht.
Eine weitere Ausführung wäre der „Flexwing“: Ein Spoiler hat im eingefahrenen
Zustand die Kontur des Fahrzeugstraks und im ausgefahrenen Zustand verformt
er sich zu einem aerodynamisch günstigen Profil.
Vorteile:
< Verbesserung der aerodynamischen Wirkung ohne negativen
Einfluss auf das Fahrzeugdesign
< keine Fugen in verformbarer Fläche (= bessere Aerodynamik,
kein Wasser- und Schmutzeintrag)
< hohe Profiltreue
< auf andere Profile übertragbar
Mögliche Anwendung:
< Fahrzeuge mit ausfahrbarem, aerodynamisch wirksamen Heckspoiler
2012/0539

abb. 7a
abb. 7b
2012/0539
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
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seilzug für ein stossfänger- und
crashmanagement-system
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, über ein Seilzugsystem eine bisher
unbeteiligte Crashbox mit am Abbau der Deformationsenergie zu beteiligen.
Lösung:
Die Auslegung des Stoßfänger- und Crashmanagements-Systems steht im Zielkonflikt
der Disziplinen Fußgängerschutz und Kasko-Einstufung. Ziele sind dabei eine
Verbesserung der Systemfunktionalität und eine Verkürzung des notwendigen
Bauraums.
In der erfindungsgemäßen Ausführung des Stoßfänger- und Crashmanagement-Systems
wird die einseitige Belastung über ein Seilzugsystem auf beide
Energieabsorber verteilt.
Das System ermöglicht also die Beteiligung beider Crashboxen an der Lastaufnahme
bzw. an der Deformationsarbeit durch Kraftübertragung per Seilzug bei Low-Speed-
Crashs. Die Seilzugstärke beträgt nach ersten Vordimensionierungen etwa 15mm.
Dadurch können die Crashboxen kürzer ausgelegt werden.
Für eine Lasteinleitung in die gegenüberliegende Seite (Offset-Crash auf abgewandter
Seite) sind auch weitere Wirkprinzipien denkbar. Beispielsweise mit Einsatz von
Hydraulik, Getrieben oder Zahnlücken.
Vorteile:
< geringerer Bauraumanspruch durch kürzere Crashboxen
< effektiverer Abbau der Deformationsenergie bei Offset-Crash
Mögliche Anwendung:
< Alle aktuellen und zukünftigen Fahrzeugprojekte mit gängigem
Vorderwagenaufbau (Längsträger mit Anschluss für heutiges System)
2012/0563

abb. 8
abb. 9
2012/0563
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
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Verfahren zur strommessung in einer
ladestation mit einem stromsensor
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt in der Realisierung einer Strommessung
im Gesamtsystem mit nur einem oder zwei Stromsensoren.
Lösung:
Bei der Entwicklung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge ist eine kosteneffiziente
Umsetzung bei maximaler Funktion als Vorgabe umzusetzen. Ein Einsparpotential
liegt in der Messung des Stroms und daraus die Ermittlung der Leistung, welche
aus dem Stromnetz entnommen wird. Bisher erfolgt eine Umsetzung mit einzelnen
Stromsensoren
pro Phase.
Ziel ist die Entwicklung einer Messmethode zum Ermitteln der Ströme bei einem
Drei-Phasen-Wechselstrom (3 Ströme, 230 Volt, 50 Hertz, jeweils 120° phasenverschoben)
mit dahinter geschaltetem Schaltnetzteil unter Verwendung von weniger
als drei Sensoren.
Die Sensoren funktionieren induktiv. Sie bestehen aus mehreren Windungen, durch
die die Leitungen mit dem zu messenden Strom geführt werden. Durch den
Wechselstrom in der Leitung wird im Sensor eine Spannung induziert, welche
phasengleich und proportional abhängig vom zu messenden Strom ist.
Aufgrund der
Phasenverschiebung
der zu messenden
Ströme ist es möglich,
mehrere Ströme
gleichzeitig mit einem
Sensor zu messen.
Bei Simulationen
zeigt sich, dass unter
Verwendung von
einem Stromsensor
die Phase L2 und L3
gemeinsam durch
einen Stromsensor
abb. 9a
zu führen ist.
Prinzipschaltbild der Einbindung des Stromsensors
Vorteile:
< Kosteneinsparung im System
< Einsparung von Fertigungsschritten
Mögliche Anwendung:
< Wechselstrom-Ladestationen für Elektrofahrzeuge
2012/0629

Die Ströme I (L2) und I (L3) besteht aus hin- und rücklaufende Ströme, die durch Spannungsdifferenzen
zwischen den Phasen entstehen. Die hin- und rücklaufenden Ströme addieren sich auf den Leitungen zu
einem Sinusförmigen Verlauf. Hierbei bleibt die Phasenverschiebung von 120° zwischen den Strömen
auf den
einzelnen Phasen erhalten. Die Ströme auf L2 und L3 addieren sich im Sensor zum Summenstrom I(23).
abb. 9b
Aus Formel (2) und der Annahme, dass sich bei den Strömen um ein 50Hz Wechselstrom mit gleicher
Amplitude handelt, ergibt sich der Summenstrom zu:
abb. 9c
Verhalten der Ströme
zueinander (Stromverlauf L2 und
L3):
Bei unsymmetrischer
Belastung der Phase 2 und 3
verschiebt sich die Phase von Umess
und ist dadurch messbar.
abb. 9d
Funktion mit 1 Sensor:
< Ermittlung der Ströme von Phase 2 und 3 (1 Phase nur bei symmetrischer
Belastung abschätzbar)
< Ausfall von Phase 2 und 3 kann detektiert werden. (Annahme, kein Ausfall Phase 1
Versorgungsspannung)
< Unsymmetrische Belastung von Phase 2 und 3 kann detektiert werden.
Zur Schaltung von nur einem Sensor kann ein weiterer Sensor für die Phase L1 hinzugefügt werden.
abb. 9e
Mess- und Sicherheitstechnisch hat das Messverfahren mit 2 Sensoren keinen Nachteil zum Messverfahren
mit 3 Sensoren. Lediglich der Mikrocontroller wird durch die Algorithmen stärker belastet, da eine
Rechenoperation für die weitere Phase ausgeführt werden muss. Beim Messen mit einem Sensor muss
davon ausgegangen werden, dass die Phase 1 korrekt arbeitet, da sie die Versorgungsspannung darstellt.
Die Genauigkeit der Messung ist mit nur einem Sensor nicht ständig sichergestellt, da die Information
der Phase 1 fehlt. Es ist jedoch vollkommen ausreichend, um eine Indikation der abgenommen Leistung
aus dem Stromnetz dem Benutzer zur Verfügung zu stellen.
2012/0629
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taillierte dämPferanbindung für
schwenklager (radträger)
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, Material und Gewicht bei gleicher
Klemmkraft einzusparen.
Lösung:
Bisherige Lösungen erfordern einen hohen Materialeinsatz.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Dämpferanbindung besitzt eine Taillierung,
die ein optimales Verhältnis zwischen Klemmkraft und Hülsensteifigkeit gegen
Dämpferrutschen bei minimalem Gewichtseinsatz ermöglicht.
Vorteile:
< Gewichts- und Materialeinsparung
Mögliche Anwendung:
< Schwenklager (Radträger) aus Leichtmetall- oder Eisenwerkstoff
2012/0675

Schwenklager (Radträger) mit taillierter Dämpferanbindung:
Außenumfang tailliert, Aufnahmebohrung zylindrisch
Taillierung
2012/0675
abb. 10b
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abb. 10a
Taillierung
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Vorwahl der ladezykluszeit über
einen oPtischen kaPazitiVen sensor
als bedieneinheit
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer intuitiv
nutzbaren Bedieneinheit zur Einstellung der Ladezeit außen am Elektrofahrzeug.
Lösung:
In Fahrzeugen, in denen ein optischer kapazitiver Sensor in der B-Säule verbaut
wird, kann der kapazitive Sensor zur Zeitsteuerung des Ladevorgangs eingesetzt
werden. Zur Anzeige der Vorwahlzeit, Sofort- oder Automatik-Start des Ladens ist
eine LED-Anzeige im Gehäuse des Sensors sichtbar durch die Kunststoffabdeckung
eingebaut.
Für die Steuerung des Ladezeitpunkts muss der untere kapazitive Sensor der
Modi-Umschaltung betätigt werden. Im Anschluss werden in der Anzeige durch
mehrfaches Tippen nacheinander die Lademodi angezeigt. Im Modus
„Vorwahlzeit“ können die Stunden (kapazitiver Sensor links) und Minuten
(kapazitiver Sensor rechts) verstellt werden. Abschließend wird die Eingabe über
ENTER bestätigt. Diese Informationen werden seriell an das Ladesteuergerät
gesendet, welches dann den Ladevorgang in Gang setzt.
Eine Anzeige des Ladezustands des Fahrzeugs kann nach Betätigung des optischen
Sensors angezeigt werden. Für den normalen Öffnungs- bzw. Schließbefehl werden
Gesten verwendet: Wischen von oben, unten, links oder rechts. Diese werden über
alle vier Bereiche des kapazitiven Sensors und in Verbindung mit dem optischen
Sensor ausgewertet. Es werden also bei den Gestiken alle Sensoren zur Gestikerkennung
benutzt und nur, wenn eine kapazitive Fläche allein betätigt wird und der
optische Sensor den Finger in dessen Richtung erkennt, wird die Ladezyklussteuerung
aktiviert. Somit ist die Sensor-Doppelfunktion gewährleistet.
Die Autorisierung der Ladesteuerung von außen und der Schutz vor Missbrauch
erfolgt durch das bereits vorhandene schlüssellose Zugangssystem.
Vorteile:
< Sehr leichte intuitive Bedienung
< Leichter Verbau im Fahrzeug
< Nutzung vorhandener Sensoren
< Verbau der Anzeige in vorhandenem Gehäuse mit vorhandener Ansteuerung
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit eingebauter Ladebuchse
2012/0680

abb. 11
2012/0680
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komPensation der einflüsse der
faltenbälge einer elektromechanischen
lenkung
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, mittels software-gesteuerter
Beeinflussung der Lenkkraft, die Haptik einer elektromechanischen Lenkung
zu verbessern.
Lösung:
Bei einer elektromechanischen Lenkung sind an den Spurstangen jeweils links und
rechts Faltenbälge zum Schutz vor Verschmutzung und Feuchtigkeit befestigt.
Der Faltenbalg ist so ausgelegt, dass er durch seine flexible Form bei jedem Lenkhub
das Innere schützt. Beim Auslenken in eine Richtung wird der eine Faltenbalg
zusammengedrückt, und der andere auseinandergezogen. In der Mittelstellung sind
beide Bälge in der Ausgangslage. Somit fungieren sie auch als Feder und bringen
durch ihre Anbindung an die Spurstangen auch Kräfte auf die Zahnstange der
Lenkung ein. Versuche zu den mechanischen Komponenten der Lenkung haben
gezeigt, dass diese Kräfte zwar relativ gering sind, sich aber dennoch auf die Haptik
der Lenkung auswirken können.
Diese Einflüsse der Faltenbälge können in den Software-Lenkfunktionen wie z.B.
„Reibkompensation“ berücksichtigt werden. Da es sich beim Balg um ein simples
mechanisches Bauteil handelt, kann eine Kennlinie hinterlegt werden, welche die
resultierende
Federkraft aus den Faltenbälgen bei der aktuellen Auslenkung angibt.
Durch Berücksichtigung der Kräfte aus den Faltenbälgen kann beispielsweise die
Reibkompensation nicht nur die Einflüsse aus der Systemreibung des Lenksystems,
sondern auch die von den Faltenbälgen kompensieren. Dies hat eine Verbesserung
der Haptik zur Folge.
Für die Faltenbälge wird eine Kennlinie festgelegt, welche die Kräfte auf die
Zahnstange bei verschiedenen Auslenkungen ergibt. Diese werden im Rahmen der
Reibkompensation auch berücksichtigt.
Lenkt der Fahrer ein, arbeitet die Lenkung gegen die Federkraft der Faltenbälge und
die Kraft der Reibkompensation ist zu erhöhen. Lenkt der Fahrer wieder in die
Geradeausstellung zurück, wirkt die Federkraft der Bälge in die gleiche Richtung und
die Kraft der Reibungskompensation ist zu reduzieren.
Somit kann durch Berücksichtigung der Kräfte aus den Faltenbälgen die Reibkompensation
nicht nur Einflüsse aus der Systemreibung des Lenksystems, sondern auch
Einflüsse von den Faltenbälgen kompensieren. Eine Verbesserung der Haptik ist die
Folge.
Vorteile:
< Bessere Haptik/Rückmeldung von der Lenkkraftunterstützung
bei elektromechanischen Lenkungen
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit elektromechanischer Lenkkraftunterstützung
2012/0765

abb. 12
2012/0765
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
35

36
für fussgängerschutz (beinanPrall)
oPtimierte frontschürze
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer zusätzlichen
Abstützung durch den unteren Teil der Frontschürze, indem diese sich auf dem
Fußgängerschutz-Prüfkörper abstützt.
Lösung:
Heutzutage sind noch keine Fahrzeuge mit großer Bodenfreiheit und großem
vorderen Böschungswinkel bekannt, die für die Erfüllung der neuen Anforderungen
des Fußgängerschutz-Prüfkörpers Flex-PLI entwickelt wurden.
Für den bisherigen Beinimpaktor wurde in Problemfällen der Deformationsweg im
Fußgängerschutzsystem verlängert, um eine Verzögerung mit kleinen Kräften zu
ermöglichen. Die dann erforderlichen großen Wege führen zu einer Verlängerung
des vorderen Fahrzeugüberhangs. Eine Verlängerung der Fahrzeugfront senkrecht
nach unten würde die Abstützung des Unterschenkels verbessern. Damit wird aber
der vordere Böschungswinkel eingeschränkt.
Diese Erfindung sieht vor, dass die Fahrzeugfront bis an die Begrenzung durch den
vorderen Böschungswinkel nach unten gezogen wird. Daran nach unten anschließend
wird die vordere Abdeckung entlang dem Böschungswinkel um ca. 200 mm
nach hinten weitergeführt. Die hintere Kante wird aufgedickt und gelagert. Zwischen
der vorderen Abdeckung des Fahrzeugs und starrer Struktur (z. B. Stoßfänger-Querträger)
ist gleichzeitig in Fahrtrichtung ein freier Weg von ca. 100 mm erforderlich.
Beim Beinanprall schiebt das Bein die vordere Abdeckung vor sich her. Durch den
Freiweg am oberen Ende des schrägen Abschnitts bei gleichzeitiger Abstützung der
Hinterkante wölbt sich dieser Abschnitt nach unten. Er legt sich dabei an den bisher
freien unteren Bereich des Unterschenkels an (vgl. Skizzen). Durch diese zusätzliche
Abstützung in dem Bereich unterhalb des Böschungswinkels können die
Belastungskennwerte entscheidend reduziert werden.
abb. 13a
Positionierung des FlexPLI vor einer
starren Wand mit Unterkante 250 mm
über Fahrbahn (links) und mit
Unterkante 450 mm über
Fahrbahn (rechts)
Positionierung des FlexPLI 15 ms nach Aufprall
auf die starre Wand mit Unterkante
250 mm über Fahrbahn (links) -> Rückfedern
des Kniebereichs und mit Unterkante
450 mm über Fahrbahn (rechts) ->
Unterschwingen des Unterschenkels
2012/0041

abb. 13b
Bewegungsablauf: die Frontschürze wölbt sich nach unten dem
FlexPLI-Unterschenkel entgegen und verlängert den gestützten
Anteil.
abb. 13c
2012/0041
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
Euro NCAP FlexPLI
Abwicklung: Kern der Idee ist die
Bereitstellung einer zusätzlichen Abstützung
durch den unteren Teil der
Frontschürze, indem diese sich auf
dem FlexPLI abstützt bzw. abwickelt.
Schaum-Ersatzmodell als Darstellung kontrollierter
Abstützung im oberen Bereich
Stoßfänger-Querträger ca. 120 mm hinter
dem vorderen Berührpunkt, zwischen Abdeckung
vorne und Stoßfänger-Querträger
freier Weg (Luft)
Frontschürze läuft oberhalb der Grenzlinie
des Böschungswinkels nach hinten, Hinterkante
seitlich fixiert
37

38
klaPPbare wellness-fussfläche
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine in das Fahrzeug
integrierte Lösung für Wellness-Einrichtungen im Fahrzeugfond bereitzustellen.
Lösung:
Bisher sind nur Nachrüstlösungen bekannt.
An der Sitzlehne des Vordersitzes soll eine Klappe, die auch als Ablage dienen kann,
angeordnet werden. Beim nach hinten klappen wird sie am Boden durch Rollen
abgestützt, um die Verstellbarkeit des Vordersitzes beizubehalten.
In der Fläche der Klappe befinden sich ein Massagekissen und eine Heizung.
Die Ansteuerung wird am Hintersitz angebracht.
Vorteile:
< mehr Reisekomfort für die Passagiere
< keine nachträglichen Einbauten mit provisorisch wirkenden Details notwendig
Mögliche Anwendung:
< Chauffeur-Limousinen (Fahrzeuge mit vergrößertem Beinraum)
< öffentliche Fernreise-Verkehrsmittel
2012/0130

abb. 15a
abb. 14
2012/0130
Vordersitz
Massagefläche und Heizung
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
Rollen
herunterklappbare
Massagefläche
39

40
klaPPbare liegefläche
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, mit geringem Materialeinsatz und
Bauraumbeanspruchung, eine ebene Liegefläche für mindestens einen Erwachsenen
bereitzustellen.
Lösung:
Die Erfindung ist eine im Kofferraum verstau- und klappbare Liegefläche.
Ihre Konstruktion erlaubt es, bereits entwickelte Sitze weiter verwenden zu können.
Die Ausführung kann in mehreren Varianten stattfinden:
< Varianten mit einem, zwei bzw. drei klappbaren Segmenten (integrierte Schaumauflage)
sowie einem weiteren steckbarem Element (Deckel Gepäckraum mit
integrierter Schaumauflage) und ebener Liegefläche.
< Variante „System Ladeboden“ (ohne Schaumauflage) mit einem steckbarem
Element (Deckel Gepäckraum ohne Schaumauflage) und ebener Liegefläche.
< Variante mit einem über Schienen verfahrbaren Segment mit einem weiteren
klappbaren Segment (integrierte Schaumauflage) und ebener Liegefläche.
Die Varianten mit integrierter Schaumauflage sind natürlich auch ohne Schaumauflage
darstellbar. In diesem Fall kommt wie bei der Variante „System Ladeboden“ eine
handelsübliche Isomatte zum Einsatz.
Vorteile:
< keine Neukonstruktion von Sitzen notwendig
< platzsparende saubere Unterbringung
Mögliche Anwendung:
< kompakte Großraumfahrzeuge
< eventuell auch Kombis und Reisemobile
2012/0182

abb. 15a
abb. 15b
2012/0182
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
41

42
sitzbelegung-gurtschloss-warnung
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Neuerung liegt darin, eine Warnung bei nicht
angelegtem Gurt in Nutzfahrzeugen zu ermöglichen.
Lösung:
Derzeit haben demontierbare Einzelsitze und Sitzbänke in Fahrzeugen,
insbesondere Nutzfahrzeugen keine Gurtschlossabfrage. Eine steckbare
Gurtschlossabfrage für alle möglichen Sitzpositionen würde eine große
Anzahl von Steckkontakten erfordern.
Die Sitzbelegungserkennung (SBE) und Gurtschlosserkennung im Vordersitz
werden über einen Stecker in das Fahrzeugnetz mit dem Steuergerät in der
Instrumententafel verbunden, welches gegebenenfalls einen Warnton ausgibt.
In der erfindungsgemäßen Ausführung werden die Einzelsitze nur mit zwei
Leitungen verbunden. Sitzbelegungserkennung und Gurtschlosserkennung sind
mit einem Schwingkreis oder Steuergerät in Reihe geschaltet. Der Warnton wird
bei ausgelöster Sitzbelegungserkennung und nicht eingestecktem Gurtschloss
direkt am Sitz generiert.
Vorteile:
Nur noch eine zweipolige Leitung von allen Sitzen ins Bordnetz notwendig
< dadurch Materialeinsparung
< mehr elektrische Sicherheit
Mögliche Anwendung:
< Alle Nutzfahrzeuge mit variablen Sitzkonstellationen
2012/0195

ichtungsbestimmung im seek-modus
(radio)
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, dem Nutzer eines Fahrzeug-Radios
die Möglichkeit bereitzustellen, um die Richtung des Sendersuchlaufs auch während
eines Suchvorgangs selbst zu bestimmen.
Lösung:
Bei vielen Fahrzeug-Radios ist es so, dass nach Starten des Seek-Modus (Sendersuchlauf)
die empfangbaren Radiosender nacheinander abgespielt werden.
Erst durch erneutes Drücken auf den Sendersuchlauf stoppt dieser und der dann
eingestellte Sender wird empfangen und abgespielt. Ist der Nutzer nun mit einer
Fahraufgabe beschäftigt und kann deswegen nicht schnell genug den
Sendersuchlauf an der gewünschten Stelle stoppen, muss er den Suchlauf noch
einmal durch alle nachfolgenden Sender durchlaufen lassen, um den zuvor
gefundenen, gewünschten Sender wieder einzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist die Möglichkeit, die Richtung des Sendersuchlaufs
mittels Drehen am Drehsteller wählen bzw. ändern zu können.
Der Nutzer kann innerhalb des Seek-Modus schnell die Richtung
(Frequenz rauf/Frequenz runter) wählen und somit kurzfristig wieder
zu einem übersprungenen Sender zurückschalten.
Vorteile:
< mehr Bedienkomfort für den Nutzer
Mögliche Anwendung:
< Radiogeräte für analogen Empfang mit Sendersuchlauf
2012/0755
ideen der zukunft | nr. 1 | februar 2013
43

44
integration einer elektrischen lenksäulenVerriegelung
in die elektrische
lenkunterstützung
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt in einem elektrischen Antrieb einer
Lenksäulenverriegelung.
Lösung:
Durch die Integration der elektrischen Lenkung in der Lenksäule ist der Bauraum
für den Eingriff einer elektrischen Lenksäulenverriegelung (ELV) nur noch sehr eingeschränkt
vorhanden. Dadurch ergeben sich beim Verbau einer ELV Einschränkungen
gegenüber Anforderungen der Fahrzeugsicherheit (Crash, Knieaufprall) oder in der
Anordnung der umliegenden Komponenten Modulquerträger, Kombiinstrument,
Lenkstockschalter, usw.
Die Darstellung (rechts) zeigt den möglichen Bauraum (grün) für eine elektrische
Lenkungsverriegelung an einer Lenksäule mit integrierter Lenkunterstützung (column
type electric power steering, CEPS). Die ELV wird in den Elektromotor der Lenkunterstützung
integriert oder angeflanscht. Der Eingriff der Sperrmechanik erfolgt auf die
Achse des CEPS-Motors. Der Sperreingriff kann sowohl auf einen feinzahnigen
Zahnkranz oder über eine Keilbremse erfolgen, welche starr mit der Achse
verbunden ist. Da der Sperreingriff auf der kraftreduzierten Seite der Lenkunterstützung
(Getriebeübersetzung ca. 1:20) erfolgt, muss die ELV nur ein Moment von
etwa 6 Nm verriegeln und entriegeln können. Damit kann die Sperrmechanik
entsprechend kleiner und preiswerter ausgeführt werden. Des Weiteren ergibt sich
durch die Übersetzung und die damit verbundenen größeren Drehwinkel die
Möglichkeit, dass die Sperre bei nahezu jedem Drehwinkel verriegeln kann.
Es entfällt die Zahn-auf-Zahn-Problematik, wobei die Sperre bisher erst nach einer
Lenkbewegung einrasten konnte.
Vorteile:
Nur noch eine zweipolige Leitung von allen Sitzen ins Bordnetz notwendig
< mehr Bedienkomfort, da zum Ver- und Entriegeln der Lenksäule keine
Lenkbewegungen mehr notwendig sind
< weniger Bauraum
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit elektrischer Lenkkraftunterstützung und
ferngesteuertem Fahrzeug-Zugangssystemen
2012/0232

abb. 16
2012/0232
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 45

46
algorithmen und software zur detektion
Von schweissfehlern beim metallschutzgasschweissen
mittels imPulslichtbogen,
insbesondere modulationsart (imPulsstrom,
sPannungsVerlauf)
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, ohne zusätzliche Sensorik
die Schweißqualität über Auswertung der Spannungen bzw. Ströme beim
Lichtbogen-Impuls-Schweißen zu überwachen.
Lösung:
Bei der Erfindung handelt es sich zum einen um Algorithmen, die die Schweißprozesse
auswerten und zum anderen um ein Softwaretool, in dem die Algorithmen
umgesetzt sind und womit die Methodik bisher erprobt wurde.
Die bisherige Erfindung umfasst im Wesentlichen 3 Algorithmen (Ansätze):
1. Algorithmus der im Spannungsverlauf (Messfrequ. 6,4kHz) nach einem
Unterschreiten einer einstellbaren Spannung (Parameter 1) für eine einstell-
bare Zeit (Parameter 2) sucht. Dieses Ereignis darf sich n mal (Parameter 3)
im Zeitraum x Sekunden (Parameter 4) wiederholen, damit der
Algorithmus einen Fehler aus gibt. Parameter 1 – 4 sind Benutzereingaben
(Definitionsbereich: P1: 0,0-40,9V; P2: 0,0-20,9ms; P3: 1-100;
P4: 1-20.000ms)
2. Algorithmus, der im Stromverlauf die einzelnen Pulse erkennt. (Frequenz
ist bei diesem Verfahren konstant pro Parametersatz programmiert).
Jeder Stromimpuls wird auf seinen maximalen Pulsstrom hin untersucht.
Die Eingabeparameter P1 und P2 geben zulässiges Maximum und
Minimum für Ip (Pulsstrom) an (entspr. Korridor der i.O. ist, Verlassen des
Korridors = Fehler). Bedeutung und Funktion P3 und P4 analog Ansatz 1.
3. Algorithmus, der im Stromverlauf die Pulsstromphasen von den Grund-
stromphasen unterscheidet. Es wird das Verhalten des Stromes in der
Grundstromphase untersucht. Über die Parameter P1 und P2 wird ein
Korridor festgelegt, in dem sich Schweißstrom im Falle einer störungsfreien
Schweißung bewegt. Das Ergebnis der Betrachtung des Ansatzes 2 muss
lokal in Intervallen mit Ansatz 3 verknüpft werden können. Also z.B. wenn
Bedingungen für Ansatz 2 in einem 100ms-Intervall 5x erfüllt, muss um zu
entscheiden, ob ein Schweiß fehler vorhanden ist, im gleichen Zeitintervall
Ansatz 3 überprüft werden. (Fortsetzung re.)
Vorteile:
< Steigerung der Schweißqualität
Mögliche Anwendung:
< Impuls-Lichtbogen-geschweißte Bauteile (z.B. Fahrwerksbauteile) in und
außerhalb Fahrzeugindustrie
2012/0287

abb. 17a
abb. 17b
2012/0287
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 47
Fortsetzung Ansatz 3:
Das Ziel dieser Auswertung mit den hier dargestellten Algorithmen
ist es, Schweißunregelmäßigkeiten, insbesondere Poren, Störungen
im Drahtvorschub und damit verbundene Fehler wie Einbrandkerben
oder Unterschreitungen der Nahtstärke sowie Durchbrand
nachzuweisen.

48
bertrandt – global
leistungen
für eine mobile welt
bertrandt – unternehmensPortrait
Der Bertrandt-Konzern entwickelt seit über 35
Jahren individuelle Lösungen für die internationale
Automobil- und Luftfahrtindustrie in Europa und
den USA. Mit seiner Tochtergesellschaft Bertrandt
Services bietet das Unternehmen in Branchen wie
Elektroindustrie, Energie, Maschinen-/Anlagenbau
und Medizintechnik deutschlandweit technische
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an 40 Standorten für tiefes Know-how, zukunftsfähige
Projektlösungen und hohe Kundenorientierung. Wir
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folgenden Seiten können Sie sich detailliert über unsere
Kompetenzen im Bereich Grafik und Multimedia am
Standort Wolfsburg informieren.
bertrandt – taPPenbeckstandortentwicklung
und
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Seit 1995 ist die Bertrandt-Niederlassung
in Tappenbeck beheimatet. Der Standort
bietet ideale Bedingungen für die ansässigen
Entwicklungsabteilungen. Zum Standort gehören
außerdem die Betriebsstätten Nordsteimke,
Sassenburg, Kassel und Stadthagen Meerbeck.
Die Schwerpunkte liegen in der Entwicklung
von Karosserie, Interieur, Elektronikentwicklung,
Aggregaten und Fahrwerk sowie den
Querschnittsfunktionen produktionsnahe
Dienstleistungen, Projekt- und Qualitätsmanagement.
Des Weiteren bilden die Versuchsabteilungen und der
Versuchsbau ein Kernstück.
Alle Bereiche des Leistungsspektrums werden in
enger Zusammenarbeit zwischen den zahlreichen
Niederlassungen des Konzerns bearbeitet und decken
die komplette Prozesskette der Fahrzeugentwicklung
ab.

komPetenzcenter
grafik & multimedia
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Dokumentation, Grafik- und Multimedia-Design
sowie Redaktion geht.
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kompletten Prozessverlauf bei der Technischen
Dokumentation ab. In den letzten Jahren konnten
wir zahlreiche Kundenprojekte erfolgreich umsetzen
und unser Leistungsspektrum laufend mit innovativen
Zusatzangeboten ergänzen.
Wir stehen Ihnen gerne zur Seite bei der Erstellung
folgender Dokumente:
< PDM (Produktdetail-Montageblätter)
< TLD (Technische Leitliniendokumentation)
< Typprüfzeichnungen
< Erfindungsmeldungen/Patente
< Bordbuch- und Werkstattliteratur
< Wettbewerbsanalyse
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 49
Die Grundlage unseres Kompetenzcenters bilden die
fortlaufende Optimierung der tehnischen Ausstattung,
die Kreativität unserer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
sowie die partnerschaftliche Zusammenarbeit
mit unseren Kunden. Auf diese Weise können wir
gewährleisten, dass die gesteckten Ziele fristgerecht
und für alle Parteien zufriedenstellend erreicht werden
können. Als Beweis dafür dienen die abgeschlossenen
Projekte für namhafte Firmen aus unterschiedlichen
Branchen.
Zu unserem Leistungsspektrum zählen:
< Layout-Erstellung/Entwurf
< Druckvorstufe
< Webdesign
< Illustration
< 3-D-Visualisierung/-Animation
< Videoschnitt
< Fotografie
< Postproduktion

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Verbindungsanschnitte im kiPPgiessen
Von schwerkraftgussteilen
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Materialqualität von Gussteilen
zu erhöhen, in dem die Temperaturverteilung beim Gussprozess durch zusätzliche
Kanäle im Speiser verbessert wird.
Lösung:
Bei dieser Erfindung wird das Schwerkraft-Kippgießverfahren erweitert, so dass die
Schmelze über die kippende Gießweise weiterhin schichtweise gefüllt wird,
allerdings die heiße Schmelze zum Ende des Formfüllgangs direkt in den Speiser
fließt. Dies wird über eine variable Anzahl von Verbindungen von Gießlauf zum
Speiser und innerhalb des Speisers realisiert. Die Füllung dieser Verbindungen
funktioniert ohne zusätzliche Mechanik über das Drehen der Form.
Die Verbindungen werden über Durchbrüche im verlorenen Formstoff umgesetzt.
Die Durchbrüche im verlorenen Formstoff sind so ausgelegt, dass zu einem
definierten Zeitpunkt (nachdem der Wassermantel und/oder Ölraum mit Schmelze
bedeckt ist), die heiße Schmelze nicht mehr nur in die Kavität fließt, sondern
vermehrt auch in den Speiser.
abb. 18a
Vorteile:
< Heiße Schmelze im Speiserbereich, dadurch weniger Kreislaufmaterial
und besseres Temperaturfeld, dadurch insgesamt bessere Qualität
< Schnellere Formfüllung, dadurch Zeitersparnis
Mögliche Anwendung:
< Gussteile wie Zylinderköpfe, die im Schwerkraft-Kippgießverfahren
hergestellt werden.
2012/0455

abb. 18b
abb. 18c
2012/0455
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 51

52
batteriebox batterieoberteil aus aluminium
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, den oberen Teil eines
Batteriegehäuses und die elektromagnetische Abschirmung in einem Bauteil
auszuführen.
Lösung:
Batteriezellen erzeugen ein hohes elektromagnetisches Feld,
welches von dem Batterieoberteil abgeschirmt werden muss.
Problem:
Das elektromagnetische Feld verursacht Störungen auf andere elektronische
Komponenten im Fahrzeug wie Multimedia- und Navigationssystem oder
verschiedene Sensoren. Auch Auswirkungen auf die Umwelt und Fahrzeuginsassen
sind nicht ausgeschlossen.
Idee/Lösung:
Die Idee der Erfindung liegt darin, ein Oberteil aus Aluminium Einzelbauteilen
einzusetzen, um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu gewährleisten.
Als Verbund sind allgemeine Verbindungstechniken wie MIG-/WIG-Schweißen,
Laserschweißen, Kleben, Löten oder Kaltfügetechniken wie Clinchen oder
Stanznieten zu wählen.
Vorteile:
< Bauraumeinsparung durch Entfall zusätzlicher Abschirmbleche
< Kosteneinsparung durch Entfall zusätzlicher Abschirmbleche
Mögliche Anwendung:
< Vollelektrische Fahrzeuge
< Hybrid-Fahrzeuge
2012/0729

abb. 19
2012/0729
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 53

54
winkelüberlagerungslenkung im
krad zur oPtimierung des wendekreises
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, über eine zusätzliche
Mechanik den Wendekreis von Krafträdern zu verringern, bzw. den
maximalen Einschlagswinkel der Gabel zu vergrößern.
Lösung:
Der Wendekreis eines Motorrads ist direkt abhängig vom möglichen Einschlag des
Lenkers. Gerade bei Stummellenkern oder sehr breiten Lenkern kann dieser Einschlag
sehr stark eingeschränkt sein, um eine Kollision von Anbauteilen (wie Spiegel oder
Blinkleuchten) mit dem Tank oder dem Rahmen zu vermeiden. Im normalen
Fahrbetrieb ist diese Einschränkung aufgrund der üblichen minimalen Lenkwinkel
nicht relevant. Das Rangieren, welches größere Lenkwinkel erfordert, wird dadurch
erschwert.
Der Einschlag des Lenkers in der erfindungsgemäßen Ausführung soll mit einer
Lenkung für einen Überlagerungswinkel erweitert werden, um somit größere Winkel
am Rad zu erhalten. Die Verbindung zwischen Lenker und Gabel muss so aufgetrennt
werden, dass dort z.B. ein Planetengetriebe zur Generierung eines Überlagerungswinkels
eingesetzt werden kann. Dieser Steller des Überlagerungswinkels soll
ähnlich einer Direktlenkung aufgebaut werden. Dieses Prinzip ist im Automobilbau
bereits heute erhältlich.
Mittels dieses Stellers und dem dadurch erhöhten Radwinkel gegenüber dem
Lenkerwinkel wird ein deutlich kleinerer Wendekreis und somit ein einfacheres
Rangieren gewährleistet.
Um einen fehlerhaften Eingriff des Stellers und die Sicherheit des Fahrers zu gewährleisten,
wird der Steller beim Erreichen einer bestimmten geringen Geschwindigkeit
mechanisch verriegelt. Somit kann bei höheren Geschwindigkeiten keine Gefahr vom
Steller ausgehen. Das fahrdynamische Handling des Motorrads ist also unabhängig
vom Steller.
Eine Ergänzung zur Verriegelung des Systems kann eine Entriegelung des Stellers
darstellen. In sicherheits-unkritischen Situationen (Zündung ausgeschaltet), kann
dem Fahrer erlaubt werden, den Steller zu entriegeln. Hierdurch ergibt sich die
Möglichkeit, den Lenker längs zu stellen, um die Breite des Motorrads erheblich zu
reduzieren. Dies bietet bei knappen Platzverhältnissen zusätzliche Vorteile wie die
Möglichkeit, das Motorrad dichter an einer Wand zu parken oder es durch schmale
Türen zu schieben.
Vorteile:
< leichteres Rangieren bei Krafträdern
< geringerer Platzbedarf beim Langzeitparken (z.B. Überwinterung)
Mögliche Anwendung:
< Alle Krafträder aus mittleren und höheren Marktsegmenten
mit sonst zu kleinem Lenkwinkel
2012/0822

abb. 20
2012/0822
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 55
In diesem Beispiel wurde die Gabel gekürzt, die Gabelenden befinden sich jetzt unterhalb der
Blinkleuchten. Dadurch kann der Platz eines Stellers in einer Säule direkt hinter dem Hauptscheinwerfer
geschaffen werden (grün markiert).
Somit wäre es möglich, das Design von Tank und Lenker entsprechend zu erweitern und dadurch
das Rangieren zu optimieren.

56
überwachung Von laserschweissnähten
mit lichtschnittsensoren
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, durch eine gegenüberliegende
Anordnung von Sensoren die Blechpaketdicke und beidseitige Oberflächeneffekte
gemeinsam messen zu können und so ein schnelleres und präziseres Prüfverfahren
für Laserschweißnähte bereitstellen zu können.
Lösung:
Die Nutzung von Lichtschnitt-Triangulationssensoren zum Messen bzw.
Prüfen der Oberflächen von Schweißnähten ist Stand der Technik. Eine gegenüberliegende
Anordnung zweier Sensoren wird zum Prüfen der Schweißnähte von
tailored blanks genutzt. Aufgrund der anderen Anordnung (Stoßform) der Bleche
wird dort jedoch nicht die innere Anbindung geprüft. Diese innere Anbindung bzw.
Verschweißung der Bleche mit der Nahtform I-Naht am Überlappstoß kann bisher
zerstörungsfrei mit Röntgenstrahlung, Ultraschall, Thermografie oder Computer-Tomografie
geprüft werden. Jedes dieser Verfahren hat unterschiedliche Anwendungsgrenzen
und erlaubt unterschiedliche Automatisierungsgrade. Trotz beträchtlicher
Weiterentwicklungen in den letzten Jahren muss jedoch physikalisch bedingt an
jeder Prüfposition eine Zeit lang ausgeharrt werden, um den Wärmefluss durch Blech
und Schweißnaht aufnehmen zu können. Dadurch wird diese Prüfmethode
zeitaufwändig. Die Erfindung stellt eine technische Möglichkeit zum zerstörungsfreien
Prüfen der Qualitätsmerkmale von Laserschweißnähten dar.
Die wesentliche Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass durch die
gegenüberliegende Anordnung der Sensoren die Blechpaketdicke und die beidseitigen
Oberflächeneffekte gemeinsam gemessen werden können. Aufgrund
geometrischer und schweißmetallurgischer Zusammenhänge kann somit auf die
innere Anbindung bzw. Verschweißung rückgeschlossen werden.
Die Zusammenhänge sind mathematisch beschreibbar und eine Auswertung
dadurch gut automatisierbar.
Gegenüber dem Stand der Technik ermöglicht die Erfindung besonders schnelles
zerstörungsfreies Prüfen der Verschweißung. Die Geschwindigkeit hängt von der
Abtastrate der Sensoren und der Geschwindigkeit des Führungssystems (Roboter)
ab. Das Führungssystem bewegt die Sensoren kontinuierlich ohne Haltepunkte an
die jeweiligen Prüfstellen. Somit ist ein System nach dem erfindungsgemäßen Prinzip
für Prüfungen n der Fertigungslinie in Fertigungstaktzeit geeignet.
Vorteile:
< sicherer als bisherige Prozessüberwachung
< schneller als thermografische Prüfung oder Tomografie.
Mögliche Anwendung:
< Laserstrahlschweißnähte:
I-Naht am Überlappungsstoß; 2- oder Mehrblechverbindungen;
< beschichtete, unbeschichtete Stahlbleche; nichteisenmetallische Bleche; andere
laserschweißbare Werkstoffe; gerade, gekrümmte, gewellte oder andere
Nahtformen; beidseitige Zugänglichkeit; Nähte an Flanschen
2012/0840

abb. 20
2012/0840
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 57

58
flexibler deckel
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Außenhaut eines Fahrzeugs
über aktiv gesteuerte Verformung situativ an bestimmte Nutzungsszenarien anzupassen
(Passagiere auf Rücksitz oder nicht, Laderaumvolumen oder bessere Aerodynamik,
Navi-Bildschirm verdeckt oder sichtbar, usw.).
Lösung:
Eine Kinematik, die für eine situative Veränderung der Außenhaut (bzw. Teilbereiche
davon) eines Fahrzeugs eingesetzt wird, sollte folgende Anforderungen erfüllen:
- hoher Designanspruch
- geringer Bauraumbedarf
- wenig Einzelteile
- gute Integrationsfähigkeit in vorhandene Konturen
- geräuscharmer Betrieb
- geringer Energiebedarf zum Halten in Endlage (Selbsthemmung)
- einfacher Aktor
- Generierung von zusätzlichem nutzbaren Raum oder Verbesserung der
Aerodynamik
Die folgend beschriebene Ausführung eines verformbaren Heckdeckels erfüllt diese
Anforderungen. Ziel sind Effekte wie eine Volumenänderung durch einfache Aufwölbung,
beispielsweise des hinteren Dachbereichs von Coupés, um hinteren Passagieren
mehr Kopffreiheit zu geben und bei nicht besetzen Rücksitzen eine aerodynamisch
günstige flache Form anzunehmen.
Möglich wäre auch das Freilegen eines vorher abgedeckten Teils durch die beim
Wölben erfolgende Verkürzung einer darüber liegenden Abdeckung, beispielsweise
für nicht permanent genutzte größere Bildschirme (z.B. für Navigation).
Die Beeinflussung einer Form im ausgestellten Zustand kann durch unterschiedliche
Kraftangriffspunkte erfolgen und dabei unterschiedliche Steifigkeiten des zu verformenden
Deckels generieren.
Vorteile:
< einfache Verformung (Wölbung)
< keine gefährlichen Kanten wie beim Hochfahren
eines gesamten Teils (z.B. Spoiler)
< schöne Anmutung (keine Fugen)
Mögliche Anwendung:
< Fahrzeuge mit Heckdeckel
< Fahrzeuge mit niedrigem Dach
< Instrumententafel (selten gebrauchte Displays)
2012/0898

abb. 21
2012/0898
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 59

60
kinematik mit bogen
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, mittels eines spannbaren Bogens
eine veränderbare Außenkontur bereitzustellen.
Lösung:
Eine Kinematik, die für die situative Veränderung der Außenhaut, (bzw. Bereiche
davon) eines Fahrzeugs eingesetzt wird, sollte möglichst wenig Bauraum beanspruchen,
aus wenigen Teilen bestehen, eine gute Integrationsfähigkeit in vorhandene
Konturen besitzen, geräuscharm funktionieren, einen möglichst geringen
Energiebedarf zum Halten der Endlage und einen einfachen Aktor haben.
Die erfindungsgemäße Ausführung einer veränderbaren Außenkontur eines
Heckdeckels erfüllt diese Anforderungen sehr gut.
Kern der Erfindung ist ein Bogen, beispielsweise aus GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff)
oder Federstahl, welcher durch einen Spindelantrieb ge- oder entspannt wird
und so eine Verformung quer zur Spannrichtung durchführt, so dass er als Aktor z.B.
für das Anhaben oder Verformen eines Heckblechs genutzt werden kann.
Denkbar ist auch eine Ausführung des gesamten Außenblechs eines Heckdeckels
als verformbarer Bogen mit Aktor-Funktionalität.
Vorteile:
< Geringe Komplexität
< Hohe Kräfte möglich
< effizient
Mögliche Anwendung:
< Verstellbare Außenkontur an Fahrzeugen,
z.B. Heckdeckel mit Spoiler-Funktionalität
2012/0902

abb. 22a
abb. 22b
2012/0902
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 61

62
blasebalg/faltenbalg zur Verformung der
fahrzeugaussenhaut
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen aufblasbaren Faltenbalg
als Aktor für die Veränderung der Fahrzeugaußenhaut zu verwenden.
Lösung:
Die Idee der Erfindung liegt darin, einen Blasebalg/Faltenbalg nicht nur zur
Verkleidung einer Kinematik, sondern selbst als Aktor zur Verformung der
Außenhaut eines Fahrzeugs zu nutzen.
abb. 23a
Vorteile:
< geringe Komplexität
Mögliche Anwendung:
< Erweiterungen von Fahrzeugkarosserien (Laderaum, Innenraum von
Reisemobilen…)
< Bootskabinen (Heben/Senken der Kajüte)
2012/0904

2012/0904
abb. 23b
abb. 23c
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 63

64
stoffschlüssige Verbindung einer
stahlwelle mit einer aluminiumbuchse
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine stoffschlüssige und damit
temperaturfeste Verbindung zwischen Aluminium und Stahl zu realisieren.
Lösung:
Riemenräder von Hilfskraftlenkungen sollen aus akustischen Gründen aus Aluminium
gefertigt und auf die Stahlwellen des Antriebs gepresst werden. Aufgrund der
verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien führen hohe
Temperaturen zum Lösen solch einer Verbindung.
Das Ziel der Erfindung ist es, das temperaturbedingte Lösen der Verbindung
zu vermeiden bzw. die Drehmomentübertragung sicher zu stellen.
Es gibt bereits ein Verfahren zum Verbinden von Stahl mit Aluminium, welches bisher
nur in der Verbindung dünner Bleche eingesetzt wird. Zur „EuroBlech 2004“
stellte ein Unternehmen den neuen und revolutionären „kalten“ Schweißprozess
CMT (Cold Metal Transfer) vor. Im ersten Anwendungsjahr ist es gelungen,
den Prozess zum Fügen von Aluminium mit Stahl weiter zu entwickeln. Mit dieser
Technik sollen nun auch Welle-Nabe-Verbindungen von Stahl mit Aluminium
realisiert werden. Das bedeutet eine stoffschlüssige Verbindung von Welle und Nabe,
um das Lösen bei hohen Temperaturdifferenzen zu verhindern und die Übertragung
des Drehmoments sicherzustellen.
Die Stahlbuchse muss dabei aus technischen Gründen verzinkt sein und soll mit dem
Aluminiumrad verpresst werden. Die beiden Bauteile werden durch eine Kehlnaht
miteinander verbunden.
CMT unterscheidet sich dank einer reversiven Drahtförderung in wesentlichen
Kenngrößen von anderen thermischen Verfahren: höhere Lichtbogenstabilität,
geringere Wärme und höhere Nahtqualität. Aus diesen Vorteilen resultiert auch
eine sehr gleichmäßige Naht. Dies ist eine der Voraussetzungen für die Aluminium-Stahl-Verbindung.
Eine andere Voraussetzung ist die Notwendigkeit, dass das
Stahlblech verzinkt sein muss. Lichtbogenfügen lautet die Bezeichnung dieses
Prozesses, weil die aluminiumseitige Verbindung geschweißt und die stahlseitige
gelötet ist. Stahl-Aluminium-Platinen werden zuerst mit einer stumpfen Schweißlötnaht
verbunden und anschließend umgeformt. Die daraus resultierende Naht erfüllt
Anforderungen an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Vorteile:
< Gewichtsreduktion
< Temperaturfestigkeit
Mögliche Anwendung:
< Bei allen elektromechanischen Lenkgetrieben, sowie bei allen möglichen
Welle- Nabe- Verbindungen
2012/0940

abb. 24a
abb. 24b
abb. 24c
2012/0940
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 65
Eine innige Verbindung von Aluminium mit Stahl erzeugt der CMT-Prozess per Lichtbogenfügen.
Thermisches Lichtbogenfügen von Aluminium und Stahl: Die aluminiumseitige Verbindung
(links) ist geschweißt während die stahlseitige Verbindung (rechts) gelötet ist. Eine Bedingung
für das Lichtbogenfügen von Stahl und Aluminium ist die Verzinkung auf dem Stahlblech, da die
Zinkschicht als
Flussmittel wirkt.
Welle-Nabe-Verbindung

66
ParkPlatzausrichtung mittels
Vorhandener kameras
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, über zusätzliche Auswertung eines
vorhandenen Kamerabildes sowie der Erfassung von Fahrmanövern eine Information
über die Position eines Fahrzeugs zu einer Parklücke zu geben.
Lösung:
Bei Parkplätzen, die durch Markierungen voneinander getrennt sind, kann heute
mittels des PLA 2.0 (Parklenkassistent, 2. Generation) zwischen vorhandenen
Fahrzeugen oder Hindernissen eingeparkt werden. Wenn andere Fahrzeuge bzw.
örtliche Gegebenheiten nicht vorhanden sind, können mittels der Radar- oder
Ultraschallsensoren keine Parklücken erkannt werden. Ohne Assistenzsystem fehlt
auch dem Menschen die nötige Orientierung, so dass er oft nur von außerhalb des
Fahrzeugs feststellen könnte, ob er richtig positioniert in einer Parklücke steht oder
ob er mehrere Parkplätze in Anspruch nimmt bzw. weitere Parklücken blockiert.
Über die Bilder der Kamera des ACC-Systems (Adaptive Cruise Control, Geschwindigkeitsregelanlage
mit Abstandsanpassung) muss eine weitere Auswertung bezüglich
möglicher Parkplätze erfolgen. Die Aktivierung dieser Auswertung kann analog zum
entsprechenden Vorgang beim PLA erfolgen. Quer zur Fahrbahn liegende Parkplätze
sollen erkannt werden. Wird anschließend in einen erkannten Parkplatz eingefahren,
wird über die Fahrmanöver (Beschleunigen, Bremsen, Lenken) die Position des
Fahrzeugs relativ zum Parkplatz bestimmt. Die Position des Fahrzeugs wird entweder
nur angezeigt (wie bei der Einparkhilfe über Ultraschallsensoren), oder der
Einparkvorgang wird wie beim PLA komplett vom System übernommen.
Vorteile:
< Mehr Sicherheit und Komfort für den Fahrer
< Keine zusätzliche Sensorik notwendig
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit kamerabasierter abstandsgeregelter
Geschwindigkeitsregelanlage und elektromechanischer Lenkhilfe.
2012/0950

2012/0691
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 67
„bluemotion temPomat“
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die ermittelten Verbrauchswerte
als Regelwert für Geschwindigkeitsregelanlagen zu verwenden.
Lösung:
Beim Einschalten der Geschwindigkeitsregelanlage (GRA) wird die zu fahrende
Geschwindigkeit festgelegt, mit welcher das Fahrzeug dann fahren soll.
Diese Einstellung ist unabhängig vom Verbrauch.
1. Idee des Patents zum Handschaltgetriebe:
Beim Einschalten der GRA kann ein maximaler Verbrauch festgelegt werden.
Die Verbrauchseinstellung regelt dabei die Geschwindigkeit bis zum eingestellten
Verbrauch.
Steigt während der Fahrt der Verbrauch (z.B. an einer Steigung), wird die
Geschwindigkeit so weit reduziert, dass der maximale eingestellte Verbrauch nicht
überschritten wird. Das gleiche tritt bei sinkendem Verbrauchswert ein.
Die Geschwindigkeit wird bis zu einem eingestellten Maximalwert erhöht, ohne den
eingestellten maximalen Verbrauchswert zu überschreiten.
Die Verbrauchswerte sind dann Werte, die den Wert der Geschwindigkeit vorgeben,
wobei die Geschwindigkeit nachrangig ist.
Im jetzigen Einstellmodus kann nur die Geschwindigkeit eingestellt werden, wobei
der Verbrauch sinken, aber auch deutlich ansteigen kann, da nur die Geschwindigkeit
der Regelwert ist.
Bei einem Schaltgetriebe muss zur Regelung eine Anzeige im Display erscheinen, die
den Fahrer darauf aufmerksam macht, in einen anderen Gang zu schalten, wenn dies
die Straßengegebenheiten (Steigung, Gefälle, etc.) erfordern.
2. Idee des Patents zum Automatikgetriebe:
Der Ablauf der Patentidee ist der gleiche wie zum Handschaltgetriebe. Als einziger
Unterschied entfällt die Schaltempfehlung, da das Automatikgetriebe den jeweils
optimalen Gang selbsttätig wählt.
Bei beiden Patentideen können der Verbrauch und die Geschwindigkeit jedoch
auch weiterhin manuell beeinflusst werden, wenn ein Wert gewählt wurde.
Vorteile:
< Verbrauchsoptimiertes Fahren
< sinnvolle neue Funktion ohne zusätzliche Hardware
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit Geschwindigkeitsregelanlage

68
fahrerassistenzsystem:
gasPedal mit inVarianzbereich
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, durch elektronische Auswertung
die Gaspedalstellung anstatt linear einer Motordrehzahl einer Motormomentanforderung
zuzuordnen. Ziel ist es, den Motor häufiger im optimalen Betriebszustand
betreiben zu können.
Lösung:
Derzeitige Systeme zur Übermittlung des optimalen Betriebszustandes eines
Verbrennungsmotors an den Fahrer arbeiten mit künstlichem Gegendruck im Gaspedal.
Diese Systeme können den Fahrer allerdings nur „bestrafen“, wenn er den Motor
in ungünstigen Lastzuständen betreibt und unterstützen ihn nicht positiv, wenn der
Motor im optimalen Betriebszustand läuft. Zudem erfordert diese Lösung ein
Gaspedal, das Gegendruck aufbauen kann.
Die erfindungsgemäße Ausführung kommt mit einem herkömmlichen Gaspedal aus.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung einer Gaspedalstellung zu einer
Antriebsmomentenanforderung bzw. ein entsprechendes System, das über ein
Bedienelement (Gaspedal) eine Steuereinheit und einen Sensor (zur Bestimmung der
Motordrehzahl) sowie ein weiteres Bedienelement (Fahrprofilschalter) verfügt.
Veränderliche und/oder nicht lineare Gaspedalkennlinien gibt es bereits. Mithilfe des
vorgeschlagenen Systems und des Invarianzbereichs in der Gaspedalkennlinie wird
der Fahrer aber auf intuitive Weise bei der Wahl eines vorzugswürdigen Antriebsmoments
unterstützt. Dadurch kann beispielsweise während einer Beschleunigung eine
unvorteilhaft geringe Beschleunigungsanforderung vermieden werden.
Mithilfe eines Drehzahlsensors wird die aktuelle Motordrehzahl ermittelt. Daraus
(und gegebenenfalls weiterer Parameter wie Motoröl- und Kühlwasser- und Umgebungstemperatur,
Luftdruck etc.) wird unter Berücksichtigung der Stellung des
Profilschalters (zur Wahl von Effizienz, Akustik) ein optimales Motormoment
ausgewählt. In einem Steuergerät wird dann der Gaspedalstellung (Weg oder Winkel)
eine Momentanforderung zugeordnet. Hierzu wird unter Berücksichtigung des
optimalen Motormoments bei aktueller Drehzahl eine Kennlinie festgelegt, die in
einem gewissen Bereich (Invarianzbereich) das optimale Moment anfordert.
Alternativ könnte die Kennlinie auch mehrere Invarianzbereiche aufweisen,
etwa wenn es mehrere lokale Minima des spezifischen Kraftstoffverbrauchs über
dem Moment gibt.
Vorteile:
< Verbrauchsoptimierung ohne zusätzliche Komponenten.
Mögliche Anwendung:
< Grundsätzlich in allen Kraftfahrzeugen (PKW, Nutzfahrzeuge)
mit elektronischem Gaspedal.
2012/0993

abb. 25a
abb. 25b
2012/0993
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 69

70
methode zur ermittlung der geometrischen
abweichung der flankenPosition
bei zahnrädern/ geberrädern, bei der der
ungleichförmige lauf der welle ausgeblendet
wird.
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, geometrische Abweichungen eines
Geberrades zu ermitteln und diese mit dem Ziel einer genaueren Erfassung der
Kurbelwellen-Winkelstellung dem Motorsteuergerät zur Verfügung zu stellen.
Lösung:
Für Verbrennungsmotoren mit elektronisch gesteuerter Einspritzung und Zündung
existiert ein großer Bedarf an Weiterentwicklung bezüglich Kraftstoffverbrauch und
Emissionen. Die bezogen auf die Kurbelwelle winkelgenaue Steuerung ist dabei ein
wichtiges Kriterium. Am Motor sind zur Winkelerfassung zwei Sensoren angebracht;
ein Induktivgeber, der z.B. ein 60-Zähne-Rad an der Kurbelwelle abtastet, sowie ein
Hallgeber, der das Nockenwellenrad abtastet. Durch diese Sensoren kann man
sensorisch die Position der Kurbelwelle mit einer Winkelauflösung von 6° messen.
Eine feinere Auflösung der Kurbelwellen-Winkelstellung wird im Motorsteuergerät
errechnet. Das Problem dabei ist, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen bei den
Geberrädern der tatsächliche Abstand der Zahnflanken nicht genau 6°, sondern z.B.
zwischen 5,9° und 6,1° liegt. Dadurch wird nun selbst bei einem mit konstanter
Drehzahl
theoretisch perfekt rundlaufendem Motor eine Drehzahlschwankung „vorgetäuscht“.
Diese vorgetäuschten Drehzahlschwankungen überlagern sich mit den realen
Drehzahlschwankungen. Idee der Erfindung ist eine günstige Vermessung des Geberrades:
Vor dem Einbau des Geberrades ins Fahrzeug, wird es mit folgender Methode
vermessen: Für jedes Geberrad erfolgen mit einem Elektromotor bzw. Referenzmotor
mindestens zwei Messungen, wobei bei der zweiten Messung das Geberrad auf der
Achse des Referenzmotors um einen definierten Winkel (z.B. 45°) überdreht wird.
Würde nun das Profil der ersten Messung ebenfalls um diese 45° verschoben sein,
würde die Messung den unrunden Lauf des Referenzmotors anzeigen.
Das Ergebnis zeigte jedoch genau das gleiche Profil wie in der vorherigen Messung.
Bezogen auf die Zahnnummer des Geberrades wurden die gleichen Werte gemessen.
Mit dieser Methode wird also die Geometrie des Geberrades gemessen sowie der
unrunde Lauf des Referenzmotors ausgeblendet. Nach dieser Vermessung kann das
Geberrad in das Fahrzeug eingebaut werden. Die mit dieser Messung ermittelten
Geometriedaten des Geberrades werden der Software des Motorsteuergerätes
desselben Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, so dass die Winkelposition nun genauer
bestimmt werden kann.
Vorteile:
< Verbessertes Motormanagement durch genauere Ermittlung der
Kurbelwellen-Winkelstellung
< Kostensenkung aufgrund größerer möglicher Fertigungstoleranzen der
Geberräder
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor
2012/1000

abb. 26a
abb. 26b
2012/1000
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 71
Bezogen auf Zahnflankennummer Profil nicht verschoben, Geometriedaten des Geberrades ermittelt,
unruhiger Motorlauf ausgeblendet.

72
montageeinheit kugelgewindetrieb
für serVolenkgetriebe
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, durch Integration flexibler
Verbindungselemente in den Kugelgewindetrieb dessen Montage zu vereinfachen.
Lösung:
Die Montage der Baugruppe Kugelgewindetrieb, im Wesentlichen bestehend aus
Zahnstange, Mutter des Kugelgewindetriebs, Wälzkörper und gegebenenfalls
Wälzlager, wird um die Komponenten mit elastischen Eigenschaften (z.B. Wellenscheiben,
Wellfeder), welche eine flexible toleranzausgleichende Lagerung dieser
Einheit bewirken, erweitert. Weiterhin werden Verbindungselemente wie z.B. Bolzen,
Klipse, Klammern oder ähnliches erforderlich. Diese Verbindungselemente können als
einzelne Komponenten Verwendung finden oder als konstruktive Elemente in andere
Bauteile integriert sein. Das sind beispielsweise Scheiben mit verbindenden
Elementen wie Klipse, Rasthaken o.ä. oder die Elemente mit elastischen Eigenschaften
mit integrierten verbindenden Elementen.
Die somit erzeugte Einheit aus Kugelgewindetrieb, ggf. Wälzlager und den
Elementen aus elastischen Eigenschaften kann somit als Modul in der Montage
sowie im Wartungsfall Anwendung finden.
Die Basis der aktuellen Lösung bilden die Komponenten Zahnstange und Kugelgewindemutter
mit Wälzkörpern. Auf der Kugelgewindemutter wird das Wälzlager am
Lagerinnenring unter Verwendung eines einrollierten Ringes befestigt. Am Außenring
des Wälzlagers wird pro Seite eine Wellscheibe (elastisches Element) angebracht.
An die Wellscheiben schließen sich auf der einen Seite eine Anlaufscheibe und auf der
anderen Seite die Klemmscheibe an. Die Anlauf- und Klemmscheibe werden
mittels Kunststoffbolzen, die wiederum in der Klemmscheibe verrasten,
verbunden und bilden damit eine Funktions- und Montageeinheit.
Vorteile:
< Geringerer Montage- und Wartungsaufwand
< Geringeres Risiko von Fehlmontage
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit Lenkhilfe
2012/1092

abb. 27a
abb. 27b
abb. 27c
2012/1092
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 73

74
höhenausgleich für das umsPritzen Von
metallinserts in kunststoffbauteilen
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Neuerung liegt darin, ein wartungsfreies System zum
Umspritzen von Metalleinlegern mit Kunststoff bereitzustellen.
Lösung:
Heutzutage erfolgt der Höhenausgleich beim Umspritzen von Metallinserts in Kunststoffbauteilen
über Teller-, Spiral- oder Gasdruckfedern oder über weiche Kontureinsätze.
Dieses Verfahren sind wartungsintensiv und nicht spritzdruckabhängig.
Die erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht eine spritzdruckabhängige Haltekraft
inklusive Höhenausgleich der Metalleinleger in einem geschlossenen wartungsfreien
System. Das System ist so ausgelegt, dass die am Insert auftretende Haltekraft immer
größer ist als der auftretende Spritzdruck der dem Metall entgegenwirkt.
Vorteile:
< Spritzdruckabhängige Haltekraft
< Umspritzen von Metalleinlegern mit größeren Höhentoleranzen möglich.
Mögliche Anwendung:
< Spritzgießwerkzeuge, in denen Metalleinleger umspritzt werden müssen.
2012/1029

abb. 28
2012/1029
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 75

76
türaussengriff mit integrierter unterlage
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, ohne ein extra Bauteil die
akustische Dämpfung, die Abdichtung zum Türaußenblech und die optische
Kaschierung der Fuge am Türaußengriff zu realisieren.
Lösung:
Üblicherweise sind Türaußenbetätigungen aus einem Lagerbügel hinter dem
Türaußenblech und einem Türaußengriff mit einer separaten Unterlage zwischen
Türaußengriff und Türaußenblech ausgeführt. Diese Unterlagen sind üblicherweise
aus einem weichen Kunststoff (z.B. Elastomer) oder als Zweikomponententeile mit
Elastomeranteil ausgeführt. Diese mehrteilige Lösung ermöglicht aber auch die
Entstehung von Windgeräuschen zwischen Türaußengriff und Türaußenblech,
zudem beeinträchtigt eine sichtbare Fuge das Design.
Die Weichkomponenten der Unterlage sollen in Zukunft an den Türaußengriff oder
im Falle von mehrteiligen Türaußengriffen an einen seiner Bestandteile beispielsweise
durch das Zweikomponenten-Spritzverfahren direkt angespritzt oder durch ein geeignetes
Fügeverfahren wie Kleben miteinander verbunden werden. Auch eine
vollständige Integration der Unterlage in den Türaußengriff ist somit denkbar.
Mit dieser fest mit dem Türaußengriff verbundenen Weichkomponente können
verschiedene Funktionen wie eine Abdichtung vom Türaußengriff zum Türaußenblech,
eine akustische Dämpfung (Anschlagpuffer) oder eine optische Kaschierung
der Fuge zwischen Türaußengriff und Türaußenblech realisiert werden.
Vorteile:
< Einsparung eines Bauteils und eines Montageschritts
< Toleranzstabile und optisch saubere Lösung
< Bessere Abdichtung und akustische Dämpfung
Mögliche Anwendung:
< Türaußengriffe an Fahrzeugen
2012/1061

abb. 29
2012/1061
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 77
Unterlage Türaußengriff im Werkzeug mit angespritzt, Ausführung Türgriff
als Zweikomponenten-Bauteil.

78
umformung Von schichtVerbünden
aus metallen und (thermoPlastischen)
kunststoffen mittels fluidzellPressen
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Umformungsverfahren ohne
qualitative Einbußchen bezüglich der Oberfläche, Schnittkanten und Materialstärke
bereitzustellen.
Ausgangssituation:
Die Umformung von Aluminium-Polypropylen-Verbundwerkstoff durch Tiefziehen
ergab keine geeignete Oberflächengüte, sowie eine ungleichmäßige Umformung im
Randbereich. Dort muß unter Umständen sogar manuell nachgearbeitet werden, was
die Oberflächenqualität weiter verschlechtert.
Lösung:
Das Werkstück aus dem Schichtverbund Aluminium-Polypropylen-Aluminium
(0,24mm – 0,92mm – 0,24mm) wird in eine Fluidzellpresse eingeführt.
Eine Gummimembran aus Naturkautschuk wird mit Rizinusöl beaufschlagt.
Für das Umformen des Bleches in der Form ist ein Druck von 130-150 bar notwendig.
Durch die gleichmäßige Druckverteilung kann das Material fließen und die
dünne Aluminiumdeckschicht wird nicht beschädigt. Das Ergebnis ist eine hohe
Oberflächenqualität.
Der Umformdruck variiert bei anderen Radien, Bauteilgrößen etc.
Da das Verbundmaterial einen Kunststoffkern enthält, kann es nicht mit Lasertechnik
beschnitten werden. Bisherige Versuche ergaben beim Wasserstrahlschneiden eine
gute Schnittkantenqualität. Das Material kann jedoch auch in einer Fluidzellpresse
beschnitten werden. Dafür müssen die Schnittkanten in der Werkzeug eingearbeitet
werden. Bei einem Druck von 300 bar drückt eine Gummimembran das Material an
die Beschnittkante im Werkzeug, welche dann den sauberen Beschnitt durchführt.
Vorteile:
< Hohe Oberflächengüte
< Gleichmäßige Druckverteilung im Umformprozess
< Integrierte Beschnittmöglichkeiten
Mögliche Anwendung:
< Alle Einsatzgebiete für Aluminium-Polypropylen-Verbundwerkstoffe,
beispielsweise Außenbleche für PKWs und Nutzfahrzeuge
2012/1112

2013/1583
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 79
Plausibilisierung der anzeige des Verkehrszeichenassistenten
bei autobahnabfahrt
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, beim Abfahren von der Autobahn
das Anzeigen nicht mehr gültiger Geschwindigkeitsbegrenzungen im
Kombiinstrument auszublenden.
Ausgangssituation:
Der Verkehrszeichenassistent zeigt im Kombiinstrument die letzte erlaubte
Höchstgeschwindigkeit an. Auf dem Verzögerungsstreifen von Autobahnabfahrten
ist diese Information ohne zusätzliches Verkehrszeichen nicht mehr gültig,
wird allerdings weiterhin angezeigt.
In diesem Moment wird dem Fahrer also eine falsche Information angezeigt.
Lösung:
Die Verkehrszeichenerkennung soll auch ohne Erkennung einer neuen Geschwindigkeitsbegrenzung
mit den zusätzlichen Informationen anderer Fahrzeugsysteme
plausibilisiert werden:
• Die Erkennung eines Spurwechsels nach rechts anhand der
Informationen aus dem Spurhalteassistent und dem aktivierten
rechten Fahrtrichtungsanzeiger
=> Fahrzeug befindet sich auf dem Verzögerungsstreifen der
Autobahnausfahrt.
• Erkennung eines starken Lenkeinschlages und einer passenden Drehrate des
Fahrzeugs, die nicht zur erlaubten Geschwindigkeit passt
=> Fahrzeug befindet sich in der Kurve der Autobahnausfahrt
• Auswerten der Verkehrszeichen „Autobahnabfahrt“, „Baustelle“ sowie der
Entfernungsangaben vor der Abfahrt.
Wenn die Plausibilität der Verkehrszeichenerkennung zu den genannten Zusatzinformationen
nicht gegeben ist, soll die Verkehrszeichenerkennung ausgeblendet oder
blinkend dargestellt werden, da in diesem Fall die Geschwindigkeitsbegrenzung der
Autobahn nicht mehr gilt, sondern auch ohne extra Begrenzungszeichen die
Geschwindigkeitsbegrenzung der Ausfahrt gilt.
Vorteile:
< Vermeidung der Übermittlung falscher Informationen an den Fahrer
Mögliche Anwendung:
< Alle Fahrzeuge mit Verkehrszeichenerkennung und Spurhalteassistent

80
toleranzausgleichselement
zur kraftübertragung
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Toleranzsummierung von
Einzelbauteilen in ZBS der Sitzverstellung zu vermindern.
Lösung:
Die Anbindung eines Einstellelements soll einen maßlichen Ausgleich von
Bauteiltoleranzen beinhalten.
Dazu dient ein Verzahnungsteil mit Aufnahme eines Einstellelementes, welches in
Längsrichtung zur Verrastung in der Einstellposition eine Verzahnung aufweist und
über einen Spreizdübel gesichert wird, sowie ein verzahntes Excenterelement mit
Aufnahmevorrichtung eines Einstellelementes, das in Einstellposition bei der
Montage in die Verzahnung einführt wird und dann verrastet.
Vorteile:
< Einfache Montage
< Kostengünstige Konstruktion
Mögliche Anwendung:
< Sitzverstellmechanismen in PKWs und Nutzfahrzeugen
2012/1120

„Schieber-Lösung“
2012/1120
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 81
Der Schieber wird in die passende Position geschoben.
Der Stift wird in den Schieber gepresst.
Der Schieber wird gespreizt und durch die Verzahnung
In seiner Lage fixiert.
Vorteil:
Praktisch keine Änderung der Hebellänge
Nachteil:
Montage aufwändig.
Schnitt A-A
Stift
Wenn der Stift eingepresst ist,
läßt sich der Schieber in der
Drehplatte verschieben.
Schieber
abb. 30b
Verzahnung
Verzahnung
Nut
Drehplatte
Stift Aufnahme
abb. 30a
Drehplatte
Verzahnung Fenster für Verstellbereich

82
aufbau einer Prismatischen li-ion standardzelle
(bauform Vda PheV 2 ) durch zehn Parallelgeschaltete
18650 li-ion rundzellen.
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Lithium-Ionen-Standardzelle
des Typs VDA PHEV 2 unter Nutzung der vorhandenen Rundzellen des Typs 18650
bereitzustellen.
Lösung:
Derzeit besteht für VDA-Zellen mit hoher Kapazität eine geringe Verfügbarkeit am
Markt.
Die Nutzung der vorhandenen 18650-Rundzellen in VDA PHEV 2 Gehäusen erlaubt
die Produktion von VDA PHEV 2 Zellen mit hoher Kapazität ohne weitere
Entwicklung einer eigenen Zellchemie.
Vorteile:
< Kurfristige Bereitstellung ausreichender Mengen durch Wegfall
der Entwicklung eigener Zellchemie
Mögliche Anwendung:
< Traktionsakkumulator in Hybrid- und Elektrofahrzeugen
< Alle anderen Anwendungen für VDA PHEV 2 Zellen
2012/1135

2012/1135
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 83
Aufbau einer prismatischen VDA PHEV Li-Ion Standardzelle durch zehn parallelgeschaltete 18650
Li-on Rundzellen:
Maße VDA PHEV 2 Zelle: (Höhe, Breite, Tiefe): 91 x 148 x 26,6 mm
Maße 18650 Rundzelle: (Durchmesser, Länge): 18,3 x 65 mm
abb. 30

84
Verfahren zur sicheren abschaltung
einer wandladestation
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin sicherzustellen, das die
Wandladestation stromlos ist, wenn kein Fahrzeug angeschlossen ist.
Lösung:
Im Rahmen der Entwicklung von Ladetechnologien besteht das Problem, dass die
Ladestation wie jedes elektrische Betriebsmittel an das Hausnetz angeschlossen ist.
Dabei kann der Anschluss entweder über einen Stecker erfolgen oder fest mit dem
Hausnetz verbunden sein. Wenn ein Benutzer unberechtigterweise die Ladestation
öffnet, wäre im Allgemeinen die Versorgungsspannung noch aktiv auf der Leiterplatte
geschaltet. Dieses gilt es mit der hier beschriebenen Sicherheitsschaltung
zu verhindern.
In der Ladestation ist ein Deckelkontaktschalter so mit dem Hauptrechner verbunden,
dass dieser bei aktiver Verbindung zur Hausstromversorgung die stromführenden
Teile deaktiviert und somit für den Benutzer keine Gefahr bei Berührung von
Bauteilen auf der Leiterplatte besteht.
Ist der Deckel des Ladegeräts verschraubt, wird der Deckelkontakt betätigt.
Somit wird die Spannung freigeschaltet und die Ladestation kann normal
betrieben werden.
Wird die Verschraubung gelöst, und der Deckel geöffnet, wird der Kontakt am
Schalter unterbrochen und die Spannung abgeschaltet.
Vorteil dieser Anordnung ist, dass nicht die gesamte Leiterplatte geschützt aufgebaut
werden muss, sondern nur ein kleiner Teil der Hauptspannungsversorgung, der den
Hauptrechner mit Spannung versorgt.
Vorteile:
< Sicherer Betrieb
< Günstigere Herstellung (durch Entfall Hochspannungsschutz für Leiterplatte).
Mögliche Anwendung:
< Wandladestationen (Wall Box) für Elektrofahrzeuge und Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge.
2012/1175

abb. 31a
abb. 31b
2012/1175
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 85

86
manuell einstellbare design-sitzkiste
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Sitzkiste für mehrere
verschiedene mögliche Aufbauten / Designs bereitzustellen.
Ausgangssituation:
Derzeit werden nach der Vorbereitung des Sitzkistengrundkörpers manuell
Anschlusselemente angefertigt, um die Ausstattungselemente zu befestigen. Hier sind
die Maßvorgaben des Ergonomiekonzepts präzise einzuhalten. Dazu werden extra
Zwischenelemente angefertigt, die als Verbindung zwischen dem Ausstattungselement
und dem Sitzkistenkörper dienen.
Diese Zwischenelemente sind nicht nachjustierbar, was oft einen erheblichen
Nachbearbeitungsaufwand bedeutet. Bisher wurden hier probeweise elektromechanische
Verstellmechanismen eingesetzt. Nachteile dieser Lösung sind eine hohe
Komplexität und der Bauraumbedarf.
Lösung:
Anzustreben ist die Positionierung der Ausstattungselemente durch eine
manuelle Lösung. Diese Lösung sollte zudem robust gegen Störeinflüsse wie
beispielsweise elektronikschädigende Plastilindämpfe sein. Zusätzlich ist eine geringe
Komplexität gefordert, um die Fehlerquellen im Bau und Betrieb zu minimieren.
Durch die Verstellbarkeit der Ausstattungsposition soll die Anzahl der
fahrzeugspezifischen Sitzkisten verringert werden.
Angestrebt ist die Verwendung eines Sitzkistentyps für alle Klassen zwischen
Kleinwagen und Mittelklasse.
Die erfindungsgemäße Ausführung eines rein mechanischen
Sitzverstellungsmechanismus erlaubt bei minimalen Ausmaßen von 300 mal 420 mal
110 Millimetern Verstellwege von 332mm / 450mm / 60mm in X / Y / Z Richtung.
Zur Verwendung kommen unter anderem Standardprofile und Gewindespindeln.
Vorteile:
< Kostenersparnis durch Verwendung einer Sitzkiste für verschiedene Designs
< Zeitersparnis beim Aufbau von Interieur-Designmodellen
Mögliche Anwendung:
< Sitzkisten in der Interieur-Entwicklung
2012/1188

abb. 32a
abb. 32b
2012/1188
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 87

88
handschubwagen mit unterstützung
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine elektrisches Unterstützungsmoment
für zt.
Ausgangssituation:
In der Teilelogistik werden schwere (über 450kg) Transportwagen verwendet,
die von Menschen bewegt werden müssen. Besonders das Anschieben erfordert
hierbei viel Kraft.
Lösung:
Die Erfindung beschreibt den Einsatz von Elektromotoren aus dem Elektrofahrradbereich
(e-bikes, Pedelecs) für einen Hilfsantrieb an einem oder zwei Rädern der Handschubwagen.
Die Motoren werden als Radnabenmotoren eingesetzt. Das Motorengehäuse
ist als Rotor ausgeführt, übernimmt also die Funktion der Felge. Der Stator
des Elektromotors ist als Radnabe fest am Wagen verbaut.
Die Versorgung erfolgt über Standard-Bleigelakkus, die direkt am Antrieb verbaut
werden. Ganz wesentliches Element der Erfindung ist eine Rekuperationsmöglichkeit,
um die beim Abbremsen auftretenden hohen Kräfte in Form von elektrischer
Energie wieder in die Akkus zurückzuführen. Zudem soll auch beim einfachen
Schleppen der Wagen der Akku geladen werden. Somit wären keine zusätzlichen
Ladevorgänge notwendig.
Die Steuerung des Elektroantriebs erfolgt über Dehnungsstreifen, die mit den
dazugehörigen Treibern in den Handgriff des Wagens integriert werden. Dadurch
sind keine weiteren Bedienungselemente wie Schalter, Hebel oder Pedale notwendig.
Durch Ziehen am Handgriff wird die Unterstützung angefordert, und durch das
Gegendrücken beim Abbremsen wird eine elektrische Abbremsung inklusive
Rekuperation eingeleitet. So erfolgt die Bedienung des Wagens genauso als hätte
er keinen Unterstützungsantrieb.
Vorteile:
< Keine aufwändige Einweisung in die Bedienung der Wagen notwendig
< Keine zusätzliche Auflade-Infrastruktur notwendig
< Leichteres schonendes Arbeiten mit dem Handschubwagen
Mögliche Anwendung:
< Handschubwagen in Industrie und Handel
2012/1244

abb. 33a
2012/1244
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 89
KERS Energierückgewinnung (Kinetic Energy Recovery System) = Rekuperation
abb. 33b

90
motorlagesensor mit auswerteeinheit
auf hauPtPlatine
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Kompakte Bauform einer lenksäulenunterstützenden elektromotorischen Lenkhilfe.
Anordnung von Motorlagesensor und Leistungseinheit für Motor sowie Antrieb und
Abtrieb der Unterstützung.
Ausgangssituation:
Lenkhilfemotoren bestehen bisher aus in einer Reihe angeordneten Rotor/Stator,
Resolver und Leistungseinheit und bauen lang. Die Auswertung des Motorwinkels
erfordert eine gesonderte Platine und Kontaktierung. Üblicherweise befindet sich die
Baugruppe mit dem Winkelgeber auf der Motorachse und verlängert den Gesamtmotor.
Bei Anordnung zwischen Abtrieb und Rotor werden auch die Hebelarme für
das Wellenende und die Lagerung ungünstig beeinflusst. Dies ist häufig dann nötig,
wenn am anderen Motorende die Leistungseinheit angebunden wird.
Lösung:
Die Erfindung schlägt vor, die Aufnahme und Auswertung der Winkelstellung des
Motors auf der Hauptplatine anzuordnen. Hierzu ist es vorteilhaft, eine Scheibe mit
Signalelementen mit der Motorwelle zu verbinden und den Abtaster direkt auf die
Platine zu fertigen.
Magnetencoder
Auf einem Ring oder einer Scheibe werden abwechselnd kleine Bereiche magnetisiert
oder eben nicht. Mit einem zweiten Ring unterschiedlicher Teilung, lässt sich die
Genauigkeit erhöhen und ermöglicht die genaue Bestimmung über den gesamten
Umfang.
Signalscheibe/Variation 1
Der Signalträger muss etwa den Motordurchmesser aufweisen oder etwas darüber
hinaus ragen. Somit wird mit einer großen Scheibe die gesamte Motorstirnfläche
belegt. Ferner ist ein großer Radius für die Winkelgenauigkeit vorteilhaft.
Alternativ/Variation 2
Ein kleines mechanisches Getriebe wird zwischen der Motorwelle bzw. der Schnecke
angebracht, um damit den Signalring anzutreiben. Dies ermöglicht Signalscheiben
zur Platine zu bringen ohne die gesamte Ebene der der Motorstirnfläche zu belegen.
Die Umfänge der antreibenden Räder(rot, grün, blau) werden auf die Signalräder
abgewälzt, sodass es immer nur den Umfang des inneren Rades als auswertbaren
Weg gibt.
Vorteile:
< Ausnutzung des Bauraums und/oder kürzerer Motor-Sensorrad wird als
Hülse übergestülpt
< Kompakt
< Entfall Resolver
< Entfall Kabelverbindung
< nur eine Platine
2012/0909

2012/0909
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IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 91
abb. 34b
abb. 34c
Signalring

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hilfseinrichtung für die montage
Von schwungrädern
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die Aufgabe besteht darin, Ergonomieprobleme bei der Montage von
Schwungrädern am Motor, Masse ca. 12kg, zu beheben.
Lösung:
Freihandführung mit Hilfswerkzeug und Arretierung am Montageband.
Die Erfindung besteht in der Gesamtheit des Handlings von Schwungrädern mit
einer speziellen Aufnahmevorrichtung in Verbindung mit dem Hebezeug im
Montageprozess von Verbrennungsmotoren.
Ablauf Handling:
Die Schwungradhebehilfe/Dorn, die an einem Hebezug hängt, wird in die Mittenbohrung
des Schwungrades eingeführt. Für die verschiedenen Durchmesser und
Zentrierungen werden Wechselteile verwendet.
- Klemmung von Hand betätigen zum Fixieren und Halten des
SR auf dem Dorn
- Schwungrad aus Blister entnehmen
- Freihandführung mit Hebezug zum Motor
- Einsetzen des Hilfswerkzeuges in Führung
- Vorschieben des Schlitten und Hilfswerkzeug mit Schwungrad an KW
- Schlitten arretieren, SR auf KW schieben
- Arretierung des Schlittens dient zum Vermeiden des Herunterfallens SR
- 1 Schraube heften, Arretierung am Schlitten lösen und Schlitten mit
Hilfswerkzeug zurückziehen
- Hilfswerkzeug aus Führung fahren
Manipulator
Ablauf Handling
Ein spezieller Aufnahmedorn am Manipulator wird in die Mittenbohrung des
Schwungrades eingeführt. Für die verschiedenen Durchmesser und Zentrierungen
werden Wechselteile verwendet.
- Klemmung pneumatisch im Innendurchmesser des SR,
Zweihandbedienung
- Schwungrad aus Blister entnehmen
- Schwungrad in waagerechter Position fixieren
- Schwungrad direkt am Motor/KW positionieren
- Pneumatische Bremse betätigen, Manipulatorarm steht fest
- SR auf KW schieben
- Bremse => Vermeiden des Herunterfallens
- 1 Schraube heften, Bremse lösen, zurückziehen
Vorteile:
< Schnell wechselbare Adapter zum Aufnehmen verschiedener Innendurchmesser
der Schwungräder in Verbindung mit einer sicheren Montage am Motor.
< Niedriger Investbedarf
Mögliche Anwendung:
< Motormontageprozess
2012/1340

abb. 35a
abb. 35b
2012/1340
IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 93

IDEEN DER ZUKUNFT | NR. 1 | FEBRUAR 2013 95
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