Feuchte Wiesen, steile Hänge und lockere Böden stellen für landwirtschaftliche Fahrzeuge oft eine Herausforderung dar. Ein neues Antriebssystem, das Offroad-Fahrzeuge sicher durch schwieriges Gelände bringt, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit einem Industriepartner entwickelt. Es ersetzt herkömmliche Differenziale durch einzeln steuerbare Getriebe an jedem Rad. So lassen sich Gelände bewältigen, die zuvor nicht befahrbar waren.
Fahrzeuge wie Traktoren oder Hangmäher sind bisher mit klassischen Differenzialgetrieben ausgestattet. Diese sorgen dafür, dass sich die Räder einer Achse beim Kurvenfahren unterschiedlich schnell drehen – man spricht von einem offenen Differenzial. Der Nachteil: Verliert ein Rad die Bodenhaftung, beginnt es durchzudrehen und das zweite Rad der Achse bleibt stehen. Das führt zu reduziertem Vortrieb. Ein gesperrtes Differenzial hingegen sorgt dafür, dass beide Räder einer Achse fest miteinander verbunden sind und sich synchron drehen. So kommt das Fahrzeug auch durch unwegsames Gelände, etwa beim Befahren von Wiesen, Schnee oder Schlamm. Es kann jedoch nicht um die Kurve fahren.
Zwei Prinzipien, ein System – Vorteile im Gelände
Das neue Antriebssystem gleicht die Nachteile beider Prinzipien aus: Es verbessert die Bodenhaftung und ermöglicht gleichzeitig einen präzisen Drehzahlausgleich in Kurven, denn es hat an jedem Rad ein steuerbares Getriebe. „Das System passt automatisch die Drehzahlen der Räder an die Fahrsituation an. Damit wird die volle mechanische Kraft des Antriebs bei gleichzeitiger Kontrolle der Radgeschwindigkeiten präzise auf die Räder verteilt“, sagt Stefan Herr, Leiter der Forschungsgruppe Antriebstechnik des Institutsteils Mobile Arbeitsmaschinen am KIT. Auf diese Weise drehen alle Räder mit optimaler Geschwindigkeit bei maximaler Kraftübertragung – das Fahrzeug kommt auch in schwierigen Situationen voran.
„Ein Traktor mit dem ‚Line Traction System‘ bietet mehr Leistung und Sicherheit, indem er die Kraft auch bei starkem Gefälle oder ungleichmäßigem Untergrund auf den Boden bringt“, sagt Herr. „Unser Versuchsfahrzeug fährt dort weiter, wo andere stehen bleiben. Flächen, die bisher nicht nutzbar waren oder von Hand bewirtschaftet werden mussten, lassen sich nun maschinell bearbeiten.“ Einsatzszenarien sind etwa das Mähen von steilen Hängen an Autobahntrassen oder von Wiesen in bergigen Regionen.
Ein weiterer großer Vorteil des Systems: Der konventionelle Antriebsstrang mit zentralem Motor bleibt erhalten. Dadurch ist das Gesamtsystem kompakt, gewichtsneutral und wirtschaftlich. Der Antrieb kann sowohl mit einem Verbrennungs- als auch mit einem Elektromotor erfolgen. „Das System ist auch für emissionsfreie Antriebe geeignet und damit zukunftsfähig“, erklärt Herr.
Forschung trifft Praxis: Von der Idee zur Innovation
Die Technologie entstand in Zusammenarbeit mit der Müller Landmaschinen GmbH, dem Erfinder des Systems. In mehreren Projekten haben die Beteiligten das System von der Idee bis zur Vorserie entwickelt und erforscht. „Unsere Forschung ist eng mit der Praxis verbunden – wir bringen das Wissen auf die Straße oder aufs Feld“, sagt Herr. „Zudem sind von Beginn an Studierende und Promovierende an den Forschungsarbeiten beteiligt. Sie haben so früh die Möglichkeit, sich in laufende Projekte einzubringen und Innovationen mitzugestalten.“
Ausgezeichnete Technik – Gold bei Innovationspreis
Für das serienreife Produkt zeichnete die Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft den Industriepartner Müller Landmaschinen GmbH gemeinsam mit dessen Integrationspartner Aebi Maschinenfabrik & Co. AG auf der weltgrößten agrartechnischen Fachmesse AGRITECHNICA in Hannover mit dem „Innovation Award AGRITECHNICA“ mit Gold aus. Der Preis zählt zu den wichtigsten Auszeichnungen der Agrartechnik und unterstreicht den erfolgreichen Transfer von Forschung am KIT in die Industrie.
Im Dialog mit der Gesellschaft entwickelt das KIT Lösungen für große Herausforderungen – von Klimawandel, Energiewende und nachhaltigem Umgang mit natürlichen Ressourcen bis hin zu Künstlicher Intelligenz, technologischer Souveränität und demografischem Wandel. Als Die Universität in der Helmholtz-Gemeinschaft vereint das KIT wissenschaftliche Exzellenz vom Erkenntnisgewinn bis zur Anwendungsorientierung unter einem Dach – und ist damit in einer einzigartigen Position, diese Transformation voranzutreiben. Damit bietet das KIT als Exzellenzuniversität seinen mehr als 10 000 Mitarbeitenden sowie seinen 22 800 Studierenden herausragende Möglichkeiten, eine nachhaltige und resiliente Zukunft zu gestalten.
KIT – Science for Impact.
