Baufahrzeuge

Arocs Euro 6: Der passende Antrieb für jede Anwendung

Im Steinbruch Erkenbrechtsweiler in der Nähe von Stuttgart präsentierte Mercedes-Benz seine Euro 6-Palette für den Baueinsatz. Highlights der verschiedenen Konfigurationen und Antriebsvarianten sind die Turbo-Retarder-Kupplung und der hydraulische Zusatzantrieb HAD.

Das raue Gelände und die schroffen Felsformationen des Kalksteinbruchs Erkenbrechtsweiler boten die ideale Umgebung, um die Fahrzeugpalette des Mercedes-Benz Arocs unter realen Bedingungen zu testen. Besonderes Augenmerk wurde bei der Präsentation auf die beiden Top-Neuheiten von Mercedes-Benz, die Turbo-Retarder-Kupplung (TRK) und den hydraulischen Zusatzantrieb HAD (Hydraulic Auxiliary Drive) gelegt.

Turbo-Retarder-Kupplung

Das Besondere an der Turbo-Retarder-Kupplung ist, dass diese verschleißfrei arbeitet. Bei für die Kupplung kritischen Manövern, wie beispielsweise dem Anfahren, entsteht kein mechanischer Kontakt zwischen den Kupplungsscheiben, sondern die Kraft wird mittels eines ATF-Öls von einem motorseitigen Pumpenrad auf ein getriebeseitiges Turbinenrad hergestellt.

Da es bei diesem Vorgang zur keiner direkten Berührung zwischen den kuppelnden Komponenten kommt, unterbleiben Verschleißerscheinungen oder Überhitzung. Erst wenn der kritische Punkt des Anfahrens überwunden ist, wird ein mechanischer Kraftschluss über eine herkömmliche Trockenkupplung hergestellt, die eine stabile Kraftübertragung der Fahr- und Motorbremsleistung mit höchstem Wirkungsgrad gewährleistet.

Kupplungswaage mit 30 Tonnen

Wir haben die Turbo-Retarder-Kupplung sowohl mit einem Arocs 8x4 als auch mit einem Arocs 8x8 auf die Probe gestellt. Auf einem steilen Anstieg mit 27 % Steigung beim 8x4 sowie mit über 30 % Hangneigung beim 8x8 nahmen wir den Fuß so weit vom Gas, bis die sinkende Motordrehzahl den Kupplungsvorgang einleitet und die Turbo-Retarder- Kupplung aktiviert. Hält man nun das Gaspedal genau an dem Punkt, wo sich Motorleistung und Schwerkraft die Waage halten, so bleibt der 30-Tonner mitten im Hang stehen – wohlgemerkt ohne Betätigung der Bremse! Nimmt man den Fuß noch ein Stück weiter vom Gas, so rollt der Lkw nach hinten. Sobald das Gaspedal wieder etwas stärker gedrückt wird, hält sich das Fahrzeug wieder in der Waage oder rollt, je nach Dosierung, wieder vorwärts bergauf. „Abseilen“ nennen die Ingenieure von Mercedes diesen Vorgang, der es ermöglicht, sich mit einem voll beladenen Fahrzeug nur durch die Dosierung des Gaspedals millimetergenau einen Hang hinunterrollen zu lassen. So kann man sich beispielsweise mit dem Kipper möglichst nahe an den Rand einer Schüttgrube herantasten.

Dipl.-Ing. Jens Luckmann, Entwicklungsprojektleiter für den HAD (Hydraulic Auxiliary Drive) bei Daimler, vor dem 1845 LS 4x2 Sattelzug mit HAD-Antrieb Bild: WEKA/Fliesser

Eine rein mechanische Kupplung würde bei solch einem Manöver durch das andauernde Schleifen schwersten Verschleiß erleiden oder überhaupt an Ort und Stelle wegen Überhitzung kapitulieren. Im Inneren der Turbo-Retarder- Kupplung kommt es hingegen zu keinen schleifenden Kontakten zwischen den Kupplungsscheiben, sondern die Kraftübertragung erfolgt verschleißfrei mittels Öl und Turbinenrad. Im Cockpit kann der Fahrer die Temperatur des Kupplungsöls bequem über ein Display überwachen. Obwohl wir über eine Minute lang die Belastungsgrenze mit einem 30-Tonnen-Fahrzeug auf einem steilen Hang ausgelotet haben, waren wir dabei vom oberen Ende der Skala weit entfernt.

Allrad: permanent, zuschaltbar oder HAD

Die Wahl des passenden Antriebs ist das Um und Auf im Baustellenbereich. Während ein 8x4- oder 6x4-Fahrzeug für viele Situationen ausreichend ist, steht bei kritischen Steigungen und losem Untergrund womöglich zu wenig Traktion zur Verfügung. Folglich werden sich Unternehmer, die mit ihren Fahrzeugen permanent im harten Baueinsatz unterwegs sind, für einen Allradantrieb entscheiden. Hierzu steht ein permanenter Allradantrieb mit Untersetzung oder ein zuschaltbarer Allradantrieb zur Verfügung. Als dritte, neue Variante bietet Mercedes-Benz nun auch einen zuschaltbaren, hydraulischen Antrieb an, den „Hydraulic Auxiliary Drive“, kurz HAD. Damit soll die Lücke zwischen einem echten Allrad und einem normalen Sattelzug geschlossen werden, erklärt DI Jens Luckmann, Entwicklungsprojektleiter für den HAD bei Daimler: „Wir sehen den großen Vorteil beim HAD für Kunden, die nur sehr selten einen Allrad brauchen. Aber wenn ich einmal Traktionsschwierigkeiten habe und dann einfach Zeit verliere – die natürlich auch Geld kostet –, ist in gewissen Anwendungsfällen der Allrad gefragt.“ Der HAD bringt in diesem Fall 2 x 40 kW Leistung auf die Vorderräder, die mittels eines Radnabenmotors hydraulisch, mit einem Druck von bis zu 450 Bar, angetrieben werden. Die Hydraulikpumpe sitzt am motorseitigen Nebenabtrieb, sodass die Traktion auch während des Schaltvorgangs nicht unterbrochen wird.

Überwindet, je nach Antrieb, auch die stärksten Steigungen:

Der Arocs 4-Achskipper als 8x4, 8x6 oder 8x8 (permanent oder zuschaltbar)

Bild: Daimler

An jedem Rad liegen so bis zu 6.250 Nm Drehmoment an, die bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h für zusätzlichen Vortrieb sorgen. Durch den drehmomentgesteuerten Antrieb kommt dabei, gesteuert über das Gaspedal, genau so viel Traktion auf die Vorderräder wie benötigt wird. Beim Anfahren auf losem Untergrund überträgt der HAD so die volle Kraft auf die Vorderräder, ohne dass dabei die konventionell angetriebenen Hinterräder durchdrehen. Mercedes hat auf eine Unterstützung der Motorbremsleistung durch den HAD verzichtet – der hydraulische Zusatzantrieb steht nur beim Fahren, egal ob vor- oder rückwärts, zur Verfügung. Das ist der hohen Systemverfügbarkeit geschuldet, denn eine Unterstützung der Motorbremsleistung durch den HAD könnte zu einer Überhitzung führen, sodass der Zusatzantrieb im entscheidenden Moment nicht mehr zur Verfügung stünde. Beim HAD war jedoch eine ständige Verfügbarkeit des Antriebs angestrebt und das System ist so dimensioniert, dass sich eine Geschwindigkeit von 15 km/h dauerhaft fahren lässt, auch 20 km/h sollen über einige Stunden problemlos möglich sein. Ein entsprechend dimensioniertes Kühlmodul, bei Bedarf durch ein elektrisch angetriebenes Lüfterrad unterstützt, sichert dabei die Betriebstemperatur. Das ganze System ist zudem völlig wartungsund verschleißfrei auf die volle Lebensdauer des Fahrzeugs ausgelegt.

HAD kein klassischer Allradersatz

Der HAD soll keinen Allradersatz darstellen, sondern ist in erster Linie für Fahrzeuge gedacht, die einen hohen Anteil ihrer Kilometerleistung auf der Straße umsetzen, aber in einigen Situationen auf zusätzliche Traktion angewiesen sind. Konkret im Visier ist hier der Bauzulieferverkehr oder der Abtransport von Aushubmaterial zu weiter entfernten Deponien. Hier bringt der HAD den Vorteil einer höheren Nutzlast, da er mit rund 400 kg nur rund die Hälfte eines mechanischen Allradantriebs auf die Waage bringt. Deutlich ist auch die Einsparung beim Treibstoff, denn der HAD verursacht im Straßenbetrieb so gut wie keinen Mehrverbrauch. Der HAD ist nur für Fahrzeuge mit luftgefederter Hinterachse erhältlich. Eine typische Konfiguration wäre eine Zwei-Achs-Sattelzugmaschine mit Kippsattel. Mercedes hielt dazu einen Arocs 1845 LS 4x2 HAD mit 449 PS und einem 3-Achs-Sattelauflieger bereit.

Auch der 6x6 von Mercedes-Benz kommt sicher durch schwerstes Gelände Bild: Daimler

Das Gesamtgewicht des Gespanns von 40 Tonnen, verteilt auf fünf Achsen, brachte die Traktionsleistung der einzigen, mechanisch angetriebenen Achse des Zugfahrzeugs im schweren Terrain an ihre Grenzen. Mit der Unterstützung des HAD zog sich der Sattelzug aber auch problemlos über erdige Steigungen hinauf. Besonders deutlich und erlebbar wurde die Auswirkung des HAD auch beim Anfahren in einem eigens aufgeschütteten Schotterbett sowie beim rückwärtigen Bergaufschieben mit voll beladenem Auflieger auf unbefestigtem Fahrweg – beides wäre ohne HAD unmöglich.

HAD im Praxistest

Mit acht Standorten im Großraum Stuttgart ist die Fischer Weilheim GmbH ein regionales Schwergewicht im Bereich Erdbau und Abbrucharbeiten. Im Fuhrpark des Unternehmens befinden sich 75 eigene Kippfahrzeuge, vorwiegend Sattelzugfahrzeuge und 4-Achser, größtenteils von Mercedes-Benz. „Wir bewegen im Jahr circa drei Millionen Tonnen Schüttgüter, die vorwiegend aus unseren eigenen Baustellen stammen“, erzählt Joachim Schmid, Geschäftsführer der Fischer Weilheim GmbH. Die Themen Nutzlast, Kostenoptimierung und Effizienz stehen bei Fischer folglich ganz oben auf der Agenda. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Antriebstechnologie, die einen möglichst flexiblen Einsatz der Fahrzeuge gewährleisten soll. „Unser Anspruch ist bei jedem Wetter, jeden Tag zu arbeiten“, sagt Schmid und ergänzt: „Bei schönem Wetter ist es kein Problem, die Deponien oder die Baustellen zu befahren, aber sobald Regen, Schnee oder Glatteis dazukommt, werden die Wege schlechter. Bei matschigem Untergrund reicht die klassische 4x2 Sattelzugmaschine nicht mehr aus. Man benötigt dann zusätzliche Traktion, entweder mit dem klassischen 4x4 oder dem HAD-Zusatzantrieb.“

Dipl.-Ing. (FH) Joachim Schmid, Geschäftsführer der Fischer Weilheim GmbH, ist von den Vorteilen der Arocs 4x2 Sattelzugmaschine mit HAD für die meisten seiner Anwendungsfälle überzeugt Bild: WEKA/Fliesser

Zwischen Baugrube und Deponie liegen meist große Entfernungen, die es möglichst effizient zu überwinden gilt. „Zurzeit fahren wir Distanzen von der Lade- zur Abladestelle bis zu 120 Kilometern“, sagt Schmid. Pro Jahr werden so rund 85.000 Kilometer je Fahrzeug zurückgelegt. Seit Oktober 2014 hat die Fischer Weilheim GmbH einen Arocs 1848 NS 4x2 mit HAD-Antrieb als Erprobungsfahrzeug in den Betrieb integriert. „Was wir festgestellt haben, im direkten Vergleich zu unserem Standardfahrzeug Arocs 4x4 1845 mit zuschaltbarem Allradantrieb, war, dass wir bis zu fünf Prozent Kraftstoff und AdBlue eingespart haben. Hochgerechnet auf die 85.000 Kilometer, die wir im Jahr zurücklegen, bedeutet das allein durch das andere Antriebskonzept mit dem HADFahrzeug eine Einsparung von 2.500 Euro pro Jahr“, berichtet Schmid zufrieden. Dabei sind weitere Kostenvorteile, die sich aus der höheren Nutzlast (durch das geringere Eigengewicht des HAD gegenüber dem mechanischen Allradantrieb) ergeben, noch gar nicht berücksichtigt.