ThyssenKrupp Presta Camshafts

ThyssenKrupp Presta Camshafts
Rechtsform	Unternehmensgruppe
Gründung	1941 (Oerlikon-Bührle)
Sitz	Ilsenburg, Deutschland
Mitarbeiter	1.637 (2011)
Umsatz	> 350 Mio. EUR (2011)
Branche	Automobilindustrie
Website	Presta Camshafts

ThyssenKrupp Presta Camshafts ist eine Unternehmensgruppe, die aus der Firma PSE hervorgegangen ist, die ursprünglich in 1941 durch Oerlikon-Bührle gegründet wurde. Die heutige Unternehmensgruppe mit Sitz der Führungsgesellschaft in Ilsenburg (Deutschland) ist zusätzlich in Deutschland am Standort Chemnitz als auch in den Ländern Liechtenstein, USA und China vertreten.

Die Unternehmensgruppe gehört zu den weltweit erfolgreichsten Herstellern von gebauten Nockenwellen und anderen Ventiltriebskomponenten für Verbrennungsmotoren im PKW- und LKW-Markt. Mit über 1800 Mitarbeitern an fünf Standorten weltweit werden über 20 Millionen Nockenwellen pro Jahr produziert. Der Umsatz des Unternehmens im Jahr 2011 betrug über 350 Mio. €.

Organisation und Geschichte

Darstellung eines Ventiltriebs mit Einlass- und Auslassnockenwellen

1941 gründete Oerlikon-Bührle die Firma PSE mit Fabrik und Hauptsitz in Eschen. Mit ca. 300 Mitarbeitern produzierte PSE Munitionskomponenten. Ab 1946 spezialisierte sich die Firma auf die Fertigung von Schrauben. Die erste Massivumformung für die Automobilindustrie fand 1967 statt. Die zu diesem Zeitpunkt in Presta umbenannte Firma beschäftigte sich ab 1985 zusätzlich mit der Entwicklung von Nockenwellen.

Nach dem Verkauf von Presta an Krupp in 1991 wurden die Nockenwellenaktivitäten weiter vorangetrieben und die erste Serienfertigung der von Presta gebauten Nockenwellen fing in Eschen 1994 an. Gleichzeitig wurde eine neue Gesellschaft in Danville, Illinois (USA) für Massivumformung und Nockenwellen gegründet^[1].

Mit der Fusion der Unternehmen Thyssen und Krupp im Jahre 1999 wurde Krupp Presta erneut umbenannt zu ThyssenKrupp Presta. Ein Jahr zuvor gründete Presta eine neue Gesellschaft in Ilsenburg, Deutschland, und anschließend folgten zwei neue Werke in Dalian, China (2005), und Chemnitz, Deutschland (2006)^[2].

Im Jahr 2007 waren weltweit ca. 5.500 Mitarbeiter in der ThyssenKrupp Presta Unternehmensgruppe beschäftigt. Allein das Werk in Ilsenburg hatte 450 Mitarbeiter, erzielte eine Produktion von 8,4 Mio. Nockenwellen und hatte sich zum größten Nockenwellenwerk der Welt entwickelt^[3].

Bis 2007 wurden die Produkte hochpräzise Massivumformteile, Lenksysteme, gebaute Nockenwellen und Ventiltriebsysteme in der ThyssenKrupp Presta Unternehmensgruppe hergestellt. Mit der Gründung des ThyssenKrupp Presta TecCenter Ende 2007^[4] wurde ThyssenKrupp Presta in die neuen Bereiche ThyssenKrupp Presta Steering und ThyssenKrupp Presta Camshafts getrennt^[5]. Die Entwicklung und Herstellung von Ventiltriebsystemen und gebauten Nockenwellen findet ab diesem Zeitpunkt unter dem Markennamen ThyssenKrupp Presta Camshafts statt. Ihre Führungsgesellschaft ist die ThyssenKrupp Presta Ilsenburg GmbH.

ThyssenKrupp Presta Camshafts ist dem Bereich Mechanical Components der ThyssenKrupp Technologies AG zugeordnet^[6].

Produkte und Technik

Gebaute Nockenwellen

Gebaute PKW- und LKW-Nockenwellen

Die Nockenwelle spielt eine zentrale Rolle im Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, indem sie das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile konstruktionsgerecht steuert.

Während noch heute viele Nockenwellen in einem Stück gegossen oder geschmiedet werden, bestehen gebaute Nockenwellen aus Einzelteilen, die gemeinsam auf ein Rohr montiert werden^[7]. Die Idee dazu ist bereits mehr als 70 Jahre alt. Einzug in die Serienfertigung von PKW-Motoren erhielten gebaute Nockenwellen allerdings erst Anfang der 90 Jahre, nachdem geeignete, kostengünstige und prozessfähige Fügeverfahren zur Verfügung standen. Das Verfahren hat verschiedene Vorteile:

• Gewichtseinsparung von 30 bis 40 % gegenüber einer konventionellen nicht-gebauten Nockenwelle
• Übertragung von hohen dynamischen und statischen Drehmomenten
• Kombination von hochwertigen Nockenwerkstoffen mit kostengünstigen Werkstoffen für die weniger beanspruchten Teile
• Das Presta-Verfahren erlaubt die automatische 100 % Überwachung aller wesentlichen Verfahrensparameter und geometrischen Merkmale während der Montage

Die oben genannten Vorteile der gebauten Nockenwellen, die bisher nur im PKW-Markt zu finden waren, spielen eine noch bedeutendere Rolle für LKW-Nockenwellen^[8]. Die erste Serienfertigung von gebauten Nockenwellen für LKW-Anwendungen wurde am Standort ThyssenKrupp Presta Chemnitz GmbH bereits umgesetzt.

Wälzlagerung und integrierte Lagerböcke

Integrierte Lagerböcke ersetzen die für gewöhnlich im Zylinderkopf platzierten Nockenwellenlager

Ein Vorteil von gebauten Nockenwellen ist die Möglichkeit zusätzliche Bauteile während der Montage aufbringen zu können. Zwei besonders vorteilhafte Konstellationen sind die Integration von Wälzlagerung und/oder geschlossenen Lagerböcken.

Im ersteren Fall führt das Ersetzen der normalen Gleitlagerung durch Nadellager zu einer Reduzierung der Reibung im Ventiltrieb^[9]. Ein Beispiel dafür, ist die Exzenterwelle des Valvetronic variablen Hubverstellsytems der Firma BMW.

Im letzteren Fall werden die für gewöhnlich im Zylinderkopf platzierten Lagerbohrungen für die Nockenwellen durch Lagerböcke^[10] ersetzt, die während der Montage der gebauten Nockenwelle auf die Welle aufgebracht werden. Jeder Lagerbock stellt ein geschlossenes Gleitlager dar und die Gesamtmontage wird als Fertigmodul auf den Zylinderkopf aufgeschraubt. Unter anderem bieten Nockenwellenmodule mit integrierten Lagerböcken reduzierte Kosten, reduziertes Gewicht und erhöhte Entwicklungsfreiheit aufgrund der vereinfachten Zylinderkopfgeometrie an. Die Darstellung von Lagerböcken mit Wälzlagerung ist auch möglich.

Variable Ventilsteuerung

Unter variabler Ventilsteuerung wird die Möglichkeit verstanden, Öffnungs- und/oder Schließwinkel und/oder Hub der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors variieren zu können. Es gibt diverse Technologien, die diese Funktionalitäten ermöglichen^{[11] [12]}, allerdings haben fast alle Varianten eine direkte Schnittstelle zur Nockenwelle.

Im Fall von einer einfachen Verschiebung der Nockenhubkurven einer Nockenwelle wird ein Nockenwellenversteller am Ende der Nockenwelle befestigt. Durch Zusammenarbeit mit Lieferanten von Nockenwellenverstellern lassen sich Kosten sparen und die Funktion des Nockenwellenverstellers verbessern, indem die Schnittstelle zwischen Nockenwelle und Nockenwellenversteller optimal ausgelegt wird. Unter anderem ist es möglich, den Nockenwellenversteller direkt auf die Nockenwelle während der Nockenwellenmontage zu fixieren.

Eine Erweiterung dieses Konzepts ist die ConcentricCam-Lösung (Deutsch: Nockenwelle in einer Nockenwelle). Sie ist ähnlich des von Chrysler im Dodge Viper befindlichen Konzeptes^[13], wodurch ein Teil der Nocken fest mit der Außenwelle der Nockenwellenmontage gebunden ist und ein Teil der Nocken zu einer Innenwelle fixiert ist. Durch Verdrehung der Innenwelle relativ zur Außenwelle mittels eines Nockenwellenverstellers werden Vorteile hinsichtlich Leistungsersteigerung und Abgasreduzierung erzielt, zum Beispiel: durch Verwendung eines Miller-Zyklus. Weiterhin ist eine Variation der Ventilhuböffnungsdauer möglich, die vor allem für Dieselmotoren eine interne Abgasrückführung realisieren lässt.

Aufgrund des zunehmenden Bewusstseins bezüglich Abgasemissionen und der legislativen Notwendigkeit, den CO2-Ausstoß des Verbrennungsmotors zu reduzieren, haben auch vollvariable Ventilsteuerungssysteme, trotz Kostennachteil, eine große Bedeutung. Wie der BMW Valvetronic^[14] und FIAT MultiAir^[15] ermöglicht das PDVC-System^[16] (Presta Delta Valve Control System) die Veränderung des Ventilhubs während des laufenden Motorbetriebs. Durch diese sogenannte "Drosselung" und anderen Effekte werden Verbrauch und Abgasemissionen im Teillastbereich verringert.

Standorte

Fertigungshallen und Forschungs- & Entwicklungszentrum in Chemnitz

Chemnitz (Deutschland)

• Aktivitäten: Serienfertigung & Forschungs- und Entwicklungszentrum
• Mitarbeiter: ca. 147 (2011)
• Firma: ThyssenKrupp Presta Chemnitz GmbH in Chemnitz
• Nockenwellenproduktion: 1,8 Mio. (2011)

Dalian (China)

• Aktivitäten: Serienfertigung
• Mitarbeiter: ca. 279 (2011)
• Firma: ThyssenKrupp Presta Dalian Co. Ltd. in Dalian
• Nockenwellenproduktion: 2.5 Mio. (2011)

Danville (USA)

• Aktivitäten: Serienfertigung
• Mitarbeiter: ca. 373 (2011)
• Firma: ThyssenKrupp Presta Danville LCC in Danville (Illinois)
• Nockenwellenproduktion: 4,5 Mio. (2011)

Eschen (Liechtenstein)

• Aktivitäten: Technologiezentrum, Prototypenfertigung und Kleinserienherstellung
• Mitarbeiter: ca. 193 (2011)
• Firma: ThyssenKrupp Presta TecCenter AG in Eschen (Liechtenstein)
• Nockenwellenproduktion: 1,3 Mio. (2011)

Ilsenburg (Deutschland)

• Aktivitäten: Serienfertigung & Geschäftsführung
• Mitarbeiter: ca. 645 (2011)
• Firma: ThyssenKrupp Presta Ilsenburg GmbH in Ilsenburg
• Nockenwellenproduktion: 8,0 Mio. (2011)

Geschäftsführung

• Frank Altag (Chief Executive Officer)
• Manfred Arlt (Chief Financial Officer)
• Hans-Dieter Schneider (Vice President, Sales & Marketing)

Literatur

• Michael Pyper: Gebaute Nockenwellen (Bibliothek der Technik Band 251). Verlag Moderne Industrie.
• Andreas Stapelmann, Peter Wiesner: Ventiltrieb und Zylinderkopf: Innovative Bauteilintegration entlang der Nockenwelle (3. VDI-Fachtagung, November 2008). Verlag VDI.
• Jonathan Heywood, Jürgen Meusel, Andreas Stapelmann: Innovative integrierte Ventiltriebslösungen (März 2009). Verlag Haus der Technik.
• Jonathan Heywood: Neues Zylinderkopfkonzept – Reduzierung von Kosten, Masse und Reibungsverlusten (November 2009). ATZ, Ausgabe 2009-10.

Einzelnachweise

1. ↑ Embassy Newsletter: The Pricipality of Liechtenstein, May 2004
2. ↑ ThyssenKrupp Inside: Neue Standorte in Dalian und Chemnitz, Juli 2006
3. ↑ ThyssenKrupp Inside: Weltmeister aus dem Harz, März 2008
4. ↑ Hot Frog: ThyssenKrupp Presta TecCentre, Oktober 2007
5. ↑ ThyssenKrupp Technologies: Organizational Overview, Dezember 2007
6. ↑ ThyssenKrupp Technologies: Struktur der ThyssenKrupp Technologies AG, Februar 2009
7. ↑ ThyssenKrupp Presta Camshafts: Animation des Presta Montageverfahrens, September 2002
8. ↑ Fachpresse Mitteilung: Die gebaute Nockenwelle für Nutzfahrzeuge, April 2005
9. ↑ Motortechnische Zeitschrift (MTZ): Chancen zur C02-Reduzierung durch den Einsatz von Wälzlagern im Motor, August 2008
10. ↑ ThyssenKrupp Presta Camshafts: Nockenwelle mit integrierten Lagerböcken
11. ↑ Automobiltechnische Zeitschrift(ATZ): Variable Cam Timing
12. ↑ Autotropolis: Variable Valve Timing
13. ↑ Mechadyne International: Animation: Concentric Camshafts
14. ↑ Technisches Institut für Aus- und Weiterbildung: BMW Valvetronic
15. ↑ Heise: MultiAir Ventilsteuerung von Fiat
16. ↑ ThyssenKrupp Presta Camshafts: Animation des PDVC-Systems

Weblinks

• ThyssenKrupp Presta Camshafts
• ThyssenKrupp