ZF Tech Day 2019 Mit fliegendem Teppich gegen Reisekrankheit

Die verschiedenen Systeme der aktiven Fahrwerksteuerung von ZF konnte man hautnah in den individuellen Versuchsträgern erfahren.
Die verschiedenen Systeme der aktiven Fahrwerksteuerung von ZF konnte man hautnah in den individuellen Versuchsträgern auf der Dekra-Teststrecke in Klettwitz erfahren.

Welche neuen technischen Lösungen erwarten wir in diesem Jahr auf der IAA? ZF zeigte ausgewählten Journalisten vorab, wie Passagiere weniger unter Reisekrankheit zu leiden haben. Dabei sind die Vorhersehbarkeit von Fahrmanövern und eine ausgeklügelte Fahrdynamikregelung entscheidend.

Der Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen möchte mit seinem Konzept »Flying Carpet 2.0« den Fahrkomfort erhöhen. Gleich einem sanft fliegenden Teppich sollen Fahrer und Passagiere über die Straßen komfortabel dahinschweben und ihnen sollte dabei möglichst auch nicht schlecht werden. Einzelne Elemente dazu hatte ZF schon früher unter »Flying Carpet« (1.0) vorgestellt. Das Neue bei der Version 2.0 ist ihre intelligente Vernetzung und freilich auch weitere Elemente, die Lücken schließen. Das vernetzte und vorausschauende Fahrwerk »Flying Carpet 2.0« verbindet nun aktive Dämpfungs-, Brems- und Lenksysteme und erhöht Fahrkomfort und Sicherheitsgefühl — entscheidende Faktoren für automatisiertes Fahren.
Was heute bei langen Strecken oder Urlaubsreisen ein deutliches Komfort-Plus für Fahrer und Insassen bietet, ist zugleich eine wesentliche Voraussetzung für die künftige Akzeptanz des autonomen Fahrens: Ziel ist es, im Fahrgastraum eines Autos zu sitzen und von allen Anregungen losgelöst zu sein, die aufgrund von Kurven, Schlaglöchern oder Bodenwellen auf das Fahrzeug einwirken. Insassen von autonomen Fahrzeugen können so im Auto konzentriert arbeiten, lesen oder einen Film schauen — all jene produktiven oder zur Entspannung dienenden Aktivitäten, die in einem manuell gesteuerten Fahrzeug dem Fahrer untersagt sind und vielen Passagieren trotzdem Unwohlsein bereiten. Dann wenn die Insassen nicht auf die Straßen- und Verkehrsbedingungen achten, stören starke Fahrwerkbewegungen besonders. »Bei der Entwicklung hin zum vollautomatisierten und autonomen Fahren kommt dem Fahrwerk eine Schlüsselrolle zu«, erklärte Dr. Christoph Elbers, Vice President Car Chassis Technology Development bei ZF auf dem Dekra-Testgelände in Klettwitz. »Mit unserem ‚Flying Carpet 2.0‘ haben wir ein Fahrwerkkonzept entwickelt, das alle Längs-, Quer- und Vertikalbewegungen des Fahrzeugs vollständig kontrollieren kann.« Passend zum Namen entkoppelt der fliegende Teppich der zweiten Generation die Insassen nahezu völlig von Schlaglöchern, Bodenwellen, engen Kurven oder abrupten Bremsmanövern.

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Mit dem »Flying Carpet 2.0« gegen Reisekrankheit

Das aktive vernetzte Fahrwerk von ZF ist ein wesentlicher Baustein zur Bekämpfung der Reisekrankheit.

Fahrzeugbewegungen unter Kontrolle

Technische Grundlage dafür ist die intelligente Kombination verschiedener aktiver und semi-aktiver Systeme, die störende Karosseriebewegungen vorausschauend ausgleichen. Herzstück ist das vollaktive Dämpfungssystem »sMOTION«, das mit vier Aktuatoren das Ein- und Ausfedern radindividuell jeder Fahrsituation und Straßenbeschaffenheit anpasst.
Anders als konventionelle Dämpfer reagieren die sMOTION-Aktuatoren nicht nur durch eine Regelung des hydraulischen Widerstands auf Anregungen. Vielmehr verfügen sie über eine sehr kompakte, außenliegende Elektromotor-Pumpen-Einheit mit integrierter Elektronik, die als bidirektionaler Steller arbeitet. So können sie jedes Rad einzeln und aktiv sowohl nach oben ziehen als auch nach unten drücken. In einer Kurve beispielsweise lassen sich die beiden inneren Räder einziehen und die äußeren ausfahren, sodass der Pkw nahezu waagrecht bleibt. Auf die gleiche Weise wirkt sMOTION effektiv gegen Nick-, Wank- und Hubbewegungen, die beim Anfahren, Abbremsen, Lenkmanövern oder bei Bodenwellen entstehen.
Um den Fahrkomfort für die Insassen zu maximieren, sorgt im »Flying Carpet 2.0« zusätzlich die aktive Hinterachslenkung »AKC« (Active Kinematics Control) für mehr Sicherheit, Dynamik und Wendigkeit. Bei geringen Geschwindigkeiten vereinfacht sie das Manövrieren durch einen hinteren Lenkeinschlag in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern. Ist das Auto schneller unterwegs, lässt das System Vorder- und Hinterräder in die gleiche Richtung einschlagen und erhöht so die Richtungsstabilität. Im Zusammenspiel mit sMOTION verhindert das AKC beispielsweise das Ausbrechen des Hecks in engen Kurven. Ergänzt mit einer Steer-by-Wire-Servolenkung aus dem eigenen Haus sowie mit dem aktiven Bremssystem »IBC« (Integrated Brake Control) des Konzerns ermöglicht der Verbund dieser vier integralen Fahrwerkskomponenten eine optimale Reaktion auf jede Fahrsituation.

»cubiX« vernetzt Sensorik und Aktuatorik

Die Schaltzentrale dieser smarten Fahrwerktechnik bildet das Steuerungssystem »cubiX«: Der Regelalgorithmus vernetzt und koordiniert die aktiven und semiaktiven Aktuatoren. Das skalierbare System ist modular ausgelegt und lässt sich so individuell an die Anforderungen jedes Automobilherstellers anpassen. »Wir liefern alle entscheidenden Fahrwerksbestandteile — aktive Dämpfung, Vorder- und Hinterachslenkung sowie Bremse — aus einer Hand. Damit sind wir auch in der einzigartigen Position, die Steuerung dieser Komponenten per Algorithmus ideal aufeinander abzustimmen und sie so zu einem vorausschauend und umsichtig agierenden System zu verknüpfen. Systemintegration und intelligente, vernetzte mechatronische Systeme machen das Fahrzeug fit für den autonomen Stadtverkehr der Zukunft«, erläutert Elbers. Durch die optimale Vernetzung der einzelnen Aktuatoren ergeben sich neue Funktionen, die neben dem Komfort auch zusätzlich die Dynamik und die Sicherheit des Fahrzeugs steigern.
Die Daten dafür erhält die Steuerung erstens von einem Sensorsatz an jedem Rad. Dieses besteht aus je einem Beschleunigungssensor an der Achse und oberhalb des Aktuators sowie aus einem Höhenstandsensor. Im Verbund mit Kamerasystemen kann ein Fahrzeug, das mit »Flying Carpet 2.0« ausgestattet ist, nicht nur Bodenunebenheiten im Voraus erkennen, sondern auch Hindernisse oder Verkehrsschilder. Entsprechend kann sich die Aktuatorik auf die bevorstehenden Bewegungen vorbereiten — und beim Verlassen von Ortschaften sogar je nach Präferenz des Fahrers automatisch eine sportliche oder komfortable Fahreinstellung wählen.