Mobilität der Zukunft

Fahrwerk von ZF soll aus Autos rollende Wohnzimmer machen

Flying Carpet 2.0 ZF
Im Verbund mit einem Kamerasystem erkennt das „Flying Carpet 2.0“ von ZF Bodenunebenheiten im Voraus. Bild: ZF
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Das Unternehmen ZF stellt den Fahrkomfort der Insassen in den Mittelpunkt: Das vernetzte und vorausschauende Fahrwerk „Flying Carpet 2.0“ eliminiert störende Fahrzeugbewegungen und gleicht Kurven, Bodenwellen oder Schlaglöcher vorausschauend aus. ZF vernetzt mit diesem System fortschrittliche Sensorik, eine smarte Steuerung und intelligente Aktuatorik. Ein großer Schritt auf dem Weg, automatisierte Fahrzeuge der Zukunft tatsächlich als rollende Wohnzimmer oder Büros nutzen zu können.
Das neue Fahrwerk soll Vielfahrern und Urlaubsreisenden Komfort auch auf längeren Distanzen garantieren. Insassen von autonomen Fahrzeugen sollen so im Auto konzentriert arbeiten, lesen oder einen Film schauen kennen – all jene produktiven oder zur Entspannung dienenden Aktivitäten, die in einem manuell gesteuerten Fahrzeug untersagt sind. Wenn Reisende nicht auf die Straßen- und Verkehrsbedingungen achten müssen, stören starke Fahrwerkbewegungen besonders. „Bei der Entwicklung hin zum vollautomatisierten und autonomen Fahren kommt dem Fahrwerk eine Schlüsselrolle zu“, erklärt Dr. Christoph Elbers, Vice President Car Chassis Technology Development bei ZF. „Mit unserem ‚Flying Carpet 2.0‘ haben wir ein Fahrwerkkonzept entwickelt, das alle Längs-, Quer- und Vertikalbewegungen des Fahrzeugs vollständig kontrollieren kann.“

Volle Kontrolle über alle Fahrzeugbewegungen

Technische Grundlage dafür ist die 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 der Räder individuell 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 von ZF sowie mit dem aktiven Bremssystem IBC (Integrated Brake Control) des Konzerns ermöglicht der Verbund dieser vier integralen Fahrwerkkomponenten eine optimale Reaktion auf jede Fahrsituation.

Smarte Steuerung 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 lasse sich laut ZF 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“, sagt 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 steigen.

Die Daten dafür erhält die Steuerung von einem Sensorset 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.

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