Fahrwerktechnik im Wandel

×

Bei der Entwicklung neuer Lösungen, die die Fahrdynamik und die Sicherheit gleichermaßen verbessern, liegt ein Schwerpunkt auf der Weiterentwicklung intelligenter Komponenten und innovativer Regelsysteme für die Fahrwerktechnik. Die Aufgaben rund um die Fahrwerkentwicklung gehen dabei weit über den klassischen Zielkonflikt zwischen weicher und harter Auslegung hinaus. Vor allem die Substitution hydraulischer Systeme durch elektromechanische Aktuatoren in der Fahrwerktechnik schreitet zügig voran. Zahlreiche Funktionen werden bereits elektromechanisch umgesetzt.

Übergeordnete Anforderungen zur CO2-Reduzierung erfordern aber auch in der Fahrwerktechnik, die Potenziale von Leichtbau, Reibungsreduzierung und effizienteren Aktuatoren zu nutzen. Damit einher geht der Einsatz neuer Werkstoffe oder bekannter Werkstoffe mit optimierten Kennwerten hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit. Viele Fahrwerksysteme werden darüber hinaus auch zur Differenzierung der Fahrzeuge innerhalb einer Plattform eingesetzt. Damit verbunden ist eine starke Verästelung bei Entwicklung und Produktion.

Im Kampf mit dem Variantenbaum

In der Fahrwerkentwicklung gilt es zwischenzeitlich als eine der bedeutendsten Herausforderungen, den großen Variantenbaum im Applikationsprozess zu beherrschen. So kann der Kunde beim Porsche Cayenne aus 37 Fahrwerkoptionen und beim 911er-Sportwagen aus 16 Varianten auswählen. Dazu erdachten Porsche und AVL ein Applikationsdaten-Managementsystem, das aus der Entwicklung von Verbrennungsmotoren stammt und sich reibungslos in die bestehende Werkzeuglandschaft einbinden ließ. In ihrem Aufsatz Applikationsdaten-Management für Porsche-Fahrwerke für die ATZ 6/2016 beschreiben Michael Rathfelder, Hin Hsu, Thomas Brandau und Gerhard Storfer ihr Vorgehen bei der Erstellung des neuen Entwicklungswerkzeugs. Die Autoren sind überzeugt: "Eine professionelle, softwareunterstützte Verwaltung von Applikationsdaten wird sich in der Fahrwerkentwicklung immer weiter durchsetzen." Und dies nicht nur, um die schier unüberschaubare Datenmenge zu beherrschen, die durch die wachsende Anzahl an Funktionen, Labels und Varianten verursacht wird.

Schlagworte wie Connectivity, autonomes oder teilautonomes Fahren werden die Fahrwerkentwicklung in den nächsten Jahren stark beeinflussen. Damit verbunden ist in letzter Konsequenz auch eine geänderte Sicherheitsstrategie. So erfordern beispielsweise längere Fehlerlatenzzeiten eine Absicherung der mechanischen Grundfunktion. Dies macht möglicherweise auch eine verbesserte - gegebenenfalls auch eine zweite -mechanische Rückfallebene erforderlich. Dadurch werden sich neue Anforderungen an die zur Verfügung zu stellenden Aktuatoren ergeben. Darüber hinaus werden die Aktuatoren, Sensoren und Systeme weiter vernetzt werden, um neue Gesamtfunktionen zu generieren, die Verfügbarkeit zu erhöhen und einen Sicherheitsgewinn zu erzielen.

Wenn sich das Fahrwerk an das Verkehrsgeschehen anpasst

Verschiedene Möglichkeiten zur Radverstellung in Längs- und Querrichtung sowie zur Schwerpunktverschiebung des Fahrzeugs standen im Zentrum eines Projekts am Fachgebiet Fahrzeugtechnik (FZD) der TU Darmstadt. In ihrem Beitrag MiniMax-Projekt - Fahrwerkskonzept für urbanen Straßenverkehr in der ATZ 6/2016 berichten Paul Wagner und Hermann Winner über das methodische Vorgehen und die Ergebnisse. Hintergrund: Aktuelle Trends in der Automobilbranche wie automatisiertes Fahren oder Car-to-Car- und Car-to-Infrastructure-Kommunikation begünstigen ein persönliches Elektrofahrzeug, das sich situativ an das Verkehrsgeschehen und den Nutzer anpasst. Dazu ist auch ein variables Fahrwerk erforderlich, das sich den Einstellungen des Fahrzeugs anpasst. Nachdem die grundsätzliche Machbarkeit mit dem verfügbaren Stand der Technik gezeigt wurde, soll als nächster konsequenter Entwicklungsschritt der Aufbau eines skalierten Prototyps mit situativ und geometrisch adaptivem Fahrwerk vorgenommen werden. Damit könnte das Gesamtkonzept in Bezug auf Fahrdynamik, Aktorik und Regelung validiert werden.

Dauerbrenner Allradlenkung

Einen weiteren Vorstoß in Richtung Allradlenkung unternimmt derweil ZF. Im Titelinterview Die technische Kompatibilität im Geiste war schnell gefunden der ATZ 6/2016 erörtern Christoph Elbers und Dirk Kesselgruber die Vorteile ihrer Allradlenkung, wie die Zusammenarbeit nach der TRW-Integration vonstatten ging und warum die Marktdurchdringung jetzt funktionieren soll. Dabei zeigt sich Elbers, Leiter der Vorentwicklung und Fahrdynamik in der ZF-Division Pkw-Fahrwerktechnik, zuversichtlich: "Wir können sowohl auf der Komfortseite als auch auf der Stabilitätsseite punkten. Wenn ich mit der Hinterachse in entgegengesetzter Richtung zur Vorderachse lenke, dann reduzieren wir den Wendekreis je nach Achsarchitektur deutlich um über 1 m, werden so agiler." Ab 60 km/h Fahrgeschwindigkeit gleite das Fahrzeug gleichgelenkt in die Kurve und werde so stabiler, da der Radstand virtuell durch die Hinterachskinematik verlängert wird, was sich in der aktiven Sicherheit positiv auswirkt.