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Aus dem Entwicklungszentrum

Fahrwerksysteme von ZF

Das Fahrwerk besteht aus weit mehr als dem reinen Feder-Dämpfer-System und wird sich in den nächsten Jahren stetig verändern. Woran die ZF-Entwickler derzeit arbeiten, durfte auto motor und sport näher erkunden – und konnte zur Probefahrt in drei Prototypen Platz nehmen.

Mal ehrlich, haben Sie schon einmal ein Auto nur anhand des Fahrwerks ausgesucht? Wohl kaum, schließlich überlässt einem der Hersteller maximal die Wahl des Feder-Dämpfer-Systems oder des Luftfahrwerks. Dabei ist das Fahrwerk eine der wichtigsten Komponenten im Auto – und wird es auch in Zukunft bleiben. Zum einen gehören Bauteile wie Bremse und Lenkung ebenfalls zum gesamten System, zum anderen übernimmt das Fahrwerk zahlreiche Sicherheits- und Komfortfunktionen. Letztere spielen vor allem im Hinblick auf das autonome Fahren eine immer wichtigere Rolle. Doch die Erfahrungen im Bereich der Dynamik werden damit nicht überflüssig, denn sie stellen im physikalischen Grenzbereich die Basis für einen stabilen Fahrzustand dar. Das betrifft im Normalfall zwar meist nur Sportwagenfahrer, aber auch vollautonome Fahrzeuge können in Notfallsituationen geraten, in denen solche Sicherheitsfunktionen gebraucht und vom Fahrwerk umgesetzt werden müssen.

Breites Aufgabenfeld

Für Spezialisten wie ZF wird die Entwicklungsarbeit also so schnell nicht aufhören. Bildeten früher die Kugelgelenke als einzelne Komponenten die Basis, bietet der Zulieferer inzwischen gesamte Achssysteme an und deckt alle Schritte von der Idee über die Entwicklung bis hin zur Produktion ab. Das umfasst nicht mehr nur mechanische Elemente, wie die jüngsten Entwicklungen rund um die cubiX-Software, die GFK-Querblattfeder (CLA) und die aktive Wankstabilisierung (ERC) auf den nächsten Seiten zeigen. Die Ingenieure beschäftigen sich dabei auch mit neuen Materialien wie Faserverbundwerkstoffen und schreiben Software-Programme.

Bis neue Komponenten und Systeme in Serienfahrzeugen zu finden sind, vergehen mitunter allerdings mehrere Jahre. So begannen die Entwicklungen zur Wankstabilisierung bereits 2005, zum Durchbruch verhilft ihr jetzt die zunehmende Verbreitung von 48-Volt-Bordnetzen, wodurch der Einsatz in Pkw erst möglich wird. 2019 wird das ERC-System in Serie gehen.

Software-Plattform cubiX

Vernetzung unterschiedlicher Fahrwerkssysteme: Schon heute kommunizieren mechatronische Komponenten und Steuergeräte miteinander, um Befehle der Assistenzsysteme umzusetzen. Allerdings steigt die Komplexität, da die Varianten an Modellen und Funktionen stetig zunehmen. Zusätzlich müssen für das autonome Fahren Redundanzen gebildet werden. In beiden Fällen hilft die Software cubiX, die eine Koordinationsschicht zwischen Sensoren und Aktuatoren bildet, um Daten und Funktionsbefehle zu sammeln, zu sortieren und zu verteilen. Dank Plug-and-play-Schnittstellen können verschiedenste Komponenten eingebunden werden, unabhängig von der Fahrzeugplattform.

Composite Leaf Spring Axle (CLA)

Achskonzept mit Querblattfeder aus glasfaserverstärktem Verbundwerkstoff: Das Prinzip ist nicht neu, dank neuer Erfahrungen mit dem Werkstoff GFK ist diese Querblattfeder aber ein neuer Schritt in Richtung Leichtbau. Ihre Vorteile: Sie ersetzt die Spiralfedern, die Stabilisatoren und übernimmt Funktionen der Radführung. Das alles schafft nicht nur Platz, sondern reduziert auch das Gewicht um bis zu 13 Prozent je Achse. Beides hilft, die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen. Gleichzeitig steigert die CLA-Achse aber auch den Komfort, denn der Fahreindruck ist selbst bei groben Fugen sehr ausgewogen.

Electromechanical Roll Control (ERC)

Aktive elektrische Wankstabilisierung auf Basis eines 48-Volt-Bordnetzsystems: In Kurven soll das Fahrwerk möglichst steif sein, um das Auto abzustützen, bei Unebenheiten wäre das aber unkomfortabel. Die aktive Wankstabilisierung an Vorder- und Hinterachse reagiert daher auf die Fahrsituation und steuert die Stabilisatoren innerhalb von 300 Millisekunden. Dazu verteilt es per Aktuator-Einheit mit E-Motor und dreistufigem Planetenradgetriebe bis zu 1400 Newtonmeter Drehmoment, um jedes Rad gezielt ein- oder auszufedern und das Wanken so zu minimieren.

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