Autonomer Fahrkomfort: ZF erweitert sMotion zu Flying Carpet 2.0

Das vernetzte und vorausschauende Fahrwerkkonzept Flying Carpet 2.0 („fliegender Teppich“) soll störende Fahrzeugbewegungen auflösen und Kurven, Bodenwellen oder Schlaglöcher vorausschauend ausgleichen. Bild: ZF

Technische Grundlage für das vernetzte Fahrwerk ist die intelligente Kombination verschiedener aktiver und semi-aktiver Systeme im Verbund wiederum mit dem vollaktiven Dämpfungssystem sMotion, das mit vier Aktuatoren das Ein- und Ausfedern radindividuell jeder Fahrsituation und Straßenbeschaffenheit anpasst. Das im vergangenen Jahr von ZF vorgestellte Dämpfungssystem sMotion ließe sich vergleichend und rückblickend als Flying Carpet 1.0 definieren.

Nun also die Weiterentwicklung zu Flying Carpet 2.0 – maßgeblich motiviert durch die prognostizierte Entwicklung hin zum autonomen Fahren. Das vernetzte und vorausschauende Fahrwerk Flying Carpet 2.0 („fliegender Teppich“) soll störende Fahrzeugbewegungen auflösen und Kurven, Bodenwellen oder Schlaglöcher vorausschauend ausgleichen. ZF vernetzt mit diesem System fortschrittliche Sensorik, eine smarte Steuerung sowie intelligente Aktuatorik, um die automatisierten Fahrzeuge der Zukunft tatsächlich als rollende Wohnzimmer oder Büros nutzen zu können.

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 lässt sich die Bodenfreiheit der beiden inneren Räder verringern und die der äußeren vergrößern, sodass das Fahrzeug selbst 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 sowie mit dem aktiven Bremssystem IBC (Integrated Brake Control) ermöglicht der Verbund dieser vier integralen Fahrwerkkomponenten eine optimale Reaktion auf jede Fahrsituation.

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“, verdeutlicht Dr. Christoph Elbers, Vice President Car Chassis Technology Development bei ZF.

Die Daten dafür erhält die Steuerung erstens 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.