ZF vernetzt im Flying Carpet-System fortschrittliche Sensorik, eine smarte Steuerung sowie intelligente Aktuatorik, um die Karosseriebewegungen zu harmonisieren und es damit tatsächlich zu ermöglichen, die Fahrt in einem autonom bewegten Fahrzeug als angenehm zu empfinden, auch wenn man nicht auf die Außenwelt konzentriert ist. Aber die Technik bietet laut ZF auch für noch von Hand gesteuerte Fahrzeuge ein Plus an Komfort, besonders für Mitreisende auf längeren Strecken.
Im Fahrgastraum eines Autos zu sitzen und von allen Anregungen losgelöst zu sein, die aufgrund von Kurven, Schlaglöchern oder Bodenwellen auf das Fahrzeug einwirken, schone deutlich die Magengegend und auch „die Knochen“, ist man bei ZF überzeugt: „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.“ Passend zum Namen entkoppele der „Flying Carpet 2.0“ die Insassen nahezu völlig von Schlaglöchern, Bodenwellen, engen Kurven oder abrupten Bremsmanövern, verspricht der Hersteller.
Kontrolle über Fahrzeugbewegungen
Technische Grundlage dafür ist die Kombination verschiedener aktiver und semi-aktiver Systeme, die störende Karosseriebewegungen vorausschauend ausgleichen. Herzstück ist laut ZF das vollaktive Dämpfungssystem sMotion, das mit vier Aktuatoren das Ein- und Ausfedern radindividuell jeder Fahrsituation und Straßenbeschaffenheit anpassen können soll.
Anders als konventionelle Dämpfer reagierten die sMotion-Aktuatoren nicht nur durch eine Regelung des hydraulischen Widerstands auf Anregungen, sondern verfügen über eine kompakte, außenliegende Elektromotor-Pumpen-Einheit mit integrierter Elektronik, die als bidirektionaler Steller arbeite. So könnten sie jedes Rad einzeln und aktiv sowohl nach oben ziehen als auch nach unten drücken. In einer Kurve beispielsweise ließen sich die beiden inneren Räder einziehen und die äußeren ausfahren, sodass der Pkw nahezu waagrecht bleibe. Auf die gleiche Weise wirke sMotion effektiv gegen Nick-, Wank- und Hubbewegungen, die beim Anfahren, Abbremsen, Lenkmanövern oder bei Bodenwellen entstehen.
Um den Fahrkomfort für die Insassen zu maximieren, sorge im „Flying Carpet 2.0“ zusätzlich die aktive Hinterachslenkung AKC (Active Kinematics Control) für mehr Sicherheit, Dynamik und Wendigkeit. Bei geringen Geschwindigkeiten vereinfache sie das Manövrieren durch einen hinteren Lenkeinschlag in entgegengesetzter Richtung zu den Vorderrädern. Ist das Auto schneller unterwegs, lasse das System laut Hersteller Vorder- und Hinterräder in die gleiche Richtung einschlagen und erhöhe so die Richtungsstabilität. Im Zusammenspiel mit sMotion verhindere 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, ermögliche der Verbund dieser vier integralen Fahrwerkkomponenten eine optimale Reaktion auf jede Fahrsituation.
Smarte Steuerung vernetzt Sensorik und Aktuatorik
Die Schaltzentrale der 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 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“, prognostiziert Elbers. Durch die optimale Vernetzung der einzelnen Aktuatoren ergäben sich neue Funktionen, die neben dem Komfort auch zusätzlich die Dynamik und die Sicherheit des Fahrzeugs steigerten.
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 könne ein Fahrzeug, das mit „Flying Carpet 2.0“ ausgestattet ist, nicht nur Bodenunebenheiten im Voraus erkennen, sondern auch Hindernisse oder Verkehrsschilder, so der Hersteller. Entsprechend könne 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.
