Fahrwerk | Die Zukunft ist digital
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Das Fahrwerk eines Fahrzeugs ist heute weit mehr als nur eine Ansammlung mechanischer Komponenten – es ist ein hochentwickeltes System, das eine fein abgestimmte Fahrdynamik bietet. Moderne Fahrwerke kombinieren Präzisionsmechanik mit Software, um neben dem Fahrkomfort auch die Sicherheit zu maximieren. Der Trend geht zu adaptiven Systemen, die sich in Echtzeit an die Fahrbedingungen anpassen, unterstützt durch Sensoren und Aktuatoren.
Inhalt
- Fahrwerk der Zukunft
- Fahrwerk Innovationen
- Potential im Fahrwerk voll ausnutzen
- Erste kabellose Drehmomentmessung für Antriebswellen
- Gleichstrommotor als Multitalent für moderne Fahrzeuge
- Face Spline Gelenktechnologie für Radnabe ohne Zapfen
- Fortschrittliche Radmodul Konzepte für autonome Fahrzeuge
- Umzug der Komponenten von der Motorhaube ins Rad
- Leichte verstellbare Lenksäule mit verbessertem Crashverhalten
Fahrwerk der Zukunft
In der Vergangenheit bestand ein Fahrwerk hauptsächlich aus mechanischen Komponenten wie Federn, Dämpfern und Stabilisatoren. Heute jedoch spielt die Software in modernen Fahrzeugen eine immer größere Rolle, insbesondere bei der Steuerung und Optimierung des Fahrverhaltens. Diese Software ermöglicht es, Fahrwerksysteme dynamisch anzupassen, etwa durch die Nutzung von Sensoren und Aktoren, um das Fahrverhalten in Echtzeit zu optimieren.
Dadurch wird das Fahrwerk nicht mehr nur durch physische Bauteile bestimmt, sondern durch den „Code“, der die Funktion dieser Bauteile intelligent steuert. Die digitale Steuerung und die Algorithmen beeinflussen die Fahrzeugdynamik und passen das Fahrverhalten an verschiedene Situationen an. Dies ist ein wesentlicher Bestandteil der zukünftigen Entwicklung von Fahrwerksystemen, die immer intelligenter und vernetzter werden.
Fahrwerk Innovationen
Potential im Fahrwerk voll ausnutzen
09.08.2024 | Die Software CubiX von ZF sammelt Sensorinformationen aus dem gesamten Fahrzeug und bereitet sie für eine optimierte Steuerung aktiver Systeme in Fahrwerk, Lenkung, Bremse und Antrieb auf. So optimiert CubiX das Fahrverhalten zentral.
Erste kabellose Drehmomentmessung für Antriebswellen
15.01.2024 | Mit dem Kitorq DS hat Kistler das erste Drehmomentmesssystem für Fahrzeugachswellen mit drahtloser Datenübertragung entwickelt. Über dem Dehnmessstreifen-Sensor sitzt der Sender, der sich mittels Adapter auf der Antriebswelle befestigen lässt. So ist die Einheit einfach abnehmbar.
Gleichstrommotor als Multitalent für moderne Fahrzeuge
31.03.2022 | Der bürstenlose Gleichstrommotor ist eine Schlüsselkomponente für viele Anwendungen im Fahrzeug. Man findet den nur etwa 5 cm kleinen EC Motor in Antrieb bis zur Lenkung. Schaeffler entwickelt und fertigt ab sofort Gleichstrommotoren in Bühl. Damit steigt der Automobilzulieferer in ein wachsendes Geschäftsfeld ein.
Face Spline Gelenktechnologie für Radnabe ohne Zapfen
05.06.2020 | GKN Automotive bietet mit seiner Face Spline Gelenktechnologie eine noch leichtere und leistungsfähigere Variante für aktuelle und zukünftige Antriebslösungen im Automobil. Üblicherweise wird das Gelenk einer Seitenwelle über eine Zapfenverzahnung mit der Radnabe verbunden. Die Face Spline Technologie ersetzt den Zapfen durch eine Verzahnung auf der Stirnseite des Gelenks.
Von dieser Technologie leitet sich der Name Face Spline ab. Die Frontverzahnung von Gelenk und Radnabe greifen ineinander und werden durch den Konus des Face Spline-Gelenks zentriert. Eine Befestigungsschraube sichert die Bauteile und verbindet sie kraftschlüssig.
Features und Vorteile des Face Spline Designs
Das Face Spline Konzept ist patentiert. Immer mehr Automobilisten setzen die Technologie ein, um Emissionsziele und Downsizing umzusetzen. Sie nutzen es zudem für drehmomentstarke Turboantriebe und Elektromotoren sowie daraus resultierende funktionsoptimierte Bauteildesigns.
Das Bauteil ist weniger komplex als bisher. Dadurch wird die Bauweise kompakter und leichter. Die Frontverzahnung stellt eine breitere Fläche als die Langzapfenlösung zur Verfügung. Das erlaubt die Übertragung höherer Drehmomente. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen sind das bis zu 50 % mehr. Erstmontage und Wartung werden durch die Frontfixierung einfacher. Eine spielfreie Verbindung zur Radnabe wird sichergestellt. Zudem erlaubt ein raumsparender Membranfaltenbalg einen Beugewinkel von bis zu 25 Grad.
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Das Face Spline Design eignet sich optimal für den Antriebsstrang der Zukunft. Die Gewichtseinsparung am Rad unterstützt darüber hinaus spürbar den Fahrkomfort, weil die ungefederten Massen um ca. 20 % geringer sind. Die GKN Automotive ST-Technologie (Sideshaft Twin Ball mit S-förmiger Kugellaufbahn) verringert den inneren Reibwiderstand im Gelenk. Das hat zusätzliche positive Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch.
Gesamtkonzept Radnabe, Gelenk, Welle
Die eigentliche Welle bietet weiteres Potential zur Effizienzsteigerung. GKN kombiniert das Face Spline Gelenk mit einer hohl ausgeführten Monoblock-Welle. Diese gestattet höchste Torsionssteifigkeit und Stabilität bei minimalem Gewicht. Von dem Doppeleffekt profitieren Verbrauch und Fahrkomfort. Das Gesamtsystem Face Spline Gelenk – Monoblock Hohlwelle ist so überzeugend, dass führende Hersteller besonders bei ihren Allradmodellen exklusiv auf die GKN Automotive Technologie setzen.
„Die steigende Verwendung unserer Face Spline und Monoblock Technologien im Erstausrüstungsgeschäft verspricht für den Aftermarket ein zunehmendes Umsatzpotential. Als Entwickler können wir unser Face Spline Programm nun ebenfalls dem Ersatzteilmarkt anbieten“, kommentiert Frank Hürter, Commercial Director Automotive Aftermarket. „Damit kann die freie Werkstatt auch weiterhin die modernsten Fahrzeuge instandsetzen und sich über die effiziente, einfache und zuverlässige Montage freuen.“
Fortschrittliche Radmodul Konzepte für autonome Fahrzeuge
18.12.2019 | Driv, ein Unternehmen von Tenneco, und mehrere Forschungspartner haben ein Mobilitätsstipendium aus den Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen der Europäischen Union erhalten, das in die Entwicklung und das Testen fortschrittlicher Radmodul-Konzepte für autonome Fahrzeuge fließen soll.
Driv wird im Rahmen des Projektes Owheel mit dem Londoner Technologieunternehmen Arrival Ltd. Arrival, Entwickler und Hersteller von Elektrofahrzeugen der Generation 2.0., sowie mit Universitäten und Industrieorganisationen zusammenarbeiten.
Ziel des Projektes ist die Abgabe von Empfehlungen zur Verbesserung von Fahrdynamik und Fahrkomfort durch innovative Radmodul-Konstruktionen. Die teilnehmenden Partner werden vier zukunftsweisende Radmodul-Konzepte entwickeln und deren Leistung bewerten – darunter ein passives Radmodul mit statischer Reifenpositionierung, ein passives Kompositmodul, eine aktive Ausführung mit herkömmlicher Fahrdynamik-Regelung sowie eine weitere aktive Version mit integrierter Reifenpositions-Regelung.
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Auf diese Weise soll zukünftig der Fahrkomfort in autonomen Fahrzeugen verbessert werden. Neben dem gemeinsamen Entwerfen von Entwicklungskonstruktionen werden die Projektpartner umfassende Simulationsstudien durchführen und die einzelnen Konzepte in der Praxis erproben.
Umzug der Komponenten von der Motorhaube ins Rad
23.09.2019 | REE hat auf der IAA eine flache und modulare Plattform vorgestellt, welche die Bauart und -weise von Elektrofahrzeugen grundlegend verändert. Zusammen mit dem strategischen Partner Musashi Seimitsu leistet das Unternehmen Pionierarbeit für die Zukunft der Elektromobilität und treibt so eine breitere Anwendung der Fahrzeugelektrisierung voran.
Durch die Integration aller bisher unter der Motorhaube des Fahrzeugs befindlichen Komponenten in das Rad bietet REE optimale Designfreiheit, mehrere Karosseriekonfigurationen auf nur einer Plattform, reduzierte Fahrzeuggröße und -gewicht sowie mehr Energie und Betriebseffizienz.
Der einzigartige Ansatz von REE platziert Motor, Lenkung, Aufhängung, Antriebsstrang, Sensorik, Bremsen, Thermosysteme und Elektronik strategisch in das Rad und schafft so eine wirklich flache Plattform. Dieses Design bietet einen niedrigen Schwerpunkt zur Maximierung der Effizienz und unterstützt die Agilität und Stabilität des Fahrzeugs. Die Innovation reduziert den Platzbedarf und das Gewicht eines Fahrzeugs drastisch und verbessert sowohl die Energieeffizienz als auch die Leistung.
Das Rad neu erfunden
„Die Konzepte der Vergangenheit sind begrenzt und schränken die Fähigkeit der Automobilindustrie ein, die angestrebte elektrische und autonome Realität zu realisieren", sagte Daniel Barel, Mitbegründer und CEO von REE. Bisher hat die Industrie durch schrittweise Verbesserungen am traditionellen Design des Kraftfahrzeugs gearbeitet. Gemeinsam mit Musashi entwerfen wir die Zukunft der Automobilindustrie neu und beschleunigen die Automobilrevolution, indem wir das Rad buchstäblich neu erfinden."
Hiroshi Otsuka, CEO von Musashi ergänzt: „Musashi und REE teilen eine Vision für die Zukunft der Automobilplattformen – eine emissionsfreie, energieeffiziente, modulare Plattform mit optimiertem Footprint. Gemeinsam verwirklichen wir diese Vision und freuen uns, die Ergebnisse dieser Partnerschaft zum ersten Mal in Europa zu präsentieren."
Eine Plattform: vom Premiumfahrzeug bis zum Lkw
Die Plattform von REE bietet Automobilherstellern, Mobilitätsanbietern und Zulieferern eine maßgeschneiderte Lösung. Basierend auf einem neuartigen Viermotorsystem, das eine aktive Höhennivellierung, Steer-by-Wire und ein intelligentes Vierganggetriebe beinhaltet, bietet die REE-Technologie die Grundlage für jede Art von Fahrzeug, von einem Hochleistungsauto, das in der Lage ist, 0 bis 100 km/h in weniger als 3 s zu erreichen, bis hin zu einem Geländewagen mit fortschrittlicher aktiver Fahrwerkstechnologie. Die Plattform kann auch als Basis für ein Robotertaxi oder sogar für einen 10-t-Überland-Lkw verwendet werden.
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Die Anpassung des universellen Frameworks von REE wird mehrere Plattformen für OEMs ersetzen und zu erheblichen Einsparungen führen. Das Design und die Validierung jeder Plattform kostet die Hersteller traditionell Milliarden von US-Dollar. Indem sie es ihnen ermöglichen, eine Plattform für alle ihre Fahrzeuge zu nutzen, werden die Kosten gesenkt und Leistung, Sicherheit, Komfort und Energieeffizienz drastisch verbessert.
Leichte verstellbare Lenksäule mit verbessertem Crashverhalten
04.03.2019 | NSK hat eine höhen- und längsverstellbare Lenksäule entwickelt, die sich durch ein optimiertes Crashverhalten auszeichnet. Außerdem ist sie leichter – das trägt zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs bei. Aufgrund der verbesserten Vibrationsdämpfung erhöht sich zudem der Lenkkomfort vom Lenkrad.
Ein neu entwickeltes Crashelement, das als Sollbruchstelle dient und die Voraussetzung für das Einteleskopieren der Lensäule schafft, verringert die Varianz bei der Auslösung im Crashfall vom Fahrzeug um 25 %. Erreicht wird dies durch die Verlagerung des Crashelementes von der Halterung des Bauteils auf die Außenhülle der Lenkwelle. Das führt dazu, dass die Aufprallkraft, bei der das Crashelement auslöst und ein Nachgeben der Lenksäule bewirkt, genauer definiert werden kann. Der Fahrer wird so bei einem Aufprall auf das Lenkrad besser geschützt.
Energieaufnahme im Crash exakt definierbar
In einem solchen Fall schieben sich die Elemente der Lenkwelle ineinander, wobei der mittlere Teil an seinem Platz bleibt. Die Aufprallkraft kann somit zuverlässig und reproduzierbar absorbiert werden. Bei konventionellen Lenksäulen hingegen löst sich das Mittelstück bei einem Crashfall. Dabei lässt sich die Energieaufnahme der Lenksäulen nicht so exakt definieren wie bei der neuen Konstruktion.
Die Software CubiX von ZF sammelt Sensorinformationen aus dem gesamten Fahrzeug und bereitet sie für eine optimierte Steuerung aktiver Systeme in Fahrwerk, Lenkung, Bremse und Antrieb auf. So optimiert CubiX das Fahrverhalten zentral.
Die digitale Steuerung und die Algorithmen beeinflussen die Fahrzeugdynamik und passen das Fahrverhalten an verschiedene Situationen an. Dies ist ein wesentlicher Bestandteil der zukünftigen Entwicklung von Fahrwerksystemen, die immer intelligenter und vernetzter werden.
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Die Software CubiX von ZF sammelt Sensorinformationen aus dem gesamten Fahrzeug und bereitet sie für eine optimierte Steuerung aktiver Systeme in Fahrwerk, Lenkung, Bremse und Antrieb auf. So optimiert CubiX das Fahrverhalten zentral.
Die digitale Steuerung und die Algorithmen beeinflussen die Fahrzeugdynamik und passen das Fahrverhalten an verschiedene Situationen an. Dies ist ein wesentlicher Bestandteil der zukünftigen Entwicklung von Fahrwerksystemen, die immer intelligenter und vernetzter werden.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: GKN, Kistler, NSK, REE, Schaeffler, Tenneco, ZF.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.