Das federleichte Fahrgefühl

Automotive-Sektor | Bodenwellen, Betonfugen, Schlaglöcher: Für Autofahrer und ihre Mitreisenden können sie zum Albtraum werden. thyssenkrupp Bilstein möchte diesem Ärgernis ein Ende bereiten: Um jede Autofahrt so sicher und bequem wie möglich zu machen, entwickelt der Automotive-Experte elektronische Dämpfersysteme, die dank intelligenter Datenverarbeitung genau dann ihre Federkraft einsetzen, wenn sie vonnöten ist. Mehr noch: Dämpfer, die selbständig Straßen lesen, sind auch für die Zukunft des autonomen Fahrens eine der entscheidenden Grundvoraussetzungen.

Der Wagen ruckelt, hoppelt, schuckelt oder schaukelt. Vertikaldynamik nennen Fachleute diese Kräfte und Bewegungen, die in Form von Schwingungen auf die Insassen einwirken. Die Vertikalkräfte bestehen im Wesentlichen aus Feder- und Dämpferkräften, die dafür sorgen, dass die Karosserie relativ zum Fahrwerk abgestützt wird und die Bewegungen des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn in Grenzen gehalten werden. Die Feder nimmt dabei die Schläge, die von der Straße kommen, auf und setzt sie in Schwingungen um. Die Stoßdämpfer gleichen die Schwingungen aus und sorgen für eine ruhige, sichere Fahrt. Ohne sie würden die Räder eines Fahrzeugs bei Straßenunebenheiten rasch die Bodenhaftung verlieren.

Nicht Stoß-, sondern Schwingungsdämpfer

Die Stoßdämpfer – die korrekte Bezeichnung lautet eigentlich Schwingungsdämpfer – wirken auch gegen Flieh-, Brems- und Beschleunigungskräfte. Ein herkömmlicher Dämpfer reagiert dabei auf die Impulse, die ihm die Straße liefert. Was aber wäre, wenn der Dämpfer seine Arbeit vorausschauend verrichten könnte? Wenn er sähe, wann eine Bodenwelle naht, und er seine Dämpfkraft dann punktgenau einsetzen könnte? Wenn er wüsste, wie schnell und in welchem Winkel eine Kurve durchfahren wird, und er darauf unmittelbar reagieren kann? Hier kommt Andreas Rohde ins Spiel. Er leitet den Bereich Innovation und Technologie bei thyssenkrupp Bilstein. Mit seinem Team forscht er zum einen daran, die Dämpfwirkung noch präziser auf die Räder zu übertragen, und zum anderen, die vielen Daten, die ein fahrendes Auto in jeder Sekunde liefert, so effizient zu filtern, dass die Fahrzeugsteuerung die richtigen Befehle zum richtigen Zeitpunkt an die Dämpfer sendet.

Der Dämpfer, der mitdenkt

Aktueller Stand der Technik sind dabei sogenannte semi-aktive Dämpfer. Sie sind dank hochentwickelter Software in der Lage, die Daten, die die Sensoren am Fahrzeug erheben, in Millisekunden umzusetzen. thyssenkrupp Bilsteins High-end-System heißt DampTronic sky. Dabei sind an jedem der vier Dämpfer zwei Ventile angebracht, die die Dämpfwirkung stufenlos verstellen können. Eins reguliert den Dämpfer beim Ausfedern, das andere beim Einfedern. So wird für jedes einzelne Rad zu jedem Zeitpunkt die optimale Dämpfung erreicht. „Wenn Sie beispielsweise mit den Vorderreifen über eine Bremsschwelle fahren, wird diese Information zusammen mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Höhe und Breite der Schwelle erfasst und verarbeitet“, erklärt Rohde. Die Dämpfer der hinteren Räder könnten dann durch die jeweils zwei Ventile punktgenau reagieren, zuerst in der Druck-, dann in der Zugstufe. „Wir wissen, wie jeder einzelne Dämpfer in jeder beliebigen Fahrsituation eingestellt sein muss, um eine optimale Leistung zu entfalten“, so Rohde. Eine Herausforderung ist die Verarbeitung der Fahr- und Fahrzeugdaten. „Wir forschen ständig daran, unsere Algorithmen zu verbessern, damit sie möglichst schnell aus den Millionen Informationen die für die Dämpfung des Wagens relevanten herausfischen.“ Denn die Datenflut wird noch zunehmen: durch Kameras am Fahrzeug, durch Car-to-Car-Kommunikation und Datenübertragung via Satellit.

Heute schon an Morgen denken

Noch sei das aber Zukunftsmusik, so Rohde. Genauso wie das autonome, also fahrerlose Fahren, das viele Automobilhersteller derzeit erproben. Doch es versteht sich von selbst, dass thyssenkrupp Bilstein darauf vorbereitet sein will. Denn in Autos, die ohne Fahrer auskommen, sind die Anforderungen an die Dämpfung noch höher. Um der Reisekrankheit, auch „Motion Sickness“ genannt, vorzubeugen, aber auch aus Fahrsicherheitsgründen muss die Karosserie so unempfindlich wie möglich gegenüber Schwingungsanregungen sein. Am besten, die Insassen spüren Bodenwellen, das Durchfahren von Kurven, Bremsen und Beschleunigen überhaupt nicht. „Wir versuchen herauszufinden, welche Kräfte und Beschleunigungen beim Fahren auf den Körper einwirken und zusammen mit anderen Sinneswahrnehmungen die Motion Sickness begünstigen“, sagt Andreas Rohde. „Dann können wir unsere Fahrdynamikregelung weiter verbessern und optimal anpassen.“ Und vielleicht fühlt sich eine Autofahrt dann irgendwann so ruhig an wie die Reise im Zug.
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Auf dem #engineered-Blog berichtet thyssenkrupp in den Wochen bis zur IAA über Themen, mit denen das Unternehmen die Zukunft des Automobils mitgestaltet. Schließlich bietet der Konzern seit über 100 Jahren Automotive-Lösungen, die immer wieder wegweisend für die Geschichte des Automobils waren. Auf der IAA 2017 konzentriert sich thyssenkrupp dabei insbesondere auf vier Innovationsthemen: intelligente Fahrwerke, Elektromobilität, autonomes Fahren sowie innovative Montage- und Herstellungsverfahren. In den kommenden Wochen stellen wir Menschen vor, die an zukunftsweisenden Produkten und Werkstoffen bauen, zeigen erfolgreiche Kooperationen mit großen wie kleinen Kunden und gewähren exklusive Einblicke in die Zukunft des Unternehmens thyssenkrupp. https://www.thyssenkrupp.com/automobil