Belastbare Leitungen für aktive Fahrwerksregelung

Zahlreiche Fahrzeughersteller arbeiten derzeit an Systemen zur aktiven Fahrwerksregelung in Personenkraftwagen. Waren diese Systeme früher beinahe ausschließlich Premiumfahrzeugen vorbehalten, etablieren sie sich mittlerweile zunehmend in der unteren Mittelklasse und sogar in der Kompaktklasse. Aus gutem Grund: Schließlich gewährleisten derartige Systeme einen besonders hohen Komfort für den Endkunden. Sie erhöhen die Sicherheit und ermöglichen gleichzeitig eine sportliche Fahrweise. Außerdem kann ein Absenken der Karosserie bei Autobahnfahrten den Luftwiderstand senken und damit den Verbrauch sowie den Schadstoffausstoß reduzieren. Das internationale Technologieunternehmen Continental unterstützt die Hersteller dabei mit Leitungen, die den hohen Anforderungen in diesen Systemen gerecht werden.

Das Öl, das die Schlauchleitungen transportieren, steuert die Dämpfer je nach Fahrsituationen unterschiedlich an, um so ihre Dämpfungseigenschaften zu verändern. Dazu muss das Öl sehr schnell ein hohes Druckniveau bereitstellen. Dieser hohe Druck wird benötigt, um der Fahrzeugmasse entgegenzuwirken und den Kräften, die während der Fahrt am Fahrzeug auftreten.

Neben dem hohen Druck waren es vor allem die zusätzliche Materialbelastung durch die extrem engen Biegeradien, die im Lastenheft des Anwenders gefordert wurden, und das kritische Tieftemperaturverhalten der Schläuche, welche die Schlauchentwickler vor große Herausforderungen stellten. Die engen Biegeradien kommen dadurch zustande, dass die aktiven Fahrwerke deutlich mehr Bauraum benötigen als Standardfahrwerke. Schließlich muss zusätzlich zu den Federn und den Dämpfern auch noch die entsprechende Sensorik untergebracht werden. Dadurch kann es vor allem im Radkasten richtig eng werden. Zum anderen verlieren die Schläuche bei -35 Grad Celsius an Flexibilität, weshalb mit den Prüfungen das Kaltstartverhalten simuliert wird.

Im engen Austausch mit dem Anwender war hier die langjährige Erfahrung des Schlauchherstellers gefragt, um eine Lösung zu entwickeln, die alle Anforderungen berücksichtigt. Um herauszufinden, wo die tatsächlichen Grenzen der in den Leitungen eingesetzten Schläuche liegen, entwickelte der Komponentenhersteller eigens einen Prüfstand, der sowohl annähernd die realen Fahrwerksbewegungen als auch den Temperaturverlauf simuliert. Dazu erstellte er zunächst ein virtuelles Prüfstandmodell. Die Einbaulage der Leitungen im Fahrzeug wurde dabei direkt aus dem 3D-CAD-Programm auf den Prüfstand übertragen.

Die Anforderungen an Druck- und Temperaturbelastungen lauteten: 160 bar Dauerdruck und kurzzeitig bis zu 180 bar im Bereich von -40 bis 130 Grad Celsius. Um dem zu genügen, passten die Entwickler die Polyamidinnenschicht der bisherigen Schläuche nochmals an. „Zusammen mit den Ergebnissen am Bewegungsprüfstand konnten so die Grenzen für die durch enge Bauräume vorgegebenen Biegeradien der Hydraulikschläuche gewaltig verschoben werden“, erklärt Markus Linzmaier, zuständig für Innovationsmanagement im Bereich Mobile Fluid Systems. Denn die Tests auf dem Prüfstand haben gezeigt, dass sich die Schläuche auch unter Dauerbelastung deutlich stärker biegen lassen, als es die vorangegangenen Berechnungen ergeben hatten.

Für den Schlauchhersteller hat sich diese Investition in eine aufwendige Vorentwicklung gelohnt. Denn den hier getesteten Leitungen erschließen sich weitere Anwendungsgebiete. „Auch für das stark gewachsene SUV-Segment könnte die aktive Fahrwerkregelung in Zukunft immer interessanter werden“, sagt Linzmaier. Schließlich können diese großen, schweren Fahrzeuge damit den Passagieren mehr Komfort und Sicherheit bereitstellen und zudem Kraftstoff sparen. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der SUVs verlangen geradezu nach unterschiedlichen, auf die jeweiligen Anforderungen angepasste Fahrwerkseinstellungen.

„Der Trend zur Fahrwerksregulierung ist mehr als eine Eintagsfliege“, sagt Linzmaier. Der Innovationsmanager ist davon überzeugt, dass sie bald schon eine Selbstverständlichkeit unter den Fahrerassistenzsystemen sein wird. Nicht zuletzt deshalb, weil sie den Fahrzeugherstellern hilft, die immer anspruchsvolleren Kunden zufriedenzustellen, die Wert auf Komfort, Sportlichkeit und vor allem Sicherheit legen. Und anders als noch vor Jahren vermutet, kann die Hydraulik dabei weiter eine wichtige Rolle spielen. Denn eine rein elektronische Fahrwerksregelung ist derzeit noch nicht in der Lage, die großen Fahrzeugmassen in der geforderten Geschwindigkeit zu bewegen – darüber hinaus wäre sie auch sehr viel teurer als eine elektrohydraulische Regelung.

Auch bei Elektrofahrzeugen könnte die Fahrwerksregelung bald schon zum Standard gehören. Gerade bei langen Autobahnstrecken würde ein durch Absenken der Karosserie verringerter Stromverbrauch die Reichweite deutlich verlängern – ein wichtiges Kaufargument für Endkunden.

„Mit unserem Bewegungsprüfstand haben wir nun die Möglichkeit, unterschiedliche Anwendungen zu testen und zusammen mit unseren Kunden maßgeschneiderte und leistungsfähige Lösungen zu entwickeln“, fasst Linzmaier zusammen. do