Wintertest in Schweden Völlig reibungslos

Auf einem zugefrorenen See im schwedischen Teil Lapplands betreibt ZF im Winter eine Teststrecke. Wir haben uns auf das Glatteis führen lassen und nachgefragt: Wie werden hier am Polarkreis neue Brems- und Lenkungssysteme getestet – und welche Erkenntnisse lassen sich daraus gewinnen?

Mit einem hellen Surren dreht sich der Bohrer ins Eis des Västra Kikkejaur-Sees. Bodo Barth steht dabei und beobachtet den Vorgang genau. Wie immer muss der Leiter des ZF-Testcenters in Arvidsjaur um den Jahreswechsel herum entscheiden, ob der Fahrbetrieb auf dem See aufgenommen werden kann. Erforderlich ist dafür vor allem eine Eisdicke von mindestens 40 Zentimetern, aber das Eis muss auch die richtige Beschaffenheit haben. „Die Dicke messen wir mit einem mobilen Radargerät, das wir mit einem Scooter über den See ziehen“, berichtet Barth. „Mit diesen Daten erstellen wir dann am Computer Profilkarten.“ Erst wenn alle Parameter einen sicheren Betrieb gewährleisten, gibt er den Startschuss.

Ab dann stehen den Ingenieuren auf dem Prüfgelände mehr als eine Million Quadratmeter bearbeitete Strecken mit unterschiedlichem Reibwert zur Verfügung. Das ist wichtig, weil die Entwickler mit den Messdaten, die bei unterschiedlichen Reifenwiderständen gewonnen werden, Bremsen und Lenkung optimal abstimmen und das Zusammenspiel einzelner Komponenten bestmöglich testen können. „Bei der Entwicklung eines Regelsystems für die Bremse spielen viele Faktoren eine Rolle, etwa das Zusammenspiel von elektromechanischen und hydraulischen Systemen oder die Interaktion der Bremse mit dem Motor“, erklärt Manfred Meyer, Vice President Global Breaking Engineering. „Wenn wir eine Vollbremsung auf Asphalt mit hohem Reibwert testen, dann steht das Fahrzeug nach wenigen Sekunden. Eine polierte Eisfläche hat aber einen sehr niedrigen Reibwert, und das Fahrzeug kommt erst nach einer um den Faktor fünf längeren Zeit zum Stehen und legt dabei eine weitaus längere Strecke zurück.“ Die Tests auf Eis und Schnee wirken also wie eine Zeitlupe.

Ideale Voraussetzungen

Dieser Prototyp verfügt über die elektrische Servolenkung Dual Pinion EPS und die aktive Hinterachskinematik AKC.

Genau deswegen schaffen Barth und seine Leute die Voraussetzungen für solche Tests im hohen Norden, nur etwa 100 Kilometer südlich des Polarkreises. Die Testfahrbahnen befinden sich etwa zur Hälfte auf der Eisfläche des Sees und zur Hälfte auf präparierten Strecken an Land. Den größten Anteil machen Schneefahrbahnen aus, die einen mittleren Reibwert haben; es gibt aber auch mehrere Strecken auf poliertem Eis für Testfahrten mit extrem niedrigen Reibwert. Außerdem verfügt das Testgelände über beheizte Asphaltfahrbahnen, die zum einen für Referenztests dienen, auf denen aber auch sogenannte „My-Split-Fahrten“, benannt nach dem Reibungskoeffizienten „My (μ)“, durchgeführt werden können. Dabei sind zwei Räder auf Asphalt und die beiden anderen auf Eis oder Schnee – ideal etwa zum Testen von Antriebsschlupfregelungen oder Antiblockiersystemen.

Von den Zeitlupenbedingungen profitieren nicht nur die Entwickler der Bremsen, sondern auch der aktiven und passiven Sicherheitssysteme insgesamt. Wann ist der optimale Zeitpunkt, einen Gurtstraffer vorzuspannen? In welcher Intensität ist dies erforderlich? Wie lege ich die elektronische Stabilitätskontrolle aus?

Video: Brems- und Lenkungstests in Schweden

Video: Schnee und Eis, so weit das Auge reicht. Am Polarkreis testet ZF im Winter neue Brems- und Lenkungssysteme

Die Hinterachslenkung überzeugt

Ein großes Thema ist auf dem Testgelände derzeit auch die aktive Hinterachskinematik (Active Kinematics Control, AKC). Die Entwickler von ZF haben dazu in einem Versuchsfahrzeug die ursprüngliche Hinterachse durch eine neu entwickelte, modulare Hinterachse mit aktiver Hinterachslenkung ersetzt. Die Vorderachse ist mit der elektrischen Dual-Pinion-Servolenkung, also einer Variante einer elektromechanischen Lenkung, ausgestattet. Bei niedrigen Geschwindigkeiten bewegt AKC die Hinterräder in Gegenrichtung zum Lenkeinschlag der Vorderräder und erreicht damit mehr Agilität und einen kleineren Wendekreis. Ab etwa 60 km/h ändert sich das Prinzip: Jetzt lenkt AKC die Hinterräder in die gleiche Richtung wie vorne, um die Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse zu verringern und dem Fahrzeug so zu mehr Stabilität zu verhelfen.

Auf dem Monitor können die Ingenieure die Einschläge an Vorder- und Hinterachse verfolgen.

Im Versuchsfahrzeug lässt sich die Hinterachskinematik zu- und abschalten, um das Fahrverhalten direkt vergleichen zu können. Das Ergebnis ist beeindruckend: Trotz eines geringen, maximalen Lenkwinkels von nur bis zu fünf Grad an der Hinterachse hält das AKC-System das Fahrzeug bei abgeschaltetem ESC und – von einem Amateur-Fahrer gelenkt – noch bei mehr als 80 km/h sicher auf der Rundstrecke auf dem Eissee. Ohne AKC hingegen gerät das Fahrzeug schon bald ins Schlingern, noch bevor die 80 km/h erreicht sind. Neben Stabilität und Agilität bieten solche Systeme gerade mit Blick auf das automatisierte Fahren noch weitere Chancen. „Bislang nutzt das Versuchsfahrzeug nur das Winkelsignal von der Vorderachse“, erläutert Frank Berger, Leiter Entwicklung Mechatronische Systeme in der ZF Business Unit Achssysteme. „Durch die Integration weiterer Funktionen zwischen Vorder- und Hinterachse und die Erweiterung auf das Bremssystem können aber beispielsweise autonom fahrende Autos über Hinterachse und Bremsen gesteuert werden, um ein aus Sicherheitsgründen erforderliches, redundantes Lenksystem zu haben.“

Bis zu 130 Ingenieure vor Ort

Während der Saison, die von November bis Mitte April dauert, arbeiten zeitgleich bis zu 130 Ingenieure von ZF an der Auslegung von Systemen für die aktive und passive Sicherheitstechnik. Sie sind in einem Technical Center mit 35 Büros untergebracht und über eine Standleitung mit den anderen ZF-Standorten verbunden. „Die Projektteams sind während der Saison dauerhaft hier, wobei einzelne Mitarbeiter nach zwei bis drei Wochen für einige Zeit an ihren Heimatstandort zurückreisen“, berichtet Bodo Barth.

Irgendwann nach Ostern kommt der Frühling auch nach Lappland. Dann schließt Bodo Barth die Anlage ab und fliegt zurück nach Deutschland. Doch auch im Sommer, wenn Angler und Paddler hier oben das Ruder übernehmen, ist er manchmal in Arvidsjaur – wenn neue Strecken und Anlagen gebaut oder bestehende gewartet werden müssen. Damit der Testbetrieb auch im nächsten Winter völlig reibungslos abläuft.

Die Arbeiten gehen auch nach Sonnenuntergang weiter.

Fotos: ZF

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