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Wendig in die kleinste Parklücke

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Schmale Innenstadtstraßen oder ungünstig positionierte Parkhausschranken treiben auch routinierten Autofahrern den Schweiß auf die Stirn. ZF verbindet smarte Software mit innovativer Aktuatorik, um die Manövrierbarkeit von Pkws zu verbessern.
Kathrin Wildemann,
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Kathrin Wildemann gehört seit 2016 zum festen Autorenteam bei ZF. In On- ebenso wie in Offline-Beiträgen beschäftigt sie sich bevorzugt mit Elektromobilität und anderen Nachhaltigkeitsthemen.
Wenn es um die Mobilität der nächsten Jahre geht, wird der Traum vom privaten Robotaxi in der heimischen Garage vorerst ein solcher bleiben: Bis auf Weiteres werden Autofahrer das Lenkrad allenfalls kurzfristig aus der Hand geben können. Stattdessen konzentriert sich die Automobilbranche auf fortschrittliche Assistenzsysteme (ADAS), die den Kunden mehr Komfort und Sicherheit bieten.

Während der Fokus in diesem Bereich oft auf Abstands-Tempomaten und Notbremsassistenten liegt, die bei langen Überlandfahrten Monotonie und gefährliche Crashs verhindern sollen, bietet auch das andere Ende der Geschwindigkeitsskala deutliches Verbesserungspotenzial: Überfüllte Parkhäuser, winzige Parklücken oder verwinkelte Innenstadtstraßen zählen für viele Fahrer zu den größten Stressfaktoren im Straßenverkehr. Zur Enge der Parklücke kommen die sich hinter dem eigenen Heck drängelnden Nachfolger. Entsprechend zählen Park- und Rangierunfälle zu den häufigsten Gründen für Dellen, Schrammen und sogar größere Schäden. In Deutschland machen sie knapp 40 Prozent aller Autounfälle aus. ADAS wie Einpark- und Rangierassistenten stehen daher hoch im Kurs.

Smarte Software braucht innovative Hardware

Smarte Software braucht innovative Hardware

Mit seinem branchenweit einzigartigen Produktportfolio bietet ZF Lösungen für alle diese Anwendungsfälle – von Sensorik über smarte Steuerungssysteme bis hin zu innovativer Aktuatorik. Letztere wird es immer brauchen, da nur die Hardware sicherstellt, dass alle Steuerungsbefehle im Auto präzise umgesetzt werden und die Fahrer eine möglichst einfache und komfortable Kontrolle über den Wagen haben. Das gilt insbesondere für die Manövrierbarkeit: Als Spezialist für Vehicle Motion Control setzt ZF auf seine langjährige Fahrwerkserfahrung, um zukünftige Modelle noch wendiger zu machen.

Vorderachskonzept EasyTurn: U-Turn statt Dreipunktwendung

Vorderachskonzept EasyTurn: U-Turn statt Dreipunktwendung

Das Paradebeispiel für eine solche Hardware-Innovation ist das Federbein-Achskonzept EasyTurn. Mit dem neuartigen Konzept verdoppelt ZF den möglichen Einschlagswinkel aktueller Vorderachsen von etwa 40 Grad auf bis zu 80 Grad. Diese Radposition macht auch aus größeren Fahrzeugmodellen wendige Flitzer, die in jede Parklücke schlüpfen und bei Bedarf in einem Fußballtor wenden können – per U-Turn statt mühsamer Dreipunktwendung. So reduziert EasyTurn beispielsweise der Wendekreis eines typischen Mittelklasse-Pkws von zehn auf sieben Meter. Ganz nebenbei zahlt das neue System auf den aktuellen Trend zur emissionsfreien Mobilität ein: „EasyTurn eignet sich für Fahrzeuge mit Heckantrieb, wie er bei E-Autos gängig ist. Und es ist absolut volumensegmenttauglich, weil es als MacPherson-Achse kompatibel mit rund 80 Prozent der heute gängigen Plattformen ist,“ sagt Knut Heidsieck, Leiter der Achssystem-Entwicklung im Systemhaus Vehicle Motion Control.
Der Fahrer im EasyTurn-Auto profitiert zusätzlich von der umfassenden Systemkompetenz von ZF. Denn das Achskonzept funktioniert noch besser in Kombination mit dem Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW). Da bei SbW keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe mehr besteht, ist der Einschlagwinkel der Räder grundsätzlich unabhängig von der Lenkradbewegung. „Weil EasyTurn einen extrem hohen Einschlagswinkel bietet, würde bei einer klassischen Lenkung schon eine kleine Lenkradbewegung einen großen Ausschlag verursachen. Mit SbW können wir die Lenkung je nach Fahrgeschwindigkeit unterschiedlich reagieren lassen, sodass die Lenkung bei hohem Tempo weniger empfindlich ist als beim Rangieren,“ erklärt Heidsieck.

Hinterachslenkung AKC: bessere Manövrierbarkeit in allen Fahrsituationen

Hinterachslenkung AKC: bessere Manövrierbarkeit in allen Fahrsituationen

Am anderen Fahrzeugende spielt ein Klassiker aus dem ZF-Portfolio in Sachen Manövrierbarkeit seine Stärken auf eine neue Weise aus: Die Hinterachslenkung Active Kinematics Control (AKC) stabilisiert das Fahrzeug nicht nur bei hohen Geschwindigkeiten mit einer verbesserten Fahrdynamik, sondern verringert bei niedrigem Tempo den Wendekreis und ermöglicht es, das Auto seitwärts zu bewegen. Beim Rangieren auf engem Raum ist das ein unschlagbarer Vorteil, den sich Assistenzsysteme zu Nutze machen können. Wie das aussehen kann, demonstriert ZF mit „Zig-Zag Motion“: Der smarte Rangierassistent für Elektroautos verbindet AKC, die elektrische Vorderachslenkung von ZF (EPS) sowie den E-Antrieb mit einem Algorithmus, der das Fahrzeug in Rekordzeit seitwärts umpositionieren kann – etwa wenn das Heck aus der Parklücke am Straßenrand auf die Fahrbahn ragt. „Wir haben insgesamt 32 Manöver identifiziert, wo Zig-Zag Motion eine knifflige Fahrsituation mühelos auflösen kann. Sie unterstützen nicht nur beim Ein- und Ausparken, sondern erleichtern bei einem Stau die Bildung einer Rettungsgasse oder helfen dem Fahrer, eine ungünstig positionierte Parkhausschranke zu erreichen,“ so Volker Vogel, der als Projektleiter für die Entwicklung von Zig-Zag Motion zuständig ist.
Gleichzeitig entwickelt ZF die AKC kontinuierlich weiter, um sie noch leistungsfähiger zu machen. Während die aktuelle Serienversion der Hinterachslenkung einen Einschlagwinkel von bis zu vier Grad ermöglicht, kommt der im „Zig-Zag Motion“-Innovationsfahrzeug verbaute Prototyp bereits auf acht Grad. Langfristig rechnen die Ingenieure mit bis zu 10 Grad. Gerade mit Blick auf den Einsatz in E-Fahrzeugen haben sie auch die Effizienz der AKC im Blick. Die ist aus Sicherheitsgründen bisher als selbsthemmendes System ausgelegt, was dafür sorgt, dass bis zu 80 Prozent der benötigten Energie durch Reibung verloren gehen. Um diese Verluste zu reduzieren, soll die AKC zukünftig eine ähnliche ausfallsichere Lösung nutzen, wie ZF sie gerade für SbW-Vorderachslenksysteme entwickelt.

Bereit für die Mobilität von morgen

Bereit für die Mobilität von morgen

Insgesamt ist klar: Um die Vorteile der innovativen Aktuatoren voll ausspielen zu können, steht für ZF die Einbindung in die Gesamtsteuerung des Fahrzeugs sowie die Vernetzung mit anderen Teilsystemen im Vordergrund. Dank einheitlicher und offener Schnittstellen lassen sich sowohl EasyTurn als auch AKC problemlos in unterschiedliche Plattformen und Kontrollsysteme integrieren, beispielsweise in ZFs Vehicle-Motion-Control-Plattform cubiX, aber auch in herstellereigene Lösungen. Bei Bedarf ließe sich so etwa eine Zig-Zag Motion App entwickeln, mit der der Fahrer das Auto vom Smartphone aus ein- und ausparken lassen kann – Manövrierbarkeit per Fingertipp.

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