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Dämpfen mit System

Tags: Autonomes Fahren, Sicherheit, Technologie
Bei Fahrkomfort, Dynamik und Sicherheit setzt das aktive Dämpfungssystem sMOTION neue Maßstäbe. Der Prototyp ist eine Weiterentwicklung der bewährten Dämpfungssysteme von ZF, wie ein detaillierter Blick auf die Technik zeigt.
Martin Westerhoff, 30. August 2018
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Martin Westerhoff studierte Technikjournalismus und schreibt seitdem über Fahrzeuge und Technologien. Er hat ein Faible für Motorsport und Rennwagen.
Kein Zweifel, die Anforderungen an die Fahrzeugdämpfung sind hoch. Eine wesentliche Aufgabe von Dämpfern ist, den Fahrzeugaufbau beim Überfahren von Straßenunebenheiten möglichst rasch wieder zu beruhigen. Darüber hinaus müssen Dämpfer dafür sorgen, dass die Räder immer Bodenkontakt haben. Beide Aufgaben beeinflussen die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort erheblich. Zwar erhöht eine harte Dämpfung sowohl Fahrsicherheit und Fahrdynamik, doch nimmt dabei der Komfort für die Insassen ab. Andersherum gilt: Eine weiche Dämpfung steigert den Fahrkomfort, gleichzeitig leiden jedoch Fahrsicherheit und Fahrdynamik. Gefragt ist ein ausgewogenes Dämpfungsverhalten. Um diesen Spagat in allen Fahrzeugkategorien bestmöglich zu meistern, bietet ZF verschiedene Dämpfertypen.

Top-Ergänzung zu Standard-Dämpfern und semi-aktiven Dämpfern

Top-Ergänzung zu Standard-Dämpfern und semi-aktiven Dämpfern

In den Fahrwerken moderner Personenwagen stecken heute fast ausschließlich hydraulische Schwingungsdämpfer in Einrohr- oder Zweirohrbauweise. Damit verbunden ist immer ein Kompromiss aus sportlicher und komfortabler Abstimmung. Konstruktiv bestehen sie aus einem Zylinder, in dem sich ein Kolben aufwärts und abwärts bewegt, der dabei Öl durch Bohrungen oder Ventile verdrängt. Der Widerstand beim Durchströmen der Öffnungen bestimmt maßgeblich die Dämpfungseigenschaften. ZF bietet neben Standard-Dämpfern mit fester Kennlinie bereits seit mehr als 20 Jahren mit Continuous Damping Control (CDC) auch semi-aktive Dämpfungssysteme an. sMOTION – noch ein Prototyp – rundet als aktives System das Angebot nach oben ab.

Dämpfungssysteme für jeden Einsatzzweck

Dämpfungssysteme für jeden Einsatzzweck

Die unterschiedlich komplexen Dämpfungssysteme eröffnen Automobilherstellern die Freiheit, die gleiche Fahrzeugplattform je nach Modell, Motorisierung oder Ausstattung mit einem der Systeme auszurüsten. Die Entscheidung, welcher Dämpfer verbaut wird, ist auch davon abhängig, ob ein Mensch das Fahrzeug steuert oder ob es autonom fährt. Gerade beim autonomen Fahren wird ein aktives Fahrwerk wichtig werden, da hier der Fahrer nicht mehr permanent auf die Straße sieht. Für diesen Zweck bietet sMOTION, das noch nicht in Serie ist, einen spürbaren Gewinn an Komfort, Sicherheit und Fahrdynamik.

So funktioniert die Technik der drei Systeme

Standard-Zweirohr-Dämpfer

Standard-Zweirohr-Dämpfer

Die Kolbenstange des Zweirohr-Dämpfers ist an der Karosserie befestigt, sein Behälter an der Radaufhängung. Im Behälter befindet sich ein zweites Rohr, dessen vollständig mit Öl gefülltes Inneres den Arbeitsraum bildet. In diesem Zylinder bewegt sich der Kolben auf und ab. Der Abstand zwischen innerem Rohr und Behälter dient als Ausgleichsraum. Dieser ist nicht vollständig mit Öl gefüllt. Beim Einfahren der Kolbenstange nimmt er das aus dem Arbeitsraum verdrängte Öl auf. Der Boden des Arbeitsraums und der Kolben enthalten Ventile, die den Ölstrom in Zugrichtung (Kolben fährt aus) üblicherweise stärker drosseln als in Druckrichtung (Kolben fährt ein). Bewegt sich der Kolben nach oben, saugt er Öl aus dem Ausgleichsraum zurück in den Arbeitsraum.

Zweirohr-Dämpfer mit CDC-Ventilen

Zweirohr-Dämpfer mit CDC-Ventilen

Ein Dämpfer mit Continuous Damping Control (CDC) nutzt ein oder zwei elektrisch gesteuerte Magnetventile. Über die CDC-Ventile lässt sich der hydraulische Widerstand kontinuierlich variieren. Bietet das Ventil einen geringen Widerstand, erzeugt der Dämpfer eine weiche Dämpfung, bei hohem Widerstand eine harte Dämpfung.

Zweirohr-Dämpfer mit sMOTION

Zweirohr-Dämpfer mit sMOTION

Beim sMOTION-Dämpfer befördert eine elektrische Pumpe das Öl vom oberen Arbeitsraum in den unteren oder in Gegenrichtung. Damit wirken aktiv Kräfte. Ein Bypass vor der Pumpe ermöglicht, ab einer Frequenz von fünf Hertz zwei CDC-Ventile einzusetzen. Solch hochfrequente Anregungen entstehen beispielsweise beim Überfahren von Kanaldeckeln, Querfugen, rauem Asphalt oder Schotter. Wie System und Dämpfer funktionieren, zeigt die Animation.
So funktioniert sMOTION

In Kürze: Mit sMOTION ist ZF dabei, sein Portfolio an Dämpfungslösungen um ein aktives System zu ergänzen. Dieses System erfüllt die unterschiedlichsten Anforderungen in idealer Weise: Es sorgt für höchstmöglichen Fahrkomfort sowie für größtmögliche Fahrsicherheit und Dynamik. sMOTION leistet einen wichtigen Beitrag für das hochautomatisierte und autonome Fahren. Geht sMOTION in Serie, bietet ZF damit Standard-Dämpfer mit fester Kennlinie, das semi-aktive System Continuous Damping Control (CDC) und das aktive sMOTION-System an. Technisch sind die Systeme eine Evolution; die Dämpfer arbeiten nach dem gleichen Grundprinzip.