Aktive Radaufhängung

Aktive Radaufhängung ist ein Begriff, der überwiegend im Motorsport verwendet wird. In der Automobilindustrie wird dies genauer als aktive Federung bezeichnet. Ein Aktor liefert dabei ganz oder teilweise die Kräfte, die sonst passiv durch Federn bzw. Dämpfer erzeugt werden. Ziel ist es, die sonst unvermeidlichen Wank- und Nickbewegungen des Aufbaus bei Kurvenfahrt bzw. beim Bremsen oder Beschleunigen zu verringern. Zusätzlich wird der Abstand des Fahrzeugs über der Fahrbahn geregelt. Diese Funktionen verbrauchen Energie, die meist hydaulisch, teilweise auch elektrisch zur Verfügung gestellt werden muss.

Davon zu unterscheiden sind semi-aktive Federungen, bei denen zwischen verschiedenen Kennlinien der Feder- oder Dämpferelemente umgeschaltet werden kann (vgl. Hydroaktive Federung, Magnetic-Selective-Ride-Control) Einen ersten Einsatz fand die aktive Federung in der Formel 1, wo eine computergesteuerte Elektronik im Bereich der Radaufhängung zur Verbesserung der Aerodynamik des Fahrzeuges im Zeitraum der Saisons 1987 bis 1993 beitrug. Ende 1993 wurde sie von der FIA verboten.

Geschichte

Die Entwicklung der aktiven Radaufhängung wurde von Lotus-Chefingenieur Colin Chapman bereits 1981/1982 begonnen. Zum ersten Mal renntauglich wurde die aktive Radaufhängung 1987 bei Lotus im Modell 99T eingesetzt. Jedoch war die aktive Radaufhängung noch unausgereift und die fehlerhafte Software konnte das Potenzial dieser Erfindung nicht optimal ausnutzen. Jedoch gewann der Lotus 99T mit dem brasilianischen Rennfahrer Ayrton Senna die Rennen in Monaco und den USA (Detroit).

Wirkungsweise

Der Luftwiderstand bremst das Auto und beeinflusst das Fahrverhalten. Er ist bei hochtechnologischen Rennfahrzeugen spürbarer als bei einem Straßenauto und trägt somit zu Erfolg oder Misserfolg bei. Die Ingenieure müssen ein Auto mit einem möglichst geringen Strömungswiderstandskoeffizient konstruieren und die Haftung des Autos auf der Straße durch aerodynamischen und mechanischen Anpressdruck erhöhen. Außerdem ist ein geringes Gewicht des Rennfahrzeugs für eine höhere Beschleunigung, kürzere Bremswege und ein besser beherrschbares Fahrverhalten wichtig. Die aerodynamischen Elemente wie Flügel, Diffusoren und Lufttunnel sollen möglichst wenig Strömungswiderstand bieten und gleichzeitig für aerodynamischen Abtrieb sorgen.

Ein sich bewegendes Fahrzeug ist ständig wechselnden Fahrzuständen ausgesetzt, weshalb die aerodynamischen Elemente nicht immer optimal arbeiten können. Der Anströmwinkel des Autos bleibt nicht konstant, durch Bremsen, Einlenken und Beschleunigen bewegt sich das Auto um die Hoch-, Quer- und Längsachse. Diese Probleme sind grundsätzlich bei jedem Fahrzeug spürbar mit dem bekannten Nicken oder den Seitwärtsbewegungen. Genau hier, so Ingenieur Chapman, sollte die aktive Radaufhängung Abhilfe schaffen, und zu einer optimalen Aerodynamik des Fahrzeuges führen.

Aktive Radaufhängung im Motorsport

Die aktive Radaufhängung nach Colin Chapman und später auch Patrick Head von Williams, reagiert auf solche Veränderungen. Deshalb hieß sie zum Schluss auch reaktive Radaufhängung. Zum Bordcomputer wurden alle wichtigen Angaben der Sensoren am Fahrzeug gesendet, um dort ausgewertet zu werden. Die entsprechenden Berechnungen, d. h. von der Meldung der Sensoren bis zur Errechnung der erforderlichen Positionsveränderungen, benötigten lediglich 4 bis 5 ms. Der Computer wählte z. B. bei einer schnell gefahrenen Kurve eine sehr harte und flache Einstellung.

Diese Technik entwickelte sich immer weiter bis sie 1992 keinerlei Nickbewegungen, „Aufbäumen“ oder Seitwärtsbewegungen beim Formel-1-Auto von Williams mehr zuließ und somit Nigel Mansell 1992 zum Formel-1-Fahrerweltmeister machte. Denjenigen, die über diese Technik verfügten, brachte es entscheidende Zehntel- bis ganze Sekunden ein.

Die aktive Radaufhängung war ein Quantensprung in der Geschichte der Formel 1, die Williams offensichtlich perfektionierte, und die jeder versuchte noch besser und trotz immer weiter steigender Kosten zu kopieren und zu verbessern. Die Teams von McLaren, Ferrari und Benetton arbeiteten auch an einer reaktiven Radaufhängung. Auch das Team von Arrows besaß zum Schluss eine gekaufte aktive Radaufhängung. Die Entwicklung der aktiven oder reaktiven Radaufhängung war aber so teuer, dass sich die FIA mit dem Verbot dieser Technik beschäftigte. Zur Saison 1994 wurde sie dann endgültig verboten und bis heute nicht mehr zugelassen.

Aktive Radaufhängung im Straßenverkehr

Mercedes-Benz führte 1999 im CL ein aktives Federungssystem unter der Bezeichnung Active Body Control ein, bei der die Aufbaufreiheitsgrade Huben, Nicken, Wanken aktiv beeinflußt wurden. Damit wird sowohl ein sehr gutes Fahrverhalten als auch ein hoher Fahrkomfort ermöglicht.

Andere Modelle von Mercedes, Porsche, Opel, BMW, Renault und Audi verfügen über Techniken, bei der nicht alle Aufbaufreiheitsgrade geregelt werden. Beispiel ist die aktive Wankstabilisierung im Citroën Xantia Activa. Dieses noch sehr einfache System wurde mechanisch über die Verdrehung des Stabilisators gesteuert. Weiterentwicklungen dieser Technik setzen auf elektronische Steuergeräte, die den Fahrzustand über Sensoren erfassen und den Aktor entsprechend ansteuern.

Die Firma Bose entwickelt eine aktive Federung auf Basis eines Linearmotor-artigen Antriebs, der in Form eines wie ein überdimensionierter Dämpfer aussehenden Stellmotors zwischen Rad und Karosserie eingefügt ist.

Weblinks

You Tube Video zur Funktion im Lotus 99T F1